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La présente invention concerne les dispositifs de repro- duction visuelle et plus spécialement ceux du type à emmagasinage.
Le tube de reproduction visuelle le plus courant est le tube à rayons cathodiques ordinaire. Dans'le cas d'un'tube à rayons @ cathodiques, un faisceau d'électrons doit fournir l'énergie suffi- sante pour tirer un débit lumineux d'un écran fluorescent et doit aussi répartir l'information video sur la surface entière de l'e- cran. Le faisceau électronique.-doit donc exciter un point don- né de l'écran fluorescent à chaque période d'image, et les persistan- ces de la matière fluorescente et de l'oeil humain doivent se combi- ner de façon à donner l'impression d'un débit lumineux'ininterrompu.
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Si la luminosité moyenne doit être élevée, on constate que les conditions de réalisation nécessaires pour obtenir un faisceau électronique d'une puissance suffisante deviennent prohibitives.
Le tube à rayons cathodiques actuel non seulement manque de 1 a luninosité voulue, mais présente, en outre, une certaine scintilla- tion et un effet de lignage gênant pour le spectateur. Le tube à rayons cathodiques actuel constitue aussi le motif principal s'op- posant à la réduction de la profondeur des récepteurs de télévision.
La présente invention évite ces inconvénients et consiste en un dispositif de reproduction d'images lumineuses sous la com- mande de signaux électriques video, qui comprend un écran composé de,plusieurs éléments séparés de reproduction lumineuse réglables de façon indépendante, dans lequel chaque élément de reproduction lumineuse comprend une première pièce en une matière ayant la propria . té d'émettre des rayons lumineux sous l'influence d'un champ électri- que variable dans le temps, et une seconde pièce en une matière dont la capacité effective est variable en fonction d'un signal électri- que, la première pièce recevant à ses bornes des champs électriques variables dans le temps, la seconde pièce pouvant avoir sa capacité effective réglée par des signaux représentant des signaux électriques video,
et ces'première et seconde pièces étant associées fonction- nellement de façon que l'amplitude des champs électriques variables dans le temps appliqués aux bornes de la première pièce soit comman- dée en fonction de la valeur variable de la capacité effective de la seconde pièce.
Suivant une forme d'exécution de l'invention, le dispo- sitif peut constituer la partie écran d'un tube à rayons cathodiques.
L'invention ressortira clairement de la description dé- taillée, donnée ci-après, de plusieurs de ses formes d'exécution qui sont représentées, à titre d'exemple, aux dessins annexés, dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références sur les différentes figures.
La figure 1 représente un écran de reproduction visuelle
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suivant les principes de l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de l'écran de la figure 1.
La figure 3 est une vue en perspective, à plus grande échelle, d'un écran modifié semblable à la forme d'exécution de la figure 2.
La figure 4 représente un circuit utile à l'explication des constructions d'écran représentées aux figures 2 et 3.
La figure 5 est une courbe montrant les propriétés d'un élément ferroélectrique.
La figure 6 est une courbe montrant les propriétés d'un condensateur non linéaire.
La figure 7 est une courbe montrant les caractéristiques de réglage d'un élément d'écran comme représenté aux figures 2 et 3.
La figure 8 est une vue en perspective d'une partie d'une construction d'écran suivant les principes de l'invention.
Les figures 9 à 11 montrent des stades de la fabrication de l'écran représenté à la figure 8.
La figure 12 représente un écran modifié semblable à celui' représenté à la figure 8.
La figure 13 représente un circuit utile à l'application de la construction d'écran des figures 8 et 12.
La figure 14 est une vue en coupe d'un tube suivant la présente invention.
La figure 15 est une vue en perspective, à plus grande échelle, de la construction d'écran utilisée dans le tube représenté à la figure 14.
La figure 16 est une vue en perspective d'un type d'écran modifié pouvant être incorporé dans le tube représenté à la figure 14.
La figure 17 est une vue en coupe d'un tube modifié sui- vant l'invention.
La figure 18 est une vue en coupe de la construction d'
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écran représentée à la figure 17.
La figure 19 est une vue en perspective d'une construc- tion d'écran modifiée pouvant être utilisée à la figure 17.
La figure 20 est le circuit équivalent de la construction d'écran représentée à la figure 17, et
La figure 21 est une vue en perspective d'un dispositif de découplage d'écran.
L'écran représenté à la figure 2 comprend plusieurs ban- des parallèles 12 en une matière fluorescente présentant la propriété d'électroluminescence. Si le procédé de fabrication s'y prête, la couche de matière fluorescente peut consister en une feuille ayant la superficie de l'écran entier ou en une surface élémentaire ayant la superficie de chaque élément de reproduction visuelle de l'écran.
Les matières fluorescentes ayant la propriété d'électroluminescence portent le nom d'électroluminophores. 'Comme exemples de matières fluorescentes convenant au cas duplication considéré, on peut citer le sulfure de zinc activé au cuivre et au manganèse, et le sulfure de zinc activé au cuivre, pour citer deux.matières bien connues. La matière fluorescente peut être mise en dispersion dans un support diélectrique plastique convenable ou dans une' ma- tiére inorganique comme le verre.
La face avant, relativement au spectateur, de chaque bande de matière fluorescente 12 est recouverte, de façon continue, d'une couche 14 d'une matière convenable, transparente à la lumière et conductrice de l'électricité, comme l'oxyde stannique, qui sert d'électrode avant pour la partie de l'écran émettant de la lumière. D'autres revêtements transparents à la lumière et conduc- teurs de l'électricité peuvent être utilisés. Sur la face arrière de chaque bande 12 se trouvent plusieurs surfaces élémentaires 16 en une matière convenable conductrice de l'électricité, de l'argent 'ou de l'aluminium, par exemple.
Le nombre d'éléments conducteurs 16, qui peuvent être dénommés les éléments de plaque arrière de la partie luninescente de l'éran de reproduction visuelle, est déterminé par le
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degré de définition demandé pour l'image. Cette condition détermine aussi le nombre de bandes fluorescentes 12. L'électrode avant 14 et les différentes électrodes de plaque arrière 16 constituent le moyen pour appliquer un champ électrique aux bornes de la couche fluores- cente électroluminescente 12 et constituent aussi la partie émettant la lumière de chaque surface d.e reproduction visuelle élémentaire de l'écran. Ce type de dispositif producteur de lumière est étudié plus en détail dans un article "Electroluminescence and Related Topics" de G. Destriau et H.F.
Ivey de la revue de décembre 1955 de "Proceedings of the I.R.E.".
A titre d'explication, il est intéressant de signaler que le phénomène d'électroluminescence fut décrit entièrement pour la première fois par G. Destriau, dans la revue "London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine", série 7, volume 38, n 285, pages 700-737 (octobre 1947), sous le titre "The New Phenomenon of Electrophotoluminescence". En ce qui concerne le phénomène d'électro- luminescence,des matières fluorescentes choisies sont soumises à l'influence d'un champ électrique, par exemple en serrant la matière fluorescente entre deux électrodes espacées et en appliquant à celles-ci un potentiel alternatif.
Le champ électrique établi entre les électrodes excite la matière fluorescente jusqu'à luminescence, et les matières fluorescentes qui présentent cette propriété d'élec- troluminescence sont dénommées "sensibles. à un champ électrique".
Ces matières fluorescentes sont normalement mélangées à une matière diélectrique, ou une couche séparée de matière diélectrique est mise aussi entre les électrodes afin d'empêcher toute production d'arc qui court-circuiterait la cellule électroluminescente; il est à re- marquer qu'une couche de matière diélectrique séparée est uniquement souhaitable et non indispensable, car les cellules peuvent, dans certaines conditions, travailler sans matière diélectrique sous un champ électrique appliqué allant jusqu'à 100 kv par cm. Normalement, les électrodes espacées sont parallèles, mais elles ne doivent pas l'être, par exemple dans'le cas où on désire disposer d'intensités de champ échelonnées.
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La partie de réglage ou de commande de chaque surface de reproduction visuelle de l'écran 'consiste, en principe, en un con- densateur sensible à la tension ou à la charge et composé des électrodes de plaque arrière communes 16 de la partie productrice de lumière et de plusieurs barrettes conductrices de l'électricité 20, avec une couche 18 d'une matière diélectrique convenable inter- calée entre chaque élément de plaque arrière 16 et chaque barrette conductrice 20. Dans la forme d'exécution déterminée représentée, chaque barrette conductrice 20 s'étend sur l'écran entier, transver- salement aux bandes fluorescentes 12, et est reliéeà une couche diélectrique 18 sur chacune des bandes fluorescentes 12.
La matière diélectrique'peut consister en une matière diélectrique ferroélectri- que notablement réactive non linéaire choisie dans le groupe com- prenant, par exemple., les titanate de baryum, titanate de baryum- strontium, stannate de baryum, columbate de sodium, tantalate de sodium, columbate de potassium et tantalate de potassium.
Toutes les barrettes conductrices 20 sont réunies à une barrette-omnibus d'alimentation principale (non représentée) reliée elle-même à une borne d'une source d'alimentation en énergie lumineuse 30. Dans une forme d'exécution déterminée représentée, la source 30 est une source de tension alternative de l'ordre de 300 volts à 2.000 périodes par seconde. L'autre borne de la source d'énergie lumineuse 30 est reliée aux électrodes avant conductrices et transparentes 14 à l'aide d'une barrette- omnibus commune 31 à la partie productrice de lumière de l'écran.
Il faut aussi disposer d'un moyen pour appliquer une tension ou charge à l'électrode de plaque arrière 16. Dans la forme d'exécution déterminée représentée, un fil d'électrode 33 part de chaque électrode de plaque arrière 16 et est relié à un commutateur 32 par lequel une tension ou charge de commande peut être d.élivrée et appliquée à chacun des éléments de l'écran de re- production visuelle soit séquentiellement soit de toute autre manière ; voulue. La'tension ou charge de commande est constituée par l'infor- mation video provenant d'un récepteur convenable, connecté au
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commutateur 32. Il peut aussi être intéressant, d.ans certa.ins cas d'application, que la tension ou charge de commande contienne une polarisation supplémentaire produite par une batterie 34 en série avec l'alimentation video.
L'écran de reproduction visuelle ainsi obtenu peut être enrobé d'une résine transparente convenable 38,, comme du polyéthylméthacylate, des polyesters ou silicones, servant de support et de protection pendant la manipulation.
Un écran composé d'un nombre voulu de surfaces de repro- duction de télévision serait difficile à assembler, élément par élément. Un procédé simple et économique de fabrica.tion de l'écran, représenté à la. figure 2, consiste à préparer une mince feuille plat diélectrique d'une épaisseur d'environ 0,25 mm. La feuille est en- suite recouverte, par pistolage, sur ses deux faces,d'une peinture d'argent allongée au toluol, de manière à recouvrir entièrement la matière diélectrique.
La matière diélectrique utilisée pour les éléments de' commande peut consister en toute matière convenable dont la perméanc, différentielle est une fonction de la tension de polarisation qu charge appliquée. Une classe spéciale de matières convenant particu- lièrement au cas d'application considéré est celle des matières dié- lectriques ferroélectriques. La préparation des titanates céramiques est entièrement décrite dans un article intitulé "Preparation of Reproducible Barium Titanate" de R.M. Callaham et J.F.
Murray, page 131 de l'édition de Mai 1954 du "Bulletin of the American Ceramic Society". La préparation de feuilles diélectriques est aussi étudiée dans le brevet américain n 2.539.446, intitulé " Process for Producing Dielectric Sheets", de W.K. Lies, 30 janvier 1951.
Divers mélanges céramiques pouvant être utilisés sont décrits dans les brevets américains n 2.402.515, n 2.402.516, n 2.402.517, n 2.436.836 et n 2.452.532.
La feuille diélectrique peut être préparée par tout pro- cédé convenable. La feuille diélectrique en une matière comme le titanate de baryum est amenée à une épaisseur d'environ 0,25 mm par polissage, à l'aide d'un mélange de polissage convenable. Le
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diélectrique est ensuite recouvert, par pistolage, d'une peinture d'argent convenable comme la Du'Pont 6303 allongée au toluol, jusqu'à revêtement de toute la surface. La feuille diélectrique re- couverte peut ensuite être soumise à cuisson dans un four, pendant 15 à 30 minutes et à une température d'environ 700 C. Les deux faces de la pièce céramique sont ensuite étamées à l'aide d'une soudure convenable, comme 36% de plomb, 62% d'étain et 2% d'argent.
Deux feuilles de laiton d'épaisseur convenable déterminée par la rigidité demandée, et' ayant les mêmes dimensions que la pièce céramique, sont aussi étamées, sur une face, à l'aide d'une soudure semblable à celle de la pièce céramique. Cette dernière est alors placée entre les deux feuilles de laiton., les faces étamées des feuilles de lai- ton posées sur les faces de la pièce diélectrique. Le "multiplex" constitué par les deux feuilles de laiton et la pièce céramique, est chauffé à une température d'environ 320 C et puis refroidi. Les bords feuilletés du multiplex sont moulés de façon à enlever tout argent ou toute soudure qui pourrait court-circuiter le condensateur. Cette construction est représentée à la figure 9.
L'opération suivante delà préparation de l'écran est le dépôt de la matière fluorescente sensible à. un champ électrique sur une face du multiplex mise à nu. De nombreux procédés bien connus peuvent être utilisés à cet effet et, à titre d'exemple déterminé, la matière fluorescente finement divisée, par exemple du sulfure de zinc activé au cuivré, peut être mélangée à un solvant comme l'acétate de butyle et à un vernis au chlorure de polyvinyle. Les proportions des constituants ne sont pas critiques et peuvent varier dans de larges limites, mais, comme exemple déterminé, on peut mélanger trois parties en poids de matière fluorescente à 50 parties en poids de solvant et 35 parties en poids de vernis au chlorure de polyvinyle.
Le mélange ainsi préparé peut être pistolé en plu- sieurs couches,quatre par exemple, suivant l'épaisseur à obtenir, avec séchage entre chaque couche. Comme il est bien connu, d'autres diélectriques et solvants peuvent être substitués aux exemples déter. minés ci-dessus.
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L'électrode avant 14, qui est une électrode conductrice de l'électricité et transparente à la lumière, peut être dépo- sée, par évaporation, sur la surface de la couche de matière fluo- rescente. Une matière pouvant être déposée par évaporation est l'or. Une autre possibilité est d'utiliser pour l'électrode avant une pièce conductrice de l'électricité vendue sous la marque "Mesa" par la Pittsburgh Plate Glass Company. Cette pièce doit être préparée indépendamment et appliquée sous pression sur la couche fluorescente. Le multiplex résultant,'se composant du multiplex ferroélectrique et du multiplex électroluminescent, peut être fabri- qué en découpant et meulant l'ensemble de manière à. obtenir la construction représentée à la figure 2.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, deux coupes perpendiculaires suffisent pour toute la fabrication de l'écran.
On a décrit ci-dessus le pistolage ou l'évaporation pour déposer une couche de matière fluorescente mise en dispersion dans une matière diélectrique. Dans certains cas d'application, il peut être souhaitable d'utiliser une couche de matière, fluorescente dé- posée -par frittage, émaillage ou évaporation. Comme exemple déterminé de couche frittée, on peut préparer la matière .fluorescente en mélangeant 100 moles de sulfure de zinc, 1 mole d'oxyde de zinc et 0,3 mole de chlorure de cuivre. Ce mélange est fixé dans du SO2 à 900 C pendant une heure et ensuite lavé dans de l'acide chlorhydrique dilué. La matière fluorescente est ensuite comprimée sous une pression de 2.109 kg/cm2 et puis frittée dans de l'azote à une température de 1.050 C pendant deux heures.
La pastille obtenue peut alors être découpée en tranches d'une épaisseur de 1 à 5 millimètres.
En ce qui concerne le fonctionnement du dispositif repré- senté aux figures 1 et 2, la source d'énergie lumineuse 30 excite suffisamment une bande électroluminescente 12 pour que celle-ci émette de la lumière. En insérant lés éléments de cormande en séria avec la source de tension 30, comme 'le circuit de la figure 4 le montre, il est possible de régler l'intensité de la lumière émise
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par les surfaces isolées de la bande électroluminescente 12. Si on utilisait une source de courant comme source d'énergie lumineuse, les éléments de commande se trouveraient en parallèle avec la cellule électroluminescente.
On se référera au circuit, représenté à la figure 4, de l'écran représenté aux figures 1 et 2, pour expliquer en détail le fonctionnement du dispositif. La source d'énergie lumineuse ou porteuse 30 produit une tension alternative qui est appliquée continuellement à l'écran, aux bornes de chacun des diviseurs de tension élémentaires constitués par la couche électroluminescente 12 et la couche de commande 18. La source d'énergie lumineuse produit la puissance nécessaire pour exciter la couche électroluminescente.
Les impulsions video appliquées au circuit sont les impulsions de tension ou charge électrique représentant le niveau lumineux, demandé à un élément déterminé pendant une certaine période. En pratique, l'onde video reçue est une onde continuellement variable provenant du détecteur video ou d'une autre source du récepteur. L'onde video est normalement une onde alternative avec des valeurs à la fois positives et négatives. Cette onde peut être.subdivisée en de petites sections dont la hauteur moyenne indique la luminosité moyen- ne de l'élément d'écran correspondant. Cette information peut tra- verser un amplificateur et aboutir à un' commutateur qui applique une charge ou tension à l'élément voulu pendant un laps de temps court, ou long si on le désire.
La batterie de tension de polarisation 34 produit une tension ou polarisation constante et est reliée à Isolément de com- mande soit continuellement soit pendant le temps d'admission de l'im- pulsion video (dans ce dernier cas, elle peut se confondre avec l'impulsion video). La charge ou tension de polarisation apparaît toujours sur l'élément. Cette tension sert à s'assurer que l'élément de commande fonctionne dans la partie optimum de sa caractéristique.
La figure 5 est un diagramme donnant la capacité d'un condensateur ferroélectrique en fonction d'une tension de commande ou polarisation
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appliquée aux bornes du condensateur. Si l'information video fournie par le détecteur a une forme d'onde à la fois positive et négative, la même variation de capacité pourrait être obtenue pour une varia- tion de sens négatif et une de sens positif, en l'absence d'une po- larisation. Ceci n'est évidemment pas satisfaisant. Pour remédier à ce défaut, une tension de polarisation constante est soustraite ou ajoutée à la video, de façon à disposer d'un potentiel de commande toujours positif ou toujours négatif.
Quan4 un faible signal de commande est appliqué, on obtient une petite variation de capacité qui laisse une large part au potentiel d'énergie lumineuse appliqué aux bornes de la matière électroluminescente, ce qui donne un grand débit lumineux. Quand le signal de commande devient plus grand, une plus grande variation de capacité se produit dans la couche de commande, avec pour résultat que le potentiel alternatif d'énergie lumineuse apparait en plus grande partie aux bornes de l'élément de commande qu'aux bornes de la couche¯électroluminescente. L'élément d'écran n'a plus qu'un faible débit l@@ineux provenant de la couche électroluminescente.
Le signal de commande appliqué aux bornes de la couche de commande est la somme algébrique de la tension ou charge de po- larisation et de l'impulsion video. C'est le signal de commande total qui est vu par le condensateur sensible à la tension ou à la charge.
La partie de tension de la source d'énergie lumineuse apparaissant éventuellement aussi aux bornes du condensateur n'est pas comprise dans le potentiel de commande.
Un condensateur linéaire ou normal à diélectrique air ou mica a une courbe charge-tension ayant théoriquement la forme d'une ligne droite. Dans le cas d'un condensateur non linéaire, la courbe charge-tension peut être semblable à celle représentée à la figure 6.
Dans l'hypothèse où une source d'énergie lumineuse à potentiel alter., natif alimente le condensateur, le potentiel appliqué au conducteur, à chaque période, déplace l'élément d'un point A à un point B sur la courbe, et retour. La capacité d'un élément est exprimée
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par ¯Q/¯V. L'élément présente une certaine réactance au circuit extérieur,à hauteur de ses bornes, et, si le potentiel appliqué est symétrique, la tension moyenne est nulle. S'il est supposé, pour la facilité de l'exposé, qu'on applique, en plus du potentiel alternatif déjà mentionné, un signal de commande constant d'une amplitude D au condensateur, dans ces conditions, le potentiel alternatif provo- que, durant chaque période, l'excursion du point A' au point B' de la courbe.
La formule exprimant la capacité montre clairement que la capacité est cette fois plus petite que dans le premier cas où un potentiel constant était appliqué, puisuqe ¯ V reste le même et que ¯ Q diminue. Comme la capacité est plus petite, la réactance que présente le condensateur au circuit extérieur est plus grande, à cause de l'application d'un signal de commande à ce type de conden- sateur connu comme condensateur non linéaire. Il est à noter que la courbe représentative d'un condensateur pratiquement réalisable ne présente généralement pas les angles vifs donnés à titre d'exemple à la figure 6, mais que cette courbe est plutôt à angles arrondis.
Le comportement électrique sous l'application du potentiel de comman- de est néanmoins..semblable.
Les éléments de commande du circuit représenté à la fi- gure 4, étant de nature capacitive, ont une résistance de fuite élevée et peuvent emmagasiner une charge pendant un laps de temps relativement long (plusieurs minutes dans les meilleures condi- tions). Dans le cas d'éléments de commande de nature résistive, le temps d'emmagasinage est relativement court. Il est à remarquer aussi qu'en utilisant un élément de commande capacitif, peu d'énergie lumineuse est dissipée sous forme de chaleur, ce qui est le cas avec un élément de commande de type résistif.
Il peut aussi être démontré que la variation de la division de la tension d'énergie lumineuse dans un montage diviseur en réponse à un changement dans l'élément de commande est en substance intantanée, à condition que Isolément de commande et l'élément producteur de lumière soient de la même nature électrique, capacitive notamment. Sinon la transition se fait en un temps considérable. La réponse en temps de l'élément d'em-
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magasinage du type capacitif est aussi instantanée en principe, relativement à la réponse assez lente de certains éléments de com- mande de type résistif, notamment les photoconducteurs.
L'élément de commande de la forme d'exécution considérée est un condensateur sensible à la tension ou à la charge comme les matières ferroélectriques qui ont une réactance diélectrique va- riant avec les variations du champ électrique y appliqué.
Dans la forme d'exécution considérée, l'impulsion video est appliquée à un élément d'écran par l'intermédiaire 'du commuta- teur 32,et une polarisation ou charge est appliquée à l'électrode de plaque arrière 16 voulue, modifiant la répartition en tension de l'énergie lumineuse entre la couche électroluminescente 12 et la couche ferroélectrique 18. De cette manière, la lumière émise par chaque surface élémentaire de l'écran peut être réglée en fonction de l'impulsion video et on peut faire apparaître, sur le dispositif de reproduction visuelle, un dessin correspondant à l'impulsion video reçue.
La façon d'appliquer la polarisation ou charge à l'élec- trode de plaque arrière 16 est sans importance en ce qui concerne la présente invention, à condition que le circuit de polarisation ne court-circuite pas de façon permanente la cellule électroluminescente ni ne supprime la commande exercée par la couche ferroélectrique 18.
Le signal de commande reste en service jusqu'à suppression ou modifi- cation en fonctionnement normal. La lumière produite est fonction de l'information video jusqu'à disparition du signal de commande.
La figure 3 représente une construction d'écran modifiée qui supprime la nécessité de l'électrode conductrice transparente à la lumière. L'écran se compose d'une couche conductrice 40, d'une couche de matière fluorescente électroluminescente 42, d'une couche 44 constituée par plusieurs éléments conducteurs 46 isolés les uns des autres par des parties isolantes 48, d'une couche de matière ferroélectrique 50 et d'une autre couche conductrice 52. Cette con- struction peut être réalisée de façon à comprendre tout nombre voulu de cellules. Le dispositif représenté à la figure 3 est vu par l'observateur du côté du bord feuilleté des surfaces de repré-
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sentation visuelle.
La source d'énergie lumineuse doit être connec- tée aux couches 40 et 52, et le potentiel de commande doit être appliqué aux éléments conducteurs 46. Ceux-ci servent d'électrodes de commande aux surfaces élémentaires de reproduction visuelle.
Les caractéristiques de réglage de la construction d'écran représentée aux figures 2 et 3, sont données à la figure 7. Il est clair que la gamme de luminosité allant de 400 à 1 convient par- faitement à la reproduction d'images.
Dans l'exposé ci-avant, il est supposé que l'amplitude du signal de commande est grande comparée à celle de la source d' énergie lumineuse. Cette condition est importante dans le cas où le signal de commande provient d'une source de tension. Quand le signai de commande est fourni par une source de courant., les amplitudes relatives de la source d'énergie lumineuse et du signal de commande ne sont pas de première importance.
Dans l'hypothèse où l'amplitude de tension de la source d'énergie lumineuse n'est pas petite comparée au potentiel de com- mande., il est souhaitable de découpler la source d'énergie lumineuse de Isolément au moment de l'application du signal de commande.
Par exemple, si la tension de la source d'énergie lumineuse variable dans le temps est nulle, la tension ou charge de commande pleine est appliquée et l'élément produit l'intensité lumineuse voulue. Si, au contraire, la source d'énergie lumineuse applique un potentiel de 200 volts à l'électrode de commande au moment de l'application du signal de commande qui a aussi une amplitude de 200 volts, le signal de commande ne dépose pas de charge sur l'électrode de commande.
Dans ce cas, l'élément n'est pas correctement influencé par le signal de commande.
Il faut donc, comme précité, découpler la source d'énergie lumineuse au moment de l'application du signal de commande à l'élé- ment considéré. Un procédé possible consiste à utiliser un commutateur qui déconnecte la source d'énergie lumineuse de l'élément de ligne-au moment de l'application du signal de commande. Un autre procédé con-
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siste à découpler réellement électriquement à l'aide d'un circuit associé au circuit de potentiel de commande. Ce circuit peut être incorporé dans la construction d'écran ou se trouver à l'extérieur de celle-ci.
Un dispositif de découplage de ce genre est représenté à et expliqué avec référence à la figure 8, mais il peut être incorporé dans toutes les formes d'exécution d'écran représentées ici.
La figure 8 représente une construction d'écran modifiée dans laquelle chaque élément de commande utilise deux condensateurs sensibles à la tension et à la charge et représentés sous la forme déléments ferroélectriques. La partie de l'écran émettant de la lumière consiste ici aussi.en une couche de matière fluorescente électroluminescente 51.
Celle-ci est recouverte;, sur une face, d'un revêtement conducteur transparent 53 servant d'électrode avant et, sur l'autre face, de plusieurs éléments conducteurs de plaque arrière 54. La partie de commande de)! écran consiste en un élément conducteur 56 en contact intime avec une partie de chaque élément de plaque ar- rière 54 avec espacement voulu, en un condensateur sensible à la tension ou la charge représenté sous la forme, d'une couche ferro- électrique 58 de même superficie et en une pièce conductrice 60 ayant la même superficie que l'électrode de plaque arrière 54.
L'élément,' conducteur 60, qui sert normalement d'électrode de commande, porte aussi une couche de matière diélectrique, 62, comme une matière ferroélectrique, séparée de l'autre couche 58 mais sur la même face du conducteur 60 que la couche 58. Une barrette-omnibus 64 est connectée à chaque couche 62. Les barrettes-omnibus 64 s'étendent sur tout l'écran et les éléments de commande sont constitués de façon que deux éléments de chaque rangée transversale d'éléments de com- mande 54 soient reliés à une des barrettes conductrices 64.
Celles-ci peuvent être connectées d'une manière semblable à celle re- présentée à la figure 1, et la source d'énergie lumineuse est connec- tée entre les barrettes conductrices 64 et l'électrode avant conduc- trice transparente 53 de la couche électroluminescente 51. Le signal de
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commande peut être appliqué à l'électrode de commande conductrice 60 'd'une manière semblable à celle décrite avec référence à la figure 1.
La préparation de la partie de commande de l'écran de reproduction visuelle est réalisée en fabriquant un multiplexcomposé de deux feuilles de laiton et d'une couche de matière diélectrique ' convenable intercalée entre les feuilles de laiton comme décrit ci-avant et représenté à la figure 9. Le multiplex est ensuite entaillé dans une direction par des procédés d'usinage convenables, de manière à obtenir une construction comme celle représentée à la figure 10. Le multiplex de la figure 10 peut ensuite être entaillé transversalement à la première coupe, de manière à constituer un élément de commande, comme représenté à la figure 11. Le dispositif de commande ainsi obtenu est prêt à être réuni à la partie produc- trice de lumière de l'écran.
La bande ou couche de matière fluorescen- te 51 peut être préparée comme celle décrite avec référence à la figure 2 et pourvue de la feuille conductrice transparente 53.
Les électrodes de plaque arrière 54 peuvent être déposées sur la couche fluorescente 51 par évaporation d'une.matière conductrice convenable, de l'argent par exemple, au travers d'un cache. La- partie de commande de l'écran peut être réunie aux éléments de plaque arrière 54 par application, à chacun de ceux-ci, d'une colle peinture ou vernis, et placement., avant séchage de la colle, de l'ensemble des éléments de commande sur la partie productrice de lumière. Les pattes-supports des éléments de commande sont placées sur la peinture conductrice et maintenues jusqu'à séchage de la pein- ture conductrice.
Le dispositif décrit ci-avant fonctionne avec une source de courant pour le signal de commande, ou avec une source de tension pour le signal de commande si son amplitude est suffisante, comparée à la source d'énergie lumineuse. Si on ajoute un dispositif de dé- couplage, l'écran peut fonctionner quelles que soient les amplitudes relatives du signal de commande et de la source d'énergie lumineuse.
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Le dispositif de découplage consiste en une feuille 61 d'une matière ayant des propriétés diélectriques convenables, percée d'un nombre d'ouvertures 63 correspondant au nombre d'éléments luminophores. Chaque ouverture est emplie d'une matière 65 ayant une résistance électrique convenable, du carbone par exemple. Une surface de contact 67, en une matière conductrice convenable, recouvre chaque ouverture 63. La surface de contact 67 constitue une plaque du condensateur de découplage.
La face de la feuille diélectrique 61, opposée par rapport à l'é- lectrode de contact 67, est recouverte d'un revêtement conducteur 69' avec un vide autour de chaque ouverture 63. Ce revêtement conduc- 'beur constitue l'autre plaque du condensateur de découplage. Un support conducteur 73 relie la matière résistante 65 à chaque élec- trode de commande correspondante 60.
Un circuit utile à l'explication des dispositifs d'écran, de commande et de découplage dé l'écran représenté à la figure 8, est donné à la figure 13. La source d'énergie lumineuse est reliée en série avec la cellule électroluminescente et un premier et un second , condensateurs. Le condensateur de commande reçoit, à ses bornes, le signal de commande.
Il faut prévoir, en plus de la batterie de pola- risation et des signaux video, un moyen pour découpler effectivement le condensateur de commande de la source d'énergie lumineuse au moment de l'application du potentiel de commande. En insérant la résistance d'isolation et en mettant le condensateur de by-pass ou d'emmagasinage aux bornes d'entrée, la source d'énergie lumineuse est/ effectivement découplée pendant l'application du potentiel de com- mande. Ce circuit de découplage peut être extérieur à l'écran ou, comme représenté à la figure 8, faire partie de l'écran. La résistance d'isolation est constituée par la matière résistante 65, et le con- densateur de by-pass est constitué par la feuille diélectrique 61 et ses plaques, la surface de contact 67 et le revêtement 69.
Le dispositif fonctionne de façon semblable à celle des' formes d'exécution précédentes, la tension ou charge de commande
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étant appliquée à la surface de contact 67 qui est une borne du condensateur de commande. La répartition des tensions est ainsi modifiée dans le circuit série et il en est de même du débit lumi- neux de la surface électroluminescente.
La figure 12 représente une variante du dispositif repré- senté à la figure 8. La construction représentée à la figure 12 consiste en plusieurs surfaces de reproduction visuelle comprenant une couche de matière fluorescente luminescente 70 et, écartée de celle-ci, une électrode de commande conductrice 72. Entre la couche fluorescente 'électroluminescente 70 et chaque électrode de commande conductrice 72 se trouvent prises deux parties de lamelles Une lamelle consiste en une couche conductrice 74 et une couche diélectrique 76. Cette dernière est contiguë à l'électrode de com- mande conductrice 72.
L'autre lamelle, qui est écartée de la première, se compose d'une couche conductrice 78 ayant la forme d'une barrette-omnibus.conductrice, d'une couche isolante 80 et d'une seconde couche conductrice 82 constituant barrette-omnibus et isolée de la première barrette-omnibus 78 par la couche isolante 80.
Une couche .de matière diélectrique 84 est intercalée entre la barrette-omnibus 82 et l'électrode de commande 72. La couche de matière diélectrique 84 se trouve en contact avec l'élément de commande conducteur 72. Dans cette forme d'exécution, la source d'énergie lumineuse est connectée entre les deux barrettes-omnibus conductrices 78 et 82, et l'énergie, ou signal, de commande peut être appliquée par un fil relié à chacune des électrodes de commande 72.
En appliquant de cette manière l'énergie lumineuse à la couche électroluminescente 70, la pellicule conductrice transparente 71 n doit laisser passer que le courant pour un élément d'écran, et non pour un grand nombre de ceux-ci. La pellicule transparente 71 peut donc être faite plus mince, ce qui améliore la transparente à la lumière.
En se référant à la figure 13, on voit que la forme d'exécution représentée aux figures 8 et 12 présente divers avantage
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par rapport aux formes d'exécution des figures 1, 2 et 3. La tension de polarisation ou de commande appliquée à l'élément de commande n'apparaît pas aux bornes delà cellule électroluminescente durant la majeure partie de la période de reproduction visuelle, tout au moins après le premier transitoire de charge. Il est supposé que la résistance de la cellule électroluminescente est faible, comparée à celle de Isolément ferroélectrique. Il s'ensuit qu'une tension élevée d'énergie lumineuse peut être appliquée à la cellule électroluminescente,avec une augmentation de luminosité maximum sans danger de claquage.
Les condensateurs diélectriques se trouvent en série avec le potentiel d'énergie lumineuse mais, par principe, en parallèle avec le signal de commande. Par conséquent, une tension" donnée d'énergie lumineuse provoque une excursion plus réduite sur la caractéristique non linéaire de chaque élément condensateur de com- mande, et le signal de commande peut exercer un réglage plus impor- tant. Chaque condensateur diélectrique peut être fait plus grand, pour un çondensateur électroluminescent donné, que dans le cas du circuit à deux éléments représenté à la figure 4. De ce fait., la manipulation des condensateurs diélectriques est plus aisée.
Une autre considération importante relative aux disposi- tifs représentée ici, réside en la capacité d'entrée présentée au signal de commande appliqué au circuit. Si la capacité de la cellule électroluminescente est 1 microfarad,la capacité d'entrée présentée au signal par le circuit représenté à la figure 13 peut être approximativement de 5 microfarads. Il est important de maintenir la capacité aussi faible que possible, du fait qu'un courant de signal plus élevé est nécessaire avec une capacité plus grande pour produire une variation donnée de la tension de commande en un temps donné.
Les circuits présentent leur sensibilité maximum à l'intérieur de la gamme de fonctionnement pratique de la couche élec- troluminescente classique.
Comme les figures 14 et 15 la montrent, la référence
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EMI20.1
générale III désigne un tube 3. rayons i<:;Jiii;; 1 ' '. -:c.::.:::. V.(1.'? ¯ î . a.'- 112. Cette dernière comprend un col 11-> llrL': p::r1,ie ')"C:s;;c 1-- et une face 118. Le col l14 contient un. Cé"l10n. ¯? ::ï.¯ ciz# COYl".:2:;::able 120 comprenant au moins une cathode 12 'OC, ;j=-4 'î.',:?- ".".1:' C'onrç,ct d'électrons en forme 4e faisceau mince. Un revêtement conducteur 124 est appliqué sur la paroi intérieure de la partie évasée 116 et pénètre à l'intérieur du col, constituant une électrode d'accé- lération pour le faisceau électronique produit par le canon électro- nique 120. Un écran 130 est prévu à l'intérieur de l'enveloppe 112, prés de la face 118.
Une grille 150 ayant en substance la même superficie que l'écran 130, est placée près de ce dernier, entre
L'écran 130 et le canon électronique 120. Un dispositif de déflexion des électrons, représenté par les bobines de déflexion 152, est prévu en vue de dévier le faisceau électronique à l'intérieur de l'enveloppe 112'., de manière à balayer l'écran 130 en décrivant une trame de forme voulue.
L'écran 130 consiste en un support transparent à la lumière 132. en une matière comme le verre et disposé près de la face 118, le support 132 se confondant avec la face 118 dans cer- tains cas d'application. La face du support 132 tournée vers le canon électronique 120 est recouverte d'une couche 134 en une matière convenable., transparente à la lumière et conductrice de l'électri- cité, comme l'oxyde stannique. La couche conductrice 134 constitue l'électrode avant de la partie productrice de lumière de l'écran 130 et est reliée à une borne d'une source d'énergie électrique ou d'une alimentation en énergie lumineuse.
Une couche 136 produisant continuellement de la lumière en une matière fluorescente convenable ayant la propriété d'émettre de la lumière sous l'excitation d'un champ électrique, est déposée sur la surface de l'électrode vant conductrice 134. Ce type de matière fluorescente est dénommé électro- luminophore. Plusieurs éléments 138 conducteurs de l'électricité ,sont déposés sur la couche fluorescente 136. Le nombre d'élé@ents 138 dépend,de la définition demandée. Cette mosaïque d'éléments con-
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ducteurs 138 constitue à la fois l'électrode arrière et une surface réfléchissant .la lumière produite par la partie productrice de lumière de l'écran 130.
En subdivisant l'électrode arrière en plusieurs éléments, on pourvoit l'écran 130 d'un même nombre de surfaces'ou éléments de reproduction visuelle isolés et réglables individuellement. La construction précitée comprenant l'électrode avant conductrice et transparente 134, la couche fluorescente 136 et la mosaïque d'éléments conducteurs 138, peut être dénommée le moyen ou' la partie productrice de lumière de l'écran 130. Le champ ' électrique qui excite la couche fluorescente 136 est appliquée à celle-ci par une source d'énergie extérieure, entre l'électrode avant 134 et les éléments conducteurs 138.
Afin de pouvoir régler isolé'ment l'intensité du dé- bit lumineux de chacun des éléments de reproduction visuelle de l'écran,il faut prévoir un moyen de commande associé fonctionnelle- ment à chacun des éléments conducteurs 138. Ce moyen de commande consiste en une impédance variable répondant au faisceau électronique et pouvant régler l'intensité du débit lumineux de la partie pro- ductrice de lumière de l'écran. Dans la forme d'exécution considérée, un élément de commande, du type condensateur sensible à la tension ou à la charge, est intercalé fonctionnellenient entre la surface'pro- ductrice de lumière et la source d'énergie lumineuse.
Un ensemble de commande est placé sur chacun des éléments conducteurs 138 de la mosaïque. L'ensemble de commande comprend un contact conducteur de l'électricité 140 qui constitue une plaque du condensateur de commande et est déposé sur l'élément conducteur 138, en contact électrique avec delui-ci. Dans la forme d'exécution déterminée représentée, l'élément de contact de commande 140 ne recouvre qu'une partie du dos de l'élément conducteur 138. Il est souhaitable que l'élément producteur de lumière et l'élément de commande aient approximativement la même capacité.
Une couche 142, 'en une matière convenable dont la perméance différentielle est une fonction de la tension de polarisation ou charge appliquée, est dé-
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posée sur l'élément de contact de commande 140. Un élément sensible aux électrons 144, en une matière conductrice de l'électricité et ayant en substance la même superficie que Isolément conducteur 138, est disposé entre le canon électronique 120 et l'élément conducteur 138, avec une partie portant sur et en contact avec-la couche diélectrique 142, et constitue l'autre plaque de l'élément de commande du condensateur.
La face de l'élément sensible au faisceau électronique 144 tournée vers l'élément conducteur 138 porte un autre élément de couche diélectrique 146. Une barrette- omnibus conductrice 148, s'étendant sur l'écran entier 130, est attachée à l'élément diélectrique 146. L'élément sensible aux élec- trons 144 et la barrette-omnibus 148 constituent les plaques d'un second élément condensateur dont l'élément 146 est le diélectrique.
Dans la forme d'exécution déterminée représentée aux figures 14 et 15, les éléments de reproduction visuelle sont disposés par rangées parallèles. En construisant convenablement l'en- semble de commande chaque barrette-omnibus 148 est reliée à deux éléments de commande de chaque rangée traversant l'écran entier 130.
Les barrettes-omnibus 148 sont reliées à une barre- omnibus commune et un fil de connexion est amené à l'extérieur de l'enveloppe 112. Ce fil est connecté à une borne de la source d' énergie lumineuse 160 capable de fournir l'énergie nécessaire à la couche productrice de lumière 136 de l'écran 130. L'autre borne de la source d'énergie lumineuse 160 est reliée à l'électrode avant 134 par le conducteur 162. Ce dernier est aussi relié à la borne 'positive d'une source de potentiel représentée sous la. forme d'une batterie 166. La borne négative de cette dernière est réliée à la cathode 122 du canon électronique 120'. La batterie 166 fournit le potentiel d'accélération pour le faisceau électronique.
La grille conductrice 150 est disposée entre le canon électronique 120 et l'écran 130, dans le voisinage immédiat de celui-ci. La grille 150 est pourvue d'un fil de connexion 158 allant à l'extérieur de l'enveloppe 112 et connecté à la borne posi-
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tive d'une batterie 170, par l'intermédiaire d'une résistance 171. La borne négative de la batterie 170 est reliée à l'écran 130 par le conducteur 162. La grille 150 est reliée par un condensateur 172 à la source de signaux video.
Quand la couche conductrice 134 est recouverte de la couche fluorescente 136, il faut déposer les éléments conducteurs 138 suivant l'arrangement voulu. Ceci peut se faire en déposant, par évaporation, une matière conductrice convenable, de l'aluminium ou de l'argent par exemple, au travers d'un masque, d.e manière' à. consti- tuer l' ensemble désiré d'électrodes arrière 138 comme représenté à la figure 15. Le cache doit être percé d'ouvertures dont les surface correspondent, en superficie et en écartement, aux surfaces élémen- taires désirées, et doit être placé contre la couche fluorescente en vue du dépôt par évaporation.
Les éléments de commande constituant les condensateurs sensibles à la tension ou à la charge peuvent être construits séparément et réunis aux électrodes arrière 138. Une classe déterminée de matières convenant spécialement au cas d'application considéré est constituée par les matières.diélectriques ferro- électriques, comme précité.
Une fois le multiplex laiton-diélectrique fabriqué (comme décrit avec référence à la figure 9), celui-ci peut être utilisé dans la construction de toute quantité, de formes de dispositifs de commande d'écran. Le multiplex peut être découpé en éléments à l'aide de tout procédé d'usinage convenable. La construction repré- sentée, à titre d'exemple, à la figure 15 peut être réalisée par un usinage approprié. Ceci montre qu'avec cette manière de préparer le dispositif de commande, la construction peut toujours être écono- nuque, même si un grand nombre d'éléments de commande est n éces- saire.
L'ensemble d'éléments de commande peut être réuni à la partie productrice de lumière de l'écran 130 par applicationd'une colle, peinture ou vernis conducteur sur chacune des électrodes
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arrière 138 posées sur la couche fluorescente électroluminescente 136. Avant séchage de la colle conductrice, l'ensemble d'éléments de commande est placé sur la partie productrice de lumière et les montants-supports de la matrice de commande sont maintenus contre les électrodes arrière 138 jusqu'au moment où la peinture est sèche., Ce procédé de séchage peut être accéléré en plaçant l'écran dans un four à une température d'environ 50 C.
En ce qui concerne le fonctionnement du dispositif repré- senté aux figures 14 et 15, la source d'énergie lumineuse 160 applique une tension convenable, 400 volts par exemple, à. une fré- quence convenable d'environ 2. 000 périodes par seconde. Une borne de la source 160 est reliée à l'électrode avant 134 et son autre borne est reliée à la barre-omnibus commune 148 de l'écran. Un signal video convenable, pouvant provenir de tout circuit récepteur convenable, est appliqué à la grille 150. Dans le cas d'application cbnsidéré, il faut aussi que la surface à nu de l'élément conducteur ou sensible aux électrons 144, en contact avec l'élément sensible à la charge 146, ait une émission secondaire d'un rapport supérieur à l'unité.
Dans la forme d'exécution représen,tée, la surface de l'élément conducteur 144 est en laiton, et il peut être nédessaire de traiter cette surface ou de la recouvrir d'une matière comme de l'oxyde de magnésium pour augmenter l'émission secondaire de la surface exposée. Quand le faisceau électronique provenant du canon 120 balaie un élément 144, la charge retenue par cet élé- ment 144 est ajustée par le faisceau de façon à réduire au minimum la différence de potentiel entre l'élément 144 et la grille 150 qui reçoit à la fois le signal video et la tension de polarisa- tion.
Puisque, comme précité, le rapport d'émission secondaire de l'élément 144 est supérieur à l'unité et, de préférence, égal à deux,le faisceau électronique, en frappant l'élément 144 et grâce au phénomène d'émission secondaire, enlève réellement des électrons de l'élément 144 qui se charge donc positivement en l'absence de signaux vidéo. De cette manière, le potentiel de la batterie de po-
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larisation 170 est appliqué aux condensateurs de commande con- stituées par les couches 142 et 146, un d.e ces condensateurs ou les deux étant non linéaires.
Le balayage d'une trame, sans signal video appliqué à la grille 150, établit donc un niveau de départ, de part et d'autre duquel une variation relativement petite de la charge ou tension des éléments condensateurs de commande provoque une forte variation de la capacité moyenne. En choisissant convena- blement les valeurs relatives du condensateur électroluminescent et du condensateur de commande au niveau de fonctionnement, la tension alternative ou variable dans le temps provenant de la source 160 se répartit.de façon que la surface productrice de lumière ou de re- production visuelle émette une lumière suffisante pour se placer environ au milieu de sa gamme de luminosité la plus utile.
Si un élément de reproduction visuelle quelconque doit être moins lumineux lors d'un balayage suivant, la tension video a la polarité voulue pour ajouter de la tension de polarisation à l'élément 144, quand le faisceau frappe celui-ci. De cette manière, l'élément 144 est chargé à son niveau nouveau ou plus positif. Si, au contraire, l'élément de reproduction visuelle doit être plus lumineux, la tensi d'écran est diminuée par rapport à la tension du.balayage précé- dent, quand le faisceau frappe l'élément. Dans ce cas, des électrons du faisceau se déposent sur l'élément qui est rendu plus négatif.
Dans la forme d'exécution considérée, le faisceau électronique se maintient toujours à un niveau donné sauf pendant le retour de balayage.
Dans une deuxième forme de fonctionnement, l'intensité du faisceau peut être modulée par la vidéo, la grille 150 pouvant être maintenue à un potentiel constant pendant un balayage de trame entier. Si, comme précédemment, les éléments 144 ont un rapport d'émission secondaire supérieur à l'unité, le faisceau enlève effectivement des électrons aux éléments, aussi longtemps que la grille 150 est plus positive'que ces éléments. D'autre part, des électrons se déposent sur les mêmes éléments chaque fois que ceux-ci
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sont plus positifs que la grille 150.
Il ressort donc clairement qu'on peut utiliser une forme de fonctionnement séquentielle, dans laquelle les éléments sont d'abord chargés, par un fort courant de faisceau, au niveau noir (potentiel positif maximum) ou au niveau blanc (potentiel positif minimum) et ramenés ensuite dans l'état opposé à un degré proportionnel à l'intensité du faisceau pendant que celui-ci frappe un élément quelconque. Avec le balayage à vitesse constante, le temps de passage du faisceau est le même sur tous les éléments, et la charge déposée sur ou enlevée de chaque élément est directement proportionnelle au courant de faisceau. Le fonctionnement de l'écran imposé par le faisceau électronique en réponse au signal de commande est décrit plus en détail dans la demande de brevet copendante précitée.
De façon générale, la source d'énergie lumineuse ou p or- teuse produit un potentiel variable dans le temps. La tension d'é- nergie lumineuse est appliquée à tout l'écran, sur chacune des sur- faces élémentaires de reproduction visuelle. Le circuit représenté à la figure 4 est utile à l'explication du fonctionnement de l'écran.
Chaque surface de reproduction visuelle consiste en une pièce pro- ductrice de lumière comme une couche électroluminescente et en une couche de commande montées en diviseur de tension. La source d'énergie lumineuse produit l'énergie nécessaire à exciter la couche électro- luminescente. Il peut être aussi Intéressant d'utiliser, pour 1' énergie lumineuse, une source de courant plutôt qu'une source de potentiel; dans ce cas, les éléments sont montés en diviseur de cou- rant.
La tension de polarisation ou charge est appliquée à la couche de commande sous la forme d'une charge ou potentiel constant ininterrompu. La tension de polarisation sert à s'assurer que l'élé- ment de'commande fonctionne toujours dans la partie optimum de sa caractéristique. En plaçant la plaque de l'élément condensateur de commande de façon que les électrons puissent la bombarder comme pré- cité, il est possible de régler l'impédance du condensateur.
Dans la .
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solution à diviseur de tension, un faible signal de commande, une tension ou charge, appliqué aux bornes de l'élément condensateur de commande fait apparaître assez de tension de la source d'énergie lumineuse aux bornes de la couche électroluminescente, pour que celle-ci émette de la lumière au niveau blanc.Quand le signal de commande augmente, une forte variation de capacité se produit dans les couches de commande au point de faire apparaître le poten- tiel de la source d'énergie lumineuse principalement aux bornes de l'élément de commande au lieu de la couche électroluminescente ,et il s'ensuit une diminution de la luminosité.
En utilisant un élément de commande de nature capacitive, on peut obtenir une résistance de fuite élevée et, par conséquent, chaque élément de commande peut emmagasiner une charge pendant un temps relativement long. La commande capacitive se prête à l'exci- tation par faisceau électronique, parce que la charge déposée par le faisceau fait répondre l'élément à l'excitation de commande en substance instantanément. La variation de tension ou de polarisation de commande aux bornes de l'élément de commande capacitif est obtenue par modulation de l'intensité-du faisceau et/ou par fixation du potentiel de charge de chaque élément.
Il est supposé, dans la forme d'exécution considérée et d'autres décrites ici, que l'amplitude crête à crête de la tension de la source d'énergie lumineuse est faible, comparée aux signaux de commande. Dans ce cas, la charge déposée sur un ou des éléments de commande par le faisceau électronique au moment 'où celui-ci les touche, moment court comparé à la durée d'une période de l'onde d'énergie, est essentiellement indépendante du potentiel alternatif instantané appliqué à l'élément de commande. Quoique cette condition soit souhaitàble, elle n'est pas indispensable au bon fonctionnement du dispositif.
Dans les cas où cette condition ne peut pas être remplie, la source d'énergie lumineuse peut être déconnectée suc- cessivement, dans un ordre déterminé, de chaque ligne d'éléments au moment où le faisceau balaie cette ligne, sans grandement influencer le rendement du dispositif.
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On peut aussi découpler effectivement la fonction d'em- magasinage de charge de la source d'énergie lumineuse, en intro- duisant un dispositif'comme représenté à la figure 21. Le dispositif de découplage estmonté sur la face de l'écran 30 tournée vers le canon électronique 20. Il peut consister en une feuille de matière diélectrique 181 percée de trous, un en alignement avec chaque élément 144. Un bouchon résistant 175 est placé dans chaque ouver- ture qui est recouverte d'une électrode conductrice 173, côté balayage de la feuille diélectrique 181. La face opposée de cette dernière est recouverte d'une matière conductrice 177. Les éléments
173, 177 et 181 constituent des condensateurs d'emmagasinage isolés.
Le bouchon résistant 175 se trouve en contact avec l'électrode 173 et est relié à l'élément 144. Un bloc conducteur 179 peut être utilisé pour écarter le dispositif de déblocage de l'écran 130.
En fonctionnement, le faisceau électronique frappe 1' élément conducteur 173 de façon à charger le condensateur de découplage. La surface exposée 173 du condensateur est reliée à la surface 144, exposée auparavant, du ou des condensateurs de com- mande variables par l'intermédiaire d'une résistance élevée 175 et d'un bloc conducteur 179, la face ou plaque opposée 177 de ce condensateur d'emmagasinage étant connectée, depréférence, à un point commun à la source d'alimentation et au potentiel continu de référence de l'écran fluorescent.
Dans une forme d'exécution de ce genre, il est souhaita- ble que la capacité du condensateur de découplage ou de préemmaga- sinage, soit égale et, de préférence, supérieure à la capacité maximum du condensateur de commande variable y relié. Il est aussi souhaitable que la résistance série soit égale et,de préférence, supérieure à l'impédance du condensateur de préemmagasinage, à la fréquence de la source d'énergie lumineuse.
Le produit constitué par' cette résistance fois la capacité effective à laquelle elle est liée doit, au contraire, être faible comparativement au temps de reproduction désiré pour un élément, afin de tirer tout le béné-
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fice possible des capacités d'emmagasinage de l'écran
En fonctionnement, la tension ou charge appliquée au condensateur de préemmagasinage ou de découplage, est utilisée pour la commande précitée dans le cas où le faisceau frappe la surface exposée du condensateur de commande variable.
L'effet de répartition de la tension alternative entre la résistance d'isolation et le condensateur de préemmagasinage fait qu'une petite fraction seule- ment de la tension de la source d'énergie lumineuse apparaît aux bornes du condensateur de préemmagasinage, et la charge ou tension appliquée à ce condensateur d'emmagasinage peut donc être commandée essentiellement indépendamment de la valeur instantanée de la tension de la source d'énergie lumineuse.
Une fois qu'une charge ou tension déterminée a été fixée sur le condensateur de préemmagasinage, une partie de cette charge ou tension est transférée au ou aux condensateurs de commande à capacité' variable, pendant plusieurs périodes de la tension d'excitation provenant de la source d'énergie lumineuse. Comme la tension alterna- tive moyenne aux bornes du condensateur de commande variable est nulle, la charge transmise au condensateur de commande variable par le condensateur de préemmagasinage est,par principe, indépen- dante de la tension de la source d'énergie lumineuse, aussi longtemps que ce transfert se produit pendant un temps égal à plu- sieurs périodes de la tension de la source d'énergie lumineuse.
Il ressort clairement de ce qui précède que le dispositif de découplage décrit pose, comme unique condition, que la fréquence d'excitation soit plus élevée que la fréquence d'image du dispositif de reproduc- tion visuelle. En fait, une fréquence d'excitation, dont la période est beaucoup plus courte que le temps de balayage d'un seul élément d'image par le faisceau, supprimerait la nécessité du condensateur de préemmagasinage et de la résistance de découplage. Il est aussi évident que la résistance pourrait être remplacée par une self dans une autre forme d'exécution.
Il est aussi possible de tirer un autre avantage de l'uti... lisation du condensateur et de la résistance ou self de décou-
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plage précités. Il est possible d'extraire l'écran de reproduction visuelle (condensateurs de commande variables et cellules électro- luminescentes associées) de l'enveloppe sous vide. Dans cette forme d'exécution,le faisceau électronique frapperait des éléments con- ducteurs répartis sur un écran se trouvant à l'intérieur de l'enve- loppe et reliés, par des fils séparés traversant l'enveloppa à la résistance de découplage reliée elle-même aux condensateurs de commande variables.
Dans le cas de commande à distance de l'écran, la capacité entre ces fils et la terre peut jouer le rôle de con- densateur de p réemmagasinage. De cette manière, les dimensions de l'écran de reproductionvisuelle ne sont pas limitées par l'enveloppé sous vide.
La figure 16 représente une modification de la construc- tion d'écran représentée à la figure 15. La construction est modifiée de'façon à supprimer la nécessité de la grille 150 représentée à la figure 14. Au lieu d'appliquer l'information video à la grille 150 afin de moduler le faisceau électronique comme à la figure 15, le faisceau électronique ouvre simplement le circuit et la video est appliquée aux différents éléments par-des barrettes-omnibus video.
L'écran consiste en un support 180 recouvert d'une couche conductrice de l'électricité et transparente à la lumière 182, d'une façon semblable à celle décrite avec référence à la figure 15.
La couche conductrice 182 sert d'électrode avant pour le panneau lumineux électroluminescent et est reliée à une borne d'une source d'énergie lumineuse convenable. Dans la forme d'exécution déterminée représentée, plusieurs surfaces de matière fluorescente électro- luminescente 184 sont déposées, par rangées parallèles, sur le re- vêtement conducteur 182.
La couche fluorescente peut être une mosaïque ou une couche continue comme représenté à la figure 15. Un élément de com- mande est placé sur la surface de chacun des éléments fluorescents 184. Dans la forme d'exécution déterminée représentée, cette électro- de de commande 186 a la forme d'un L dont une branche 185 constitue l'électrode arrière delà cellule lumineuse électroluminescente.
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L'autre branche 187 de l'électrode de commande 186 en f@ de L est en substance perpendiculaire au support transparent 180 et est dirigée dans le sens opposé à l'écran. La surface exposée de la branche 185 de l'électrode de commande contiguë à l'élément fluorescent 184 porte une couche de matière diélectrique 188. Une barrette-omnibus conductrice 190 est réunie à la surface exposée de la couche diélectrique 188 et s'étend sur l'écran entier, étant en contact avec une couche diélectrique 188 de chaque rangée d' éléments. La partie de branche 187 de l'électrode de commande 186 porte et est reliée électriquement à un élément ou surface 195 sensible aux,électrons. L'élément 194 est parallèle à la couche lumineuse électroluminescente et se trouve entre le canon électroni- que 120 et l'élément de reproduction visuelle.
L'élément sensible aux électrons 194 est relié à une barrette-omnibus video 196 qui s'étend parallèlement à la barrette-omnibus conductrice 190. La surface sensible aux électrons 194 qui connecte l'électrode de com- mande 186 à la barrette-omnibus video 196 est en une matière rendue conductrice par,le bombardement des électrons. Il peut être intéressant d'associer un support isolant à la matière rendue conductrice par bombardement électronique, ce support étant accroché dans la surface tournée vers la source du'faisceau électronique.
Une matière, rendue conductrice par bombardement électronique, convenable est, par exemple, du sulfure de cadmium pulvérulent. Les barrettes-omnibus conductrices 190 sont reliées à l'autre borne de la source d'énergie lumineuse, tandis que les barrettes-omnibus video sont reliées à 'la source video.
En ce qui concerne le fonctionnement du dispositif re- présenté à la figure 16, un faisceau électronique à courant constant est utilisé pour balayer l'écran. Pendant le balayage, le faisceau électronique frappe la surface sensible aux électrons 194 dont la matière, normalement résistante, devient conductrice de manière à appliquer l'information video provenant de la barrette-omnibus vidéo 196 'à l'électrode de commande sélectionnée. Pendant que la barrette- omnibus vidéo est connectée à cette électrode de commande 186,
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celle-ci est chargée à un niveau de potentiel signifiant la lumino- sité d'élément désirée. Cette charge se maintient sur l'électrode de commande 186 jusqu'à réajustement à une nouvelle valeur au .cours du balayage suivant.
Dans le dispositif représenté à la figure 16, on ne montre, comme dispositif de commutation, que l'utilisation d'une matière conductrice sous le bombardement électronique. Il est évident que d'autres dispositifs de commutation commandés par le faisceau pourraient être utilisés pour régler l'application de l'in- formation video aux éléments de commande sélectionnés. Un dispositif de découplage semblable à celui représenté à la figure 1 peut être prévu entre le commutateur commandé par le faisceau et le . condensateur de' commande,dans cette forme d'exécution.
Dans'les formes d'exécution représentées aux figures 14,
15 et 16, il suffit de réajuster le niveau de luminosité de chaque surface élémentaire, sans d'abord effacer l'information emmagasinée par l'élément au cours du balayage précédent. Les figures 17, 18 et
19 représentent des formes d'exécution étudiées de façon qu'il soit nécessaire,de commencer par emmagasiner une information, puis d' effacer celle-ci avant d'ajouter une nouvelle information de repro- duction visuelle.
Les figures 17 et 18 représentent un tube à rayons cathodiques 111 comprenant un canon électronique 200, un écran de reproduction visuelle 220 et une grille de déflexion 210. Le tube à. grille de déflexion est bien connu en technique de télévision en couleurs, et un exemple d'un dispositif de ce genre est donné dans un article intitulé "The PDF Chromatron - A 'Single or Multi-gun
Tri-color Cathode-ray Tube" de R. Dressler dans l'édition de juillet
1953, volume 41, page 851 du "Proceedings of the I.R.E.". L'écran
220 représenté aux figures 17 et 18 consiste en un support transpa- rent à la lumière 222 dont la face,tournée vers le canon électro- nique, est recouverte d'une couche 224 d'une matière convenable, transparente à la lumière et conductrice de l'électricité.
La grille
226,en une matière isolante, est placée sur la surface du revête- ment conducteur transparent 224. La grille 226 peut être en
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verre et traitée photochimiquement de manière à présenter plusieurs rangées horizontales d'ouvertures 228 et 230. Si, comme représenté, on utilise, dans la forme d'exécution considérée, une grille de déflexion pour la déflexion verticale du faisceau électronique, les rangées horizontales d'ouvertures paires 228 sont remplies d'une matière diélectrique 232 en contact avec le revêtement conducteur transparent 224. Les rangées horizontales impaires sont partiellement remplies d'une matière fluorescente convenable 234 émettant de la lumière ultraviolette, comme de l'oxyde d'aluminium rhomboédrique activé à l'aluminium.
Plusieurs bandes horizontales 236 constituées par un mince revêtement conducteur en une matière, comme l'or, ayant une forte émission secondaire, sont déposées sur la grille 226. Chaque bande 236 traverse l'écran entier et couvre une paire de rangées constituée par une rangée paire et une rangée impaire d' ouvertures 228 et 230.
Une bande 238 de matière fluorescente électroluminescente est placée sur chaque bande d'or 236, entre les rangées paire et impaire d'ouvertures correspondant à chaque bande 236. Une bande conductrice de l'électricité 240 est déposée sur la bande de matière fluorescente 238 et sert d'électrode arrière. Une seconde grille isolante 242, de même configuration que la première grille isolante 226, est placée sur l'écran. Les ouvertures respectives des deux grilles 242 et 226 sont en alignement.
Une matière à fluorescence ultraviolette 244, semblable à la matière 234, est déposée dans les rangées'paires d'ouvertures 228 delà grille 242, en contact avec les lamelles d'or 236, et une lamelle d'or,246 est déposée ensuite sur chacune des rangées paires, d'ouvertures 228 en travers de 1' é'cran entier.
La source d'énergie lumineuse destinée à la couche fluo- rescente 238 est connectée entre les bandes conductrices 240 et le revêtement conducteur transparent 224. Le faisceau électronique produit par le canon électronique 200, en balayant la cible, peut charger ou décharger le condensateur diélectrique 232 se trouvant
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dans les rangées paires d'ouvertures 228 de la grille 226,'suivant que le faisceau se trouve sur les rangées paires ou impaires d'ou- vertures. La position du faisceau est déterminée par un signal de commande appliqué à la grille de déflexion 210.
Si le faisceau électronique est dirigé sur les rangées paires d'ouvertures 228, la/ il bombarde la lamelle d'or 246, provoquant l'émission d'électrons secondaires sur la face opposée de la lamelle, ceux-ci frappant eux-mêmes la matière à fluorescence ultraviolette 244. Les photons émis par la matière à fluorescence ultraviolette excitent la photo- cathode négative sensible aux ultra-violets et constituée par la pellicule' d'or 246, celle-ci émettant des électrons. Ces électrons sont recueillis par l'électrode portant la. matière fluorescente 236 qui constitue aussi une surface intermédiaire entre la matière électroluminescente et la matière céramique.
Le faisceau électronique se trouvant dans cette position, l'accumulation d'une charge négative sur la face intérieure 236 provoque la charge de la couche diélectrique 232, puisque son autre face est ramenée à la terre.
Quand le faisceau électronique se trouve sur la rangée impaire d'ou- vertures 230, il frappe une matière fluorescente 234 polarisée posi- tivement, qui, à son tour, excite une photocathode constituée par les couches 236 et faisant partie, au point de vue électrique, de la face intérieure. Dans ce cas, les électrons sont enlevés de la face intérieure 236 et la matière diélectrique se charge posi- tivement. Il peut être nécessaire de remettre chaque élément à zéro, avant d'appliquer une nouvelle information de charge. Ceci peut se faire en utilisant'un faisceau débitant à plein rendement pour complètement changer ou décharger un élément.
Le dispositif de balayage représenté.aux figures 17 et 18 présente l'avantage que le . courant du faisceau électronique est multiplié dans les phototubes de charge et de décharge, ce qui réduit le temps nécessaire à enre- gistrer ou effacer avec un courant de faisceau donné. Le circuit équivalent de la construction d'écran représentée à la figure 18. est donné à la figure 20. Le signal video peut être appliqué au canon
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électronique..
La figure 19 représente une autre variante d'écran pouvant être incorporée dans le tube représenté à la figure 17.
L'écran se compose d'un support avec les couches de production de lumière et de commande déposées sur champ relativement au spectateur. écran comprend à nouveau plusieurs surfaces d'écran élémentaires pour la reproduction visuelle, qui sont déposées sur un support 250 en une matière convenable transparente à la lumière, du verre par exemple.
Chaque surface de reproduction'visuelle de l'écran con- siste en un multiplex composé d'une couche 252 de matière diélectri- que, une couche 256 de matière électroluminescente et une couche en une matière conductrice de l'électricité 254 prise entre les couches
252'et 256. Les couches 252,254 et 256 sont perpendiculaires au , support 250 et peuvent être fixées, par un ciment convenable, dans le sens vertical. La couche conductrice 254 dépasse les couches
252 et 256, et est pourvue d'une électrode sensible aux électrons
258. Cette dernière est perpendiculaire à la couche 254 et a une superficie semblable à celle de la surface de reproduction visuelle.
La face exposée de l'électrode 258 comprend une surface supérieure
260 et une surface inférieure 262. La partie supérieure 260 a un rapport d'émission secondaire supérieur à l'unité, et la surface in- férieure 262 a une émission secondaire.de rapport inférieur à l'unité. Les surfaces 260 et 262 peuvent être traitées de façon bien connue ou recouvertes de matières convenables donnant l'émission secondaire désirée.'
Le potentiel d'énergie lumineuse est, ici aussi, appliqué au multiplex composé..des couches 252, 254 et 256, par des barrettes conductrices verticales 264 et 266. Une paire de barrettes 264 et
266 est prévue par rangée,verticale de surfaces ou éléments de re- production visuelle. La source d'énergie lumineuse est connectéeaux barrettes 264 et 266.
Une tension continue de polarisation est
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appliquée entre l'écran et le canon électronique.
Il faut aussi intercaler une grille 270 entre grille de déflexion 210 et écran, à l'intérieur du tube représenté à la fi- gure 17. La grille est polarisée positivement par rapport à la tension d'accélération appliquée à l'écran.
En ce qui concerne le fonctionnement du dispositif, dans l'hypothèse où toutes les surfaces 260 et 262 sont au potentiel continu de la grille 270, ce potentiel étant suffisamment supé- rieur,environ de 600 volts, à la tension accélératrice appliquée aux conducteurs 264 et 266, les cellules électroluminescentes sont "éteintes". Si le potentiel de commutation est appliqué à la grille' de déflexion 210 de façon que le faisceau électronique, modulé par les signaux video appliqués à la grille 270, frappe la surface in- férieure 262 de chaque élément de reproduction visuelle pendant le balayage, chaque couche conductrice de l'électricité 254 est chargée négativement par rapport à la tension sur la grille 270 en fonction du courant du faisceau électronique au moment où il traverse ces éléments.
Ceci est l'état d'enregistrement ou d'emmagasinage dans le tube. La luminosité de chaque élément- est' déterminée par le degré de "positivité" de l'électrode 254 relativement à la tension d'ac- célération. Les éléments se maintiennent dans cet état de charge et émettent de la lumière en fonction de la trame de charge,, jusqu'au moment où la charge de commande est retirée de l'électrode 254. Ceci peut se faire lors du balayage d'effacement, quand la tension de commutation sur la grille de déflexion 210 est telle que le faisceau électronique frappe la surface supérieure 262 des élé- ments sensibles aux électrons.
Pendant le balayage d'effacement, le faisceau électronique doit débiter à plein rendement, de façon que chaque élément d'électrode 254 revienne au potentiel de la grille 270, quand le faisceau passe sur l'élément et la luminosité est diminuée.
La description qui précède montre que la présente invention preu@re aussi différentes dispositifs de reproduction visuelle avec
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tube comprenant des écrans sensibles au bombardement des électrons.
Les dispositifs de reproduction visuelle ont une luminosité plus forte que le tube à rayons cathodiques ordinaire et présentent aussi la caractéristique d'emmagasinage de l'information video.
REVENDICATIONS.
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1.- Dispositif de reproduction d'images lumineuses ré- pondant à des signaux électriques video et comprenant un écran composé de plusieurs éléments de reproduction lumineuse réglables de façon indépendante, caractérisé en ce que chaque élément de reproduction lumineuse comprend une première pièce en une matière ayant la propriété d'émettre des rayons lumineux sous l'influence d'un champ électrique variable dans le temps, et une seconde pièce en une matière dont la capacité effective est variable en fonc- tion d'un signal électrique, la première pièce pouvant recevoir, à ses bornes,des champs électriques variables dans le temps, la se- conde pièce pouvant avoir sa capacité effective réglée par des sig- naux représentant des signaux électriques video,
et ces première et seconde 'pièces étant assôciées fonctionnellement de façon que l'amplitude des champs électriques variables dans.le temps appliqués aux bornes de la première pièce soit commandée en fonction de la valeur variable de la capacité, effective de la seconde pièce.
2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde pièces sont reliées en série de ma- nière à former diviseur de tension, en ce qu'un potentiel variable dans le temps d'une 'amplitude présélectionnée est appliqué aux bornes des première et seconde pièces de manière à produire, aux bornes de la première pièce, le champ électrique variable dans le temps, et en ce qu'un potentiel représentant les signaux électri- ques video est appliqué aux bornes de la seconde pièce.