Brevet FR2075947A1 — publié le 19711015

i 2075947 La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un tube à rayons cathodiques ayant une enveloppe comprenant un panneau de plaque frontale soudée à un entonnoir (ou à un "cône") par un procédé qui a pour résultat de produire des impuretés à l'in-5 térieur de l'enveloppe, l'enveloppe contient un getter adapté à absor ber les gaz qui se dégagent pendant la vie du tube. Un exemple d'un tel tube à rayons cathodiques est le cinescope en couleurs à masque bien connu dans lequel un masque de sélection de couleur est monté dans un panneau de plaque frontale, près de la 10 plaque frontale. Un écran composé de phosphores de couleurs est produit sur cette plaque frontale par un procédé photographique en utir-lisant le masque comme pochoir, le panneau complété est soudé à un entonnoir séparé pour former l'enveloppe. La soudure entre le panneau et l'entonnoir est généralement pro-15 duite en formant un cordon d'une fritte de verre dévitrifiable sur le bord de l'une des deux pièces. On applique cette fritte sous la forme d'une suspension ou d'une bouillie composée d'un verre pulvérisé spécial mélangé à un liant organique et à -un véhicule. On assemble ensuite les deux parties de l'enveloppe dans un gabarit qu'on 20 place dans un four dont la température maximale est comprise entre 400 et 5002C. A cette température, la fritte est dévitrifiée et durcie, comme décrit dans le brevet américain N2 2 889 952 du 9 juin 1959. Après cette étape de soudure, l'enveloppe est soumise à diver-25 ses opérations, parmi lesquelles l'insertion et le montage du canon à électrons et du getter dans l'entonnoir, l'activation de la cathode; une opération de cuisson et d'évacuation afin d'enlever la majeure partie des gaz et des autres impuretés; un scellement; une étape de vaporisation du getter; et un programme de vieillissement. 30 Les getters actuellement utilisés pour la fabrication indus trielle de tubes à rayons cathodiques sont constitués par un alliage d'un métal chimiquement actif et d'aluminium. Cet alliage est un mélange d'aluminium et de baryum. Pendant la "vaporisation" du getter, cet alliage est chauffé au-dessus de la température de vaporisation 3$ du baryum.•Ceci s'effectue après que l'enveloppe a été évacuée et scellée. Le baryum ainsi vaporisé se condense sur la surface intérieure adjacente de l'enveloppe et, ainsi, est exposé à l'atmosphère BAD ORIGINAL f 71 00191 2 2075947 régnant dans celle-ci. le getter a pour fonction de capter chimiquement ou physiquement les gaz résiduels présents dans l'enveloppe du tube ou qui se dégagent pendant la vie de celui-ci. la durée tu tube est dans une large 5 mesure, dépendante de la "capacité de sorption du getter", c*est à dire, de la capacité du getter à capter les gaz. Deux facteurs importants sont (l) la capacité initiale de sorption du getter et (2) la vitesse de dissipation de cette capacité de sorption (par exemple, par heure), durant la vie du tube. 10 Des échantillons de cinescopes en couleurs sont constamment sou mis à des essais pour déterminer l'influence de divers facteurs sur leur durée de vie. Le temps normal qui s'écoule entre le soudage avec la fritte ét l'évacuation est d'environ deux heures, dont environ une heure entre le soudage et l'insertion du canon. On sait de-15 puis plusieurs années que les. cinescopes en couleurs faits avec des envelûppes qui ont été tenues conservées pendant une période de temps sensiblement plus longue, par exemple, plus de huit heures après le soudage et avant l'évacuation, présentent une vitesse de dissipation de la capacité de sorption du getter beaucoup plus élevée, pen-20 dant leur vie, que ceux faits d'enveloppes qui ont été traitées immédiatement après le çoudage et qui n'ont pratiquement pas été conservées avant l'évacuation. Ceci a été constaté, bien que les capacités de sorption initiales du getter des tubes conservés étaient presque aussi élevées que celles des tubes non-conservés. On ne con-25 naît pas la raison de cette dégradation des propriétés du getter. Etant donné que cette dégradation de la capacité de sorption des getters existait aussi bien pour les enveloppes coiffées que non-coiffées, elle ne semble donc pas due à l'entrée de l'air dans l'enveloppe après le soudage. Si la cause en était l'atmosphère résidu-30 elle de l'enveloppe au joint soudé, elle aurait dû être éliminée par l'évacuation et par l'opération de cuisson subséquentes. La diminution anormale de la capacité de sorption des getters dans les; tubes conservés est réduite à un minimum, selon la présente invention, en lavant l'enveloppe, aussitôt après que le panneau, a 35 été soudé à celle-ci, avec un gaz non-contaminant, afin d'éliminer les impuretés et pour remplir 1 * enveloppe avec le gaz non-contami-aant» On introduit le getter dans l'enveloppe, pendant que celle-ci T BAD ORIGINAL ? 71 00191 3 2075947 est maintenue remplie avec le gaz non-contaminant. Ensuite, on fait le vide dans le tube, pour en évacuer le gaz, et on le scelle pour le fermer. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-5 ront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - la fig.l est un organigramme montrant les étapes successives du procédé selon l'invention. 10 - la fig.2 est une vue latérale de l'enveloppe d'un tube à ray ons cathodiques reliée à l'appareil distribuant le gaz de lavage; - la fig.3 est une vue de détail agrandie d'une partie du tube de lavage de la fig.2; - la fig-4 est une coupe axiale agrandie d'une partie du col du 15 tube de la fig.2; et - la fig.5 est une vue latérale montrant une enveloppe de tube coiffée pour la conserver ou la ranger. L1 organigramme de la fig.l montre les étapes A à F du procédé selon l'invention. Dans l'étape A, un panneau de verre peut être 20 soudé par une fritte à un entonnoir de verre, selon ïe procédé décrit dans le brevet américain N2 2 889 952 pour former l'enveloppe du tube. Avant de procéder au soudage, le masque a été monté dans le panneau, l'écran a été formé sur la plaque frontale qui a ensuite été aluminisée et cuite, puis l'entonnoir a été pourvu de son revê-25 tement conducteur interne (de graphite). L'entonnoir se compose d'une partie conique dont la grande base est soudée au panneau, et d'un col cylindrique raccordé à la petite base du cône et dont l'extrémité extérieure est ouverte pour recevoir l'embase du tube et le canon à électrons. 30 Selon l'invention, peu après avoir été enlevée du gabarit de soudage, on traite l'enveloppe pour en balayer l'atmosphère résiduelle et pour la remplir avec un gaz non-contaminant, à l'étape B. Ceci peut s'effectuer, comme le montrent les fig.2-4 en introduisant un tube allongé 1, à travers un tampon élastique 3 dans l'extrémité 35 ouverte du col 5 de l'enveloppe 7 d'un cinescope en couleurs et en introduisant le gaz provenant d'une source 9, à travers un robinet 10 et le tube 1. L'extrémité supérieure du tube 1 peut être percée 71 00191 2075947 d'ouvertures 11 destinée à diriger le gaz comme il convient, par exempleP vers l'extérieur, le pourtour extérieur du tampon 3 est soit non-circulaire, soit formé avec des.rainures longitudinales 13 pour permettre aux gaz résiduels de l'enveloppe d'être, refoulés par 5 le gaz de lavage de la source 9. Au lieu de centrer le tube 1 par-rapport au tampon 3» comme représenté sur la fig.4, le tube 1 pourrait être disposé excentriquement par rapport à ce dernier afin d'améliorer l'action de lavage. Il est bien évident que les dimensions du tube 1, des ouvertures 11 et des rainures 13, ainsi que la pres-10 sion du gaz de la source 9 doivent être choisies pour produire l'ac- t tion de lavage désirée. Dans un appareil qui a été utilisé avec succès pour_produire des cinescopes en couleurs rectangulaires de 63,5 cm, l'enveloppe" est lavée en l'espace d'une minute, environ, et le volume qu'elle contient est changé au moins trois fois pendant ce 15 temps. le gaz non-contaminant est, de préférence, de l'air chaud et sec ayant un point de rosée d'environ -302C, afin de réduire à un minimum la vapeur d'eau présente. Toutefois, la vapeur d'eau seule, sans hydrocarbures et sans bioxyde de carbone, ne semble pas produi-20 re de contamination et, par conséquent, les hydrocarbures et^le bioxyde de carbone, ainsi que les autres impuretés, s'il en est, peuvent être éliminés avec succès à la température ambiante avec de 1' air (ou de l'azote) ayant un point de rosée pouvant s'élever jusqu' à 02C. Des tubes satisfaisants ont été produits expérimentalement en 25 utilisant de l'air à la température ambiante ayant un point de rosée de -162C. De préférence, l'enveloppe est lavée dans les dix minutes après qu'elle a quitté le gabarit de soudage, afin de réduire la contamination à un minimum. Toutefois, étant donné que la contamination est 30 un processus relativement long, ce temps n'est pas critique et peut atteindre jusqu'à plusieurs heures. Il semble qu'il ne se produit qu'une très faible contamination pendant la première heure faisant suite au soudage. Quand le lavage est achevé, on enlève l'appareil de lavage et 35 on peut le remplacer par une fermeture temporaire,par exemple par , le capuchon élastique 15 représenté sur la fig.5, afin de maintenir l'enveloppe 7 remplie avec le gaz non-contaminant à la pression 71 00191 5 2075947 atmosphérique pendant une période de temps relativement longue avant l'opération de fabrication suivante qui, généralement, est une étape combinée d'insertion du canon et de scellement de l'embase (étape C). On a constaté que les enveloppes ainsi lavées et coiffées 5 peuvent être tenues conservées jusqu'à trois semaines, au besoin, sans qu'il en résulte une augmentation importante de la vitesse normale de dissipation de la capacité de sorption du getter pendant la vie du tube, après la fabrication. lorsque l'enveloppe doit être transférée peu après à l'appareil 10 d'insertion du canon et de soudage de l'embase, le coiffage de l'enveloppe lavée peut être supprimé, puisque la vitesse de diffusion des gaz vers et hors du col de celle-ci est relativement faible. Bien que l'opération de lavage ne soit pas essentielle si l'enveloppe n'est pas conservée pendant des périodes de temps relative-15 ment longues, supérieures aux deux heures qui s'écoulent normalement entre le soudage et le pompage, la Demanderesse se propose, néanmoins, d'incorporer cette opération de lavage dans la fabrication de tous les cinescopes en couleurs qu'elle produit afin de s'assurer que tous les tubes ainsi fabriqués auront un getter présentant 20 une capacité de sorption adéquate pendant leur vie, et ce que leurs enveloppes aient ou non été conservées pendant un certain temps au cour 3 de la fabrication. Dans l'étape D, le canon à électrons et le getter peuvent être insérés dans le col 5 et l'embase de verre (sur laquelle le canon à' 25 électrons est monté) est soudée dans l'extrémité ouverte du col. le getter est normalement supporté sur le canon à électrons et est placé soit près de l'extrémité de celui-ci, soit dans la partie conique de l'entonnoir. L'enveloppe peut être évacuée et soumise à la cuisson dans l'é— 30 tape E afin d'éliminer le gaz de remplissage introduit à l'étape B et pour dégager les diverses électrodes et les diverses surfaces internes par un procédé quelconque, par exemple, par celui décrit dans le brevet américain N2 2 532 315 du 5 décembre 1950. - Après l'évacuation, la fabrication du cinescope en couleurs est 35 complétée -en exécutant les étapes classiques d'activation des cathodes, de pincement du queusot de pompage de vaporisation du getter pour produire un revêtement de matière absorbant les gaz (par exemp 71 00191 6 2075947 le» cEe baryum] sur la face intérieure du tube, de vieillissement des électrodes du canon, ainsi qu'aux essais, toutes ces opérations é-tant représentées conjointement par l'étape ï1 sur la fig.l. Une série d'essais de durée effectués: 5 (l) sur cinq cinescopes en couleurs qui avaient été lavés â- près le soudage et avaient été conservés pendant des périodes de 1,2 et 3 jours avant le pompage, et (2) sur cinq tubes qui avaient été conservés sans lavage après le soudage pendant des périodes de temps identiques avant le pompage, 10 ont donné les résultats suivants: la capacité moyenne de sorp tion de l'oxygène des getters des cinq tubes du groupe (l) à la fin de onze semaines était de 5352 1yu (litre microns) à comparer avec une moyenne de -2704 jx après 11 semaines pour les cinq tubes du groupe (2). On voit donc que le lavage avec le gaz non-contaminant a 15 doublé la capacité de sorption moyenne des getters après 11 semaines dans le premier groupe et, par conséquent, a considérablement augmente la durée potentielle de ces -tubes» De plus, la capacité de sorption moyenne des gaz des getters du groupe (l) n'était pas sensiblement inférieure à celle d'un cinescope en couleurs ordinaire fa-20 briqué sans lavage ou sans conservation. On présume que lorsqu'on ne procède pas selon l'invention, la baisse observée , de la capacité de sairption du getter des cinescopes en couleurs faits d'enveloppes qui ont été tenues ou conservées pendant une période de temps relativement longue après le soudage du 25 panneau frontal et de l'entonnoir peut être due à l'action d'une impureté contenue dans l'atmosphère résiduelle qui reste dans l'enveloppe pendant un certain temps après le soudage» Cette impureté contamine l'enveloppe et/ou son contenu de façon permanente, de sorte que cette contamination ne peut pas être éliminée par les opérations 30 suivantes de cuisson et de pompage. Les essais de durée comparatifs ci-dessus montrent clairement que les tubes lavés et conservés ont des vitesses de dissipation de la capacité de sorption du getter presque aussi faibles, pendant leur vie, que les tubes qui n'ont; pas été conservés du tout, et une vitesse qui est environ la moitié de 35 celle des tubes qui ont été tenus sans lavage. On. ne sait pas exactement comment l'atmosphère résiduelle voisine. cl© la soudure contamine l'enveloppe pottr produire les conditions 71 00191 7 2075947 décrites. Les substances contaminantes semblent être des matières organiques et/ou inorganiques, incluant des hydrocarbures, le bio-xyde de carbone et la vapeur d'eau produits pendant le processus de soudage lui-même. Il semble que quand l'enveloppe est tenue pendant 5 une période de temps relativement longue après le soudage, ces matières se combinent avec les surfaces internes du masque, de l'enveloppe ou de l'écran au point de ne plus pouvoir être éliminées (complètement) pendant les opérations norpales de pompage et de cuis son. La vapeur d'eau pourrait hydroliser le liant silicate du revê-10 tement de graphite de l'entonnoir et pourrait produire des matières qui se combinent avec les hydrocarbures et/ou le bioxyde de carbone de la fritte de la soudure en produisant des composés oxygénés stables. Ces composés pourraient être rompus pendant le fonctionnement du tube, par bombardement électronique et/ou par d'autres cau-15 ses, produisant ainsi des gaz qui accélèrent considérablement la vitesse de dégradation de la capacité de sorption du getter ce qui a-brège considérablement la vie du tube. L'enveloppe peut être lavée avec un gaa non-contaminant sec, tel que de l'azote ou de l'air chaud. Après le lavage, l'enveloppe 20 peut être fermée temporairement en la coiffant ou la bouchant afin de maintenir son remplissage de gaz non-contaminant pendant la pério de de temps qui suit jusqu'à insertion du canon. 7 h 00191 2075947 EEVEroiGATIOUS 1.- Procédé pour fabriquer un tube à rayons cathodiques ayant une enveloppe comprenant un panneau frontal soudé à un entonnoir par un procédé ayant pour résultat de produire des matières contaminan- 5 tes à l'intérieur de l'enveloppe, cette enveloppe contenant un getter adapté à absorber les gaz pendant la vie du tube, procédé caractérisé en ce qu'on lave l'enveloppe, aussitôt après que le panneau a été soudé à celle-ci, avec un gaz non-contaminant afin d'éliminer les matières contaminantes et pour remplir l'enveloppe avec le gaz 10 non-contaminant, à introduire le getter dans l'enveloppe tout en maintenant celle-ci remplie avec le gaz non-contaminant, puis à é-vacuer et à sceller l'enveloppe pour éliminer le gaz et fermer le tube. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on 15 lave l'enveloppe avec le gaz dans l'heure qui suit le soudage. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz non-contaminant a un point de rosée ne dépassant pas O^C. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit le canon à électrons et on le soude dans l'enveloppe quand 20 le getter a été introduit dans celle-ci. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ferme l'enveloppe temporairement après qu'elle a été remplie avec le gaz non-contaminant, cette enveloppe restant remplie avec ce gaz jusqu'à l'introduction du getter et jusqu'à l'évacuation du tube.