Brevet FR2510812A1 — publié le 19830204

La présente invention concerne un procédé pour traiter un tube à rayons cathodiques, et elle vise plus particulièrement un procédé pour éli- miner le blocage des ouvertures ou des perforations, provoqué par des par- ticules chargées sur un système de masque perforé, notamment un masque d'ombre, d'un tel tube cathodique De façon plus spécifique, cette invention a pour objet un procédé de fabrication de tubes images couleurs dans lequel des particules chargées, qui se fixent sur la surface intérieure du masque d'ombre interceptant le faisceau, lors du processus de fabrication, sont ren- dues conductrices de façon à ne pas dévier les parties de transmission des faisceaux électroniques des ouvertures ou perforations appropriées du masque d'ombre. Lors de la fabrication et de la mrranipulai-'son d'un tube image couleur pour la télévision en couleur, des particules conductrices et non conductrices peuvent être emprisonnées ou engendrées à l'intérieur du tube Des taux de rejet typiques, dûs à de telles particules, sont en moyenne de l'ordre de 0, 5 à 1 %, pour les nouveaux tubes, et ils peuvent atteindre de 5 à 10 % pour des tubes reconditionnés Les particules conductrices comprennent des fibres carbonisées, de la suie, des copeaux ou paillettes d'aluminium et des éclats de soudure Les particules non conductrices ou isolantes comprennent généralement du verre, de la fibre de verre et du phosphore Les particules de verre peuvent être introduites lors du reconditionnement des tubes, lors- qu'ils sont munis d'un nouveau col, ou bien ces particules de verre peuvent être engendrées à l'intérieur à la fois des nouveaux tubes et des tubes re- conditionnés, par exemple à partir des cordons de soudure brisés des tiges de tubes endommagées, ou par suite de dommages mécaniques résultant du frottement des organes d'espacement de l'ampoule contre le verre, lors de l'insertion du canon électronique Des particules de verre peuvent être égale- ment engendrées lors de craquelures du verre du col et des cordons de support en verre, lorsqu'on effectue le traitement à haute tension, ou lors du bombardement électronique du verre. Les particules conductrices provoquent des imperfections de l'image, telles que des taches ou spots sombres sur l'écran, lorsque les particules bloquent physiquement les ouvertures ou perforations du masque d'ombre. Les taches ou zones d'ombre des particules conductrices bloquant les ouver- tures du masque d'ombre semblent présenter sur l'écran sensiblement les 2 2510812 mêmes dimensions que les particules dans les ouvertures du masque. Par ailleurs, les particules isolantes qui sont chargées négativement par les faisceaux électroniques provoquent une déviation des faisceaux, par suite de la répulsion due à l'effet de coulomb Il en résulte que ces particules provoquent des imperfections de l'image, telles que, notamment, des taches sur l'écran, lorsqu'elles se fixent sur le masque sans bloquer physiquement les ouvertures ou perforations de ce masque En outre, on a observé que les particules isolantes provoquaient également des discordances de couleurs des faisceaux électroniques Ces discordances créent un effet de "halo", résul tant du fait que les faisceaux électroniques sont déviés et viennent frapper les éléments de luminophores qui entourent la région obscurcie. Le brevet américain N O 3 712 699 décrit un appareil pour enlever des particules chargées d'un élément conducteur, tel qu'un masque d'ombre, d'un tube image couleur Cet appareil nécessite que l'intégrité du vide régnant dans le tube soit interrompue, lorsqu'on enlève la partie du col du tube. Comme on l'a précisé ici, les opérations de remise en place du-col du tube ou de reconditionnement d'un tube constituent une cause principale de créa- tion de déchets de particules, si bien que le dispositif décrit dans ce brevet américain ne constitue qu'une solution partielle au problème posé Par ail- leurs, après les opérations de nettoyage et de reconditionnement décrites dans ce brevet américain, le tube doit subir un nouveau traitement Lors de ce retraitement (mise sous vide, élimination des taches ou spots, vieillisse- ment par haute tension, etc), des particules additionnelles peuvent être en- gendrée s. Il est donc nécessaire de mettre au point un procédé permettant de maintenir l'intégrité du vide dans le tube, tout en assurant une élimination des effets dûs aux particules les plus gênantes, c'est-à-dire les particules char- gées non conductrices qui se fixent sur la surface interne du masque d'ombre interceptant le faisceau, lors du procédé de fabrication. En conséquence, cette invention a pour objet un procédé de traitement d'un tube à rayons cathodiques qui comprend une enveloppe mise sous vide, munie d'un écran d'observation luminescent, des moyens pour produire un faisceau électronique au moins, afin d'exciter l'écran à la luminescence, un masque perforé étroitement espacé dudit écran, pour intercepter et trans- mettre sélectivement des parties dudit faisceau électronique, et des moyens 25108 1 2 d'élimination des gaz résiduels, pour déposer une pellicule d'un matériau éliminant les gaz par sorption (matériau généralement appelé "getter", ou dégazeur) sur une surface interne du masque, ce procédé consistant à vapo- riser le matériau d'élimination des gaz résiduels et à effectuer ensuite d'autres traitements L'étape au cours de laquelle on effectue la vaporisation du maté- riau d'élimination des gaz résiduels est contrôlée de manière que les moyens d'élimination permettent d'obtenir une pellicule primaire présentant une pro- portion de 50 à 75 qo de matériau d'élimination disponible. De préférence, les moyens d'élimination des gaz résiduels sont ré- activés après l'une des étapes du traitement ultérieur, et avant un traitement final, afin d'obtenir une pellicule secondaire de matériau d'élimination sur la surface interne du masque. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en il- lustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif Sur les dessins: la Figure 1 est une vue longitudinale fragmentaire, avec arrache- ment partiel, d'un tube à rayons cathodiques; et, la Figure 2 est un diagramme illustrant les différentes étapes du procédé selon l'invention. Le tube cathodique -représenté sur la Figure 1 est un tube image pour la télévision en couleur, du type à masque d'ombre, qui comprend une enve- loppe mise sous vide 11, comportant un col cylindrique 13 s'étendant à partir de la petite extrémité d'une partie tronconique 15 en forme d'entonnoir La grande extrémité de la partie tronconique 15 est obturée par un panneau de plaque frontale 17 Un écran de mosaiques tricolores luminescent 19, qui est supporté par une couche 21 d'un métal réfléchissant (aluminium), est monté sur la surface interne du panneau 17 Cet écran comprend une pluralité de triades composées chacune d'un élément émettant de la lumière verte, d'un élément émettant de la lumière rouge, et d'un élément émettant de la lumière bleue Un masque d'ombre 23 est supporté dans l'enveloppe, près de l'écran, afin de réaliser la sélection de couleur = Le masque est constitué par une tôle métallique qui est pourvue d'un arrangement ou réseau de perforations ou ouvertures qui sont en relation de symétrie avec les triades de l'écran 19. Un système de monture de canons électroniques 25, comprenant un arrange- 25108 12 ment de trois canons électroniques similaires pour engendrer trois faisceaux électroniques, est monté dans le col 13 Le système de monture de canons comprend une coupe de convergence 27, qui est l'élément du système de mon- ture le plus proche de l'écran 19 L'extrémité du col 13 est fermée par une tige 31 munie de broches ou de conducteurs 33, constituant des bornes, sur lesquelles est supporté le système de monture, et par l'intermédiaire des- quelles s'effectuent les liaisons électriques avec les divers éléments du sys- tème de monture 25. Un revêteme nt opaque conducteur 35 de la partie tronconique, cons- titué de graphite, d'oxyde de fer et d'un liant au silicate, déposé sur la surface interne de cette partie tronconique 15, est relié électriquement à une borne de haute tension ou à un bouton d'anode (non représenté) dans cette partie tron- conique Une pluralité d'éléments d'espacement (entretoises) d'ampoule 37 sont soudés sur la coupe de convergence 27, pour relier celle-ci au revête- ment 35 Les entretoises 37, réalisées de préférence en acier à ressort, centrent et positionnent l'extrémité allongée du système de monture 25, par rapport à l'axe longitudinal du tube. Un système pour assurer l'élimination des gaz résiduels dans le tube comprend un ressort allongé 39, qui est fixé à l'une des extrémités de la coupe de convergence 27 du système de monture 25, et qui s'étend en porte à faux dans la partie tronconique 15 Un conteneur métallique 41, pour le maté- riau d'élimination, est fixé à l'autre extrémité allongée du ressort 39, et un patin, comprenant deux éléments inclinés 43, est fixé sur le fond du conteneur 41 Ce conteneur 41 comporte un canal annulaire recevant le matériau d'éli- mination 45, la ba se du conteneur faisant face à la paroi interne de la partie tronconique 15 étant fermée Le ressort 39 est un ruban métallique qui solli- cite la base du conteneur 41 vers l'extérieur, vers la paroi de la partie tron- conique du tube, les éléments 43 du patin venant au contact du revêtement 35. La longueur du ressort 39 permet de positionner le conteneur 41 de façon ap- propriée dans la partie tronconique 15, à l'endroit o& le matériau d'élimina- tion peut être vaporisé afin d'obtenir un effet et un rendement optimaux, et à l'emplacement o le ressort 39 et le conteneur 41 sont à l'écart des trajec- toires des faisceaux électroniques provenant de la monture 25 et n'interfèrent pas avec le fonctionnement du tube. Comme on peut le voir sur la Figure 1, le tube est assemblé, et 108 1 2 l'enveloppe a été mise sous vide, puis scellée hermétiquement Ces opérations peuvent être réalisées en mettant en oeuvre tout procédé et toute technique connus Dans cet exemple de mise en oeuvre, le conteneur 41 contient un mélange de nickel et d'un alliage de baryum et d'aluminium qui, lorsqu'il est chauffé, réagit exothermiquement, vaporise le baryum métal, et laisse un résidu d'un alliage d'aluminium-nickel et de baryum métal dans le conteneur 41. Pour vaporiser le matériau d'élimination des gaz résiduels, c'est-à- dire pour permettre à la réaction exothermique de s'effectuer, on utilise une bobine de chauffage à induction (non représentée) Cette bobine chauffe par induction le conteneur 41 et le matériau 45 qu'il contient, jusqu'à ce que ce matériau se vaporise en libérant de la vapeur de bz ryum La vapeur de ba- ryum se dépose sous la forme d'une couche de métal baryum 53 sorbant les gaz, principalement sur la surface interne du masque 23, et égalem ent sur une partie du revêtement 35 de la partie en entonnoir Dans les tubes compor- tant un écran magnétique interne (non représenté), une partie de l'écran com- porte également une couche 53 de baryum métal qui s'y dépose La quantité totale de baryum métal disponible contenue dans le conteneur 41 est de l'ordre de 265 mg; cependant, la réaction exothermique libère en moyenne 180 mg de baryum environ Pour être certain de pouvoir disposer d'une quantité suf- fisante de baryum pour l'élimination des gaz résiduels, il faut que 50 à 75 % environ des 265 mg de baryum soient libérés lors de la vaporisation du maté- riau d'élimination des gaz résiduels La quantité totale de baryum libérée est contrôlée en faisant varier la durée du chauffage par induction après déroule- ment de la réaction exothermique Si l'on augmente la durée du chauffages davantage de métal baryum est libéré Le baryum métal libéré après l'évapo- ration initiale est dégagé endothermiquement à partir du conteneur 41. Après l'étape de contrôle de la vaporisation du matériau d'élimina- tion des gaz résiduels (étape A, sur la Figure 2) sont effectuées les autres étapes de traitement et d'essais de contrôle du tube Ces étapes comprennent la détermination de l'intervalle de décharge de la cathode B; la transforma- tion de la cathode C; un traitement de grenaillage à chaud D; un premier vieillissement à basse tension E; un essai de contrôle initial F; un traite- ment anti-implosion G; un dépôt de revêtement externe H; un contrôle de défaut de fritte I; un traitement d'élimination de taches en haute fréquence 6 25 10812 J; un vieillissement final en faible tension L, et un essai de contrôle final M Au cours de ces étapes de traitement, le tube est fortement sollicité, en raison des manipulations multiples et de son exposition à des tensions éle- vées, qui peuvent transporter des particules vers le masque d'ombre 23 soit mécaniquement, soit électriquement Bien que les particules conductrices puissent être souvent enlevées du masque à l'aide de moyens contrôlés et commandés à partir de l'extérieur, par exemple par des vibrations mécaniques, le chauffage du masque avec un champ magnétique, et le déplacement méca- nique d'un objet magnétique libre sur la partie interne du masque, contrôlé par un aimant externe, ces méthodes sont peu utiles en ce qui concerne l'éli- mination de particules isolantes telles que le verre Des particules de verre peuvent fortement adhérer au masque, par suite de l'interaction de charges électrostatiques ou de liaison anodique entre les particules isolantes et le masque On pense que la liaison anodique est due à une interdiffusion des atomes à l'interface entre le verre et le métal, résultant du champ électrique appliqué Une liaison anodique et la force d'adhérence verre-métal qui en résulte peuvent être affectées par le traitement de surface des composants. Par conséquent, la pellicule de baryum métal 53, recouvrant le masque 23 après la vaporisation du matériau éliminant les gaz résiduels, peut contribuer à l'adhérence des particules de verre en donnant une surface métallique con- ductrice propre et lisse qui facilite l'adhérence. Comme on en a discuté ci-dessus, les particules isolantes qui adhèrent au masque d'ombre 23 sont chargées négativement par les faisceaux électroniques, et elles dévient les parties transmises des faisceaux des ou- Z 5 vertures appropriées du masque, ce qui provoque un blocage apparent des ouvertures du masque d'ombre, et des taches sombres entourées par un halo apparaissent sur l'écran Des expériences ont montré que les tubes sur lesquels on avait pulvérisé des particules de verre présentaient des centaines d'ouvertures bloquées, formant des halos Etant donné qu'il est impossible d'enlever les particules de verre et autres particules isolantes du tube sans interrompre l'intégrité du vide dans l'enveloppe, l'invention vise en outre un procédé de traitement pour rendre conductrices les particules isolantes sur le masque d'ombre, ce qui empoche la déviation des parties de transmission des faisceaux électroniques par des particules chargées négativement Bien que moins de 1 % des tubes fabriqués à l'heure actuelle présentent des ou- 251081 2 vertures bloquées formant des halos, le procédé décrit ci-apr Ss peut être appliqué de façon économique à tous les tubes, lors de leurprocédé de fabri- cation. Les ouvertures bloquées à effet halo sont éliminées en réactivant ou en "revaporisant" le matériau d'élimination des gaz résiduels sur tous les tubes, dans la dernière étape,engendrant des particules, de leur procédé de fabrication Etant donné que le conteneur 41 contient un résidu de baryum mé- tal après la vaporisation exothermique initiale, le baryum peut être endo- thermiquement libéré du conteneur 41 et déposé, en tant que pellicule secon- daire 55 de matériau éliminant les gaz résiduels, sur la surface intérieure du masque 23 et sur une portion du revêtement 35 de la partie tronconique en forme d'entonnoir, et également sur les particules chargées sur le masque 23, en chauffant inductivement le conteneur 41 pendant une période de temps suffisante pour évaporer le métal baryum additionnel Une petite quantité de baryum est suffisante pour rendre conductrices les particules isolantes qui adhèrent à la couche 53, sur le masque 23 On a déterminé que, après la va- porisation initiale contrôlée du matériau d'élimination des gaz résiduels, il restait dans le conteneur environ 25 à 50 % de métal baryum pour effectuer la nouvelle vaporisation Bien que des matériaux d'élimination des gaz rési- duels agissant en deux stades ne soient pas disponibles à l'heure actuelle, le procédé selon l'invention pourrait s'appliquer à de tels matériaux, s'ils étaient disponibles. Dans l'exemple de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'inven- tion, l'étape de réactivation du matériau éliminant les gaz résiduels (étape K, sur le diagramme de la Figure 2), prend place immédiatement après l'étape d'élimination des taches à haute fréquence J, et avant l'étape L de vieillisse- ment final à faible tension Cependant, on pense que la nouvelle vaporisation peut se produire après le contrôle de fritte I et avant l'étape J, sans nuire au rendement du tube Quel que soit le moment o s'effectue la réactivation du matériau d'élimination des gaz résiduels, au cours de la séquence de trai- tement du tube, le conteneur 41 est chauffé par induction, comme décrit ci- dessus, pendant une durée de 30 à 60 secondes Pendant cette période, le métal baryum est endothermiquement déposé, comme pellicule secondaire 55 de matériau d'élimination des gaz résiduels, sur la pellicule primaire 53, préalablement disposée sur la surface intérieure du masque 23 et sur une 25108 1 2 portion du revêtement 35 de la partie tronconique en forme d'entonnoir La pellicule secondaire 55 est également déposée sur toutes les particules iso- lantes fixées sur la pellicule 53, sur la surface intérieure du masque d'ombre, ce qui rend conductrices ces particules La pellicule secondaire 55 peut com- prendre jusqu'à 60 mg de baryum Le rendement total en baryum du matériau d'élimination des gaz résiduels revaporisé varie d'un tube à l'autre, et il dépend de facteurs tels qoe, par exemple, le couplage entre la bobine d'in- duction et le conteneur 41, la quantité des résidus du baryum dans le conte- neur disponibles pour la ré-évaporation et la durée du chauffage lors de l'étape de re-évaporation. Il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les va- riantes Ainsi, l'exemple de réalisation préféré se réfère à un tube compor- tant un masque d'ombre du type perforé; cependant, le procédé objet de cette invention peut être utilisé avec des tubes comportant différents types de masques perforés, tels que, par exemple, des masques de focalisation ou des grilles de focalisation En outre, les différentes étapes de traitement du tube décrites ici peuvent varier fortement, et elles peuvent comporter d'autres stades, non décrits ici. 9 25 108 1 2 REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement d'un tube à rayons cathodiques qui com- prend une enveloppe mise sous vide munie d'un écran luminescent de visuali- sation, des moyens pour produire au moins un faisceau électronique, afin d'exciter à la luminescence ledit écran, un masque perforé étroitement espa- cé dudit écran, et des moyens d'élimination des gaz résiduels, pour déposer une pellicule d'un matériau d'élimination,par sorption des gaz, sur une sur- face intérieure dudit masque, ce procédé comportant une étape d'évaporation dudit matériau d'élimination par sorption des gaz, suivie d'autres étapes de traitement, et étant caractérisé en ce que ladite É-ape d'élimination est con- trôlée de manière que les moyens d'élimination ( 41, 45) produisent une pelli- cule primaire ( 53), comportant de l'ordre de 50 à 75 % du matériau d'élimi- nation disponible ( 45), et en ce que les moyens d'élimination ( 41, 45) sont réactivés apr>s l'une desdites étapes de traitement et avant une étape de trai- tement final, afin d'obtenir une pellicule secondaire ( 55) de matériau d'élirai- nation de gaz résiduels sur la surface interne dudit ma Eque ( 23). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les autres étapes de traitement comprennent: un contrôle de fritte, un traitement d' élimination de taches par haute fréquence, et un vieillissement final à faible tension, et en ce que l'étape de réactivation se situe après le contrôle de fritte et avant le vieillissement final à faible tension. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé ent ce que l'étape de réactivation comprend un chauffage inductif desdits moyens d'élimination ( 41, 45) des gaz résiduels pendant une période de temps allant de 30 à 60 secondes, pendant laquelle se produit une réaction endothermique du matériau d'élimination ( 15). 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de réactivation se situe après l'étape d'élimination des taches à fréquence élevée.