"Système de revêtement tripartite destiné à un tube à rayons
cathodiques et procédé pour son dépôt"
BREVET D'INVENTION
A toute fin utile, la Société déposante déclare l'existence
de la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique
le 31 juillet 1975 sous le Serial No. 600,784, non encore
accordée à ce jour, aux noms de Anthony Vincent GALLARO et
George Norman WILLIAMS, dont la Société susdite est l'ayant
droit.
La présente invention se rapporte à une construction de tubes à rayons cathodiques et plus particulièrement
à un système conjonctif et résistant électrique de revêtements voisins, utilisé pour supprimer les amorçages d'arc néfastes dans le tube, ainsi qu'à un procédé pour le dépôt de ce système.
Le développement de la technologie des tubes à rayons cathodiques a conduit à des améliorations sensibles en ce qui concerne tant la construction des tubes que les considérations opérationnelles qui s'y rapportent, y compris une tendance à utiliser des potentiels d'écran plus élevés, conjointement avec une miniaturisation et un compactage des canons à électrons associés, logés dans les cols de l'enveloppe dont les diamètres sont plus petits. Par conséquent, les espaces entre les électrodes voisines du canon à électrons du tube ont été réduits en liaison avec des paramètres
<EMI ID=1.1>
les électrodes, conjointement avec la haute tension différentielle existant dans le tube, et la présence de contaminants possibles, augmentent la probabilité d'une disruption diélectrique dans le tube.
Pour la construction des tubes à rayons cathodiques, il a été d'usage, en pratique, d'appliquer un revêtement conducteur électrique sur la surface interne de la partie
en entonnoir de l'enveloppe du tube, de telle sorte qu'il s'étende en substance depuis le voisinage de l'écran cathodoluminescent jusqu'à la zone avant du col adjacent. Ce revêtement, auquel est appliqué habituellement un haut potentiel électrique positif par l'intermédiaire d'un organe de connexion traversant la paroi de la partie en entonnoir, sert de milieu conjonctif pour véhiculer un haut potentiel électrique d'une valeur en substance commune tant à l'écran qu'à l'électrode terminale du canon à électrons monté dans le col de l'enveloppe du tube.
Ainsi, des conditions sont présentes pour la formation possible d'une décharge disruptive entre l'électrode terminale et l'électrode adjacente à tension plus basse du canon, en particulier en présence d'éléments d'aggravation tels que des dépôts par sublimation, des particules étrangères et des saillies minuscules se développant dans les espaces entre les électrodes. Bien qu'un effort considérable ait été consenti, au cours de la fabrication des tubes, pour réduire au minimum les facteurs contribuant à la disruption diélectrique, l'emploi de potentiels anodiques de l'ordre de 30 kv et plus rend possible
la présence de facteurs d'une extrême importance contribuant à créer des conditions d'amorçage d'arc. La disruption diélectrique ou amorçage d'arc dans le tube à rayons cathodiques a toujours été considérée comme une probabilité non désirée dont la grandeur, comme on l'a constaté, entraîne parfois des intensités destrictives de 100 ampères ou plus. Grâce à l'emploi accru d'éléments constitutifs à l'état massif dans les appareils de télévision et autres systèmes d'affichage apparentés, l'amorçage d'un arc dans le tube à rayons cathodiques peut exercer des effets catastrophiques sur les éléments constitutifs vulnérables des circuits actifs extérieurement associés.
Au surplus, une décharge en arc amorcée dans le tube peut détériorer sérieusement sa structure interne et faciliter par conséquent l'écoulement des dépôts métalliques nuisibles qui se subliment, sur les surfaces voisines de la zone du canon.
La propreté, la précision, le soin et l'attention
à apporter au cours du procédé de fabrication des tubes sont des conditions à respecter constamment, appliquées pour s'opposer à la matérialisation des conditions conduisant à des amorçages d'arc. Néanmoins, les facteurs humains, les sublimés de transformation, les tolérances de fabrication et les variations du procédé peuvent se combiner pour engendrer une situation aggravante indésirable. L'emploi distinct de revêtements à haute résistance sur des zones internes définies de la partie en entonnoir de l'enveloppe a fait l'objet de plusieurs essais. Par exemple, une technique de ce type est décrite par A.V. de Vere Krause dans le brevet
n[deg.] 2.829.292 des Etats-Unis d'Amérique, où une bande de revêtement résistant est appliquée intérieurement en substance à la zone de jonction de la partie en entonnoir et du col de l'enveloppe du tube, où les organes de fixation de l'électrode terminale de 1-ensemble engendrant les électrons établissent un contact à points multiples avec les amorçages d'arc à haute résistance pour limiter le courant de décharge disruptive dans la zone du canon à électrons. Toutefois, dans ces tubes à haut potentiel anodique, on a constaté que les organes de fixation tendent à créer un contact ponctuel à haute résistance avec le revêtement résistant, condition qui est encline- à produire une chaleur intense au cours du traitement du tube dès qu'un potentiel de conditionnement à haute tension de 40 kv ou plus peut être appliqué à l'anode.
Ce chauffage localisé peut provoquer une émission de champ néfaste, une ionisation et une rupture finale ou une vérification de la paroi de verre du col. Au surplus, on s'est heurté à des difficultés en utilisant des revêtements conducteurs électriques à haute résistance qui se caractérisent par une uniformité, présentant, logiquement les caractéristiques électriques désirées et établissent la liaison tenace nécessaire avec la surface de l'enveloppe. Etant donné que la minimisation et l'élimination d'un amorçage d'arc dans les tubes-couleurs à rayons cathodiques utilisés de nos ,
jours, acquièrent de plus en plus d'importance, une condition primordiale est d'appliquer, au cours de la fabrication des tubes, un revêtement cohérent et avantageux pour contrôler adéquatement le milieu favorable à l'amorçage d'arc probable dans le tube à rayons cathodiques.
Par conséquent, un but de la présente invention est de réduire et d'éliminer les inconvénients précités que l'on rencontre dans la technique antérieure. Un autre but de l'invention est de prévoir un revêtement amélioré, conjonctif, résistant et électrique pour garantir sans équivoque la suppression des arcs internes dans les tubes à rayons cathodiques. Un autre but encore de l'invention est de prévoir
un organe amélioré pour la suppression des arcs dans les tubes à rayons cathodiques, en utilisant un système conducteur électrique, conjonctif et résistant, distinctement constitué de revêtements améliorés, appliqués sur la paroi de l'enveloppe par un procédé économique et avantageux au cours de la fabrication des tubes.
Ces buts, ainsi que d'autres avantages et objectifs, sont atteints, conformément à l'invention, en ce sens que la suppression améliorée des arcs dans les tubes à rayons catho-
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trique, résistant et conjonctif, formé de revêtements zonaux voisins sur des parties de la surface interne de l'enveloppe des tubes. Le système tripartite comprend un premier revêtement conducteur électrique à basse résistance, déposé përiphériquement sur la zone avant de la partie en entonnoir de l'enveloppe, en créant un contact avec un connecteur électrique traversant la paroi de cette enveloppe: Un revêtement conducteur électrique durable, à haute résistance, est également déposé périphériquement à proximité du premier revêtement et à l'arrière de celui-ci et s'étend depuis ce dernier jusqu'au col de l'enveloppe. Ce revêtement à haute résistance est un dépôt amorphe d'une composition homogène formée d'une matière frittée vitreuse en substance isolante, additionnée
au moins d'une matière particulaire choisie dans le groupe comprenant essentiellement un oxyde de cadmium, un oxyde d'indium et un oxyde de cuivre. Le troisième constituant
du système est un deuxième revêtement conducteur électrique
à basse résistance dont la composition est différente et qui présente une surface dure exempte de particules et résistant aux éraflures, déposée à la façon d'une bande circonférentielle étroite dans la partie avant du col, de telle sorte
que la limite avant de la bande soit contiguë à la limite arrière du revêtement intermédiaire à haute résistance. Cette deuxième bande de revêtement à basse résistance constitue
un milieu conducteur semblable à une barre omnibus pour établir une connexion avantageuse avec les éléments de contact
de l'ensemble engendrant les électrons qui est dépourvu de points de contact à haute résistance.
La seule figure annexée au présent mémoire est une
vue en élévation et en coupe transversale d'un tube à rayons cathodiques où est visible un exemple de réalisation du système tripartite amélioré, résistant, conjonctif, distincte-
<EMI ID=3.1>
Dans le but de faire mieux comprendre la présente invention, ainsi que ses buts et autres objectifs, avantages
et possibilités, on se réfère à la description ci-après établie en liaison avec le dessin précité.
Bien que l'invention convienne à une utilisation dans
<EMI ID=4.1>
d'images, on décrit dans le présent mémoire, à titre d'exemple, un tube-couleurs à rayons cathodiques équipé d'un masque d'ombre à ouvertures multiples et d'un ensemble engendrant plusieurs faisceaux électroniques.
En se référant en particulier au dessin, on a représenté un tube-couleurs 11 à rayons cathodiques et à plusieurs faisceaux, conçu sous la forme d'une enveloppe 13 comprenant, à l'état intégré, un col 15, une partie en entonnoir 17 et un panneau de vision 19; l'ensemble intégré col, partie en entonnoir et panneau de vision est scellé hermétiquement par un joint fritté, pendant la fabrication du tube, le long d'une zone de scellement correcte 21. Un écran réticulé cathodoluminescent 23, comprenant différentes zones luminescentes émettant les couleurs, est formé sur la surface interne du panneau de vision à la façon d'un réseau de raies ou points définis selon l'état bien connu de la technique.
Une structure 25 à ouvertures multiples, c'est-à-dire un masque d'ombre dans ce cas, dont les ouvertures sont formées distinctement en liaison avec la forme réticulée de l'écran, est maintenue dans le panneau de vision par plusieurs organes de mise en place 27 et ce, à l'état distant de l'écran réticulé.
Un ensemble 29 engendrant des électrons sous la forme de plusieurs faisceaux, représenté partiellement et à titre d'exemple, est monté dans le col de l'enveloppe et est orienté pour projeter plusieurs faisceaux électroniques de manière à créer une convergence au masque perforé 25 et dès lors exercer un impact sur l'écran réticulé 23.
La pratique commune est de déposer des revêtements conducteurs électriques sur les surfaces tant interne qu'externe de la partie en entonnoir du tube. En liaison avec
la paroi de verre intermédiaire de la partie en entonnoir, ces revêtements exercent un effet de filtrage capacitif utilisé dans le montage* actif de l'appareil de télévision associé ou du dispositif d'affichage d'images. Le revêtement extérieur 31 de la partie en entonnoir est une matière conductrice électrique, dite Aquadag par exemple, et est déposé sur une zone de la surface externe de cette partie,en substance depuis la zone adjacente au joint 21 entre le panneau et la partie en entonnoir jusqu'à la moitié environ de cette même partie en entonnoir 17.
Dans l'exemple représenté, la surface interne de la partie en entonnoir est revêtue d'un système tripartite électrique, résistant et conjonctif, distinctement déposé sur cette surface et dont un premier revêtement conducteur électrique 33 à basse résistance, soit une composition d'Aquadag, est appliqué en substance périphériquement sur la zone avant de la partie en entonnoir, proche du joint de scellement 21. Un potentiel électrique, tant pour l'écran 23 que pour l'électrode terminale 35 de l'ensemble 29 engendrant des électrons, est appliqué à la composition de revêtement carbonée par l'intermédiaire d'un bouton connecteur ou transversal électrique 37 monté dans la partie en entonnoir.
Une composition de revêtement conducteur électrique 39 à haute résistance se compose en substance d'un mélange de verre et d'un oxyde métallique, est circonférentiellement contiguë à la limite arrière du premier revêtement 33 à basse résistance, est déposée uniformément et est liée solidement et périphériquement à la surface interne de la zone avant de la partie en entonnoir. Ce revêtement à haute résistance est déposé à
la façon d'une jupe se prolongeant en substance jusqu'au col
15 où il entre en contact avec une bande définie étroite
d'un deuxième revêtement 41 à basse résistance, dont la composition est différente et qui se caractérise par une absence de particules, une résistance aux éraflures et une adhérence étroite au verre. Ce deuxième revêtement sert de connecteur du type barre omnibus définissant une zone de contact pour les multiples éléments de contact ou organes
de fixation 43 associés à l'électrode terminale de l'ensemble
29 engendrant des électrons, monté dans le col de l'enveloppe.
Dans un ensemble typique engendrant des électrons,
la haute tension positive opérationnelle de l'anode ou de l'électrode terminale 35 peut être un potentiel de l'ordre
de 30 kv ou plus, appliqué par l'intermédiaire du bouton transversal 37 de la paroi de la partie en er.tonnoir, tandis que la tension de l'électrode de focalisation adjacente 45 de l'ensemble 29 est de l'ordre d'environ 17 à 20 pour-cent
de la tension anodique. Ainsi, il est nettement avantageux d'utiliser un revêtement limitant le courant et empêchant un amorçage d'arc dans l'enveloppe du tube à rayons cathodiques.
Le système tripartite résistant et conjonctif, constitué de différents revêtements respectifs 33, 39 et 41 électriquement alliés disposés sur la surface interne de l'enveloppe et dont les compositions sont diverses, représente un parcours de conduction électrique doté d'une résistance au courant continu basse tension d'une valeur de l'ordre de plusieurs mégohms. On a constaté que des valeurs de résistance de ce type limitent nettement le courant et empêchent un amorçage d'arc néfaste éventuel dans les zones vulnérables. Dans les tubes enduits de la combinaison tripartite de revêtement, telle qu'elle est décrite et représentée, les courants de pointe amorçant les arcs sont considérablement réduits à une grandeur non destructive.
Pour plus de détails, le premier revêtement conducteur 33 à basse résistance du système conducteur électrique tripartite se situe à l'avant de la partie en entonnoir 17 et peut être une composition de revêtement carbonée classique, telle que de l'Aquadag, en liaison avec un liant
au silicate de sodium ou de potassium à base d'eau. Ce revêtement caractérise le type de revêtement déposé ordinairement à l'intérieur de la partie en entonnoir et peut être appliqué périphériquement pendant la préparation de cette partie par des procédés de pulvérisation ou d'application à la brosse mis en oeuvre dans la présente technique. Bien que ce revêtement particulier puisse avoir une résistance limitée aux éraflures, il est confiné dans ce cas à la zone de la partie en entonnoir ou un risque minimal d'abrasion accidentelle est possible.
Le revêtement amélioré 39 à haute résistance, conforme à l'invention, est appliqué sur une zone distincte de la partie en entonnoir sous la forme d'un dépôt périphérique contigu au premier revêtement 33 à basse résistance et se situant à l'arrière de celui-ci, tout en se prolongeant jusqu'au col 15. Ce revêtement 39 à haute résistance est un dépôt amorphe d'un mélange homogène d'une matière frittée vitreuse additionnée au moins d'une matière particulaire choisie dans le groupe comprenant essentiellement un oxyde de cadmium, un oxyde d'indium et un oxyde de cuivre. La fritte a des caractéristiques isolantes, un point de ramollissement en substance de l'ordre de 400 à 500[deg.]C et un coefficient de dilatation compatible avec celui de la composition de verre de l'enveloppe sur laquelle le dépôt a lieu. Un verre vitreux amorphe est un verre qui conserve
sa structure vitreuse et qui n'entraîne aucune dévitrification ou cristallisation pendant la transformation à chaud. Un exemple de matière frittée appropriée de ce type est la fritte de verre à souder désignée par le numéro 7570, telle qu'elle est disponible commercialement auprès de la Corning Glass Works, Corning, New York. Cette matière de verre à souder est une composition vitreuse amorphe d'un bas point
de fusion, qui est entièrement compatible avec le verre de
la partie en entonnoir.
La composition améliorée à haute résistance, limitant le courant, est obtenue en mélangeant à l'état homogène un
ou plusieurs des oxydes métalliques particulaires mentionnés ci-dessus, par exemple, l'oxyde de cadmium qui est électriquement conducteur intrinsèquement, avec une matière frittée
en poudre, isolante et vitreuse, notamment celle dénommée Corning n[deg.] 7570. On a constaté que les dimensions particulaires des constituants sont importantes pour préparer un mélange dans lequel les particules d'oxydes de cadmium sont subséquemment enrobées et enveloppées à l'état homogène par le verre pour donner un revêtement résultant, étroitement adhérant, présentant des caractéristiques cohérentes de résistance et de conduction dans la masse de dépôt entière. La répartition des dimensions particulaires de la matière frittée vitreuse en poudre est en substance de l'ordre de
1,0 à 35,0 microns, tandis que la répartition des dimensions de l'oxyde de cadmium particulaire est en substance de l'ordre de 1,0 à 10,0 microns. A titre d'exemple, un mélange homogène de constituants particulaires se compose d'une
dose de matière frittée vitreuse, de préférence de l'ordre
de 50 à 65 pour-cent en substance, et d'une zone d'oxyde de cadmium ajoutée, de préférence de l'ordre de 35 à 50 pour-cent en poids en substance. La valeur de résistance de la composition peut être modifiée en réglant les proportions de matière frittée et d'oxyde de cadmium, tout en restant dans
les ordres précités. Pour créer l'adhérence désirée, la
dose de matière frittée doit être égale au moins aux 50 pourcent en poids du dépôt. Par exemple, un mélange comprenant en substance 60 à 65 pour-cent en poids de matière frittée et en substance 35 à 40 pour-cent d'oxyde de cadmium, dont l'épaisseur à l'état déposé est de 0,0762 à 0,127 mm, garantit une excellente adhérence et une résistance appropriée d'environ 2 mégohms. Les proportions désirées de ces deux matières en poudre sont mélangées dans un véhicule liquide, compatible avec le milieu ambiant interne du tube à rayons cathodiques, par exemple. un liant organique, qui peut être une laque frittée contenant 0,1 à 0,5 pour-cant en poids de solides, à savoir une solution de nitro-cellulose à 1% dissoute dans un ester, tel que l'acétate d'amyle.
Cette combinaison véhicule-oxyde métallique-fritte, d'une consistance en substance visqueuse, est soumise ensuite à une opération de mélange par brassage pour que les solides soient
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diluant, dont le point d'ébullition est de préférence plus élevé que celui du solvant-laque, par exemple, de l'oxalate de diéthyle, compatible avec l'ester du liant organique, est additionnée pour garantir la viscosité propre à l'application et procurer une possibilité de contrôle appropriée du séchage. Par exemple, une viscosité de l'ordre de 400 centipoises convient à une application à la brosse, tandis qu'une viscosité de 150 centipoises en substance convient à un dépôt par pulvérisation.
Le composant suivant du système tripartite, soit le deuxième revêtement conducteur électrique 41 à basse résistance, est déposé comme une bande circonférentielle étroite dans la zone avant du col 15, tout en créant un contact avec la limite arrière du revêtement 39 à haute résistance. La largeur de la bande est de loin inférieure à celle du dépôt
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ducteur du type barre omnibus pour établir une connexion avan-tageuse avec les éléments de contact 43 prévus à la terminaison de l'ensemble 29 engendrant les électrons, de sorte que des points de contact non désirés à haute résistance sont évités, ce qui élimine ainsi les points localisés néfastes d'échauffement anormal au cours du traitement et du conditionnement subséquents à haute tension du tube. La bande, dont la largeur est en substance inférieure à moins de 25,4 mm, se situe dans la zone du col, où elle entre en contact et ne s'associe spatialement qu'aux éléments de contact de l'ensemble engendrant les électrons.
La composition de la bande conductrice est telle qu'il s'établit une résistance en substance de l'ordre de 500 à 2000 ohmo par pouce
(25,4 mm) et cette bande peut se composer, par exemple, d'une matière carbonée conductrice modifiée, telle que du graphite ou de l'Aquadag, additionnée d'une fine matière particulaire, inerte et compatible, à savoir un oxyde ferrique, un oxyde
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silicate à base d'eau bien approprié. A titre d'exemple, une composition convenant à la formation d'une bande conductrice étroitement adhérente, présentant une surface dure, exempte de particules et résistant aux éraflures et dotée des propriétés conductrices désirées, se compose en substance de 50 pour-cent en poids d'au moins un oxyde du type précité, de 30 pour-cent en poids d'Aquadag à base d'eau
(30 pour-cent de solides) et de 20 pour-cent de silicate de potassium à base d'eau (35 pour-cent de solides). Cette composition est déposée, par exemple, par une application à la brosse, sur la zone distincte du col, comme décrit et représenté.
Le système tripartite résistant et conjonctif est déposé par un procédé selon lequel le premier et le second
<EMI ID=8.1> 41 sont appliqués convenablement par des moyens classiques sur les zones respectives séparées de l'enveloppe, comme décrit précédemment et représenté au dessin; ensuite, ces revêtements sont soumis au séchage. Le revêtement conducteur électrique à haute résistance 39 est alors appliqué sur la zone intermédiaire entre le premier revêtement 33 et le deuxième revêtement 41 respectifs de façon à établir un contact périphérique contigu avec les deux revêtements, par exemple, en créant un chevauchement marginal sur chacun
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deuxième revêtement conducteur 33 et 41 comprennent des véhicules aqueux, tandis que le revêtement à haute résistance 39 déposé intermédiairement contient un véhicule chimiquement différent, mais compatible, pour empêcher un mélange réciproque néfaste et marginal des revêtements au cours de l'application.
Après séchage des trois revêtements, un cordon continu de fritte de scellement 21 est appliqué sur le bord de la partie en entonnoir (joint étanche du panneau), puis un panneau de vision muni d'un écran est mis en place. L'ensemble panneau-partie en entonnoir est ensuite chauffé d'une manière classique jusqu'à 450[deg.]C environ pendant une période temps appropriée, en substance une heure, pour vitrifier la fritte de scellement et créer un joint entre le panneau et la partie en entonnoir. La chaleur contrôlée de ce procédé de scellement provoque supplémentairement une transformation amorphe du mélange homogène constituant le revête-
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premier et deuxième revêtements conducteurs voisins 33 et 41 du système tripartite. A ce moment, un ensemble engendrant des électrons est introduit dans le col ouvert et est scellé hermétiquement à celui-ci, puis le tube est traité subsé-
"Tripartite coating system for a ray tube
cathodic tubes and method for its deposition "
PATENT
For all purposes, the depositing company declares the existence
of the patent application filed in the United States of America
July 31, 1975 under Serial No. 600,784, not yet
granted to date, to the names of Anthony Vincent GALLARO and
George Norman WILLIAMS, of which the aforesaid Society is the beneficiary
law.
The present invention relates to a construction of cathode ray tubes and more particularly
to an electrical connective and resistant system of neighboring coatings, used to suppress harmful arcing in the tube, as well as to a process for the deposition of this system.
The development of cathode ray tube technology has led to significant improvements in both tube construction and related operational considerations, including a tendency to use higher screen potentials together. with miniaturization and compaction of the associated electron guns, housed in the necks of the casing, the diameters of which are smaller. As a result, the spaces between neighboring electrodes of the tube electron gun have been reduced in connection with parameters
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the electrodes, together with the high differential voltage existing in the tube, and the presence of possible contaminants, increase the likelihood of dielectric breakdown in the tube.
For the construction of cathode ray tubes, it has been customary, in practice, to apply an electrically conductive coating to the internal surface of the part.
funnel-shaped in the casing of the tube, so that it extends substantially from the vicinity of the cathodoluminescent screen to the front region of the adjacent neck. This coating, to which is usually applied a high positive electric potential by means of a connection member passing through the wall of the funnel part, serves as a connective medium for conveying a high electric potential of a value substantially common both to the screen only to the terminal electrode of the electron gun mounted in the neck of the tube casing.
Thus, conditions are present for the possible formation of a disruptive discharge between the terminal electrode and the adjacent lower voltage electrode of the gun, particularly in the presence of aggravating elements such as sublimation deposits, foreign particles and tiny protrusions developing in the spaces between the electrodes. Although considerable effort has been made during the manufacture of the tubes to minimize the factors contributing to dielectric breakdown, the use of anode potentials of the order of 30 kv and above makes it possible
the presence of factors of extreme importance contributing to create arcing conditions. Dielectric disruption or arcing in the cathode ray tube has always been regarded as an unwanted probability the magnitude of which, as has been observed, sometimes results in restrictive currents of 100 amps or more. With the increased use of solid state components in television sets and other related display systems, the initiation of an arc in the cathode ray tube can have catastrophic effects on the components. vulnerable externally associated active circuits.
Moreover, an arc discharge initiated in the tube can seriously deteriorate its internal structure and therefore facilitate the flow of harmful metallic deposits which sublimate onto surfaces adjacent to the barrel area.
Cleanliness, precision, care and attention
to be introduced during the tube manufacturing process are conditions to be observed at all times, applied to oppose the materialization of conditions leading to arcing. However, human factors, processing sublimates, manufacturing tolerances and process variations can combine to create an undesirable aggravating situation. The separate use of high strength coatings on defined internal areas of the funnel portion of the envelope has been tested several times. For example, a technique of this type is described by A.V. de Vere Krause in the patent
n [deg.] 2.829.292 of the United States of America, where a tough coating tape is applied internally substantially at the junction area of the funnel part and the neck of the casing of the tube, where the organs The 1-set electron-generating terminal electrode attachment makes multi-point contact with the high resistance arc arcs to limit the disruptive discharge current in the area of the electron gun. However, in these high anodic potential tubes, it has been found that the fasteners tend to create high strength point contact with the resistant coating, a condition which is prone to produce intense heat during processing of the tube as soon as it is processed. A high voltage conditioning potential of 40 kv or more can be applied to the anode.
This localized heating can cause harmful field emission, ionization and final rupture or verification of the glass wall of the neck. Furthermore, difficulties have been encountered in using high resistance electrically conductive coatings which are characterized by uniformity, logically having the desired electrical characteristics and establishing the necessary tenacious bond with the surface of the casing. Since the minimization and elimination of arc ignition in the cathode ray color tubes used in our,
days, acquire more and more importance, an essential condition is to apply, during the manufacture of the tubes, a coherent and advantageous coating to adequately control the environment favorable to the probable arcing in the tube to cathode rays.
Consequently, an aim of the present invention is to reduce and eliminate the aforementioned drawbacks which are encountered in the prior art. Another object of the invention is to provide an improved, connective, resistant and electrical coating to unequivocally guarantee the suppression of internal arcs in cathode ray tubes. Yet another object of the invention is to provide
an improved member for the suppression of arcs in cathode ray tubes, using an electrically conductive, connective and resistant system, distinctly made up of improved coatings, applied to the wall of the casing by an economical and advantageous process during the manufacture of tubes.
These objects, as well as other advantages and objects, are achieved, in accordance with the invention, in that the improved suppression of arcs in cathode ray tubes.
<EMI ID = 2.1>
tric, resistant and connective, formed by neighboring zonal coverings on parts of the inner surface of the casing of the tubes. The three-part system comprises a first low resistance electrically conductive coating, deposited peripherally on the front area of the funnel-shaped part of the casing, creating contact with an electrical connector passing through the wall of this casing: A durable electrically conductive coating, high strength, is also deposited peripherally near the first coating and behind it and extends from the latter to the neck of the envelope. This high resistance coating is an amorphous deposit of a homogeneous composition formed of a vitreous sintered material in an insulating substance, added
at least one particulate material selected from the group consisting essentially of cadmium oxide, indium oxide and copper oxide. The third constituent
of the system is a second electrically conductive coating
low-strength, different composition and having a hard, particle-free scratch-resistant surface, deposited as a narrow circumferential band in the front part of the neck, so
that the front boundary of the strip abuts the rear boundary of the high strength intermediate coating. This second low-resistance coating strip constitutes
a conductive medium similar to a bus bar to establish an advantageous connection with the contact elements
of the assembly generating electrons which is devoid of high resistance contact points.
The only figure appended to this memorandum is a
elevation and cross-sectional view of a cathode ray tube showing an exemplary embodiment of the improved three-part system, resistant, connective, distinct-
<EMI ID = 3.1>
In order to better understand the present invention, as well as its aims and other objects, advantages
and possibilities, reference is made to the following description drawn up in conjunction with the aforementioned drawing.
Although the invention is suitable for use in
<EMI ID = 4.1>
images, there is described herein, by way of example, a cathode ray color tube equipped with a shadow mask with multiple apertures and with an assembly generating several electron beams.
Referring in particular to the drawing, there is shown a color tube 11 with cathode rays and several beams, designed in the form of an envelope 13 comprising, in the integrated state, a neck 15, a funnel part 17 and a viewing panel 19; the integrated neck, funnel part and viewing panel assembly is hermetically sealed by a sintered gasket, during manufacture of the tube, along a correct sealing area 21. A cathodoluminescent reticulated screen 23, comprising different luminescent areas emitting the colors, is formed on the internal surface of the viewing panel in the manner of a network of lines or points defined according to the well-known state of the art.
A multi-aperture structure, i.e. a shadow mask in this case, the apertures of which are distinctly formed in connection with the reticulate shape of the screen, is maintained in the viewing panel by several members. installation 27 and in the remote state of the reticulated screen.
An assembly 29 generating electrons in the form of several beams, shown partially and by way of example, is mounted in the neck of the casing and is oriented to project several electron beams so as to create a convergence at the shadow mask 25 and therefore exert an impact on the reticulated screen 23.
It is common practice to deposit electrically conductive coatings on both the inner and outer surfaces of the funnel portion of the tube. In relation with
the intermediate glass wall of the funnel part, these coatings exert a capacitive filtering effect used in the active mounting * of the associated television apparatus or of the image display device. The outer covering 31 of the funnel part is an electrically conductive material, known as Aquadag for example, and is deposited on a zone of the external surface of this part, in substance from the zone adjacent to the joint 21 between the panel and the part in funnel to about half of this same funnel section 17.
In the example shown, the internal surface of the funnel-shaped part is coated with a three-part electrical, resistant and connective system, distinctly deposited on this surface and including a first electrically conductive coating 33 at low resistance, that is to say a composition of Aquadag , is applied substantially peripherally to the front zone of the funnel-shaped part, close to the seal 21. An electric potential, both for the screen 23 and for the terminal electrode 35 of the assembly 29 generating electrons, is applied to the carbonaceous coating composition via an electrical connector or cross button 37 mounted in the funnel portion.
A high resistance electrically conductive coating composition 39 consists substantially of a mixture of glass and a metal oxide, is circumferentially contiguous with the rear boundary of the first low resistance coating 33, is uniformly deposited and is firmly bonded and peripherally to the inner surface of the front area of the funnel portion. This high resistance coating is deposited at
the way of a skirt extending in substance to the collar
15 where it comes into contact with a narrow defined strip
a second low-resistance coating 41, the composition of which is different and which is characterized by an absence of particles, scratch resistance and close adhesion to glass. This second coating serves as a bus bar type connector defining a contact area for the multiple contact elements or members.
fixing 43 associated with the terminal electrode of the assembly
29 generating electrons, mounted in the neck of the casing.
In a typical set generating electrons,
the high operational positive voltage of the anode or of the terminal electrode 35 may be a potential of the order
of 30 kv or more, applied through the transverse button 37 of the wall of the funnel part, while the voltage of the adjacent focusing electrode 45 of the assembly 29 is of the order of about 17 to 20 percent
of the anode voltage. Thus, it is clearly advantageous to use a coating limiting the current and preventing arcing in the casing of the cathode ray tube.
The strong and connective tripartite system, consisting of different respective electrically alloyed 33, 39 and 41 coatings arranged on the inner surface of the casing and of various compositions, represents an electrical conduction path with low DC resistance voltage of the order of several megohms. It has been found that resistance values of this type significantly limit the current and prevent possible harmful arcing in vulnerable areas. In tubes coated with the three-part coating combination, as described and shown, the peak arcing currents are significantly reduced to a non-destructive magnitude.
For more details, the first low resistance conductive coating 33 of the three-part electrical conductive system is located in front of the funnel portion 17 and may be a conventional carbonaceous coating composition, such as Aquadag, in conjunction with a binder
water-based sodium or potassium silicate. This coating characterizes the type of coating ordinarily deposited within the funnel portion and can be applied peripherally during preparation of that portion by spraying or brushing methods employed in the present technique. Although this particular coating may have limited scuff resistance, in this case it is confined to the area of the funnel portion where minimal risk of accidental abrasion is possible.
The improved high strength coating 39 according to the invention is applied to a separate area of the funnel portion as a peripheral deposit contiguous to the first low strength coating 33 and located behind it. here, while extending to the neck 15. This high resistance coating 39 is an amorphous deposit of a homogeneous mixture of a vitreous sintered material added to at least one particulate material selected from the group consisting essentially of an oxide. of cadmium, an oxide of indium and an oxide of copper. The frit has insulating characteristics, a softening point in substance of the order of 400 to 500 [deg.] C and an expansion coefficient compatible with that of the glass composition of the envelope on which the deposition takes place. Amorphous vitreous glass is glass that retains
its glassy structure and which does not cause any devitrification or crystallization during hot transformation. An example of a suitable sintered material of this type is the solder glass frit designated by the numeral 7570, as it is commercially available from the Corning Glass Works, Corning, New York. This solder glass material is an amorphous glassy composition with a low point
melting glass, which is fully compatible with
the funnel part.
The improved high strength, current limiting composition is obtained by homogeneously mixing a
or more of the particulate metal oxides mentioned above, for example, cadmium oxide which is inherently electrically conductive, with a sintered material
powder, insulating and vitreous, in particular that called Corning n [deg.] 7570. It has been found that the particle sizes of the constituents are important for preparing a mixture in which the cadmium oxide particles are subsequently coated and enveloped in the homogeneous state by the glass to give a resulting, tightly adhering coating exhibiting consistent resistance and conduction characteristics throughout the entire deposition mass. The particle size distribution of the powdered glass sintered material is in substance of the order of
1.0 to 35.0 microns, while the size distribution of particulate cadmium oxide is substantially in the range of 1.0 to 10.0 microns. For example, a homogeneous mixture of particulate constituents consists of a
dose of glassy sintered material, preferably of the order of
from 50 to 65 percent in substance, and an area of added cadmium oxide, preferably in the range of 35 to 50 percent by weight in substance. The strength value of the composition can be varied by adjusting the proportions of sintered material and cadmium oxide, while remaining within
the aforementioned orders. To create the desired grip, the
dose of sintered material must be equal to at least 50 percent by weight of the deposit. For example, a mixture comprising substantially 60 to 65 percent by weight sintered material and substantially 35 to 40 percent cadmium oxide, having a deposited thickness of 0.0762 to 0.127 mm, ensures excellent adhesion and appropriate resistance of about 2 megohms. The desired proportions of these two powdered materials are mixed in a liquid vehicle, compatible with the internal ambient environment of the cathode ray tube, for example. an organic binder, which may be a sintered lacquer containing 0.1 to 0.5 weight percent solids, i.e. a 1% solution of nitro-cellulose dissolved in an ester, such as amyl acetate .
This vehicle-metal oxide-frit combination, of a substantially viscous consistency, is then subjected to a stirring mixing operation so that the solids are
<EMI ID = 5.1>
diluent, the boiling point of which is preferably higher than that of the solvent-lacquer, for example, diethyl oxalate, compatible with the ester of the organic binder, is added to ensure the viscosity specific to the application and provide a possibility of appropriate control over drying. For example, a viscosity of the order of 400 centipoise is suitable for brush application, while a viscosity of 150 centipoise in substance is suitable for spray deposition.
The next component of the three-part system, the second low resistance electrically conductive coating 41, is deposited as a narrow circumferential band in the front area of the neck 15, while making contact with the rear boundary of the high resistance coating 39. The width of the strip is far less than that of the deposit
<EMI ID = 6.1>
bus bar type conductor to establish an advantageous connection with the contact elements 43 provided at the termination of the electron-generating assembly 29, so that unwanted high resistance contact points are avoided, thereby eliminating harmful localized points of abnormal heating during subsequent high-voltage processing and conditioning of the tube. The band, the width of which is substantially less than 25.4 mm, is located in the region of the neck, where it comes into contact and spatially associates only with the contact elements of the assembly generating the electrons. .
The composition of the conductive strip is such that a resistance is established in substance of the order of 500 to 2000 ohmos per inch
(25.4 mm) and this strip may consist, for example, of a modified conductive carbonaceous material, such as graphite or Aquadag, with the addition of a fine particulate, inert and compatible material, namely an oxide ferric, an oxide
<EMI ID = 7.1>
well suited water-based silicate. For example, a composition suitable for forming a tightly adherent conductive tape, having a hard, particle-free and scratch resistant surface and having the desired conductive properties, consists of substantially 50 weight percent at least one oxide of the above type, 30 weight percent Aquadag water-based
(30 percent solids) and 20 percent water-based potassium silicate (35 percent solids). This composition is deposited, for example, by application with a brush, on the distinct zone of the neck, as described and shown.
The resistant and connective tripartite system is deposited by a process in which the first and second
<EMI ID = 8.1> 41 are suitably applied by conventional means to the respective separate areas of the envelope, as described above and shown in the drawing; then these coatings are subjected to drying. The high resistance electrically conductive coating 39 is then applied to the intermediate area between the respective first coating 33 and the second coating 41 so as to establish contiguous peripheral contact with the two coatings, for example, creating a marginal overlap on each.
<EMI ID = 9.1>
second conductive coating 33 and 41 comprise aqueous vehicles, while the high strength coating 39 intermediate deposited contains a chemically different, but compatible vehicle to prevent harmful and marginal reciprocal mixing of the coatings during application.
After the three coatings have dried, a continuous bead of sealing frit 21 is applied to the edge of the funnel part (waterproof seal of the panel), then a viewing panel provided with a screen is put in place. The funnel-panel assembly is then heated in a conventional manner to about 450 [deg.] C for a suitable period of time, substantially one hour, to vitrify the sealing frit and create a seal between the panel. and the funnel part. The controlled heat of this sealing process additionally causes an amorphous transformation of the homogeneous mixture constituting the coating.
<EMI ID = 10.1>
first and second neighboring conductive coatings 33 and 41 of the three-part system. At this moment, an assembly generating electrons is introduced into the open neck and is hermetically sealed thereto, then the tube is subsequently treated.