"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
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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-
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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
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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-