DE3228024A1

DE3228024A1 - Verfahren zur bearbeitung einer kathodenstrahlroehre zur eliminierung von infolge geladener partikel blockierter oeffnungen

Info

Publication number: DE3228024A1
Application number: DE19823228024
Authority: DE
Inventors: Jawdat Ibrahim Clarks Summit Pa. Nubani; Frank Stanley Scranton Pa. Sawicki
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1983-02-17
Also published as: IT8222442A1; SU1443820A3; JPS6363100B2; FR2510812B1; KR910002135B1; CA1188358A; GB2104282A; PL237673A1; DE3228024C2; JPS5828157A; KR840000968A; GB2104282B; US4398897A; IT8222442A0; FR2510812A1; IT1152052B; PL138544B1

Description

RCA 76,995 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 287,569
vom 28. Juli 1981

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Verfahren zur Bearbeitung einer Kathodenstrahlröhre zur Eliininierung von infolge geladener Partikel blockierter öffnungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung einer Blockierung von öffnungen durch geladene Partikel auf einer Lochmaske einer Kathodenstrahlröhre. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Farbbildröhren, bei welchen geladene Partikel, welche sich an die strahlunterbrechende innere Oberfläche der Lochmaske während des Herstellungsprozesses ansetzen, leitend gemacht werden, so daß sie nicht die wandernden Teile der Elektronenstrahlen von den richtigen öffnungen der Lochmaske weglenken.

Während der Herstellung und Handhabung einer Fernsehfarbbildröhre können sowohl leitende wie auch nichtleitende Partikel in der Röhre hängen bleiben oder in ihr erzeugt werden. Typische Ausschußraten infolge solcher Partikel liegen im Mittel bei einem halben Prozent neuer Röhren und bis zu 5 bis 10% regenerierter Röhren. Leitende Partikel sind beispielsweise verkohlte Fasern, Ruß, Aluminiumspäne und Schweißspritzer. Nichtleitende oder isolierende Partikel sind üblicherweise Glas, Glasfasern und Leuchtstoff. Glaspartikel können während

der Aufarbeitung der Röhren in diese gelangen, wenn der Röhrenhals wieder angesetzt wird, oder Glaspartikel können auch in neuen oder aufgearbeiteten Röhren entstehen, beispielsweise von abgebrochenem Sockelverbindungsmaterial, oder aufgrund mechanischer Beschädigungen durch Reibung der Kolbenabstandshalter gegen das Glas beim Einsetzen des Strahlsystems. Glaspartikel können auch durch Risse im Röhrenhalsglas oder der gläsernen Halterungen bei der Hochspannungsbehandlung oder beim Elektronenstrahlbeschuß des Glases entstehen. 1o

Leitende Partikel verursachen Bildfehler wie dunkle Stellen auf dem Bildschirm, wenn die Partikel die öffnungen in der Lochmaske blockieren oder versperren. Die Punkte oder Schatten leitender Partikel, welche die Lochmaskenöffnungen verstopfen, erscheinen auf dem Schirm etwa in derselben Größe wie die Partikel in den Maskenöffnungen.

Andererseits lenken isolierende Partikel, die durch die Elektronenstrahlen negativ aufgeladen sind, die Strahlen durch Coulomb'sehe Abstoßung ab. Daher können diese Partikel Bildstörungen wie Leuchtschirmflecken hervorrufen, wenn sie an der Maske anhaften, ohne die Maskenlöcher tatsächlich zu blockieren. Man hat ferner beobachtet, daß isolierende Partikel auch Farbfehlausrichtungen der Elektronenstrahlen hervorrufen können. Dadurch entsteht ein "Halo"-Effekt, der daher rührt, daß die Elektronenstrahlen abgelenkt werden und auf die den abgeschatteten Bereich umgebenden Leuchtstoffelemente auftreffen.

Eine Vorrichtung zur Entfernung aufgeladener Partikel von einem leitenden Element, wie einer Lochmaske einer Farbbildröhre, ist in der US-PS 3 712 699 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist es aber nötig, daß das Vakuum der Röhre durch Entfernung des Halsteiles der Röhre aufgehoben wird. Es wurde bereits gesagt, daß das Wiederansetzen des Halses oder die Aufarbeitung einer der Hauptgründe für ein Abkratzen von Partikeln ist, so daß die in dieser Patentschrift offen-

barte Vorrichtung nur eine Teillösung des Problems bringt. Nach dem Reinigen und nach dem Wiederzusammenbau gemäß dieser Patentschrift muß die Röhre erneut bearbeitet werden (evakuiert, funkengereinigt, hochspannungsgealtert etc.), und dabei können zusätzliche Partikel entstehen.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren, bei dem das Vakuum der Röhre erhalten bleibt, aber die Wirkungen der äußerst störenden Partikel, also der nichtleitenden geladenen Partikel, die an der strahlunterbrechenden inneren Oberfläche der Lochmaske bei deren Herstellungsprozeß anhaften, ausgeschaltet werden.

Ein Verfahren zur Bearbeitung einer Kathodenstrahlröhre mit einem evakuierten Kolben, in dem sich ein Leuchtschirm befindet, mit einem zumindest einen Elektronenstrahl erzeugenden Strahlsystem zur Anregung des LeuqÄfeächirmes, mit einer dicht beim Schirm angeordneten LochmasUfe zur selektiven Unterbrechung und Passage des Elektronenstrahls und mit einer Gettereinrichtung zur Ablagerung eines gasabsorbierenden Gettermaterialfilmes auf einer Innenfläche der Maske enthält erfindungsgemäß den Schritt einer Getterverbrennung, dem weitere Verarbeitungsschritte folgen. Der Getterverbrennungsschritt wird so gesteuert, daß die Getteranordnung einen primären Film von etwa 50 bis 75% des verfügbaren Gettermaterials ergibt. Vorzugswelse wird die Getteranordnung nach einem der weiteren Bearbeitungsschritte und vor dem Endbearbeitungsschritt reaktiviert, so daß ein sekundärer Film des Gettermaterials auf der inneren Oberfläche der Maske gebildet wird.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen vergrößerten, teilweise weggebrochenen Längsschnitt durch eine Kathodenstrahlröhre und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Hauptschritte bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung der Kathodenstrahlröhre gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Kathodenstrahlröhre ist eine Lochmasken-Fernseh-Farbbildröhre mit einem evakuierten Kolben 11, der einen vom dünnen Ende eines Konus 15 wegragenden zylindrischen Hals 13 hat. Das große Ende des Konus 15 ist von einer Frontplatte 17 verschlossen. Ein Dreifarben-Mosaikleuchtstoff schirm 19/ der mit einer reflektierenden Metallschicht 21 aus Aluminium hinterlegt ist, sitzt auf der inneren Oberfläche der Frontscheibe 17. Der Schirm enthält eine Mehrzahl von Triaden, die je ein grünemittierendes, ein rotemittierendes und ein blauemittierendes Element enthalten. Innerhalb des* Kolbens ist dicht bei dem Schirm eine Lochmaske 23 gehaltert, welche für die Farbwahl sorgt. Die Maske ist ein Metallblech mit einem Muster von öffnungen, welche systematisch in Beziehung zu den Triaden des Schirmes

19 stehen. Ein Eldlfetronenstrahlsystem 25 mit einer Anordnung von drei gleichen Elektronenstrahlsystemen zur Erzeugung von drei Elektronenstrahlen ist im Hals 13 montiert. Es enthält einen Konvergenzbecher 27, welcher das dem Schirm 19 am nächsten liegende Element ist. Das Ende des Halses 13 ist mit einem Sockel 31 verschlossen, der Endstifte oder Leiter 33 aufweist, welche das Strahlsystem 25 tragen und durch welche elektrische Verbindungen zu den verschiedenen Elementen des Systems 25 hergestellt werden. Ein undurchsichtiger leitender Konusüberzug 35 aus Graphit, Eisenoxid und einem Silikatbindemittel auf der Innenfläche des Konus 15 ist elektrisch mit eine% Hochspannungsanschluß oder nicht dargestellten Anodenkontakt im Konus 15 verbunden. Eine Mehrzahl von KoI-benabstandshaltern 37 ist mit dem Konvergenzbecher 27 verschweißt und verbindet diesen (elektrisch) mit dem Konusüberzug 35. Die Abstandsstücke, die vorzugsweise aus Federstahl bestehen, zentrieren und positionieren auch das herausragende Ende des Strahlsystems 25 hinsichtlich der Längsachse der Röhre.

Eine Getteranordnung enthält eine längliche Feder 39, die an einem Ende des Konvergenzbechers 27 des Strahlsystems 25 befestigt ist und von diesem frei zum Konus 15 wegragt. Am anderen wegragenden Ende der Feder 29 ist ein metallischer

Getterbehälter 41 befestigt, und am Boden des Behälters 41 ist ein Schlitten mit zwei gekrümmten Kufen 43 befestigt. Der Behälter hat einen ringförmigen Kanal, welcher Gettermaterial 45 enthält, mit einem geschlossenen Boden, der der Innenwandung des Konus 15 gegenüberliegt. Die Feder 39 ist ein Metallband, welches den Boden des Behälters 41 nach außen zur Konuswand drückt, wobei die Kufen 23 den überzug 35 berühren. Die Länge der Feder 39 erlaubt eine Positionierung des Behälters 41 reichlich innerhalb des Konus 15, wo das Gettermaterial gezündet (verdampft) werden kann, um eine optimale Bedeckung zu ergeben, und wo die Feder 39 und der Behälter 41 sich außerhalb der Elektronenstrahlwege befinden, die von dem Strahlsystem 25 ausgehen, und wo keine Störung des Röhrenbetriebs zu erwarten ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Röhre montiert, und der Kolben ist von Gasen evakuiert und hermetisch verschlossen. Dies kann durch irgendwelche bekannten Herstellungs- und Montageverfahren erfolgen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform enthält der Getterbehälter 41 eine Mischung aus Nickel und einer Bariumaluminiumlegierung, die beim Aufheizen exotherm reagiert, wobei metallisches Barium verdampft und ein Rest einer Aluminiumnickellegierung und Bariummetall im Behälter 41 zurückbleibt.

Zum Zünden des Getters, also zur Einleitung der exothermen Reaktion, wird eine (nicht dargestellte) Induktionsheizspule verwendet. Diese heizt durch Induktion den Getterbehälter und seinen Inhalt 45 auf, bis dieser zündet und Bariumdampf freisetzt. Der Bariumdampf setzt sich als gasabsorbierende Bariummecallschicht 53 hauptsächlich auf der inneren Oberfläche der Maske 23 und auch auf einen Teil des Konusüberzuges 35 ab. Bei Röhren mit einer (nicht dargestellten) inneren magnetischen Abschirmung schlägt sich auch auf dieser teilweise eine Schicht 53 aus metallischem Barium nieder. Die Gesamtmengen des verfügbaren Bariummetalls, welches in dem oben genannten Getterbehälter 41 enthalten ist, liegt bei 265 mg, jedoch setzt die exotherme Reaktion im Mittel etwa

180 mg Barium frei. Um sicherzustellen, daß eine genügende Menge von Barium für Getterzwecke verfügbar ist, sollten während der Getterzündung etwa 50 bis 75% der verfügbaren 250 mg Barium freigesetzt werden. Die gesamte freigesetzte Bariummenge wird gesteuert durch Veränderung der Induktionsheizzeit nach dem Eintreten der exothermen Reaktion. Durch Vergrößerung der Heizzeit wird mehr Bariummetall freigesetzt. Das nach der Anfangszündung freigesetzte Bariummetall wird endotherm vom Behälter 41 abgegeben.

Während der nachfolgenden Röhrenbearbeitung und der Testschritte, die allgemein in Fig. 2 veranschaulicht sind, unter anderem Kathodenfunktenstreckenentladung (cathode discharge ball gap (CDBG)), Kathodenumwandlung, überhitzung, erste Niederspannungsalterung, Anfangsüberprüfung, Implosionsfestigkeitsprüfung, äußere Beschichtung, Verschmelzungsfestigkeitsprüfung, HF-Abfunken (RFSK), Schlußniederspannungsalterung und Schlußprüfung, wird die Röhre ausgiebig gehandhabt und Hochspannungen ausgesetzt, wobei entweder mechanisch oder elektrisch Partikel zur Lochmaske 23 transportiert werden können. Während leitende Partikel oft durch von außen beeinflußbare Maßnahmen entfernt werden können, wie durch mechanische Vibration, durch Aufheizen der Maske, mit einem magnetischen Wechselfeld und mechanisches Bewegen eines freien magnetischen Gegenstandes auf der Innenseite der Maske unter Steuerung durch einen externen Magnet, nützen solche Methoden wenig zur Entfernung isolierender Partikel wie Glas. Glaspartikel können fest an der Maske sitzen wegen elektrostatischer Ladungswechselwirkung oder anodischen Anhaften zwischen Isolierpartikeln und der Maske. Anodisches Anhaften wird vermutlich durch Interdiffusion von Atomen an der Zwischehflache zwischen Glas und Metall infolge Einwiikens eines elektrischen Feldes verursacht. Anodisches Anhaften und die daraus resulierende Adhäsionskraft zwischen Glas und Metall kann durch Oberflächenbehandlung der Komponenten beeinflußt werden. So kann der Film 53 aus Bariummetall,-der die Maske 23 nach der Getterzündung bedeckt, zur Adhäsion der Glaspartikel beitragen, indem er eine glatte reine leiten-

de Metalloberfläche ergibt, welche die Adhäsion ermöglicht.

Wie bereits gesagt wurde, werden die an der Lochmaske 23 anhaftenden Isolierpartikel durch die Elektronenstrahlen negativ aufgeladen und lenken die hindurchtretenden Teile der Strahlen von den richtigen Maskenöffnungen weg, und verursachen auf diese Weise scheinbar blockierte öffnungen in der Lochmaske, welche auf dem Schirm dunkle Flecken ergeben, die von einem Halo (nachfolgend als haloblockierte öffnungen bezeichnet) umgeben sind. Experimente haben gezeigt, daß mit Glaspartikeln übersäte Röhren buchstäblich hunderte von haloblockierten öffnungen aufweisen. Da es unmöglich ist, das Glas und andere isolierende Partikel von der Röhre zu entfernen, ohne das Vakuum im Kolben aufzugeben, lehrt die Erfindung ein Bearbeitungsverfahren, mit Hilfe dessen die Isolierpartikel auf der Lochmaske leitend gemacht werden, so daß die durchtretenden Teile der Elektronenstrahlen nicht mehr durch negativ geladene Partikel abgelenkt werden. Wenn auch nur weniger als 1% aller neu hergestellter Röhren haloblockierte öffnungen aufweisen, so kann das hier beschriebene Verfahren doch wirtschaftlich bei sämtlichen Röhrenherstellungsprozessen angewandt werden.

Die haloblockierten öffnungen werden eliminiert durch Reaktivierung oder Neuzündung des Getters bei allen Röhren beim letzten partikelerzeugenden Schritt im Herstellungsverfahren. Da im Getterbehälter 41 ein Bariummetallrest nach dem anfänglichen exothermischen Getterzünden übrigbleibt, kann das Bariumpndotherm aus dem Behälter 41 freigegeben werden und als sekundärer Getterfilm 55 auf der inneren Oberfläche der Maske und auf einem Teil des Konusüberzuges 35 sowie auf den geladenen Partikeln der Maske 23 abgelagert werden durch induktives Aufheizen des Behälters für einen Zeitraum, der ausreicht, um zusätzliches Bariummetall zu verdampfen. Eine kleine Menge Barium reicht aus, um die isolierenden Partikel leitend zu machen, welche an der Schicht 53 auf der Maske haften. Man hat festgestellt, daß nach der ersten gesteuerten Getterzündung etwa 25 bis 50% des Bariummetalls für die Nach-

-ΙΟΙ zündung im Behälter übrigbleibt. Während gegenwärtig keine zweistufigen exothermen Gettermaterialien verfügbar sind, eignet sich dieses Verfahren auch für solch ein Getter, falls dieses eines Tages zur Verfügung stehen wird.

Bei dem bevorzugten Verfahren tritt der Getterreaktivierungsschritt unmittelbar nach dem Hochfrequenzabfunken und vor dem letzten Niederspannungsalterungsschritt auf. Die Getterneuzündung kann aber auch nach der Festigkeitsprüfung für die Verschmelzung und vor dem HF-Abfunken erfolgen, ohne die Röhrenausbeute zu verschlechtern. Unabhängig davon, wo bei der Herstellungsabfolge die Getternachzündung durchgeführt wird, wird der Getterbehälter 41 in der oben beschriebenen Weise induktiv während einer Zeitdauer von 30 bis 60 Sekunden aufgeheizt. Während dieser Zeit wird Bariummetall endotherm als zweiter Getterfilm 55 auf dem ersten Getterfilm 53, der zuvor auf der inneren Oberfläche der Maske 23 und auf einem Teil des Konusüberzugs 35 abgelagert worden war, niedergeschlagen. Der zweite Getterfilm 55 schlägt sich auch auf jeglichen leitenden Partikeln nieder, die am Getterfilm 53 auf der inneren Oberfläche der Lochmaske anhaften, und macht damit diese Partikel leitend. Der zweite Getterfilm 55 kann etwa 60 mg Barium enthalten. Die gesamte Bariumausbeute des nachgezündeten Getters variiert von Röhre zu Röhre und hängt von Faktoren ab wie die Kopplung der Induktionsspule mit dem Behälter 81, der Menge des Bariumrestes im Behälter, der für die Getternachzündung zur Verfügung steht, und der Aufheizungszeit während der Nachzündung.

Wenn auch die bevorzugte Ausführunqsform hinsichtlich einer Röhre mit einer Lochmaske beschrieben worden ist, so versteht es sich doch, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Röhren mit anderen, Öffnungen aufweisende Masken, wie Fokusmasken oder Fokusgittern, angewandt werden kann. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die verschiedenen Röhrenbearbeitungsschritte, die hier angesprochen worden sind, stark variieren können und unter ihnen auch andere, hier nicht diskutierte Bearbeitungsschritte vorgesehen sein können.

Leerseite

Claims

patekit/Cnwäl/ce: " : . . dr. dieter* v. bezold

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THERESIA-STRAS'.E 22 POSTFACH 86 02 60

D-8OOO MUENCHEN 86

RCA 76,995 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 287,569
vom 28. Juli 1981

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS

TELEFON 089/4 70 00 06 TELEX 522 638 TELEORAMM SOMBEZ

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

P a tentansprüche

hi Verfahren zur Bearbeitung einer Kathodenstrahlröhre, in deren evakuiertem Kolben ein Leuchtschirm, ein Strahlsystem zur Erzeugung mindestens eines Elektronenstrahls zur Anregung des Leuchtschirms, eine in dichtem Abstand von dem Schirm angeordnete Lochmaske und eine Getteranordnung zur Ablagerung eines gasabsorbierenden Gettermaterialfilms auf einer inneren Oberfläche des Maske angeordnet sind, mit den Verfahrensschritten der Getterzündung, nach welcher weitere Verfahrensschritte folgen, dadurch g e kennzeichnet, daß der Getterzündungsschritt so gesteuert wird, daß die Getteranordnung einen ersten Film (53) mit 50 bis 75% des verfügbaren Gettermaterials ergibt und daß die Getteranordnung nach mindestens einem der weiteren Bearbeitungsschritte und vor einem letzten Bearbeitungsschritt reaktiviert wird, um einen zweiten Film (55) aus Gettermaterial auf der inneren Oberfläche der Maske zu ergeben.

JSTSCHECK MÖNCHEN NR. 69148-800

BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 700 300 40) KTO. 60 60 257 378 SWIFT HYPO DE MM

-2-
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Bearbeitungsschritte eine Verschmelzungsfestigkeitsprüfung, ein Hochfrequenzabfunken und eine Endnlederspannungsalterung umfassen und daß der Reaktivierungsschritt nach der Verschmelzungsfestigkeitsprüfung und vor der Endniederspannungsalterung erfolgt.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Reaktivierungsschritt die Getteranordnung für*^reinen Zeitraum zwischen 30 und 60 Sekunden induktiv erhitzt wird und während dieser Zeit eine endotherme Getterreaktion eintritt.
4) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Reaktivierungsschritt nach dem HF-Abfunken erfolgt.