DE3228024C2 - Verfahren zur Bearbeitung einer Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Eliminierung sogenannter haloblockierter Öffnungen in Farbbildröhren beschrieben. Solche Röhren weisen einen evakuierten Kolben (11) auf, innerhalb dessen ein Leuchtschirm (19), ein Elektronenstrahlsystem (25) zur Erzeugung mindestens eines Elektronenstrahls zur Anregung des Schirms zum Leuchten, eine mit Öffnungen versehene Maske (23), die in dichtem Abstand vom Leuchtschirm angeordnet ist und Teile des Elektronenstrahls selektiv unterbricht oder hindurchtreten läßt, angeordnet sind. Es ist ein Getter (41, 45) vorgesehen zur Beschichtung der inneren Oberfläche der Lochmaske mit einem gasabsorbierenden leitenden Gettermaterialfilm. Die haloblockierten Öffnungen entstehen durch isolierende negativ geladene Partikel, die an der inneren Oberfläche der Lochmaske anhaften. Die übliche Röhrenbearbeitung erfolgt in Schritten der Getterzündung, der Kathodenfunkenstreckenentladung, der Kathodenumwandlung, der Überhitzung, der ersten Niederspannungsalterung, eines Anfangstestes, einer Implosionsprüfung, einer äußeren Beschichtung, einer Verschmelzungsfestigkeitsprüfung, eines HF-Abfunkens und einer Endniederspannungsalterung. Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet eine Steuerung der Getterzündung derart, daß das Getter einen ersten Film (53) ergibt, bei dem etwa 50 bis 75% des verfügbaren Gettermaterials (45) abgelagert wird. Das Getter wird nach der Verschmelzungsfestigkeitsprüfung und vor der Endniederspannungsalterung nachgezündet und führt zu einem ....

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.
• Aus der US-PS 37 92 300 ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem im Inneren der Röhre begrenzte Teile mit einer primären leitenden Schicht aus Aquadag-Material oder aus Metall wie Gold, Silber oder Aluminium zu versehen, wo Kontakte hergestellt werden sollen. Als zweite Schicht wird durch Abtrennen eines Magnesium enthaltenden Materials durch Hochfrequenzerhitzung eine leitende Schicht im Inneren des Röhrenkolbens ausgebildet, welche die zuvor ausgebildeten leitenden Kontaktbereiche miteinander verbindet. Schließlich wird durch Abtrennen eines Barium enthaltenden Gettermaterials eine dritte, gasabsorbierende Schicht über zumindest einen Teil der Anodenbeschichtung niedergeschlagen.
• 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.
• 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 Coulombsche 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 Farbfehler verursachende Ausrichtungen 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 37 12 699 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 diese Vorrichtung nur eine Teillösung des Problems bringt. Nach dem Reinigen und nach dem Wiederzusammenbau muß die Röhre erneut bearbeitet werden (evakuiert, funkengereinigt, hochspannungsgealtert etc.), und dabei können zusätzliche Partikel entstehen.
• Ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe von Maßnahmen zur Beseitigung störender Wirkungen nichtleitender Partikel, die sich während der Bildröhrenherstellung auf der Lochmaske der Bildröhre absetzen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden geladene Partikel, welche sich während des Herstellungsprozesses an der inneren Lochmaskenoberfläche absetzen, leitend gemacht, so daß sie die Elektronenstrahlen nicht von den richtigen Öffnungen der Lochmaske ablenken oder ihren Durchtritt blockieren. Hierzu wird die übliche Getterverbrennung so gesteuert, daß zunächst nur ein Teil von 50% bis 75% des Gettermaterials verdampft, und erst nach weiteren Verarbeitungsschritten bei der Röhrenherstellung wird das restliche Getter in einem zweiten Verbrennungsvorgang verdampft und macht die erwähnten Partikel leitend, so daß sie sich im Betrieb der Röhre nicht unkontrolliert aufladen können.
• In den Zeichnungen zeigt
• Fig. 1 einen vergrößerten, teilweise weggebrochenen Längsschnitt durch eine Kathodenstrahlröhre und
• Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Hauptschritte bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren der Kathodenstrahlröhre gemäß Fig. 1.
• Die in Fig. 1 dargestellte Kathodenstrahlröhre ist eine Lochmasken-Farbfernsehbildröhre 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- Mosaikleuchtschirm 19, der mit einer reflektierenden Metallschicht 21 aus Aluminium hinterlegt ist, sitzt auf der inneren Oberfläche der Frontscheibe 17. Der Leuchtschirm enthält eine Mehrzahl von Tripeln, 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 Tripeln des Schirmes 19 stehen. Ein Strahlsystem 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 Strahlsystems 25 hergestellt werden. Ein undurchsichtiger leitender Konusüberzug 35 aus Graphit, Eisenoxid und einem Silikatbindemittel auf der Innenfläche des Konus 15 ist elektrisch mit einem Hochspannungsanschluß oder nicht dargestellten Anodenkontakt im Konus 15 verbunden. Eine Mehrzahl von Kolbenabstandshaltern 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 Getterbehälters 41 nach außen zur Konuswand drückt, wobei die Kufen 43 den Überzug 35 berühren. Die Länge der Feder 39 erlaubt eine Positionierung des Getterbehälters 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 Getterbehälter 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 Auführungsform 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 Getterbehälter 41 zurückbleibt.
• Zum Zünden des Getters, also zur Einleitung der exothermen Reaktion, wird eine (nicht dargestellte) Induktionsheizspule verwendet. Diese heizt durch Induktion den Getterbehälter 41 und seinen Inhalt 45 auf, bis dieser zündet und Bariumdampf freisetzt. Der Bariumdampf setzt sich als gasabsorbierende Bariummetallschicht 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, werden während der Getterzündung etwa 50 bis 75% der verfügbaren 250 mg Barium freigesetzt. 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 Getterbehälter 41 abgegeben.
• Während der nachfolgenden Röhrenbearbeitung und der Testschritte, die allgemein in Fig. 2 veranschaulicht sind, unter anderem Kathodenfunkenstreckenentladung, Kathodenumwandlung, Überhitzung, erste Niederspannungsalterung, Anfangsüberprüfung, Implosionsfestigkeitsprüfung, äußere Beschichtung, Verschmelzungsfestigkeitsprüfung, HF-Abfunken, 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 Anhaftens zwischen Isolierpartikeln und der Maske. Anodisches Anhaften wird vermutlich durch Interdiffusion von Atomen an der Zwischenfläche zwischen Glas und Metall infolge Einwirkens eines elektrischen Feldes verursacht. Anodisches Anhaften und die daraus resultierende 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 leitende Metalloberfläche ergibt, welche die Adhäsion ermöglicht.
• Wie bereits gesagt wurde, werden die an der Lochmaske 23 anhaftenden Isolierpartikel durch die Elektronenstrahlen negativ aufgeladen, 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 Barium endotherm 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 23 haften. Man hat festgestellt, daß nach der ersten gesteuerten Getterzündung etwa 25 bis 50% des Bariummetalls für die Nachzündung 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.
• Bevorzugt wird der Getterreaktivierungsschritt unmittelbar nach dem Hochfrequenzabfunken und vor dem letzten Niederspannungsalterungsschritt durchgeführt. 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.

Claims (4)

1. Verfahren zur Bearbeitung einer Kathodenstrahlröhre, in deren evakuiertem Kolben ein Leuchtschirm, ein Strahlsystem zur Erzeugung mindestens eines Elektronenstrahls, eine in geringem Abstand von dem Leuchtschirm angeordnete Lochmaske und eine Getteranordnung zur Ablagerung eines gasabsorbierenden Gettermaterialfilms auf der inneren Oberfläche der Maske angeordnet sind, mit dem Verfahrensschritt der Getterzündung, in welchem nacheinander zwei Gettermaterialfilme gebildet werden und nach welchem weitere Verfahrensschritte folgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Getterzündungsschritt so gesteuert wird, daß die Getteranordnung den ersten Film (53) mit 50 bis 78% des verfügbaren Gettermaterials ergibt und daß die Getteranordnung nach mindestens einem der weiteren Bearbeitungsschritte und vor einem letzten Bearbeitungsschritt erneut aktiviert wird, um den zweiten Film (55) aus Gettermaterial auf der inneren Oberfläche der Maske abzulagern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Bearbeitungsschritte eine Verschmelzungsfestigkeitsprüfung, ein Hochfrequenzabfunken und eine Niederspannungsalterung umfassen und daß der Reaktivierungsschritt nach der Verschmelzungsfestigkeitsprüfung und vor der Niederspannungsalterung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Reaktivierungsschritt die Getteranordnung für einen Zeitraum zwischen 30 und 60 Sekunden induktiv erhitzt wird und dabei eine endotherme Getterreaktion eintritt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktivierungsschritt nach dem Hochfrequenzabfunken erfolgt.