NL8002837A - Werkwijze voor het vervaardigen van een beeldweergeefbuis voorzien van een gasabsorberende laag; beeldweergeefbuis aldus vervaardigd en getterinrichting geschikt voor een dergelijke werkwijze. - Google Patents

Description

j* V ' * i «r e PHN 9750 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het vervaardigen van een beeldweergeefbuis voorzien van een gasabsorberende laag; beeldweergeefbuis aldus vervaardigd en getterinrichting geschikt voor een dergelijke werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een beeldweergeefbuis waarbij in de buis een getterinrichting wordt gemonteerd, welke een eerste metalen houder bevat waarin een bron van verdampbaar getter-5 metaal is ondergebracht en welke een aan een buitenvlak van de eerste metalen houder bevestigde tweede metalen houder bevat waarin een gasbron van een bij verhitting gasvrijmakend materiaal is ondergebracht, welke getterinrichting na het evacueren van de buis inductief wordt verhit voor het vrij-10 maken van het gas uit de gasbron en het verdampen van het gettermetaal uit de bron van gettermetaal.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een aldus vervaardigde beeldweergeefbuis alsmede op een getterinrichting, welke geschikt is voor toepassing in de hier genoemde 15 werkwijze.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.768.884. Daarin bevat de eerste metalen houder een ring van een inductief te verhitten materiaal, waarin het te verdampen gettermetaal en een eerste gas-20 bron uit gasvrijmakend materiaal is opgenomen. De tweede metalen houder bevat een tweede gasbron uit gasvrijmakend materiaal. Deze eerste en tweede metalen houders zijn verwijderd van elkaar opgesteld, waardoor tijdens de inductieve verhitting de temperatuur van de tweede houder achterblijft 25 ten opzichte van die van de eerste houder. Aldus wordt bereikt, dat eerst het gas uit de eerste gasbron wordt vrijgemaakt, vervolgens het gettermetaal wordt verdampt en tijdens deze verdamping het gas uit de zich in de tweede houder bevindende gasbron wordt vrijgemaakt. Dit alles met het doel de 30 verstrooiende werking, die het vrijgemaakte gas op het verdampende gettermetaal uitoefent over een relatief langere periode te laten plaatsvinden dan met êên enkele gasbron het geval zou-zijn.

300 2 8 37 * - PHN 9750 2

De bekende getterinrichting is geschikt voor de toepassing van gasbronnen, die bij betrekkelijk lage temperaturen hun gas afgeven. Een tot deze categorie behorende en gebruikelijk toegepaste gasbron is bijvoorbeeld ijzernitride (Fe^N), 5 dat reeds bij ongeveer 500°C begint te ontleden. Aan het gebruik van ijzernitride zijn echter een aantal beperkende voorwaarden verbonden, zowel met betrekking tot de vervaardiging van de getterinrichting zelf, als met betrekking tot de vervaardiging van de beeldbuis waarin deze getterinrichting 10 wordt toegepast. Zo beperkt de lage ontledingstemperatuur van ijzernitride de bij het ontgassen van de getterinrichting maximaal toelaatbare temperatuur. Voorts is ijzernitride niet bestand tegen de inwerking van vochtige lucht van ongeveer 450°C, welke omstandigheid zich bij de vervaardiging van een 15 kleurentelevisiebeeldbuis voordoet, wanneer het beeldvenster en de conus van de beeldbuis door middel van een verbindings-glas met elkaar worden verbonden. Het toepassen van ijzernitride laat dan niet toe dat de getterinrichting reeds in de buis wordt gemonteerd voordat het beeldvenster en de conus 20 aan elkaar worden bevestigd. Dit is o.a. een ernstige beperking bij de vervaardiging van kleurenbeeldbuizen voorzien van een inwendig op een deel van de buiswand aangebrachte weer-standslaag, zoals beschreven in het Britse octrooischrift 1.226.728. Deze weerstandslaag bevindt zich nabij de hals-25 conus overgang van de buis, hetgeen noodzakelijk maakt dat de getterinrichting op een van de hals-conusovergang verwijderde plaats in de buis moet worden gemonteerd, teneinde het elektrisch kortsluiten van de weerstandslaag door uit de getterinrichting verdampt gettermetaal te vermijden. In dat geval 30 bestaat er, vanwege de veelal moeilijke toegankelijkheid van een dergelijke plaats, een grote behoefte aan de mogelijkheid om de getterinrichting op een van de hals-conusovergang verwijderde plaats aan te brengen, voordat de conus aan het venster van de buis wordt bevestigd. Deze behoefte be-35 staat ook, wanneer van de gebruikelijke montage van de getterinrichting door middel van een veerkrachtige metalen strip aan het in de hals van de buis gemonteerde kanonsysteem wordt afgezien, ten einde 800 2 8 37 t * Λ ΡΗΝ 9750 3 de door deze metalen strip op het kanonsysteem uitgeoefende veerkracht te vermijden.

Een gasbron, die de hier ten aanzien van ijzer-nitride gegeven beperkingen niet vertoont is beschreven 5 in het Britse octrooischrift 1.405.045. Daarin bevat de gasbron als gasvrijmakend materiaal een germaniumnitride, in het bijzonder Ge^N^. Germaniumnitride is een stabiele verbinding, die zonder bezwaar aan vochtige lucht van ten minste 450°C kan worden blootgesteld. Germaniumnitride 10 heeft echter een ten opzichte van ijzernitride relatief hoge ontledingstemperatuur. Dit heeft tot gevolg, dat bij het verhitten van de getterinrichting de daarin ondergebrachte gasbron pas tijdens het verdampen van het getter-metaal zijn stikstof afgeeft. Voor het verkrijgen van een 15 over de gehele dikte poreuze en derhalve goed absorberende laag gettermetaal op een inwendig oppervlak van de buis, is het nodig dat tijdens de verhitting van de getterinrichting het uit de gasbron vrijgemaakte gas reeds een -3 -2 voldoende gasdruk van ongeveer 133.10 tot 666.10 Pa 20 in de buis heeft opgebouwd voordat het gettermetaal begint te verdampen.

Het is het doel van de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een beeldweergeefbuis te verschaffen, waarbij een getterinrichting wordt toegepast welke 25 is voorzien van een gasbron, die bij een relatief hoge temperatuur zijn gas afgeeft, doch waarbij niettemin deze gasafgifte grotendeels is voltooid voordat het gettermetaal begint te verdampen.

Een werkwijze voor het vervaardigen van een 30 beeldweergeefbuis waarbij in de buis een getterinrichting wordt gemonteerd, welke een eerste metalen houder bevat waarin een bron van verdampbaar gettermetaal is ondergebracht en welke een aan een buitenvlak van de eerste metalen houder bevestigde tweede metalen houder bevat 35 waarin een gasbron van een bij verhitting gasvrijmakend materiaal is ondergebracht, welke getterinrichting na het evacuëren van de buis inductief wordt verhit voor het vrijmaken van het gas uit de gasbron en het verdampen van 800 2 8 37 ♦' * PHN 9750 4 het gettermetaal uit de bron van gettermetaal, heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat de tweede metalen houder een elektrische shunt vormt voor de inducties tromen die tijdens de inductieve verhitting van de 5 getterinrichting in de eerste metalen houder worden opgewekt .

Tijdens de inductieve verhitting van de getterinrichting zal deze het eerst warm worden ter plaatse waar de door het inductieveld in de getterinrichting opgewekte 10 inductiestromen maximaal zijn. Bij een hoogfrequent inductieveld zal de getterinrichting eerst aan de buitenzijde warm worden, dat wil zeggen dat de metalen houder van de getterinrichting in temperatuur voorijlt ten opzichte van de vulling van de houder. Van dit gegeven maakt de uitvin-15 ding gebruik door de tweede metalen houder aan een buitenvlak van de eerste metalen houder te bevestigen en wel zodanig, dat de in de eerste metalen houder opgewekte inductiestromen althans voor een deel ook door de tweede metalen houder lopen. Aldus wordt bereikt, dat de temperatuur van de 2o tweede metalen houder voorijlt ten opzichte van de inhoud van de eerste metalen houder. Door de geringere warmtecapa-citeit van de inhoud van de tweede metalen houder ten opzichte van die van de eerste metalen houder wordt ook de inhoud van de tweede metalen houder eerder warm dan die 25 van de eerste metalen houder. Dit heeft tot gevolg, dat het gasvrijmakende materiaal, ondanks zijn relatief hoge ontledingstemperatuur, zijn gas afgeeft voordat uit de eerste metalen houder het gettermetaal begint te verdampen.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding 30 wordt de tweede metalen houder in hoofdzaak gevormd door een metalen strip voorzien van een holte waarin de gasbron is ondergebracht, welke metalen strip langs een buitenvlak van de eerste metalen houder is gelegen en daaraan op ter weerszijden van de holte gelegen plaatsen is bevestigd. 35 De metalen strip vormt hier de elektrische shunt voor de in de eerste houder opgewekte inductiestromen.

De gasbron bestaat volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding uit een gasvrijmakend materiaal, dat pas bij 800 2 8 37 ^ Λ PHN 9750 5 temperaturen hoger dan ongeveer 700°C zijn gas afgeeft.

Het voordeel van een dergelijke gasbron is dat de getter-inrichting tot ongeveer 650°C kan worden voorontgast, waardoor deze grondig wordt bevrijd van gassen, die door 5 de in de buis aangebrachte laag gettermetaal niet zonder meer worden opgenomen, zoals b.v. argon. Dit is van belang omdat dergelijke gassen de levensduur van de buis waarin de getterinrichting is toegepast kan verkorten.

Een zeer geschikt gasvrijmakend materiaal bestaat 10 uit een germaniumnitride in het bijzonder Ge^N^. Germanium-nitride is een chemisch bijzonder resistente verbinding, die in vacuum bij ongeveer 825°C begint te ontleden en bij ongeveer 900°C .zeer snel ontleedt. Wanneer een dergelijke gasbron wordt toegepast in combinatie met een chemisch resis-15 tente bron van gettermetaal wordt een getterinrichting verkregen, die ten opzichte van de bekende getterinrichtingen het voordeel heeft, dat hij bij de vervaardiging van een beeldbuis vóór het aan elkaar bevestigen van het venster en de conus van de beeldbuis op zijn plaats binnen de buis-20 omhulling kan worden gemonteerd. Zoals reeds vermeld,is dit in het bijzonder van belang bij de vervaardiging van beeldbuizen voorzien van een op een inwendig wandgedeelte van de buis aangebrachte weerstandslaag.

De getterinrichting kan echter ook worden toegepast 25 in de vervaardiging van zwart-wit beeldbuizen. De resistentie van de getterinrichting tegen de inwerking van de om-gevingsatmosfeer is als zodanig een groot voordeel, daar dit opslag van de getterinrichting gedurende lange tijd mogelijk maakt zonder dat daarbij de bruikbaarheid van de 30 getterinrichting vermindert. De uitvinding is derhalve niet beperkt tot de vervaardiging van kleurentelevisiebeeld-buizen, doch strekt zich tevens uit tot de getterinrichting als zodanig.

De uitvinding wordt bij wijze van voorbeeld toege-35 licht aan de hand van de tekening, waarin figuur 1 een getterinrichting geschikt voor toepassing in een werkwijze volgens de uitvinding met een eerste houder en een tweede houder in doorsnede toont, 8002837 PHN 9750 6 figuur 2 een bovenaanzicht van de in figuur 1 weergegeven getterinrichting toont en figuur 3 een axiale doorsnede van een kleuren-televisiebeeldbuis toont, welke onder toepassing van de 5 in figuur 1 weergegeven getterinrichting is vervaardigd.

De getterinrichting volgens de figuren 1 en 2 omvat een eerste metalen houder welke bestaat uit een chroom-nikkelstalen goot 1 waarin een poedervormig vulmateriaal 2 is geperst. Het vulmateriaal 2 bevat een bron 10 van gettermetaal, welke bron bestaat uit een mengsel van bariumaluminiumpoeder (BaAl^) en nikkelpoeder, waarin het gehalte aan nikkelpoeder ongeveer 40-60 gew.% bedraagt.

Deze bron van gettermateriaal is door een geschikte keuze van de korrelgrootten van het bariumaluminiumpoeder en het 15 nikkelpoeder gedurende tenminste één uur bestand tegen aantasting door vochtige lucht van ongeveer 450°C. Zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.077.899, waarvan de inhoud wordt beschouwd als hierin te zijn opgenomen, heeft daartoe bij een dergelijke bron van gettermetaal het 20 nikkelpoeder een gemiddelde korrelgrootte kleiner dan 80 2 micron en een specifiek oppervlak kleiner dan 0,15 m per gram, terwijl de gemiddelde korrelgrootte van het bariumaluminiumpoeder kleiner dan 125 micron bedraagt. De getterinrichting omvat voorts een tweede metalen houder 3 25 bestaande uit een chroomnikkelstalen strip 4 voorzien van een holte 5. De strip 4 is ter weerszijden van de holte 5 aan het buitenvlak 7 van de gootvormige houder 1 gelast. In de holte 5 is een gasbron van poedervormig germaniumnitride 6 geperst. Eventueel kan de holte 5 overdekt zijn met een 30 metalen bandje (niet weergegeven), dat enerzijds het ontsnappen van gas uit de holte 5 niet belemmert, doch anderzijds voorkomt, dat van de geperste germaniumnitride pil 6 losgeraakte deeltjes vaste stof in de beeldbuis kunnen komen. Voor het inductief verhitten wordt de getterinrichting 35 aan een hoogfrequent inductieveld onderworpen, waarbij de veldlijnen de in figuur 1 met de dubbele pijl 8 aangegeven richting hebben. Tengevolge van dit inductieveld ontstaan in de metalen houder 1 inductiestromen overeenkomstig de in 800 2 8 37 PHN 9750 7 figuur 2 met de dubbele pijl 9 aangegeven richting. Ter plaatse waar de tweede houder 3 aan de eerste houder 1 is bevestigd doorloopt althans een deel van deze inductie-stromen ook deze tweede houder. Daar het vulmateriaal 5 (germaniumnitride) van de tweede houder 3 slechts ongeveer 2 tot 4 gew.% van het vulmateriaal van de eerste houder 1 bedraagt, stijgt de temperatuur van het germaniumnitride in de houder 3 veel sneller dan die van het mengsel van bariumaluminiumpoeder en nikkel poeder in de houder 1.

10 Het germaniumnitride ontleedt daardoor voordat het barium uit de bron van gettermateriaal 2 begint te verdampen.

Hoewel de tweede houder 3 in figuur 1 aan een buitenvlak, dat de buitenomtrek van de houder 1 vormt is bevestigd, is dit niet strikt noodzakelijk. Op analoge wijze 15 als hierboven beschreven kan de tweede houder 3 ook aan een buitenvlak, dat de bodem 30 van de houder 1 vormt, worden bevestigd. Een en ander hangt af van de plaats waar in de houder 1 de grootste inductiestromen worden opgewekt. Bij hogere frequenties van het inductieveld in de orde van 20 375 kHz zullen de grootste inductiestromen aan de buitenomtrek van de houder 1 woraen opgewekt. Bij lagere frequenties in de orde van 125 kHz zullen de grootste inductiestromen in de bodem van de houder 1 worden opgewekt.

Daar een getterinrichting volgens de uitvinding 25 een grote vrijheid geeft met betrekking tot het moment waarop in het vervaardigingsprocêdê van een beeldbuis de getterinrichting binnen de omhulling van de beeldbuis wordt gemonteerd, is de uitvinding bij uitstek geschikt om te worden toegepast in de vervaardiging van beeldbuizen 30 waarbij dit moment van montage in een vroeg stadium van het vervaardigingsprocêdê is gelegen. Dit aspect van de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van figuur 3. De daarin schematisch weergegeven kleurentelevisiebeeldbuis heeft een hals 10, een conus 11 en een venster 12 van 35 glas. Op de binnenzijde van het venster 12 is een laag 13 van in rood, groen en blauw fluorescerende gebieden aangebracht, die op bekende wijze een lijnenpatroon of een stippenpatroon vormen. Voorts bevat de buis een metalen 800 2 8 37 ΡΗΝ 9750 8 τ schaduwmasker 15, dat evenals een metalen magnetische afschermkap 17 op een metalen draagraam 16 is bevestigd.

In een metalen ringvormige houder 20 van een volgens de uitvinding gekenmerkte getterinrichting bevindt zich een 5 bron 21 van gettermetaal in de vorm van een mengsel van bariumaluminiumpoeder en nikkelpoeder. Een bron van stikstof in de vorm van germaniumnitridepoeder bevindt zich in een aan de houder 20 gelaste.houder 28. Aan de houder 20 is een metalen strip 19 gelast, welke bij 22 aan de afscherm-10 kap 17 is bevestigd. Het is ook mogelijk de strip 19 aan een in de buiswand gesmolten hoogspanningscontact 26 te bevestigen. Nadat deze getterinrichting op zijn plaats is gebracht, wordt door middel van een verbindingsglas 18 het venster 12 vacuumdicht aan de conus 11 bevestigd. Bij dit 15 proces, dat ongeveer een uur duurt en plaatsvindt in een oven bij een temperatuur van ongeveer 450°C, komt uit het verbindingsmateriaal 18 waterdamp vrij. De volgens de uitvinding gekenmerkte getterinrichting kan zonder bezwaar aan deze omstandigheden worden blootgesteld. Na het beves-20 tigingsproces wordt een schematisch aangegeven kanonsysteem 14, waarmee drie elektronenbundels kunnen worden opgewekt, in de hals van de buis geplaatst en de buis geëvacueerd.

Tenslotte is door een inductieve verhitting de getterinrichting (20, 28) aan een temperatuurtraject onder-25 worpen, waarbij eerst stikstof door thermische ontleding van het germaniumnitride in de buis wordt gebracht en vervolgens een exotherm verlopende reactie tussen het barium-aluminium en het nikkel op gang wordt gebracht, waarbij het barium verdampt en door de stikstof verstrooid als een 30 dunne laag gasbindend metaal op oppervlakken gelegen binnen de door het masker 15 en de afschermkap 17 gevormde ruimte neerslaat. De plaats en ruimtelijke oriëntering van de getterinrichting zijn zodanig, dat van een op het inwendige oppervlak van de buis aangebrachte weerstandslaag 25 het 35 deel gelegen tussen de met 24 aangegeven lijn en het kanonsysteem 14 niet met barium wordt bedekt. Een dergelijke weerstandslaag heeft namelijk ten doel de schadelijke gevolgen, die een eventuele hoogspanningsdoorslag in de buis 800 2 8 37 PHN 9750 9 voor bepaalde componenten in de daarmee verbonden stuur-schakeling kan hebben, tot een minimum te beperken. Bij een gebruikelijke bevestiging van de getter-inrichting op het kanonsysteem, of op een met dit kanonsysteem ver-5 bonden element, wordt deze weerstandslaag door het neergeslagen barium weer kortgesloten, hetgeen bij de hierboven aangegeven plaatsen van de getter-inrichting wordt voorkomen.

Hoewel de uitvinding beschreven is aan de hand 10 van een getterinrichting, die als bron van gettermetaal een mengsel van bariumaluminiumpoeder en nikkelpoeder en als bron van gas germaniumnitride bevat, is zij daarop niet beperkt. De uitvinding kan ook worden toegepast onder gebruikmaking van andere gettermetalen zoals strontium, calcium 15 en magnesium. Ter verkrijging van een chemisch resistente bron van gettermetaal kunnen ook andere dan de hier beschreven maatregel worden getroffen. Zo kan b.v. het nikkelpoeder in deze bron vervangen worden door een chemisch meer resistente nikkel-titaan- of ijzer-titaanverbinding. Ook 20 is het mogelijk het aan de omgeving blootgestelde oppervlak van de bron van gettermetaal te bedekken met een beschermlaag je van bijvoorbeeld aluminium of een organosilicium verbinding. Deze laatstgenoemde maatregel kan ook worden getroffen ten aanzien van de gasbron doch zal in het alge-25 meen niet noodzakelijk zijn, daar gasvrijmakende materialen met een relatief hoge ontledingstemperatuur in het algemeen van nature chemisch meer resistent zijn dan die met een lage ontledingstemperatuur.

30 35 800 2 8 37

Claims (12)

1. Werkwij ze voor het vervaardigen van een beeld- weergeefbuis waarbij in de buis een getterinrichting wordt gemonteerd, welke een eerste metalen houder bevat waarin een bron van verdampbaar gettermetaal is ondergebracht en 5 welke een aan een buitenvlak van de eerste metalen houder bevestigde tweede metalen houder bevat waarin een gasbron van een bij verhitting gasvrijmakend materiaal is ondergebracht, welke getterinrichting na het evacueren van de buis inductief wordt verhit voor het vrijmaken van het gas uit 10 de gasbron en het verdampen van het gettermetaal uit de bron van gettermetaal, met het kenmerk, dat de tweede metalen houder een elektrische shunt vormt voor de inductiestromen die tijdens de inductieve verhitting van de getterinrichting in de eerste metalen houder worden opgewekt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede metalen houder in hoofdzaak wordt gevormd door een metalen strip voorzien van een holte waarin de gasbron is ondergebracht, welke metalen strip langs een buitenvlak van de eerste metalen houder is gelegen en daar-20 aan op ter weerszijden van de holte gelegen plaatsen is bevestigd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de gasbron een gasvrijmakend materiaal bevat, dat bij temperaturen hoger dan ongeveer 700°C zijn gas 25 af geeft.

4. Werkwijze volgens concLusie 3, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal in hoofdzaak bestaat uit een germaniumnitride.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het 30 kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal in hoofdzaak bestaat uit Ge^N^.

6. Werkwijze volgens een voorgaand econclusie, met het kenmerk, dat de beeldweergeefbuis een kleurentelevisie-beeldbuis is, waarvan de omhulling een conus- en een venster- 35 deel bevat, welke door middel van een verbindingsglas vacuumdicht met elkaar worden verbonden en de getterinrich-ting op een plaats binnen de omhulling van de buis wordt gemonteerd voordat het conus- en het vensterdeel met elkaar 800 2 8 37 1* * ** PHN 9750 11 worden verbonden.

7. Beeldweergeefbuis vervaardigd volgens de werkwijze van een voorgaande conclusie.

8. Getterinrichting bevattende een eerste metalen g houder, waarin een bron van verdampbaar gettermetaal is ondergebracht, welk gettermetaal door inductieve verhitting kan worden vrijgemaakt, en een tweede metalen houder, waarin een gasbron van een bij verhitting gasvrijmakend materiaal is ondergebracht, welke tweede metalen houder aan een 10 buitenvlak van de eerste metalen houder is bevestigd, met het kenmerk, dat de tweede metalen houder voor de tijdens de inductieve verhitting in de eerste metalen houder opgewekte inductiestromen een elektrische shunt vormt.

9. Getterinrichting volgens conclusie 8, met het 15 kenmerk, dat de tweede metalen houder in hoofdzaak wordt gevormd door een metalen strip voorzien van een holte waarin de gasbron is opgenomen, welke metalen strip langs een buitenvlak van de eerste metalen houder is gelegen en daaraan op ter weerszijden van de holte gelegen plaatsen 20 is bevestigd.

10. Getterinrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de gasbron een gasvrijmakend materiaal bevat dat pas bij temperaturen hoger dan ongeveer 700°C zijn gas afgeeft.

11. Getterinrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal bestaat uit een germaniumnitride.

12. Getterinrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat het gasvrijmakend materiaal in hoofdzaak 30 bestaat uit Ge^N^. 35 800 2 8 37