Способ изготовления мишени бистабильной бессеточной запоминающей электронно-лучевой трубки

М ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕтея к автерСкому СвидетельСтву 00 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИШЕНИ БИГТАБИЛЬНОЙ БЕССЕТОЧНОЙ ЗАП О М И.Н А Ю Щ Е. ЙЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ(ЭЛТ), в частности к изготовлению мишени бессеточной бистабильной запоминающей ЭЛТ. Цель изобретения - повышение контраста информационной емкости и снижение трудоемкости при изготовлении мишени на сферической передней панели (Пп), На внутреннюю поверхность ПП наносят методом фотопечати порошковые точки из неметаллического порошка для формирования прозрачных окон в металлическом покрытии из слоя алюминия С подслоем никеля или хрома общей толщиной 0,2 - 0,6 мкм. 1 табл, 5 ил.1807796 тор М, Самборска Подписное аказ 134 ТиражНПО "Поиск" Р113035, Москва, ЖспатентаРаушская наб 4 мбинат "Патен", г, Ужгород, ул.Г на,1 изводственно-издательс Составитель Н. Григорьевадактор С, Кулакова Техред М.Моргенталразлагаться с образованием соединений, трудно удаляемых со стекла, Порошковая точка должна иметь также достаточно четкие границы и обеспечивать хорошую разрешающую способность по фотопечати для заданного шага и размеров перемычек между точками. Для достижения более четких границ отверстия в металлическом слое (окна), а также для более легкого удаления гочки после выжигания ПВ С последняя дол.хна достаточно возвышаться над поверхностью металла, чтобы на границе точки в металлическом слое намечался излом.Для обеспечения всех указанных требований лучше всего использовать неметаллический порошок со средним размером частиц 4-8 мкм, например порошок люминофора. При среднем размере менее 4 мкм точка более трудно удаляется после отжига, При среднем размере более 8 мкм ухудшается разрешающая способность по фотопечати, В соответствии с размером частиц задается и толщина слоя наносимого порошкового покрытия. Для частиц со сред ним размером 4 мкм хорошее качество точки получается при толщине 5 - 10 мкм. Для частиц са средним размером до 8 мкм требуемое качество точки получается при толщинах 15-200 мкм, При выборе размеров конфигурации и упаковки точек (фиг.1) преследуется цель получения наибольшей излучающей площади рабочего люминофора при обеспечении надежной проводимости перемычек между точками и хорошего коллекторного действия металлического покрытия в любом месте мишени, Вместе стем для получения максимальной величины контраста, определяемого как отношение яркости свечения люминофора к яркости фона, должно отсутствовать и фоновое свечение вокруг люминофорных точек. Экспериментально установлено, что для приборов са сферической поверхностью экрана, в частности для прибора с прямоугольным экраном с диагональю 51 см, нормальное коллекторное действие тонкопленочного металлического покрыЧия обеспечивается, если площадь коллекторнаго электрода на любом участке мишени занимает не менее 20 оь. Для того, чтобы отсутствовало фоновое свечение вокруг люминофорной точки, размер ее должен превышать размер окна примерно на 100, что по площади составляет 20 ф.Таким образом, при использовании кол- лекторного электрода в виде сетки, которая получается при печати через секу с наружной стороны экрана, на излучающую поверхность люминофора остается -60, Исходя из этого, размер окна должен быть не более 0,8 шага сетки (обозначим его и). Для каждого участка мишени и в целом для всей ееповерхности площадь металлического по.крытия за:имает около 40, Для шага и 5 =200 мкм ширина металлической дорожкидолжна составлять 40 мкм,Если брать размер окна 0,7 п, например 0,6 п, то площадь светящейся поверхности составляет всего 36 и, как ясно из10 дальнейшего, тогда выгоднее печатать свнутренней стороны экрана удвоенное количество точек, При печати круглых точек свнутренней стороны экрана максимальныйдиаметр точки можно взять равным 0,9 шага15 маски(обозначим его б). Ширина перемычекменьше, чем для прямоугольной ячейки ипри экспонировании Рабочего люминофораэти перемычки могут быть перекрыты, назато между тачками бстаются металличе-,20 ские "пятачки", которые и выполняют функции коллекторов. Коллекторный электрод скруглыми отверстйяйи (окнами) диаметром0,9 б по площади излучающей поверхностиблизок к каллекторномуэлектроду с квад 25 ратными окнами размером 0,8 п. Аналогичноокно размером 0,8 б соответствует окну сразмером 0,7 п, При печати круглых точек свнутренней стороны экрана расстояниемежду их центрами по диагоналисоставля-"30 ет примерно 1,4 б, Это позволяет при диаметре точки0,7 б печатать между каждымичетырьма соседними точками еще по однойточке. Таким образом, общее количество то чек на мишени может быть в 2 раза больше,35 что позволяет существейноувеличить излучающую поверхность и пблучить большуюразрешающую способность (при условииобеспечения ее со стороны зайисывающегопрожектора). Так, если напечатать удваен 40 ное количества точек с размерам 0,6 б, та поплощади это составит"примерн 6 56";ь, нопри этом"на"шйфйнИефемйчек бстаетсявсего 0,1 б,Для обеспечения такой ширины пере 45 мычек необходима высокая точность смещения экрана"бтйосйтельйо маски"й"технологически выполнять такую мишеньдостаточно сложна; Поэтому для увеличения разрешающей способности путем печа 50 тания в два раза большего количества точекразмер точки лучше"взять 0,5 б, В этом случае величина перемычки 0,2 б достаточно надежно обеспечивается, а площадьсвободной от металла (излучающей) поверх 55 ности составляет почти 40 О, чта еще приемлемо для йолученйя необходимой яркости.При размере тачкй 0,4 б площадь удвоенного количества тачексоставляет 24 оь, что ужене достаточно для получения нормальнойяркости,ф щТаким образом, при размере точки 0,5 б будет несколько меньшее значение яркости, но можно получить значительно большую разрешающую способность. При размере точки 0,4 д итоговый эффект существенно ниже, Для полученйя удвоенйого количества точек при печатании второго точечного покрытия необходимо смешать экран относительно маски (или наоборот) в диагональном направлении расположения отверстий на величину 0,7 б. Но увеличение излучающей поверхности можно получить и при меньшей величине смещения. В этом случае итоговая точка будетвытянутой, Например, если точку с размером 0,7 б сместить на величину 0,15 б, то величина перемычек между ней и двумя ближайшими точками будет 0,2 б, вйИграй"по величиНе излучающей поверхности составляет более 10.Таким образом, в зависимости от размера 1 очки величина смещения должна составлять (0,7-0,15)б, Исходя иэ требуемыхразмеров точек, выбраны и-средства их получения. Круглую точку диаметром (0,5 - 0,9 б проще всего получить при печати с внутренней стороны экрана, так как при сферическом световом потоке (фиг,2) через малый диаметр отверстий,в маске (обеспечивающий ее формоустойчивость) регулированием режима экспонйрования (световой поток, время экспонирования) и величины зазора между маской иэкраном можно пе" чатать с точкй по величине в широких пределах.При смещейииэкрайа отйосительно маски зазора между маской и экраном на одйом Краю- увеличивается, на другом уменьшается, Причем, чем больше шаг, тем на большую величину производится смещение и, соответственно, образуется большая разница в величине зазора между краями в направлении смещения. Поэтому, чтобы относительное изменение зазора было не большим й чтобы не появилось за счет этого ""неравйомерйости"в "размере точек, для большего шага маски надо брать и большую величину зазора. Опытным путем установлено, что для этого исходный зазор должен быть не менее удвоенного шага сетки.При печатиснаружи круглую точку также можно получить, еслииспользовать маску с круглыми отверстиями. Но здесь при параллельном световом поток (фиг.3) печа 1 тание идет в масштабе, близк м один к одному, Йебольшое (на 10 - 15 увеличение точки получается за счет рассеяния света в стекле экрана. Поэтому для печати точек диаметром 0,9 б при величине о, например, 200 мкм необходима-маска с перемычками55 тия обусловлен следующими обстоятельствами, При общей толщине более 0,6 мкм затрудняется удаление порошковых точек после отжига, при толщине менее 0,2 мкм могут появляться просветы в местах перехода от сферической поверхности к бортам экрана и ухудшается надежность контакта с 20 - 30 мкм, Такую маску для многократного использования известными способами сде-.лать очень трудно. Но зато можно сделать, прочную сетку, например, мотанную из 5 вольфрамовой проволоки, которую можнодостаточно плотно прижать к экрану с наружной стороны. Величина светопропускания такой сетки должна примерно соответствовать величине свободной от ме 10 талла площади. Но все же размер точки внекоторой степени зависит от режима экспонирования, который должен подбираться для получения требуемого размера точки,После нанесения точечного покрытия 15 наносится порошковая полоса для формирования разделительной полосы. Она может быть нанесена известным способом - густо разведеннымв воде каолином с помощью пишущего инструмента, Но в пред 20 ложенном способе удобнее наносить ее изгустой суспензии порошка на основе поливинилового спирта инструментом наподобие кулинарного шприца. В последнем случае эта полоса легче удаляется водяным 25 проявлением после выжигания ПВС, Металлическое покрытие (Фиг,4) должно иметь хорошую. адгезию к стеклу и обеспечивать хорошую проводимость после проведения всех термообработок экрана и прибора, а их 30 четыре-три при температуре 440-460 С ватмосфере воздуха и одна в вакууме при температуре 440 С, Кроме того, металличе-, ское покрытие должно быть темным, слабо отражающим с наружной стороны экрана.35 По качеству адгезии, сопротивлению и устойчивости его к термообработкам, а также по простоте нанесения наиболее всего по,"; ходит покрытие напыленного в вакууме алюминия. Но он дает сильное отражение с 40 наружной стороны экрана. Получаемые также вакуумным напылением покрытия никеля и хрома являются более темнымй, но они более подвержены влиянию термообработок, в результате которых покрытия могут 45 иметь неравномерный оттенок по поверхности экрана и высокоомнце перемычки.Поэтому целесообразно использовать.слой алюминия с подслоем никеля или хрома. Со слоем никеля алюминий при высоких 50 температурах дает интерметаллическое соединение, которое имеет темный контрастный оттенок, равномерный по всей поверхности экрана. Выбор толщин покрывыводами коллектора и коллимирующей линзы. Если толщину подслоя брать менее 10 О от общей толщины, то алюминиевый блеск пробивается наружу и качествовосприятия информации на экране ухудшается, При толщине подслоя более 50 от общей толщины в результате термодиффузионных процессов свободный алюминий практически исчезает с поверхности, что приводит к образованию высокоомных контактов с выводами коллектора и коллимирующей линзы, а также к ухудшению коллимации электронного пучка воспроизводящего прожектора,Отжиг экрана проводится при температуре 440 - 460 С с целью полного выжигания ПВС, После этого сцепление между точками и.стеклом существенно уменьшается и они легко удаляются пульверизованной струей воды, интенсивность которой можно регулировать давлением воздуха, После этого отжига металлическое покрытие приобретает необходимый темный оттенок, При формировании люминофорных точек в окнах методом фотопечати высота их на периферии всегда получается меньше, чем в цент/ре. Это приводит к тому, что коллекторный потенциал для периферийной части точки ниже рабочего коллекторного потенциала и вокруг точек появляются перезарядные колечки, создающие фоновое свечение,С целью исключения или максимального уменьшения фонового свечения вокруг люминофорных точек размер последних необходимо задавать большим размера окна. Если размер люминофорной точки менее чем на 15 мкм превышает размер окна, то эффект уменьшения фонового свечения невелик. Увеличивать размер точки более чем на 30 мкм по сравнению с размером окка нецелесообразно, поскольку для увеличения контраста это уже ничего не дает, но приводит к уменьшению площади коллекторного электрода и, соответственно, к уменьшению диапазона коллекторного потенциала, который характеризует равномерность в режиме запоминания. Для максимально возможного размера окна (0,9 б или 0,8 й) размер точки (как сказано выше) берется примерно на 10 оь большим размера окна.Вместе с тем уменьшение перезарядного фона при достаточно высоком коллекторном потенциале, от которого как и от излучающей поверхности зависит величина яркости, должно быть обеспечено и свойствами самого люминофора, Применяемые в бистабильных бессеточныхзапоминающих ЗЛТ люминофоры ортосиликата цинка, активированного марганцем (отечественныелюминофоры КВ 520-1 и КВ 520-3, американский люминофор Р 1) с размером основной массы частиц 4 - 10 мкм и с удельным сопротивлением порошка 10 - 10 Ом см1 г5 позволяет получать достаточно высокоомные люминофорные покрытия (с удельным сопротивлением 1014 - 10 Ом см) и доста 17 точно высокий коллекторный потенциал, т,е, вполне удовлетворяют вышеуказанному 10 15 требованию, Нанесекие темного или черного металлического слоя может быть осуществлено и другими способами, например реактивным распылением металлов в среде аргона и кислорода. Однако если этот процесс проводить при термическом испарении, когда скорость подлета части к подложке мала, то слой получается рыхлым, с плохим сцеплением со стеклом. Поэтому процесс реактивного распыления следует 20 проводить катодно-реактивкым или магнеттребованиям хорошо удовлетворяет, напри 35 мер, порошок углекислого марганца, Процентное содержание бихромата аммония в суспензии данного порошка должно быть выше, чем в суспензии для нанесения точек. Толщина подслоя должна обеспечивать хо 40 рошую укрываемость, Предложенный способ изготовления мишени бистабилькой бессеточной запоминающей ЭЛТ со сферическим экраном был отработан на приборе 51 ЛН 1 Н, который имеет прямоугольный экран с радиусом внутренней поверхности 792 мм. В качестве порошкового материала для изготовления точек использовался люминофор типа КВ 50 55 520-3 со следующим гракулометрическим составом;а) массовая доля частиц с размером менее 4 мкм не более 10;б) массовая доля частиц с размером менее 10 мкм не менее 50 оь;в) массовая доля частиц с размером менее 14 мкм не менее 95%,Таким образом, основная масса частиц данного люминофора с размером 4-14 мкм,а средний размер частиц 6-8 мкм,ронным распылением, когда частицы металла движутся в ионизированном состоянии и подлетают к подложке с большими скоростями. Для напыления тонкого подслоя про изводительность этих процессов 6 удетвполне достаточной,Темный неотражающий подслой можетбыть нанесен также цгнтрифугированием суспензии на основе ПВС мелкозернистого 30 порошка с размером частиц до 2-3 мкм, Номатериал порошка должен быть, подобран так, чтобы при температуре 400 С он располагался с образованием темного окисла, хорошо сцеплкющегосяс подложкой. ЭтимДля получения частиц с другим средним размером проводилось фракционирование данного люминофора методом седиментации. Мелкая фракция получилась со сред, ним размером около 4 мкм, крупная - со средним размером около 10 мкм, Частицы со средним размером 4 мкм получились также в результатейомолайЪходногр 46 мийофора. Состав суспензии был следующйй: 150 г 11-ного раствора ПВС, 150 г воды, 80 - 150 г люминофора, 100 мг бихромата аммония. В другом варианте состава суспензии бихромата аммония на 150 г 11-ного раствора ПВС было взято 700 мг. Эти значения бихромата аммония соответствуют очувствлению люминофорной и кобальтовой суспенэий в производстве прибора 51 ЛН 1 Н. Окончательно был подобран состав, в котором на 150 г 1 1 ф-ного раствора ПВС приходилось 350 мг бихромата аммония. Количество люминофора в суспензии бралось в соответствии с размером зерна. Для мелкой фракции оно составляло 80 г, что при заданных условиях центрифугирования давало толщину слоя 5-7 мкм, для крупной фракции 150 г, что давало толщину около 20 мкм. При использовании нефрационированного люминофора использовалась навеска 130-140 г. Различное процентное содержание бихромата аммония в суспензии приводило соответственно и к различному времейи экспонировФЙия для получения заданного размера точки. Технологическое оборудование (центрифуги, установки фотозкспойирования, установки проявления) и режим его работы были йсйользовайй те,"которйе йсйользуютсй" в производстве прибора 51 Л Н 1 Н,Сферическая "маска" ,входящая в состав устройства, имеет шаг 200 мкм. Устройство позволяет в широких пределах устайавливать зазор между маской и экраном"и"легко смещать экран относительно маски путем прокладки спейсеров заданной толщины между двумя наружными бортами экрана и колонками, в которые они упираются(фиг,2), Величина зазора при экспонировании без смещения устанавливалась в пределах 0,2- 2 мм, в отдельных случаях до 4 - 5 мм; нопри большей"велйчине зазораточки йачинали сращиваться. Наиболее удобной для эксплуатации оказалась величина зазора 0,6. мм, при которой экспонировалась основная масса экранов как без смещения, так и со смещением, В последнем случае при величине зазора менее 0,4 мм получалась"заме 1- ная неравномерность в размерах точек. Размер точки задавался временемэЗспони- ровайия прийостояййой вФИчине светового потока и контролировался на микроскопетипа МССО,При экспонировании экранов снаружи(фиг,З) на подставке в виде рамы укладыва 5 лась мотаная вольфрамовая сетка, котораяза счеттяжести экрана достаточно плотнооблегала его наружную поверхность. Возможность получения предложенным способом" коллекторного электрода в виде10 металлической сетки была опробована прииспользовании вольфрамовой сетки с шагом 500 мкм и толщине прутка 20 мкм. Но впроизводстве запоминающих ЭЛТ используются также мотаные вольфрамовые сетки15 с шагом 230 мкм и прозрачностью 75-80,которые для увеличения толщины прутка заращиваются никелем. Поэтому для получения требуемого шага и размера точеквполне подходит"такая сетка, зарощенная20 до прозрачности 40-65.Напыление алюминия с подслоем никеля осуществлялось в одной установке заодин процесс. Из одного испарителя напылялся слой никеля, из другого - слой алюми 25 ния, Напыление хрома проводилось вотдельной установке. После отжига и проявления экранов осуществлялся визуальныйконтроль качества металлического покрытия и замер величины светопропускания, ко 30 горая показывает величину площадисвободной от металла поверхности. Светопропускание исходйого стекла экрана составляло 72 .В качестве рабочего люминофора ис пользовались различные партии люминофора КВ 520-3, несколько отличающиеся по "грайулометрии ивЮйчине удельного сопротивления в пределах 10 - 10Ом см, Нанесение люминофора осуществлялось 40 центрифугированием. Состав суспензии соответствовал вышеуказанному для порошкбвых точек с содержанием бихроматааммония 100 мг на"150 мг ПВС, Фотоэкспонирование осуществлялось с наружной сто роны экрана через отверстия (окна) в- коллекторном электроде.В таблице дляконкретных номеров экранов указаны параметры технологического процесса изготовления мишени в соответст вии с данной заявкой. Для тех экранов, ко торые дальше были запущены в приборы,указаны основные параметры прибора. Для сравнения в той же таблице указаны нормына эти параметры для прибора 51 ЛН 1 Н.55 Иэ таблицы видно, что для экранов, которые выполнены в соответствии с изобретением, получаются значительно больший койтраст, меньшаяЙирйналиний записи ияркость не ниже нормы.%сч 10г Е а с з а ф Е 10 10 сч м СО м.о оо ЩХ. ЗБ йО. ХБЗЕ 0 м о 10 м о 1 о о о ОО Г- В 10С сч сч сч СЧКтЭ фОсХХОсафВ О О О 1д Х 1 ОО 10 10 10 10 - сС Ф аоафХОКБ Х Мавв 2 ООЕс оф 12 ф О ХЖ ф ае ох рО о О о оо о 1,0 10оС о о м о оМО о ооЕфкУ3 р Хсф оо оо ооО Офхйе О,а. О О Ххс о оо о счхОО" хОфорта Ф м софа О Ф ф ЭЩ3ООО Рс фс ас М й с к Е ОС ХО 1 О ОО о 1 о ь с р ф О Р5 О. с 2 О.Ф Е с О)Сф)С) Сбоо Ф55 5о.553 х иОФ 5 5 о о й а в о о л л л ф" фФ Ф ;э оОсх с О 1- Э Ф о 5 й.Ы ааа ооо ххх аДе) ООС оо е;ос й %Гоооооо 5 с З ф Ф Ф53охи63 у 16 Эо м О 5 аО 5 о Ф с ооа ЙОф ф Ефг ал сО юй Ь1807796 17 формула изобретенияСПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИШЕНИ БИСТАБИЛЬНОЙ БЕССЕТОЧНОЙ ЗАПОМИНАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ, включающий вакуумное - напы-. ление на внутреннюю поверхйость пе- Р едней панели непрозрачного проводяг металлического покрытия, щегоас формирование в нсм периодически р положенных окон круглой или квадратной формы формирование люминофорных точек в окнах методом фотопечати, отличающийся тем, что, с целью повышения кон-раста, информационной ем кости и с ;жения трудоемкости при изготовлении мишени на передйей панели сферической формы, в качестве непрозрачного прсводящего металлического покрытия используют слой алюминия с подслоем,никеля или хрома общей толщиной 0,2 - 0,6 мкм и толщиной подслоя, составляющей 10-50 от общей толщины, перед вакуумным наполнени ем непрозрачного проводящего металлического покрытия на вйутреннюю поверхность передней панели методом фотопечати наносят порошковые точки из неметаллического порошка со сред- З 0 ним размером частиц 4-8 мкм, химиче 18) ского стойкого при температуре 440- 460 С, порошковые точки круглой формы получают фотоэкспонированием с внутренней, стороны передней планшайбы через сферическую маску-шаблон, размер этих точек задают в пределах 0,750,9 шага маски или 0,5 - 0,7 шага маски. но при этом проводят двукратное фотоэкспонирование со смещением перед вторым экспонированием передней панели относительно маски в диагональном направлении на величину 0,7 - 0,15 шага маски при величине зазора между маской и передней панелью не менее удвоенного значения шага маски, порошковые точки квадратной формы получают при фотоэкспонировании с наружной стороны передней панели через плотно прижатую мелкоструктурную сетку прозрачностью 40 - 65";ь, размер порошковых точек квадратной формы задают в пределах 0,7 - 0,8 шага сетки, после напыления непрозрачного проводящего металлического покрытия производят его отжиг и одновременно выжигание органики иэ порошковых точек, а затем их удаление пульверизованной струей воды, размер люминофорной точки задают на 15 - 30 мкм большим размера окна.