Brevet FR2108104A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un masque perforé préliminaire pour un tube de télévision en couleurs. Le masque préliminaire est constitué par une tôle mince dans laquelle est ménagé un réseau de trous permanents. Les trous perma-5 nents sont partiellement obturés par un matériau opaque amovible, ce qui fournit des trous temporaires plus petits que les trous permanents qui sont utilisés pour 'imprimer des points de substance luminescente sur l'écran du tube. La technique antérieure décrit des tubes 4e télévision en 10 couleurs comportant un écran-image, ou cible, qui comporte une, multiplicité de groupes de points luminescents déposés, étroitement espacés. Les dépôts élémentaires de chacun de ces groupes émettent de la lumière d'une couleur différente, lorsqu'ils sont frappés par un faisceau d'électrons. Un masque de sélection de 15 couleurs est lisposé entre l'écran-image et le canon à électrons du tube. Oss masques de cible peuvent être du type sans concentration et à concentration. .ù'une manière générale, les procédés commerciaux d'impression d'écran pour irube de -télévision en couleurs mettent .en jeu l'em-20 ploi d'un masque de cible comportant des trous de dimension finale ou permanente désirée servant d'original pour imprimer photo.graphiquement les zones luminescentes sur l'écran du tube. Le masque de cible dont les trous restent de dimension inchangée est alors utilisé avec 1'écran imprimé dans le tube de télévision pour 25 la sélection des couleurs. Ces trous de même dimension, utilisés à la fois pojr la fonction d'impression de l'écran et pour la fonction de sélection de couleurs, sont désignés sous le nom de "trous bi-fonctionnels". Jans les tubes comportant des masques à trous bi-fonctionnels, 30 la largeur du dépôt de substance luminescente,, se présentant sous la forme d'une li.'ne ou d'un point, est ordinairement plus grande que celle du spot électronique, ■ du fait que le faisceau peut être comprimé par des champs de concentration"situés entre le masque et l'écra:::. rar ailleurs., le spo't lumineux apparaissant sur l'é-35 cran, et qui "imprime" photo-^raphiquement le dépôt luminescent, est plus grand que le trou du masque que la lumière traverse. La dimension du dépôt luminescent peut également être augmentée, étant donné qu'elle dépend directement de la durée d'exposition. 71 35014 2 2108104 Pour augmenter le débit lumineux ainsi que le rendement du tube en couleurs, il est souhaitable que tous les dépôts luminescents supplémentaires soient frappés par le faisceau électronique 0'est-à-dire que la largeur-du spot du faisceau doit être aussi 5 p;rande, ou plus grande, que celle de chacun des dépôts luminescents élémentaires. Pour obtenir ces résultats, les trous du masque doivent, pendant l'impression de l'écran, être plus petits que pendant le fonctionnement du tube. Afin de fournir un masque préliminaire présentant des trous 10 plus petits,pendant le dépôt photographique de l'écran luminescent, que les trous permanents du masque qui sont utilisés pendant le fonctionnement du tube, un procédé selon l'invention consiste à revêtir une surface d'une tôle d'une première pellicule de matériau résistant au décapage, à former un réseau de trous-15 ayant la dimension des trous temporaires désirés, à revêtir l'autre surface de la tôle d'une seconde pellicule de matériau résistant; au décapage, à former dans la seconde pellicule des trous en alignement avec et plus grands que les trous de la première pellicule, à éliminer par décapage les parties de la tôle 20 qui sont mises à découvert par les trous des première et seconde pellicules de matériau résistant au décapage pour former des trous permanents dans la tôle en alignement et plus grands que les trous de la première pellicule, à revêtir la surface de la première pellicule de particules métalliques fines pour former 2 5 une couche métallique opaque comportant des trous temporaires en alignement avec et de dimensions égales aux trous de la première pellicule, et à transformer la tôle en un masque perforé préliminaire destiné à l'impression de l'écran. Dans un mode de réalisation de l'invention, le décapage de 30 la tôle est poursuivi jusqu'à ce que le métal situé en dessous des pellicules de matériau résistant au docapage et aux périphéries des trous des pellicules soit enlevé, de sorte que les pellicules obturent partiellement chaque trou permanent. oelon une variante, après formation de la couche métallique 35 opaque, la seconde pellicule en matériau'résistant au décapage, et (ou) des parties de la première pellicule obturant partiellement les trous permanents, sont enlevées avant formation de l'électrode de masque perforé► 71 35014 3 2108104 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 5 -la -B'igure 1 est une vue latérale, en partie en coupe axiale, d'un tube de télévision en couleurs comportant un masque perforé-fabrique suivant l'invention ; - les Figures 2 à 6 sont des vues en coupe partielle d'une tôle, représentant scliématiquement les divers stades du procédé 10 de fabrication d'un masque préliminaire utilisé |>our l'impression de l'écran du tube de la figure 1 et selon les modes de réalisation de l'invention ; - la figure 7 es't une vue en perspective partielle d'un en-- semble d'écran de tube de télévision en couleurs comportant le 15 masque préliminaire de la Figure 5 ; - les j?i"jures 8 et 9 sont des vues en coupe partielle représentant des stades de fabrication du masque préliminaire conformément à une variante de l'invention. -i la x-'igure 1, un tube à rayons cathodiques 10 comprend une 20 ampoule en verre 12 comportant une partie en forme d'entonnoir 14-et un fond 16 comportant une plaque transparente 18. Une série de dépôts élémentaires luminescents Une barrière de sélection de couleurs ou masque 30 est située à une dii":-v;nce uniforme de l'écran 28 et est supportée par un cadre convenable 32. La barrière de sélection de couleurs 50 est fabriquée v. "c "n;ir d'une Ceuille de matériau conducteur, et corn- 71 '35014 4 2108104' porte uns série de trous "permanents" 34- de dimension définitive. -lors que les trous 34- représentés à la figure 1 ont une forme essentiellement cylindrique, on peut utiliser des trous ayant d'autres formes. Selon une variante, la barrière de sélec-5 tion de couleurs peut être du type "gril" bien connu. Les trous 34- sont liés, en ce qui concerne la dimension et la position,aux dépôts luminescents respectifs 20- de -1 .'-écran-imagé -28, --afin - a©.- laisser passer lès faisceaux de l'écran 22. . _ : La largeur du spot électronique des faisceaux est, de préfé-10 rence, égale ou supérieure à celle de chaque dépôt luminescent individuel 20, mais n'est pas suffisamment grande pour que. le dépôt électronique frappe un dépôt - luminescent.autre que celui auquel il est destiné. Pour y parvenir, les trous ,?4- du masque.30 doivent avoir une largeur significativement plus grande que celle des dé- 15 pôts luminescents individuels respectifs, que la largeur du. spot . . , „ . . , ... , -, . ./correspondant du faisceau sort plus r;etite qu'un dépôt luminescent ou. plus - grande. Lors du fonctionnement du tube 10, les faisceaux d'électrons 2d. sont dirigés sur les trous 34- pour venir frapper les dépôts 20 luminescents 20. Comme un spot de faisceau de largeur plus grande est produit, qui couvre sensiblement toute la largeur d'un dépôt luminescent individuel, le tube 10 présente une brillance et un contraste d'image accrus. Un procédé selon un mode de réalisation de l'invention est 25 représenté aux Figures 2 à 6. Le procédé est destiné à fabriquer un masque préliminaire 50, représenté à la Figure 6, et utilisé pour imprimer l'écran luminescent d'un tube de télévision en couleurs. Le premier sfcade de fabrication du masque temporaire 50 consiste à fournir une première pellicule continue 52 (Fig. 2) 30 d'un matériau de réserve photosensible, tel que de la colle de poisson bichromatee. La pellicule 52 est -formée sur une surface principale 54- d'un substrat 56 qui est une tôle mincepar exemple en acier laminé à froid et ayant une épaisseur d'environ 178 microns. Une seconde pellicule continue 58 de matière de réserve 35 photosensible eat déposée sur l'autre surface principale 60 du substrat 56. Les trous 66 et 68 sont formés photographiquement dans les pellicules respectives 52 et 58. Cette opération est ■■ effectuée par exposition à la lumière à.travers des stencils convenables, et en éliminant ensuite sélectivement les zones non ex- ' COPY 71 35014 5 2108104 posées et ncn durcies par lavage, pour produire les réseaux respectifs de trous 66 et 58. Chaque trou 66 est respectivement en alignement avec un trou 68. Les trous 66 ont une dimension prédéterminée qui est celle des trous temporaires formés ultérieurement 5 dans le masque préliminaire. Les trous 68 sont formés avec une dimension si'r;nificativement plus grande que les trous correspondants 66. Les pellicules 54- et 58 résistent normalement aux solutions de décapage des métaux, -«-insi, le métal du substrat 56 situé, 10 d'une manière générale, entre les trous 66 et 68, est éliminé par décapage au chlorure ferrique. Le décapage s'effectue à partir des deux surfaces 52 et 60 des substrats 56 et forme des trous coniques 78 (i?ig.4-) dans la tôle 5°« Le décapage du raétal est effectué de façon telle que la tôle 56 située sous les pellicules 15 b-- et 58 et autour des trous 66 et 68 est enlevée- Comme représenté à la -Figure 4-, une partie 69 de chaque pellicule 62 et 64-, respectivement, est en porte-à-faux par rapport à chaque trou décapé 78 et le r'ecouvrs partiellement. Les trous 7& dSoapôs dans la tôle 56 peuvent être conservés 20 et crestituer les trous permanents de l'électrode du masque perforé du tube en couleurs fini. titre de variante du -déca'jage, décrit ci-decsus, de la tôle 56, les trous pe-ivent n'être formés que dons la pellicule de matière de réserve photographique 64-, indiquée en 64-' à la figure 9* 25 Le dScapage de la tôle 56' ne s'effectue alors qu'à partir d'une surface 60' pour former les trous coniques 78'. Les trous 66'sont alors formés dans la pellicule 62' de matériau photosensible et résistant au décapage. Les trous 66' sont plus petits que les trous 68' et sont en alignement avec eux ainsi qu'avec les trous 50 décapés 78'. La surface 70 de la couche 62 (iJ'ig.4-) et la surface 70' de la couche (jf'ig.9) sont ensuite recouvertes d'une couche mé- ta?lieue 72 coaque et réaisv nt à la chaleur. Le point de fusion de la couche ;::éta~lique ?2 est supérieur à la température le re-55 cuit -te la tôle 56, >6', qui est d'environ 900°C. ■oelon un ".ode de l'éalisrvbion de l'invention, la couche métallique 7- 33C c /astituée o:>.r une couche mince d'environ 12 microns d'é^aiss^ur J--,- .r.étal opaque et résistant à la chaleur par dépôt de particules "".étalliques fines. Cette couche 72 peut être "formée Copy 71 35014 Ô 2108104 par l'un, quelconque de plusieurs procédés connus comme, par exemple, les procédés d'évaporation, de dépôt chimique non électrique, de dépôt électrolytique, d'électrophorèse, de pulvérisation ou de peinture directe du métal sur la surface 70 de la pel-5 licule résistant aux acides 62. On peut utiliser du cuivre ou du nickel pour former la couche 72. Dans la pratique, la couche résistante à la chaleur et opaque 72 a été formée avec succès par évaporation de cuivre métallique. Le procédé d'évaporation est un procédé dans lequel les particules 10 métalliques, ayant une dimension de l'ordre de 200 à 250 microns, sont formées par évaporation et sont dirigées sur la surface 70 de la pellicule 62. Le cuivre évaporé recouvre complètement la surface 70 sous la forme d'une couche mince de cuivre métallique • 72. En raison de la dimension réduite des particules métalliques 15 évaporées, celles-ci traversent complètement les trous 66 de la pellicule 62 pendant le stade d'évaporation et n'obturent ou ne bouchent les trous 66 en aucune manière. De cette manière, la couche 72 est formée et présente une forme identique à Gelle de la pellicule de support 62, de sorte que les trous 73 de la couche 20 72 sont formés avec la même dimension et la même forme exacte que les trous 66. Gomme les trous 66 de lcy^ellicule 62 ont une dimension prédéterminée, les trous 73 de la couche 72 ont la même dimension, qui a été choisie préalablement pour les trous temporaires destinés à être utilisés au cours du dépôt photographique 25 de l'écran luminescent 28 du tube de la figure 1. La couche opaque 72 est formée sans qu'il soit nécessaire d'éliminer la pellicule de matière de réserve 62. L'épaisseur de la couche opaque résistant à la chaleur 72 se détermine comme étant celle nécessaire pour former des parties 75 se soutenant 30 d'elles-mêmes à la périphérie des trous 63, du fait qu'au cours du stade ultérieur de recuit, la pellicule 62 résistant aux acides organiques est éliminée par brûlage, et les parties de support 69 sont enlevées des parties en porte-à-faux 75 de la couche 72 résistant à la chaleur. 35 Four former l'ouvrage 71,représenté à la ï'igure 5, en un masque perforé préliminaire, on le recuit avec la couche résistant à la chaleur 72 à une température d'environ 900°C. Ceci supprime toutes les contraintes pouvant être présentes dans la tôle mince 56. La totalité, pratiquement, de toutes les couches de 71.35014 7 2108104 matériau de réserve 62 et. 64 a été éliminée par le procédé de recuit, et il subsiste la couche '72 qiii adhère au: substrat perfora 36. --près l'opération de recuit, l'ensemble obtenu est mis à la 5 forme du masque temporaire 30 (Fig.6). Cette forme peut être sphé-rique, par exemple pour épouser la forme de la plaque 18 du tube de la -e'ii-jure 1 • Ce^te forme est normalement obtenue au moyen d'une matrice de poinçonnage. Le masque temporaire 50 (Fig.6) est monté ensuite, comme re-1C présenta à la Figure 7, dans le chapeau 16 du tube avant d'être scellé à.la. partie d'entonnoir 14. Le masque perforé préliminaire 50, est utilisé comme original photographique pour "imprimer" les diverses zones luminescentes élémentaires 82, 84 et 86 des groupes d'éléments luminescents respectifs (par exemple rouge, bleu et 15 vert) sur la.sur-face interne de la plaque 18. Le procédé d'impression est décrit en détail dans le brevet des ^tats-Unis d'^-mérique n° 3 405 06b. in bref, dans le r>rocédé d'impression d'écran, une surface 2+ de la face transparente 18 peut être recouverte d'un mélange 20 comprenant une première substance luminescente désirée et un matériau photosensible convenable, et est ensuite exposée à une lumière convenable, qui traverse les trous-73 du masque temporaire 50. Les parties de la couche luminescente photosensible frappées par les rayons lumineux sont durcies, ensuite les parties non dur-25cies de la couche sont enlevées, par lavage par exemple, pour lais ser un r'-seau de zones luminescentes (points) 82 d'une substance luminescente d'une première couleur mélangée au matériau de réserve durci. On répète cette suite d'opérations pour obtenir des r .seaux similaires d'autres zones luminescentes 84 et 86, respec-30tivement. Le matériau de réserve durci est ensuite enlevé des points luminescents par cuisson ou dissolution chimique. la fin de 11 opération d'impression d'écran, le masque temporaire 30 (Fig.6) est transformé en masque de sélection de couleurs 30, représenté à la. Figure 1, en éliminant la couche 72 de 35 matériau résistant à la chaleur. Lorsque le matériau résistant à la chaleur est du métal, la couche 72 est enlevée par une seconde opération de décapage, avec une solution de décapage convenable. -De préférence, la seconde solution de décapage est choisie de manière à ne pas. attaquer ;le substrat 5&« Toutefois', du fait que 71 35014 8 2108104 l'épaisseur de la couche résistant à la chaleur 72 est relativement faible par rapport à celle de la tôle 56, au cours de la . petite durée nécessaire pour éliminer la couche résistant à la chaleur 72, il n'apparaît qu'une petite différence d'épaisseur 5 de la tôle 56 si elle n'est pas résistante au décapage. Le métal constituant la couche résistant, à la chaleur 72 peut être choisi de façon, à être attaqué plus facilement par la solution de décapage que le substrat, afin de faciliter son élimination. Se tels métaux sont ceux présentant des potentiels de réduction et 10 d'oxydation significativement plus élevés que le matériau constituant le substrat 56. , Dans un autre mode de réalisation de 1 ' invention,..un ensemble 110 (Fig.S) comprend un ensemble 112 qui a été traité de la ma- • nière décrite ci-dessus pour former un masque de sélection de 15 couleurs du type gril et ayant les dimensions désirées. Une couche perforée 114 et résistant au décapage est d'abord formée sur le substrat métallique 112 et remplit les mêmes fonctions que la couche 62 des -figures 3 à 5- Une couche opaque 116 de matériau résistant à la chaleur est formée, comme décrit ci-dessus, 20 en relation avec la couche 72, et est située dans le nême plan que la pellicule 14. La couche 116 est comparable à la couche 72 des Figures 5 a 5 et remplit les mêmes fonctions. La formation ultérieure de l'ensemble 110 en un masque perforé préliminaire est similaire à celle décrite ci-dessus. 25 Le mode de réalisation décrit ci-dessus peut être modifié afin de réduire de façon significative les risques de déformation, de déchirure,ou de détérioration d'une autre manière des parties 75 de la couche résistant à la chaleur 72 qui est en porte-à-faux sur les trous 78. Une telle détérioration peut être provo-30 quée par le déplacement dû à la chaleur des zones 75 par rapport aux zones 69 de la couche de réserve 62 pendant l'opération de recuit. L'ouvrage 71, représenté à la Figure 5, est traité avant, l'opération de recuit afin de réduire ou d'éliminer substantiellement la liaison entre les parties 75 de la couche résistant à 35 la chaleur 72 supportée par les zones 69 de la couche de réserve 62. Gette élimination ou réduction'de la liaison peut être- effectuée en éliminant complètement les zones en porte-à-faux 69 de la couche de réserve. Ces zones 69 peuvent être séparées Chimiquement des parties corCOPY 71 35014 9 21Q8104 respondantes 75 de la couche résistant à la chaleur 72 par lavage de l'ouvrage 71 dans une solution caustique telle que de l'hydroxyde de sodium. Une autre nanière de procéder consiste à chauffer l'ouvrage dans une atmosphère oxydante, de l'air par 5 exemple, à une température minimale d'environ 350°C pour la plupart des matériaux organiques de réserve. Une température comprise entre 400°C et 500°C est suffisante lorsque le matériau de la couche de réserve est de la colle de poisson. Le chauffage dans une atmosphère oxydante a pour effet que la partie non com-10 bustible les parties exposées 69 de la pellicule se fendille et se sépare des parties 75 de la couche métallique. Bien que le chauffage de 1'ouvrage 71 dans une atmosphère oxydante puisse convertir la couche métallique résistant à la chaleur 72 en un oxyde fragile, le recuit ultérieur de .l'ouvrage 15 à environ 900°G dans une atmosphère chimiquement réductrice réduit l'oxyic métallique inî"isirable en métal. COPY 71 35014 2108104 HEVENDIOA'i'IONS 1 - Un procédé de fabrication d'un masque proliminaire perforé pour un tube de télévision en couleurs, le masque comprenant une tôle mince dans laquelle est ménagé un réseau de trous per- 5 manents et une couche de matériau opaque fixée à une surface de la tôle et comportant des trous en alignement respectif avec les trous permanents, les trous temporaires étant plus x,e"fci't;s lue les trous permanents ■ afin d'imprimer des dépôts luminescents sur l'écran du tube, caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir 10 une surface (54) d'une tôle (56) d'une première pellicule (32) résistant au décapage, à former un réseau de trous (66) dans la pellicule résistant au décapage, les trous ayant la dimension des trous temporaires désirés, à recouvrir la surface opposée (60) de la tôle d'une seconde pellicule (58) résistant au déca-15 page, à former dans la seconde pellicule des trous (68) en alignement avec et plus grands que les trous de la première pellicule, à éliminer par décapage les parties de la tôle exposées à travers les trous les première et seconde pellicules pour former des trous permanents (78) dans la tôle en alignement avec et plus 20 grands que las trous de la première pellicule, à revêtir la surface (70) de la première pellicule (52) de particules métalliques fines pour former une couche métallique opaque (72) comportant des trous temporaires (73) en alignement avec et de dimension-égale aux trous de la première pellicule, et à transformer la 25 tôle en un masque perforé préliminaire (50) destiné à imprimer l'écran. 2 - Un procédé suivant la revendication 2? caractérisé en ce que les pellicules résistantes au décapage sont en matériau de réserve photographique, et en ce que les trous des pellicules ré- 30 sistantes au décapage sont formées photograptiiquement. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé :n ce que le décapage de la tôle est poursuivi jusqu'à ce que la tôle située en-dessous des pellicules résistantes au décapage et à la périphérie des trous de la pellicule soit éliminée, et en ce 35 qu'une partie (69) de chaque pellicule obture partiellement chaque trou permanent. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique opaque est produite par l'un des procédés de peinture, pulvérisation, évaporation, dépôt non électrique, 71 '35014 ' - 2108104 dapôt électrolytique -et -électrophorèse • 5 - Procéda suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matai de la couche opaque présente une température de fusion supérieure à la température de recuit du substrat. 5 ' 6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que'-le- métal de -la tôlë est de l'acier, et en 6e que le formage de la tôle eh' une é'ï-ectrode de masque perforé'"consiste à recuire ■la' tôlê' à une -température d1environ 90O°C. "7 - "On-procédé" suivant-'la revendication 3, ."caractérisé en ce -10 qu'après'là-formation 'de Të couche métallique opaque, la seconde pellicule résistante au décapage et (ou) les parties (69) de la première pellicule résistante au décapage qui obturent partiellement les troas permanents sont éliminées avant le formage de masque perforé. 15 8 - un procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'élimination des parties des pellicules résistantes au décapage qui obturent-Partiellesant les trous permanents est effectuée en chauffant la tôle dans une atmosphère oxydante.