Brevet FR2500212A1 — publié le 19820820

Procédé permettant de réaliser une électrode de sélection des couleurs pour un tube-image couleur. L'invention concerne un procédé permettant de réaliser une électrode de sélection de couleur pour un tube-image couleur, électrode de sélection de couleur comportant une feuille de masque d'ombre munie d'une con- figuration d'ouvertures, comprenant les étapes suivantes: a) l'application, par un procédé de photodécapage, de con- figurations d'ouvertures dans une bande d'acier, b) le découpage de feuilles de masque dans la bande d'acier, chaque feuille de masque étant munie d'une configuration d'ouvertures, c) le recuit d'une pile de feuilles de masque à une tem- perature maximale supérieure à la température à la- quelle les feuilles de masque commencent à adhérer, les unes aux autres, et d) le pressage de chaque feuille de masque de façon à lui donner une forme de cuvette. D'une façon générale, un tube-image couleur comporte une enveloppe en verre dans laquelle est disposé un 3ystème de canons électroniques servant à engendrer trois faisceaux d'électrons et un écran-image muni de luminophores émettant une luminescence rouge, verte et bleue. A courte distance devant l'écran-image est suspen- due une électrode de sélection de couleur munie d'un grand nombre d'ouvertures de façon que chaque faisceau d'élec- trons soit ajouté aux luminophores d'une seule couleur. L'électrode de sélection de couleur est en général consti- tuée par un masque d'ombre muni de rangées d'ouvertures en forme de fente. Un procédé du genre mentionné dans le préambule est connu du brevet des Etats-Unis d'Amérique N- 24 210 843. On part de bande d'acier d'une épaisseur comprise entre 0,15 mm et 0,20 mm. La bande est réalisée en acier exempt d'éléments interstitiels libres. Par "acier 25002 1 2 exempt d'éléments interstitiels" libres, il y a lieu d'en- tendre un acier-présentant une dureté assez élevée et une petite teneur en carbone,additionné de petites quantités d'au moins l'un des éléments titane, niobium, zirconium et aluminium. Ces éléments forment des carbures et des nitrures avec les atomes de carbone et d'azote présents dans l'acier. Dans la bande d'acier sont appliquées des configurations d'ouvertures par un procédé de photodéca- page. Ensuite, la bande d'acier est coupée en tronçons de façon à réaliser des feuilles de masque planes munies d'une configuration d'ouvertures. Pour éviter un déchet par suite d'endommagements mécaniques se produisant au cours des étapes précédentes du procédé, le matériau de départ est choisi assez dur. Toutefois, les feuilles de masque planes sont trop dures pour être pressées de façon à leur donner la forme de cuvette définitive. Pour réduire la dureté des feuilles de masque pour le pressage, les-feuilles de mas- que sont recuites pendant une certaine durée à une tempé- rature relativement basse. A cet effet, un nombre déter- miné, par exemple 20, de feuilles de masque sont empilées et recuites dans un four pendant 1 à 2 heure(s), la tem- pérature de recuit maximale étant comprise entre 600 et 8500C. Toutefois, dans tous les cas, la température maxi- male de recuit est inférieure à celle à laquelle les feuilles de masque adhèrent les unes aux autres par des processus de soudage thermique moléculaire (frittage). Par suite du recuit des feuilles de masque dans ces condi- tions, il se produit une recristallisation de l'acier de façon à obtenir une taille de grains d'un diamètre d'au maximum 0,04 mm. Grâce à l'augmentation de la taille des grains, les feuilles de masque acquièrent une faible dure- té et peuvent, de ce fait, facilement être pressées de façon à leur donner leur forme définitive. L'utilisation d'acier exempt d'éléments inter- stitiels libres pour le procédé décrit ci-dessus offre l'avantage que l'acier ne présente guère d'allongement de limite élastique de sorte que, lors du pressage du masque, 25002 1 2 il se produit peu de déformation de fluage. Ainsi, il est possible de proéder à un recuit à des températures plus basses que dans la méthode de réalisation usuelle, et les feuilles de masque ne doivent pas être aplanies à l'aide de rouleaux après le recuit. Toutefois, ce procédé connu présente l'inconvé- nient de fournir une plus petite taille moyenne de grains par suite du recuit à une température maximale inférieure à la température à laquelle les feuilles de masque com- mencent à adhérer les unes aux autres. Par suite de cette faible taille moyenne de grains le masque d'ombre ne four- nit qu'un faible blindage magnétique. Dans un tube-image couleur, les faisceaux d'électrons doivent être blindés par rapport au champ magnétique terrestre pour éviter des défauts chromatiques par suite de défauts d'impact. Dans un tube-image couleur, les faisceaux d'électrons sont blindés par rapport au champ magnétique terrestre par une coiffe de bliidage en matériau ferromagnétique, générale- ment appliqué sur le tube et le masque d'ombre, qui est également réalisé en matériau ferromagnétique. Le faible blindage magnétique du masque d'ombre réalisé suivant le procédé connu se produit surtout dans le cas des tubes- image de grands formats, dont l'écran présente une diago- nale de 36 cm et de 66 cm. Dans le cas de tubes-image de petits formats, le cadre métallique du masque fournit un blindage magnétique raisonnable. Pour obtenir un meilleur blindage magnétique, il faut que le matériau du masque présente une taille moyenne. Cette plus grande taille moyenne de grains peut s'obtenir par recuit des feuilles de masque à une température maximale supérieure à la tempéra- ture à laquelle commence l'adhérence mutuelle des feuilles de masque par soudage thermo-moléculaire. Dans ce cas, une feuille de masque ne peut pas être arrachée après le re- cuit d'une pile de feuilles de masque, du fait qu'il en résulte des rayures, des fissures et des plis dans les feuilles de masque qui, de ce fait, sont devenues inuti- lisables. Ainsi, l'adhérence mutuelle des feuilles de masque est un problème dans le cas d'un recuit à une température maximale supérieure à la température à la- quelle les feutlles commencent à adhérer, les unes aux autres. Pour la méthode de réalisation usuelle, qui est également décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N2 4 210 843 comme état de la technique, on utilise des aciers présentant un allongement de limite élastique. Pour éviter le risque de déformations de fluage pendant le pressage du masque par suite de cet allongement de limite élastique, il faut éliminer cette élongation autant que possible avant le pressage. A cet effet, les feuilles de masque sont soumises à un recuit à une température assez élevée (900 à 9500C) et pendant une durée assez longue (3y' à 5- heures) et après elles sont soumises à un aplanis- sement à l'aide de rouleaux. Du fait que le recuit s'ef- fectue à des températures élevées, les feuilles de masque adhèrent les unes aux autres par suite du processus de soudage thermomoléculaire. Pour réduire une telle adhéren- ce, on peut recourir à l'utilisation de pièces d'écartement entre les feuilles de masque de la pile, deux pièces d'écar- tement entre cinq feuilles par exemple. Toutefois, les pièces d'écartement provoquent de nouveaux problèmes. Les pièces d'écartement, qui sont généralement en verre, risquent de provoquer des rayures sur les feuilles de masque. De plus, après quelque temps, elles deviennent fragiles et doivent, de ce fait, être remplacées fréquem- ment, ce qui rend l'utilisation de pièces d'écartement coûteuse. De plus, par suite de la présence de pièces d'écartement, le nombre de feuilles de masque pouvant être empilées est réduit et, de ce fait, le nombre de feuilles de masque pouvant être recuites par unité de temps. Il en résulte une augmentation des frais du processus de recuit. Ainsi, les pièces d'écartement ne résolvent pas le problème de l'adhérence mutuelle des feuilles de masque. Ainsi, l'invention vise à indiquer un procédé de réalisation d'une électrode de sélection de couleur destinée à un tube-image couleur, permettant d'obtenir d'une façon simple une solution au problème posé par 25002 1 2 l'adhérence des feuilles de masque pendant le recuit. Un procédé du genre mentionné dans le préambule est caractérisé en ce qu'avant le. recuit, les feuilles de masque sont empilées sur un substrat courbé et qu'après le recuit, la pile de feuilles de masque est placée sur une base plane. Par suite du recuit, la pile de feuilles de masque épouse pratiquement la forme du substrat. Après le recuit, la pile de feuilles de masque est prise du substrat et placée sur une base plane. Les feuilles de masque sont appliquées contre la base plane sous l'effet du poids de la pile. De ce fait, elles glissent les unes sur les autres de façon que les soudures thermomolécu- laires éventuellement présentes rompent sans qu'il en ré- sulte des fissures, des plis et autres dommages des feuilles de masque. Lesdites feuilles peuvent être prises de la pile, après quoi chaque feuille épouse la forme du substrat courbé. Une feuille de masque acquiert sa forme de cuvette définitive par mise en place sur un gabarit, sphérique, par exemple, suivie d'un pressage à l'aide d'un poinçon du masque sur le gabarit. Une forme de réalisation du procédé est carac- térisé en ce que le substrat présente la forme d'une par- tie d'un cylindre, dont le-rayon est pratiquement égal au rayon de la feuille de masque après pressage. Du fait qu'après le recuit, la feuille de masque épouse déjà pratiquement la forme du substrat, elle s'applique mieux contre le gabarit. De ce fait, un pliage aux angles de la feuille de masque pendant le pressage est évité. En effet, on a constaté que, lors du pressage de grandes feuilles de masque sur un gabarit de base sphérique, - feuilles qui sont entièrement planes après le recuit - des déformations irrégulières risquent de se produire Fux angles de la feuille. Du fait que la feuille de masque ne s'applique pas convenablement contre le gabarit, l'endroit à sa périphérie, o elle est prise, pendant le pressage, n'est pas déterminé de façon reproductible. Lorsqu'un excès en matériau de masque est présent dans au moins l'un des angles, la feuille n'est pas convenablement attirée con- tre le gabarit-pendant le pressage, ce qui se traduit, après cette opération par des plis visibles aux angles en question. Une autre forme de réalisation est caractérisée en ce que la bande d'acier est réalisée en acier exempt d'éléments interstitiels libres, du fait que la temperature maximale pendant le recuit se situe entre environ 600 0C et 850 C et que le recuit s'effectue pendant une durée o10 comprise entre environ à 2 heures. Dans ces condi- tions, le recuit des feuilles de masque en acier exempt d'éléments interstitiels libres fournit une taille des grains du matériau du masque comprise entre environ 0,015 et 0.040 mm. Ainsi, on obtient un blindage magnétique con- venable par le masque d'ombre. Une réalisation préférentielle est caractérisée en ce que la température maximale du recuit est d'environ 760 C, alors que la température est maintenue supérieure à environ 7500C pendant environ 15 minutes. Ainsi, il s'est avéré possible d'obtenir une taille de grains moyen- ne de 0,025 mm. La description ci-aprs, en se référant aux des- sins annexes, le tout donné à titre d'exemple non limita- tif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente schématiquement en coupe un tube-image couleur muni d'une électrode de sélection de couleur. La figure 2a montre une vue en plan d'une élec- trode de sélection de couleur du tube représenté sur la figure 1. La figure 2b montre une coupe suivant la ligne II-II de la figure 2a et la figure 3 illustre plus en détail la réalisa- tion d'une électrode de sélection de couleur. Le tube-image couleur 1 représenté sur la figure 1 est constitué par une enveloppe en verre, qui est munie d'une fenêtre image rectangulaire 2, d'un cône t et 2 5 0 0 2 1 2 d'un col 4. Sur la fenêtre-image 2 est appliquée une configuration de luminophores 5 émettant une luminescence rouge, verte et 1bleue. A courte distance de la fenêtre- image 2 est fixée une électrode de sélection de couleur munie d'un grand nombre d'ouvertures., 7, notamment un masque d'ombre 6, à l'aide d'un système de suspension 8 représenté schématiquement sur le dessin. Dans le col 4 du tube est monté un canon électronique 9 servant à engendrer trois faisceaux d'électrons 10, 11 et 12. Ces faisceaux sont déviés à.l'aide d'un système de bobines de déviation 13 disposés autour du tube et se coupent pratiquement à la hauteur du masque d'ombre 6, après quoi chacun des faisceaux d'électrons atteint l'un des trois luminophores appliqués sur la fenêtre-image 2. De plus, dans le tube est fixée une coiffe de blindage conique 14, qui, de con- cert avec le masque d'ombre 6, assure le blindage des faisceaux d'électrons 10, 11 et 12 par rapport au champ magnétique terrestre. La figure 2a représente une vue en plan du mas- que d'ombre 6 du tube représenté sur la figure 1. Le mas- que d'ombre rectangulaire 6 est muni d'un grand nombre de rangées d'ouvertures en forme de fente 7. Les ouvertures 7 présentent par exemple une longueur de 0,665 mm et une largeur de 0,188 mm. La distance comprise entre deux ouvertures est de 0,110 mm par exemple et le pas des rangées d'ouvertures est de 0,775 mm par exemple. Au lieu d'ouvertures en forme de fente, le masque d'ombre peut également être muni d'ouverture-scirculaires, ovales ou d une autre forme. La feuille de masque peut également être utilisée pour la réalisation d'une électrode de sélec- tion de couleur présentant une post-concentration quadri- polaire comme connue du brevet Européen Nu 802 005 397. La figure 2b représente une coupe suivant la ligne Il-II de la figure 2a. Le masque d'ombre 6 est composé de la feuille de masque d'ombre 15 munie d'ouver- tures 7 présentant un bord relevé 16. La feuille de masque d'ombre 15 est "bombée" et correspond à la forme de la fenêtre-image. Au bord relevé 16 est fixé un cadre 17, qui renforce le--masque d'ombre et dont le flasque 18 em- pêche les réflexions d'électrons sur le bord relevé 16. La méthode de réalisation du masque d'ombre sera illustrée ci-après en détail à l'aide de la figure 3. On part de la bande d'acier 20 (figure 3a) , dont l'épaisseur se situe entre 0,10 et 0,20 mm, suivant l'épaisseur requi- se du masque d'ombre. La bande d'acier 20 est réalisée en un acier exempt d'éléments interstitiels libres. Par "acier exempt d'éléments interstitiels libres", il y a lieu d'entendre un acier présentant une faible teneur en carbone, comprise de préférence entre environ 0,004 et 0,01% de carbone, à laquelle on a ajouté de petites quan- tités d'au moins l'un des éléments niobium, titane, vana- dium et zirconium, et au moins l'un des éléments aluminium, silicium ou phosphore. Ces additions assurent la fixation des atomes de carbone et d'azote présents dans de l'acier sous forme des carbures et nitrures. Contrairement aux atomes de carbone et d'azote libres, les dislocations pr6- sentes dans l'acier ne sont pas bloquées par ces carbures et nitrures. De ce fait, cet acier ne présente guère d'allongement de limite élastique, de sorte que, lors du pressage ultérieur de la feuille de masque, il ne se pro- duit pas de déformations plastiques irrégulières provoquant la formation de contraintes de fluage. C'est ainsi qu'un acier exempt d'éléments interstitiels libres appropriés présente la composition en % en poids, suivante: C 0,01 S 0,02 Al-'0,02 - 0,08 Mn O,04 P+S 0,03 CrJ 0,01 P 0,02 Si. 0,015 Fe rest. Un autre acier exempt d'éléments interstitiels libres approprié est composé de: C 0,01 S MnO0,2 P+S ' 0,03 Ti-' 0,1 Fe rest. P Pour d'autres propriétés d'acier exempt d'él6éments inter- stitiels libres, il y a lieu de se référer au susdit bre- vet des Etats-Unis d'Amérique N 4 210 843. 2 5 0 0 2 1 2 Dans la bande d'acier 20 sont ménagées des configurations -'ouvertures à l'aide d'un procédé de photodécapage connu en soi. A cet effet, une couche de photorésist 21 est appliquée sur les deux faces de la bande d'acier 20 (figure 3b). Ensuite, les couches de photorésist sont exposées à de la lumière 22 à travers un masque 23. Après le développement 24, le photorésist ne subsiste qu'aux endroits non exposés. Les couches de pho- torésist sont durcies dans un four 25 (figure 3c). En- suite, la configuration d'ouvertures est ménagée dans la bande d'acier 20 par pulvérisation d'un agent de décapage 26 sur les deux faces de la bande (figure 3d). Après le décapage des ouvertures, la couche de photorésist est en- levée. Ensuite, la bande 20 est coupée en pièces de façon à obtenir des feuilles de masque 28, qui sont munies chacune d'une configuration d'ouvertures (figure 3e). La!-bande d'acier 20 est assez dure, afin d'em- pêcher des dommages et, de ce fait, le déchet de feuilles de masque pendant le procédé de photodécapage. Toutefois, elles sont trop dures pour- être pressées de manière à leur donner leur forme définitive. Pour adoucir les feuilles de masque, celles-ci sont soumises à un procédé de recuit. Les feuilles de masque planes sont empilées, par exemple par 25 pièces, sans interposition de moyens d'écartement. Une pile de feuilles de masque 29 est ensuite posée sur un substrat 30 qui présente pratiquement la forme d'une partie d'un cylindre et dont le rayon est pratiquement égal au rayon de la feuille de masque après le pressage (figure 3f, 3g). Les feuilles de masque sont posées sur le sub- strat de façon à être courbées dans la direction longitu- dinale. La pile de feuilles de masque 29 est ensuite soumise à un procédé de recuit sur la grille 30 dans un four 31 (figure 3h). Pour obtenir un bon blindage magné- tique par le masque d'ombre, il faut que le matériau de masque présente une taille de grains comprise entre 0,015 mm et 0,040 mm, la grosseur moyenne des grains étant comprise entre 0,020 et 0,030mm.Toutefois, pour obtenir cette taille de grains, il faut, pendant le recuit, une 25002 1 2 température maximale supérieure à celle à laquelle les feuilles de masque risquent d'adhérer les unes aux autres par soudage thermomoléculaire. C'est ainsi que les feuilles de masque traversent le four 31 par en exemple en 11 heure, le passage lors duquel la température de recuit maximale était de 760 C et a été maintenue, pendant environ 15 minutes, à une température supérieure à 7500C. De ce fait, le matériau de masque acquit une taille moyenne de grains d'environ 0,025 mm. La température de recuit peut se situer entre environ 600 0C et 8500C et la durée du recuit peut être comprise entre -, à 2 heure(s). Après avoir traversé le four de recuit 31, la pile de feuilles de- masque 29 est prise du substrat 30 (figure 3i). Par suite du recuit, la pile de feuilles de masque 29 épouse la forme du substrat courbé 30. La pile de feuilles de masque 29 est ensuite placée sur une base plane 32 (figure 3k) . Les feuilles de masque s'appliquent contre la base 32 (figure 3b) sous l'effet du poids de la pile 29. Les feuilles de masque glissent partiellement les unes sur les autres, le tout de façon à rompre les soudures thermomoléculaires présentes sans endommager lesdites feuilles de masque. Les feuilles de masque peuvent être prises de la pile, après quoi chaque feuille de masque épouse la forme du substrat courbé 30. Une feuille de masque est ensuite soumise à pressage à l'aide d'un gabarit 33. Du fait que dans un sens la feuille de masque 34 présente pratiquement la courbure du gabarit, la feuille de masque 34 s'applique à peu près entièrement contre le gabarit 33 (figure 3m). De ce fait, il ne se produit pas de pliage aux angles de la feuille de masque pendant le pressage à l'aide du poinçon 35. De la façon décrite ci-dessus, les feuilles de masque 36 munies d'un bord relevé 37 sont obtenues et assurent un blindage magnétique convenable dans le tube sans qu'il ne se produise pendant la réalisation de déchet provoqué, par suite de soudures thermomoléculaires formées pendant le recuit et par suite d'une formation de plis provoquée par le pressage. 25002 1 2 1 1 L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite cidessus, mais peut être appliquée à tout procédé servant à la réalisation d'un masque d'ombre, pour lequel les feuilles de masque sont soumises à recuit à une température maximale supérieure à la tem- pérature à laquelle commence l'adhérence mutuelle des feuilles de masque. REVENDICATIONS: 1. Procédé permettant de réaliser une électrode de sélection de couleur pour un tube-image couleur, com- portant une feuille de masque d'ombre munie d'une confi- guration d'ouvertures, comprenant les étapes suivantes: a) l'application par un procédé de photodécapage de confi- gurations d'ouvertures dans une bande d'acier, b) le découpage de feuilles de masque dans la bande d'acier,chaque feuille de masque étant munie d'une con- figuration d'ouvertures, c) le recuit d'une pile de feuilles de masque à une tempé- rature maximale supérieure à la température à laquelle les feuilles de masque commencent à adhérer les unes aux autres, et d) le pressage de chaque feuille de masque de façon à lui donner une forme de cuvette, caractérisé en ce que e) avant le recuit les feuilles de masque sont empilées sur un substrat courbé et f) après le recuit, la pile de feuilles de masque est placée sur une base plane. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat présente la forme d'une partie d'un cylindre, dont le rayon est pratiquement égal au rayon de la feuille de masque après le pressage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caract6- risé en ce que la bande d'acier est réalisée en acier exempt d'éléments interstitiels libres, que la température maximale utilisée pour le recuit est comprise entre envi- ron 6000C et 850 0C et que le recuit s'effectue pendant environ " à 2 heures. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température maximale utilisée pour le recuit est d'environ 7600C et est maintenue supérieure à environ 7500C pendant environ 15 minutes.