Brevet FR2647263A1 — publié le 19901123

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ECRAN DE VISUALISATION, AVEC DEPOT D'ALUMINIUM SUR SOUS-COUCHE PHOTOGRAVEE L'invention concerne la fabrication des écrans de tubes électroniques. Elle concerne notamment mais non exclusivement la fabrication d'écrans de visualisation , et tout paiticulierement d'écrans plats tels que ceux qu'on utilise dans les tubes de visualisation à indexation de faisceau. La présente invention sera décrite à propos de tels écrans plats pour tubes à indexation de faisceau bien qu'elle soit applicable à d'autres cas. Un tube électronique de visualisation comprend un écran de visualisation sur lequel sont deposés des luminophores (en anglais "phosphors") qui ont la propriété d'émettre de la lumière lorsqu'ils sont frappés par un faisceau d'électrons, et d'autant plus intensément que l'intensité du faisceau est importante. Un canon à électrons émet un faisceau d'électrons qui balaye la surface de l'écran et qui est modulé en intensité par un signal vidéo de manière que chaque point de l'écran s'fflumine avec une intensité désirée. L'écran est subdivisé en points d'image qui sont définis par des zones de luminophores placées à ces points. Ces zones de luminophores de formation d'image peuvent être réparties de plusieurs manières. Dans les tubes à indexation de faisceau les zones élémentaires sont normalement des bandes parallèles de luminophores s'étendant chacune sur toute la hauteur de l'écran perpendiculairement aux lignes de balayage du faisceau électronique. Les zones de luminophores sont séparees les unes des autres par des zones opaques. C'est ce qui permet en particulier de bien differencier les couleurs lorsque des luminophores émettant dans des couleurs différentes sont Juxtaposés sur ltecran. Pour mémoire, on rappelle que les tubes à indexation de faisceau sont des tubes dans lesquels le faisceau passe au cours de son balayage sur des bandes d'indexation qui sont des luminophores ne participant pas à la formation de l'image; ces luminophores émettent seulement de la lumière (en général en ultraviolet) vers un détecteur qui repère ainsi le passage du faisceau à des points bien déterminés de sorte qu'on peut savoir à tout moment où est le faisceau et définir en fonction de cela le signal vidéo à appliquer. Les tubes à indexation de faisceau servent notamment à la réalisation d'un affichage en couleurs avec un sèul canon à électrons. La figure 1 représente la coupe d'un écran en cours de réalisation, avec un substrat de verre 10, des bandes opaques 12 déposées sur la face avant de ce substrat, des bandes 14 de luminophores rouges (R), verts (V), bleus (B), déposés sur le substrat après la formation des bandes opaques et donc recouvrant partiellement celles-ci. Les luminophores sont recouverts d'une couche d'aluminium 20 mince (transparente aux électrons issus du canon à électrons qui balaye l'écran de manière que ces électrons puissent atteindre les luminophores). Cette couche sert à réfléchir la lumière issue des luminophores pour la rediriger vers la face arrière de l'écran (vers - l'observateur) Elle sert aussi, du fait qu'elle est électriquement conductrice-, à évacuer les charges électriques qui s'accumulent dans les luminophores au fur et à mesure de leur illumination par le faisceau électronique. Enfin, elle reçoit la haute tension d'accélération du faisceau électronique du tube. Sur la couche d'aluminium, on dépose les bandes d'indexation 22 du tube à indexation de faisceau. Ce sont des bandes de luminophores servant non pas à la formation d'image mais à l'indexation du faisceau. Elles sont constituées par un luminophore à temps de réaction frès rapide, émettant en général dans l'ultraviolet vers l'intérieur du tube. Ces bandes sont disposées régulièrement sur la couche d'aluminium 20 par exemple toutes les deux ou trois bandes de luminophores Elles sont disposées au dessus des bandes opaques séparant les bandes de luminophores. En dehors d'une zone A réservée à la formation d'image utile, l'écran comporte une zone périphérique B non recouverte de luminophores. Pour les tubes à indexation de faisceau, une partie de la zone B porte des bandes d'indexation de départ 24 > servant à asservir l'électronique de commande des signaux vidéo échantfflonnés modulant le faisceau électronique. Ces bandes d'indexation de départ sont extrêmement importantes et ne doivent pas avoir de défauts. Dans la zone B, le film d'aluminium 20 repose directement sur une plage de couche opaque 26 formée en même temps que les bandes opaques 12 séparant les luminophores. Pour des raisons de fabrication qu'on explicitera plus loin, et qui sont dues, indirectement, à l'uniformité de la couche 26, on s'aperçoit que le film d'aluminium tend à faire des cloques dans la région B lors du recuit final de l'écran. Ces cloques peuvent endommager ou détruire les bandes d'indexation de départ, rendant l'écran inutilisable, L'invention propose un moyen pour éviter ces cloques et améliorer ainsi le rendement de fabrication des écrans. Le principe de fabrication d'un écran de tube électronique selon l'invention, cet écran comportant dans une région d'image utile une couche active électrosensible (luminophores par exemple) recouverte d'un film conducteur, consiste à deposer le film conducteur sur une couche de "planarisation" organique photogravable qu'on gravera avant dépôt du film pour l'enlever dans au moins une partie de la région périphérique entourant la région d'image utile de l'écran. Si on n'enlève pas cette sous-couche dans la totallté de la région périphérique entourant la région d'image utile, on l'enlèvera surtout dans la zone comportant les bandes d'indexation de faisceau (dans le cas des ecrans de tubes à indexation de faisceau). Lors du recuit de l'écran, les cloques dans la zone périphériques ne se produisent plus. Plus précisément, la sous-couche organique de "planarisation" peut comporter une sous-couche de remplissage qui serait une solution aqueuse visqueuse photosensible, et, sur cette sous-couche aqueuse, un film de résine non soluble à liteau, également photogravable, susceptible de former après séchage un film semi tendu recouvrant l'écran. On peut envisager soit que la totalité de la zone périphérique entourant l'image utile soit débarrassée de la couche de "planarisation" avant dépôt du film d'aluminium, soit que des zones dépourvues de cette couche soient ménagées de place en place. Ces "trous" dans la couche de "planarisation" permettent l'évacuation des produits de combustion lors du recuit de l'écran et évitent le cloquage du film d'aluminium On s'est aperçu en effet que le cloquage provenait essentiellement, dans les techniques utilisées auparavant, de ce que le film conducteur (aluminium) déposé est beaucoup plus compact dans la zone où il n'y a pas de luminophores que dans la zone où il y a des luminophores; il ne permet pas l'évacuation correcte des produits de combustion des couches de "planarisation" qu'on a l'habitude d'étaler sur toute la surface (région d'image utile A et région périphérique B) pour "planariser" la surface avant dépot de l'aluminium. C'est en cherchant à s'évacuer que les produits de combustion faisaient des cloques inacceptables. Dans une technique utilisée par la demanderesse, on évitait ce cloquage en grattant manuellement la sous couche organique de "planarisation" pour l'enlever dans la région périphérique de l'écran avant de déposer les bandes de luminophores d'indexation et avant de faire le recuit de l'écran. Cette opération était délicate, d'autant plus qu'il ne fallait pas abimer la couche opaque 26. L'invention repose sur la copnstatatlon que la couche organique de "planarisation" peut continuer à remplir son rôle de "planarisation" même si on lui adjoint des composants qui permettent de la photograver, ce qui facilite la fabrication et permet une augmentation des rendements de fabrication. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1, déjà décrite, représente une coupe d'un écran de visualisation en cours de fabrication; - les flgures 2a à 2f représentent les étapes d'un procédé de fabrication selon l'invention. L'invention sera décrite plus précisément à propos d'un écran de tube de visualisation à indexation de faisceau. Dans ce type de tube tout particulièrement, on doit prendre en compte un certain nombre de contraintes lors de la mise en place du film conducteur mince qui recouvre les luminophores de formation d'image et qui sert de miroir, de conducteur d'amenée de haute tension et d'évacuation de charges, et de support pour les bandes d'indexation. Les techniques de dépôt doivent prendre en compte le fait que les luminophores sont assez fragiles, qu'ils forment une surface irréguliere, et que le film conducteur (aluminium en général) doit être à la fois assez tendu, pour former effectivement un miroir optique, mais pas trop, pour rester en contact avec les luminophores. Pour les tubes à indexation de faisceau il faut de plus une bonne résistance mécanique pbur pouvoir mettre en place les bandes d'indexation. Pour obtenir ce résultat, on dépose sur l'écran, après mise en place des luminophores et avant dépôt de l'aluminium par évaporation, un film intermédiaire qui disparaîtra lors d'un recuit ultérieur de l'écran. On part d'un substrat qui peut être une dalle de verre plane 10 sur laquelle on forme par dépôt et gravure les couches opaques 12 de séparation des luminophores, y compris une région périphérique 26 en dehors de l région d'image utile; puis on dépose et grave successivement les luminophores 14 des différentes couleurs (figure 2a). On forme alors une couche organique provisoire, servant 9 "planariser" la surface en vue du dépôt ultérieur du film conducteur. Selon l'invention, la couche est photosensible et on la photogravera avant de faire le dépôt d'aluminium. Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, on dépose par sérigraphie sur la surface entière de l'écran une solution aqueuse 16 d'alcool polyvinylique (PVA) à environ 10% d'alcool dans l'eau. L'épaisseur du dépôt est d'environ 10 micromètres. La solution remplit les irrégularités de la surface de écran, et notamment les interstices entre zones de luminophores voisines. Elle "planarise" la surface de l'écran. La viscosité de cette solution diluée est importante (plusieurs centaines de centipoises). L'eau est bien retenue par l'alcool de sorte que la solution sérigraphiée ne sèche pas vite (figure 2b). Dans une réalisation préférentielle de l'invention, cette solution est photosensibilisée pour pouvoir être gravée par insolation à travers un masque. Le produit de sensibilisation peut être par exemple du bichromate d'ammonium, sensible à la lumière ultraviolette. On ne laisse pas sécher la solution 16 ainsi étalée, et on dépose alors par étalement à la tournette (centrifugation à faible vitesse) une résine 18 non soluble à l'eau qui est de préférence une résine acrylique. Le dépôt est fait par exemple à une vitesse de 60 tours/minute, après quoi un étalement est fait à plus grande vitesse (par exemple 600 tours/minute), en enceinte fermée remplie d'une atmosphère de solvant de la résine. Le solvant est par exemple du toluène mélangé à de l'acétate d'éthyl. Là encore, la résine est de préférence photosensibilisée pour permettre sa gravure ultérieure par insolation à travers un masque. Le sensibilisateur est par exemple un composé diazolque (sensible à la lumière ultraviolette). Les résines qui peuvent etre utilisées sont non seulement les résines acryliques et méthacryliques, mais aussi les polyuréthanes, les résines époxy notamment. Elles doivent pouvoir former au dessus des luminophores un film tendu sur lequel reposera le film d'aluminium. L'épaisseur du dépôt 18 est d'environ un demi micromètre. Lors de la centrifugation pour l'étalement de la résine, l'eau de la solution d'alcool polyvinylique n'est pas éjectée grâce au fort pouvoir de rétention de cette solution visqueuse. La figure 2c représente l'écran à ce stade de fabrication. On insole (en ultraviolet si les photosensibilisateurs sont sensibles aux ultraviolets) l'écran à travers un masque sans contact; l'insolation n'a pas besoin d'être très précise. Elle définit des régions générales dans lesquelles la résine et l'alcool polyvinylique doivent être conservées et complémentairement des régions dans lesquelles résine et alcool doivent être enlevés. Ces dernières régions sont à la périphérie de la région d'image utile et notamment là où il y aura des bandes d'indexation. L'insolation durcit la résine là où elle n'est pas masquée, c'est-à-dire principalement dans toute la région utile de formation image, recouverte de luminophores. Ailleurs la résine reste soluble dans le solvant utilisé pour son dépôt. Il en est de même de la solution d'alcool polyvinylique qui durcit là où elle est insolée et qui reste soluble dans l'eau ailleurs On dissous alors la résine non insolé, par exemple avec du toluène, pour l'éliminer complètement; on dissous également, avec de liteau, l'alcool polyvinylique non insolé, pour l'enlever également (figure 2d). On fait alors sécher la résine à l'air à température ambiante. Après quelques heures, la résine complètement durcie forme un film tendu résistant et plan, reposant sur la solution à demi séchée d'alcool polyvinylique. On place alors l'écran dans un bâti d'évaporation sous vide et on dépose par évaporation le film conducteur souhaite, en général de l'aluminium. L'évaporation est obtenue par exemple par effet Joule mais d'autre méthodes d'évaporation peuvent être utilisées. On aboutit à la configuration de la figure 2e avec un film d'aluminium 20 reposant sur le film de résine tendue 18 là où ce film est encore présent et reposant directement sur la surface 26 de couche opaque dans la région périphérique entourant l'image utile. On procède alors à un recuit de écran, à une température d'environ 4500C pour éliminer les composants organiques provenant des liants et autres agents contenus dans les luminophores, ainsi que l'alcool polyvinylique de la solution 16 et la résine 18. Au cours de ce recuit, les composants organiques s'évacuent bien à travers le film d'aluminium dans la région recouverte de luminophores, car dans cette région le film d'aluminium est microporeux. Là où -le film d'aluminium est compact, au dessus de la couche 26, -il nty a pas de produits organiques brûlés à évacuer et le film d'aluminium ne se cloque pas. Après le recuit, le film d'aluminium reste tendu puisqu'il n'est plus supporté par les couches 16 et 18 de "planarisation" de la surface. Toutefois, il reste assez souple pour venir reposer de place en place sur les luminophores (figure 2f). Dans le cas des tubes à indexation de faisceau, des bandes d'indexation sont déposées, en principe juste après l'étape de la figure 2e c'est-à-dire avant le recuit. On a ainsi décrit une méthode de formation d'écran qui s'avère très satisfaisante et qui respecte notamment les contraintes rencontrées dans le cas des écrans à indexation de faisceau. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un écran de tube électronique, cet écran portant dans une région d'image utile (A) une couche active électrosensible (14) recouverte d'un film conducteur (20), caractérisé en ce que, avant de déposer le film conducteur, on dépose une couche organique de "planarisation" photogravable, et on enlève cette couche par photogravure dans au moins une partie d'une zone périphérique (B) entourant la région (A) d'image utile, en laissant subsister cette couche dans la région d'image utile. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche organique de "planarisation" comprend d'abord une sous-couche constituée par une solution aqueuse visqueuse photosensible (16), puis une couche (18) de résine non soluble dans liteau, également photosensible, susceptible de former après séchage un film tendu au dessus de la couche électrosensible. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse visqueuse est une solution d'alcool polyvinylique. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la solution d'alcool polyvinylique comprend un photosensibilisateur à base de bichromate d'ammonium. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la résine non soluble dans l'eau est une résine acrylique ou méthacrylique ou polyuréthane ou époxy sensibilisée par un photosensibilisateur tel qu'un composé diazolque. 6. Procédé selon I'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la gravure de la couche organique, cette couche est enlevée dans la majeure partie de la zone d'écran non recouverte de couche active mais destinée à être recouverte de film conducteur. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, appliqué à la fabrication d'un écran de tube à indexation de faisceau, caractérisé en ce que lors de la gravure de la couche organique, cette couche est enlevée dans une région périphérique, hors de la région d'image utile, destinée à recevoir des bandes d'indexation.