CA1318190C - Procede de metallisation d'un ecran luminescent - Google Patents

Abstract

11 PROCEDE DE METALLISATION D'UN ECRAN LUMINESCENT La présente invention concerne un procédé de métallisation d'un écran luminescent comprenant les étapes suivantes: - dépôt, de manière connue, d'une couche d'au moins un luminophore contenant entre autre un liant, sur une dalle transparente (12), - dépôt sur ladite couche d'une sous-couche (40) constituée par une émulsion aqueuse d'une résine insoluble à l'eau, l'émulsion étant neutre ou alcaline et présentant une aptitude à former un film hydrophobe, - séchage de la sous-couche, - dépôt sur ladite sous-couche d'un revêtement (42) constitué par une émulsion aqueuse d'une résine formant film insoluble à l'eau, cette émulsion contenant 0,1 à 4,0 % en poids de peroxyde d'hydrogène, 0,25 à 2,5 % en poids d'un polymère soluble à l'eau et 0,1 à 1,0 % en poids de silice colloïdale, - séchage du revêtement, - dépôt d'une couche métallique (44), et - volatilisation du liant, de la sous-couche et du revêtement. Application aux écrans de télévision. FIGURE 2

Description

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PROOEDE DE MFTAI LlS~TlON D'UN
ECRAN l,UMINPSCI~NT

La présente invention concerne un procédé de métallisatlon d'un écran luminescent. Elle concerne plus particulièrement le dépôt d'un film organlque éliminable par la chaleur sur les luminophores d'un écran luminescent utilisé en particulier dans les tubes de télevision couleur ou les moniteurs d'affichage couleurs Comme décrit dans le brevet nméricain 3 .582 390, un des procédés de métallisation d'un écran luminophore pour tubes ~ rayons cathodiques habituellement utUisé consiste à produire, sur la surface de l'écran luminophore, un substrat volat~lisable obtenu à partir d'une émulsion aquellse d 'une résine formAnt film insoluble ~ l'eau, à déposer une couche métalllque sur le substrat et ensulte à él~mlner par volatilisation le substrat.
Pour permettre la volatilisatlon du substrat, la couche métallique dolt donc présenter une porosité suffisante. Aussi, pour a~uster la porosité de 1A couche métalllque, l'émulslon squeuse contient une petite quantite de péroxyde d'hydrogène et d'un polymère organique formant film soluble a l'eau. D'autres additifs tels que la slllce cc,lloïdale peuvent être a30utés à
l'émulsion. Les addltlfs améllorent l'ndhérence et rédulsent la formatlon de cloques dans la couche métnUlque.
Ce procédé de fabricntlon s'est nvéré être un procédé
tout à falt satlsfnisant pour la renlisAtlon des éCrflns du type par points fabrlqués 3usque dans les années 1970. Depuls lors, une structure d'écran du type par bnndes est utillsée dans l'lndustrle. Avec ce type d'écrans, les systèmes d'lrradlatlon utlllsé~ ~ont très sophistiqués et en conséquence très chers.
Aussi, pour réduire l'lnvestlssement Inltlal, on utillse pour obtenlr le lumlnophore des boues blen plus senslbles. Dans ce cas, le système photo-polymère de base comporte tou30urs de l'alcool polyvinylique comme llant et un dichromate d'amonlum, 131~9~

de sodium ou de potAsslllm comme photo- scnsiblllsateur Toutefois, pour tlccroître d'un factellr d'au moins trols la senslbilite de la boue luminophore à la lumière ultra-vlolette, on a~oute à cette boue des qu~sntités substantlelles d'additifs tels que l'éthylène glycol, le triéthylène glycol et la méthyl-pyrrolldone. Malheureusement, ces addltifs aglssent aussi comme plastifiant du photo-polymère et lalssent dans les bandes luminophores un film polymère de consistance molle. Alnsl, après le dépôt de l'écran luminophore, le polymère dAns les bandes luminophores présente une consistance molle et cette conslstance dépend de lA séquence de dépôt des couleurs. Aussl, lors de la réallsatlon du substrat volati]isable, lorsque l'on utllise, dans l'émulslon aqueuse de résine formant film, des additlfs tels que le péroxyde d'hydrogène comme décrit dans le brevet amérlcain 3 58Z 390, la gravure du polymère par le péroxyde d'hydrogène devlent très sélective en fonction de la séquence de dépôt des couleurs lumlnophores. Ceci entrnîne une épaisseur de film inégale et une perte de lumlnance du tube se prodult pour au molns la dernière couleur déposée due à une surgravure psr le péroxyde d'hydrogène.
La présente inventlon a pour but de remédler à ces inconvénients et d'évlter la gravure sélectlve du polymère dans les bandes lumlnophores de dlfferentes couleurs.
En conséquence, la présente Inventlon a pour ob~et un procédé de métalllsatlon d'un écrAn luminescent comprenant les étapes sulvantes:
- dépôt, de manlère connue, d'une couche d'au molns un luminophore contenant entre autre un liant sur une dalle transparente;
- dépôt sur ladlte couche d'une sous-couche constltuée par une émulsion aqueuse d'une résine Insoluble à l'eau, l'émulslon étant neutre ou alcallne et présentant une aptitude à former un film hydrophobe;
- séchage de la sous-couche;
- dépôt sur ladlte sous-couche d'un revêtement constitué par 13~

une émulsion a(luellse d'une resine îormnnt rllm Insoluble à
l'eau , cette émulsion contenallt 0,1 ~ 4 , O ~ en polds cle péroxyde d'hydrogène, 0, 25 h 2, 5 ~ en poids ti'un polymere soluble A l'eau et 0,1 à 1,0 96 en poids de sllice coUoïdale;
- sechage du revêtement;
- dépôt d'une couche métallique, et - volatilisation du liant contenu dP.ns la couche luminophore, de la sous-couche et du revêtement.
L'utilisation d'une réslne neutre ou alcaline formant un revêtement hydrophobe retarde donc et égalise la gravure du polymère contenu dans les bandes luminophores par le péroxyde d'hydrogène. ~insi, en utilisant le procédé de la présente invention, on élimine la gravure sélective des bandes luminophores qul se produit durant la formation du substrat volatilisable. Avec ce procédé, on évite aussi une formation trop importante de trous et de craquelures dans le film, alors que de tels trous et craquelures apparaîssent normalement sur la dernière et quelque fois sur la seconde couleur déposée.
De préférence, les résines insolubles à l'eau utilisées pour la sous-couche ou le revêtement sont constituées par des copolymères de résines acrylates. Par copolymères de resines acrylates, on entend des copolymères constitués par une combinalson d'acrylates alkydes, de méthacrylates alkydes, d'acide acrylique, d'acide méth~qcryllque, et de monomères de type acrylate similalres. D'autre part, le polymère soluble à
l'eau est cholsi dAns le groupe constltué pnr les alcools polyvlnyliques, les complexes acide bor~que-alcool polyvinylique, la methyl-cellulose et l'hydroxyméthyl-cellulose.
De plus, la volatillsatlon est reallsée en chauffant l'écran dans l'alr à une tempérnture comprlse entre 350C et 500C .
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la descrlption faite ci-après avec réference aux dessins ci-annexés dans lesquels:
- 1A figure 1 est une vue schématique en coupe d'un tube l 3 ~ n cnthodl~lue munl d'un ecrnn. conforrn~ A ]a presellte lnvelltlon;
- la flgure 2 est une vue en coupe agrnnclle donnant la structure de l'écrnn nvan1 le chnllffage rinAI.
Sur lA flgure t, on a representé schématlquement un S tube de télévl~ion couleur de strllcture conventionnelle. Ce tube comporte une enveloppe 11 cons1.1tuée d'une dalle frontnle en un matériau transpArent 12, d'un col 14 et d'une partle évasée 16 interconnectant le col 14 et la dalle frontale 12. Un écran luminescent est réalisé sllr la surfAce interne de la dalle frontale 12. Trois canons à électrons 17,18 et 19 sont montés dans le col 14 pour émettre trois faisceaux d'électrons indlviduels qui sont chacun contrôlé par les slgnAux vidéo représentatifs des couleurs verte, bleu et rouge respectlvement.
Des dlsposltifs magnétiques 15 SOllt prévus de mAnière connue autour du col pour réallser notAmment la convergence et la dévistion des faisceaux d'électrons. De plus, un masque perforé
20 est prévu entre les canons a électrons 17,18 et 19 et l'écran d'AfflchAge de mAnlère blen connue.
Comme représenté sur ]A figure 2~ I'écrAn d'affichAge 22 comporte sur IA dAIle t2 un ensemble de llgnes ou bAndes parallèles 37, 38 et 39 de matérlAIlx lumlnophores capables d'émettre respectivement les couleurs verte (G), rouge (R) et bleue (B). Chaque ligne ou bAnde 37,38 et 39 ne peut émettre qu'une seule couleur. Chaque cAnon à électrons 17, t8 et 19 est dlrigé sur une des couleurs de sor1e que le falsceau d'électrons provenant de chacun des canons n'exclte qu'une couleur. Ce tube de télévislon, du type mnsque, est blen connu de l'homme de l'art.
Dans le procédé de fnbricatlon habltuellement utillsé, les dlfférentes couches formAnt l'écrnn luminescent 22 sont réalisée~ sur lfl dAlle ontAle 12 du tube avnnt de sceller cette dalle à la partle évasée 16 de l'enveloppe 11. Pour réaliser l'écran, la dalle 12 est montée sur un dlsposltlf support convenable et une boue d'un m~stérl~u lumlnophore convenable est Appllquée sur cette dalle. La boue comporte notamment le ~31~

luminophore souhflité, un polyrnere org~nltlue tcl ~lue de IIAICOO1 polyvinylique, un photosensibilisAteur convenable tel que du dlchrom~te d'amonium, du dlcllromate de soclium, ou du dichromate de potasslum et de l'eau dé-lonisée. Ces dernlères nnnées, avec les systèmes d'lrradiAtion hautement automatisés et très sophlstlqués utillsés, des additifs tels que l'éthylène glycol, le triéthylène glycol ou la méthyl pyrrolldone sont ajoutés aux boues lumlnophores pour rédulre le temps d'exposition. La quantité a~outée est de 50 ~ 70 % en poids d'alcool polyvinylique, par exemple. D'autre part, tous les additifs utilisés pour rédulre le temps d'exposition présentent un point d'ebuUition élevé compris entre 150 et 220C. Ils agissent aussi comme plastifiant pour le photo-polymère contenu dans la structure de la bande luminophore et le maintiennent au-dessus de son point de ramollisement.
La boue est répartie sur toute la surface de la daUe frontale en l'inclinant et en la mettant en rotation. La dalle est ensuite entraînée en rotatlon à vltesse élevée pour éliminer l'excès de boue Puis la boue est sechée avec des dispositifs de séchage par Infra-rouge. Le revêtement de boue est alors Irradié
par des rayons lumlneux convenables à travers un masque perforé pour enreglstrer le dessin des bandes, par exemple 37, d'une des couleurs sur la couche de boue séchee. L'irradiation lumineuse amène la boue à polymériser et rend les surfaces irradiées insolubles à l'eau. I,es p~rtles de In couche de boue non irradlées sont alors éllminées par un slmple lavage de la dalle avec de l'eau. Ce lavage Ir~isse le dessin des bandes lumlnophores. Le panneau est alors séché pour élimlner l'eau.
Cette procédure générale est recommencee deux fols pour déposer les deux autres bandes luminophores 38,39. La sequence de dépôt normale pour les trols couleurs de luminophore est en général le vert, le bleu et le rouge.
Lorsque le dépôt de l'écran lumlnophore est terminé, la dalle est malntenue dans un disposltlf support convenable pour réallser le dépôt d'une sous-couche 40 d'un film 1~181~8 hydroph~be c~nformémellt n la présellte Inventloll. Tk~ dlspos5t~f support utlllsé est cnpnble de to~lrner ~ des vltesses dlfférelltes comprises entre 6 et 200 tours/rnrn. La dalle munie de l'écrnn lumlnophore est mise en rotation en posltlon vertlcale à
une vitesse de 20 à 60 tours/mm. La dalle peut être sèche ou humide apres développement de l'écran luminophore rouge constituant la dernière couleur déposée. Une ~uantité de 200 à
500 ml d'une émulslon aqueuse d'une réslne formant f51m insoluble à l'eau est déposée sur la dalle. La dalle est ensu5te IO entraînée A rotatlon à vltesse élevée comprlse entre 60 et 200 tours/mn pendant 5 à 30 secondes pour élimlner l'excès d'émulsion. LA daUe est Alors chAuffée durant et/ou après 1A
rotation à vitesse élevée pour former un f~lm 40. Conformément à
la présente invention, l'émulsion est une émulslon aqueuse d'une réslne 5nsoluble à l'eau, neutre ou alcaline et présentant une aptitude à former un f51m hydrophobe. De préférence, la réslne lnsoluble à l'eau SerA constituée par un copolymère de rés5ne acrylate. Par copolymère de réslne acrylAte, on entend les combinaisons d'acrylate alkyde, de méthacrylate Alkyde, d'aclde acrylique, d'ncide méthAcryllque et de monomères de type acrylate similalres.
Avant l'appllcatlon de cette sous-couche, les polymères des bandes lumlnophores rouges, bleues et vertes présentent des polnts de rflmolllsement et des proprlétés hydrophlles dlfférentes. Le polymère dans IA couleur rouge est le plus mou et le plus hydrophlle et le polymère dnns IA couleur verte ou premlère couleur déposée est le plus dur et le molns hydrophlle. La réslne formant la sous-couche est nbsorbée dans les lumlnophores et, Après séchage, prodult un substrat présentant une réslstance égale AU péroxyde d'hydrogène et A
l'eau pour les trols couleurs de l'écran lumlnophore.
L'écran est alors entraîné en rotatlon en posltlon vertlcale et séché par chaleur rayonnante. Après séchage complet de la sous-couche 40, une émuls5On aqueuse d'une rés5ne formant film insoluble à l'eau est répandue sur IA dalle de la ~31~g~

même manlère que l'emlllsion pour former IA sous-collche. Cette émuls~on contlellt 0, t à ~,0 % en polds de péroxyde d'hydrogène, 0,25 à 2,5 % en polds d'un polymère soluble à l'eau, et 0,1 à
1,0 96 en p~ids de sillce colloïda]e. Du falt de la sous-couche, I'écran luminophore a senslblement la même dureté et les mêmes propriétés hydrophlles pour toutes les bandes lumlnophores vertes, bleues et rouges durant l'application de l'émulsion ci-dessus. On évlte donc une gravure sélective du llant constltué par de l'alcool polyvinylique dans les bandes luminophore i de différentes coulellrs et on obtient une épaisseur de fllrn unlforme présentant une pénétratlon égale alnsl qu'une poroslté slmUalre pour les trois couleurs. On séche alors l'écran pour obtenir un film 42 puls on dépose de manière connue, en général par évacuatlon sous-vlde, une sous-couche métallique 44 telle qu'une couche d'alumlnlum. Ensulte, I'écran est chauffé dsns l'alr à une température comprlse entre 350 et 500C pour réallser la volatlllsatlon du llant contenu dans les couches lumlnophores, de la sous-couche et du revêtement. Avec le procédé cl-dessus, on obtient un écran présentant une 2a réflectivité nettement améliorée, à savolr de 40 à 50 ~6.
On donnera ci-après des exemples de réallsatlon des émulslons aqueuses utlllsées pour rénllser la sous-couche et le revêtement dans le procédé décrit cl-dessus.
L'émulslon pour réallser la sous-couche décrite cl-dessus est une émulslon flquellse de réslne formant fllm lnsoluble à l'eau présentant les proprlétes sulvnntes:
1. réslne neutre ou alcallne de sorte qu'll n'y a aucune r~actlon contralre avec les lumlnophores à base de sulfure;

2. aptitude à former un fllm hydrophobe après séchage de manlère à retarder l'attaque de l'écran lumlnophore par le péroxyde hydrogène et à réallser une nttaque égale pour les bandes lumlnophores des trols couleurs.
Les émulslons formant film donnant la sous-couche pour les exemples spéciflques décrlts cl-après sont préparées à
partlr des solutlons sulvantes:

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SOLUTION A: émulslon aqueuse contenant envlron 46 % d'un eopolymère de réslne acrylnte émulslflé dans de l'eau présentant un pH comprls entre 9 et 10. Une telle émulsion est vendue 90UY la îorme RHOPLEX AC-73 par IA Soclété ROHM et S HAAS Co. ~ Phlladelphle;
SOLUTION B: émulslon squeuse centenant enYlron 46 % d'un copolymère de réslne acrylate emulslfle dans de l'eau présentant un pH comprls entre 8 et 9,5. Une telle émulslon est vendue SOU9 la marques RHOPLEX C-72 par la Soclete ROHM et HAAS Co b Phlladelphle et par HITACHI CHEMICALS au Japon.
_xemple l : sous-couche contenant 9,0 % de RHOPLEX
AC-73. La sous-couche est obtenue est mélangeant 195 g de la solutlon A avec 850 g d'eau dé-lonlsée. Ce mélange a été malaxe pendant deux heures avec un mlxeur rotatlf.
Exemple 2 : sous-couche contenant lO,O gO de RHOPLEX
C-72. La !;ous-couche est obtenue en mélangeant 17 g de la solutlon B avec 783 g d'eau dé-lonlsée. Ce mélange a été malaxé
pendant deux heures avec un mlxeur rotatlf.
L'émulslon formant fllm utlllsée pour le revêtement déposé sur 1~ sous-couche pour les exemples spéclflques décrlts cl-après peut être préparée avec les solutlons sulvsntes:
I'émulslon aqueuse utlllsée est simllslre à celle décrlte dans le brevet amérlcaln 3 582 390.
SOLUTION A: émulslon aqueuse contenant envlron 38 ~ d'un copolymère de reslne acrylate émulslflé dans de l'eau et présentant un pH d'envlron 3 Une telle émulslon est vendue SOU8 la marque RHOPLEX B-74*psr la Socléte ROHM et HAAS Co à Phlladelphh SOLUTION B: solutlon squeuse contenant envlron 2 gO d'un complexe aclde borlque-alcool polyvlnyl~que Un tel complexe aclde borlque-alcool polyvlnyllque est vendu sous la marque UNISIZE HA70 par la Soclété AIR REVUCTION
COMPANY, NEW YORK
SOLUTION C: solutlon aqueuse contenant 30 % de péroxyde d'hydrogène.

* Marque de commerce 131~

SOLUTION D: une solutlon Aqueuse contenant envlron 30 ~ de slllce colloldale teUe que du LUDOX vendu par E.l.
DUPONT .
Le fllm du revêtement presente IA composltlon S ~ulvante: 14,5 ~ de RHOPLEX B-74, 0,5 ~ d'UNlSlZE HA70, 0,5 ~ de péroxyde d'hydrogène, et 0,5 g~ de LUDOX AM. Le pH
de l'émulsion est aJusté à 7,1 par de l'hydroxyde d'amonlum (Na40H). Cette ému1slon a été obtenue en mélangeant 381 g de solutlon A avec 337 g d'eau dé-lonlsée. Pendant le mélange, on a aJouté 16 g de la solutlon C, 7 g de la solutlon D et 250 g de la solutlon B. Ensuite, tout en mélangeant, on a aJouté une quantlté sufflsante d'hydroxyde d'amonlum pour régler le pH du mélange flnal a 7,1.
Dans les formulatlons cl-dessus, la concentraUon en réslne dans la sous-couche peut être a~ustée de manlère à
obtenlr la réslstance au péroxyde d'hydrogène souhaltée. De même, la concentratlon en péroxyde d'hydrogène dans le revêtement flnal peut aus~l être aJustée pour obtenlr les craquelure~ et les trous d'algullles souhaltés pour le film recouvrant les bandes lumlnophores.

* Marque de colrunerce

Claims (4)

1. Procédé de métallisation d'un écran lumi-nescent comprenant les étapes suivantes:
- dépôt d'une couche d'au moins un luminophore conte-nant entre autre un liant, sur une dalle transparente, - dépôt sur ladite couche d'une sous-couche constituée par une émulsion aqueuse d'une résine insoluble à
l'eau, l'émulsion étant neutre ou alcaline et présen-tant une aptitude à former un film hydrophobe, - séchage de la sous-couche, - dépôt sur ladite sous-couche d'un revêtement consti-tué par une émulsion aqueuse d'une résine formant film insoluble à l'eau, cette émulsion contenant 0,1 à 4,0%
en poids de peroxyde d'hydrogène, 0,25 à 2,5% en poids d'un polymère soluble à l'eau et 0,1 à 1,0% en poids de silice colloïdale, - séchage du revêtement, - dépôt d'une couche métallique, et - volatilisation du liant, de la sous-couche et du revêtement.

2. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que les résines insolubles à l'eau sont des copolymères de résines acrylates.

3. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que le polymère soluble à l'eau est choisi dans le groupe constitué par les alcools polyvinyli-ques, les complexes acide borique-alcool polyvinylique, la méthyl-cellulose et l'hydroxyméthyl-cellulose.

4. Procédé selon l'une quelconque des reven-dications 1 à 3, caractérisé en ce que la volatilisa-tion est réalisée en chauffant l'écran dans l'air à une température comprise entre 350°C et 500°C.