EP1627407A2 - Panneau a plasma dont les barrieres de partionnement sont en ciment - Google Patents

Panneau a plasma dont les barrieres de partionnement sont en ciment

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EP1627407A2
EP1627407A2 EP04734527A EP04734527A EP1627407A2 EP 1627407 A2 EP1627407 A2 EP 1627407A2 EP 04734527 A EP04734527 A EP 04734527A EP 04734527 A EP04734527 A EP 04734527A EP 1627407 A2 EP1627407 A2 EP 1627407A2
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EP
European Patent Office
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barriers
cement
mineral
panel
binder
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EP04734527A
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EP1627407B1 (fr
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Armand Bettinelli
Jean-Philippe Browaeys
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Thomson Plasma SAS
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Thomson Plasma SAS
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    • H01J2329/8625—Spacing members
    • H01J2329/864—Spacing members characterised by the material

Definitions

  • the invention relates to a plasma panel comprising two slabs forming between them a sealed space which is filled with discharge gas and which is partitioned into discharge cells delimited between these slabs by barriers forming a network.
  • Such a panel is generally used for viewing images.
  • the cells are generally divided into rows and columns.
  • the barriers generally extend at least between the columns, sometimes also between the rows.
  • the height of the barriers generally corresponds to the distance between the slabs, so that the barriers also serve as spacers.
  • the sides of the barriers as well as one of the slabs are generally covered with phosphors capable of emitting visible light under the excitation of plasma discharges; by adapting the composition of the discharge gas, visible light can also be obtained directly, without phosphors.
  • Document WO00 / 36625 describes a manufacturing process in which the barriers are molded in a polymer reverse pattern produced by photolithography; on page 8, lines 7 to 22, to make the barriers, the use of a molding paste comprising ceramic powders, glass frits, Portland cement or other metal oxide powders is described; the only example given at the end of the document describes precisely the use of a paste containing 40% by weight of cement (page 10, line 32) and paraffin oil as carrier fluid; after molding, the paraffin oil migrates into the photopolymerized material of the mold, which makes it possible to increase the densification of the mineral powder in the mold channels; a final heat treatment at 600 ° C.
  • barrier materials clearly means that the consolidation of the barriers is obtained by sintering the cement powder or its decomposition products, not by a hydration action on the cement of the paste, especially at 600 ° C, the hydration products of the cement would be degraded if not broken down to the point of preventing a consolidation effect.
  • An objective of the invention is to limit the number of heat treatments necessary to obtain sufficient consolidation of the barriers, and / or to lower the temperature, or even to avoid these heat treatments.
  • the subject of the invention is a plasma panel comprising two slabs forming between them a sealed space which is filled with discharge gas and which is partitioned into discharge cells delimited between these slabs by barriers made of mineral material comprising a mineral binder and a mineral filler characterized in that said mineral binder is a hydraulic binder.
  • the mineral binder is in the hydrated state and aggregates the mineral filler. To obtain this hydrated state, as illustrated below, it is therefore necessary to use water in the steps for manufacturing the plasma panel. It is the hydraulic binder in the hydrated state which is responsible for the consolidation of the barriers, which aggregates the grains of the mineral filler, unlike the barriers described in document WO00 / 36625 where the skilled person understands that the effect consolidation is obtained by sintering grains of cement powder (or ceramic powder) and where, given the high processing temperatures, the cement is no longer in the hydrated state.
  • hydroaulic binder is understood to mean a material which, when it is formed in a block from a powder, can be hardened by a hydration reaction: thus, by mixing a mineral filler powder suitable for a hydraulic binder powder, by forming this powder mixture, for example by molding, the form obtained can be hardened after the hydration reaction.
  • water is added to the powder mixture before pouring the liquid assembly into a mold; the addition of water constitutes what is generally called a mixing operation.
  • the panel cells are generally divided into rows and columns.
  • the barriers generally extend at least between the columns, sometimes also between the rows, in which case the barriers form a two-dimensional network.
  • the height of the barriers generally corresponds to the distance between the slabs.
  • the sides of the barriers as well as one of the slabs are generally covered with phosphors capable of emitting visible light under the excitation of plasma discharges; by adapting the composition of the discharge gas, visible light can also be obtained directly, without phosphors.
  • Such a plasma panel generally comprises at least two arrays of electrodes arranged so that each cell is crossed by an electrode of each array.
  • each slab supports at least one network of electrodes, so that the electrodes of a network carried by one slab cross the electrodes of a network carried by the other slab.
  • At least one of the networks is covered by a dielectric layer, so as to provide a memory effect which facilitates the control of the panel.
  • the hydraulic binder is a cement, for example based on aluminates or aluminosilicates.
  • the proportion by weight of mineral filler in the mineral material of the barriers is greater than or equal to 50%.
  • the mineral filler comprises more than 50% by mass of silica and / or alumina.
  • the porosity of the barriers is greater than or equal to approximately 15%, preferably greater than 25%.
  • FIG. 1 illustrates, in top view, three adjacent cells of a plasma panel according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 illustrates a section of the panel of Figure 1, before assembly of the two tiles.
  • Each of the cells thus delimited by these barriers has a rectangular shape with a dimension of 850 ⁇ m x 290 ⁇ m approximately.
  • a paste is prepared intended to form, after application and drying on the slab, a raw barrier layer comprising 4% by weight of organic binder, 96% by weight of mineral barrier material, here based on cement:
  • Portland type cement having a fairly fine particle size, for example an average grain diameter of the order of 1 ⁇ m; this cement is
  • silica smoke lightly loaded with sub-micron silica powder, called "silica smoke"; this cement is considered to be a quick setting cement;
  • a solution of 8 g of ethyl cellulose-based resin in 92 g of terpineol-based solvent is prepared; - 200 g of powder of mineral barrier material, here cement, are dispersed in 104 g of resin solution; homogenized by passing through a three-cylinder type mixer-attritor, so as to reduce the size of the powder aggregates below 7 ⁇ m; Terpineol is added if necessary to adjust the viscosity to around 50 Pa.s.
  • the barrier paste is then applied to the slab, here by screen printing of six superimposed layers; each screen printing pass is followed by drying at 110 ° C .; a slab with a raw barrier layer, 150 ⁇ m thick, is then obtained.
  • a denser screen fabric is used, for example at 90 threads / cm, and a less viscous paste, for example of the order of 20 Pa.s, to obtain surface sub-layers of smoothing on the surface of the barrier layer.
  • the slab is coated with this paste with a roller (“roller-coater” in English) and the applied layer is dried in a continuous-running tunnel furnace provided with blowing and air extraction means; a single pass then makes it possible to apply the raw layer of thickness 150 ⁇ m.
  • a protective mask is first applied to this layer having openings or patterns at the location of the cells to be dug by abrasion in the thickness of the raw layer; for this purpose:
  • a photosensitive dry film with a thickness of about 40 ⁇ m is laminated on the green layer, at a suitable temperature and pressure;
  • this film is exposed at the locations of the barriers, under a UV light beam and for a suitable duration;
  • This film is then developed using a 0.2% solution of sodium carbonate at approximately 30 ° C, so as to remove the portions of film outside the locations of the barriers;
  • a protective mask is thus obtained on the raw layer.
  • an abrasive material is sprayed onto the mask using a nozzle with a linear slot of length 200 mm; as abrasive material, a metallic powder sold by the company FUJI, referenced S9 grade 1000, is used; during the so-called “sandblasting” projection operation, the sandblasting nozzle is kept approximately 10 cm from the slab, moves along the barriers to be formed at the speed of 50 mm / min. approximately, and the green slab being sanded moves in a direction perpendicular to that of the barriers at a speed of 70 mm / min. ; the blasting pressure is of the order of 0.04 MPa; the flow rate of metallic powder is approximately 2500 g / min.
  • the mask On the top of the raw barriers thus formed, the mask is then removed by spraying with an aqueous solution at 35 ° C containing 1% soda (NaOH); after rinsing with water and drying under an air knife at 50 "C, a slab is obtained provided with a network of green barriers with a height of the order of 150 ⁇ m, width approximately 100 ⁇ m at the base and 70 ⁇ m These barriers comprise approximately 4% by weight of organic resin.
  • a paste of sealing joint is then deposited on the periphery of the rear slab thus obtained; this sealing joint is here based on a fusible glass mashed in a cellulose solution giving a viscosity of the order of 100 Pa.s.
  • a rear slab is then obtained, which has a network of barriers.
  • a heat treatment is then carried out to remove the organic binder from the barriers and the phosphor layers: first temperature rise to 10 ° C / min. up to 350 ° C then first stage of 20 minutes at
  • the barrier hardening treatment is then carried out, hardening which is obtained according to the invention by hydration reaction of the
  • the slab obtained is passed through under a spray of water for 30 minutes, then the slab is dried with an air knife at room temperature , then with an air knife at 105 ° C.
  • the slab is immersed in water for 6 hours.
  • the slab is placed under steam pressure under suitable conditions of temperature and duration to obtain the hardening, that is to say the setting, of the cement.
  • a rear panel is obtained which has a network of hardened barriers 3 coated with layers of phosphors 4R, 4G, 4B.
  • the duration of this treatment can be advantageously shortened, in particular by reducing the times landing, or even increasing speeds
  • the operation of removing organic binders and the operation of hardening the barriers are combined: first temperature rise to 10 ° C./min. up to 350 ° C then first 30 minute plateau at 350 ° C, passage into humid air obtained by bubbling air through a water tank maintained at 80 ° C, second temperature rise to 10 ° C / min. up to 480 ° C, then second stage from 30mi ⁇ to 480 ° C, and finally lowering in temperature to 10 ° C / min up to 350 ° C, then passage into dry air until the slab is completely cooled.
  • a conventional front panel 5 is assembled on the rear panel according to the invention (see the two arrows designating the assembly in FIG.
  • the front panel 5 conventionally comprises two arrays of coplanar electrodes X, Y.
  • the plasma panel thus obtained shown in plan view in FIG. 1, comprises two slabs forming between them a sealed space which is filled with discharge gas and which is partitioned into discharge cells 6R, 6G, 6B delimited by the barriers 3, which are, according to the invention, hardened mineral material, that is to say aggregated, by a hydraulic binder which is in the hydrated state.
  • the plasma panel thus obtained has good mechanical properties, in particular at the level of the barriers: no crushing of the barriers is observed.
  • a mineral material of barriers based on Portland cement instead of using a mineral material of barriers based on Portland cement, it is possible to use a mineral material further comprising a mineral filler, such as alumina or silica,
  • the hydration of the hydraulic binder therefore serves, according to the invention, to aggregate this mineral load.
  • a mixture of 50% of the cement described above and 50% of silica powder is used as the barrier mineral material; as silica, we take for example a cristobalite type silica whose specific surface is less than 10 m 2 / g and whose average particle size is less than 10 ⁇ m, typically
  • the barriers obtained also have good mechanical properties; thanks to the high porosity of the barriers, the pumping time required to evacuate the air contained between the slabs is greatly reduced.
  • barriers made of mineral material based on hardened hydraulic binder, here the same Portland cement as before; 0 - a series of parallel, continuous barriers, 100 ⁇ m thick at the base and 70 ⁇ m at the top, to separate the columns, distributed in a step of 360 ⁇ m;
  • the cells of the panel are rectangular.
  • a barrier undercoat paste intended to replace the dielectric layer of the previous embodiment
  • barrier paste it is an aqueous paste produced from a mixture of 50% cement and 50% “mixed” silica with 35% water:
  • barrier undercoat paste it is an aqueous paste of a mixture of 40% cement, 20% alumina and 40% titanium oxide "spoiled" with 39% water:
  • the mold consists of a removable upper part consisting of a click whose thickness corresponds to 20% of additional depth.
  • the mold is coated with a release agent, then placed on a vibrating pot; we then fill the mold with the freshly prepared barrier paste and scrape off the excess.
  • the filled mold is then placed in an atmosphere at 40 ° C to accelerate the setting reaction of the hydraulic binder, here the cement.
  • the setting of the cement corresponds to a hydration reaction of the cement.
  • step 1a a 30 ⁇ m thick undercoat of undercoat paste is deposited with the curtain on the slab and on the electrodes.
  • the slab is then placed in a 50 ° C atmosphere to accelerate the setting reaction of the cement in the underlay.
  • step 1-a After 1 hour of setting in the mold (step 1-a), the upper foil of the mold is removed so as to uncover the upper surface of the mold which will constitute the base of future barriers, and a very light spray of water is performed on this surface.
  • the rear slab from Step 1-b is then applied to this surface, so as to apply the still malleable underlay against the base of future barriers.
  • the assembly is then turned over so that gravity supports the mold and its barriers on the rear face; The whole is then placed in an atmosphere at 40 ° C. After 2 hours, it can be removed from the mold by removing the mold.
  • the slab coated with its undercoat and its ba ⁇ Italian is stored for another 4 hours in an atmosphere saturated with humidity to perfect the setting reaction of the cement and thus obtain a hydraulic binder in the hydrated state which aggregates the mineral load of the barriers. and consolidates them. Then the slab is passed through a passage oven regulated at 115 ° C to remove the residual water.
  • a network of hardened and consolidated barriers without sintering is thus obtained without heat treatment, based on a sub-layer which acts as a
  • a suspension is prepared containing 70 g of phosphor powder dispersed in 130 g of a mixture of glycol ethers selected for their boiling temperature and their viscosity so as to obtain the temporary suspension of the phosphors without the use of resins. Colloidal suspensions of silica (or others) can however be used as thickener if necessary.
  • a paste of sealing joint is then deposited on the periphery of the rear panel thus obtained; this sealing joint is here based on a glass with very low melting point in a paste similar to that of the phosphors giving a viscosity of the order of 80 Pa.s. Then dried at 120 ° C. V- Brief final heat treatment at low temperature:
  • a conventional front panel is assembled on the rear panel according to the invention, the two panels are sealed by heat treatment suitable for obtaining at least partial fusion of the sealing glass, evacuates the air contained between the slabs
  • the panel is filled with discharge gas under low pressure, and the pumping opening is sealed.
  • the plasma panel thus obtained has good mechanical properties, in particular at the level of the barriers: no crushing of the barriers is observed.
  • the method according to the second family of embodiments of the invention therefore makes it possible to produce the plasma panel slabs which carry the barriers without ever exceeding 250 ° C., which is very advantageous economically and for maintaining the barriers in a hydrated state according to the invention.
  • a sealing joint based on sealing adhesive resistant to a temperature of 250 ° C., available on the market, is used, which makes it possible to seal the two slabs by heat treatment at only 250 °. VS ; in this case, thanks to the invention, none of the steps for manufacturing the panel does not exceed 250 ° C., which makes it easier to maintain the hydraulic binder of the hydrated state barriers, which advantageously limits any risk of degradation of the mechanical properties hydraulic barrier binder.
  • other types of cement than Portland cement can be used without departing from the invention, in particular cements which, after setting, can withstand the temperatures of the treatments. thermal still necessary for the manufacture of the panel; other types of hydraulic binders than cement can be used without departing from the invention.
  • the present invention applies to any type of plasma panel whose cells are compartmentalized by barriers; these plasma panels can be of the coplanar type, of the matrix type, or else of radio frequency or microwave excitation.

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Abstract

Panneau comprenant deux dalles ménageant entre elles un espace étanche qui est rempli de gaz de décharge et qui est partitionné en cellules de décharge (6R, 6G, 6B) délimitées entre ces dalles par des barrières (3) en matériau minéral comprenant un liant minéral à base de liant hydraulique et une charge minérale. Grâce à l'utilisation de liant hydraulique au lieu de liant minéral vitreux, les panneaux peuvent être fabriqués à plus basse température.

Description

PANNEAU A PLASMA DONT LES BARRIERES DE PARTIONNEMENT
SONT EN CIMENT. L'invention concerne un panneau à plasma comprenant deux dalles ménageant entre elles un espace étanche qui est rempli de gaz de décharge et qui est partitionné en cellules de décharge délimitées entre ces dalles par des barrières formant un réseau.
Un tel panneau sert généralement à la visualisation d'images. Les cellules sont généralement réparties en lignes et en colonnes. Les barrières s'étendent généralement au moins entre les colonnes, parfois également entre les lignes.
La hauteur des barrières correspond généralement à la distance entre les dalles, de sorte que les barrières servent également d'espaceurs.
Les versants des barrières ainsi que l'une des dalles sont généralement recouverts de luminophores susceptible d'émettre de la lumière visible sous l'excitation des décharges de plasma ; en adaptant la composition du gaz de décharge, on peut également obtenir directement de la lumière visible, sans luminophores.
La fabrication des barrières requiert généralement des traitements thermiques coûteux et pénalisants. Le document WO00/36625 décrit un procédé de fabrication dans lequel les barrières sont moulées dans un motif inverse polymère réalisé par photolithographie ; à la page 8, lignes 7 à 22, pour réaliser les barrières, on décrit l'utilisation d'une pâte de moulage comprenant des poudres céramiques, des frittes de verre, du ciment Portland ou d'autres poudres d'oxydes de métaux ; l'unique exemple donné en fin de document décrit précisément l'utilisation d'une pâte contenant 40% en poids de ciment (page 10, ligne 32) et de l'huile de paraffine comme fluide porteur ; après moulage, l'huile de paraffine migre dans le matériau photopolymérisé du moule, ce qui permet d'accroître la densification de la poudre minérale dans les canaux du moule ; un traitement thermique final à 600°C permet d'éliminer le polymère du moule et l'huile de paraffine, et d'obtenir la solidification, ici par frittage, de la poudre de ciment. Comme on le voit dans ce document, on ne rajoute d'eau à aucune étape du procédé de fabrication des barrières en ciment, ce qui, pour l'homme du métier
des matériaux des barrières, signifie clairement que la consolidation des barrières est obtenue par frittage de la poudre de ciment ou de ses produits de décomposition, en non par une action d'hydratation du ciment de la pâte, d'autant qu'à 600°C, les produits d'hydratation du ciment seraient dégradés sinon décomposés au point d'empêcher un effet de consolidation.
Un objectif de l'invention est de limiter le nombre de traitements thermiques nécessaires pour obtenir une consolidation suffisante des barrières, et/ou d'en abaisser la température, voire même d'éviter ces traitements thermiques. A cet effet, l'invention a pour objet un panneau à plasma comprenant deux dalles ménageant entre elles un espace étaπche qui est rempli de gaz de décharge et qui est partitionné en cellules de décharge délimitées entre ces dalles par des barrières en matériau minéral comprenant un liant minéral et une charge minérale caractérisé en ce que ledit liant minéral est un liant hydraulique.
Selon l'invention, le liant minéral est à l'état hydraté et agrège la charge minérale. Pour obtenir cet état hydraté, comme illustré ci-après, il est donc nécessaire d'utiliser de l'eau dans les étapes de fabrication du panneau à plasma. C'est le liant hydraulique à l'état hydraté qui est responsable de la consolidation des barrières, qui agrège les grains de la charge minérale, contrairement aux barrières décrites dans le document WO00/36625 où l'homme du métier comprend que l'effet de consolidation est obtenu par frittage de grains de poudre de ciment (ou de poudre céramique) et où, compte tenu des températures élevées de traitement, le ciment n'est plus à l'état hydraté. On entend par liant hydraulique un matériau qui, lorsqu'il est formé en bloc à partir d'un poudre, peut être durci par une réaction d'hydratation : ainsi, en mélangeant une poudre de charge minérale adaptée à une poudre de liant hydraulique, en formant ce mélange de poudre par exemple par moulage, la forme obtenue peut être durcie après réaction d'hydratation. En pratique, on ajoute de l'eau au mélange de poudre avant de verser l'ensemble liquide dans un moule ; l'ajout de l'eau constitue ce qu'on appelle généralement une opération de gâchage.
Les cellules du panneau sont généralement réparties en lignes et en colonnes.
Les barrières s'étendent généralement au moins entre les colonnes, parfois également entre les lignes, auquel cas les barrières forment un réseau bidimensionnel. La hauteur des barrières correspond généralement à la distance entre les dalles.
Les versants des barrières ainsi que l'une des dalles sont généralement recouverts de luminophores susceptible d'émettre de la lumière visible sous l'excitation des décharges de plasma ; en adaptant la composition du gaz de décharge, on peut également obtenir directement de la lumière visible, sans luminophores.
Un tel panneau à plasma comprend généralement au moins deux réseaux d'électrodes disposées de manière à ce que chaque cellule soit traversée par une électrode de chaque réseau. Généralement, chaque dalle supporte au moins un réseau d'électrodes, de sorte que les électrodes d'un réseau porté par une dalle croisent les électrodes d'un réseau porté par l'autre dalle.
Généralement, au moins l'un des réseaux est couvert par une couche diélectrique, de manière à apporter un effet mémoire qui facilite le pilotage du panneau.
D'autres panneaux à plasma ne comprennent pas d'électrodes pour déclencher les décharges ; on utilise alors un rayonnement micro-onde pour déclencher les décharges ; un seul réseau d'électrodes peut néanmoins être utilisé dans ce cas pour l'adressage des décharges. De préférence, le liant hydraulique est un ciment, par exemple à base d'aluminates ou d'alumino-silicates.
De préférence, la proportion pondérale de charge minérale dans le matériau minéral des barrières est supérieure ou égaie à 50%.
De préférence, la charge minérale comprend plus de 50% en masse de silice et/ou d'alumine.
Selon une variante, la porosité des barrières est supérieure ou égale à environ 15%, de préférence supérieure à 25%. Ainsi, lors de la fabrication du panneau, l'opération de pompage est facilitée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 illustre, en vue de dessus, trois cellules adjacentes d'un panneau à plasma selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 illustre une coupe du panneau de la figure 1, avant assemblage des deux dalles.
On va maintenant décrire une première famille de procédés de fabrication d'un panneau à plasma selon l'invention, doté ici de cellules disposées en lignes et en colonnes rectilignes, en précisant notamment la fabrication de la dalle portant le réseau de barrières également rectilignes, ici la dalle arrière. Dans cette première famille de procédés, on utilise classiquement des résines organiques comme liant provisoire de formation des barrières, ce qui nécessite un traitement thermique d'élimination de ces liants. En référence à la figure 2, on part d'une dalle 1 en verre sodocalcique 254 mm x 162 mm x 3mm dotée d'un réseau d'électrodes A formées par des conducteurs d'argent, lui-même revêtu d'une couche diélectrique 2 classique cuite à 540°C.
On va maintenant décrire la fabrication d'un réseau de barrières 3 sur cette dalle de manière à obtenir :
- des barrières en matériau minéral à base de liant hydraulique durci, ici du ciment Portland ;
- une série de barrières parallèles, continues, d'épaisseur 60 à 70 μm, pour séparer les colonnes, réparties selon un pas de 360 μm ; - et une série de barrières parallèles, d'épaisseur 220 à 230 μm, pour séparer les lignes, réparties selon un pas de 1080 μm.
Chacune des cellules ainsi délimitée par ces barrières présente une forme rectangulaire de dimension 850 μm x 290 μm environ.
On prépare une pâte destinée à former, après application et séchage sur la dalle, une couche crue de barrière comprenant 4% en poids de liant organique, 96% en poids de matériau minéral de barrière, ici à base de ciment :
- on utilise du ciment de type Portland présentant une granulométrie assez fine, par exemple un diamètre moyen de grains de l'ordre 1 μm ; ce ciment est
légèrement chargé en poudre sub-micronique de silice, dite « fumée de silice » ; ce ciment est considéré comme un ciment à prise rapide ;
- on prépare une solution de 8 g de résine à base d'éthyl cellulose dans 92 g de solvant à base de terpinéol ; - on disperse 200 g de poudre de matériau minéral de barrière, ici du ciment, dans 104 g de solution de résine ; on homogénéise par passage dans un malaxeur-attriteur de type tricylindre, de manière à abaisser la taille des agrégats de poudre en deçà de 7 μm ; on ajoute du terpinéol si nécessaire pour ajuster la viscosité à 50 Pa.s environ. On applique ensuite la pâte de barrières sur la dalle, ici par sérigraphie de six couches superposées ; chaque passe de sérigraphie est suivie d'un séchage à 110°C ; on obtient alors une dalle dotée d'une couche crue de barrière, d'épaisseur 150 μm.
De préférence, pour les deux dernières passes, on utilise une toile de sérigraphie plus dense, par exemple à 90 fils/cm , et une pâte moins visqueuse, par exemple de Tordre de 20 Pa.s, pour obtenir des sous-couches superficielles de lissage à la surface de la couche de barrière.
Selon une variante, on enduit la dalle avec cette pâte au rouleau (« roller- coater » en langue anglaise) et on sèche la couche appliquée dans un four- tunnel à défilement continu muni de moyens de soufflage et d'extraction d'air ; une seule passe permet alors d'appliquer la couche crue d'épaisseur 150 μm.
On va maintenant décrire la formation par abrasion du réseau de barrières dans l'épaisseur de la couche crue qu'on vient d'obtenir.
On applique d'abord sur cette couche un masque de protection présentant des ouvertures ou motifs à l'endroit des cellules à creuser par abrasion dans l'épaisseur de la couche crue ; à cet effet :
- on lamine sur la couche crue un film sec photosensible d'épaisseur environ 40 μm, à une température et une pression adaptée ;
- on insole ce film aux emplacements des barrières, sous un faisceau lumineux UV et pendant une durée adaptées ;
- on développe ensuite ce film à l'aide d'une solution à 0,2% de carbonate de soude à 30°C environ, de manière à enlever les portions de film en dehors des emplacements des barrières ;
- on sèche rapidement pour éviter la prise du ciment.
On obtient ainsi un masque de protection sur la couche crue.
Pour la formation des barrières dans l'épaisseur des barrières, on projette sur le masque un matériau abrasif à l'aide d'une buse à fente linéaire de longueur 200 mm ; comme matériau abrasif, on utilise une poudre métallique commercialisée par la Société FUJI, référencée S9 grade 1000 ; pendant l'opération de projection dite de « sablage », la buse de sablage est maintenue à 10 cm environ de la dalle, se déplace le long des barrières à former à la vitesse de 50 mm/min. environ, et la dalle crue en cours de sablage se déplace dans une direction perpendiculaire à celle des barrières à la vitesse de 70 mm/min. ; la pression de sablage est de Tordre de 0,04 MPa ; le débit de poudre métallique est d'environ 2500 g/min.
Sur le sommet des barrières crues ainsi formées, on élimine ensuite le masque par projection d'une solution aqueuse à 35°C contenant 1 % de soude (NaOH) ; après rinçage à l'eau et séchage sous couteau d'air à 50"C, on obtient une dalle dotée d'un réseau de barrières crues de hauteur de Tordre de 150 μ m, de largeur environ 100 μm à la base et 70 μm au sommet. Ces barrières comprennent environ 4% en poids de résine organique.
On va maintenant décrire l'application de couches de luminophores 4R, 4G, 4B par sérigraphie directe d'une pâte de luminophores dans les cellules formées entre les barrières crues. On procède alors comme suit :
- préparation des pâtes de luminophores des différentes couleurs, par dispersion de 60 g de poudre de luminophores dans 140 g d'une solution d'éthyl-cellulose dissoute à hauteur de 3% du terpinéol. - utilisation d'un écran de sérigraphie comprenant une toile métallique à 120 fils par cm étanchéifiée par une émulsion photosensible à l'exception de bandes de largeur 90 μm situées dans les zones où doit être transférée la pâte, c'est à dire disposées selon un pas de 1080 μm (3 x 360 μm) correspondant à la distance entre deux colonnes consécutives de cellules de même couleur ;
- sérigraphie directe d'une des pâtes de luminophores au travers de cet écran, c'est à dire avec transfert de la pâte localisé dans les zones où la toile métallique n'est pas étanchéifiée ;
- séchage 120°C.
On renouvelle ces opérations pour chaque couleur primaire en utilisant le même écran qui est décalé, dans la direction des lignes, d'un pas de colonne (360 μm) pour la seconde couleur, et d'un autre pas pour la troisième couleur. 5 On dépose ensuite une pâte de joint de scellement sur le pourtour de la dalle arrière ainsi obtenue ; ce joint de scellement est ici à base d'un verre fusible empâté dans une solution cellulosique donnant une viscosité de Tordre de 100 Pa.s.
On obtient alors une dalle arrière, qui est dotée d'un réseau de barrières
10 crues dont les versants, entre autres surfaces, sont revêtus d'une couche crue de luminophores.
On procède ensuite à un traitement thermique pour éliminer le liant organique des barrières et des couches de luminophores : première montée en température à 10°C/min. jusqu'à 350°C puis premier palier de 20 minutes à
15 350°C, deuxième montée en température à 10αC/min. jusqu'à 480°C, puis deuxième palier de 20min à 480°C, et enfin descente en température à 10°C/min.
On procède ensuite au traitement de durcissement des barrières, durcissement qui est obtenu selon l'invention par réaction d'hydratation du
20 ciment qui nécessite donc l'utilisation d'eau à cette étape du procédé : après traitement thermique, on fait défiler la dalle obtenue sous une pulvérisation d'eau pendant 30 minutes, puis on sèche la dalle par couteau d'air à température ambiante, puis par couteau d'air à 105°C. Selon une variante de traitement de durcissement, on immerge la dalle dans l'eau pendant 6 heures.
25 Selon une autre variante de traitement de durcissement, on place la dalle sous pression de vapeur d'eau dans des conditions adaptées de température et de durée pour obtenir le durcissement, c'est à dire la prise, du ciment.
On obtient une dalle arrière dotée d'un réseau de barrières durcies 3 revêtue de couches de luminophores 4R, 4G, 4B.
30 Comme le traitement thermique du procédé qui vient d'être décrit ne sert qu'à éliminer les liants organiques et pas à durcir les barrières comme dans l'art antérieur, on peut raccourcir avantageusement la durée de ce traitement, notamment en diminuant les temps de palier, voire en augmentant les vitesses
de montée en température dans certaines gammes de température ; en utilisant des liants minéraux vitreux comme dans l'art antérieur, les temps de palier nécessaires auraient été de Tordre de 30 minutes, au lieu de 20 minutes ici ; le raccourcissement des durées de traitement thermique, voire l'abaissement des températures maximales lors du traitement, présentent un avantage économique significatif.
Selon une variante avantageuse du procédé, on combine l'opération d'élimination des liants organiques et l'opération de durcissement des barrières : première montée en température à 10°C/min. jusqu'à 350°C puis premier palier de 30 minutes à 350°C, passage en air humide obtenu par barbotage d'air dans un réservoir d'eau maintenu à 80°C, deuxième montée en température à 10°C/min. jusqu'à 480°C, puis deuxième palier de 30miπ à 480°C, et enfin descente en température à 10°C/min jusqu'à 350°C, puis passage en air sec jusqu'au refroidissement complet de la dalle. Pour obtenir un panneau de visualisation à plasma selon l'invention, on assemble une dalle avant classique 5 sur la dalle arrière selon l'invention (voir les deux flèches désignant l'assemblage sur le figure 2), on scelle les deux dalles par traitement thermique à 400°C, on évacue l'air contenu entre les dalles par pompage, on remplit le panneau de gaz de décharge sous faible pression, et on scelle Touverture de pompage. La dalle avant 5 comprend classiquement deux réseaux d'électrodes coplaπaires X, Y.
Le panneau à plasma ainsi obtenu, représenté en vue de dessus sur la figure 1 , comprend deux dalles ménageant entre elles un espace étaπche qui est rempli de gaz de décharge et qui est partitionné en cellules de décharge 6R, 6G, 6B délimitées par les barrières 3, qui sont, selon l'invention, en matériau minéral durci, c'est à dire agrégé, par un liant hydraulique qui est à l'état hydraté.
Le panneau à plasma ainsi obtenu présente de bonnes propriétés mécaniques, notamment au niveau des barrières : on n'observe aucun écrasement des barrières.
Selon une variante avantageuse, au lieu d'utiliser un matériau minéral de barrières à base de ciment Portland, on peut utiliser un matériau minéral comprenant en outre une charge minérale, comme de l'alumine ou de la silice,
ou tout autre matériau compatible avec la fabrication et le fonctionnement d'un panneau à plasma. L'hydratation du liant hydraulique sert donc, selon l'invention, à agréger cette charge minérale.
Selon une variante du procédé particulièrement bien adaptée pour obtenir 5 des barrières poreuses, présentant une porosité ouverte supérieure à 25%, comme matériau minéral de barrières, on utilise un mélange à 50 % du ciment précédemment décrit et 50 % de poudre de silice ; comme silice, on prend par exemple une silice de type cristobalite dont la surface spécifique est inférieure à 10 m2/g et dont la granulométrie moyenne est inférieure à 10 μm, typiquement
10 de Tordre de 5 μm ; on choisit par exemple la référence M4000 de la Société Sifraco . Les barrières obtenues présentent également de bonnes propriétés mécaniques ; grâce à la porosité élevée des barrières, on diminue fortement la durée de pompage nécessaire à évacuer l'air contenu entre les dalles.
Une autre façon d'obtenir des barrières poreuses de porosité supérieure à
15 25% serait d'utiliser des compositions de ciment moussantes bien connues de l'homme du métier des ciments.
On va maintenant décrire une deuxième famille de procédés de fabrication d'un panneau à plasma selon l'invention. Dans cette deuxième famille de procédés, il n'y a plus de résines organiques dans les couches crues de
20 barrières, ce qui permet d'éviter totalement un traitement thermique à haute température, au moins au niveau de la fabrication de la dalle arrière.
On part d'une dalle en verre sodocalcique 254 mm x 162 mm x 3mm dotée d'un réseau d'électrodes formées par des conducteurs d'argent, ici non revêtu d'une couche diélectrique. 5 On va maintenant décrire l'application, sur cette dalle, d'une couche diélectrique légèrement poreuse et la fabrication d'un réseau de barrières légèrement poreuses de manière à obtenir :
- des barrières en matériau minéral à base de liant hydraulique durci, ici le même ciment Portland que précédemment ; 0 - une série de barrières parallèles, continues, d'épaisseur 100 μm à la base et 70 μm au sommet, pour séparer les colonnes, réparties selon un pas de 360 μm ;
- et une série de barrières parallèles, d'épaisseur 260 μm à la base et 230 μm au sommet, pour séparer les lignes, réparties selon un pas de 1080 μm.
Comme précédemment, les cellules du panneau sont rectangulaires.
I - Préparation des pâtes : on prépare :
- une pâte de sous-couche de barrière, destinée à remplacer la couche diélectrique du mode de réalisation précédent ;
- une pâte de barrières. l-a : pâte de barrières : il s'agit d'une pâte aqueuse réalisée à partir d'un mélange de 50% de ciment et de 50% de silice « gâché » avec 35% d'eau :
- 100g de poudre de ciment Portland issu d'un broyage avec tri sélectif limitant la taille des plus grosses particules à 11 μm (dιoo<11 )
- 100g d'une poudre de silice de granulométrie moyenne 3 μm (d50 = 3μm), où la taille des plus grosses particules est limitée à 10μm (dtoo<10) - Mélange à sec des deux poudres, puis incorporation de 109 g d'eau désionisée. Homogénéisation à l'aide d'un disperseur et dégazage sous dépression. On obtient une pâte de barrières dont la viscosité est de 60 Pa.s. l-b : pâte de sous-couche de barrières : il s'agit d'une pâte aqueuse d'un mélange à 40% de ciment, 20% d'alumine et 40% d'oxyde de titane « gâché » avec 39% d'eau :
- 80g de poudre de ciment Portland à prise rapide, issue d'un broyage avec tri sélectif limitant la taille des plus grosses particules à 11μm (dιoo<11)
- 40g de poudre d'alumine de granulométrie moyenne 3 μm (d50 = 3μm) où la taille des plus grosses particules est limitée à 10μm (dιoo<10)
- 80g de poudre de Ti02 de granulométrie moyenne 1 ,5 μm (d50 = 1 ,5μm) où la taille des plus grosses particules est limitée à 8μm (dιoo< 0)
- Mélange à sec des trois poudres, puis incorporation de 130g d'eau désionisée. Homogénéisation à l'aide d'un disperseur et dégazage sous dépression.
On obtient une pâte de sous-couche dont la viscosité est de 40 Pa.s. Il - Application de la sous-couche et formation des barrières :
1-a/ On prend un moule disposant d'un réseau de rainures ayant la géométrie des barrières, à l'exception de la profondeur des rainures augmentée de 20% par rapport à la hauteur de ces barrières. Le moule est constitué d'une partie supérieure amovible constituée d'un cliquant dont l'épaisseur correspond aux 20% de profondeur supplémentaire.
Le moule est enduit d'un agent démoulant, puis placé sur un pot vibrant ; on procède alors au remplissage du moule avec la pâte de barrière fraîchement préparée, on racle le surplus. Le moule rempli est ensuite placé dans une ambiance à 40°C pour accélérer la réaction de prise du liant hydraulique, ici le ciment. La prise du ciment correspond à une réaction d'hydratation du ciment.
1-b/ Pendant la prise, en parallèle de Tétape 1a, on dépose au rideau sur la dalle et sur les électrodes, une sous-couche de 30 μm d'épaisseur de pâte de sous-couche. La dalle est ensuite placée dans une ambiance de 50°C pour accélérer la réaction de prise du ciment dans la sous-couche.
2/ Après 1 heure de prise dans le moule (étape 1-a), le clinquant supérieur du moule est ôté de manière à découvrir la surface supérieure du moule qui constituera la base des futures barrières, et une très légère pulvérisation d'eau est effectuée sur cette surface. On applique ensuite la dalle arrière provenant de Tétape 1-b sur cette surface, de manière appliquer la sous-couche encore malléable contre la base des futures barrières.
L'ensemble est alors retourné afin que la gravité mette en appui le moule et ses barrières sur la face arrière ; L'ensemble est ensuite placé dans une ambiance à 40°C. Après 2 heures, on peut procéder au démoulage en retirant le moule.
Celui-ci peut alors être nettoyé avec un jet d'eau haute pression. On stocke encore 4 heures la dalle revêtue de sa sous-couche et de ses baσières dans une atmosphère saturée d'humidité pour parfaire la réaction de prise du ciment et obtenir ainsi un liant hydraulique à l'état hydraté qui agrège la charge minérale des barrières et les consolide. Ensuite la dalle est passée dans un four à passage régulé à 115°C pour éliminer l'eau résiduelle.
On obtient ainsi sans traitement thermique un réseau de barrières durcies et consolidées sans frittage, reposant sur une sous-couche qui fait fonction de
couche diélectrique ; la porosité de la sous-couche et des barrières obtenues est de Tordre de 15%, ce qui est avantageux pour le pompage du panneau ; cette porosité peut être ajustée en fonction de la teneur en eau de la pâte. III -Application des luminophores : On prépare une suspension contenant 70 g de poudre de luminophores dispersés dans 130 g d'un mélange d'éthers de glycol sélectionnés pour leur température d'ébullition et leur viscosité de manière à obtenir la mise en suspension provisoire des luminophores sans recours à des résines. Des suspensions colloïdales de silice (ou autres) peuvent cependant être utilisées comme épaississant si nécessaire.
Pour appliquer ces pâtes sur les versants des barrières et le fond des cellules entre ces barrières, on utiliser un procédé d'injection (« dispensiπg » en langue anglaise) de ces pâtes, à l'aide de seringues dont l'orifice de sortie est orienté entre les barrières : on utilise à cet effet une tête multi-orifices (76 trous calibrés de 100 μm disposés en quinconce, au pas de 1080μm) ; on déplace tête parallèlement aux colonnes, en plusieurs passes décalées pour couvrir l'ensemble de la dalle. On sèche ensuite à 120°C. On procède ainsi successivement pour les trois luminophores, en décalant d'un pas de colonne (360 μm) comme précédemment. IV - Application du joint de scellement :
A l'aide de la même méthode d'application que pour les luminophores, on dépose ensuite une pâte de joint de scellement sur le pourtour de la dalle arrière ainsi obtenue ; ce joint de scellement est ici à base d'un verre à très bas point de fusion empâté dans une solution similaire à celle des luminophores donnant une viscosité de Tordre de 80 Pa.s. On sèche ensuite à 120°C. V- Bref traitement thermique final à basse température :
Malgré l'absence de résine, une montée en température avec palier de 30mπ à 250°C est réalisée pour parfaire Tévaporation de tous les solvants.
Pour obtenir un panneau de visualisation à plasma selon l'invention, on assemble une dalle avant classique sur la dalle arrière selon l'invention, on scelle les deux dalles par traitement thermique adapté pour obtenir la fusion au moins partielle du verre de scellement, on évacue l'air contenu entre les dalles
par pompage, on remplit le panneau de gaz de décharge sous faible pression, et on scelle Touverture de pompage.
Le panneau à plasma ainsi obtenu présente de bonnes propriétés mécaniques, notamment au niveau des barrières : on n'observe aucun écrasement des barrières. Le liant hydraulique des barrières est resté à Tétat hydraté malgré les traitements thermiques.
Le procédé selon la seconde famille de modes de réalisation de l'invention permet donc de réaliser les dalles de panneau à plasma qui portent les barrières sans jamais dépasser 250°C, ce qui est très avantageux économiquement et pour maintenir les barrières à Tétat hydraté selon l'invention.
Selon une variante avantageuse de l'invention, on utilise un joint de scellement à base de colle de scellement résistant à une température de 250°C, disponible sur le marché, ce qui permet de sceller les deux dalles par traitement thermique à seulement 250°C ; dans ce cas, grâce à l'invention, aucune des étapes de fabrication du panneau ne dépasse 250°C, ce qui permet de maintenir plus facilement le liant hydraulique des barrières à Tétat hydraté, ce qui limite avantageusement tout risque de dégradation des propriétés mécaniques du liant hydraulique des barrières. Quel que soit le mode de réalisation retenu pour mettre en œuvre l'invention, d'autres types de ciment que le ciment Portland sont utilisables sans se départir de l'invention, notamment des ciments qui, après prise, peuvent résister aux températures des traitements thermiques encore nécessaires pour la fabrication du panneau ; d'autres types de liants hydrauliques que le ciment sont utilisables sans se départir de l'invention.
La présente invention s'applique à tout type de panneau à plasma dont les cellules sont compartimentées par des barrières ; ces panneaux à plasma peuvent être de type coplanaire, de type matriciel, ou encore à excitation radiofréquence ou micro-onde.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Panneau à plasma comprenant deux dalles ménageant entre elles un espace étanche qui est rempli de gaz de décharge et qui est partitionné en cellules de décharge (6R, 6G, 6B) délimitées entre ces dalles par des barrières (3) en matériau minéral comprenant un liant minéral et une charge minérale caractérisé en ce que ledit liant minéral est un liant hydraulique qui est à Tétat hydraté et agrège ladite charge minérale.
2.- Panneau selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit liant hydraulique est un ciment.
3.- Panneau selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit ciment est à base d'aluminates ou d'alumino-silicates.
4.- Panneau selon Tune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la proportion pondérale de charge minérale dans ledit matériau minéral est supérieure ou égale à 50%.
5.- Panneau selon Tune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la charge minérale comprend plus de 50% en masse de silice et/ou d'alumine.
6.- Panneau selon Tune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la porosité desdites barrières est supérieure ou égale à environ 15%.
7.- Panneau selon la revendication 6 caractérisé en ce que la porosité desdites barrières est supérieure à 25%.
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