FR2764438A1 - Procede de realisation d'une couche dielectrique comportant des motifs en relief, sur une dalle de panneau a plasma - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication, sur une dalle (3a) de panneau à plasma, d'une couche diélectrique (6a) comportant des motifs en relief (11a).Conformément à l'invention, une couche vitreuse (Vt) est réalisée sur une dalle (3a) de panneau à plasma; un moule (M1) portant des motifs (B1, B2) en relief est appliqué sur la couche vitreuse (Vt), puis la dalle (3a) et le moule (M1) sont chauffés jusqu'à obtenir un effet de fluage de la couche vitreuse (Vt) qui conduit cette dernière à épouser la forme du moule (M1).Le procédé de l'invention permet ainsi de réaliser, simultanément et avec des qualités améliorées par rapport à l'art antérieur, une couche diélectrique (6a) portant des motifs tels que par exemple des barrières (11a).L'invention s'applique notamment aux panneaux à plasma de type alternatif.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE COUCHE DIELECTRIQUE
COMPORTANT DES MOTIFS EN RELIEF, SUR UNE DALLE DE
PANNEAU A PLASMA
La présente invention concerne un procédé pour la fabrication, sur une dalle de panneau à plasma, d'une couche diélectrique comportant des motifs en relief. L'invention trouve une application particulièrement intéressante avec les panneaux à plasma du type alternatif.

Les panneaux à plasma (appelés en abrégé 'PAP"dans la suite de la description) sont des écrans de visualisation d'image du type écran plat", qui fonctionnent sur le principe d'une décharge dans les gaz.

Les PAP comprennent généralement deux dalles isolantes, portant chacune un ou plusieurs réseaux d'électrodes, et délimitant entre elles un espace rempli de gaz. Les dalles sont assemblées l'une à l'autre de manière que les réseaux d'électrodes soient orthogonaux. Chaque intersection d'électrodes définit une cellule à laquelle correspond un espace gazeux, espace gazeux dans lequel est produite une décharge électrique à chaque activation de la cellule.

La figure 1 représente à titre d'exemple, de manière partielle et simplifiée, une structure classique d'un PAP alternatif couleur. II est à noter que l'on trouve différents types de PAP alternatifs, parmi lesquels par exemple on peut citer : ceux du type utilisant seulement deux électrodes croisées pour définir et commander une cellule, comme décrit notamment dans un brevet français publié avec le n" 2 417 848; ou encore ceux du type appelé n à structure coplanaire,: dont la structure et le fonctionnement sont décrits par exemple dans le document de brevet européen EP-A- 0.135.382.

Les PAP alternatifs ont une caractéristique commune, qui est de présenter en fonctionnement un effet de mémoire interne, du au fait que leurs électrodes sont isolées du gaz et de la décharge par une couche d'un matériau diélectrique.

Dans l'exemple de la figure 1, le PAP est du type à deux électrodes croisées pour définir une cellule. II comporte deux substrats ou dalles 2, 3, dont l'une est une dalle avant 2, c'est à dire la dalle qui est du côté d'un observateur (non représenté); cette dalle porte un premier réseau d'électrodes appelées électrodes lignes" dont seulement 3 électrodes Y1,
Y2, Y3 sont représentées. Les électrodes lignes Y1 à Y3 sont recouvertes d'une couche 5 d'un matériau diélectrique.

La seconde dalle 3 forme la dalle arrière, elle est à l'opposé de l'observateur ; elle porte un second réseau d'électrodes appelées électrodes colonnes dont seulement 5 électrodes X1 à X5 sont représentées. Les deux dalles 2, 3, sont en un même matériau, généralement du verre. Ces deux dalles 2, 3 sont destinées à être assemblées l'une à l'autre, de façon que les réseaux d'électrodes lignes et colonnes soient orthogonaux l'un par rapport à l'autre.

Sur la dalle arrière 3, les électrodes colonnes X1 à X5 sont disposées suivant un pas P, compris par exemple entre 100 pm et 500 pm suivant la définition de l'image. Elles sont elles aussi recouvertes d'une couche 6 de matériau diélectrique, ayant couramment une épaisseur el de l'ordre de 20 pm à 30 pm. Dans l'exemple représenté, la couche diélectrique 6 est elle-même recouverte de couches de matériaux luminophores formant des bandes 7, 8, 9, correspondant par exemple respectivement aux couleurs vert, rouge et bleu. La dalle arrière 3 comporte en outre un réseau de barrières 11, parallèles aux électrodes colonnes Xl à X5 ainsi qu'aux bandes luminophores 7 à 9. Ces barrières il sont disposées entre deux bandes luminophores adjacentes de façon à les séparer.

Le PAP est formé après l'assemblage des dalles avant et arrière 2, 3, assemblage qui réalise une matrice de cellules C1 à Cn. Les cellules sont alors définies à l'intersection chacune entre une électrode ligne Y1 à Y3 et une électrode colonne X1 à X5, et comportent chacune une zone de décharge dont la section correspond sensiblement à des surfaces dites btiles formées par les surfaces en regard des deux électrodes croisées.

Les cellules C1 à Cn sont matérialisées sur la figure par des épargnes Epl à
Epn réalisées dans les bandes luminophores 7 à 9. Dans l'exemple représenté, des intersections réalisées par la première électrode ligne Y1 avec les électrodes colonnes X1 à X5 définissent une ligne de cellules C1 à
C5, matérialisées par des épargnes respectivement Epl à Ep5. Pour chaque cellule, la décharge dans le gaz engendre des charges électriques qui s'accumulent sur les diélectriques 5, 6 en regard des électrodes lignes et colonnes, c'est à dire au droit des épargnes Ep1 à Epn.

Les couches diélectriques 5, 6 remplissent donc une fonction particulièrement importante. Elles sont généralement réalisées par cuisson d'une fritte de verre : la cuisson densifie la fritte jusqu'à former un verre.

Malheureusement il est courant que cette méthode laisse persister dans ce verre des défauts tels que des bulles, ou des dépressions (qui engendrent une épaisseur trop faible), voire même des trous. Ces différents défauts constituent des points faibles dans la tenue en tension de ces diélectriques.

Dans le cas par exemple de la couches diélectrique 6, elle doit avoir des tensions de claquage supérieures à quelques centaines de volts.

Un autre point délicat dans la fabrication des PAP, est celui de la réalisation des barrières 11. Ces barrières remplissent couramment une fonction d'entretoise : elles servent à déterminer la distance d'écartement entre la dalle avant 2 et la dalle arrière 3. Cette distance d'écartement est alors donnée par la hauteur HI des barrières Il, hauteur H1 qui est souvent comprise entre 50 pm et 150 pm suivant les applications. Ceci exige d'une part, que la hauteur H1 soit obtenue avec une grande précision, pour donner à la décharge ses qualités optimales, et d'autre part que la dispersion dans la valeur de la hauteur H1, entre les différentes barrières, soit très faible.

Les barrières doivent en outre présenter une géométrie appropriée à favoriser le rendement lumineux de la structure. II est à noter que les barrières 11 peuvent en outre remplir une autre fonction dite de confinement, qui se rapporte à l'isolation des cellules les unes par rapport aux autres.

Ces différentes conditions sont difficiles à obtenir avec les méthodes de fabrication classiques.

La figure 2 représente une barrière réalisée de façon classique par des couches superposées: une dalle 20 porte des électrodes 21, ellesmêmes recouvertes d'une couche diélectrique 22 ; une barrière 23 est formée sur la couche 22, par un nombre N d'opérations de sérigraphies successives, ayant produit chacune une couche Csl,.., CsN ; le nombre N peut être compris par exemple entre 10 et 20 en fonction de la hauteur H1 à atteindre.

Un inconvénient de cette méthode réside dans le nombre élevé des opérations de sérigraphie qu'il est nécessaire d'effectuer pour obtenir la hauteur HI. Un autre inconvénient réside dans le profil irrégulier des flancs de la barrière 23, qui résulte de l'impossibilité d'une parfaite superposition des couches successives Csl à CsN. Un autre inconvénient enfin est que la hauteur de la barrière est difficile à obtenir avec toute la précision requise, car les différentes couches Cs1 à Csn n'ont pas une épaisseur uniforme.

Une autre méthode classique de réalisation des barrières, utilise des opérations de sablage (non représentées). Elle consiste à protéger par un masque les zones destinées à constituer les barrières, puis par sablage, à ôter la matière des zones non protégées. L'un des défauts de cette méthode est que la géométrie des barrières est limitée, notamment les flancs sont obligatoirement entièrement verticaux et ne favorisent par le rendement lumineux. Un autre inconvénient réside dans le risque de dégradera couche diélectriques sous-jacente durant l'opération de sablage, et qui oblige à prendre un grand nombre de précautions particulièrement pénalisantes. Enfin un grave inconvénient de cette méthode, est qu'elle engendre de grandes quantités de sable pollué par des métaux lourds contenus dans les couches soumises au sablage, et qu'il faut donc retraiter.

La présente invention propose un procédé permettant de réaliser sur une dalle de PAP, d'une manière simple et sans les défauts et inconvénients ci-dessus cités, simultanément, une couche diélectrique et des motifs en reliefs tels que par exemple le réseau de barrières décrites plus haut.

Suivant l'invention, un procédé pour réaliser une couche diélectrique comportant des motifs en relief, sur une dalle de panneau à plasma, consistant à déposer sur la dalle une couche contenant une fritte de verre, puis à vitrifier cette couche qui est alors appelée "couche vitreuse'; est caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à presser sur la couche vitreuse un moule portant les motifs en relief, et à chauffer l'ensemble formé par le moule et la dalle portant la couche vitreuse, jusqu'à obtenir un effet de fluage de la couche vitreuse qui conduit la couche vitreuse à épouser la forme du moule.

Par le terme motif en relief" nous entendons définir, par rapport à la surface de la couche diélectrique, aussi bien des éléments en élévation formant bosses ou saillies comme les barrières il, que des éléments en creux comme les épargnes Ep1 à Epn par exemple.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux figures annexées, parmi lesquelles:
- la figure 1 déjà décrite représente une structure classique de panneau à plasma couleur;
- la figure 2 représente la fabrication par un procédé de l'art antérieur, d'une barrière montrée à la figure I
- la figure 3 illustre une première étape du procédé de l'invention;
- la figure 4 représente l'utilisation d'un moule dans une étape suivante du procédé de l'invention;
- la figure 5 représente une couche diélectrique obtenue suivant le procédé de l'invention;
- la figure 6 illustre la réalisation d'une couche diélectrique par le procédé de l'invention, sur une couche diélectrique déjà existante.

La figure 3 représente de façon partielle, une dalle 3a destinée par exemple à constituer une dalle arrière de PAP semblable à la dalle arrière 3 montrée à la figure 1. La dalle 3a porte un réseau d'électrodes X1,
X2 obtenues de façon classique, et dont seulement deux électrodes sont représentées pour simplifier la figure.

Le procédé de l'invention consiste dans un premier temps, à déposer par sérigrapie par exemple, sur la surface en verre de la dalle 3a, et par dessus les électrodes X1, X2, une couche Ci appelée touche intermédiaire" La couche intermédiaire Ci est faite d'une pâte contenant une fritte de verre de composition classique, déposée avec une épaisseur e2.

Après séchage de la couche intermédiaire Ci, on la soumet à une température dite de cuisson de l'ordre par exemple de 550 à 600 "C , elle est alors vitrifiée et constitue une couche vitreuse Vt montrée à la figure 4. Il est à observer que la couche vitreuse Vt possède une épaisseur e3 inférieure à l'épaisseur e2 de la couche intermédiaire Ci, dans un rapport qui peut varier notamment en fonction de la composition de la couche ; ce rapport peut être voisin de 2 par exemple, et pour une composition donnée, il est connu et parfaitement reproductible.

Dans une phase suivante illustrée à la figure 4, on applique sur la couche vitreuse Vt un moule M1, représenté au dessus de ia dalle 3a. Le moule M1 porte des motifs qui sont à mouler dans la couche vitreuse Vt, et qui dans l'exemple sont des barrières apparaissant en formes de creux B1,
B2. Les barrières peuvent être de type barrières porteuses et remplir une fonction d'entretoise. Elles peuvent remplir une fonction de confinement c'est-à-dire d'isolement entre cellules.

L'ensemble, formé par le moule M1 et la dalle 3a portant la couche vitreuse Vt est alors chauffé, dans un four par exemple, jusqu'à une température qui favorise le fluage de la couche vitreuse Vt. Le fluage est un effet dans lequel se produisent des déplacements de matière sur de courtes distances, de l'ordre par exemple de quelques centaines de microns. Dans le cas présent, en combinaison avec la force avec laquelle le moule M1 est appliqué sur la couche vitreuse Vt, le fluage permet à cette couche vitreuse d'épouser la forme du moule Mol ; quand les creux du moule M1 sont remplis, la forme et l'épaisseur n'évoluent plus. Bien entendu le moule M1 doit être pressé sur la couche intermédiaire vitrifiée Vt, avec une pression relativement homogène pour toute la surface de cette couche, par exemple 4 inférieure à environ 0,9 bar soit 9.10 Pa.

En fait les conditions de fluage de la couche vitreuse Vt dépendent à la fois de sa nature (sa composition chimique et donc sa viscosité à la température de traitement), et des trois paramètres suivants température, temps, et pression de placage du moule M1 c'est à dire la force avec laquelle ce dernier est maintenu appliqué contre la couche intermédiaire vitrifiée Vt. Ainsi par exemple, on obtient un fluage satisfaisant dans le cas d'un verre du type PbO, B203, SiO2 (dont la température de transition vitreuse est de l'ordre de 410 "C), en chauffant l'ensemble formé par le moule M1 et la dalle 3a à une température de l'ordre de 460 "C, pendant environ 0,5 heure, et avec une pression correspondant sensiblement à 0,5 atmosphère. Une augmentation de la pression permet de réduire la durée et/ou la température du traitement.

Une manière relativement simple et en elle même bien connue pour assurer une pression homogène sur le moule Ml, peut consister par exemple en une pression pneumatique exercée sur le moule et la dalle 3a.

Mais cette pression homogène peut aussi être réalisée en créant une dépression entre le moule M1 et la dalle 3a, comme illustré à la figure 4. La figure 4 montre qu'à l'aide d'un joint d'étanchéité 25, disposé entre la dalle 3a et le moule M1 à la périphérie de ces derniers, prés d'un bord extérieur 34 de la dalle 3a, on forme un espace intérieur 26 dans lequel peut être installé un vide partiel. A cet effet le moule M1 est traversé à sa périphérie par un canal 27, allant de sa face intérieure 32 portant les motifs jusqu'à sa face extérieure, afin de mettre en communication des moyens d'aspirations classiques (non représentés) avec l'espace intérieur 26.

La figure 5 représente la dalle 3a sur laquelle sont formées, suite à l'application du moule M1 et suivant le procédé de l'invention, une couche diélectrique 6a portant des barrières Il a. II et à noter que le paramètre pression d'application du moule est important, car de lui dépend particulièrement l'absence de défauts dans certaines parties ou zones Z1 particulièrement comprimées de la couche diélectrique 6a. Dans l'exemple non limitatif représenté, ces zones Z1 les plus comprimées ont une épaisseur e4 qui est la plus faible, et correspondent aux zones dans lesquelles, dans chaque cellule, se produisent les décharges électriques; ces zones Z1 doivent en conséquence présenter la meilleure rigidité diélectrique.

L'application du moule M1 avec une pression obtenue en installant un vide partiel entre la dalle 3a et le moule, comme mentionné cidessus, non seulement permet d'assurer une bonne uniformité de l'intensité de cette pression, mais il permet aussi d'éliminer plus facilement de la couche diélectrique 6a d'éventuelles bulles, dont la présence est néfaste à la bonne tenue électrique, et ceci tout particulièrement dans les zones Zl.

En conséquence, la présence d'une telle dépression entre la dalle 3a et le moule M1, autoriserait une température de cuisson initiale de la fritte de verre plus faible, par exemple 500 à 540 "C au lieu de 550 à 600 "C comme indiqué précédemment.

Outre qu'il permet d'obtenir une meilleure qualité de la couche diélectrique 6a, le procédé de l'invention offre l'avantage de réaliser simultanément la couche diélectrique 6a et les barrières Il a, avec un nombre d'opérations très inférieur à celui qui est nécessaire avec les méthodes connues. II permet également de façon simple, de conférer aux barrières lia le profil (notamment l'inclinaison de leurs flancs) et la hauteur H1 souhaités, avec une bonne reproduction de cette hauteur pour toutes les barrières. II est à noter qu'il est possible également et beaucoup plus facilement que dans l'art antérieur, d'aménager dans la hauteur HI des barrières lia, des décrochements 28, c'est à dire des diminutions localisées de cette hauteur, permettant d'obtenir au niveau des cellules un effet dit te conditionnement des cellules"; les creux des barrières B1, B2 du moule Ml peuvent comporter à cet effet un bossage approprié (non représenté).

L'épaisseur e3 de la couche vitreuse Vt présentée à la figure 4, doit permettre de conférer les valeurs voulues à la hauteur H1 des barrières lia et à l'épaisseur e4 de la couche diélectrique 6a. On peut déterminer l'épaisseur e3 de la couche vitreuse Vt, en fonction de la hauteur HI des barrières lia et de leur largeur Lg, du pas P de ces barrières, et enfin de l'épaisseur e4 de la couche diélectrique 6a, par la relation qui suit: e3 = e4 + H1 xLg/P
Il est à remarquer que dans ces conditions, la valeur de l'épaisseur e4 de la couche diélectrique 6a peut être ajustée, par l'épaisseur e3 de la couche vitreuse Vt.

Le moule M1 peut être constitué par une plaque de métal, dont une face 32 porte les motifs à reproduire, obtenus par exemple par une technique d'électroformage ou une technique de gravure.

En vue de réduire des variations dues aux différences entre les coefficients de dilatation thermique de la dalle 3a et du moule M1 (en référence à nouveau à la figure 4), ce dernier peut être constitué par un support ou dalle en verre SM métallisée, dont le dépôt métallique Dm a été électroformé pour réaliser les motifs à reproduire.

Dans l'exemple décrit plus haut, la couche diélectrique 6a et les barrières 11a sont réalisées directement sur la dalle 3a. Mais le procédé de l'invention permet aussi de les réaliser sur une couche dite 'Initiale" en matériau diélectrique par exemple, dès lors que la température de ramollissement de cette couche initiale est plus élevées que celle qui permet d'obtenir l'effet de fluage ci-dessus décrit de la couche vitreuse Vt. Une telle situation peut se rencontrer par exemple, quand on souhaite isoler les électrodes par un diélectrique fait de couches diélectriques de natures différentes.

Cette configuration est représentée à la figure 6, dans laquelle une dalle 3b comporte un support en verre 30 portant des électrodes X1, X2; ces électrodes sont recouvertes par une couche diélectrique 31 formant la couche initiale, qui elle même est recouverte par la couche vitreuse Vt conduisant à la couche diélectrique et aux barrières obtenues par le procédé de l'invention. La couche initiale 31 pourrait dans ce cas constituer par exemple un diélectrique blanc (par incorporation de titane dans sa composition), de façon à former un fond blanc destiné dans une dalle de
PAP à renvoyer la lumière vers l'avant ; les caractéristiques de fluage d'un tel diélectrique sont très médiocres, et cette couche initiale ne serait donc pas affectée par le traitement nécessaire à obtenir la couche diélectrique de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour réaliser une couche diélectrique (6a) comportant des motifs (lia) en relief, sur une dalle (3a) de panneau à plasma, consistant à déposer sur la dalle (3a) une couche (Ci) contenant une fritte de verre, puis à vitrifier cette couche qui devient alors une couche vitreuse (Vt), caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à presser sur la couche vitreuse un moule (M1) portant les motifs (11a) en relief et à chauffer l'ensemble formé par le moule (M1) et la dalle (3a) portant la couche vitreuse (Vt), jusqu'à obtenir un effet de fluage de la couche vitreuse (Vt) qui conduit cette dernière à épouser la forme du moule (M1) et constituer la couche diélectrique (6a) et les motifs (il).

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les motifs en relief sont des barrières (Ila) du type barrières porteuses remplissant une fonction d'entretoise.

3. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les motifs en relief sont des barrières (?la) du type remplissant une fonction de confinement.

4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à presser le moule (M1) sur la couche vitreuse (Vt) par une pression pneumatique exercée sur le moule (M1) et la dalle (3â).

5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à installer un vide partiel entre le moule (M1) et la dalle (3a), afin de presser le moule (M1) sur la couche vitreuse (Vt).

6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du moule (M1) sur la couche vitreuse (Vt) 4 est inférieure à environ 9.10 Pa.

7. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche diélectrique (6a) obtenue, a une épaisseur (e4) qui résulte d'une épaisseur (e3) conférée à la couche vitreuse (Vt).

8. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à former la couche diélectrique (6a) comportant des motifs (il), sur une couche dite initiale (31) déjà réalisée sur la dalle (3a).

9. Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche initiale (31) est une couche diélectrique dont la température de ramollissement est plus élevée que la température à laquelle est soumise la couche vitreuse (Vt) pour obtenir son fluage.

10. Procédé suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la couche initiale (31) est blanche.

11. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moule (M1) est fait d'une plaque métallique dont une face (32) porte les motifs (B1, B2) à mouler.

12. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le moule (M1) comporte un support en verre (SM).

13. Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le support en verre (SM) porte sur une face (32) un dépot métallisé (Dm) sur lequel sont réalisés les motifs (B1, B2) à mouler.

14. Dalle de panneau à plasma obtenue par la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 13, comportant au moins un réseau d'électrodes (X1, X2), une couche diélectrique (6a), des barrières (iia), est caractérisée en ce que la couche diélectrique (6a) et les barrières (lia) sont constituées par une même couche (Vt) d'un matériau vitrifié.

15. Dalle de panneau à plasma suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la couche diélectrique (6a) et les barrières (1 la) sont obtenues par une opération de moulage.