FR2787632A1 - Procede de fabrication d'un panneau d'affichage au plasma et panneau d'affichage au plasma realise par ledit procede - Google Patents

Abstract

Le procédé s'applique à la fabrication d'un panneau d'affichage au plasma constitué de deux dalles en regard renfermant un espace de décharge et comportant un réseau de cellules de décharge (X1 , X2 ,.,X5 ,... ), l'une au moins des dalles (4) comportant des barrières (16) entre cellules. Selon ce procédé, on confère aux barrières (16) d'une part une porosité sensiblement ouverte et de préférence relativement élevée, et d'autre part une propriété Getter.

Description

Procédé de fabrication d'un panneau d'affichage au plasma et panneau

d'affichage au plasma réalisé par ledit procédé.

La présente invention concerne les panneaux d'affichage au plasma (PAP). Plus particulièrement, I'invention vise un procédé de fabrication remédiant au dégazage des barrières, ces barrières étant en elles-mêmes des éléments de structure bien connus dans le domaine des PAP. Les panneaux d'affichage au plasma sont des écrans de io visualisation plats dans lequel l'image affichée est constituée par un ensemble de points de décharge lumineuse. Les décharges lumineuses se produisent dans un gaz contenu entre deux dalles isolantes. Chaque point de décharge est engendré par une cellule de décharge définie par une intersection dans des réseaux d'électrodes portées par au moins l'une des

dalles.

Ainsi, un PAP comporte une matrice bi-dimensionnelle de cellules, organisée en lignes et en colonnes calquées sur la géométrie des réseaux d'électrodes. Les barrières sont des éléments de relief destinés à séparer les rangées ou les colonnes de cellules. Dans certains panneaux, les barrières peuvent aussi séparer à la fois les colonnes et les rangées de cellules,

formant alors un quadrillage de ces dernières.

Le rôle des barrières est multiple. En cloisonnant l'espace de chaque cellule, au moins dans le sens des lignes ou des colonnes, les barrières empêchent qu'une décharge dans une cellule induise des décharges non voulues dans des cellules voisines par effet d'ionisation. Elles

évitent ainsi les phénomènes de diaphonie.

Par ailleurs, les barrières constituent des écrans optiques entre les cellules voisines, permettant de bien confiner dans l'espace le rayonnement émis par chaque cellule. Ce rôle est particulièrement important avec les PAP couleur o les cellules voisines constituent des points élémentaires respectifs de couleurs différentes, par exemple pour former des triades. Dans ce cas,

les barrières assurent une bonne saturation des couleurs.

Enfin, les barrières servent souvent d'entretoise entre les deux dalles du panneau. On exploite ici le fait que les barrières peuvent avoir une hauteur qui correspond à la séparation requise entre les deux dalles et qu'elles sont réparties régulièrement sur la surface utile en dehors des points de décharge. Dans ce cas, la dalle non pourvue de barrières repose sur les sommets des barrières présentes sur l'autre dalle. Il existe aussi des panneaux dans lesquels des barrières sont présentes sur chacune des dalles, ces dernières étant assemblées avec les barrières, sommet contre sommet. Les figures 1 et 2 représentent un panneau d'affichage au plasma

alternatif couleur à structure dite coplanaire, selon une architecture connue.

Le PAP comporte une première et une seconde dalles de verre 2 o0 et 4 de quelques millimètres d'épaisseur disposées face à face avec une séparation de l'ordre de 100 microns entre les faces internes lorsqu'elles

sont assemblées (figure 2).

La première dalle 2 comporte sur sa face interne un réseau d'électrodes parallèles groupées en paires d'électrodes rapprochées Y1a-Ylb, Y2aY2b,..., Y5a-Y5b.... Chaque paire d'électrodes constitue une ligne d'affichage du panneau. Les électrodes sont noyées dans une couche épaisse de matériau diélectrique 6, par exemple du verre, qui recouvre toute la surface utile de la dalle 2. Cette couche 6 est elle-même recouverte d'une couche mince 8 (inférieure à 1 micron) d'un autre matériau diélectrique, en l'espèce de l'oxyde de magnésium (MgO), dont la surface est exposée au

gaz de décharge.

Dans l'exemple, la surface interne de la première dalle 2 peut, par exemple, être dotée d'une matrice d'amélioration de contraste 10. Ladite matrice est constituée d'une mosaïque de filtres de couleurs élémentaires

entourés par des cernes généralement noirs.

La seconde dalle 4 comporte sur sa face interne un réseau

d'électrodes parallèles uniformément espacées X1, X2,..., X6,....

perpendiculaire aux électrodes de ligne Yla-Ylb, Y2a-Y2b,..., Y5a-Yb,., qui

constitue les électrodes d'adressage du panneau d'affichage au plasma.

Comme pour la première dalle 2, ces électrodes X1, X2,..., X6,..., sont noyées dans une couche épaisse de diélectrique 12, elle même recouverte

d'une couche mince d'oxyde de magnésium 14.

Une cellule de décharge du PAP est ainsi formée par l'intersection d'une électrode d'adressage Xi, X2,..., X6,..., avec une paire d'électrodes

yaYlaYlb, Y2a-Y2b,..., Y5a-Ysb,.... d'une ligne d'affichage.

En fonctionnement, on applique une tension alternative, dite d'entretien, entre les électrodes formant la paire d'électrodes de chaque ligne d'affichage. Les décharges se produisent en surface entre ces électrodes en fonction d'un signal de tension appliqué sur l'électrode d'adressage, selon

des techniques de multiplexage bien établies.

Il est notamment possible de modifier l'état de décharge lumineuse de chaque cellule selon un balayage ligne par ligne pour réaliser

un affichage en mode vidéo.

Des barrières rectilignes 16 sont disposées sur la couche mince 14 de la seconde dalle 4, à chaque emplacement entre des électrodes

d'adressage adjacentes X1, X2,..., X6,..., et parallèlement à ces dernières.

io Les barrières 16 comportent des parois perpendiculaires à la surface de la dalle 4 et un sommet plat servant d'appui pour la face interne de la première dalle 2. Dans certains modes de réalisation, les barrières peuvent être de section trapézoïdale afin d'améliorer l'intensité lumineuse. Elles cloisonnent ainsi les cellules de décharge dans le sens perpendiculaire aux électrodes d'adressage X1, X2,..., X5,..., et servent en même temps de structure

porteuse pour l'entretoisement des deux dalles 2, 4.

Typiquement, les barrières 16 ont une hauteur de l'ordre de 100

microns et un pas de 220 microns pour une largeur de 50 microns.

Des luminophores 18R, 18V, 18B sont disposés en bandes sur la surface exposée de la seconde dalle 4. Une bande de luminophore recouvre une portion de surface de la couche mince d'oxyde de magnésium 14 bordée entre deux barrières adjacentes 16. Elle recouvre également les parois perpendiculaires des deux barrières 16 qui sont tournées vers cette portion de surface. Chaque bande de luminophore 18R, 18V, 18B a sa propre couleur élémentaire d'émission parmi le rouge, le vert et le bleu en réponse à une décharge lumineuse (généralement dans l'ultraviolet) reçue d'une cellule. Ensemble, les luminophores constituent un motif répétitif de trois bandes successives ayant chacune une couleur d'émission différente, de façon à ce qu'il soit créée une succession de triades de couleurs

élémentaires dans le sens des électrodes de ligne X1, X2,..., X5....

Les deux dalles 2 et 4 sont scellées entre elles et l'espace qu'elles renferment est rempli du gaz de décharge à une faible pression après un

pompage à vide à travers un queusot.

On note que la présence des couches de matériau diélectrique 6, 8 et 12, 14 au dessus des électrodes Yîa-Y1b, Y2a-Y2b,.... Y5a-Ysb, et Xi, X2, X5,..., est caractéristique des PAP alternatifs. Le matériau dielectrique forme avec son électrode un condensateur à travers lequel on applique dans le gaz les tensions nécessaires à engendrer et à entretenir les décharges lumineuses. Une spécificité intéressante des PAP alternatifs est que la tension alternative d'entretien fige automatiquement l'état d'un point de décharge lumineuse depuis la dernière commande reçue: soit la décharge lumineuse est maintenue, soit elle reste absente, selon la commande précédemment transmise. Il en résulte ainsi un effet de mémoire inhérente de l'image, d'o la possibilité d'adresser les points seulement lorsque leur

état lumineux doit changer.

La figure 3 montre un autre exemple de PAP alternatif, cette fois à structure matricielle. Ce type de PAP diffère des panneaux coplanaires essentiellement par le fait que les décharges se produisent entre les surfaces

respectives des deux dalles 2 et 4 en regard.

Les éléments analogues entre ce panneau et celui précédemment

décrit portent les mêmes références.

Comme dans le cas précédent, le PAP comporte une première et une seconde dalles 2 et 4 chacune dotée d'un réseau d'électrodes mutuellement parallèles Y1, Y2, Y3,..., Y7,... et X1, X2, X3,..., X7,... noyées dans une couche épaisse de diélectrique 6 et 12, elle-même recouverte d'une couche mince d'oxyde de magnésium 8 et 14. Pour les deux dalles, le

pas entre les électrodes de l'ordre 0,5 mm.

Le réseau porté par la première dalle 2 constitue les électrodes de ligne Y1, Y2, Y3,..., Y7,..., chaque ligne d'affichage étant associée à une

seule électrode.

Le réseau porté par la seconde dalle 4 constitue les électrodes de colonne X1, X2, X3,..., X7,..., celles-ci étant disposées perpendiculairement

aux électrodes de ligne.

La seconde dalle 4 comprend également un système de barrières 16 sous la forme d'une couche épaisse (de l'ordre de 100 microns) dans laquelle sont formés des puits 20. Les puits 20 traversent toute l'épaisseur de la couche qui constitue le système de barrières 16 et exposent ainsi la

couche mince de MgO 14.

Lorsque les deux dalles sont assemblées, la première dalle 2 est

mise en appui sur la couche de barrières 16 par l'intermédiaire de billes 17.

Les puits 20 sont répartis selon un motif en quinconce et sont centrés sur des points de croisement entre les électrodes de ligne Y1, Y2, Y3,... , Y7,... et de colonne Xi, X2, X3,..., X7,.... Dans le cas représenté, deux

TI '--

électrodes de lignes adjacentes Y2i et Y2i+1 forment un couple et reçoivent le même signal électrique. Les puits 20 ont une section circulaire de diamètre moyen de l'ordre 0,5 mm. Chaque puits 20 réalise une cellule de décharge avec le croisement des électrodes de ligne et de colonne auquel il est associé. La distribution des puits 20 en quinconce fait que le long de chaque électrode de ligne Y", Y2, Y3,..., Y7,..., il existe successivement une cellule de décharge pour deux points de croisement avec les électrodes de colonne X1, X2, X3,...., X7. De même, le long de chaque électrode de colonne il existe successivement une cellule de décharge pour deux points de lo croisement avec les électrodes de ligne. Ainsi, 50% des points de croisement

d'électrodes sur l'ensemble des dalles constituent des points de décharge.

Selon un autre mode de réalisation, il est connu d'utiliser des électrodes en

zig-zag, on dispose alors deux fois moins d'électrodes.

Chaque décharge lumineuse se produit donc au sein d'un puits 20 entre les couches respectives de MgO 8 et 14 exposées des deux dalles 2 et 4. Les cellules de décharge sont ainsi parfaitement cloisonnées à la fois dans

le sens des lignes et dans le sens des colonnes.

Pour obtenir un affichage en couleur, on introduit des luminophores dans les puits 20, chaque puit ayant un luminophore de couleur d'émission primaire différente de celle des puits voisins de façon à réaliser des triades élémentaires selon un motif répétitif. Les luminophores occupent un volume annulaire dans leurs puits 20, I'espace central étant

dégagé pour créer les décharges lumineuses.

On note que le système de barrières 16 à puits 20 en quinconce occupe une part importante (40 à 60%) de la surface totale de la seconde dalle 4. Elle permet ainsi de réaliser aisément une structure porteuse résistante et stable pour recevoir les billes d'entretoises supportant la

première dalle 2.

Quelque soit la structure utilisée pour les barrières 16, celles-ci doivent être réalisées classiquement dans un matériau dense et durci si elles

sont destinées à être porteuses.

En effet, les barrières porteuses doivent pouvoir supporter la force considérable exercée par la pression atmosphérique sur les dalles. Lors de l'opération de pompage à vide de l'espace entre les dalles 2 et 4 préalable à lI'introduction du gaz de décharge à faible pression, la force exercée par unité de surface de barrière peut atteindre 106 Pascals (environ 10 kg/cm2) selon

le rapport de la surface d'appui des barrières à la surface total du panneau.

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Hormis ces considérations, la nature du matériau constituant les barrières est importante car la durée de l'opération de pompage et les

risques de dégazage en dépendent.

Dans l'état de la technique, les barrières 16 comme celles décrites par référence aux figures 1 à 3, par exemple, sont composées d'un matériau dense, généralement une phase vitreuse, suffisamment résistant à

l'écrasement pour maintenir un espace constant entre les deux dalles.

Ces barrières sont réalisées par exemple par sérigraphie (10 à 20 couches successives) d'une pâte contenant une fritte de verre ou par

io sablage d'une couche contenant une fritte de verre.

Après réalisation de la géométrie des barrières, ces couches sont cuites à des températures comprises entre 450 et 600 C afin de densifier le

matériau et le rendre mécaniquement résistant.

Cependant, le matériau densifié présente toujours une porosité s 5dans sa masse. Cette porosité ne peut pas être pompée facilement lors de l'opération de pompage à vide du panneau qui ne dure que quelques heures (généralement 4 à 15 heures de palier à 350 C). Même si cette porosité est faible (de l'ordre de 1%), et même si la surface des barrières est parfaitement vitrifiée, il peut se produire des dégazages dans les quelques dizaines de

millier d'heures qui constituent la vie d'un panneau d'affichage au plasma.

On note que les matériaux dégazent aussi bien en fonctionnement que hors fonctionnement. Or toute pollution de la phase gazeuse d'un PAP (à partir de quelques centaines de parts par million) engendre des variations de fonctionnement. Celles-ci peuvent se manifester soit au niveau des tensions

de fonctionnement, soit sur le rendement lumineux, soit sur la durée de vie.

Le problème de dégazage du matériau des barrières peut aussi apparaître avec des panneaux dans lesquelles les barrières ne sont pas porteuses. Dans ces panneaux, l'espacement des deux dalles est réalisé par des entretoises de type billes ou plots placées entre les cellules dans la zone active et/ou sur le pourtour du panneau. Les entretoises laissent un espace vide entre les sommets des barrières et la face de la dalle en regard pour

permettre la circulation de l'air et du gaz.

Pour pallier le problème du dégazage indésirable du matériau des barrières après le pompage à vide, la présente invention propose un procédé de fabrication d'un panneau d'affichage au plasma du type comportant deux

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dalles renfermant un gaz de décharge et incorporant un réseau de cellules de décharge, l'une au moins des dalles comportant en outre des moyens formant barrières, caractérisé en ce que l'on confère aux moyens formant

barrières une porosité sensiblement ouverte.

Par le terme porosité sensiblement ouverte, on comprendra une porosité sur toute la masse du matériau des barrières, du coeur à la surface incluses. Ainsi, dans le procédé selon la présente invention, on ne cherche pas à fermer la porosité du matériau des barrières, chose estimée nécessaire dans les procédés classiques de fabrication de PAP, en passant i0 par exemple par une phase de vitrification de nature à boucher les pores du matériau. En effet, on vise dans l'état de la technique à fermer autant que possible la porosité des barrières dans le but de bien emprisonner dans la masse les particules susceptibles de dégazer. Il en résulte des barrières à

matériau relativement dense et à degré élevé de vitrification.

Or, on a découvert que si, au contraire, on réalise des barrières à porosité ouverte, il est possible de retirer de celles-ci lors du pompage à vide quasiment toutes les espèces ou molécules susceptibles de dégazer, si bien que les panneaux ne présentent sensiblement plus de risque de dégazages

ultérieurs.

Cet effet technique est d'autant plus remarquable que la durée de l'étape de pompage à vide peut passer de plusieurs heures à moins d'une heure, voire environ 30 minutes seulement sans que les performances du

PAP en soient affectées.

Avec l'invention, il est également possible de réaliser une structure à puits en quinconce à barrière porteuse sans utiliser de billes. On peut avoir recours à des entretoises réalisées au-dessus des barrières, ou sur la dalle opposée, dans le même type de matériau. Une telle technique permet notamment d'améliorer le rendement de production en supprimant les

défauts dus au roulage des billes lors de l'assemblage des dalles.

Par ailleurs, les barrières à porosité ouverte de l'invention présentent une densité relativement faible, ce qui leur confère une capacité de tassement localisé sous contrainte. Cette caractéristique est avantageuse lorsque les barrières sont porteuses. Dans ce cas, la dalle prenant appui sur les sommets des barrières nivellera toutes les sur- épaisseurs lors de la mise en dépression (cycle de pompage à vide), par densification locale du matériau. Il est alors possible d'obtenir un entretoisement bien maîtrisé des dalles sans faire appel à des techniques spécifiques visant une grande

uniformité de hauteur de barrière.

A contrario, les barrières relativement denses utilisées dans l'état de la technique doivent être soit surfacées, soit réalisées dans un procédé

qui confère une très bonne uniformité de hauteur. En effet, toute non-

uniformité de hauteur provoque une variation de l'espacement entre les dalles si la barrière est assez solide, ou un éclatement des barrières qui

endommage les dépôts de luminophores.

Avantageusement, on confère au matériau des barrières une

porosité qui est non seulement ouverte, mais aussi relativement élevée.

Les barrières conformément a la présente invention sont de préférence composées a partir d'un matériau comportant une charge

minérale sous forme de poudre.

Le diamètre élémentaire moyen des particules de la poudre est de préférence dans la gamme de 1 à 20 microns, et de façon plus préférentielle

de 5 à 8 microns.

Il a été constaté qu'une granulométrie peu dispersée de diamètre moyen sensiblement entre 5 et 8 microns est bien adaptée et confère une bonne cohésion au dépôt. Les barrières issues de ce choix de granulométrie peuvent résister à une pression de 5.105 Pascals (environ 5 kg/cm2) sans

addition d'élément supplémentaire et présentent une porosité maximale.

A titre indicatif, une telle résistance à la pression est suffisante pour permettre de réaliser des barrières porteuses si celles-ci couvrent le quart ou plus de la surface du panneau. Ceci est notamment le cas pour un

système de barrières à puits en quinconce.

La charge est préférentiellement un oxyde réfractaire, par exemple de l'alumine, de l'oxyde d'yttrium, de l'oxyde de titane, de l'oxyde de

zirconium ou de la silice.

Avantageusement, l'invention se propose d'utiliser en combinaison l'effet Getter. L'effet Getter est une propriété d'absorption surfacique propre à

certains matériaux qui peuvent piéger à leur surface certaines molécules.

L'invention propose d'utiliser dans la charge un matériau à effet Getter pour piéger les molécules d'impuretés qui peuvent rester ou apparaître malgré la structure poreuse. La combinaison de l'effet Getter avec la porosité du matériau utilisé permet d'obtenir un risque quasi-nul de défectuosité dû au dégazage des matériaux. Ainsi, plus généralement, I'objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un panneau d'affichage au plasma constitué de deux dalles en regard renfermant un espace de décharge et un réseau de cellules de décharge, dans lequel on dépose au moins une couche d'un

matériau à effet Getter.

La structure granulaire est particulièrement bien adaptée à l'utilisation simultanée de l'effet Getter. La structure granulaire présentant

une surface développée très importante, I'effet Getter se trouve amplifié.

Selon un premier mode de réalisation, la charge comporte au moins un oxyde choisi parmi: I'alumine, les aluminates, les argiles, I'oxyde de calcium, io l'oxyde de magnésium, I'oxyde d'yttrium ou la silice. Selon un deuxième mode de réalisation, la charge comporte au moins un oxyde choisi parmi: I'alumine, les aluminates, les argiles, l'oxyde de calcium ou l'oxyde de magnésium. Lorsque les barrières n'ont pas à supporter des pressions très élevées, par exemple inférieures à 5.105 Pascals (environ 5 kg/cm2), il est possible de se dispenser d'ajouter un agent de durcissement dans le matériau qui constitue les barrières. On notera que dans les procédés habituels de réalisation des barrières, on ajoute à la charge minérale du matériau de barrières une quantité importante d'agent de durcissement, tel 2o qu'une phase vitreuse. Cette quantité peut dépasser 70% de la masse du matériau, c'est à dire au moins deux fois plus de verre que de charge minérale. Le procédé conformément à l'invention permet néanmoins l'adjonction d'une faible quantité d'agent de durcissement à la charge

minérale sans que cela empêche d'obtenir la porosité ouverte des barrières.

En effet, lorsqu'il n'est présent qu'en faible quantité, I'agent de durcissement ne crée que des pontages entre les grains du matériau des barrières, et non

pas une matrice enrobante.

De préférence, la quantité de l'agent de durcissement dans le matériau des barrières ne dépasse pas 100% de la masse de la charge minérale. Elle peut être inférieure à 20%, voire inférieur à 10% de la masse

de la charge minérale selon les applications.

Une telle adjonction d'agent de durcissement permet d'augmenter sensiblement la cohésion du matériau et autorise une pression sur les barrières de plus de 106 Pascals (environ 10kg/cm2). Ce renforcement est utile notamment si les barrières ne couvrent que 15 à 25% de la surface du

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panneau, ce qui est généralement le cas avec des structures telles que

décrites par référence aux figures 1 et 2.

L'agent de durcissement peut être un verre, tel qu'un borosilicate de plomb ou de bismuth, ayant une température de ramollissement inférieure à la température du ou des traitement(s) thermique(s) intervenant par la suite

dans le procédé (comprise entre 380 et 500 C).

L'agent de durcissement peut aussi être un silicate, tel le silicate de sodium, de potassium ou de lithium, etc., ou un phosphate, ou un carbonate, ou un verre à base d'oxyde de tellure d'argent et vanadium, ou

io encore du bichromate de potassium.

Lors du traitement thermique de brûlage des liants organiques nécessaires à la mise en oeuvre de ces matériaux, comportant typiquement un traitement à 380-500 C pendant 0,5 à 1 heure, I'agent de durcissement se ramollit ou fond et lie les grains de la charge en formant des pontages, sans créer de porosité fermée. Dans le cas des silicates, on réalise un

collage des grains de la charge entre eux.

Cela reste vrai pour des teneurs en agent de durcissement jusqu'à

à 40% en masse dans la poudre.

Une teneur de 5 à 10% est normalement suffisante pour obtenir

une résistance de 106 Pascals (environ 10 kg/cm2).

L'invention autorise toutes les techniques classiquement utilisées pour réaliser les barrières, telles que la sérigraphie, le sablage, la photolithographie, etc. L'invention a aussi pour objet un panneau d'affichage au plasma doté de barrières ayant une porosité sensiblement ouverte, la porosité étant avantageusement aussi relativement élevée, ainsi qu'un panneau d'affichage

au plasma qui comporte une couche d'un matériau à effet Getter.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et

avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la

description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels:

- la figure 1 est une vue en perspective montrant la structure interne des deux dalles qui constituent un panneau d'affichage au plasma coplanaire comportant des barrières linéaires; - la figure 2 est une vue en coupe selon l'axe 11-Il' de la figure 1 montrant les deux dalles du panneau assemblées; - la figure 3 est une vue en perspective montrant la structure interne des deux dalles qui constituent un panneau d'affichage au plasma matriciel comportant un système de barrières à puits à motif en quinconce; - les figures 4a à 4c sont des vues en coupe d'une dalle durant différentes étapes de dépôt de couches formant les barrières, selon un procédé de dépôt par sérigraphie avec formation de motifs par photolithographie; - les figures 5a à 5g sont des vues en coupe d'une dalle durant différentes étapes de la formation des barrières, selon un mode de îo réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue de dessus de la dalle arrière correspondant à la figure 5f; - la figure 7 est une vue de dessus d'un panneau d'affichage au plasma selon un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 8a à 8e sont des vues en coupe des dalles constituant le panneau d'affichage au plasma de la figure 7, la figure 9 représente un panneau d'affichage au plasma réalisé

selon l'invention.

Selon l'invention, un premier exemple de procédé est basé sur la fabrication d'un panneau d'affichage au plasma tel que décrit par référence aux figures 1 et 2, présentant une surface utile de 106 cm de diagonale, avec une résolution TV (560 lignes, 700 colonnes). Les barrières 16 sont réalisées sur la dalle 4 comportant les électrodes d'adressage X1, X2,..., X5,.... Elles ont un pas de 400 microns, une largeur de 100 microns et une hauteur de

microns.

On commence les opérations sur la dalle 4 préalablement pourvue du réseau d'électrodes d'adressage X1, X2,..., X5,..., de la couche épaisse de diélectrique 12 et de la couche mince d'oxyde de magnésium 14 selon des

techniques classiques.

Les barrières 16 sont réalisées par photolithographie d'une couche pâteuse 16' déposée par sérigraphie sur la couche mince de MgO 14. La composition de la pâte formant la couche est comme suit: - une charge minérale sous forme de particules d'alumine au diamètre élémentaire moyen de 5 microns, avec une granulométrie peu dispersée,

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- une phase vitreuse, en l'espèce du borosilicate de plomb (Tg = 400 C), à hauteur de 10 % de la masse de l'alumine, et - une résine photosensible du type négatif constituant 50% du

volume de la pâte.

A l'aide d'une raclette 22, on étale la pâte 16' uniformément sur la couche de MgO 14 à travers un masque de sérigraphie 24 présentant une ouverture au format de la surface utile de la dalle (figure 4a). La couche de

pâte 16' a une épaisseur de l'ordre de 30 microns.

Ensuite on appose un masque de photolithographie 26 sur la i0 couche de pâte 16'. Le masque présente un motif d'ouvertures longiformes calqué sur le motif de barrières à imprimer sur la couche de MgO 14. On expose les parties de la couche révélées par le masque à un rayonnement

ultraviolet de manière à les rendre résistantes au développement (figure 4b).

On développe la couche ainsi exposée 16' à l'eau ou à l'eau additionnée decarbonate de sodium selon le type de résine utilisée, puis on

sèche la surface à l'aide d'un couteau d'air.

On obtient alors une première couche de matériau de barrières 16'

de hauteur élémentaire de 30 microns.

Les étapes sont répétées successivement jusqu'à obtention de la hauteur requise pour les barrières 16. Chaque nouveau dépôt de pâte 16' par sérigraphie recouvre totalement la surface utile de la dalle, y compris les

sommets des barrières en formation.

Suivant le nombre d'itérations des étapes, on modifie le positionnement vertical du masque de sérigraphie 26 ou la profondeur de

celui-ci pour tenir compte de l'évolution des dépôts subsistant sur la dalle.

On dépose ensuite les couches de luminophore en utilisant des techniques de sérigraphie et de photolithographie analogues à celles utilisées pour réaliser les barrières 16. On procède séparément pour les trois

luminophores de couleur d'émission différente.

Pour chacun des luminophores, on prépare une pâte composé d'une charge en luminophore et d'une résine photosensible dans un rapport volumique de 1:1. Cette pâte est déposée uniformément par sérigraphie sur la surface utile de la dalle pour former une couche suffisamment épaisse

pour noyer les barrières.

Le masque de photolithographie comporte un motif de découpes

calqué sur les aires devant être couvertes par les bandes de luminophore.

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Généralement, un seul dépôt suffit pour obtenir l'épaisseur de

luminophore requise.

Lorsque toutes les bandes de luminophore ont été déposées, on

cuit le motif à 420 C pendant une heure pour brûler la partie organique.

Durant la cuisson, la fritte de verre fond et lie la poudre d'alumine en formant des pontages entres les particules. La porosité des barrières reste ainsi

élevée et complètement ouverte.

Puis, on assemble les deux dalles 2 et 4 en posant la première dalle 2 sur les sommets des barrières 16 de la seconde dalle 4. On scelle lo ensuite l'espace contenu entre les deux dalles et on effectue un pompage à

vide de cet espace à travers un queusot.

Le pompage à vide est réalisé à une température de 350 C durant

minutes seulement.

Des essais ont démontré que les barrières 16 ainsi formées résistent à des pressions de plus de 106 Pascals (environ 10 kg/cm2) et

qu'elles ne subissent aucun dégazage notable au cours de la vie du PAP.

En variante, on peut remplacer la charge d'alumine par un autre oxyde, tel l'oxyde d'yttrium, la silice, l'oxyde de titane, ou l'oxyde de zirconium. Il est aussi possible de réaliser les barrières avec une charge autre qu'un oxyde. On peut également remplacer le borosilicate de plomb par un borosilicate de bismuth ou tout autre verre ayant une température de

ramollissement suffisamment basse.

Dans un deuxième exemple de procédé, on réalise le PAP du premier exemple en utilisant les mêmes procédés, mais en remplaçant le borosilicate de plomb de la composition de la pâte par une quantité

équivalente de silicate de sodium.

Les analyses font apparaître que le silicate de sodium a aussi

pour effet de former des pontages entre les grains lors de l'étape de cuisson.

Les barrières ainsi formées présentent également une porosité

complètement ouverte et élevée.

En variante, il est possible d'utiliser d'autres silicates à la place du silicate de sodium: silicate de potassium, silicate de lithium, etc. On peut également remplacer les silicates par certains

phosphates, comme le phosphate d'aluminium, ou par des carbonates.

Bien entendu, ces variantes peuvent se combiner aux variantes

citées dans le premier exemple.

Dans un troisième exemple, on réalise un système de barrières à porosité complètement ouverte dans la fabrication d'un PAP à configuration de puits 20 en quinconce, tel que représenté sur les figures 5a à 5g et 6. Les figures 5a à 5g ont été simplifiée pour des raisons de lisibilité, il va de soi que les dalles 2 et 4 représentées comportent également des électrodes Xi et Yi, des couches diélectriques 6 et 12 et des couches d'oxyde mince 8 et 14 qui ne sont pas représentées. Les figures 5a à 5g correspondent à une

vue selon le plan de coupe A-A représenté sur la figure 6.

Dans ce cas, le système de barrières 16 occupe plus de 40% de 1o la surface en contact avec la dalle avant 2. La force par unité de surface (pression) exercée par les dalles sur les barrières lors du pompage à vide et

donc inférieure d'environ 50% par rapport au PAP du premier exemple.

Cette moindre pression permet d'utiliser pour les barrières un

matériau sans agent de durcissement.

On utilise pour les barrières une charge minérale de poudre d'alumine ayant une granulométrie peu dispersée, de diamètre élémentaire moyen entre 5 et 8 microns. Une telle granulométrie confère une bonne

cohésion au dépôt.

On mélange la poudre d'alumine avec une résine photosensible

dans un rapport de 1:1 pour former une pate.

On dépose la pate uniformément sur la couche d'oxyde de magnésium (non représenté) de la seconde dalle 4 à travers un premier

masque de sérigraphie 24 comme dans le premier exemple (cf. figure 4a).

On applique sur la couche de pâte 16' un premier masque de photolithographie 26 ayant un motif adapté à la surface du système de barrières à former (cf figure 5a). On procède aux étapes d'exposition au rayonnement ultraviolet et de développement dans les conditions du premier exemple (cf. figures 4b et 4c) pour obtenir une première couche de barrière affectée d'un motif. La première couche présentant des ouvertures circulaires d'environ 300 pm de diamètre (cf figure 5b). On réalise une première couche

de 40 pm en une seule étape.

On répète les étapes de dépôt de pâte par sérigraphie, d'exposition à l'aide de masque dont les motifs réalisent des trous de diamètre croissant et de développement. On réalise par exemple trois couches 16' successives de 40 pm d'épaisseur, chaque couche présentant des ouvertures circulaires d'un diamètre supérieur à la couche inférieure, la couche supérieur ayant des ouvertures circulaires d'environ 500 pm de diamètre (cf figure 5c). A l'issu de ces dépôts successifs, on dispose d'une

barrière 16 à puits 20 disposés en quinconce.

Puis on effectue un dépôt d'une couche 19' de pâte d'alumine photosensible. La couche 19' est ensuite insolée aux UV à l'aide d'un masque 27 qui définit des plots larges 19, par exemple d'un diamètre de 370 pm, sur le dessus de la barrière 16 (cf figure 5d). Si les barrières ne sont pas en alumine, on utilise de préférence le même matériau que les barrières

pour réaliser la couche 19'.

On dépose les luminophores dans les puits 20 formés par le io système de barrières 16 par des étapes de sérigraphie, réalisant ainsi des puits 20R, 20G et 20B de forme tronconique. La forme tronconique a pour

avantage de restituer une bonne luminosité.

Ensuite, on procède à un traitement thermique de brûlage des liants organiques des couches 16' et 19' à une température de 400 à 500 C

durant 0,5 à 1 heure.

En fin de procédé, on scelle les deux dalles et on effectue un pompage à vide à travers un queusot à une température de 350 C durant

une période de 30 minutes seulement.

Les essais démontrent que le système de barrières 16 a une tenue mécanique suffisante pour remplir la fonction d'entretoisement qui peut résister à des pressions de l'ordre de 3 à 5.105 Pascals (environ 3 à 5 kg/cm2). Aucun effet néfaste dû à un dégazage n'est constaté durant la vie

du PAP.

Les variantes dans la composition de la charge minérale citées dans le cadre du premier exemple peuvent également être utilisées dans la

composition de cet exemple.

Une autre variante consiste à utiliser un durcisseur en très faible quantité tel que le bichromate de potassium pour pouvoir réaliser des barrières et des plots de taille plus petite. On utilise, par exemple, une pâte comportant en répartition massique 49 % d'alumine, 49 % d'alcool polyvinylique et 2 %de bichromate de potassium qui joue également un rôle de photo sensibilisateur pour l'alcool polyvinylique utilisé comme résine photosensible. Dans un quatrième exemple, on réalise un système de barrière à porosité complètement ouverte à puits 20 en quinconce comme illustré sur la figure 7. Ce quatrième exemple est expliqué à l'aide des figures 8a à 8e qui

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correspondent à une vue selon la coupe B-B représenté sur la figure 7. Les

figures 8a à 8e ne sont pas à l'échelle pour des raisons de représentation.

Une telle structure en quinconce correspond à des pixels plus large que haut. Les cellules élémentaires sont d'un diamètre d'environ 400 pm et sont espacées horizontalement de 400 pm. Les lignes de cellules sont espacées verticalement de 465 pm. Des plots 19 d'un diamètre de 370 pm

sont placés entre les cellules.

La structure de ce quatrième exemple a pour particularité d'avoir une surface supérieure de barrière supérieur à 66% mais une surface 0o porteuse de l'ordre de 29%. Dans cet exemple, on utilise une dureté de

barrière variable suivant les couches de barrière 16 ou d'entretoise 19.

Dans ce quatrième exemple, on dépose sur la dalle avant 2 une couche 19' d'une pâte d'alumine photosensible composée par exemple de % de poudre d'alumine ayant une granulométrie peu dispersée, dont le diamètre des grains est compris entre 5 et 8 pm, 10% de durcisseur, par

exemple un borosilicate de plomb, et 45% de résine photosensible.

L'épaisseur de la couche déposée est par exemple de 50 pm. Après dépôt, la couche 19' est insolée à l'aide d'un masque 27 qui correspond aux plots

d'entretoise, comme indiqué sur la figure 8a.

Après insolation, la couche 19' est ensuite développée à l'eau afin d'obtenir des plots larges 19 qui sont cuit à une température d'environ 400 C

pendant environ 30 mn.

* Sur la dalle arrière 4, on réalise une structure de barrière 16 réalisée en plusieurs couches 16' (voir figure 8b) comme expliqué pour le troisième exemple. Le diamètre des puits 20 varie par exemple de 200pm à 400pm en trois couches 16' ayant chacune une épaisseur, par exemple, de pm. Toutefois, les couches 16' inférieures sont réalisées sans durcisseur à l'aide d'une pâte comportant 50% d'alumine et 50% de résine photosensible alors que la couche 16' supérieure est réalisé avec une pâte comportant 48% d'alumine, 3% de durcisseur et 49% de résine photosensible. Le durcisseur employé est de préférence le même que le

durcisseur employé pour la couche 19'.

Après le dépôt et la mise en forme des barrières 16, on dépose les luminophores pour réaliser les différentes cellules élémentaires 20R, 20G et B. Le tout est cuit à environ 400 C pendant environ 30 mn comme indiqué

sur la figure 8d.

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Les variantes dans la composition de la charge minérale citées dans le premier exemple peuvent également être utilisées dans la

composition de cet exemple.

Les deux dalles 2 et 4 sont ensuite assemblées, les plots 19 venant en contact avec la surface supérieure des barrières 16, comme montré sur la figure 8e. Puis on procède au pompage du vide pendant une

durée de 30 mn à une température de 350 C.

De très nombreuses variantes de l'invention sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. L'homme du métier pourra à loisir faire varier

io les formes et les dimensions des structures données à titre d'exemple.

De plus, selon différentes variantes, I'alumine peut être remplacée par différents matériaux dont les propriétés sont voisines. L'alumine présente comme avantage d'avoir un effet Getter important vis à vis de l'eau et du CO2. Bien évidemment, I'homme du métier pourra remplacer l'alumine par de

l'oxyde de calcium ou un aluminate dont les effets Getter sont équivalents.

Plus généralement, il convient de s'intéresser aux effets Getter les plus importants. Les gaz gênants dont le dégazage provoque des perturbations dans un panneau d'affichage au plasma sont l'eau, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone. L'oxygène peut également

dégazer mais est moins gênant pour le fonctionnement du panneau.

Comme matériau ayant un effet Getter vis à vis de l'eau, on peut utiliser au choix de l'alumine, des aluminates, des argiles, des oxydes de

calcium, de magnésium ou d'yttrium, de la silice, ou des silicates.

Comme matériau ayant un effet Getter vis à vis du CO et du CO2, on peut utiliser au choix de l'alumine, des aluminates, des argiles, des

oxydes de calcium, de magnésium.

L'oxyde de titane et l'oxyde d'yttrium ont un effet Getter vis à vis de l'oxygène. Il est possible de mélanger les différents matériaux réduits en

poudre afin de combiner les différents effets Getter.

Selon une variante de l'invention, on dépose une couche d'un matériau ou plusieurs matériaux à effet Getter à l'intérieur du panneau afin de piéger les éventuels gaz résiduels non souhaités. Une telle couche peut

être déposée sous les luminophores, ou sur le pourtour de la zone d'image.

La fonction de cette couche devient alors indépendante de sa structure.

La figure 9 représente un panneau d'affichage au plasma 30 en vue de face et de profil. Le panneau 30 comporte une zone d'image 31 dont la diagonale est par exemple de 42 pouces soit environ 106 cm. Il est -- w représenté en pointillé des zones d'absorption 32 disposées sur le pourtour de la zone d'image 31 mais qui partage le même espace confiné entre les deux dalles 2 et 4. Les zones d'absorption 32 font, par exemple, un

centimètre de large.

La couche de matériau Getter constituant la zone d'absorption 32 est préférentiellement à porosité élevée afin d'augmenter la surface utile d'effet Getter. Cependant, si les risques de dégazage sont faibles, notamment parce que l'on utilise des barrières poreuses, il est possible d'utiliser une couche de matériau à porosité faible, pour les zones

io d'absorption.

Une telle variante peut également s'appliquer à des panneaux qui n'utilisent pas de structure de barrière poreuse. Dans ce cas, il est même conseillé de réaliser des zones d'absorption 32 pour compenser les

dégazages plus importants qu'avec les structures poreuses.

La réalisation d'une telle couche se déroule de la même manière

que le dépôt d'une couche de barrière selon l'un des exemples précédent.

On notera que l'invention s'applique à tous les types de panneaux d'affichage au plasma qui utilisent des barrières, que celles-ci soient porteuses ou non. Si les exemples donnés concernent des panneaux d'affichage au plasma alternatifs, il est clair qu'ils peuvent être adaptés aussi

aux panneaux à courant continu.

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Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un panneau d'affichage au plasma constitué de deux dalles en regard (2, 4) renfermant un espace de décharge et un réseau de cellules de décharge (Xi, X2,..., X5,..., Yla- Y1b, Y2a-Y2b,..., Ysa-Ysb), caractérisé en ce que l'on dépose au moins une couche d'un

matériau à effet Getter.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on confère à la couche de matériau à effet Getter une porosité relativement élevée.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en

ce que la couche de matériau à effet Getter est une couche de barrière.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce

que l'on réalise la couche à effet Getter à partir d'un matériau comportant

une charge minérale sous forme de poudre.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la poudre présente un diamètre élémentaire moyen dans la gamme de 1 à 20

microns, et de préférence de 5 à 8 microns.

6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en

ce que la charge comporte au moins une part d'un oxyde réfractaire, choisi parmi: I'alumine, les aluminates, les argiles, I'oxyde de calcium, I'oxyde de magnésium, l'oxyde d'yttrium, de l'oxyde de titane, de l'oxyde de zirconium et

la silice.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que la couche de matériau à effet Getter (16) est réalisé à

partir d'un matériau qui comporte un agent de durcissement.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'agent de durcissement est une phase vitreuse, tel qu'un borosilicate de plomb ou

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de bismuth, un silicate, un phosphate, un carbonate, un bichromate de potassium ou une autre phase vitreuse ayant une température de ramollissement inférieure à la température du ou des traitement(s)

thermique(s) intervenant par la suite dans le procédé.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,

caractérisé en qu'il comporte en outre le pompage à vide de l'espace de

décharge durant une période totale inférieure à une heure.

10. Panneau d'affichage au plasma constitué de deux dalles en regard (2, 4) renfermant un espace de décharge et un réseau de cellules de décharge caractérisé en ce qu'il comporte une couche d'un matériau à

effet Getter sur au moins l'une de ses dalles.

11. Panneau selon la revendication 10, caractérisé en ce

que la couche a une porosité sensiblement élevée.

12. Panneau selon l'une des revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la couche de matériau à effet Getter est une couche de

barrière.

13. Panneau selon la revendication 12, caractérisé en ce que les barrières définissent des puits disposé en quinconce, et en ce que

les barrières s'étendent d'une dalle à l'autre.

14. Panneau selon l'une des revendications 10 à 13

caractérisé en ce que la couche de matériau Getter comporte un oxyde choisi parmi: I'alumine, les aluminates, les argiles, l'oxyde de calcium, l'oxyde de magnésium, I'oxyde de titane, I'oxyde de zirconium, I'oxyde

d'yttrium ou la silice.