FR2930673A1 - Lampe plane a emission par effet de champ et sa fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet une lampe plane à émission par effet de champ transmettant un rayonnement dans le visible et/ou l'ultraviolet (100) comportant :- des première et deuxième parois diélectriques (1, 2) planes respectivement avec une anode (3) et une cathode (4), l'ensemble première paroi et anode étant transparent ou globalement transparent dans le visible et/ou l'UV,- un matériau cathodoluminescent,- un élément accélérateur d'électrons qui comporte une plaque diélectrique essentiellement minérale (6) et trouée, les ouvertures étant débouchantes (63) sur au moins la face principale dite libre (61) de la plaque en regard de la face interne (21) de la première paroi, pour ledit bombardement électronique, ladite plaque trouée (6) étant porteuse sur sa face libre (61) d'une troisième électrode (7), formant électrode accélératrice, ou la plaque trouée ayant une surface polée, créant ainsi d'un champ électrique rémanent accélérateur des électrons.L'invention porte aussi sur sa fabrication.

Description

LAMPE PLANE A EMISSION PAR EFFET DE CHAMP ET SA FABRICATION

L'invention se rapporte au domaine des lampes planes et plus particulièrement concerne une lampe plane à émission par effet de champ transmettant un rayonnement dans le visible et/ou l'ultraviolet (dit UV) et sa fabrication. Parmi les lampes planes connues figurent les lampes planes à décharge utilisables en tant que luminaire décoratif ou architectural. Ces lampes planes sont typiquement constituées de deux feuilles de verre maintenues avec un faible écartement l'une par rapport à l'autre, généralement inférieur à quelques millimètres, et scellées hermétiquement de manière à renfermer un gaz sous pression réduite dans lequel une décharge électrique produit un rayonnement généralement dans le domaine ultraviolet qui excite un matériau photoluminescent qui émet alors de la lumière visible. Des lampes UV sont également basées sur cette technologie. On connaît par ailleurs des lampes planes basées sur l'émission à effet de champ servant pour le rétroéclairage d'écrans à cristaux liquides ( LCD pour Liquid crystal display en anglais).

Le document US2007/0228928A1 propose ainsi une lampe à émission à effet de champ, laquelle comprend : - une anode sous forme d'une couche électroconductrice à base d'oxyde mixte d'indium et d'étain (ITO) déposée sur la face interne de la première feuille de verre, alimentée par une tension positive et recouverte d'une couche de phosphore capable de produire de la lumière blanche par bombardement électronique, - une cathode qui est une couche électroconductrice déposée sur la face interne de la deuxième feuille de verre alimentée par une tension négative, couche sous forme de bandes d'électrodes ( patterned en anglais ), - des micropointes pour l'émission des électrons, disposées sur les bandes d'électrodes, - et, un empilement formé d'une couche diélectrique recouverte d'une couche métallique formant une électrode accélératrice ( gate en anglais), l'empilement étant sous forme de bandes croisant les bandes d'anode.

Par ailleurs, le document intitulé the vacuum packaging of a flat lamp using thermally grown carbon natubes de D. Lee et autres, Vacuum 74 (2004) pages 105-111, Elsevier divulgue une lampe plane à émission par effet de champ (voir figure lb), pour le rétroéclairage de dalle à cristaux liquides, avec

- comme parois, des feuilles de verre silicosodocalcique,

- des séries de phosphore émettant respectivement dans le rouge, vert, bleu, pour produire de la lumière blanche,

- comme anode, une couche d'ITO,

- comme cathode une multicouche Ti/Cr surmontée d'un catalyseur Fe ou Ni pour la croissance du matériau émetteur,

- comme matériau émetteur d'électrons des nanotubes de carbone ( CNT en anglais) déposé à haute température sur le catalyseur,

- comme électrode accélératrice, une grille métallique intercalée dans l'espace interne parallèle aux feuilles de verre, connectée via la deuxième feuille de verre par report de contact, sous forme d'un réseau d'ouvertures hexagonale de 250 pm de diamètre et de largeur de maille de 30 pm (voir figure b). Avec cette technologie de type triode on diminue la tension appliquée.

Les lampes planes à émission par effet de champ précitées présentent, certes des atouts en termes de compacité, de performances optiques mais reste cependant complexes voire onéreuses.

Aussi, la présente invention a pour objet de proposer une lampe plane (dans le visible et/ou l'UV) simplifiée, notamment de fabrication avantage compatible avec les exigences industrielles (facilité et/ou rapidité de fabrication, faible taux de rebut) sans sacrifier ses performances optiques (uniformité et/ou efficacité) ni augmenter sa consommation électrique.

A cet effet, la présente invention propose une lampe plane à émission par effet de champ transmettant un rayonnement dans le visible et/ou l'ultraviolet, comportant :

- des première et deuxième parois diélectriques (sensiblement) planes en regard et avec des surfaces principales maintenues (sensiblement) parallèles et espacées, la lampe étant scellée en périphérie délimitant ainsi un espace interne sous vide,

- une première électrode, dite anode, s'étendant dans un plan parallèle aux surfaces principales et associée à la première paroi, l'ensemble première paroi et anode étant (sensiblement) transparent ou globalement transparent dans le visible et/ou l'UV,

- (au moins) un matériau luminophore émetteur de rayonnement visible et/ou ultraviolet par bombardement d'électrons (autrement dit cathodoluminescent ), le matériau étant sur la face interne de la première paroi (par exemple déposé sur cette face) et plus proche de l'espace interne que l'anode,

- une deuxième électrode, dite cathode, s'étendant dans un plan parallèle aux surfaces principales,

- un matériau émetteur desdits électrons ayant un facteur de forme supérieur à 10, le matériau étant sur la cathode (directement ou non dessus), et de préférence définissant une pluralité de zones dites émettrices,

- un élément accélérateur des électrons intercalé entre les première et deuxième parois, espacé de la première paroi, s'étendant dans un plan sensiblement parallèle aux surfaces principales, et avec une pluralité d'ouvertures laissant passer lesdits électrons,

ledit élément comportant une plaque diélectrique, essentiellement minérale et trouée, avec les ouvertures débouchantes sur au moins la face principale, dite libre, en regard de la face interne de la première paroi,

- pour ledit bombardement des électrons, la plaque trouée étant porteuse sur sa face libre d'une troisième électrode, formant électrode accélératrice, ou ladite plaque ayant une surface polée créant ainsi un champ électrique rémanent accélérateur des électrons (soit une configuration passive),

- la cathode étant sur la face interne de la deuxième paroi et/ou lorsque les ouvertures sont choisies borgnes, dans le fond des ouvertures de la plaque.

La lampe selon l'invention est plus simple et économique par l'utilisation de la plaque diélectrique minérale trouée (à surface) accélératrice.

Pour former les ouvertures, on peut aisément s'affranchir des techniques de photolithographie habituelles, technologie nécessaire pour graver l'empilement couche isolante, couche métallique accélératrice de l'art antérieur.

En outre, la plaque diélectrique minérale et trouée selon l'invention est également préférable à une grille métallique car plus simple à insérer, à sceller le cas échéant. Dans l'art antérieur pour être suffisamment résistante pour supporter le cycle thermique lors de la fabrication, le vide, le bombardement électronique, on emploie dans la pratique une grille en Invar , matériau coûteux à base de nickel et de fer. La plaque minérale, notamment en verre, selon l'invention a une bonne tenue mécanique, thermique et supporte les bombardements d'électrons, le scellement tout en étant peu onéreux.

L'usage de la plaque diélectrique minérale et trouée selon l'invention permet également davantage de souplesse de fabrication : le dépôt du matériau émetteur d'électrons peut être réalisé avant ou après montage de la plaque, notamment avant ou après son adhésion sur la deuxième paroi le cas échéant.

La lampe selon l'invention peut être de grandes dimensions par exemple d'au moins 0,1 voire 1 m2.

De préférence, le facteur de transmission de la lampe selon l'invention (au moins coté deuxième paroi) autour du pic dudit rayonnement visible et/ou UV est supérieur ou égal à 50%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70%, et même supérieur ou égal à 80%.

La plaque peut être souple, semi rigide, de préférence rigide.

La plaque peut être avantageusement à base d'un matériau choisi parmi

une céramique, une vitrocéramique, un verre notamment silicosodocalcique.

De préférence, les parois et la plaque trouée peuvent être des feuilles

de verre, notamment silicosodocalcique (en particulier lorsque la paroi n'est 30 pas elle même polée) ceci notamment pour une lampe.

Dans le cas d'une lampe UV, les parois, voire la plaque trouée, peuvent être de préférence en un verre adapté ou en quartz.

La plaque peut être mince par exemple d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, notamment lorsqu'elle est rapportée sur la deuxième paroi.

La plaque peut être de préférence d'un seul tenant ou même discontinue, sous forme d'une pluralité de morceaux de plaque qui peuvent être de toute forme (géométrique : rectangulaire, carré, etc), plus ou moins allongés, morceaux espacés les uns des autres par les ouvertures en continu.

Ces morceaux de plaque peuvent être répartis de préférence de manière homogène.

La lampe doit être hermétique, le scellement périphérique peut être fait de différentes manières :

- par (au moins) un joint de scellement : polymérique (silicone etc), 10 ou encore minéral (fritte de verre etc),

- par (au moins) un cadre périphérique lié aux parois (et/ouà la plaque le cas échéant), par exemple thermoscellés ou encore collés par un film, de préférence minéral, comme une fritte de verre, film de quelque centaines de dam ou moins encore d'épaisseur, le cadre

15 pouvant en outre éventuellement servir d'espaceur, remplacer un ou des espaceurs ponctuels.

Le scellement peut être de préférence réalisé par (au moins) un joint de scellement, notamment (essentiellement) minéral.

Le scellement peut être réalisé par exemple entre les première et 20 deuxième parois via leurs faces internes, la plaque trouée étant dans l'espace interne et de dimensions inférieures à la deuxième paroi.

Le scellement peut être aussi réalisé entre la face libre de la plaque (qui est éventuellement la face interne de la deuxième paroi) et la face interne de la première paroi.

25 Aussi, on préfère alors choisir un matériau de plaque à coefficient de dilation thermique proche ou similaire à celui de la première paroi. La plaque est alors de dimensions sensiblement identiques voire supérieures aux dimensions des parois.

En outre, l'agencement de la plaque trouée peut être variable.

30 Dans une première configuration, la plaque trouée est espacée de la deuxième paroi (par le vide) et des ouvertures sont débouchantes sur la face opposée à la face libre (la face opposée étant dite face inférieure).

On prévoit alors un double scellement périphérique : premier scellement entre la face libre de la plaque trouée et la face interne première paroi et deuxième scellement entre la face inférieure trouée et la face interne de la deuxième paroi.

La plaque peut être typiquement espacée de la deuxième paroi d'une distance inférieure ou égale à quelques mm et la première paroi d'une distance inférieure ou égale à quelques mm.

Dans cette configuration de double scellement, l'éventuelle électrode accélératrice est de préférence intégrée dans un verre (verre armé) ou mieux encore sur la face inférieure, et de préférence sous forme d'une couche électroconductrice.

Les ouvertures peuvent être borgnes, réalisées sur la plaque formant de préférence la deuxième paroi.

Ainsi, dans une deuxième configuration, la deuxième paroi est constituée de la plaque trouée avec les ouvertures borgnes (non débouchantes sur la face inférieure), de préférence débouchantes sur (au moins) un (même) bord de la deuxième paroi, et la cathode, sous forme d'une couche électroconductrice, est dans le fond des ouvertures et alimentée par ledit bord (latéral ou longitudinal) de préférence évidé, ceci pour faciliter la connexion électrique périphérique.

Le matériau émetteur est alors logé dans le fond de ces ouvertures, sur la cathode si nécessaire formant catalyseur ou surmontée éventuellement d'un catalyseur.

Les ouvertures borgnes, notamment débouchantes, peuvent être de tout forme (polygonale, ronde, ovale..), et de préférence sous forme de rainures. Les rainures peuvent être parallèles ou non entre elles, de profil (sensiblement) constant (rectangulaire, carré..) ou non. Les rainures peuvent être plus ou moins longues, notamment en un voire en plusieurs parties et de préférence alors débouchantes sur deux bords opposés ou adjacents faciliter la connexion électrique périphérique.

Dans une troisième configuration la face inférieure de la plaque est solidaire de la face interne de la deuxième paroi par un moyen de liaison de préférence essentiellement minéral.

Cette liaison peut être périphérique, sur des zones (restreintes) localisées (par des points de colle...) mais de préférence cette liaison est répartie sur l'ensemble de la surface de la plaque, par exemple une couche entre la plaque et la deuxième paroi.

Cette liaison entre la deuxième paroi et la plaque trouée doit être compatible avec le procédé de fabrication de la lampe : mise sous vide, chauffe...

On préfère ainsi un moyen de liaison essentiellement minéral, ayant ainsi une bonne tenue thermique et mécanique, notamment une fritte de verre, type fritte de scellement ou tout autre matériau, une brasure ou soudure (à base de nickel, chrome, indium or, étain etc), un scellement anodique.

Lorsque le scellement est réalisé entre la plaque et la première paroi, la liaison entre la deuxième paroi et la plaque trouée préserve l'herméticité, et cette liaison est étanche à l'eau liquide et/ou vapeur.

Pour le scellage périphérique sous forme d'un joint de scellement et pour la liaison plaque et deuxième paroi (ponctuelle ou étendue), on peut utiliser le même matériau, par exemple une fritte de verre déposée par exemple par sérigraphie.

Pour souci de simplicité, dans ce troisième mode de réalisation, les ouvertures sont de préférence également débouchantes sur la face opposée à la face libre (donc la face inférieure) et la cathode, la face interne de la deuxième paroi comprend une couche électroconductrice externe en un matériau de liaison entre la deuxième paroi et la plaque trouée, et électroconducteur pour former au moins en partie la cathode et/ou un catalyseur de croissance du matériau émetteur en couche.

Cette couche est ainsi au moins bi fonctionnelle (fonction de liaison couplée à une fonction électrique et/ou de catalyseur de croissance). Elle est présente sous la ou les zones émettrices ainsi que sous la plaque.

La couche externe, qui est de préférence une monocouche directement sur la face interne, peut être avantageusement en un matériau choisi parmi le nickel, le chrome, le fer, le cobalt et leurs mélanges (NiCr notamment).

Les ouvertures de la plaque trouées peuvent être relativement larges, notamment microniques voire millimétriques tout particulièrement dans les applications d'éclairage général ou de rétroéclairage qui ne nécessitent pas de former des pixels.

Typiquement, les ouvertures de plaque trouée peuvent avoir une largeur moyenne, minimale et/ou maximale (donc une dimension caractéristique dans le plan de la plaque) supérieure ou égale à 10 pm, voire supérieure ou égale à 100 pm ou même supérieure ou égale 1 mm.

Les ouvertures peuvent être étendues, allongées notamment des bandes sensiblement linéaires, et/ou plus ponctuelles, notamment géométriques (rond, carré, rectangle, ovale,..).

Les ouvertures ne sont pas nécessairement de taille ou de forme identique. On peut toutefois préférer des ouvertures réparties sensiblement uniformément sur la surface de la plaque, par exemple un réseau périodique de lignes ou de rectangles ou de rond, des réseaux multiples (double réseau périodique), voire un réseau pseudo périodique ou apériodique.

Une ou plusieurs zones plus ou moins étendues de la plaque peuvent être dépourvues d'ouvertures pour produire par exemple un éclairage différencié (zones sombres et zone lumineuses par exemple en alternance).

Les ouvertures sont de préférences de dimensions sensiblement égales aux dimensions des zones émettrices. L'espacement (moyen) entre ces ouvertures peut être micronique, encore plus préférentiellement d'au moins une centaine de pm, voire millimétrique. L'espacement entre deux ouvertures peut être identique ou supérieur à la largeur des ouvertures. Les bords

latéraux (flancs) des ouvertures peuvent être sensiblement droits, sensiblement perpendiculaires à la face interne de la deuxième paroi.

Concernant le matériau émetteur, le facteur de forme correspond au rapport largeur (maximale si variable) sur hauteur (maximale si variable).

Le matériau peut être de formes diverses : filamentaire, tubulaire, conique. Le matériau émetteur peut présenter des pointes, notamment métalliques, typiquement en tungstène, microniques voire submicroniques. Ces pointes peuvent être de préférence orientées vers la première paroi, notamment être sensiblement à 90° de la première paroi.

Le matériau émetteur peut à base de carbone amorphe en feuillets, notamment graphitique ou plus préférentiellement sous forme de nanotubes.

L'épaisseur de la couche de nanotubes de carbone peut être typiquement d'au 100 nm, de l'ordre du micron, soit entre 1 et 10 pm. La largeur des nanotubes est typiquement de l'ordre de 10 nm.

Le facteur de forme est de préférence supérieur ou égal à 100, voire supérieur ou égal à 1000.

Les nanotubes de carbone peuvent être déposés par toute méthode connue à une température compatible avec le substrat choisi :

- dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma PECVD notamment à plasma atmosphérique (AP-PECVD) comme décrit dans la publication intitulée growth of carbon nanotubes by atmospheric pressure enhanced chemical vapor deposition unsing NiCr catalyst de Se-Jin Kying et autres, Surface and coatings technology, 201 (2007) pages 5378-5382,

- dépôt par croissance thermique comme réalise par Ijin Nanotech Co ltd dans le document de l'art antérieur déjà cité de Lee et autres,

- dépôt par sérigraphie par exemple comme décrit dans le document intitulé characterization triode type CNT-FED fabricated using photosensitive CNT paste de S Jik-Kwon et autres, journal of information display, vol. 5, n°4, 2004.

Deux configurations d'accélération sont possibles selon l'invention.

Dans la configuration active, l'électrode accélératrice sous forme d'une couche électroconductrice, notamment métallique, qui peut être de préférence sur une sous couche (barrière aux alcalins, d'accroche etc) notamment une couche à base de silice ou de nitrure de silicium et/ou couverte par une surcouche de protection, notamment une couche de silice ou de nitrure de silicium.

On peut choisir de préférence comme couche électroconductrice une couche métallique, par exemple une couche à l'argent, notamment sérigraphiée, ou encore une couche d'oxyde métallique conducteur.

Cette couche accélératrice n'est pas forcément pleine, entièrement couvrante. Elle peut être discontinue, former des bandes, des pistes conductrices, notamment être arrangée en grille.

Cette couche accélératrice peut aussi être déposée sous vide, notamment par pulvérisation magnétron, ceci avant ou après la formation des ouvertures ou encore déposée par sérigraphie ou par jet d'encre.

Lorsque la plaque est de dimension inférieure à la deuxième paroi, l'électrode accélératrice peut être alimentée en périphérie par la première paroi via un espaceur métallisé ou encore une pâte ou colle conductrice.

Dans la configuration passive, une surface est polée, ce qui permet notamment de diminuer encore la tension de fonctionnement.

Dans une première configuration passive, la plaque en verre (formant éventuellement la deuxième paroi) elle même peut être polée.

Dans une deuxième configuration passive originale, la plaque (par exemple en verre ou quartz, et/ou formant éventuellement la deuxième paroi) peut comprendre une couche polée, par exemple à base de silice. La plaque peut aussi être éventuellement polée. L'épaisseur de la couche polée peut être par exemple de l'ordre du micron.

De préférence on choisit une couche de silice, déposée sous vide, notamment par pulvérisation magnétron ou évaporation, ou encore par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). La couche de silice est déposée avant ou après la formation des ouvertures.

On entend généralement par matériau polé un matériau présentant au niveau d'au moins une de ses surfaces un champ électrique rémanent. Par extension, on définit ainsi une surface polée (plaque et/ou couche rapportée) du matériau comme étant la zone superficielle où le champ électrique rémanent est créé. Le champ électrique rémanent est de préférence orienté perpendiculairement à la surface du matériau. Il est généralement créé par un traitement consistant à placer le matériau chauffé sous un fort champ électrique. Certains verres, cristaux ou polymères sont notamment polés (ont subi un traitement dit de poling ) pour leur conférer des propriétés en optique non-linéaire, notamment de génération de seconde harmonique. Dans le cas de verres (par exemple de silice amorphe), le champ rémanent est lié à la migration de cations, notamment d'ions alcalins (Li+, Na+, Kt..) ou alcalino-terreux (Mg2+, Cal+, Sr2+, Bat+...). Cet appauvrissement local en cations à l'extrême surface du verre crée un champ électrique interne extrêmement intense. Le poling génère en outre un champ rémanent très fort, car confiné à une épaisseur très faible (parfois de l'ordre de quelques micromètres).

La migration d'ions sodium présent en impuretés dans un verre sous l'action d'un champ électrique est décrit dans la publication R/A.Myers, Optical letters, vol. 161, 1991, p1732.

Le matériau polé est de préférence choisi parmi les verres (notamment à base de silice), les vitrocéramiques. Par verre à base de silice , on entend des verres dont la composition chimique comprend au moins 50% en masse de SiO2.

Les matériaux minéraux sont préférés notamment du fait de leur tenue lors du scellement. Les verres, en particulier à base de silice, parmi lesquels figurent le verre de silice (aussi appelé silice amorphe), sont particulièrement avantageux.

De préférence, le matériau polé est un verre à base de silice comprenant moins de 1% en masse d'oxydes alcalins, notamment un verre comprenant de la silice et des oxydes alcalino-terreux tels que CaO, MgO, SrO, BaO. La silice pure présente en effet un point de fusion très élevé (plus de 1700°C), ce qui nécessite l'emploi de procédés de fusion très coûteux. L'ajout d'oxydes alcalino-terreux permet de diminuer le point de fusion, et d'employer des procédés de fusion classiquement utilisés en verrerie. Il est ainsi possible d'élaborer ces verres à des températures inférieures ou égales à 1700°C, voire 1600°C. La présence d'oxydes alcalins (Li2O, Na2O, K2O) contribue aussi à faciliter la fusion du verre. Leur teneur totale est toutefois de préférence limitée à moins de 1% en masse, car leur présence en forte quantité contribue à diminuer la durée de vie du champ rémanent. Le verre à base de silice peut également contenir d'autres oxydes tels que AI2O3 ou B2O3r ce dernier facilitant la fusion. Le verre à base de silice peut avantageusement présenter l'une des compositions décrites dans la demande EP 1 433 758.

Le poling crée au niveau d'au moins une surface (dite surface polée) du matériau diélectrique un champ électrique rémanent sur une épaisseur de préférence comprise entre 0,5 et 50 micromètres, notamment entre 5 et 20 micromètres. Le traitement de poling consiste généralement à créer une tension de l'ordre de quelques centaines ou milliers de volts au moyen de deux électrodes planes entre lesquelles (et au contact desquelles) est placé le matériau à poler. Généralement, le matériau est chauffé à une température d'environ 100 à environ 500°C, typiquement de l'ordre de 300°C, de manière à favoriser la migration des cations vers la cathode.

Le champ électrique rémanent créé par le poling est de préférence 30 compris entre 0,01 et 1 GV/m, notamment entre 0,1 et 1 GV/m.

Par ailleurs, les positions et natures d'électrodes peuvent être variables. Les électrodes (anode et/ou cathode et/ou couche accélératrice éventuelle) peuvent être sous forme de couches.

Sauf indication contraire, dans la présente invention, le terme couche 35 peut désigner une monocouche ou une multicouche.

Les couches électroconductrices (anode et/ou cathode et/ou couche accélératrice éventuelle) peuvent être déposées par tous moyens connus de l'homme du métier tels que des dépôts par voie liquide, notamment par sérigraphie ou jet d'encre, dépôts sous vide (pulvérisation magnétron, évaporation), par pyrolyse (voie poudre ou gazeuse)

La cathode peut couvrir sensiblement entièrement la face interne de la deuxième paroi (hors émargeage). La cathode peut comprendre (voire être constituée d'une couche électroconductrice.

La cathode peut être continue ou discontinue, notamment uniquement dans la ou les zones émettrices données, par exemple sous forme de bandes (pleines ou ouvertes), de pistes conductrices. La cathode peut notamment être arrangée en grille.

La cathode n'est pas nécessairement transparente ou globalement transparente. Comme matériau d'électrode non transparent (couche ou fil) on peut utiliser par exemple un matériau métallique comme du tungstène, en cuivre ou du nickel.

Tout particulièrement, la cathode peut être une couche électroconductrice métallique formant éventuellement un catalyseur de croissance du matériau émetteur en couche, notamment en un matériau choisi parmi le nickel, le chrome, le fer, le cobalt et leurs mélanges

On peut toutefois aussi envisager pour la cathode une (pleine) couche transparente (dans le visible):

- à base d'une fine couche métallique pure ou alliée, notamment de

l'argent, éventuellement entre deux couches en oxyde conducteur simple ou mixte et/ou dopé, formant une multicouche transparente,

- à base d'un oxyde métallique conducteur simple ou mixte et/ou

dopé, tel que l'oxyde d'étain dopé au fluor, de l'oxyde mixte

d'indium et d'étain (ITO).

On peut choisir aussi pour la cathode une couche de LiF.

L'éventuelle électrode accélératrice peut couvrir sensiblement entièrement la face libre de la plaque. L'électrode accélératrice peut être continue ou discontinue, sous forme de bandes (pleines ou ouvertes), être arrangée en grille. L'électrode accélératrice peut être à base de fils tissés ou non tissés, de ruban plein ou tressés par exemple incorporés partiellement dans la plaque.

L'électrode accélératrice peut être à base de (nano)particules métalliques - notamment (nano)particules d'or et/ou d'argent- ou d'oxydes conducteurs, (nano)particules de préférence dans un liant encore plus préférentiellement minéral. Cette couche électroconductrice peut être par exemple sérigraphiée ou déposée par jet d'encre.

L'anode quant à elle peut être constituée de tout matériau conducteur transparent qui laisse passer le visible et/ou l'UV.

L'anode peut être :

- soit associée à la face externe de la première paroi, apposée (directement ou non) sur cette face ou solidaire de cette face (en contact ou séparé par tout moyen adhésif connu)

- soit associée à la face interne de la première paroi, notamment

déposée directement sur cette face ou sur une sous couche,

- soi intégrée partiellement en surface ou entièrement dans la première paroi (type verre armé).

L'anode peut ainsi couvrir sensiblement entièrement la face (interne ou externe) de la première paroi (hors émargeage). L'anode peut être ainsi continue (pleine couche) ou discontinue, sous forme de bandes (pleines ou ouvertes), arrangée en grille (pour une transparente globale).

De préférence, la couche électroconductrice formant l'anode est sur une sous couche (barrière aux alcalins, d'accroche etc) notamment une couche de silice ou de nitrure de silicium.

L'anode est de préférence une couche électroconductrice sur la face interne de la première paroi. L'anode peut être sous forme d'une (pleine) couche électroconductrice transparente ou d'une couche (relativement opaque discontinue (pour une transparente globale).

On peut préférer une anode sous forme d'une (pleine) couche transparente (dans le visible):

- à base d'une fine couche métallique pure ou alliée, notamment de l'argent, éventuellement entre deux couches en oxyde conducteur simple ou mixte et/ou dopé, formant une multicouche transparente,

- à base d'un oxyde métallique conducteur simple ou mixte et/ou dopé, tel que l'oxyde d'étain dopé au fluor, de l'oxyde mixte d'indium et d'étain (ITO).

L'anode en couche électroconductrice opaque (dans le visible et/ou l'UV) peut être à base de (nano)particules métalliques - notamment (nano)particules d'or et/ou d'argent- ou d'oxydes conducteurs, (nano)particules de préférence dans un liant encore plus préférentiellement minéral. Cette couche électroconductrice opaque et discontinue peut être par exemple sérigraphiée ou déposée par jet d'encre.

L'anode peut être alternativement à base de fils tissés ou non tissés, jointifs ou non, ruban plein ou tressé etc par exemple incorporés partiellement dans la première paroi ou dans des diélectriques extérieurs.

Pour la lampe UV, l'anode peut être à base d'un matériau transmettant un rayonnement UV. Un matériau électroconducteur transmettant un rayonnement UV peut être une couche très mince d'or, par exemple de l'ordre de 10 nm, ou de métaux alcalins tels que potassium, rubidium, césium, lithium ou potassium par exemple de 0,1 à 1 dam, ou encore être en un alliage par exemple avec 25% sodium et 75% de potassium.

Comme déjà évoqué, si le matériau de l'anode (et/ou de la cathode et/ou de l'éventuelle électrode accélératrice) est absorbant ou réfléchissant aux UV et/ou à la lumière visible, l'anode ((et/ou de la cathode et/ou de l'éventuelle électrode accélératrice) est adaptée pour permettre une transmission globale audit rayonnement UV ou visible.

Plus précisément, on peut ainsi former des bandes sensiblement parallèles, présentant une largeur 11 et étant espacées d'une distance dl, le rapport 11 sur dl pouvant être compris entre 10% et 50%, pour permettre une transmission globale UV ou visible d'au moins 50% du côté des électrodes, le rapport 11/di pouvant aussi être ajusté en fonction de la transmission de la paroi associée.

On peut aussi former d'un réseau de motifs conducteurs essentiellement allongés tels que de lignes conductrices (assimilées à des bandes très fines) ou de fils conducteurs proprement dits, ces motifs pouvant être sensiblement rectilignes ou ondulés, en zigzag, etc. Ce réseau peut être défini par un pas donné dit pi (pas minimal en cas de pluralité de pas) entre motifs et une largeur dite 12 de motifs (maximale en cas de pluralité de largeurs). Deux séries de motifs peuvent être croisées. Ce réseau peut être notamment organisé comme une grille, comme un tissu, une toile etc.

Aussi, on peut obtenir une transparence globale aux UV ou dans le visible en adaptant le rapport 11 sur dl en fonction de la transparence souhaitée comme déjà décrit et/ou en utilisant le réseau des motifs conducteurs et en adaptant, en fonction de la transparence souhaitée, la largeur 12 et/ou le pas pi.

Ainsi, le rapport largeur 12 sur pas pi peut être de préférence inférieur ou égal à 50% de préférence inférieur ou égal à 10%, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 1%.

Par exemple, le pas pi peut être compris entre 5 pm et 2 cm, de préférence entre 50 pm et 1,5 cm, encore plus préférentiellement 100 pm et 1 cm, et la largeur 12 peut être entre 1 pm et 1 mm, de préférence entre 10 et 50 pm.

A titre d'exemples, on peut utiliser un réseau conducteur (en grille etc) sur un verre ou encore sur une feuille plastique par exemple de type PET avec un pas pi entre 100 pm et 300 pm, et une largeur 12 de 10 à 20 pm ou encore un réseau de fils conducteurs intégrés au moins en partie dans un intercalaire de feuilletage, avec un pas pi entre 1 et 10 mm, notamment 3 mm, et une largeur 12 entre 10 et 50 pm, notamment entre 20 et 30 pm.

Concernant l'alimentation électrique, l'anode peut être alimentée électriquement à un potentiel continu V1 positif typiquement entre 1000V et 3000V, de préférence par une structure d'alimentation (couramment appelée bus bar ) extérieure ou à moins dépassante à l'extérieur.

La cathode est alimentée électriquement à un potentiel continu V2 négatif voire nul (mise à la masse), de préférence par une structure d'alimentation extérieure ou dépassante à l'extérieur.

Pour une sécurité électrique, on peut prévoir un blindage électromagnétique. Par exemple on prévoit une épaisseur de diélectrique suffisante au-dessus de l'anode (épaisseur seule de la première paroi ou épaisseur combiné avec un diélectrique transparent rapporté). On peut aussi prévoir un élément conducteur transparent plus externe que l'anode et isolée électriquement de l'anode et mise à la masse, par exemple il s'agit d'une couche électroconductrice transparente mono ou multicouche) ou une grille globalement transparente associée à la face externe de la première paroi, l'anode étant sur la face interne. Cette couche peut d'ailleurs avoir une fonction bas-émissive ou de contrôle solaire.

Dans un premier mode de réalisation - V1 entre 1000 V et 3000 V, - V2 à la masse.

Dans un deuxième mode de réalisation

- V1 est entre 500 V et 1500 V,

- V2 est entre -500 V et -1500 V.

L'électrode accélératrice peut être alimentée électriquement à un potentiel continu V3 typiquement entre 100 V et 800 V.

Naturellement, la lampe plane peut être dotée d'espaceurs, notamment en verre, sous forme de billes ou autre, réparties sur la surface. On peut prévoir un espaceur de type cadre périphérique en particulier pour les petites tailles de lampe, cadre périphérique pouvant éventuellement servir pour le scellement.

Les parois peuvent être maintenues à distance constante. Les parois peuvent être de toute forme : le contour des substrats peut être polygonal, concave ou convexe, notamment carré ou rectangulaire, ou courbe, de rayon de courbure constant ou variable, notamment rond ou ovale.

De préférence, les première et deuxième parois peuvent être une feuille de verre silicosodocalcique, borosilicate. Le verre peut être clair, extraclair.

On peut revêtir et/ou traiter au moins la première paroi pour assurer un effet optique, notamment coloré, un effet de décoration par sérigraphie ou autre, à relief structuré, un effet dépoli, ou de couche diffusante, antireflet...

Pour une lampe UV, la première paroi peut être en un matériau diélectrique transmettant un rayonnement UV matériau pour l'une ou les parois) peut être choisi de préférence parmi le quartz, la silice, le fluorure de magnésium (MgF2) ou de calcium (CaF2), un verre borosilicate, un verre avec moins de 0,05% de Fe2O3.

A titre d'exemples pour des épaisseurs de 3 mm :

- les fluorures de magnésium ou de calcium transmettent à plus de

80% voire 90% sur toute la gamme des UVs c'est-à-dire les UVA

(entre 315 et 380 nm), les UVB (entre 280 et 315 nm), les UVC (entre 200 et 280 nm), ou les VUV (entre environ 10 et 200 nm),

- le quartz et certaines silices haute pureté transmettent à plus de

80% voire 90% sur toute la gamme des UVA, UVB et UVC,

- le verre borosilicate, comme le borofloat de Schott, transmet à plus

de 70% sur toute la gamme des UVA, - les verres silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe III ou de Fe2O3r notamment le verre Diamant de Saint-Gobain, le verre Optiwhite de Pilkington, le verre B270 de Schott, transmettent à plus de 70% voire 80% sur toute la gamme des UVA.

Toutefois, un verre silicosodocalcique, tel que le verre Planilux vendu par la société Saint-Gobain Glass, présente une transmission supérieure à 80% au delà de 360 nm ce qui peut suffire pour certaines réalisations et certaines applications.

L'écartement entre les deux parois peut être fixé par les espaceurs à une valeur de l'ordre de 0,3 à 5 mm, notamment inférieure ou égal à environ 2 mm. Une technique de dépose des espaceurs dans des vitrages isolants sous vide est connue de FR-A-2 787 133. Selon ce procédé, on dépose sur une feuille de verre des points de colle, notamment de l'émail déposé par sérigraphie, d'un diamètre inférieur ou égal au diamètre des espaceurs, on fait rouler les espaceurs sur la dite feuille de verre de préférence inclinée de manière à ce qu'un unique espaceur se colle sur chaque point de colle. On applique ensuite la seconde feuille de verre sur les espaceurs et on dépose le joint de scellage périphérique.

Les espaceurs peuvent être réalisés en un matériau non-conducteur. De préférence, ils sont réalisés en verre, notamment de type sodocalcique.

Suivant une réalisation, la lampe peut être produite en fabriquant tout d'abord une enceinte scellée où la lame d'air intermédiaire est à pression atmosphérique, puis en faisant le vide, de préférence (au moins) secondaire. Suivant cette réalisation, l'une des parois, de préférence la première paroi, comporte dans son épaisseur un trou obstrué par un moyen de scellement, de préférence minéral.

Tout ou une partie de la face interne peut être revêtue du matériau cathodoluminescent. Il est notamment possible de ne munir que certaines aires de la surface en du matériau cathodoluminescent afin de créer sur une même surface des zones d'éclairage (respectivement d'émission UV) prédéfinies. Les zones d'éclairage peuvent éventuellement constituer des motifs décoratifs ou constituer un affichage tel qu'un logo ou une marque.

Le matériau cathodoluminescent peut avantageusement être sélectionné ou adapté pour déterminer la couleur de l'éclairage dans une large palette de couleurs.

Pour une lampe, on peut choisir les phosphores habituels. Pour une lampe UV, il existe notamment des luminophores émettant dans les UVC. On peut citer les matériaux dopés au Pr ou Pb tels que : LaPO4: Pr; CaSO4 :Pb etc. Il existe aussi des luminophores émettant dans les UVA ou proche UVB. On peut citer les matériaux dopés au gadolinium tels que le YBO3:Gd ; le YB2O5:Gd ; le LaP3O9:Gd ; le NaGdSiO4 ; le YAI3(BO3)4:Gd ; le YPO4:Gd ; le YAIO3:Gd ; le SrB4O7:Gd ; le LaPO4:Gd ; le LaMgB5O10:Gd, Pr ; le LaB3O8:Gd, Pr ; le (CaZn)3(PO4)2:TI. Il existe en outre des luminophores émettant dans les UVA. On peut citer par exemple le LaPO4:Ce ; le (Mg,Ba)AI11O19:Ce ; le BaSi2O5: Pb ; le YPO4:Ce ; le (Ba,Sr,Mg)3Si2O7: Pb ; le SrB4O7: Eu.

L'uniformité peut être évaluée par le contraste (rapport de la différence entre la luminance maximale et la luminance minimale et la somme de luminance maximale et de la luminance minimale). On préfère un contraste inférieur à 80%, voire inférieur ou égal à 50%.

L'efficacité totale de la lampe peut être évaluée par le rendement en Lumen/W soit le rapport entre la puissance rayonnante (optique ou dans UV)

et la puissance électrique injectée. On obtient aisément un rendement supérieur ou égal à 10 lumens/W. La lampe (UV) selon l'invention peut avoir un rayonnement (essentiellement) monodirectionnel (coté première paroi).

Dans une configuration de lampe (UV) avec une seule face émettrice, l'autre paroi peut être opaque, par exemple une vitrocéramique, voire être un diélectrique non verrier, de préférence avec un coefficient de dilatation voisin.

La lampe (UV) selon l'invention peut avoir un rayonnement bidirectionnelle (coté première paroi). On peut produire par exemple un éclairage différencié.

Du coté de la deuxième paroi la transmission globale dans le visible et/ou dans l'UV peut être supérieure à 50%, notamment en limitant suffisamment la surface de zone(s) émettrice(s) par exemple une surface de zone(s) émettrice(s) inférieure ou égale à 50% de la surface interne de la lampe. L'ensemble deuxième paroi (en verre par exemple) et cathode peut avoir en outre de préférence une transmission globale dans le visible d'au moins 70%. Enfin, la cathode peut être transparente (en pleine couche) ou globalement transparente (en bandes, en grille etc) comme déjà décrit.

La lampe émettant dans le visible selon l'invention peut servir pour la décoration, pour un rétroéclairage d'écrans d'affichage (à cristaux liquides, télévision, moniteur..). L'invention vise par exemple la réalisation d'éléments architecturaux ou décoratifs éclairants et/ou à fonction d'affichage (éléments signalétiques, logo ou marque lumineux), tels que des luminaires notamment plans, des parois lumineuses notamment suspendues, des dalles lumineuses...

La lampe émettant dans le visible selon l'invention peut notamment former :

- une partie de fenêtre éclairante, (une imposte etc) de bâtiment ou de moyens de locomotion notamment une fenêtre de train, un hublot de cabine de bateau ou d'avions,

- un toit éclairant notamment d'un moyen de locomotion terrestre, aérien ou maritime,

- une cloison interne entre des pièces ou entre deux compartiments de moyens de locomotion terrestres, aériens ou maritimes,

- un vitrine, un élément de mobilier urbain, une façade de meuble, une

tablette de réfrigérateur.

La lampe peut être feuilletée avec un premier contre-verre associé à la deuxième paroi par un intercalaire de feuilletage (PVB, PU, EVA ..) voire avec un deuxième contre verre associé à la deuxième paroi par un intercalaire de feuilletage (PVB, PU, EVA ..)

La lampe UV selon l'invention peut être utilisée tant dans le domaine industriel par exemple pour l'esthétique, le biomédical, l'électronique ou pour l'alimentaire que dans le domaine domestique, par exemple pour la décontamination d'eau du robinet, d'eau potable de piscine, d'air, le séchage UV, la polymérisation.

En choisissant un rayonnement dans l'UVA voire dans l'UVB, la lampe UV selon l'invention peut être utilisée :

- comme lampe à bronzer (notamment 99,3% dans l'UVA et 0,7% dans l'UVB selon les normes en vigueur),

- pour les traitements dermatologiques (notamment, un rayonnement dans l'UVA à 308 nm),

- pour les processus d'activation photochimique, par exemple pour une polymérisation, notamment de colles, ou une réticulation ou pour le séchage de papier, - pour l'activation de matière fluorescente, telle que l'éthidium bromide utilisée en gel, pour des analyses d'acides nucléiques ou de protéines,

- pour l'activation d'un matériau photocatalytique par exemple pour réduire les odeurs dans un réfrigérateur ou les saletés.

En choisissant un rayonnement dans l'UVB, la lampe UV selon l'invention sert pour favoriser la formation de vitamine D sur la peau.

En choisissant un rayonnement dans l'UVC, la lampe UV selon l'invention peut être utilisée pour la désinfection/stérilisation d'air, d'eau ou de surfaces par effet germicide, notamment entre 250 nm et 260 nm.

En choisissant un rayonnement dans l'UVC lointain ou de préférence dans le VUV pour la production d'ozone, la lampe UV selon l'invention sert notamment pour le traitement de surfaces, en particulier avant dépôt de couches actives pour l'électronique, l'informatique, l'optique, les semi- conducteurs ...

La lampe UV selon l'invention peut être intégrée par exemple dans un équipement électroménager tel que réfrigérateur, tablette de cuisine.

Il peut être en outre avantageux d'ajouter dans la lampe (UV) (au moins) un revêtement ayant une fonctionnalité donnée, revêtement(s) en face(s) externe(s) d'une ou des parois. Il peut s'agir :

- d'un revêtement à fonction de blocage des rayonnements de longueur d'onde dans l'infrarouge par exemple pour une compatibilité électromagnétique,

- et/ou d'un revêtement anti-salissures (revêtement photocatalytique comprenant du TiO2 au moins partiellement cristallisé sous forme anatase)

- et/ou encore un empilement anti-reflet du type par exemple Si3N4/Si02/Si3N4/SiO2.

La plaque à surface polée et les parois peuvent aussi être fournies 30 séparément, être vendus en kit et être prêts à être assemblés.

L'invention a ainsi également pour objet l'utilisation d'une plaque trouée à surface polée notamment choisie parmi une plaque de verre polée ou d'une plaque diélectrique (verre, quartz, (vitro)céramique..) avec une couche à base de silice polée, dans une lampe plane à émission par effet de champ,

35 comme élément accélérateur des électrons.

La plaque peut être trouée avant ou après le poling en fonction des méthodes utilisées pour former les ouvertures.

On utilise par exemple une gravure laser (femtoseconde notamment), une découpe mécanique notamment avec une scie diamantée, un sablage, un jet haute pression (eau ou autre liquide).

Pour rectifier les bords éventuellement en V et obtenir des flancs (sensiblement) droits, on peut par exemple compléter par une attaque chimique appropriée, par exemple attaque acide (HF) du verre, par gravure plasma ( RIE etc), bombardement ionique (IBE etc).

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une lampe telle que décrite précédemment comportant la liaison de la deuxième paroi et de la plaque trouée à surface polée et avec des ouvertures débouchantes sur la face opposée à la face libre, par un matériau de liaison - de préférence (essentiellement) minéral et électroconducteur - formant au moins en partie catalyseur métallique et/ou cathode

Ce matériau est de préférence déposé à la fois sur la face interne de la deuxième paroi et sur ladite face opposée de la plaque.

Plus précisément pour l'assemblage on peut prévoir les étapes suivantes: - on lie la plaque à la deuxième paroi,

- on dépose des espaceurs sur la plaque trouée,

- on assemble de manière parallèle la première paroi et la plaque trouée éventuellement à surface polée,

- on scelle l'espace interne au moyen d'un matériau de scellement périphérique de la première paroi et de la plaque ou sur la deuxième paroi

Dans toutes les configurations de lampes selon l'invention (plaque espacée de la deuxième paroi, collée à la deuxième paroi, formant deuxième paroi), on peut pour la mise sous vide prévoir les étapes suivantes: - remplacer, via un trou pratiqué dans l'une des parois, l'atmosphère

contenue dans l'espace interne par un vide de préférence

secondaire,

- obstruer le trou avec un moyen de scellement.

Dans le cas d'une plaque formant la deuxième paroi, on peut former le trou de mise sous vide en même temps que les trous borgnes.

Pour remplacer l'atmosphère par le gaz, on peut utiliser un procédé de pompage à travers une structure de vitrage double ou multiple tel que décrit notamment dans le document EP-A-645 516. On y propose comme matériau de scellement une suspension de verre de soudure fritté. Ce matériau est placé sous forme d'une bille à l'extrémité externe du trou dès le début de la fabrication, on fait le vide à travers cette pièce, puis on la ramollit de façon à obstruer le trou.

Un autre procédé est décrit dans FR-A-2 774 373 où l'on propose comme matériau de scellement un alliage à bas point de fusion. Ce matériau peut être placé sous forme d'une pièce de forme adaptée à l'extrémité externe du trou dès le début de la fabrication, on fait le vide à travers cette pièce, puis on la fond pour la sceller sur la paroi du trou de façon à obstruer ce dernier.

Un procédé préféré selon l'invention consiste à obstruer le trou avec une pastille de scellement recouvrant l'orifice externe du trou. Cette pastille, avantageusement métallique, peut être collée à la paroi par soudure.

Par ailleurs de préférence l'on réalise le dépôt du matériau émetteur d'électrons sur la face interne de la deuxième paroi au travers des ouvertures débouchantes sur la face opposée à la face libre de la plaque, plaque posée sur la face interne ou de préférence déjà lié à la face interne.

D'autres détails et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels :- la figure 1 représente une vue schématique en coupe latérale d'une lampe plane à effet de champ émettant dans le visible dans un premier mode de réalisation; - la figure 2 représente une vue schématique de dessus de la plaque de verre trouée sur la feuille de verre avec un matériau émetteur d'électrons utilisée dans le premier mode de réalisation illustré en figure 1;

- la figure 3 représente une vue schématique en coupe latérale d'une lampe plane à effet de champ émettant dans le visible dans un deuxième mode de réalisation ;

- la figure 4 représente une vue schématique de dessus de la plaque de verre trouée sur la feuille de verre avec un matériau émetteur d'électrons utilisée dans le deuxième mode de réalisation illustré en figure 3; - la figure 5 représente une vue schématique de dessus d'une plaque de verre trouée en morceaux sur une feuille de verre avec un matériau émetteur d'électrons dans un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 6 représente une vue schématique en coupe latérale d'une lampe plane à effet de champ émettant dans le visible dans un troisième mode de réalisation,

- la figure 7a représente une vue schématique de dessus de la plaque de verre trouée sur la feuille de verre avec un matériau émetteur d'électrons utilisée dans le troisième mode de réalisation illustré en figure 6 et la figure 7b est en une variante;

- la figure 8 représente une vue schématique en coupe latérale d'une lampe plane à effet de champ émettant dans le visible dans un quatrième mode de réalisation.

On précise que par un souci de clarté les différents éléments des objets représentés ne sont pas nécessairement reproduits à l'échelle.

La figure 1 représente une lampe plane 100 à effet de champ comportant deux parois composées respectivement de première et deuxième feuille de verre 1, 2 par exemple silicosodocalcique d'environ 3,15 mm d'épaisseur, présentant une face principale interne 11, 21 et une face principale externe 12, 22.

Dans un espace dit interne 10 entre les feuilles de verre 1, 2 règne un vide de préférence secondaire.

Tout d'abord, la face interne 11 porte un revêtement conducteur 3 formant une anode et un revêtement de matériau cathodoluminescent 5 par exemple un ou des phosphores pour produire une lumière blanche.

L'anode 3, est directement déposée sur la face interne 11 ou sur une sous couche barrière par exemple en nitrure de silicium (non représentée). L'anode 3 est par exemple une couche d'argent sérigraphiée arrangée pour être globalement transparente, par exemple en grille, ou encore une (pleine) couche électroconductrice transparente telle qu'une multicouche à l'argent.

En variante, l'anode 3 peut être associée à la première feuille 1 de différentes manières : elle peut être déposée sur la face externe ou interne d'un élément porteur isolant électrique, cet élément porteur étant assemblé à la première feuille de sorte que le revêtement soit plaqué contre la face externe 12. Cet élément peut par exemple être un film plastique de type EVA ou PVB ou plusieurs films plastiques par exemple PET, PVB et PU.

L'anode 3 peut être aussi sous forme de grille métallique intégrée dans un film de matière plastique ou même dans la première feuille formant alors un verre armé ou encore sous forme de fils parallèles entre eux.

La cathode 3 peut aussi être prise en sandwich entre un premier isolant électrique et un second isolant électrique, l'ensemble étant assemblé à la première feuille 1. L'anode peut par exemple être intercalée entre deux feuilles de matière plastique.

Une autre combinaison d'isolants électriques est la suivante : une feuille de PVB est pris comme premier isolant électrique qui servira à coller le second isolant électrique et porteur de l'anode tel qu'une feuille de PET, l'anode étant entre la feuille de PVB et la feuille de PET.

La face interne 21 porte quant à elle un revêtement conducteur 4 formant la cathode 4.

La cathode 4 est de préférence directement déposée sur la face interne 21 de la deuxième feuille. L'anode 4 est par exemple une (pleine) couche à base de NiCr, typiquement de 50 à 100 nm d'épaisseur.

Sur la face interne 21 de la deuxième plaque 2, est solidaire une plaque de verre silicosodocalcique trouée 6, par exemple d'épaisseur 0,7 mm d'environ. Cette plaque 6 est dotée d'une face principale dite libre ou supérieure 61 (face orientée vers la première paroi) et une face principale dite inférieure (orientée vers la deuxième paroi) 62.

La plaque trouée 6 et la deuxième paroi 2 sont solidaires par la cathode 4 qui est en matériau de brasure. Alternativement, on peut prévoir un collage (périphérique ou répartie sur la surface) par exemple avec une fritte de scellement.

Les ouvertures 63 de la plaque débouchent des faces principales 61, 62 et sont réparties uniformément sur la surface de la plaque. Les ouvertures 63 sont par exemple un réseau de motifs rectangulaires en quinconce, larges de 1 mm environ et espacé de 1 mm environ, comme montré en figure 2.

La face supérieure 61 est recouverte d'une couche électroconductrice 7 formant une électrode accélératrice, par exemple une couche d'argent sérigraphiée, éventuellement arrangée en grille.

La face interne 21 comporte en outre des nanotubes de carbone 8 déposées au travers des ouvertures sur la cathode 4 formant également catalyseur de croissance de ces nanotubes.

L'anode 3 est reliée à une source d'alimentation électrique par exemple via un clinquant souple et on forme une structure d'alimentation 33 extérieure par exemple en émail à l'argent sérigraphiée. L'anode 3 est à un potentiel continu V1 de l'ordre de 1000 V à 3000 V.

Pour une protection électrique, une couche électroconductrice transparente 3', par exemple en oxyde conducteur, est mise à la masse (V4 est égal à 0 V) est présente sur la face externe 12 de la première paroi. On forme une structure d'alimentation 33' par exemple en émail à l'argent sérigraphiée pour cette couche 3'. En outre, la première paroi est feuilletée avec un PVB 13 à un contre verre 1'.

La cathode 4 est alimentée électriquement via un clinquant souple, et on forme une structure d'alimentation 43 extérieure au scellement par exemple en émail à l'argent sérigraphiée. Pour ce faire, la plaque 6 peut être légèrement en retrait de la deuxième plaque 2. La cathode 4 est à un potentiel continu V2 de préférence égal à 0 V (mise à la masse).

L'électrode accélératrice 7 est alimentée électriquement par exemple via un clinquant souple, et on forme une structure d'alimentation 73 extérieure par exemple en émail à l'argent sérigraphiée. Elle est à un potentiel continu V3 entre 100 V et 800 V.

La première paroi et la plaque trouée 1, 6 sont associées avec mise en regard de leurs faces 11, 61 sont assemblées par l'intermédiaire d'une fritte de scellage 9. Le scellement est ainsi de préférence choisi minéral.

L'écartement entre ces dernières 1, 6 peut être imposé (à une valeur généralement inférieure à 5 mm) par des espaceurs 10' en verre disposés (de préférence de manière homogène) entre elles. Ici, l'écartement est de l'ordre de 0,3 à 5 mm, par exemple de 0,4 à 2 mm.

Les espaceurs 10' peuvent avoir une forme sphérique, cylindrique, cubique ou une autre section polygonale par exemple cruciforme. Les espaceurs peuvent être revêtus, d'un luminophore identique ou différent du luminophore 5.

En variante, on peut utiliser un cadre espaceur périphérique (donc en bordure de la plaque) et éventuellement des espaceurs au centre.

Pour la mise sous vide, la première paroi 1 présente à proximité de la périphérie un trou (non représentée) dans toute son épaisseur, de quelques millimètres de diamètre dont l'orifice externe est obstrué par une pastille de scellement (non représentée) notamment en cuivre soudée sur la face externe.

On dépose et on colle les espaceurs 10' à des emplacements prédéfinis, par exemple au moyen d'un automate, et on met en regard la paroi 1 et la plaque 6. On dépose ensuite la fritte de scellement et on scelle à haute température.

On prélève ensuite au moyen d'une pompe à travers le trou de scellement, l'atmosphère contenue dans l'enceinte scellée. Lorsque le vide seondaire est atteint, on présente la pastille de scellement devant l'ouverture du trou de scellement, autour de laquelle a été déposé un cordon d'alliage de soudure. On active une source de chaleur à proximité de la soudure de façon à provoquer le ramollissement de cette dernière, la pastille se plaque par gravité contre l'orifice du trou et est ainsi soudée sur le substrat 1 en formant un bouchon hermétique.

Le matériau cathodoluminescent 5 peut produire une lumière blanche, uniforme. Ce matériau 5 peut avantageusement être sélectionné ou adapté pour déterminer la couleur de l'éclairage dans une large palette de couleurs.

Pour un éclairage décoratif, on peut former des zones lumineuses de différentes couleurs, et/ou formes et/ou tailles, une alternance de zone(s) éclairées et des zones sombres.

On peut également faire varier les intensités lumineuses par exemple en faisant varier les épaisseurs de matériau cathodoluminescent.

Dans la forme de réalisation de la figure 3, la structure 200 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 1 mis à part :

- l'électrode accélératrice et son alimentation électrique sont

supprimées, - la plaque 6' est polée formant un champ rémanent 70 en surface (comme montré sur la vue de détail de la figure 3),

- les ouvertures 63' sont un réseau de motifs rectangulaires en lignes et colonnes (voir figure 4),

- le feuilletage et le conducteur de protection sont éventuellement supprimés.

La composition chimique pondérale du verre de la plaque 6', du type aluminoborosilicate dépourvu d'oxydes alcalins, est la suivante (en pourcents) : SiO2 64,0 AI2O3 16,0 B2O3 11,0 CaO 8,0 Ce type de composition présente l'avantage de présenter une durée de vie du champ rémanent supérieure à 2 ans. Le poling est réalisé en chauffant le verre à 300°C et en le soumettant 10 à un champ électrique statique de 3kV. Pour ce faire le substrat de verre est maintenu en contact entre deux électrodes métalliques. Le champ électrique rémanent superficiel est de l'ordre de 0,9 GV/m, mesuré à l'aide du dispositif de mesure d'électricité statique commercialisé sous la référence JCI 140 CF par la société John Chubb Instrumentation. La 15 profondeur de la zone superficielle, siège du champ rémanent, est estimée par SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry - Spectrométrie de masse à ionisation secondaire). Cette technique permet en effet de détecter un appauvrissement local très fort en calcium, sur une zone superficielle d'environ 10 micromètres. 20 Dans une variante de réalisation représentée en figure 5, la plaque polée est discontinue, sous forme de morceaux de plaque 6 répartis sur la surface, les ouvertures 63 étant alors en continu. La zone délimitée par les morceaux de plaque est inscrite dans l'espace interne. Le scellement est 25 réalisé entre les première et deuxième parois.

Dans la forme de réalisation de la figure 6, la structure 300 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 3 mis à part : - la plaque 2' est en verre silicosodocalcique avec des trous borgnes 30 23' et forme la deuxième paroi 2', - la plaque 2' est revêtue sur face interne 21 d'une couche à base de5 silice 60, déposée par pulvérisation puis polée pour former le champ rémanent 70' (comme montré sur la vue de détail de la figure 6),

- les ouvertures borgnes 23' sont sous forme des rainures parallèles débouchantes sur un bord latéral de la deuxième paroi lui-même évidé 23,

- la cathode 4 est discontinue, étant présente dans le fond des ouvertures borgnes 23' et sur le bord latéral évidé 23 de connexion électrique (voir figure 7a) de la cathode 4, bord surmonté du bus bar 43, - le scellement 9 est réalisé entre la face interne de la deuxième paroi et la face interne de la première paroi (avec des hauteurs de joints distinctes dans la zone évidée de bord de connexion et les autres zones périphériques).

En variante d'assemblage montrée en figure 7b, tout le pourtour de la plaque 2' est évidé pour garder une même hauteur de scellement. Dans la forme de réalisation de la figure 8, la structure 400 de la lampe reprend fondamentalement la structure de la figure 3 mis à part :

- les nanotubes de carbone sont remplacés (tout ou en partie) par des micropointes de tungstène 8',

- la cathode 4' est transparente, par exemple une couche d'oxyde conducteur,

- la plaque 6' est dans l'espace interne, de dimension inférieure à la

deuxième paroi, le scellement est entre les deux parois 1 ,2 - la plaque 6' est solidaire de la deuxième paroi 2 par une fritte de

scellement type fritte de verre 40, présente en périphérie,

- l'espacement entre les ouvertures 63 est au moins double de la

largeur des ouvertures 63 (le dessin n'étant pas à l'échelle).

Par le choix de l'espacement des ouvertures, du matériau de cathode 4 et de scellement périphérique, cette lampe produit un éclairage davantage bi

directionnel (donc des deux cotés de la lampe), et qui peut rester différencié

(comme symbolisé par la largeur distinctes des flèches).

Les exemples qui viennent d'être décrits ne limitent nullement l'invention.

Toutes les dissymétries et variantes d'assemblage sont possibles tant pour les ouvertures (borgnes ou débouchantes, de toute forme possible), que pour les électrodes (choix du matériau, de la forme), ou encore du scellement ou du mode de liaison éventuel entre plaque et deuxième paroi.

Les zones lumineuses peuvent aussi former un réseau des motifs géométriques (lignes, plots, ronds, carrés ou toute autre forme) et les espacements entre motifs et/ou les tailles de motifs peuvent être variables.

En variante, on réalise des lampes UV avec choisissant un catholuminescent et une première paroi (voire une deuxième paroi) en des matériaux adaptés.

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1. Lampe plane à émission par effet de champ transmettant un rayonnement dans le visible et/ou l'ultraviolet (100 à 400) comportant : - des première et deuxième parois diélectriques (1, 2, 2') planes en regard et avec des surfaces principales maintenues parallèles et espacées, la lampe étant scellée en périphérie (9), délimitant ainsi un espace interne (10) sous vide, - une première électrode (3), dite anode, s'étendant dans un plan parallèle aux surfaces principales et associée à la première paroi (1), l'ensemble première paroi et anode étant transparent ou globalement transparent dans le visible et/ou l'UV, - un matériau luminophore émetteur de rayonnement visible (5) et/ou ultraviolet (UV) par bombardement d'électrons, le matériau étant sur la face interne (11) de la première paroi et étant plus proche de l'espace interne que l'anode, - une deuxième électrode (4), dite cathode, s'étendant dans un plan parallèle aux surfaces principales, - un matériau émetteur desdits électrons (8, 8') ayant un facteur de forme supérieur à 10, le matériau étant sur la cathode, - un élément accélérateur des électrons intercalé entre les première et deuxième parois, espacé de la première paroi, s'étendant dans un plan sensiblement parallèle aux surfaces principales et avec une pluralité d'ouvertures laissant passer lesdits électrons, caractérisée en ce que ledit élément accélérateur des électrons comporte une plaque diélectrique essentiellement minérale (6,6',2') et trouée, les ouvertures étant débouchantes (63, 63', 23') sur au moins la face principale dite libre (61) de la plaque en regard de la face interne (11) de la première paroi, pour ledit bombardement des électrons, ladite plaque trouée (6) étant porteuse sur sa face libre (61) d'une troisième électrode (7), formant électrode accélératrice, ou la plaque trouée (6', 2') ayant une surface polée (60), créant ainsi d'un champ électrique rémanent (70, 70') accélérateur des électrons,et en ce que la cathode est sur la face interne (21) de la deuxième paroi (2) et/ou, lorsque les ouvertures (23') sont choisies borgnes, dans le fond des ouvertures de la plaque (2').
2. 2. Lampe plane (100 à 400) selon la revendication 1 caractérisée en ce que la plaque (6, 6', 2') est à base d'un matériau choisi parmi en céramique, en vitrocéramique, en verre.
3. 3. Lampe plane (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les parois (1, 2, 2') sont des feuilles de verre, notamment silicosodocalcique, ou en quartz.
4. 4. Lampe plane (100 à 300) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le scellement, de préférence par au moins un joint de scellement minéral, est réalisé entre la face libre (62) de la plaque (6, 6') et la face interne de la première paroi (21).
5. 5. Lampe plane selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la plaque trouée est espacée de la deuxième paroi et des ouvertures sont débouchantes sur la face opposée à la face libre.
6. 6. Lampe plane (300) l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la deuxième paroi (2') est constituée de la plaque trouée (2') avec les ouvertures borgnes (23'), de préférence débouchantes sur un bord de la deuxième paroi, et la cathode, est dans le fond des ouvertures, sous forme d'une couche électroconductrice, et alimentée électriquement (43) par ledit bord de préférence évidé (23).
7. 7. Lampe plane (100, 200, 400) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la face (62) de la plaque opposée à la face libre (61) est solidaire de la face interne (21) de la deuxième paroi (2) par un moyen de liaison (4, 40) de préférence essentiellement minéral, notamment une fritte de verre (40), une brasure (4), une soudure, un scellement anodique.
8. 8. Lampe plane (100, 200, 400) selon la revendication précédente caractérisée en ce que des ouvertures sont débouchantes sur la face opposée (62) à la face libre (61), et la face interne (21) de la deuxième paroi comprend une couche électroconductrice externe (4) en un matériau de liaison entre la deuxième paroi et la plaque trouée, et électroconducteur pour former au moins en partie la cathode et/ou un catalyseur de croissance du matériau émetteur (8) en couche.
9. 9. Lampe plane (100, 200, 400) selon la revendication précédente caractérisée en ce que la couche périphérique externe (4), qui est de préférence une monocouche directement sur la face interne, est en un matériau choisi parmi le nickel, le chrome, le fer, le cobalt et leurs mélanges.
10. 10.Lampe plane (100 à 300) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le matériau émetteur (8) est à base de carbone, notamment sous forme de nanotubes.
11. 11.Lampe plane (400) selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que le matériau émetteur comporte des pointes métalliques (8'), notamment de tungstène, à l'échelle micronique, voire submicronique.
12. 12.Lampe plane (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'électrode accélératrice (7) comprend une couche électroconductrice, notamment métallique, et de préférence est sur une sous couche notamment une couche à base de silice ou de nitrure de silicium.
13. 13.Lampe plane (300) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la plaque (2'), éventuellement polée, est revêtue d'une couche à base de silice polée (60).
14. 14. Lampe plane (100 à 300) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la cathode (4) comprend une couche électroconductrice métallique (4) formant catalyseur de croissance du matériau émetteur (8) en couche, notamment en un matériau choisi parmi le nickel, le chrome, le fer, le cobalt et leurs mélanges.
15. 15. Lampe plane (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'anode (3) est sur la face interne (11) de la première paroi sous forme d'une couche électroconductrice transparente ou d'une couche métallique discontinue, notamment arrangée en grille, et de préférence l'anode est sur une sous couche barrière notamment une couche de silice ou de nitrure de silicium.
16. 16. Lampe plane (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'anode (3) est alimentée à un potentiel continu positif (V1), la cathode (4) est mise à la masse (V2), et en ce qu'elle comprend éventuellement un élément de protection électrique (3') associée à la face externe (12) de la première paroi qui est soit une 33 2930673 couche électroconductrice transparente et mise à la masse (V4) soit un diélectrique transparent.
17. 17. Lampe plane (400) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que du coté de la deuxième paroi, la transmission 5 globale dans le visible et/ou l'UV est supérieure ou égale à 50%, et la surface de zone(s) émettrice(s) étant de préférence inférieure ou égale à 50% de la surface interne de la lampe,
18. 18. Lampe plane (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la lampe émettant dans le visible forme un 10 élément décoratif ou architectural, un élément à fonction d'affichage, tels que des luminaires notamment plans, des parois lumineuses notamment suspendues, des dalles lumineuses, un rétroéclairage d'écrans d'affichage,
19. 19. Lampe plane (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes 15 caractérisée en ce que la lampe émettant dans le visible forme une partie de fenêtre éclairante de bâtiment ou de fenêtre éclairante de moyens de locomotion terrestres, aériens ou maritimes un toit éclairant de moyens de locomotion, une cloison interne entre des pièces ou entre deux compartiments de moyens de locomotion terrestres, aériens ou 20 maritimes, une vitrine, un élément de mobilier urbain, une façade de meuble, une tablette de réfrigérateur, ou en ce que la lampe UV sert pour l'esthétique, comme lampe à bronzer, le biomédical, l'électronique ou pour l'alimentaire, pour la décontamination d'eau du robinet, d'eau potable de piscine, d'air, le séchage UV, la polymérisation. 25
20. 20. Utilisation d'une plaque trouée (2', 6') avec une surface polée, notamment choisie parmi une plaque de verre polée (2', 6'), une plaque diélectrique avec une couche à base de silice polée (60), comme élément accélérateur des électrons dans une lampe plane à émission par effet de champ (200 à 400). 30
21. 21. Procédé de fabrication de la lampe (100, 200, 400) selon l'une des revendications 1 à 19 comportant la liaison de la deuxième paroi (2) et de la plaque trouée (6, 6') qui a des ouvertures débouchantes sur la face opposée (61) à la face libre (62), par un matériau de liaison formant au moins en partie un catalyseur du matériau émetteur en couche et/ou la 35 cathode.
22. 22. Procédé de fabrication de la lampe (100, 200, 400) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le matériau de liaison est déposé sur la face interne de la deuxième paroi et sur ladite face opposée de la plaque.
23. 23. Procédé de fabrication de la lampe (100, 200, 400) selon l'une des revendications 21 à 22 caractérisé en ce que l'on réalise le dépôt du matériau émetteur d'électrons (8) sur la face interne de la deuxième paroi au travers des ouvertures débouchantes sur la face opposée à la face libre de la plaque.