WO2002058096A2 - Dalle arriere pour ecran de visualisation a plasma, procede de realisation et ecran la comportant - Google Patents

Dalle arriere pour ecran de visualisation a plasma, procede de realisation et ecran la comportant Download PDF

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    • H01J2211/444—Means for improving contrast or colour purity, e.g. black matrix or light shielding means

Definitions

  • Rear panel structure for plasma display screen, production method and screen comprising it
  • the invention relates to a rear panel structure for a plasma panel type display screen.
  • a structure comprises a network of electrically conductive electrodes, a dielectric layer, a network of barriers and a network of red, green and blue phosphors deposited between the barriers.
  • the structure of the rear panel of a plasma panel shown in FIG. 1, comprises a glass substrate 1 on which is first deposited an array of electrodes 2. This array is then covered by a dielectric layer 3 of a transparent glassy material or of white diffusing appearance, the thickness of which can vary from 5 to 30 ⁇ m.
  • This dielectric layer is itself covered by a network of barriers 4, the thickness of which can vary from 80 to 150 ⁇ m and the width of which, which may not be uniform over the height of the barriers, is between 40 and 150 ⁇ m, a typical value being 80 ⁇ m.
  • the top 5 of the barriers the thickness of which can vary from 3 to 15 ⁇ m, may be dark to increase the contrast of the panel.
  • a white reflective layer 6 can be deposited before the phosphors on the barriers 4 and the dielectric layer 3. Red, green and blue phosphors 7 are then deposited alternately between the barriers 4.
  • a gasket sealing 8, intended to seal the front and rear substrates of the plasma screen together, can advantageously be deposited on the rear slab.
  • Such a structure may be common to plasma panel technologies of the coplanar or matrix type, these two technologies being known to those skilled in the art.
  • the invention aims to reduce the cost of manufacturing such a structure.
  • the invention also covers a screen comprising a rear slab structure thus formed.
  • Figure 1 illustrates a rear slab structure according to the prior art.
  • Figures 2 and 3 illustrate a set of layers obtained during the production of a structure according to the invention, respectively before and after formation of the barriers. Description of particular embodiments.
  • the materials which make up the dielectric layer 3, the network of barriers 4 and the possible dark layer 5 of the structure consist of mixtures of a powder of mineral oxides, with an average particle size of between 0, 2 and 10 ⁇ m and with a melting or softening temperature greater than 550 ° C, of a mineral oxide material with very fine grains of characteristic dimensions less than 0.2 ⁇ m, and of a glass of oxides whose temperature softening is less than 520 ° C., the proportion of each of these constituents being specific to each of the three elements of the structure.
  • the oxides are oxides or a mixture of oxides or a solution of oxides or glasses of oxides, in particular but without being limiting on silicon, aluminum, boron, calcium, magnesium, phosphorus, titanium, cerium, lead, bismuth and the oxides. alkali.
  • the dielectric layer 3 is composed of at least 60%, by mass, of mineral oxide powder, and from 15% to 40% of a mixture comprising the very fine-grained mineral oxide material and / or the glass of oxides with a low melting point. It comprises from 0% to 20%, by mass, of mineral oxide material with very fine grains and from 0% to 30% of glass of oxides with low melting point.
  • the dielectric layer is composed of 65% to 95%, by mass, of mineral oxide powder, of 5% to 25%, by mass, of very fine-grained material and between 0% and 30% of glass, the softening temperature is less than 520 ° C. More preferably, the dielectric layer is composed of 70% to
  • the powder of mineral oxides of the dielectric layer 3 preferably contains white pigments allowing obtain a strong white hue in order to increase the diffuse reflection coefficient of the dielectric layer 3.
  • the body of the barriers 4 is composed of at least 70%, by mass, of mineral oxide powder, from 0% to 20%, by mass, of mineral oxide material with very fine grains and from 10% to 30% of glass with low melting point.
  • the body of the barriers is composed of 75% to 95%, by mass, of mineral oxide powder, from 0% to 15%, by mass, of very fine-grained material and between 10% and 30% of the glass with a softening temperature below 520 ° C.
  • the body of the barriers is composed of 85% to 89%, by mass, of mineral oxide powder, from 0% to 4%, by mass, of very fine-grained material and between 11 and 15% of the glass with a softening temperature below 520 ° C.
  • the barriers include a dark top layer 5, in which the mineral oxide powder comprises a mineral oxide compound absorbing light and chosen from pure or mixed oxides of iron, cobalt, copper, chromium, aluminum and nickel.
  • the electrodes are made of a material composed of a metal powder added with 7 to 25% of a glass whose softening temperature is less than 520 ° C.
  • a paste is prepared from a liquid solution containing an organic resin, a powder of mineral oxides of average particle size between 0.2 and 10 ⁇ m and of melting or softening temperature greater than 550 ° C, a mineral oxide material with very fine grains of characteristic dimensions less than 0.2 ⁇ m and a glass of oxides whose softening temperature is lower at 520 ° C.
  • the very fine-grained material can be provided in the form of a precursor liquid solution such as, for example, tetra-ethyl-orthosilicate which will decompose into silica, or in the form of a colloidal solution.
  • the mass fraction of organic resin in the liquid expressed as a percentage of dry resin relative to the mineral compounds, is between 0.5 and
  • the viscosity of the dough is adapted to be compatible with the deposition technique, that is to say between 5000 and 100,000 centipoises if the dough is deposited by screen printing or in roller deposition, less than 1000 centipoises if the dough is deposited in spray.
  • the deposition technique that is to say between 5000 and 100,000 centipoises if the dough is deposited by screen printing or in roller deposition, less than 1000 centipoises if the dough is deposited in spray.
  • Other deposition techniques can however be used without limiting the scope of the invention.
  • layer 10 which will be the precursor of layer 3 and then to the drying of this layer 10 between 50 ° C. and 200 ° C.
  • the thickness of this layer after drying can vary from 5 to 40 ⁇ m.
  • the solution containing an organic resin is an aqueous solution of a polyvinyl alcohol.
  • the paste can then optionally be supplemented with anti-foaming agents and texturing agent, for example glycols such as triethylene glycol.
  • anti-foaming agents and texturing agent for example glycols such as triethylene glycol.
  • an agent for polymerizing the resin may be added to the solution.
  • a paste is first prepared from an aqueous solution of a resin, for example a polyvinyl alcohol, a powder of mineral oxides with an average particle size of between 0.2 and 10 ⁇ m and with a melting or softening temperature greater than 550 ° C., of a glass of oxides whose softening temperature is less than 520 ° C., and possibly, of a very fine grained mineral oxide material of characteristic dimensions less than 0.2 ⁇ m.
  • the very fine-grained material can be supplied in the form of a precursor liquid solution or a colloidal solution.
  • the mass fraction of polyvinyl alcohol in water, expressed as a percentage of polyvinyl alcohol relative to the mineral compounds, is between 0% and 0.5%.
  • the paste can optionally be supplemented with anti-foaming agents and texture agent.
  • the viscosity of the dough is adapted to be compatible with the deposition technique, that is to say between 5,000 and 100,000 centipoises if the dough is deposited by screen printing or by roller deposition or by scraping, better known under the term blade coating, less than 1000 centipoise if the paste is sprayed.
  • the deposition technique that is to say between 5,000 and 100,000 centipoises if the dough is deposited by screen printing or by roller deposition or by scraping, better known under the term blade coating, less than 1000 centipoise if the paste is sprayed.
  • Other deposition techniques can however be used without limiting the scope of the invention.
  • Layer 11 is deposited and then dried between 50 ° C and 200 ° C. The thickness of this layer 11 after drying can vary from 80 to 150 ⁇ m.
  • a paste of the same type is then prepared as that prepared for depositing the body of the barriers but with a composition containing a mineral oxide compound absorbing light.
  • the mineral oxide powder with a particle size between 0.2 and 12 ⁇ m then comprises a mineral oxide compound absorbing light, for example black or dark blue.
  • the composition of the barrier top layer is taken in the same composition ranges as the body of the barriers without the ratio of the three compounds powder of mineral oxides, very fine-grained material and glass whose softening temperature is lower than 520 ° C, which is necessarily identical to that used for the body of the barriers.
  • the light absorbing mineral oxide compound can be chosen from pure or mixed oxides of iron, cobalt, copper, chromium, aluminum and nickel. These compounds are known to a person skilled in the art and used as a black or blue pigment in numerous applications.
  • the viscosity of the dough is adapted to be compatible with the deposition technique, that is to say between 5000 and 100,000 centipoises if the dough is deposited in screen printing or in roller deposition or by scraping, less than 1000 centipoises if the paste is applied as a spray.
  • the deposition technique that is to say between 5000 and 100,000 centipoises if the dough is deposited in screen printing or in roller deposition or by scraping, less than 1000 centipoises if the paste is applied as a spray.
  • Other deposition techniques can however be used without limiting the scope of the invention.
  • Layer 12 is deposited and then this layer is dried between 50 ° C and 200 ° C. The thickness of this layer after drying can vary from 5 to 20 ⁇ m.
  • the sandblasting mask is then produced by photolithography which will serve to delimit the pattern of the barriers by blocking the erosion of the underlying layers by the jet of particles in the sandblasting operation.
  • an aqueous solution of a polyvinyl alcohol (PVA) and of a photosensitizer is prepared which may be ammonium, sodium or potassium dichromate or else a diazotized compound known to cause the polymerization of polyvinyl alcohol. (PVA) under exposure to ultraviolet rays.
  • This solution is optionally supplemented with anti-foaming agents and texturing or plasticizing agents such as for example glycols such as triethylene glycol.
  • the polyvinyl alcohol (PVA) used to produce the mask can be loaded with a mineral material, in particular with a material that is a precursor of a very fine-grained mineral oxide with characteristic dimensions of less than 0.2 ⁇ m, which can be provided either in solid powder form, either in the form of a precursor liquid solution such as, for example, tetra-ethyl-orthosilicate which will decompose into silica, or also in the form of a colloidal solution.
  • a mineral material in particular with a material that is a precursor of a very fine-grained mineral oxide with characteristic dimensions of less than 0.2 ⁇ m, which can be provided either in solid powder form, either in the form of a precursor liquid solution such as, for example, tetra-ethyl-orthosilicate which will decompose into silica, or also in the form of a colloidal solution.
  • the quantity of polyvinyl alcohol (PVA) is such that the viscosity is compatible with the deposition technique, that is to say between 1000 and 20,000 centipoises if the paste is deposited by screen printing, less than 1000 centipoises if the paste is applied as a spray.
  • the deposition technique that is to say between 1000 and 20,000 centipoises if the paste is deposited by screen printing, less than 1000 centipoises if the paste is applied as a spray.
  • Other deposition techniques can however be used without limiting the scope of the invention.
  • the precursor layer 13 of the sandblasting mask is deposited and dried between 40 ° C. and 100 ° C.
  • the thickness of this dry layer can vary from 2 to 25 ⁇ m, a typical value being 10 ⁇ m.
  • Photolithography is then carried out through the exposure mask 14 which delimits the areas of the sandblasting mask exposed to the flux of ultraviolet (UV) rays 15.
  • UV ultraviolet
  • the flux of ultraviolet rays necessary for obtaining a polymerization strongly depends on the thickness of layer 13 and it is generally between 100 and 2000 mJ / cm 2 .
  • the surface is then cleaned by blowing with pressurized air or by exposure to a stream of water or a spray of water and then drying.
  • the layer which serves as a mask during the sandblasting operation produces the black layer at the top of the barriers. It is then not necessary to deposit beforehand the black layer 12 at the top of the barriers.
  • the paste which is used to produce the mask is then identical to that described above for the production of the sandblasting mask, with possibly its mineral filler as described above, but it is, moreover, charged with a light absorbing mineral oxide compound. in proportion of between 2 and 20% by mass.
  • the dough can be deposited in screen printing. The deposit is then dried between 40 ° C and 200 ° C.
  • the red phosphor is a yttrium oxide doped with europium.
  • the green phosphor is either a complex barium, aluminum and magnesium oxide doped with manganese, or a zinc silicate doped with manganese.
  • the blue phosphor is a complex barium, aluminum and magnesium oxide doped with europium.
  • the bead of sealing material 8 is advantageous to deposit on this rear slab, as is known to do, for example using a syringe dispenser.
  • the glass frit forming the sealing material will be a glass with a low melting point of which there are commercially numerous references suitable for the sealing of glass slabs. This glass will however be a non-crystallizable (or non-devitrifiable) type glass.
  • the bead is then dried between 50 and 200 ° C.
  • the completion of the rear slab is completed by a single baking of the entire structure, carried out at a temperature between 400 and 520 ° C., for a period ranging from 10 minutes to several hours, a typical cycle being 440 ° C. during 30 minutes.
  • the electrodes are deposited and dried in a conventional manner, with the usual materials, the glass entering into their composition preferably being a glass whose softening temperature is between 350 ° C. and 450 ° C, for example a lead silicate, and the average particle size is between 0.5 and 3 ⁇ m, but no cooking is carried out on the substrate and the electrodes.
  • the glass entering into their composition preferably being a glass whose softening temperature is between 350 ° C. and 450 ° C, for example a lead silicate, and the average particle size is between 0.5 and 3 ⁇ m, but no cooking is carried out on the substrate and the electrodes.
  • a first advantage is that this process contains only one final baking, between 400 and 520 ° C.
  • a second advantage of the process is that the development of the masking resin is done with water, therefore without the addition of chemical, which requires reprocessing of the water.
  • a third advantage lies in the very strong adhesion of the masking layer on the underlying layers, in particular when the same resin is used in the layers forming the barriers and the layer forming the mask.
  • a fourth advantage is that the masking layer for the sanding operation does not need to be stripped because the resin which constitutes it is thermally decomposed during the final baking between 400 ° C and 480 ° C.
  • a fifth advantage is that this same layer can also act as a dark layer at the top of barriers.
  • a sixth advantage is that this structure can be produced without any heavy metal, such as lead or bismuth.
  • the soda-lime glass substrate is 1000 mm long and 560 mm wide.
  • the rear panel must have 2880 column electrodes with a 0.32 mm pitch.
  • the electrodes 2 are produced by screen printing of a silver paste prepared by mixing 100 grams of an aqueous solution of polyvinyl alcohol of grade 30/70 to 1000 centipoise, 400 grams of silver powder with an average particle size of 0.8 ⁇ m and an anti-foam. The deposition of this paste is carried out by screen printing through a stainless steel fabric of 140 mesh per centimeter bearing the pattern of the electrodes. The dough deposited is then dried in a hot air oven at 120 ° C for 15 minutes.
  • the paste intended for producing the precursor layer 10 of the dielectric layer 3 is then prepared. For this, 80 grams of an aqueous solution of polyvinyl alcohol of grade 30/70 to 1000 centipoise, 150 grams of powder of powder are mixed. silica with average particle size 2 ⁇ m, 50 grams of titanium oxide with average particle size 0.5 ⁇ m, 70 grams of an aqueous solution of colloidal silica containing 40% silica, 40 grams of a glass of lead silicate at 20 % silica and a commercial anti-foam. The solution is homogenized by passage through a sorter. The deposition of this paste is carried out by screen printing through a stainless steel canvas of 54 mesh per centimeter. The dough deposited is then dried in a hot air oven at 200 ° C for 15 minutes. The thickness of the dry layer is 10 ⁇ m.
  • 40 grams of an aqueous solution of polyvinyl alcohol of grade 14/135 are mixed with 30 centipoises, 200 grams of alumina powder with an average particle size of 4 ⁇ m, 20 grams of titanium oxide with a average particle size of 0, 5 ⁇ m, 55 grams of an aqueous solution of colloidal silica with 40% of silica, 40 grams of a glass of lead silicate with 20% of silica and a commercial defoamer.
  • the solution is homogenized by passage through a sorter.
  • the deposition of this paste on the surface of the previously deposited dielectric layer is carried out by deposition with a roller.
  • the dough deposited is then dried in a hot air oven at 60 ° C for 10 minutes.
  • the thickness of this dry layer is 105 ⁇ m.
  • the precursor layer of the dark layer 12 is then produced, intended to form the top 5 of the barriers.
  • 10% of a mixed oxide of cobalt, copper and chromium and aluminum in powder form with an average particle size of 2 ⁇ m is added to the preceding paste.
  • the solution is homogenized by passage through a sorter.
  • the deposition of this paste is carried out by screen printing through a polyester fabric of 90 mesh per centimeter over the entire surface of the slab of the previously deposited layer.
  • the dough deposited is then dried in a hot air oven at 60 ° C for 5 minutes.
  • the thickness of this dry layer is 10 ⁇ m.
  • the masking layer 13 is then produced for sandblasting.
  • a solution is prepared with 100 grams of polyvinyl alcohol PVA, of grade 30/70 to 5000 centipoises, 8 grams of a solution of 100 grams per liter of diazotized compound, 5 grams of triethylene glycol and 3 grams of a commercial defoamer.
  • the solution is homogenized by stirring with ultrasound.
  • the deposition of this paste is carried out by screen printing through a polyester fabric of 69 mesh per centimeter over the entire surface of the slab of the layers of the barriers deposited previously.
  • the dough deposited is then dried in a hot air oven at 60 ° C for 4 minutes. The thickness of this dry layer is 6 ⁇ m.
  • This layer 13 is then exposed to a flow of 800 mJ / cm 2 of ultraviolet rays of wavelength 365 nm, through a mask 14 whose dark areas form the pattern of future barriers.
  • Layer 13 is developed with water, exposing it for 30 seconds to a jet of water droplets at 30 ° C.
  • the surface is then dried by bringing the substrate to 60 ° C for 10 minutes, then we proceed to sandblasting with calcium carbonate powder.
  • the surface is then cleaned by blowing with pressurized air.
  • the diffusing layer 6 and the phosphors 7 are deposited according to a network of bands.
  • a solution is prepared for this with 100 grams of PVA of grade 30/70 to 400 centipoise, 160 grams of a powder of red phosphor of yttrium oxide doped with europium, of average particle size 2.5 ⁇ m, 2 grams of a commercial surfactant and 5 grams of commercial anti-foam.
  • the solution is homogenized by passage through a sorter.
  • the deposition of this paste is carried out by screen printing through a polyester canvas of
  • the bead of sealing material is deposited using a syringe dispenser.
  • a paste is prepared for this with a commercial powder of non-crystallizable glass frit and an average particle size of 40 ⁇ m. This cord is then dried at 120 ° C for 10 minutes.
  • the completion of the rear slab is completed by baking the entire structure produced at a temperature of 460 ° C. for 20 minutes.
  • the slab is then ready to be assembled with a front slab to form a plasma screen.

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Abstract

La structure comporte un réseau d'électrodes électriquement conductrices (2), une couche diélectique (3), un réseau de barrières (4) et un réseau de luminophores (7) déposés entre les barrières. Les matériaux qui composent la couche diélectrique (3), le réseau de barrières (4) et une éventuelle couche sombre (5) formant le sommet des barrières sont constitués par des mélanges d'une poudre d'oxydes minéraux, de granulométrie moyenne comprise entre 0,2 et 10 νm et de température de fusion ou de ramollissement supérieure à 550°C, d'un matériau oxyde de minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 νm, et d'un verre d'oxydes dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C, la proportion de chacun de ces constituants étant spécifique à chacun des trois éléments de la structure. Le procédé de réalisation d'une telle structure ne contient qu'une seule cuisson finale, entre 400 et 520°C.

Description

Structure de dalle arrière pour écran de visualisation à plasma, procédé de réalisation et écran la comportant
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne une structure de dalle arrière pour un écran de visualisation de type panneau à plasma. Une telle structure comporte un réseau d'électrodes électriquement conductrices, une couche diélectrique, un réseau de barrières et un réseau de luminophores rouges, verts et bleus déposés entre les barrières.
Etat de la technique
Dans les dispositifs connus, la structure de la dalle arrière d'un panneau à plasma, représentée en figure 1 , comporte un substrat de verre 1 sur lequel est déposé tout d'abord un réseau d'électrodes 2. Ce réseau est ensuite couvert par une couche diélectrique 3 d'un matériau vitreux transparent ou d'aspect blanc diffusant dont l'épaisseur peut varier de 5 à 30 μm. Cette couche diélectrique est elle-même recouverte par un réseau de barrières 4, dont l'épaisseur peut varier de 80 à 150μm et dont la largeur, qui peut ne pas être uniforme sur la hauteur des barrières, est comprise entre 40 et 150 μm, une valeur typique étant 80 μm. Le sommet 5 des barrières, dont l'épaisseur peut varier de 3 à 15 μm, peut être sombre pour augmenter le contraste du panneau. Une couche réfléchissante blanche 6 peut être déposée avant les luminophores sur les barrières 4 et la couche diélectrique 3. Des luminophores 7 rouges, verts et bleus sont ensuite déposés alternativement entre les barrières 4. Un joint de scellement 8, destiné à sceller ensemble les substrats avant et arrière de l'écran à plasma, peut avantageusement être déposé sur la dalle arrière.
Une telle structure peut être commune aux technologies de panneaux à plasma de type coplanaire ou matriciel, ces deux technologies étant connues de l'homme de l'art.
Objet de l'invention
L'invention a pour but la réduction du coût de fabrication d'une telle structure.
Ce but est atteint par une structure et un procédé de réalisation selon les revendications. L'invention couvre également un écran comportant une structure de dalle arrière ainsi formée.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 illustre une structure de dalle arrière selon l'art antérieur.
Les figures 2 et 3 illustrent un ensemble de couches obtenues au cours de la réalisation d'une structure selon l'invention, respectivement avant et après formation des barrières. Description de modes particuliers de réalisation.
Selon l'invention, les matériaux qui composent la couche diélectrique 3, le réseau de barrières 4 et l'éventuelle couche sombre 5 de la structure sont constitués par des mélanges d'une poudre d'oxydes minéraux, de granulométrie moyenne comprise entre 0,2 et 10 μm et de température de fusion ou de ramollissement supérieure à 550°C, d'un matériau oxyde minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 μm, et d'un verre d'oxydes dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C, la proportion de chacun de ces constituants étant spécifique à chacun des trois éléments de la structure. Les oxydes sont des oxydes ou mélange d'oxydes ou solution d'oxydes ou verres d'oxydes, en particulier mais sans être limitatif de silicium, aluminium, bore, calcium, magnésium, phosphore, titane, cérium, plomb, bismuth et les oxydes alcalins.
La couche diélectrique 3 est composée d'au moins 60%, en masse, de poudre d'oxydes minéraux, et de 15% à 40% d'un mélange comportant le matériau oxyde minéral à grains très fins et/ou le verre d'oxydes à bas point de fusion. Elle comporte de 0% à 20%, en masse, de matériau oxyde minéral à grains très fins et de 0% à 30% de verre d'oxydes à bas point de fusion. Preférentiellement, la couche diélectrique est composée de 65% à 95%, en masse, de poudre d'oxydes minéraux, de 5% à 25%, en masse, de matériau à grains très fins et entre 0% et 30% de verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C. Plus preférentiellement, la couche diélectrique est composée de 70% à
85%, en masse, de poudre d'oxydes minéraux, de 5% à 20%, en masse, de matériau à grains très fins et entre 10% et 25% du verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C.La poudre d'oxydes minéraux de la couche diélectrique 3 contient, de préférence, des pigments blancs permettant d'obtenir une forte teinte blanche afin d'augmenter le coefficient de réflexion diffuse de la couche diélectrique 3.
Le corps des barrières 4 est composé d'au moins 70%, en masse, de poudre d'oxydes minéraux, de 0% à 20%, en masse, de matériau oxyde minéral à grains très fins et de 10% à 30% de verre à bas point de fusion. Preférentiellement, le corps des barrières est composé de 75% à 95%, en masse, de la poudre d'oxydes minéraux, de 0% à 15%, en masse, du matériau à grains très fins et entre 10% et 30% du verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C. Plus preférentiellement, le corps des barrières est composé de 85% à 89%, en masse, de la poudre d'oxydes minéraux, de 0% à 4%, en masse, du matériau à grains très fins et entre 11 et 15% du verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les barrières comportent une couche sombre de sommet 5, dans laquelle la poudre d'oxydes minéraux comporte un composé oxyde minéral absorbant la lumière et choisi parmi les oxydes purs ou mixtes de fer, cobalt, cuivre, chrome, aluminium et nickel.
Avantageusement, les électrodes sont réalisées en un matériau composé d'une poudre métallique additionnée de 7 à 25% d'un verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C.
Pour réaliser la couche diélectrique 3, on prépare une pâte à partir d'une solution liquide contenant une résine organique, d'une poudre d'oxydes minéraux de granulométrie moyenne comprise entre 0,2 et 10 μm et de température de fusion ou de ramollissement supérieure à 550°C, d'un matériau oxyde minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 μm et d'un verre d'oxydes dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C. Le matériau à grains très fins peut être apporté sous forme d'une solution liquide précurseur comme, par exemple, du tétra-éthyl-orthosilicate qui se décomposera en silice, ou sous forme d'une solution colloïdale. La fraction massique de résine organique dans le liquide, exprimée en pourcentage de résine sèche par rapport aux composés minéraux, est comprise entre 0,5 et
10%.
La viscosité de la pâte est adaptée pour être compatible avec la technique de dépôt, c'est-à-dire entre 5000 et 100 000 centipoises si la pâte est déposée par sérigraphie ou en dépôt au rouleau, moins de 1000 centipoises si la pâte est déposée en spray. D'autres techniques de dépôt sont cependant utilisables sans limiter le champ d'application de l'invention.
On procède au dépôt de la couche 10 qui sera le précurseur de la couche 3 et ensuite au séchage de cette couche 10 entre 50°C et 200°C. L'épaisseur de cette couche après séchage peut varier de 5 à 40 μm.
La solution contenant une résine organique est une solution aqueuse d'un alcool polyvinylique. La pâte peut alors être éventuellement additionnée d'agents anti- mousse et d'agent de texture, par exemple des glycols comme le triéthylène glycol. Dans le cas où la résine est polymérisable, un agent de polymérisation de la résine pourra être additionné à la solution.
Pour réaliser les barrières 4 et, éventuellement, la couche 5 de sommet de barrières, on procède en plusieurs étapes. On dépose tout d'abord une couche
11 qui formera le corps des barrières. Si la structure intègre une couche sombre en sommet de barrières, on dépose alors une couche 12 plus mince qui constituera le sommet des barrières. On dépose ensuite une couche 13 servant de précurseur du masque de sablage. On réalise alors par photolithographie le masque de sablage qui servira à délimiter le motif des barrières. Enfin, on abrase par sablage les couches déposées et non protégées par le masque de sablage. L'intérêt du procédé objet de l'invention est, notamment, de ne pas nécessiter le retrait du masque de sablage car celui-ci est détruit lors du traitement thermique final.
Pour la réalisation des barrières, on prépare tout d'abord une pâte à partir d'une solution aqueuse d'une résine, par exemple d'un alcool polyvinylique, d'une poudre d'oxydes minéraux de granulométrie moyenne comprise entre 0,2 et 10 μm et de température de fusion ou de ramollissement supérieure à 550°C, d'un verre d'oxydes dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C, et éventuellement, d'un matériau oxyde minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 μm. Le matériau à grains très fins peut être apporté sous forme d'une solution liquide précurseur ou d'une solution colloïdale. La fraction massique d'alcool polyvinylique dans l'eau, exprimée en pourcentage d'alcool polyvinylique par rapport aux composés minéraux, est comprise entre 0% et 0,5%. La pâte peut être éventuellement additionnée d'agents anti-mousse et d'agent de texture.
La viscosité de la pâte est adaptée pour être compatible avec la technique de dépôt, c'est-à-dire entre 5000 et 100 000 centipoises si la pâte est déposée par sérigraphie ou en dépôt au rouleau ou par raclage, plus connu sous le terme de « blade coating », moins de 1000 centipoises si la pâte est déposée en spray. D'autres techniques de dépôt sont cependant utilisables sans limiter le champ d'application de l'invention. On procède au dépôt de la couche 11 puis au séchage entre 50°C et 200°C. L'épaisseur de cette couche 11 après séchage peut varier de 80 à 150 μm. Lorsque les barrières ont, à leur sommet, une couche sombre, on prépare alors une pâte du même type que celle préparée pour le dépôt du corps des barrières mais avec une composition contenant un composé oxyde minéral absorbant la lumière. La poudre d'oxydes minéraux de granulométrie comprise entre 0,2 et 12 μm comporte alors un composé oxyde minéral absorbant la lumière, par exemple noir ou bleu sombre. La composition de la couche de sommet de barrière est prise dans les mêmes gammes de composition que le corps des barrières sans que le rapport des trois composés poudre d'oxydes minéraux, matériau à grains très fins et verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C, soit forcément identique à celui retenu pour le corps des barrières. Le composé oxyde minéral absorbant la lumière peut être choisi parmi les oxydes purs ou mixtes de fer, cobalt, cuivre, chrome, aluminium et nickel. Ces composés sont connus de l'homme de l'art et utilisés comme pigment noir ou bleu dans de nombreuses applications.
La viscosité de la pâte est adaptée pour être compatible avec la technique de dépôt, c'est-à-dire entre 5000 et 100 000 centipoises si la pâte est déposée en sérigraphie ou au dépôt au rouleau ou par raclage, moins de 1000 centipoises si la pâte est déposée en spray. D'autres techniques de dépôt sont cependant utilisables sans limiter le champ d'application de l'invention. On procède au dépôt de la couche 12 puis au séchage de cette couche entre 50°C et 200°C. L'épaisseur de cette couche après séchage peut varier de 5 à 20 μm.
On réalise ensuite, par photolithographie, le masque de sablage qui servira à délimiter le motif des barrières en bloquant l'érosion des couches sous-jacentes par le jet de particules dans l'opération de sablage. Pour cela on prépare une solution aqueuse d'un alcool polyvinylique (PVA) et d'un photosensibilisateur qui pourra être du bichromate d'ammonium, de sodium ou de potassium ou bien un composé diazoté connu pour entraîner la polymérisation de l'alcool polyvinylique (PVA) sous insolation par des rayons ultraviolets. Cette solution est éventuellement additionnée d'agents anti-mousse et d'agents de texture ou de plasticité tels que par exemple des glycols comme le triéthylène glycol.
L'alcool polyvinylique (PVA) servant à la réalisation du masque peut être chargé avec une matière minérale, en particulier avec un matériau précurseur d'un oxyde minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 μm qui peut être apporté soit sous forme solide en poudre, soit sous forme d'une solution liquide précurseur comme, par exemple, du tétra-éthyl- orthosilicate qui se décomposera en silice, soit encore sous forme d'une solution colloïdale. La quantité d'alcool polyvinylique (PVA) est telle que la viscosité est compatible avec la technique de dépôt, c'est-à-dire entre 1000 et 20 000 centipoises si la pâte est déposée par sérigraphie, moins de 1000 centipoises si la pâte est déposée en spray. D'autres techniques de dépôt sont cependant utilisables sans limiter le champ d'application de l'invention.
On procède alors au dépôt de la couche 13 précurseur du masque de sablage et au séchage entre 40°C et 100°C. L'épaisseur de cette couche sèche peut varier de 2 à 25 μm, une valeur typique étant de 10 μm. On procède ensuite à la photolithographie à travers le masque d'insolation 14 qui délimite les zones du masque de sablage exposées au flux de rayons ultraviolets (UV) 15. Le flux de rayons ultraviolets nécessaire pour obtenir une polymérisation dépend fortement de l'épaisseur de la couche 13 et il est généralement compris entre 100 et 2000mJ/cm2. On procède ensuite au développement de la résine du masque de sablage, constituée par l'alcool polyvinylique. Cette opération consiste à dissoudre la résine dans les zones non insolées. Elle s'opère en projetant sur la surface de la couche un jet de gouttelettes d'eau. On sèche ensuite la surface pour obtenir le masque de sablage 16. On procède alors au sablage pour former les barrières. Cette opération consiste à projeter sur la surface des grains de matériau comme, par exemple, du verre ou du sable ou du carbonate de calcium. Cette phase de sablage est déjà connue et utilisée pour former les barrières dans les écrans à plasma connus, mais elle utilise alors comme masque de sablage, pour protéger de l'abrasion le matériau précurseur des barrières, une résine en film sec qui nécessite un développement et une dissolution en milieux alcalins. Ces étapes sont supprimées dans un procédé selon l'invention.
On procède ensuite à un nettoyage de la surface par soufflage avec de l'air sous pression ou par exposition à un courant d'eau ou à une projection d'eau puis séchage.
Dans une amélioration du procédé de l'invention, la couche qui sert de masque lors de l'opération de sablage produit la couche noire de sommet des barrières. Il n'est alors pas nécessaire de déposer auparavant la couche noire 12 de sommet de barrières. La pâte qui sert à produire le masque est alors identique à celle décrite précédemment pour la réalisation du masque de sablage, avec éventuellement sa charge minérale telle que décrite précédemment, mais elle est, de plus, chargée d'un composé oxyde minéral absorbant la lumière en proportion comprise entre 2 et 20% en masse.
On peut alors déposer la couche 6, destinée à former un diffuseur blanc, comme il est connu de le faire sur les dalles arrière pour panneau à plasma, puis procéder au dépôt des luminophores 7, de manière classique et connue, par exemple en préparant une pâte contenant une solution liquide d'une résine, par exemple un alcool polyvinylique, et une poudre de l'un des trois composés luminophores, rouge par exemple. La pâte peut être déposée en sérigraphie. Le dépôt est alors séché entre 40°C et 200°C.
On procède ensuite de la même façon pour le dépôt des luminophores verts et bleus et de manière à former un motif composé de trois bandes, rouge, verte et bleue, ce motif étant répété sur toute la largeur du substrat couverte par le réseau de barrières. Le luminophore rouge est un oxyde d'yttrium dopé à l'europium. Le luminophore vert est soit un oxyde complexe de baryum, aluminium et magnésium dopé au manganèse, soit un silicate de zinc dopé au manganèse. Le luminophore bleu est un oxyde complexe de baryum, aluminium et magnésium dopé à l'europium.
Sur cette dalle arrière, on peut avantageusement déposer le cordon de matériau de scellement 8, comme il est connu de le faire, par exemple à l'aide d'un dispenseur à seringue. La fritte de verre formant le matériau de scellement sera un verre à bas point de fusion dont il existe commercialement de nombreuses références adaptées au scellement de dalles de verre. Ce verre sera cependant un verre de type non cristallisable (ou non dévitrifiable). Le cordon est alors séché entre 50 et 200°C.
On termine la réalisation de la dalle arrière par une cuisson unique de l'ensemble de la structure, réalisée à une température comprise entre 400 et 520°C, pendant une durée allant de 10 minutes à plusieurs heures, un cycle typique étant 440°C pendant 30 minutes.
Dans une variante du procédé, on dépose et l'on sèche les électrodes de façon classique, avec les matériaux habituels, le verre entrant dans leur composition étant, de préférence, un verre dont la température de ramollissement est comprise entre 350°C et 450°C, par exemple un silicate de plomb, et dont la granulométrie moyenne est comprise entre 0,5 et 3 μm, mais aucune cuisson n'est pratiquée sur le substrat et les électrodes.
Les avantages du procédé décrit ci-dessus sont multiples. Un premier avantage est que ce procédé ne contient qu'une seule cuisson finale, entre 400 et 520°C.
Le coût de réalisation de la structure est donc très faible comparé au coût des procédés actuels. De plus, aucune déformation du substrat de verre n'intervient au cours du procédé et l'alignement des barrières sur les électrodes ne dépend alors que de la qualité des masques d'insolation. Des alignements à mieux que 20 μm sur toute la surface du substrat sont ainsi faciles à obtenir. Un second avantage du procédé est que le développement de la résine de masquage se fait à l'eau, donc sans addition de produit chimique, qui nécessite un retraitement de l'eau. Un troisième avantage réside dans la très forte adhérence de la couche de masquage sur les couches sous-jacentes, en particulier lorsque la même résine est utilisée dans les couches formant les barrières et la couche formant le masque. Un quatrième avantage est que la couche de masquage pour l'opération de sablage n'a pas besoin d'être strippée car la résine qui la constitue est décomposée thermiquement lors de la cuisson finale entre 400°C et 480°C. Un cinquième avantage est que cette même couche peut également jouer le rôle de couche sombre en sommet de barrières. Un sixième avantage est que cette structure peut être réalisée sans aucun métal lourd, tel que le plomb ou le bismuth.
Un exemple de réalisation d'une dalle arrière est décrit ci-dessous. Le substrat de verre sodo-calcique mesure 1000 mm de long et 560 mm de large. La dalle arrière doit présenter 2880 électrodes en colonnes au pas de 0.32 mm.
On réalise les électrodes 2 par sérigraphie d'une pâte d'argent préparée en mélangeant 100 grammes d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique de grade 30/70 à 1000 centipoises, 400 grammes de poudre d'argent de granulométrie moyenne 0,8 μm et un anti-mousse. Le dépôt de cette pâte est réalisé par sérigraphie à travers une toile inox de 140 mailles au centimètre portant le motif des électrodes. On sèche ensuite la pâte déposée dans un four à air chaud à 120°C pendant 15 minutes.
On prépare ensuite la pâte destinée à la réalisation de la couche 10 précurseur de la couche diélectrique 3. Pour cela, on mélange 80 grammes d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique de grade 30/70 à 1000 centipoises, 150 grammes de poudre de silice de granulométrie moyenne 2 μm, 50 grammes d'oxyde de titane de granulométrie moyenne 0,5 μm, 70 grammes d'une solution aqueuse de silice colloïdale à 40% de silice, 40 grammes d'un verre de silicate de plomb à 20% de silice et un anti-mousse commercial. La solution est homogénéisée par passage dans un tribroyeur. Le dépôt de cette pâte est réalisé par sérigraphie à travers une toile inox de 54 mailles au centimètre. On sèche ensuite la pâte déposée dans un four à air chaud à 200°C pendant 15 minutes. L'épaisseur de la couche sèche est de 10 μm.
On réalise ensuite la couche 1 1 destinée à former le corps des barrières. Pour cela, on mélange 40 grammes d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique de grade 14/135 à 30 centipoises, 200 grammes de poudre d'alumine de granulométrie moyenne 4 μm, 20 grammes d'oxyde de titane de granulométrie moyenne 0,5 μm, 55 grammes d'une solution aqueuse de silice colloïdale à 40% de silice, 40 grammes d'un verre de silicate de plomb à 20% de silice et un anti-mousse commercial. La solution est homogénéisée par passage dans un tribroyeur. Le dépôt de cette pâte sur la surface de la couche diélectrique déposée précédemment est réalisé par dépôt au rouleau. On sèche ensuite la pâte déposée dans un four à air chaud à 60°C pendant 10 minutes. L'épaisseur de cette couche sèche et de 105 μm. On réalise ensuite la couche précurseur de la couche sombre 12 destinée à former le sommet 5 des barrières. Pour cela, on ajoute à la pâte précédente 10% d'un oxyde mixte de cobalt, cuivre et chrome et aluminium en poudre de granulométrie moyenne 2 μm. La solution est homogénéisée par passage dans un tribroyeur. Le dépôt de cette pâte est réalisé par sérigraphie à travers une toile polyester de 90 mailles au centimètre sur toute la surface de la dalle de la couche déposée précédemment. On sèche ensuite la pâte déposée dans un four à air chaud à 60°C pendant 5 minutes. L'épaisseur de cette couche sèche est de 10 μm.
On réalise alors la couche 13 de masquage pour le sablage. On prépare pour cela une solution avec 100 grammes d'alcool polyvinylique PVA, de grade 30/70 à 5000 centipoises, 8 grammes d'une solution à 100 grammes par litre de composé diazoté, 5 grammes de triéthylène glycol et de 3 grammes d'un antimousse commercial. La solution est homogénéisée par agitation avec des ultrasons. Le dépôt de cette pâte est réalisé par sérigraphie à travers une toile polyester de 69 mailles au centimètre sur toute la surface de la dalle des couches des barrières déposées précédemment. On sèche ensuite la pâte déposée dans un four à air chaud à 60°C pendant 4 minutes. L'épaisseur de cette couche sèche est de 6 μm.
On expose alors cette couche 13 à un flux de 800 mJ/cm2 de rayons ultraviolets de longueur d'onde 365 nm, à travers un masque 14 dont les zones sombres forment le motif des futures barrières. On développe la couche 13 à l'eau, en l'exposant 30 secondes à un jet de gouttelettes d'eau à 30°C. On sèche ensuite la surface en portant le substrat à 60°C pendant 10 minutes, puis on procède au sablage avec une poudre de carbonate de calcium. On procède ensuite à un nettoyage de la surface par soufflage avec de l'air sous pression.
On dépose enfin la couche diffusante 6 et les luminophores 7 selon un réseau de bandes. On prépare pour cela une solution avec 100 grammes de PVA de grade 30/70 à 400 centipoises, 160 grammes d'une poudre de luminophore rouge d'oxyde d'yttrium dopé europium, de granulométrie moyenne 2,5 μm, 2 grammes d'un tensioactif commercial et de 5 grammes d'anti-mousse commercial. La solution est homogénéisée par passage dans un tribroyeur. Le dépôt de cette pâte est réalisé par sérigraphie à travers une toile polyester de
54 mailles au centimètre sur toute la surface de la dalle des couches des barrières déposées précédemment. La toile est bouchée par une résine à l'exception de zones correspondant aux bandes du luminophore rouge. On sèche ensuite la pâte déposée dans un four à air chaud à 100°C, pendant 5 minutes. On procède de même pour le dépôt du luminophore vert de silicate de zinc dopé au manganèse de granulométrie moyenne 2 μm et du luminophore bleu d'oxyde mixte de baryum, aluminium et magnésium dopé à l'europium et de granulométrie moyenne 2 μm.
Sur la dalle arrière, on dépose le cordon de matériau de scellement à l'aide d'un dispenseur à seringue. On prépare pour cela une pâte avec une poudre commerciale de fritte de verre non cristallisable et de granulométrie moyenne 40μm. Ce cordon est alors séché à 120°C, pendant 10 minutes.
On termine la réalisation de la dalle arrière par la cuisson de l'ensemble de la structure réalisée à une température de 460°C pendant 20 minutes. La dalle est alors prête pour être assemblée avec une dalle avant pour former un écran à plasma.

Claims

Revendications
1. Structure de dalle arrière pour écran de visualisation à plasma comportant un réseau d'électrodes électriquement conductrices (2), une couche diélectrique
(3), un réseau de barrières (4) et un réseau de luminophores (7) rouges, verts et bleus déposés entre les barrières, structure caractérisée en ce que la couche diélectrique (3) est constituée par un mélange d'une poudre d'oxydes minéraux, de granulométrie moyenne comprise entre 0,2 et 10 μm et de température de fusion ou de ramollissement supérieure à 550°C, et de 15% à 40% d'un mélange comportant un matériau oxyde minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 μm, et/ou un verre d'oxydes à bas point de fusion, dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C, et en ce que le réseau de barrières (4) est constitué par un mélange d'une poudre d'oxydes minéraux, de granulométrie moyenne comprise entre 0,2 et 10 μm et de température de fusion ou de ramollissement supérieure à 550°C, et de 10% à 30% d'un verre d'oxydes à bas point de fusion, dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C.
2. Structure selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la couche diélectrique (3) est composée d'au moins 60%, en masse, de poudre d'oxydes minéraux, de moins de 20%, en masse, de matériau oxyde minéral à grains très fins et de moins de 30% de verre d'oxydes à bas point de fusion.
3. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la poudre d'oxydes minéraux de la couche diélectrique (3) contient des pigments blancs.
4. Structure selon l'une quelconque des revendications 1à 3, caractérisée en ce que le réseau de barrières (4) comporte, en outre, un matériau oxyde minéral à grains très fins de dimensions caractéristiques inférieures à 0,2 μm.
5. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que les barrières (4) sont composées d'au moins 70%, en masse, de poudre d'oxydes minéraux, de moins de 20%, en masse, de matériau oxyde minéral à grains très fins et de 10 à 30% de verre à bas point de fusion.
6. Structure selon l'une quelconque des revendications 1à 5, caractérisée en ce que les oxydes sont constitués par un oxyde, un mélange d'oxydes ou une solution d'oxydes de silicium, aluminium, bore, calcium, magnésium, phosphore, titane, cérium, plomb, bismuth ou d'oxydes alcalins.
7. Structure selon l'une quelconque des revendications 1à 6, caractérisée en ce que les barrières (4) comportent une couche sombre de sommet (5), dans laquelle la poudre d'oxydes minéraux comporte un composé oxyde minéral absorbant la lumière et choisi parmi les oxydes purs ou mixtes de fer, cobalt, cuivre, chrome, aluminium et nickel.
8. Structure selon l'une quelconque des revendications 1à 7, caractérisée en ce que les électrodes sont réalisées en un matériau composé d'une poudre métallique additionnée de 7% à 25% d'un verre dont la température de ramollissement est inférieure à 520°C.
9. Procédé de réalisation d'une structure de dalle arrière d'un écran de visualisation à plasma selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant la formation, sur un substrat (1 ), d'un réseau d'électrodes électriquement conductrices (2), d'une couche diélectrique (3), d'un réseau de barrières (4) et d'un réseau de luminophores (7) rouges, verts et bleus déposés entre les barrières, la formation des barrières étant réalisée par dépôt d'une couche (11) précurseur des barrières, réalisation d'un masque de sablage (16), photolithographie du masque de sablage (16) et sablage de la couche (11) précurseur des barrières à travers le masque de sablage, procédé caractérisé en ce que la formation des barrières est réalisée par préparation de pâtes destinées à la réalisation d'au moins une couche (1 1 , 12) précurseur des barrières, dépôt et séchage de la couche précurseur des barrières, préparation, à partir d'une solution aqueuse d'un alcool polyvinylique, d'une pâte destinée à la réalisation d'une couche (13) précurseur du masque de sablage (16), dépôt et séchage de la couche précurseur du masque de sablage, photolithographie du masque de sablage, puis sablage de la couche précurseur des barrières.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la formation des barrières comporte le dépôt d'une première couche (11) précurseur du corps des barrières et d'une seconde couche (12) précurseur du sommet des barrières, la pâte destinée à la réalisation de la seconde couche comportant une poudre d'oxydes minéraux avec un composé oxyde minéral absorbant la lumière.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'il comporte une unique cuisson finale, à une température comprise entre 400°C et 520°C, après dépôt de tous les éléments de la structure et sablage des barrières.
12. Écran de visualisation à plasma caractérisé en ce qu'il comporte une structure de dalle arrière selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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