Brevet FR2485513A1 — publié le 19811231

-1- P.ROCEDE POUR LA REALISATION D'UN DISPOSITIF A DECHARGE ELECTRIQUE MUNI D'UNE CONFIGURATION D'ELECTRODES INCRUSTEE DANS UNE PLAQUE DE VERRE, ET DISPOSITIF A DECHARGE ELECTRIQUR AINSI OBTENU" L'invention concerne un procédé permettant de réali- ser un dispositif à décharge électrique muni d'une configu- ration d'électrodes incrustée dans une plaque en verre. De plus, l'invention est relative à un dispositif à décharge électrique réalisé par la mise en oeuvre dudit procédé. Un dispositif à décharge électrique muni d'une confi- guration d'électrodes incrustée dans une plaque en verre est connu du brevet britannique no 1 370 656. La configura- tion d'électrodes selon ce brevet est constituée par des cosiducteurs en forme de bande qui sont d'abord fixés sur une plaqua de pression métallique, après quoi ils sont pressés à teïiïpMrature accrue dans une plaque en verre ramolli. Lors de l'enlèvement de la plaque de pression, il faut que les conducteurs en forme de bande subsistent dans la plaque en verre. Cette méthode est assez compliquée et, en outre, l'enlèvement de la plaque de pression risque d'endommager la plaque de verre, les électrodes et la plaque de pression. De plus, la précision des dimensions d'une configuration d'électrodes ainsi obtenue laisse à désirer lorsque, comme dans le cas de panneaux reproducteurs à décharge dans le gaz, une plaque en verre doit être munie d'une configuration étendue d'électrodes serrées. L'invention vise à fournir un procédé pour la réali- sation d'un dispositif à décharge électrique permettant d'obtenir, d'une façon simple et avec une grande précision des dimensions, une configuration d'électrodes incrustées dans une plaque en verre. -2- Conformément à l'invention, un tel procédé est caractérisé en ce que, pour la réalisation de la configu- ration d'électrodes,-on part d'une feuille métallique qui est munie d'une configuration en relief constituée par des parties épaisses reliées entre elles par des parties minces de la feuille de façon à ce que les parties épaisses cons- tituent la configuration d'électrodes requise, ladite feuille étant posée sur la plaque en verre, la face en relief opposée à cette dernière, puis l'ensemble de la feuille et de la plaque en verre est porté à une tempéra- ture T1 qui est inférieure au point de fusion du métal de la feuille, alors que le verre de la plaque en verre pré- sente une viscosité d'environ 107 à 1013 Pa.sec la feuille étant appliquée, à la température Tl, contre la plaque en verre de façon que la configuration en relief soit pressée dans le verre plus ou moins ramolli, après quoi la confi- guration d'électrodes requise s'obtient par enlèvement du matériau constituant au moins les parties minces de la feuille. Par suite de l'enlèvement du matériau constituant les parties minces de la feuille métallique, les parties plus épaisses pressées dans la plaque en verre subsistent en concordance avec la configuration d'électrodes requise. Le grand avantage du procédé conforme à l'invention est que les électrodes ne sont pas pressées séparément, mais ensem- ble dans la plaque en verre, de sorte que la position rela- tive des électrodes est maintenue. De plus, la méthode est rapide et se prête particulièrement à une fabrication en grandes séries. La configuration en relief est appliquée dans la feuille métallique à l'aide de techniques connues en soi comme, par exemple, laminage, pressage et étincelage. L'application de la feuille métallique à la tempéra- ture T1 contre la plaque en verre fournit un contact uni- forme entre la feuille et la plaque en verre. Par contact uniforme, il y a lieu d'entendre ici un contact superficiel -3 - étroit sans inclusions de gaz entre la feuille métallique et la plaque en verre. Selon une forme de réalisation de l'invention, un tel contact uniforme s'obtient de façon simple lorsque, lors de l'application de la feuille et de la plaque métallique l'une contre l'autre, la feuille est d'abord appliquée sur une surface limitée contre la plaque en verre, après quoi la pression est étendue progressive- ment du centre vers les bords de la feuille. La bonne adhérence à la plaque de verre de la confi- guration d'électrodes obtenue conformément à l'invention dépend, en général, du métal dont est réalisée la feuille métallique. Selon une autre forme de réalisation de l'in- vention, cette adhérence peut être améliorée lorsqu'après le pressage de la configuration en relief de la feuille métallique dans la plaque en verre, l'adhérence de la feuil- le au substrat est obtenu par "soudure anodique" (en anglais "anodic bonding"). Cette technique consiste à appliquer une différence de potentiel électrique aux bornes des parties à relier portées à une température de T2, les surfaces à relier des parties étant maintenues en contact intime l'une avec l'autre. La température T2 est de valeur telle que le matériau isolant à relier devienne plus ou moins conducteur. Lors de la soudure des surfaces, celles-ci sont maintenues en contact intime, l'une avec l'autre, par des forces él:ec- trostatiques provoquées par la différence de potentiel élec- trique, éventuellement complétées par une pression mécanique. Une telle technique de soudure est décrite, entre autres, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 397 278 et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 589 905 dont le contenu est considéré comme inséré dans le présent mémoire. Pour d'autres détails concernant cette technique, il y a lieu de se référer à ces mémoires. La feuille métallique peut être constituée par exem- ple par du cuivre, du nickel, du chrome, du fer ou des al- liages appropriés de ceux-ci. Conformément à l'invention, il -4- est préférable d'utiliser une feuille en aluminium du fait que ce métal est facile à traiter du point de vue mécanique et chimique. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, on utilise une feuille en aluminium, en combinaison avec un substrat en verre tendre, notamment un substrat en verre au silicate de chaux sodée. A une température T1 d'environ 550 à 6000 C, la feuille d'aluminium est appliquée sous une pression d'environ 3.105 à 8.105 N/m2 contre la plaque en verre tendre, de façon à obtenir un contact uniforme entre ladite feuille d'aluminium et la plaque en verre. Ensuite, le substrat en verre et la feuille métallique sont soumis, pendant aimoins 3 minutes, à une tension électrique, ce qui se traduit par un courant d'environ 0,2 à 0,7 A/m2 à une température T2 d'environ 230 à 280 C, après quoi l'on obtient une forte adhérence entre la feuille d'aluminium et le substrat. Finalement, la configuration d'électrodes requise s'obtient par enlèvement par décapage des parties minces de la feuille. L'invention est particulièrement importante pour la réalisation de panneaux plans reproducteurs-d'image, tels que des panneaux reproducteurs à décharge dans le gaz, dont l'enveloppe comprend au moins une plaque en verre sur laquelle est appliquée une configuration d'électrodes. De telles configurations d'électrodes doivent être composées d'électrodes très rigoureusement définies en ce qui concerne leur position relative et leurs dimensions. L'utilisation d'une feuille d'aluminium offre des avantages particuliers du fait que l'aluminium est un métal facile à usiner. Une configuration d'électrodes en aluminium incrustée conformé- ment à l'invention dans la plaque en verre peut être munie localement ou entièrement d'une pellicule d'oxyde par ano- disation. L'application locale par voie photographique d'une pellicule d'oxyde sur les électrodes permet d'obtenir des zones d'électrodes conductrices rigoureusement définies, ce qui est important pour les panneaux reproducteurs fonction- nant sous tension continue avec un grand pouvoir de résolu- tion. Lorsque toute la configuration d'électrodes est munie d'une pellicule d'oxyde, il est possible d'obtenir un pan- neau reproducteur pouvant fonctionner à l'aide de tension alternative. L'invention fournit également une solution pour les problèmes qui se posent pendant la soudure hermétique des plaques en verre de panneaux reproducteurs. D'une façon générale, il était nécessaire de prendre des dispositions spéciales, par exemple sous forme de bandes de traversée en argent, pour fermer hermétiquement le panneau aux endroits de passage des électrodes. De telles dispositions ne sont pas nécessaires dans les panneaux reproducteurs utilisés conformément à l'invention. La liaison entre les électrodes et le substrat en verre est hermétique et le verre de sou- dure, le plus souvent sous forme d'une "fritte de verre" assure simultanément une soudure hermétique entre les pla- ques en verre du panneau à l'endroit o les électrodes sor- tent de celui-ci. La description ci-après, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une feuille métallique munie d'une configuration en relief. Les figures 2 et 3 illustrent l'incrustation d'une configuration d'électrodes dans une plaque de verre avec la feuille métallique selon la figure 1. La figure 4 montre schématiquement un dispositif per- mettant d'incruster dans une plaque de verre une feuille métallique munie d'une configuration en relief. La figure 5 montre un panneau reproducteur d'image à décharge dans le gaz, muni d'une configuration d'électrodes obtenue conformément à l'invention, et les figures 6a et 6b montrent en coupe quelques configurations en relief possibles. -6- La feuille métallique 1 représentée sur la figure 1 est munie, par laminage, d'une configuration en relief cons- tituée par plusieurs nervures 6, qui sont reliées entre elles par des parties minces 7. La feuille métallique 1 est en aluminium et présente une épaisseur d'environ 200 micro- mètres à l'endroit des rainures 6, alors que les parties minces 7 présentent une épaisseur d'environ 100 micromètres. La configuration en relief peut également être obtenue par pressage, par étincellage ou par un procédé de décapage photographique. La figure 2 illustre l'application de la feuille mé- tallique 1 sur une plaque en verre 2 constituée par un verre au silicate de chaux sodée contenant, en poids, environ 69,5% de SiO2, 10% de Na2O, 7, 5% de K20, 10% de CaO et 3% de BaO. La configuration en relief étant appliquée sur la plaque en verre, l!ensemble est posé sur une plaque de base en acier inoxydable 3 et chauffé dans un four à une tempéra- ture T1 comprise entre environ 550 à 6000 C. A cette tempé- rature, le verre au silicate de chaux sodée présente une viscosité d'environ 10 Pa.sec. La température T1 atteinte, la feuille est appliquée, pendant environ 60 minutes et sous une pression d'environ 5. 105 N/m2, contre la plaque 2, comme l'indiquent les flèches 4. Les nervures sont pressées dans le verre plus ou moins ramolli jusqu'à ce que les parties minces 7 reposent sur la plaque en verre 2. L'ensemble ainsi obtenu est refroidi, après quoi l'adhérence de la feuille en aluminium 1 est obtenue par soudure anodique à la plaque en verre 2. Cette étape du procédé de réalisation est indi- quée schématiquement par un générateur de tension V. Le pro- cessus de soudure s'effectue à une température T2 d'environ 2500 C et consiste à appliquer, pendant environ 4 minutes, une différence de potentiel électrique entre les bornes de la plaque en verre 2 et la feuille 1, ce qui se traduit par un courant électrique d'environ 0,5 A/m. La feuille 1 ainsi incorporée à la plaque en verre 2 est ensuite soumise à un -7- processus de décapage de façon à enlever la couche supé- rieure de la feuille et, par conséquent, également les par- ties minces 7 de cette dernière. Le résultat de cette opé- ration est une configuration d'électrodes, noyée dans la plaque en verre, et constituée par des électrodes parallèles (nervures 6). La figure 3 montre une telle configuration d'électrodes incrustée dans la plaque en verre 2, la surface libre des électrodes 6 étant située quelque peu en dessous de la surface de la plaque en verre 2, ce qui s'obtient lorsque la feuille 1 est soumise au processus de décapage pendant une durée légèrement supérieure à celle nécessaire pour l'enlèvement par décapage des parties minces 7. La mé- thode décrite est peu coûteuse et fournit une configuration d'électrodes de dimensions très précises adhérant convena- blement à la plaque en verre. La figure 4 montre un dispositif permettant de pres- ser la configuration en relief de la feuille en aluminium 1 dans la plaque en verre 2 et d'obtenir un contact uniforme entre la feuille en aluminium 1 et la plaque en verre 2. Plu- sieurs boulons 13 introduits dans des ouvertures 5 de la plaque de base 3 permettent de maintenir une plaque supé- rieure en acier 14 à une distance préalablement déterminée de la plaque de base 3. La plaque-supérieure 14 est munie d'une ouverture centrale 8 que traverse un tube 9. Le tube 9 est relié à un récipient presseur 10 en forme de coussin qui est constitué par deux membranes métalliques 11 et 12 reliées hermétiquement entre elles par leurs bords. L'en- semble formé par la plaque en verre 2 et la feuille en alu- minium 1 se trouve entre la plaque de base 3 et la membrane 12. De plus, le tube 9 est raccordé à un appareil d'air com- primé non représenté sur le dessin, permettant de porter le récipient presseur 10 à une pression comprise entre 3.10 à 8.10 N/m. Lors de la montée en pression du réci- pient presseur 10, la face de contact entre la membrane 12 et la feuille 1 est élargie progressivement à-partir du - 8- centre vers les bords de la feuille 1. Ainsi, la formation de bulles d'air ou de gaz incluses entre la feuille 1 et la plaque en verre 2 est évitée. Une feuille en aluminium additionnelle 15 est disposée entre la plaque de base 3 et la plaque en verre 2. La feuille 15 fait office de contact électrique pour l'application de la différence de potentiel entre la plaque en verre 2 et la feuille en aluminium 1 pendant le processus de soudure anodique. Dans le cas de la polarité indiquée sur la figure 2, seule la feuille 1 munie de la configuration en relief adhère convenablement à la plaque en verre 2. La feuille en aluminium 15 peut être en- levée après le processus de soudure de la plaque en verre 2. Le dispositif représenté sur la figure 4 permet de munir simultanément plusieurs plaques en verre d'une feuille métallique. Les plaques de verre sont toutes munies d'une feuille 1 et d'une feuille 15 superposées sous pression de la façon décrite à l'aide de la figure 4, à une température accrue. Entre les feuilles métalliques opposées de deux pla- ques en verre successives est disposée une plaque en chrome- nickel-fer, dont les deux faces sont recouvertes d'une pel- licule de graphite empêchant l'adhérence de la feuille métal- lique de deux plaques en verre successives. Le procédé conforme à l'invention se prête particu- lièrement à la réalisation de dispositifs reproducteurs à décharge dans le gaz. La figure 5 montre la forme la plus élémentaire d'un tel dispositif reproducteur. Elle consiste - en une plaque de fond en verre 20 et une plaque supérieure en verre 21. Dans la plaque de fond 20 est incrustée une con- figuration sous forme d'électrodes constituées par des - bandes en aluminium 22 de la façon décrite à l'aide des fi- gures 1 à 4. Les électrodes 22 constituent les cathodes du dispositif reproducteur. La plaque supérieure 21 est munie d'une façon analogue d'une configuration d'électrodes cons- tituée par les électrodes en forme de bande 23 qui croisent les électrodes 22 et qui constituent les anodes du dispositif reproducteur. Du matériau des électrodes 22 et 23 est enle- vé par décapage jusqu'au dessous de la surface des plaques en verre 20 et 21 de façon à obtenir les canaux 24 et 25, dont la profondeur commune détermine l'espacement des élec- trodes 22 et 23. Les plaques en verre 20 et 21 sont superpo- sées et reliées hermétiquement entre elles aux bords à l'ai- de d'un verre de soudure 26.L'espace compris entre les pla- ques 20 et 21 est rempli d'un gaz ionisable approprié, comme par exemple du néon ou un mélange de néon et d'argon. L'ap- plication d'une différence de potentiel appropriée entre une cathode 22 et une anode 23 permet d'engendrer une décharge par lueur à l'endroit o cette anode et cette cathode se croisent, décharge qui est visible à travers la plaque supé- rieure 21. L'exploration des anodes 23 et des cathodes 22 à 1s une fréquence suffisamment élevée dans un ordre de succes- sion préalablement déterminé à l'aide d'impulsions de ten- sion correspondant à l'information d'image permet de repro- duire une image composée de points de décharge, qui se per- çoivent comme une image lumineuse apparemment continue. Le panneau reproducteur décrit succinctement dans ce qui précède est excité par une tension continue. Lorsque les électrodes 22 et 23 sont'en alumiflium le panneau peut être approprié de façon simple pour fonctionner au moyen d'une tension al- ternative par application par anodisation d'une pellicule d'oxyde sur les électrodes d'aluminium 22 et 23. De plus, il est possible de munir les cathodes 22 d'une pellicule d'oxyde à l'exception de petites zones à l'endroit o les cathodes croisent une anode.. Ainsi s'ob- tient des domaines à décharges rigoureusement déterminés permettant de réaliser un panneau présentant un grand pou- voir de résolution. Comme le montre la figure 5, les électrodes 22 et 23 sont respectivement prolongées par des languettes 27, 28 en vue de permettre l'application des tensions électriques re- quises extérieurement, à ces électrodes. L'invention permet 2 485513 -10- également de réaliser une adhérence hermétique entre respec- tivement les languettes 27 et 28 et les plaques en verre 20, 21. Grâce à cette adhérence étanche au vide, le verre de soudure 26 permet d'obtenir également une fermeture étanche au vide du panneau à décharge à l'endroit de ces languettes. Les figures 6a et 6b montrent en section transver- sale deux réalisation de configuration en relief. Les confi- gurations en relief s'obtiennent par laminage, ce qui offre, comparativement aux configurations obtenues par décapage, l'avantage que le support h/b peut être supérieur à l'unité, comme l'indique la figure 6b. Cela permet de réaliser une configuration très serrée d'électrodes, qui sont pressées dans la plaque en verre jusqu'à une profondeur dépassant l'espacement desdites électrodes. REVENDICATIONS 1.- Procédé permettant de réaliser un dispositif à décharge électrique muni d'une configuration d'électro- des incrustée dans une plaque en verre, caractérisé en ce que pour la réalisation de la configuration d'électrodes, on part d'une feuille métallique (1) qui est munie d'une configuration en relief (6,7) constituée par des parties épaisses (6) reliées entre elles par des parties minces (7) de la feuille de façon à ce que les parties épaisses (6) constituent la configuration d'électrodes requise, ladite feuille (1) étant posée sur la plaque en verre (2) la face en relief opposée à cette dernière, puis l'ensemble de la feuille (1) et de la plaque enverre (2) est porté à une température T qui est I inférieure au point de fusion du métal de la feuille (1), alors. que le verre dela plaque en verre (2) prxésEnte une viscosité d'environ 107à O13Pa.sec, la feuille (1) étant appliquée, à la température T1, contre la plaque envere (2)de façonque la configuration en relief soit pressée dans le verre plus ou moins ramolli, après quoi la configuration d'électrodes requise s'obtient par enlèvement du matériau constituant au moins les parties minces (7) de la feuille. 2.- Procédé selon la revendication. l, caractérisé en ce que la feuille métallique (1) est d'abord appliquée sur une surface limitée contre la plaque en verre (2), après quoi la pression est étendue.progressivement du cen- tre vers les bords de la feuille métallique. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'après que la configuration en relief de la feuille métallique (1) ait été pressée dans la plaque en verre (2) l'adhérence de la feuille à la plaque en ver- re est effectuée par "soudure anodique". 4.- Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, ca- ractérisé par l'utilisation d'une feuille métallique (1) en aluminium. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la'plaque en verre (2) est constituée par un ver- re tendre, notamment un verre au silicate de chaux sodée. 6.- Procéd6 selon la revendication 5, caractérisé en ce que la feuille d'aluminium (1) munie d'une configu- ration en relief (6,7) 6tant appliquée contre la plaque en verre tendre (2) à une température T1 comprise entre environ 550 et 6000 C sous une pression d'environ 8.105 5.105 N/m, l'adhérence de la feuille à la plaque en ver- re est effectuée par "soudure anodique" en appliquant une tension électrique aux bornes de la plaque en verre (2') et de la feuille (1) pendant au moins 3 minutes à une tem- pérature T2 comprise entre environ 230 et 2800 C, ce qui se traduit par un courant d'environ 0,2 à 0,7 A/m, et la configuration d'électrodes requise s'obtient par enlève- ment par décapage d'au moins les parties minces (7) de la feuille. 7.-. Dispositif à décharge électrique réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications i, 2, 3, 4, 5 ou 6. * 8.- Dispositif a d6charge électrique selon la re- vendication 7, caractéris6 en ce qu'il est constitu6 par un panneau reproducteur à décharge dans un gaz, dont l'en- veloppe comprend au moins une première plaque en verre (20) dans laquelle est incrust6e une configuration d'électrodes (22) en aluminium. 9.- Panneau reproducteur à d6charge.dans le gaz selon la revendication 8, caract6risé en ce que l'envelop- pe comprend en outre une deuxième plaque en verre (21) dans laquelle est incrustée une configuration d'électrodes (23) constituée par une feuille d'aluminium, les deux con- figurations d'6électrodes 6tant munies d'une pellicule d'oxyde. 10.- Panneau reproducteur à d6charge dans le gaz selon la revendication 8, caractérisé en ce que la confi- guration d'1électrodes (22) est munie d'une pellicule d'oxy- de à l'exception de petits éléments superficiels, qui cons- tituent les parties superficielles, actives pour une dé- charge, de la configuration d'électrodes. 11.- Panneau reproducteur à décharge dans le gaz selon la revendication 8, 9,ou 10, caractérisé en ce que la première plaque en verre (20) munie de la configura- tion d'électrodes (22) est reliée par sa périphérie à l'aide d'un verre de soudure (26) à une deuxième plaque en verre (21), et en ce que la configuration d'électro- des (22,23) est prolongée par des languettes (27,28) qui traversent le verre de soudure (26) et qui adhèrent à l'endroit d'une telle traversée, d'une part directement à la plaque en verre (20,21) et, d'autre part, directe- ment au verre de soudure (26) pour la formation d'une traversée'électrique étanche au vide pour une électrode de la configuration d'électrodes (22,23).