Brevet FR2705163A1 — publié le 19941118

PROCÉDÉ DE MISE EN VIDE ET DE SCELLEMENT D'ÉCRANS PLATS DE VISUALISATION La présente invention a pour objet un procédé de mise en vide et de scellement d'écrans plats de visualisation. I1 concerne d'une façon générale le domaine des écrans de visualisation plats, et plus particulièrement les écrans utilisant la technologie des micropointes, c'est-à-dire constitués d'une enceinte dans laquelle on a fait le vide et formée de deux plaques de verre mince, la plaque arrière ou plaque cathode, comportant un réseau matriciel de micropointes émettrices d'électrons, et la plaque avant ou plaque anode, recouverte d'une couche conductrice transparente portant des luminophores. Le mode de fabrication habituel de ces écrans consiste à déposer par des moyens connus les divers constituants formant la cathode et l'anode sur deux plaques de verre, puis à présenter ces plaques l'une en face de l'autre dans leur position respective définitive, en interposant un joint fusible à leur périphérie de manière à former une enveloppe étanche, et ensuite à créer et maintenir le vide à l'intérieur de cette enveloppe pendant qu'elle est chauffée pour permettre le dégazage des constituants, puis refroidie. Cette dernière opération nécessite la présence, sur l'une des plaques, d'un manchon d'évacuation ou queusot sur lequel est raccordé le tube d'aspiration de l'air. Ledit queusot est lui-même scellé, le plus souvent par fusion, une fois le vide et le dégazage réalisés, mais il demeure toujours une protubérance externe augmentant 1 ' encombrement en épaisseur du dispositif terminé. En outre le queusot fragilise la plaque sur laquelle il est réalisé et cette dernière nécessite une fabrication spéciale augmentant le prix de revient global. En raison du très faible espacement entre cathode et anode (de l'ordre de 200 micromètres), l'aspiration devra être maintenue durant une période importante pouvant dépasser quatre heures, en assurant l'étanchéité par une pression exercée sur les plaques. Mais même dans ces conditions, le dégazage est généralement incomplet et se poursuivra durant l'utilisation de l'écran en dégradant ses performances dans le temps, et de plus, le vide réalisé de cette manière ne pourra pas dépasser 10-3, ce qui entraîne une limitation du rendement. Le but de la présente invention est de supprimer ces inconvenients. En effet, non seulement elle permet la suppression du queusot, mais également d'obtenir un vide pouvant atteindre 10-7 et un dégazage poussé dans un laps de temps beaucoup plus faible, et avec une dépense d'énergie sensiblement inférieure. Le procédé consiste à positionner, dans une enceinte hermétique, les plaques cathode et anode constituant l'écran plat à une distance suffisante l'une de l'autre pour permettre un dégazage rapide et efficace, puis à faire le vide dans ladite enceinte, et enfin, une fois le dégazage effectué, et toujours sous vide, à rapprocher les plaques et à les sceller à l'aide de joints périphériques spécifiques, de préférence métalliques, assurant une étanchéité très poussée. Sur les coupes transversales schématiques d'écrans plats annexées, données à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 montre le principe de fonctionnement d'un écran à micropointes, la figure 2 illustre le procédé habituel de réalisation du vide dans un écran plat, et les figures 3 à 5 représentent à une échelle différentes différents types de joints d'étanchéité périphériques à haute efficacité. Le principe de base d'un écran à micropointes est schématisé sur la figure 1, sur laquelle on voit successivement de bas en haut (en pratique d'arrière en avant): une plaque cathode 1 de verre ou de silicium, les conducteurs cathodiques ou conducteurs colonnes 3, une couche isolante 4, les conducteurs de ligne ou grille 5, un espace vide 6 et une plaque de verre avant ou plaque anode 2 recouverte sur sa face interne d'une couche conductrice transparente constituant l'anode 7, et de luminophores 8. Un faisceau d'électrons 9 émis sous vide par les micropointes 10 reliées électriquement aux conducteurs cathodiques et modulé par le potentiel de la grille 5 est accéléré en direction de l'anode 7 où il excite les luminophores 8 (fonctionnement type triode). Grâce à la faible distance pointe-anode, la focalisation est obtenue par effet de proximité sans aucune optique électronique. La technique classique utilisée pour le montage d'un écran plat à micropointes (figure 2) consiste à assembler les plaques cathode 1 et anode 2 dans leur position définitive, puis à les sceller par chauffage des plaques, grâce à un joint périphérique ou mur fusible 11 préalablement mis en place sur la plaque cathode 1. Cette dernière comporte un queusot 12 de pompage sur lequel est raccordé un tube d'aspiration 13 permettant de faire le vide entre les deux plaques. Pour assurer un dégazage suffisant des constituants de la cathode et de l'anode, l'ensemble est chauffé progressivement afin d'éviter un choc thermique puis, après un temps déterminé refroidi, cette opération pouvant durer plus de quatre heures. Le queusot 12 est alors scellé en général par fusion. Dans le procédé selon la présente invention, les plaques cathode 1 et anode 2 sont positionnées dans une enceinte hermétique (non représentée), en les maintenant à une distance suffisante à leur dégazage et à la réalisation rapide du vide utile à la bonne marche de l'écran. L'enceinte est mise sous vide et les plaques 1, 2 chauffées, puis, toujours sous vide, elles sont rapprochées à la distance nominale de fonctionnement et disposées dans leur position relative définitive, puis scellées. Le queusot devient ainsi parfaitement inutile et le dégazage obtenu est beaucoup complet qu'en effectuant le vide après montage des plaques. Le procédé peut avantageusement être appliqué en continu dans une enceinte sous vide formant tunnel et comportant des sas d'introduction et d'extraction des écrans, un poste de scellement ainsi que plusieurs zones à température différente assurant le chauffage et le refroidissement nécessaire. Pour conserver dans le temps le vide poussé réalisé de cette manière, l'étanchéité de l'écran doit être élevée. Pour parvenir à ce résultat, on aura recours à l'utilisation de joints périphériques spécifiques, qui pourront être constitués: - d'un joint fabriqué dans un métal ductile tel que cuivre recuit, argent ou or, qui sera écrasé entre les plaques. La valeur de l'écrasement étant limitée par des cales d'épaisseur. A la remise en pression athmosphérique de l'enceinte, la différence de pression relative maintient le joint écrasé. En cas de nécessité d'isolation électrique entre le joint et les plaques, on dépose une ou deux couches isolantes 22 (figure 5) qui favorisent l'adhérence sur le joint. Pour renforcer l'écran, on pourra ajouter une ceinture en périphérie ou des clips 14 (figure 3) empêchant les plaques de glisser sur le joint. De même la couche isolante peut servir de centrage et de tenue mécanique pour les plaques. - d'un cadre 15 disposé en bordure de l'une des deux plaques 1, 2 et formé d'une feuille métallique revêtue sur ses deux faces de métal fusible à basse température 16 (figure 3). L'épaisseur de la feuille est égale à la distance entre plaques de l'écran terminé. On effectue un chauffage inductif qui fusionne la partie fusible avec la matière des plaques. En cas de besoin d'isolation électrique entre les plaques et cette partie fusible, une couche isolante 22 sera déposée sur les plaques, ce qui améliorera la jonction. - de deux clinquants 17, 18 en acier inoxydable ou similaire, fixés avant dégazage en bordure de chacune des plaques cathode 1 et anode 2 par soudure verre-métal. L'épaisseur totale de ces deux clinquants correspond à la distance entre plaques écran fini. Après rapprochement des plaques, les parties externes des lèvres constituées par les deux cadres seront soudés par bombardement électronique. - d'un cadre 19 en retrait (figure 5), en clinquant d'acier inoxydable, de verre, ou de tout autre matériau ne dégazant pas sous vide. Ce cadre, de dimension légèrement inférieure à celle des plaques, est inséré entre celles-ci avant leur rapprochement. Une fois ce rapprochement effectué, la partie vide extérieure due au retrait est remplie d'une solution liquide 20 compatible avec le vide et stable au contact de l'atmosphère extérieure. Toutefois, dans le cas ou la solution liquide choisie ne résiste pas à l'atmosphère, elle pourra être isolée au moyen d'une gelée d'étanchéité 21. Le procédé décrit est destiné surtout à la réalisation d'écrans à micropointes, mais il peut s'appliquer à tous les autres types d'écrans plats dans lesquels le vide doit être fait, tels que les écrans à plasma, par exemple. I1 est adaptable aux petites, moyennes et grandes séries, et permet dans tous les cas de diminuer la durée des opérations de mise en vide et d'obtenir avec facilité un vide poussé dans l'écran. I1 rend inutile le chauffage des plaques pour le scellement, ce qui évite le traumatisme thermique et le dégazage intempestif des plaques. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par les procédés similaires utilisés antérieurement. REVENDICATIONS 1 . Procédé de mise en vide et de scellement d'écrans plats de visualisation, applicable d'une façon générale aux écrans constitués d'une enveloppe formée de deux plaques (1, 2) de verre dans laquelle on a fait le vide, et plus particulièrement aux écrans utilisant la technologie des micropointes et comportant une plaque arrière, ou plaque cathode, pourvue d'un réseau matriciel de micropointes (10) émettrices d'électrons, et une plaque avant, ou plaque anode, portant des luminophores (8), caractérisé en ce que les deux plaques (1, 2) constituant l'écran plat sont positionnées dans une enceinte hermétique, à une distance suffisante l'une de l'autre pour permettre un dégazage rapide et efficace, que ladite enceinte est mise sous vide, et que, une fois le dégazage des plaques terminé, celles-ci sont rapprochées pour être disposées dans leur position relative définitive et, toujours sous vide, scellées à l'aide d'un joint périphérique (15, 17, 18, 19) spécifiques assurant une étanchéité élevée. 20. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'enceinte hermétique utilisée permet d'atteindre un vide de 10-7. 30. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'il est appliqué en continu, enceinte hermétique sous vide formant tunnel et comportant des sas d'introduction et d'extraction des écrans, un poste de scellement ainsi que plusieurs zones à température différente assurant le chauffage et le refroidissement nécessaire au dégazage des plaques (1, 2). 40. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le joint périphérique est fabriqué dans un métal ductile qui sera écrasé entre les plaques par la différence de pression relative se produisant à la remise en pression athmosphérique de l'écran, la valeur de l'écrasement étant limitée par des cales d'épaisseur en matériau non ductile. 5 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, se caractérisant par le fait que le joint périphérique est formé d'un cadre (15) disposé en bordure de l'une des deux plaques (1, 2) et formé d'une feuille métallique revêtue sur ses deux faces de métal fusible à basse température (16), l'épaisseur de la feuille étant égale à la distance entre plaques de l'écran terminé, le scellement étant effectué par un chauffage inductif fusionnant la partie fusible avec la matière des plaques (1, 2). 6". Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, se caractérisant par le fait que le joint périphérique est formé de deux clinquants (17, 18) en acier inoxydable ou similaire dont l'épaisseur totale correspondant à la distance finale des deux plaques (1, 2), lesdits clinquants étant fixés avant dégazage en bordure de chacune des plaques par soudure verre-métal, et leurs parties externes soudées entre elles par bombardement électronique après rapprochement desdites plaques. 70. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, se caractérisant par le fait que le joint périphérique est formé d'un cadre (19) réalisé dans un matériau ne dégazant pas sous vide tel que acier inoxydable ou verre, ce cadre étant de dimension légèrement inférieure à celle des plaques (1, 2), étant inséré entre celles-ci avant leur rapprochement, la partie vide extérieure due au retrait du cadre étant remplie, après rapprochement desdites plaques, d'une solution liquide (20) compatible avec le vide. 80. Procédé selon la revendication 7, se caractérisant par le fait que la solution liquide (20) est isolée de l'athmosphère au moyen d'une gelée d'étanchéité (21). 90. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, se caractérisant par le fait qu'une isolation électrique entre le joint périphérique et les plaques (1, 2) est réalisée au moyen d'une ou deux couches isolantes (22) agencées de manière à faciliter le centrage et améliorer la tenue mécanique desdites plaques. 100. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'une ceinture ou des clips (14) sont disposés autour des plaques (1, 2) de manière à empêcher tout glissement desdites plaques sur le joint périphérique.