Brevet FR2727568A1 — publié le 19960531

ASSEMBLAGE D'UN ÉCRAN PLAT DE VISUALISATION lia présente invention concerne un écran piat de Visualisation. Elle s'applique plus particulièrement à l'assemblage des deux plaques constituant respectivement le fond et la surface de 'écran, et entre lesquelles est ménagé un espace interne isolé de l'extérieur. Classiquement un écran plat émissif est constitué de deux plaques externes généralement rectangulaires, par exemple en verre. Une plaque constitue la surface de ~'écran tandis que l'autre constitue le fond de l'écran généralement pourvu des moyens $d'émission. Ces deux plaques sont assemblées au moyen d'un joint de scellement, en étant distantes l'une de l'autre. Pour un écran à effet de champ (FED), ou à micropointes, ou pour un afficheur fluorescent sous vide (VFD), on fait le vide dars L'espace séparant les deux planes de verre, tandis que pour un écran à plasma, cet espace est rempli de gaz à faible pression. La figure 1 représente schématiquement et en coupe, la structure classique d'un écran à micropointes. Un tel écran à m micropointes est essentiellement constitué, sur un premier substrat 1 par exemple en verre, d'une cathode à micropointes et d'une grille. Sur la figure 1, l'ensemble cathode-grille est désigné par la référence commune 2. La cathode-grille 2 est placée en regard d'une anode cathodoluminescente 3 réalisée sur un second substrat transparent 4, par exemple en verre, qui constitue la surface de l'écran. Le principe de fonctionnement et le détail de la constitution d'un tel écran à micropointes sont décrits dans le brevet américain 4 940 916 du Commissariat à l'Energie Atomique. La cathode-grille 2 e et @'anode 3 sont réalisées sépa- rament sur les deux substrats, ou plaques, 1 et 4 puis assemblées au moyen d'un joint périphérique de scellement 5. Un espace vide 6 est ménagé entre les deux plaques 1 et 4 pour permettre La circulation des électrons émis par la cathode jusqu'à l'anode 3. L'assemblage des plaques I et 4 est classiquement effectué de la manière suivante. On commence par coller sur la cathode-grille 2 des espaceurs 7 destinés à définir i'espace vide 6. Ces espaceurs 7 sct généralement constitués de bills e verres régulièrement réparties pour que l'espace 6 obtenu entre les plaques 1 et 4 soit constant. On fait alors subir à la cathode-grille 2 un traitement thermique sous vide ayant pour objet de provoquer un dégazage de la cathode et une évaporation de la colle des espaceurs 7. Ce traitement thermique est effectué sous une pression de l'ordre de 10-6 Pa, à une température d'environ 450 C pendant environ une heure. Un traitement similaire est appliqué à l'anode 3, mais ici sous atmosphère ambiante. Ce traitement a pour objet de provoquer une évaporation du carbone lié à la présence sur l'anode 3 d'éléments luminophores. On place ensuite sur la face Libre de la première plaque 1, un tube de pompage 8. Ce tube est par exemple en verre et est scellé, par une de ses extrémités ouvertes, au droit d'un trou ménagé dans la plaque 1 pour établir une communication avec l'espace 6. Ce tube 8 servira notamment par la suite à faire le vide dans l'espace 6. Le tube 8 est placé dans un co de la plaque 7 ors de sa surface utile. Puis on dépose, sur ia périphérie ae la plaque 1, un joint de scellement 5, par exemple un cordon de verre fusible. On assemble alors les deux plaques I et 4 en les pressant l'une contre l'autre, la cathode-grille 2 étant en regard de l'anode 3, et en soumettant l'ensemble à une température permettant le ramollissement du cordon 5. Cette température est par exemple de 450 C. Ce scellement est effectué sous vide à une pression de l'ordre de a Ha et dure environ une heure. La structure obtenue est soumise, par l'intermédiaire du tube 8 à un pompage à chaud qui a pour rôle e provoquer un dégazage de l'espace 6. Cette étape est effectuée sous une température de l'ordre de 400 C et dure plusieurs heures. Ce dégazate est nécessaire en raison des gaz émis par les différentes couches constitutives ne a cathode-grille 2 et de l'anode 3 pendant le scellement à chaud des plaques 1 et 4. On réalise ensuite un déverminage de l'anode 3 en excitant les micropointes de la cathode et en pompant les gaz émis par les éléments luminophores de l'anode 3 au moyen du tube 8. Ce déverminage dure environ vingt heures. Le tube 8 est aLors fermé à son extrémité libre après y avoir introduit un élément de piégeage d'impureté 9, ou dégazeur, communément appelé getter. Le rôle de ce getter 9 est d'absorber les pollutions susceptibles d'apparaître pendant le fonctionnement ultérieur de l'écran. Ce getter 9 est activé en e portant, par induction, à une température de l'ordre de 800 C. Les pollutions que doit absorber le getter 9 sont essentiellement liées au dégazage des éléments luminophores provenant du bombardement électronique. Un inconvénient de ce procédé est que les cycles thermiques longs et à température élevée que subit la structure provoquent des tensions dans es plaques I et 4 qu peuvent conduire à un bris de l'écra Un autre inconvénient est provoqué tar les gaz émis par les couches constitutives de la cathode-grille 2 et de L'anode 3 ainsi que par le oint de scellement 5 lors des cycles thermiques. Ces gaz sont confinés et absorbés par ces couches ce qui rend indispensable les différents cycles de dégazage et de pompage. La présente invention vise à pallier ces irconvé- nients en proposant un écran pLat de visualisation et un procédé d'assemblage qui évite le recours à un tube de pompage et qui réduit considérablement es contraintes subies par les plaques pour éliminér tout risque de bris de l'écran. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un écran plat de visualisation du type comportant un espace interne entre deux plaques parallèles constituant res pectivement le fond et la surface de l'écran et réunies au moyen d'un joint périphérique de scellement, et comportant un joint périphérique d'étanchéité entre L'espace interne et le joint de scellement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'écran comporte en outre au moins une première entretoise périphérique rigide entre le joint d'étanchéité et le joint de scellement. Selon un mode de réalisation de L'invention, l'épaisseur de l'entretoise est identique à l'épaisseur d'espaceurs régulièrement répartis dans l'espace interne. Selon un mode de réalisation de l'invenion, l'écran comporte une seconde entretoise périphérique rigide entre l'espace interne et le joint d'étanch L'invention concerne également un procédé d' assem- plage de deux plaques parallèles constituant respectivement le fond et la surface d'un écran plat de visualisation, qui consiste à placer les plaques sous une atmosphère inerte postérieurement à des étapes de dégazage thermiques, et à placer sur une première plaque, In oint périphérque d'étanchéité, préalablement à l'assemblage sous vide des plaques du moyen d'un joint périphérique de scellement à froid. Selon un mode de réalisation de 1 'vention, le procédé consiste à placer sur la première plaque sous atmosphère inerte, une entretoise périphérique rigide encadrant le joint d'étanchéité. Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques supportent respectivement l'ensemble cathode-grille, et L'anode d'un écran à micropointes. Selon un mode de réalisation de l'Invention, le procédé comprend les étapes suIvantes - collage d'espaceurs régulièrement répartis sur la carthode-grille ; - dégazage à chaud et sous T vide de la cathodegrille - dégazage à chaud de @'anode - déverminage sous vide de l'anode par une source d'émission électronique indépendante de la cathode - transfert des plaques sous atmosphère inerte, vers une enceinte de scellement ;; - pose, sous atmosphère inerte, d'un joint d'étanchéité périphérique sur -e première plaque de cathode-grille - pose, sous atmosphère inerte, d'une entretoise périphérique sur La première plaque - mise en outil des deux plaques - mise sous vide secondaire de l'enceinte de scellement - positionnement et pressage tes plaques en regard l'une de l'autre au moyen de l'outil - encollage à froid au moyen d'un joint de scellement déposé sur le champ libre de l'entretoise - séchage sous vide ; et - remise progressive à l'air. L'invention concerne en outre un outil d'assemblage de plaques constitutives d'un écran plat de visualisation, qui comporte - deux supports recevant chacun une plaque de l'écran ; - des moyens de pressage des supports l'un contre l'autre ; et - au moins une buse de dispense d'un joint de scellement sur le champ d'une entretoise périphérique intercalée entre les plaques. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'outil comporte une buse verticale portée par un support mobile verticalement, les mouvements verticaux dudit support étant synchronisés avec une rotation des supports des plaques autour d'un axe perpendiculaire aux plaques pour maintenir ladite buse à une distance constante du champ libre de l'entretoise. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 décrite précédemment est destinée à exposer l'état de la technique et le problème posé la figure 2 représente schématiquement et en coupe, la structure d'un écran à micropointes obtenue par un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; et la figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation d'un outillage permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Les représentations des figures ne sont pas à l'échelle pour des raisons de clartés. Une caractéristique essentielle de l'invention est que les plaques sont assemblées après avoir été individuellement dégazées et déverminées et qu'elles sont scellées à froid sous vide en préservant l'espace inter-électrodes de toute pollution. Le scellement à froid supprime toute pollution de l'espace inter-électrodes par une émission de gaz des couches constitutives des électrodes. Cela permet notamment d'éviter le recours à un tube de pompage. Comme le montre la figure 2, un joint d'étanchéité 10 est interposé entre l'espace inter-électrodes 6 et un joint adhésif de scellement 11. Le joint d'étanchéité 10 a pour rôle de protéger le vide de l'espace inter-électrodes 6 de toute pollution qui pourrait provenir d'un dégazage du joint de scellement 11. Pour faciliter la mise en place de ce joint de scellement 11 et pour préserver les plaques 1 et 4 contre une déformation périphérique lorsqu'elles sont pressées l'une contre l'autre, on utilise une entretoise rigide 12 qui présente la même épaisseur que les espaceurs 7 répartis entre les plaques 1 et 4. Cette entretoise périphérique 12 est intercalée entre le joint d'étanchéité 10 et le joint de scellement Il auquel elle sert de champ d'application. De préférence, l'ensemble des étapes du procédé selon l'invention est effectué sous vide ou sous atmosphère inerte, sans remise à l'air. Cela autorise la mise en oeuvre de tous les traitements thermiques des plaques 1 et 4 avant leur assemblage. En particulier, le déverminage de l'anode 3, avant son assemblage avec la cathode, peut être ainsi effectué par une source d'électrons indépendante de la cathode. On préserve ainsi la cathode de toute pollution par l'anode 3 lors de cette étape de déverminage. En outre, cela réduit considérablement les dégazages résiduels de la cathode et de l'anode 3 ainsi que du joint de scellement. Un getter destiné à absorber les dégazages inhérents au fonctionnement de l'écran est mis en place avant scellement des plaques. Ce getter peut être, comme précédemment, logé dans un tube mais ce dernier ne sert alors plus de tube de pompage et peut donc être fermé à son extrémité libre, préalablement à l'assemblage des plaques. Le tube de réception du getter peut également être remplacé par tout autre moyen adapté permettant une absorption des impuretés par un getter quelconque. Le joint d'étanchéité 10 et l'entretoise 12 pourraient être confondus mais à la condition que les états de surface des plaques 1 et 4 en périphérie, et de l'entretoise 12 soient rigoureusement plats. Ce n'est généralement pas le cas en raison des pistes de raccordement qui sont déposées sur les plaques 1 et 4 pour assurer les connexions électriques de l'écran. A titre d'exemple, l'entretoise périphérique 12 est constituée de verre ou de céramique à surface extra plane. Le joint d'étanchéité 10 peut être un joint torique en un matériau compatible avec une utilisation sous vide secondaire. On citera par exemple l'indium, l'aluminium, le Vitton, le Néoprène. Dans le cas d'un matériau conducteur, on veillera à ce que les pistes de raccordement des électrodes vers l'extérieur soient préalablement isolées au droit du joint d'étanchéité 10. Si le joint d'étanchéité 10 est en un matériau qui risque de dégazer avec le temps, on prévoit selon une variante, une seconde entretoise rigide (non représentée) qui encadre l'intérieur du joint d'étanchéité 10. Cette seconde entretoise est similaire à l'entretoise 12. Le joint de scellement 11 est choisi pour son adhésion au matériau constitutif des plaques 1 et 4, et pour ne pas être expansif au séchage. Dans le cas de plaques de verre, on pourra utiliser tout joint froid pour verre à faible pression de vapeur (par exemple de l'ordre de 1,3 10 5 Pa). A titre d'exemple, une résine époxy connue sous la dénomination "Varian Torr Seal" convient pour le joint de scellement 12. Bien entendu, tous les matériaux utilisés pour les joints 10, 11 et pour l'entretoise 12 doivent respecter les spécifications de température de fonctionnement de l'écran. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé d'assemblage comprend les étapes suivantes - collage d'espaceurs 7 régulièrement répartis sur la cathode-grille 2 - dégazage à chaud et sous vide de la cathodegrille 2 ; - dégazage à chaud sous atmosphère et sous vide de l'anode 3 ; - déverminage sous vide de l'anode 3 par une source d'émission électronique indépendante de la cathode - transfert des plaques sous atmosphère inerte, vers une enceinte de scellement - pose, sous atmosphère inerte, du joint d'étanchéité périphérique 10 sur la plaque 1 de cathode-grille 2 ; - pose, sous atmosphère inerte, de l'entretoise périphérique 12 sur la plaque 1 ; - mise en outil des deux plaques I et 4 ;; - mise sous vide secondaire (par exemple de l'ordre de 1,3 10 4 Pa) de l'enceinte de scellement - positionnement et pressage des plaques 1 et 4 en regard l'une de l'autre au moyen de L'outil - encollage à froid au moyen d'un joint de scellement Il déposé sur le champ libre de l'entretoise 12 - séchage sous vide ; et - remise progressive à l'air. Les trois premières étapes du procédé selon l'invention correspondent aux trois premières étapes des procédés classiques. Une distinction essentielle du procédé selon l'invention est qu'une fois sous vide les plaques 1 et 4 ne sont pas remise à l'air avant la fin du procédé. Toutes les étapes s'effectuent soit sous vide, soit sous une atmosphère inerte, par exemple d'argon. L'intérêt de l'emploi d'une atmosphère inerte dans certaines étapes du procédé est d'autoriser une manipulation des plaques l et 4. En effet, après les traitements thermiques et de déverminage des plaques, il est nécessaire de mettre en place le joint d'étanchéité 10 ainsi que l'entretoise 12 et de placer les plaques sur l'outil de pressage. L'argon autorise une manipulation en boîte à gants, ce qui n'est pas le cas du vide. Ce passage sous atmosphère inerte n'est cependant pas nécessaire dans le cas d'une automatisation complète du procédé. Le séchage à froid du joint de scellement Il est effectué sous vide pour éviter une surpression au niveau du joint d'étanchéité 10 qui risquerait de nuire à la protection de l'espace sous vide 6 contre le dégazage du joint de scellement 11 pendant son séchage. Ce séchage sous v de peut en outre permettre de surveiller aisément le degré de séchage du joint ll. En effet, la valeur du vide dans l'enceinte de scellement pendant cette étape reflète du degré de séchage du joint 11. Si la durée du séchage du joint Il posé en une seule fois est trop longue, on peut répéter plusieurs fois les étapes d'encollage et de séchage avec des joints de scellement d'épaisseur plus fine. La remise progressive à l'air de l'écran assemblé permet de ne pas polluer l'enceinte de scellement. On peut par exemple commencer par remettre l'enceinte de scellement à la pression atmosphérique sous argon, puis sortir l'écran de l'enceinte par l'intermédiaire de sas. La figure 3 illustre un mode de réalisation de l'étape d'encollage au moyen du joint de scellement 11. Cette figure représente schématiquement l'outil de pressage utilisé. Cet outil est constitué de deux supports 13 et 14 de plaques, susceptibles d'être pressés l'un contre l'autre après positionnement des plaques l et 4, et d'être entraîné en rotation synchrone autour d'un axe perpendiculaire au plan des plaques 1 et 4. Cet outil de pressage est placé verticalement, clest-à-dire que les plaques l et 4 sont verticales lors de l'étape d'encollage. Une buse verticale 15 de dispense d'adhésif Il est placée à proximité du champ d'encollage défini par l'entretoise 12.Cette buse 15 est montée sur un support (non représenté) mobile verticalement, de façon à maintenir la distance entre l'extrémité de la buse 15 et le champ d'encollage constante pendant la révolution de l'outil de pressage. Le diamètre extérieur de la buse 15 est inférieur à l'écart entre les plaques I et 4, soit à l'épaisseur de l'entretoise 12. Dans un mode particulier de réalisation, cet écart est de l'ordre de 200 Wm. On veillera à ce que la buse 15 ne soit jamais en contact avec le champ d'encollage. On veillera de plus à ce que la vitesse de rotation de l'outil soit telle que la vitesse tangentielle du champ d'encollage par rapport à la buse 15 soit constante. Pour ce faire, on pourra par exemple asservir le déplacement vertical de la buse 15 et la rotation de l'outil de pressage par des moyens mécaniques ou optiques. Selon une variante, la dispense de l'adhésif s'effectue au moyen de buses régulièrement réparties sur tout le pourtour de l'écran par ensembles de buses parallèles aux différents côtés de l'écran. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'entraîner l'outil de pressage en rotation, tous les champs d'encollage étant simultanément à proximité d'une buse de dispense d'adhésif. De préférence, un séchage local est réalisé sur tout le pourtour de l'écran. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, chacun des matériaux décrits pourra être remplacé par un ou plusieurs composés remplissant la même fonction. De même, bien que dans la description qui précède, il ait été fait référence à un écran à micropointes, l'invention s'applique à tout type d'écran plat dont les plaques sont séparées par un espace vide ou rempli de gaz à faible pression. REVENDICATIONS 1. Ecran plat de visualisation du type comportant un espace interne (6) entre deux plaques parallèles (1, 4) constituant respectivement le fond et la surface de l'écran et réunies au moyen d'un joint périphérique de scellement, caractérisé en ce qu'il comporte un joint périphérique d'étanchéité (10) entre l'espace interne (6) et le joint de scellement (11). 2. Ecran plat de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une première entretoise périphérique rigide (12) entre le joint d'étanchéité (10) et le joint de scellement (11). 3. Ecran plat de visualisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que 11 épaisseur de l'entretoise (12) est identique à l'épaisseur d'espaceurs (7) régulièrement répartis dans l'espace interne (6). 4. Ecran plat de visualisation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde entretoise périphérique entre l'espace interne (6) et le joint d'étanchéité (10). 5. Procédé d'assemblage de deux plaques parallèles (1, 4) constituant respectivement le fond et la surface d'un écran plat de visualisation, caractérisé en ce qu'il consiste à placer les plaques (1, 4) sous une atmosphère inerte postérieurement à des étapes de dégazage thermiques, et à placer sur une première plaque (1), un joint périphérique d'étanchéité (10), préalablement à l'assemblage sous vide des plaques (1, 4) au moyen d'un joint périphérique de scellement à froid (11). 6. Procédé d'assemblage de deux plaques d'un écran plat de visualisation selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à placer sur la première plaque (1) sous atmosphère inerte, une entretoise périphérique rigide (12) encadrant le joint d'étanchéité (10). 7 Procédé d'assemblage de deux plaques d'un écran plat de visualisation selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les plaques (1, 4) supportent respectivement l'ensemble cathode-grille (2), et l'anode (3) d'un écran à micropointes. 8. Procédé d'assemblage de deux plaques d'un écran à micropointes selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - collage d'espaceurs (7) régulièrement répartis sur la cathode-grille (2) ; - dégazage à chaud et sous vide de la cathodegrille (2) - dégazage à chaud et sous vide de l'anode (3) ; - déverminage sous vide de l'anode (3) par une source d'émission électronique indépendante de la cathode ; - transfert des plaques (1, 4) sous atmosphère inerte, vers une enceinte de scellement - pose, sous atmosphère inerte, d'un joint d'étanchéité périphérique (10) sur une première plaque (1) de cathode-grille (2) ;; - pose, sous atmosphère inerte, d'une entretoise périphérique (12) sur la première plaque (1) - mise en outil des deux plaques (1, 4) - mise sous vide secondaire de l'enceinte de scellement - positionnement et pressage des plaques (1, 4) en regard l'une de l'autre au moyen de l'outil - encollage à froid au moyen d'un joint de scellement (11) déposé sur le champ libre de l'entretoise (12) ; - séchage sous vide ; et - remise progressive à l'air. 9. Outil d'assemblage de plaques (1, 4) constitutives d'un écran plat de visualisation, caractérisé en ce qu'il comporte - deux supports (13, 14) recevant chacun une plaque (1 ; 4) de l'écran - des moyens de pressage des supports (13, 14) l'un contre l'autre ; et - au moins une buse (15) de dispense d'un joint de scellement (11) sur le champ d'une entretoise périphérique (12) intercalée entre les plaques (1, 4). 10. Outil d'assemblage d'un écran plat de visualisation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une buse verticale (15) portée par un support mobile verticalement, les mouvements verticaux dudit support étant synchronisés avec une rotation des supports (13, 14) des plaques (1, 4) autour d'un axe perpendiculaire aux plaques pour maintenir ladite buse (15) à une distance constante du champ libre de l'entretoise (12).