Brevet FR2786607A1 — publié le 20000602

La présente invention concerne les panneaux à plasma, plus particulièrement les panneaux à plasma de type coplanaire. Les panneaux à plasma (appelés en abrégé PAP) sont des écrans de visualisation d'images du type écran plat. Il existe deux grandes familles de PAP, à savoir les PAP dont le fonctionnement est du type continu et ceux dont le fonctionnement est du type alternatif. Tous ces PAP fonctionnent sur le principe d'une décharge dans les gaz, accompagnée d'une émission de lumière. Ils comportent généralement deux dalles isolantes portant chacune un ou plusieurs réseaux d'électrodes et délimitant entre elles un espace rempli de gaz. Les dalles sont assemblées l'une à l'autre de manière que les réseaux d'électrodes soient orthogonaux. Chaque intersection d'électrodes définit une cellule à laquelle correspond un espace gazeux. Parmi les panneaux à plasma ayant un fonctionnement du type alternatif, deux structures de panneaux sont actuellement utilisées, à savoir la structure dite matricielle dans laquelle les décharges d'entretien et les décharges d'adressage ont lieu entre un réseau d'électrodes sur le substrat avant et un réseau d'électrodes sur le substrat arrière et les structures dites coplanaires dans lesquelles les décharges d'entretien sont produites entre deux réseaux d'électrodes parallèles déposés sur le substrat avant et les décharges d'adressage ont lieu entre l'un des réseaux d'électrodes du substrat avant et le réseau d'électrodes sur le substrat arrière. La présente invention concerne plus particulièrement ce dernier type de structure. De manière plus précise et comme représenté sur la figure 1, les panneaux à plasma de type coplanaire actuellement fabriqués comportent tout d'abord un substrat arrière 1 constitué par une dalle en verre. Sur cette dalle en verre est réalisé un réseau d'électrodes d'adressage 2 ou colonnes, dans le mode de réalisation représenté. Eventuellement, ce réseau d'électrodes 2 est recouvert d'une couche diélectrique 3, cette couche étant nécessaire pour un fonctionnement en alternatif. Sur cette couche 3 sont ensuite déposées des barrières 4 qui seront décrites de manière plus détaillée ci-après. Le panneau à plasma représenté sur la figure 1 comporte aussi un élément avant constitué par une dalle avant 5 réalisée en verre. Sur cette dalle a été déposé un réseau de deux électrodes parallèles 6 et 6' formant les électrodes d'entretien. Ces électrodes sont constituées en un matériau transparent tel que l'oxyde d'indium et d'étain appelé ITO. D'autre part, les matériaux transparents utilisés pour les électrodes d'entretien 6, 6' étant peu conducteurs, sur chacune de ces électrodes 6 ou 6' est aussi déposée une électrode-bus 7, 7' en un matériau métallique tel que l'aluminium ou du chrome-cuivre-chrome de l'argent. Comme représenté sur la figure 1, sur les électrodes d'entretien 6, 6' est déposée une couche diélectrique 8 réalisée le plus souvent avec une fritte de verre en borosilicate de plomb. Cette couche 8 est recouverte d'une couche de protection 9, en général réalisée en oxyde de magnésium (MgO). Dans ce type de panneau, les barrières 4 sont toujours du type " porteuse ", c'est-à-dire que leur hauteur h correspond à la distance d'écartement entre l'élément arrière et l'élément avant du panneau. Ces barrières ont la forme de murs présentant une largeur I comprise entre 40 et 100 /m et leur hauteur h est comprise entre 120 et 200 /m. Ces barrières étant de type " porteuse ", elles doivent présenter une uniformité de hauteur et leur hauteur ne peut varier de plus de +/- 3% au maximum. En effet, une variation de hauteur Ah trop importante signifie un espace Ah entre le sommet d'une barrière et le substrat avant. Cet espace peut être suffisant pour permettre l'extension de la décharge d'une cellule vers sa voisine par transfert de charges. Ce phénomène est nuisible au fonctionnement du panneau. En effet, I'existence d'un canal formé par cet espace permet la diffusion de charges entre des cellules adjacentes dont l'une peut être allumée tandis que l'autre est éteinte. Cette diffusion de charges provoque alors un allumage involontaire de la cellule dite éteinte. D'autre part, les barrières sont toujours déposées sur le substrat arrière 1 parce que les décharges d'entretien sont produites à la surface du substrat avant. Or, les barrières délimitent une cuvette, ce qui permet de recevoir les luminophores Ip et ces luminophores ne doivent pas être en contact avec la décharge pour éviter leur dégradation. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle structure de panneau à plasma de type coplanaire permettant de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. 1ç i % 3 2786607 La présente invention a donc pour objet un panneau à plasma comportant une première dalle appelée dalle arrière et une seconde dalle appelée dalle avant, les deux dalles étant assemblées l'une à l'autre avec une distance d'écartement délimitant un espace rempli de gaz, un premier réseau d'électrodes formé d'un ensemble de deux électrodes parallèles appelées électrodes d'entretien positionnées sur une des dalles, un second réseau d'électrodes appelées électrodes d'adressage disposées sur l'autre dalle et un réseau de barrières disposées sur une des dalles parallèlement au réseau d'électrodes d'adressage, caractérisé en ce que le réseau de barrières est positionné sur la dalle portant le premier réseau d'électrodes, les barrières présentant une hauteur inférieure à la distance d'écartement entre les deux dalles et en ce que l'écartement entre les deux dalles est obtenu par des moyens d'entretoisement spécifiques. Selon un mode de réalisation préférentiel, le réseau de barrières est disposé sur la dalle arrière et la hauteur des barrières est comprise entre 60 et 80 % de la distance d'écartement entre les dalles. Selon une autre caractéristique de la présente invention, un premier réseau de luminophores est déposé sur la dalle avant et un second réseau de luminophores est déposé sur la dalle arrière dans des zones non soumises à décharges. Ce second réseau de luminophores a pour objet d'augmenter la surface recouverte par des luminophores et donc le rendement lumineux du panneau. Le second réseau de luminophores est de préférence déposé sur le flanc des barrières. Dans ce cas et selon une caractéristique supplémentaire de la présente invention, les moyens d'entretoisement sont constitués par des billes ou des plots, les billes ou les plots étant positionnés soit sur la dalle avant soit sur la dalle arrière. La présente invention concerne aussi un élément arrière pour panneau à plasma caractérisé en ce qu'il comporte - une dalle, - un premier réseau d'électrodes d'entretien déposé sur la dalle, - une couche d'un matériau diélectrique dit épais, 4 2786607 - une couche de protection contre le bombardement ionique dû à la décharge, - un réseau de barrières dites " non-porteuses ". Selon un mode de réalisation préférentiel, le réseau d'électrodes d'entretien est réalisé par photogravure de couches minces métalliques ou par sérigraphie d'une pâte conductrice telle qu'une pâte d'argent. De plus, la couche diélectrique est constituée par une pâte contenant une fritte de verre telle qu'un borosilicate de plomb et la couche de protection est constituée par une couche de magnésie. Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'élément arrière comporte de plus un réseau de luminophores déposé dans les zones non soumises à décharges. La présente invention concerne aussi un élément avant pour panneau à plasma caractérisé en ce qu'il comporte - une dalle, - un réseau d'électrodes d'adressage, - une couche d'un matériau isolant, et - un réseau de luminophores. Selon un mode de réalisation préférentiel, le réseau d'électrodes d'adressage est réalisé par photogravure d'une couche conductrice transparente, le matériau isolant est constitué par une fritte de verre telle qu'un borosilicate de plomb ou par de la silice, de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium déposé en couches minces. D'autre part, l'élément avant comporte entre le réseau d'électrodes d'adressage et la couche en matériau isolant, un réseau noir ou " black matrix " déposé dans les zones peu émissives de la surface pour diminuer le coefficient de réflexion diffuse du panneau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation préférentiel, cette description étant faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 déjà décrite est une vue en perspective schématique d'un panneau à plasma de type coplanaire selon l'art antérieur, 2786607 la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un panneau à plasma conforme à la présente invention, et la figure 3 est une vue en coupe d'un panneau à plasma du type de celui représenté sur la figure 2. On décrira maintenant avec référence aux figures 2 et 3, un mode de réalisation d'un panneau à plasma conforme à la présente invention. Dans ces figures, pour simplifier la description, les mêmes éléments portent les mêmes références. Sur la figure 2, on a représenté en perspective schématique une petite partie d'un élément arrière d'un panneau à plasma conforme à la présente invention. Comme représenté à la figure 2, l'élément arrière comporte donc une dalle arrière 10, plus particulièrement une dalle en verre, sur laquelle a été déposé un réseau d'un ensemble de deux électrodes 11, 11' d'entretien. Ces électrodes, dont la résistivité ne doit pas être trop importante, à savoir de 100 n pour une électrode, sont réalisées soit par photogravure de couches minces métalliques ou par dépôt direct tel qu'une sérigraphie de pâte d'argent. Le réseau d'électrodes d'entretien est recouvert d'une couche 13 d'un matériau diélectrique dit épais. Cette couche est en général obtenue par dépôt par sérigraphie d'une pâte contenant une fritte de verre telle qu'un borosilicate de plomb. Une fois déposé, I'ensemble subit une cuisson à une température comprise entre 520 et 590 C. De manière typique, I'ensemble subit une cuisson à 570 C pendant 0,5 heure. On obtient à la fin une couche diélectrique présentant une épaisseur d'environ 20 à pm. Pour augmenter le coefficient de réflexion du substrat arrière, on peut de manière connue ajouter dans le diélectrique un pigment blanc. Sur cette couche 13 est déposée une couche de protection contre le bombardement ionique dû à la décharge. Cette couche de protection est de préférence une couche de magnésie ou MgO déposée sur une épaisseur de 0, 5 à 1 /pm environ, par évaporation au canon. Cette couche de magnésie permet aussi d'abaisser les tensions de fonctionnement du dispositif. Conformément à la présente invention et comme représenté à la figure 2, sur la couche de protection est réalisé un réseau de barrières 6 2786607 15. Ces barrières peuvent être réalisées suivant différentes techniques connues, par exemple par photolithographie, sérigraphie ou sablage. Elles sont réalisées en un matériau tel qu'une composition de type borosilicate de plomb additionnée ou non d'une charge minérale en silice ou en alumine. Conformément à la présente invention, la hauteur H de ces barrières est comprise entre 60 et 80 % de la distance d'écartement E comme représenté sur la figure 3, séparant les deux éléments arrière et avant du panneau à plasma, lorsque celui-ci est terminé. De manière plus spécifique, la hauteur H des barrières varie entre 30 pm pour les panneaux haute-résolution et 150 /m pour des panneaux utilisés notamment dans la télévision. Sur les figures 2 et 3, on a représenté des barrières rectangulaires. En fait, la forme des barrières en surface et en profil est adaptée à la disposition des cellules. Conformément à la présente invention, l'élément arrière peut recevoir un réseau de luminophores 17 constitué de manière connue par des luminophores verts, rouges, bleus permettant de réaliser un panneau à plasma couleur. Pour éviter leur détérioration, ces luminophores ne sont déposés que sur les zones non soumises à la décharge et plus particulièrement sur le flanc des barrières, comme représenté dans les figures 2 et 3. D'autre part, sur la figure 2, on a représenté un moyen d'entretoisement 16 constitué par une bille. Ce moyen d'entretoisement 16 est déposé dans des zones distinctes des cellules et présente une hauteur H1 correspondant à la distance d'écartement E de la figure 3. On décrira maintenant un mode de réalisation de l'élément avant du panneau à plasma. Cet élément avant est constitué d'une dalle avant 20 réalisée plus particulièrement en verre. Sur cette dalle avant 20 a été déposé un réseau d'électrodes d'adressage 21. Ces électrodes d'adressage sont réalisées par exemple par photogravure d'une couche conductrice transparente telle que de l'ITO. En effet, elle ne requiert qu'une conductivité assez faible. Toutefois, si le matériau transparent est très peu conducteur, notamment lorsque ce matériau est constitué par de l'oxyde d'étain, le réseau d'électrodes d'adressage peut être doublé d'un 7 2786607 bus métallique non représenté. Ce bus est déposé comme dans le mode de réalisation de la figure 1. Comme représenté sur la figure 3, un réseau noir ou " black matrix " 24 peut être placé dans les zones peu émissives de la surface. Ce " black matrix " est destiné à diminuer le coefficient de réflexion diffuse du panneau. De plus, selon une variante supplémentaire, des filtres colorés peuvent aussi être utilisés pour diminuer le coefficient de réflexion diffuse du panneau. Comme représenté sur les figures 2 et 3, sur le réseau d'électrodes d'adressage 21 est déposée une couche 22 d'un matériau isolant. Cette couche de matériau isolant peut être réalisée soit par une fritte de verre telle qu'un borosilicate de plomb ou par de la silice, de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium. Dans le cas d'une fritte de verre, il est nécessaire de réaliser la cuisson de la couche qui présente alors une épaisseur de 10 à 30 pm. Lorsque de la silice, de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium sont utilisés, on réalise un dépôt en couches minces de ce matériau, ce qui ne nécessite pas de cuisson. De manière connue, un réseau de luminophores 23 est déposé au-dessus des électrodes d'adressage 21 dans la partie faisant face aux cuvettes réalisées entre les barrières 15, les dépôts étant réalisés de telle sorte que les couleurs G, R, B des luminophores se correspondent. Sur la figure 2, on a représenté un panneau dans lequel le dispositif d'entretoisement formé par les billes 16 est déposé sur l'élément arrière. Toutefois, les billes pourraient aussi être déposées sur I'élément avant entre la couche diélectrique et les luminophores. D'autre part, de manière connue, un joint de scellement est utilisé pour fermer de manière étanche le panneau. Ce joint peut être déposé indifféremment sur l'élément avant ou l'élément arrière du panneau à plasma. Comme représenté de manière plus précise sur la figure 3, avec cette structure dite " non porteuse ", il existe un espace entre le sommet des barrières 15 et l'élément avant. Cet espace présente une dimension de quelques dizaines de microns et permet un pompage facile du panneau lors de sa mise sous vide, puisque la structure est relativement ouverte. D'autre part, on observe un effet de conditionnement des cellules sans propagation de la décharge le long des lignes. Ainsi, avec cette structure, on réalise un certain transfert, d'une cellule à l'autre, de charges (ions ou 8 2786607 électrons du plasma) et de rayons ultraviolets qui sont susceptibles d'aider à l'amorçage d'une décharge dans le gaz. Ce phénomène est représenté par la flèche f dans la figure 3. Toutefois, dans la structure proposée, I'extension des décharges le long des électrodes d'entretien est bloquée par les barrières car ces dernières sont justement déposées sur la face supportant les électrodes d'entretien. L'espace entre les barrières et le substrat opposé est proche du réseau d'électrodes d'adressage, zone o la densité volumique de charges pendant une décharge est très faible. Il n'y a donc pas d'extension possible de la décharge et les risques d'allumage involontaire d'une cellule dite éteinte sont éliminés. De plus, dans cette structure, la hauteur des barrières 15 n'est plus une valeur critique et une uniformité, à savoir entre 5 et 10 %, est acceptable. Les électrodes d'adressage peuvent être réalisées facilement en un conducteur transparent comme l'ITO et ne nécessitent en général pas de bus métallique car les électrodes d'adressage ont besoin d'une faible conductivité par rapport aux électrodes d'entretien. Avec ce type de panneau à plasma, il est aussi possible d'utiliser des couches diélectriques en couches minces pour protéger les électrodes d'adressage du bombardement ionique. L'utilisation de couches minces ne demande aucune cuisson à température élevée, à savoir à des températures supérieures à 4800. De ce fait, la dalle n'est soumise à aucun phénomène de compactation ou de déformation. La présente invention peut s'appliquer à tous les types de structure pour des panneaux à plasma de type coplanaire. 9 2786607 REVENDICATIONS 1. Panneau à plasma comportant une première dalle appelée dalle arrière (10) et une seconde dalle appelée dalle avant (20), les deux dalles étant assemblées l'une à l'autre avec une distance d'écartement délimitant un espace rempli de gaz, un premier réseau d'électrodes formé d'un ensemble de deux électrodes parallèles (11, 11') appelées électrodes d'entretien disposé sur une des dalles, un second réseau d'électrodes appelées électrodes d'adressage (21) disposé sur l'autre dalle et un réseau de barrières (15) disposé sur une des dalles parallèlement au réseau d'électrodes d'adressage, caractérisé en ce que le réseau de barrières (15) est positionné sur la dalle (10) portant le premier réseau d'électrodes (11, 11'), les barrières présentant une hauteur (H) inférieure à la distance d'écartement (E) entre les deux dalles et en ce que I'écartement (E) entre les deux dalles est obtenu par des moyens (16) d'entretoisement spécifiques. 2. Panneau à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de barrières (15) est disposé sur la dalle arrière (10). 3. Panneau à plasma selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la hauteur (H) des barrières est comprise entre 60 et 80 % de la distance d'écartement entre les dalles. 4. Panneau à plasma selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un premier réseau (23) de luminophores est déposé sur la dalle avant (20). 5. Panneau à plasma selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un second réseau (17) de luminophores est déposé sur la dalle arrière (10) dans des zones non soumises à décharge. 6. Panneau à plasma selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second réseau (1 7) de luminophores est déposé sur le flanc des barrières. 2786607 7. Panneau à plasma selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens (16) d'entretoisement sont constitués par des billes ou des plots. 8. Panneau à plasma selon la revendication 7, caractérisé en ce que les billes ou les plots sont positionnés sur la dalle avant. 9. Panneau à plasma selon la revendication 7, caractérisé en ce que les billes ou les plots sont positionnés sur la dalle arrière. 10. Elément arrière pour panneau à plasma selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte - une dalle (10), -un premier réseau d'électrodes d'entretien (11, 11') déposé 1 5 sur la dalle, - une couche (13) d'un matériau diélectrique dit épais, - une couche (14) de protection contre le bombardement ionique de la décharge, - un réseau (1 5) de barrières dites " non porteuses >. 1 1. Elément selon la revendication 10, caractérisé en ce que le réseau d'électrodes d'entretien est réalisé par photogravure de couches minces métalliques. 12. Elément selon la revendication 10, caractérisé en ce que le réseau d'électrodes d'entretien est réalisé par sérigraphie d'une pâte conductrice telle qu'une pâte d'argent. 1 3. Elément selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche diélectrique est constituée par une pâte contenant une fritte de verre telle qu'un borosilicate de plomb. 14. Elément selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche de protection est constituée par une couche de magnésie. 11 2786607 15. Elément selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un réseau (17) de luminophores déposé dans les zones non soumises à décharge. 16. Elément avant pour panneau à plasma selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte - une dalle (20), - un réseau (21) d'électrodes d'adressage, - une couche (22) d'un matériau isolant, et - un réseau (23) de luminophores. 17. Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que le réseau d'électrodes d'adressage est réalisé par photogravure de couches conductrices transparentes. 18. Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que le matériau isolant est constitué par une fritte de verre telle qu'un borosilicate de plomb ou par de la silice, de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium déposé en couches minces. 19. Elément selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte entre le réseau d'électrodes d'adressage et la couche en matériau isolant, un réseau (24) noir ou " black matrix " déposé dans les zones peu émissives de la surface.