Brevet FR2805393A1 — publié le 20010824

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une couche diélectrique sur un substrat en verre recouvert d'électrodes conductrices, plus particulièrement un procédé utilisé pour réaliser des dalles de panneaux de visualisation, notamment de panneaux à plasma. La présente invention sera décrite en se référant aux panneaux à plasma. Toutefois il est évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut s'appliquer à la réalisation de tout type de dalles en verre recouvertes d'électrodes conductrices sur lesquelles doit être déposée une couche diélectrique. De manière connue, un panneau à plasma comporte deux dalles comprenant chacune au moins un réseau d'électrodes conductrices. Chaque dalle est formée à partir d'un substrat en verre, notamment un verre de type sodocalcique, sur lequel a été déposé le réseau d'électrodes conductrices, l'ensemble étant recouvert d'une couche diélectrique dans le cas des panneaux à plasma fonctionnant en alternatif. Les deux dalles sont assemblées l'une à l'autre de manière étanche, les réseaux d'électrodes étant sensiblement orthogonaux. Les deux dalles délimitent ainsi un espace rempli de gaz. Chaque intersection d'électrodes définit une cellule où peuvent s'effectuer des décharges dans le gaz. La couche diélectrique déposée sur les électrodes conductrices a notamment pour but de les isoler du gaz et de limiter le courant de décharge en stockant les charges créées par ionisation conférant ainsi aux panneaux un effet mémoire. Cette couche diélectrique est en général constituée par un verre ou émail à base d'oxyde de plomb, de silice et de bore (PbO, Si02, B203), à base d'oxyde de bismuth, de silice et de bore sans plomb, ou à base d'oxyde de bismuth, de plomb, de silice et de bore en mélange. Cette couche diélectrique est actuellement réalisée par dépôt, notamment par sérigraphie, vaporisation, ou dépôt au rouleau d'une pâte ou poudre contenant une fritte de verre à bas points de fusion. Ce dépôt est ensuite séché et vitrifié lors d'un traitement thermique à près de 600 C. L'épaisseur finale de la couche diélectrique est en général comprise entre 20 et 30 Nm et la constante diélectrique du matériau est habituellement comprise entre 8 et 10. Les couches diélectriques déposées sur les substrats avant et arrière des panneaux à plasma doivent présenter un certain nombre de propriétés - compatibilité avec le verre, c'est-à-dire présenter un coefficient de dilatation thermique proche de celui du verre, notamment proche des verres de type sodocalcique, - compatibilté avec les électrodes qui sont en général réalisées en aluminium, en zinc, en pâte d'argent, en ITO (oxyde d'étain et d'indium), - compatibilité avec la température de scellement lors de la fermeture du panneau afin de ne pas provoquer de craquelures dans la couche diélectrique mince en MgO habituellement déposée sur la couche diélectrique, - tenue en tension. Lors des études réalisées sur la composition optimale de la couche diélectrique à déposer sur un réseau d'électrodes tel que défini ci- dessus, il est apparu de manière surprenante que le pourcentage en oxyde de bore B203 provoquait une différence de comportement chimique vis-à-vis des couches sous-jacentes et que, notamment, l'optimisation de cette concentration permettait d'éviter les problèmes de corrosion vis-à-vis des électrodes. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de réalisation d'une couche diélectrique sur un substrat en verre recouvert d'électrodes conductrices qui notamment élimine les problèmes de corrosion vis-à-vis des électrodes, mais aussi permet d'avoir une transmission optique très élevée tout en présentant un coût de réalisation particulièrement intéressant. La présente invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'une couche diélectrique sur un substrat en verre recouvert d'électrodes conductrices, caractérisé par les étapes suivantes - dépôt d'une première couche d'un émail présentant une concentration en oxyde de bore _ 20 % en masse, et - cuisson de l'ensemble à une température comprise entre 5000C et 600 C. Selon un mode de réalisation préférentiel, la première couche est réalisée en un émail choisi parmi les borosilicates de plomb, les borosilicates de bismuth avec ou sans plomb, les silicates de plomb. De même, la seconde couche est réalisée en un émail choisi parmi les borosilicates de plomb ou les borosilicates de bismuth avec ou sans plomb. D'autre part, pour obtenir une transmission optique la plus élevée possible, tout en évitant les problèmes de corrosion, la première couche présente une épaisseur Selon d'autres caractéristiques de la présente invention, la cuisson a une durée de 20 à 40 minutes, typiquement 30 minutes. Le dépôt des couches est réalisé par sérigraphie, dépôt au rouleau, vaporisation d'une solution ou d'une poudre. Selon une caractéristique supplèmentaire de l'invention, après chaque dépôt de couche on réalise une opération de séchage à une température comprise entre 100 et 150 C pendant 10 à 20 minutes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description ci-après d'un mode de réalisation préférentiel du procédé, cette description étant faite avec référence au dessin ci-annexé dans lequel, les figures 1A à 1C représentent les principales étapes de réalisation d'une dalle pour un panneau à plasma mettant en ceuvre le procédé de la présente invention. Comme représenté sur la figure 1A, sur un substrat en verre 1, notamment en verre de type sodocalcique, on a déposé de manière connue un réseau d'électrodes 2. Ces électrodes sont typiquement des électrodes métalliques, telles que des électrodes d'aluminium, de zinc ou des électrodes constituées par une superposition de couches métalliques. De manière connue, les électrodes peuvent aussi être obtenues par dépôt d'une pâte d'argent ou être réalisées en un matériau transparent tel que 1'1T0 (pour oxyde d'étain et d'indium) recouvert le plus souvent, dans ce cas, d'un bus métallique. Conformément à la présente invention, sur le substrat 1 recouvert des électrodes 2, on dépose tout d'abord une première couche 3 d'un verre présentant une concentration en oxyde de bore Ensuite, comme représenté sur la figure 1C, sur la couche 3 est déposée une seconde couche diélectrique 4 constituée par un émail présentant une concentration en oxyde de bore >_ 20 % en masse. Cette seconde couche est réalisée en un verre choisi parmi les borosilicates de plomb, les borosilicates de bismuth avec ou sans plomb. Elle est déposée selon des techniques classiques de dépôt telles que la sérigraphie, le dépôt au rouleau ou par pulvérisation d'une solution contenant la fritte de verre ou d'une poudre de fritte de verre. De préférence, cettte couche est séchée à une température comprise entre 100 et 150 C pendant 10 à 20 minutes. La couche 4 présente une épaisseur finale comprise entre 10 et 25 Nm. Ensuite, conformément à la présente invention, on réalise une cuisson de l'ensemble à une température comprise entre 550 et 600 C pendant une durée de 20 à 40 minutes, typiquement 30 minutes. Cette cuisson réalise la compactation des deux couches diélectriques, donnant une couche finale dont l'épaisseur est au plus égale à 35 Nm. On obtient ainsi une dalle qui peut-être soit la dalle avant ou la dalle arrière d'un panneau à plasma, cette dalle présentant une bonne transmission optique et aucun problème de corrosion vis-à-vis des électrodes métalliques 2. Sur cette dalle, on peut réaliser, de manière connue, soit des barrières, soit le dépôt d'une couche mince de magnésie, puis le dépôt des luminophores pour réaliser les couleurs. On donnera ci-après quelques exemples pratiques de réalisation d'une dalle telle que décrite ci-dessus. Exemple 1 On dispose d'un substrat en verre portant un réseau d'électrodes en aluminium obtenu par photolithographie d'un film mince (4 pm) d'aluminium. On prépare ensuite une pâte par mélange d'un verre au borosilicate de plomb présentant une composition de 16% de Si02, 12% de B203 et 72 % de PbO et d'un liant tel que du terpinéol. La viscosité de la pâte est typiquement de 10 Pa.s . On dépose cette pâte par sérigraphie avec une toile de 255 mesh. On sèche cette couche à 120 C pendant 15 minutes. On prépare une seconde pâte par mélange d'un verre au borosilicate de plomb ayant une composition de 7 % de Si02, 23% de B203 et 70% de PbO et d'un liant tel que de l'éthylène glycol. La viscosité de la pâte est typiquement de 50 Pa.s. On dépose cette pâte par sérigraphie avec une toile de 130 mesh. On sèche cette couche à 120 C pendant 15 minutes. On termine par une cuisson à 570 C pendant 30 minutes. On obtient une couche présentant une épaisseur totale de 22 pm et une transmission optique égale à 88 %. Exemple 2: Sur un substrat en verre, on réalise un réseau d'électrodes en argent obtenu par photolithographie d'une pâte d'argent rendue photosensible. On prépare une pâte par mélange d'un verre au silicate de plomb présentant une composition de 15 % de Si02 et 85 % de PbO et d'un liant tel que du terpinéol. La viscosité de la pâte est typiquement de 8 Pa.s. On dépose cette pâte par sérigraphie avec une toile de 325 mesh. On sèche cette couche à 120 C pendant 15 minutes. On prépare alors une deuxième pâte par mélange d'un verre au borosilicate de plomb présentant une composition de 7 % de Si02, 20 % de B203 et 73 % de PbO et d'un liant tel que de l'éthylène glycol. La viscosité de la pâte est typiquement de 80 Pa.s. On dépose cette pâte par sérigraphie avec une toile de 100 mesh. On sèche cette couche à 120 C pendant 15 minutes. On termine par une cuisson à 580 C pendant 30 minutes. On obtient une couche présentant une épaisseur totale de 25 Nm et une transmission optique égale à 90 %. II est évident pour l'homme de l'art que les exemples ci-dessus n'ont été donnés qu'à titre illustratif et qu'ils peuvent être modifiés de nombreuses manières sans sortir du cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation d'une couche diélectrique sur un substrat en verre recouvert d'électrodes conductrices, caractérisé par les étapes suivantes - dépôt d'une première couche d'un émail présentant une concentration en oxyde de bore inférieure ou égale à 16 % en masse, - dépôt d'une seconde couche d'un émail présentant une concentration en oxyde de bore supérieure ou égale à 20 % en masse, et - cuisson de l'ensemble à une température comprise entre 550 C et 600 C. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche est réalisée en un verre choisi parmi les borosilicates de plomb, les borosilicates de bismuth avec ou sans plomb, les silicates de plomb. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde couche est réalisée en un verre choisi parmi les borosilicates de plomb ou les borosilicates de bismuth avec ou sans plomb. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première couche présente une épaisseur inférieure à 10 Nm. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde couche présente une épaisseur comprise entre 10 et 25 Nm. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cuisson a une durée comprise entre 20 à 40 minutes, typiquement 30 minutes. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dépôt des couches est réalisé par sérigraphie, dépôt au rouleau, vaporisation d'une solution ou d'une poudre. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après chaque dépôt de couche, on réalise une opération de séchage à une température comprise entre 100 C et 150 C pendant 10 à 20 minutes. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans la fabrication de dalles pour panneaux à plasma.