Brevet FR2812125A1 — publié le 20020125

La présente invention concerne une dalle comportant un substrat en verre sur lequel est réalisée au moins une électrode en un matériau conducteur. Elle concerne plus particulièrement le matériau de réalisation des électrodes, notamment lorsque la dalle est utilisée dans la fabrication de panneaux de visualisation tels que des panneaux à plasma. Afin de simplifier la description et de mieux comprendre le problème posé, la présente invention sera décrite en se référant à la fabrication de panneaux à plasma. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art que la présente invention ne se limite pas au procédé de fabrication de io panneaux à plasma, mais peut être utilisée dans tous types de procédés nécessitant des matériaux de même type dans des conditions analogues. Comme connu par l'état de la technique, les panneaux à plasma généralement appelés PDP pour " Plasma Display Panel " en langue anglaise sont des écrans de visualisation du type écran plat. Il existe plusieurs types de PDP qui fonctionnent tous sur le même principe d'une décharge électrique dans un gaz, accompagnée d'une émission de lumière. Généralement, les PDP sont constitués de deux dalles isolantes en verre, classiquement en verre de type sodocalcique, supportant chacune au moins un réseau d'électrodes conductrices et délimitant entre elles un espace gazeux. Les dalles sont assemblées l'une à l'autre de manière à ce que les réseaux d'électrodes soient orthogonaux, chaque intersection d'électrodes définissant une cellule lumineuse élémentaire à laquelle correspond un espace gazeux. Les électrodes d'un panneau à plasma doivent présenter un certain nombre de caractéristiques. Ainsi, elles doivent avoir une résistivité électrique faible. En effet, les électrodes alimentant plusieurs milliers de cellules, il circule un courant élevé à l'intérieur de '1électrode qui peut aller jusqu'à 500 mA à 1 A instantané. D'autre part, les panneaux à plasma ayant une taille importante pouvant aller jusqu'à 60" de diagonale, la longueur des électrodes est grande. Dans ces conditions, une résistance trop élevée peut entraîner une perte de rendement lumineux significative due à la chute de tension liée au passage du courant dans les électrodes. Le plus souvent dans les panneaux à plasma, le réseau d'électrodes est recouvert d'une couche épaisse d'un matériau diélectrique, en général un verre en borosilicate. De ce fait, les électrodes doivent présenter une résistance élevée à la corrosion, en particulier lors de la cuisson de la couche diélectrique; en effet, les réactions entre la couche diélectrique et l'électrode pendant cette phase du procédé entraîne une augmentation de la résistance électrique de l'électrode et les produits de 0o cette réaction conduisent à une dégradation de la transmission optique, de la constante diélectrique et de la tension de claquage de la couche diélectrique. Deux techniques sont actuellement utilisées pour réaliser les électrodes d'un panneau à plasma. Une première technique consiste à déposer une pâte ou encre à base d'argent, d'or ou d'un matériau similaire. Cette pâte conductrice est déposée sous une épaisseur généralement supérieure ou égale à 5 pm, par des procédés de sérigraphie, vaporisation, enduction divers. Dans ce cas, les électrodes sont obtenues directement lors du dépôt ou par un procédé de photogravure. Cette technologie de couche épaisse permet d'obtenir des résistances d'électrodes faibles qui ne sont pas affectées par les recuits de la couche diélectrique, à savoir 1 R[ = 4 à 6 mQE pour des électrodes en pâte d'argent de 4 à 6 pm d'épaisseur, déposées par sérigraphie. Toutefois, cette technique nécessite un recuit spécifique à une température supérieure à 500 C pour obtenir la conduction ainsi que I'emploi de plusieurs couches diélectriques spécifiques pour minimiser la diffusion des matériaux d'électrodes dans le diélectrique, cette diffusion étant susceptible de dégrader les caractéristiques électriques et optiques du panneau. La deuxième technique consiste en un dépôt métallique en couches minces. Dans ce cas, l'épaisseur des couches est de quelques centaines d'angstrôm à quelques microns. Les électrodes sont obtenues généralement par photolithographie ou " lift-off " d'une couche mince de cuivre ou d'aluminium déposée par évaporation sous vide ou par pulvérisation cathodique. Cette technologie de couches minces ne nécessite pas de recuit pour obtenir la conduction des électrodes. Elle permet d'obtenir des résistances d'électrodes RE] = 5 à 12 mQ] suivant les matériaux utilisés pour des électrodes ayant une épaisseur de 2 à 5 pm. Toutefois, les matériaux utilisés dans ce cas bien qu'ayant une conductibilité élevée réagissent avec le substrat en verre et la couche diélectrique lors de sa cuisson, ce qui conduit à une augmentation de la résistance des électrodes et à une altération des performances de la couche diélectrique due à la diffusion dans le diélectrique des produits de réaction entre le matériau de l'électrode et la couche diélectrique. On observe la formation de chapelets de bulles qui dégradent la transparence de la couche diélectrique, sa constante diélectrique et sa tension de claquage. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé des dépôts multicouches constitués, par exemple, par des empilements de couches AI- Cr, Cr-AI-Cr, Cr-Cu-Cr. Ces multicouches permettent de limiter la dégradation de la couche diélectrique et l'augmentation de la résistance de l'électrode lors de la cuisson de ladite couche diélectrique. Toutefois, cette technique présente un certain nombre d'inconvénients. Elle nécessite la mise en oeuvre d'un procédé de gravure chimique plus complexe, avec l'emploi d'au moins deux solutions de gravure différentes. Ensuite, après la gravure chimique, la largeur de chacune des couches de l'empilement peut être différente, donnant des flancs d'électrodes très irréguliers, ce qui favorise le piégeage des bulles lors de la cuisson de la couche diélectrique. La présente invention a donc pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus de la technique de dépôt en couches minces en proposant un nouveau matériau pour réaliser un réseau d'électrodes sur un substrat en verre. Ainsi, la présente invention a pour objet une dalle comportant un substrat en verre sur lequel est réalisée au moins une électrode en un matériau conducteur, caractérisée en ce que le matériau conducteur est constitué par un alliage métallique à base d'au moins un matériau conducteur tel que l'aluminium, le cuivre, l'or, I'argent, le zinc et le plomb. De préférence, I'alliage métallique à base d'un matériau conducteur présente un point de fusion supérieur à 700 C. D'autre part, I'alliage métallique à base d'un matériau conducteur comporte entre 0,01 % et 49 % en poids de dopant, de préférence 2 % en poids de dopant, ce dopant étant choisi parmi le titane, le zirconium, le vanadium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le manganèse, le fer (alliage à base de zinc) et l'antimoine. Le dopant utilisé ci-dessus ne forme pas de point eutectique avec le matériau conducteur, ce qui permet d'obtenir un alliage avec un point de fusion sensiblement plus élevé que celui du matériau conducteur pur, augmentant la différence de température entre le point de fusion du matériau pour réaliser le réseau d'électrodes et la température de cuisson de la couche diélectrique déposée sur les électrodes, qui est généralement comprise entre 500 C et 600 C. Le dopant choisi permet aussi d'obtenir un alliage ayant une résistivité électrique aussi proche que possible de celle du matériau conducteur pur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la description faite ci-après d'un mode de réalisation de la présente invention, cette description étant faite avec référence au dessin ci- annexé, dans lequel: Les figures la à ld représentent en coupe les différentes étapes de réalisation d'une dalle pour panneau à plasma. Pour une meilleure clarté, sur les figures les échelles ne sont pas respectées. Comme représenté sur la figure la, la mise en oeuvre de la présente invention, est réalisée sur un substrat 10 qui peut être constitué par exemple, par un verre dénommé FLOAT GLASS. Le substrat en verre peut être éventuellement recuit ou façonné. D'autres types de verre plat peuvent être utilisés, notamment des verres du type borosilicate ou aluminosilicate. Comme représenté sur la figure la, on dépose sur le substrat (10) une fine couche 20 d'un matériau conducteur. Cette couche 20 a, de manière typique, une épaisseur comprise entre 0,01 pm et 10 pm. Conformément à la présente invention, cette couche est constituée par un alliage métallique à base d'un matériau conducteur, qui présente de préférence un point de fusion supérieur à celui du matériau conducteur pur. L'alliage métallique à base d'un matériau conducteur, comporte entre 0,01 % io et 49 % en poids de dopant, de préférence 2 % en poids de dopant, ce dopant étant choisi parmi le manganèse, le vanadium, le titane, le zirconium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le fer (alliage à base de zinc) et l'antimoine. Ces dopants sont choisis de manière à former des alliages sans point eutectique. De plus, les dopants sont choisis de manière à présenter des coefficients de dilatation très inférieurs à celui du matériau conducteur pour diminuer le coefficient de dilatation de l'alliage et à le rapprocher de celui du substrat et aussi du diélectrique, comme expliqué ci-après. D'autre part, le matériau conducteur est choisi parmi l'aluminium, le cuivre, I'argent, l'or, le zinc et le plomb. Toutefois, le plomb entraînant des problèmes vis-à- vis de l'environnement, il ne fera pas partie des matériaux préférentiels. Dans le cas de l'or, de l'argent et en particulier du cuivre, I'utilisation de dopant peut servir à obtenir une meilleure résistance à la corrosion. De manière connue, la couche 20 est déposée en utilisant une technique telle que la pulvérisation cathodique, I'évaporation sous vide, le dépôt CVD pour " Chemical Vapor Deposition >" en langue anglaise. Selon une variante de la présente invention non représentée, on peut réaliser le dépôt sous forme d'une multicouche en utilisant plusieurs cibles. Ainsi, on déposera tout d'abord une première couche d'alliage pour la partie en contact avec le substrat puis une couche conductrice du matériau conducteur, notamment d'aluminium pur puis à nouveau une couche d'alliage qui peut être de composition différente de la première couche d'alliage pour la partie supérieure qui sera en contact avec la couche diélectrique. Sur les figures lb et lc, on a représenté schématiquement la réalisation des électrodes suite au dépôt de la couche métallique 20 qui dans le présent cas, est un alliage à base d'aluminium. Les motifs d'électrodes 21 sont réalisés en utilisant des procédés connus de type " lift off " ou photogravure. Comme représenté sur la figure lb, la couche 20 est recouverte d'une résine 30 puis est gravée. Le motif des électrodes 21 est déterminé à l'aide d'un masque 30 éclairé par des UV, en fonction du type 0o de résine utilisée, à savoir une résine positive ou négative. Ensuite, les électrodes elles-mêmes sont gravées avec un seul bain de gravure présentant une composition identique ou voisine de celle utilisée pour l'aluminium pur. Ceci permet d'obtenir des largeurs pour les différentes couches identiques à celles obtenues pour des électrodes en aluminium pur, à savoir des flancs beaucoup plus réguliers que dans le cas des multicouches telles que les multicouches AI-Cr ou Cr- AI-Cu ou Cr-Cu connues. Comme représenté sur la figure ld, les électrodes 21 sont recouvertes par une couche épaisse 22 d'un matériau diélectrique en utilisant une méthode classique telle que la sérigraphie, le dépôt au rouleau ou la pulvérisation d'une suspension ou d'une poudre sèche. De manière connue, la couche diélectrique est constituée par un verre ou un émail à base d'oxyde de plomb, de silice et de bore, à base d'oxyde de bismuth, de silice et de bore sans plomb, à base d'oxyde de bismuth, de plomb, de silice et de bore sous forme de mélange. Une fois le dépôt de la couche diélectrique réalisé, I'ensemble est soumis, de manière connue, à un recuit à une température comprise entre 500 C et 600 C. L'utilisation comme couche conductrice d'un alliage métallique à base d'aluminium comportant comme dopant un élément choisi parmi le titane, le zirconium, le vanadium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le manganèse et l'antimoine présente un certain nombre d'avantages. Le titane, le zirconium, le vanadium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le manganèse et l'antimoine sont des alliages sans point eutectique. Un alliage d'aluminium comportant 2 % en masse de vanadium ou de titane a un point de fusion de 900 C environ, contre 660 C pour l'aluminium pur. D'autre part, le point de fusion d'un alliage d'aluminium à 2 % de manganèse est de 700 C et il présente une résistivité d'environ 4 pQCm contre 2,67 pQCm pour l'aluminium pur. De plus les matériaux ci-dessus ont des coefficients de dilatation très inférieurs à celui de l'aluminium, ce qui permet de diminuer le coefficient de dilatation de l'alliage et de le rapprocher de celui du substrat et de la couche diélectrique. Ainsi, on diminue donc les risques d'apparition de fissures dans la couche diélectrique ainsi que dans la couche de magnésie, lors des différentes étapes de cuisson. On donnera ci-après un exemple permettant de comprendre les avantages de la présente invention. Des électrodes de 3 pm d'épaisseur en alliage d'aluminium contenant 2% de titane ont un RE de 25 mQD après cuisson de la couche diélectrique à 585 C pendant 1 heure, valeur voisine de celle obtenue avant cuisson. Dans ce cas, I'interface électrode / verre a un aspect métallique uniforme et l'interface électrode / couche diélectrique ne présente pas de chapelet de bulles. A titre de comparaison, les électrodes de 3 pm d'épaisseur en aluminium pur ont un Rn qui passe de 10mQD avant cuisson de la couche diélectrique à 25pEQD après cuisson de la couche diélectrique à une température supérieure à 550 C pendant 1 heure. Dans ce cas, I'aspect de l'interface métal / verre est grisâtre et non uniforme et de nombreux chapelets de bulles sont présents à l'interface électrode / couche diélectrique. Il est évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut s'appliquer à d'autres types de matériaux conducteurs qu'un alliage à base d'aluminium tel qu'un alliage à base de cuivre, d'argent, d'or, de zinc et de plomb. REVENDICATIONS 1 - Dalle comportant un substrat en verre sur lequel est réalisée au moins une électrode en un matériau conducteur, caractérisée en ce que le matériau conducteur est constitué par un alliage métallique à base d'au moins un matériau conducteur. 2 - Dalle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matériau conducteur est choisi parmi l'aluminium, I'argent, I'or, le zinc, le lo plomb. 3 - Dalle selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'alliage métallique à base d'un matériau conducteur présente un point de fusion supérieur à 700 C. 4 - Dalle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'alliage métallique à base d'un matériau conducteur comporte entre 0,01 % en poids et 49 % en poids de dopant. 5 - Dalle selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'alliage métallique à base d'un matériau conducteur comporte 2 % en poids de dopant. 6 - Dalle selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le dopant est choisi parmi le titane, le zirconium, le vanadium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le manganèse, le fer (alliage à base de zinc) et l'antimoine. 7 - Dalle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'électrode est constituée par au moins une couche mince d'alliage métallique à base d'un matériau conducteur. 8 - Dalle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'électrode est constituée par un empilement de couches minces d'alliage métallique à base d'un matériau conducteur séparées par une couche de matériau conducteur pur. 9 - Dalle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le substrat en verre muni d'au moins une électrode en alliage métallique à base d'un matériau conducteur est recouvert d'une couche diélectrique. - Dalle selon la revendication 9, caractérisée en ce que la couche diélectrique est constituée par un verre ou un émail à base d'oxyde de plomb, de silice et de bore, 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 sous forme de mélange. 11 - Dalle selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle est utilisée dans la fabrication de panneaux de visualisation tels que les panneaux à plasma.