Brevet FR2832545A1 — publié le 20030523

Les dispositifs de visualisation de type écrans plats, et en particulier les écrans plats à plasma, comprennent en général un ou plusieurs réseaux d'électrodes chargés de créer, au niveau de chaque pixel, les conditions de tension ou de champ électrique propices au phénomène électro-optique désiré. La qualité de l'image créée dépend évidemment de la conformité électrique de ces réseaux. En effet, toute coupure conduira à une portion de ligne ou de colonne toujours noire ou blanche quel que soit le signal appliqué. Une coupure résistive, c'est-à-dire un défaut résistif dont la résistance n'est pas infinie, provoque une résistance de ligne en dehors des spécifications et entraîne une atténuation du signal et une variation dans l'intensité lumineuse des cellules situées sur la ligne et en aval de ce défaut. Par conséquent, il est nécessaire lors du procédé de réalisation de ces dalles, de s'assurer par un contrôle à 100% que les réseaux d'électrodes sont dépourvus de tels défauts. Ce type de défaut sera par la suite appelé Coupure Resistive Ce défaut intervient fréquemment dans la structure des dalles avant des écrans à plasma en raison de la dualité des électrodes. La figure 1 présente la structure générale des électrodes réalisées sur ces dalles : on trouve un substrat de verre [1] sur lequel on forme des électrodes transparentes conductrices [2] et des électrodes métalliques [3] dites Buts". Les électrodes transparentes conductrices en ITO (Indium Tin Oxide) ou en oxyde d'étain sont réalisées par les méthodes bien connues de l'homme de l'art et présentent des résistivités de l'ordre de 10 à 100 Ohms par carré. Cette résistivité est tout à fait incompatible avec l'intensité des courants à conduire et entraînerait des pertes de tension très élevées. C'est pourquoi on leur adjoint les électrodes Bus à forte conductivité, très souvent réalisées à partir d'une poudre d'argent mélangée à un verre, et superposée à l'électrode transparente. La résistance typique de ces électrodes Bus est de 30 à 100 Ohms par mètre de ligne. Le fonctionnement des écrans à plasma de type coplanaire impose que les électrodes soient associées en paires selon la figure 1. La distance entre deux électrodes transparentes d'une même paire est de l'ordre de 60 à 100 um, la largeur des électrodes transparentes étant comprise entre 200 et 400 pm selon la résolution de l'écran. La largeur des électrodes de bus est de l'ordre de 40 à 80 pm. Une Coupure Résistive apparaît le plus souvent lorsque qu'une coupure [4] interrompt une électrode de bus et que l'électrode transparente sous-jacente reste conductrice. On a alors localement une résistance dont la valeur peut atteindre 50 Ohms à quelques centaines d'Ohms. Pour ce faire, différentes techniques sont habituellement mises en oeuvre. Une première technique consiste à utiliser l'analyse d'image et à comparer les informations captées par un dispositif d'imagerie, tel qu'une caméra CCD par exemple, à l'information correspondant à une situation idéale, au moyen de logiciels appropriés de traitement de l'information vidéo. Ceci suppose d'une part l'analyse de la totalité de la surface de l'écran qui peut être très grande devant la dimension du champ d'observation du dispositif d'imagerie. Cela suppose d'autre part la mise en oeuvre d'algorithmes sophistiqués permettant de discriminer les défauts de type coupures de tous les autres écarts géométriques détectés. La conséquence est une limitation du nombre de pièces contrôlées par heure, ce qui peut se révéler rédhibitoire dans le cas d'une production de masse. De plus, les techniques optiques ne permettent pas de détecter des ruptures d'électrodes de Bus très courtes (typiquement moins de 10 pm) qui forment alors des Coupures Résistives. Une seconde technique consiste à appliquer un signal de test au moyen de pointes à une extrémité de chaque électrode et à vérifier à l'autre extrémité la présence dudit signal. Simple dans son principe, cette technique souffre toutefois de trois inconvénients majeurs. Premièrement, la nécessité d'un contact mécanique peut conduire à une dégradation de la surface de l'électrode dans la zone de contact, préjudiciable éventuellement au fonctionnement ultérieur du dispositif. Deuxièmement, le contrôle d'un très grand nombre d'électrodes (quelques centaines à quelques milliers) impose la mise en oeuvre d'outillages comportant une pluralité de pointes de tests qui doivent être parfaitement positionnées par rapport au réseau d'électrodes. La versatilité de la technique est de ce fait réduite au regard d'éventuelles variabilités de conception, et amène à des temps de réglage prohibitifs en cas de changement de produit à tester sur une même ligne de production. Troisièmement, la méthode mécanique se voit poussée à ses limites quand la résolution de l'écran augmente, c'est-à-dire quand la distance entre les électrodes à tester diminue. Une troisième technique consiste à produire l'image de la distribution de champ électrique créée par le réseau d'électrodes. Deux limitations majeures apparaissent dans ce cas. Premièrement, par construction, la distance entre le capteur de champ et la pièce à traiter doit être très faible, c'est à dire quelques dizaines de microns au maximum, imposant ainsi des contraintes mécaniques drastiques dans le cas d'une pièce à contrôler de grandes dimensions. De plus, le champ d'analyse du système est également limité à quelques centimètres carrés. Deuxièmement, la technique demande une alimentation en signal électrique du réseau d'électrodes dans son intégralité, ce qui se traduit en général par une contrainte de conception du réseau, par exemple par la constitution in situ de bus reliant toutes les électrodes. Ces bus n'ont en effet pas d'autre objet que de subvenir à ce contrôle et devront donc être éliminés ultérieurement pour la réalisation pratique de l'écran de visualisation proprement dit. Une quatrième technique utilise l'injection et la détection dans des électrodes de signaux alternatifs par une technique capacitive sans contact. Cette technique a été décrite sous différentes formes dans la demande PCT WO 99/65287 et dans les brevets EP 1 022 571 A2 et FR 2792076. Cependant, cette technique, telle que décrite dans ces documents, ne permet pas de répondre à la détection des Coupures Résistives en raison de la géométrie très particulière des dalles avant pour écrans à plasma. En effet, comme le montre la figure 1, dans une paire, les électrodes transparentes forment deux conducteurs en très forte influence électrique : la longueur des lignes (jusqu'à plus d'un mètre) et la faible distance entre ligne (60 à 100 pm) impliquent un coefficient d'influence électrique très fort, et donc un couplage électrique très efficace entre ces deux lignes dès lors que les signaux utilisés pour le contrôle sont alternatifs. L'impédance de couplage entre les conducteurs est alors bien inférieure à la résistance due à la coupure de l'électrode Bus et aucune variation sensible ne peut être enregistrée sur le signal détecté. La présente invention se rapporte à la détection des Coupures Résistives dans les électrodes des dalles avant des écrans à plasma. La présente invention a pour objet un procédé de contrôle de ces Coupures Résistives par une méthode électromagnétique sans contact. Selon l'invention, on injecte de manière capacitive sans contact deux signaux électromagnétiques alternatifs sur deux électrodes distinctes d'une même paire et on détecte de manière capacitive sans contact le signal électromagnétique présent sur au moins une des deux électrodes sur lesquelles ont été injectés les signaux alternatifs. Ce signal est ensuite traité et les déphasages entre les différents signaux renseignent sur la présence d'une Coupure Résistive sur la ligne analysée. On comprendra mieux l'invention en se référant à la figure 2 qui montre en vue de dessus une portion du réseau d'électrodes d'une dalle avant de panneau à plasma. On injecte de manière capacitive sans contact un premier signal électromagnétique alternatif en un lieu A situé sur l'électrode [2a] et un deuxième signal électromagnétique alternatif en un lieu B situé sur l'autre électrode [2b] de cette même paire, le second signal ayant la même fréquence que le premier mais en opposition de phase. On détecte de manière capacitive sans contact le signal électromagnétique présent en un lieu C sur l'électrode [2a], éloigné de A. Ce signal est envoyé sur des amplificateurs et des dispositifs de traitement analogique et numérique des signaux. On détecte la présence d'une Coupure Résistive entre le point A et le point C par analyse des déphasages entre les deux signaux injectés et le signal capté. La présente invention a également pour objet un dispositif de détection de ces Coupures Résistives dans lequel on utilise au moins deux injecteurs pour injecter sans contact deux signaux électromagnétiques alternatifs en opposition de phase sur deux électrodes d'une même paire d'électrodes et dans lequel on utilise au moins un détecteur pour détecter sans contact le signal électromagnétique présent sur l'une de deux électrodes soumises aux injecteurs. On comprendra mieux le dispositif à la lecture de la figure 3 qui représente, en vue de dessus, une partie d'une dalle avant d'un écran à plasma sur laquelle on trouve des paires d'électrodes transparentes conductrices [2a] et [2b], doublées d'électrodes Bus [3] et une Coupure Résistive [4]. Un premier injecteur [5a] se trouve sur l'une des électrodes transparentes [2a] d'une paire et second injecteur [5b] se trouve sur l'autre électrode transparente [2b] de cette même paire. Le détecteur [6a] est placé sur l'une des deux électrodes transparentes [2a] ou [2b]. Selon l'invention, un générateur de signaux alternatifs applique un signal électromagnétique à l'injecteur [5a] placé en regard de l'une des deux électrodes d'une même paire et applique un signal électromagnétique, en opposition de phase par rapport au premier signal, à l'injecteur [5b] placé en regard de l'autre électrode de cette même paire. Le signal capté par le détecteur [6a] est envoyé sur un amplificateur puis sur des dispositifs de traitement analogique et numérique des signaux. En l'absence de la Coupure Résistive [4] sur l'électrode de Bus [3], on capte sur le détecteur [6a] un signal dont la phase est très voisine de celle du signal appliqué à l'injecteur [5a]. En présence de la Coupure Résistive [4] sur l'électrode de Bus [3], on capte sur le détecteur [6a] un signal dont la phase est intermédiaire entre la phase du signal appliqué à l'injecteur [5a] et la phase du signal appliqué à l'injecteur [5b]. L'écart de phase mesuré rend compte de la valeur de la résistance de la Coupure Résistive [4]. La fréquence des signaux injectés peut être choisie entre quelques kilohertz et quelques mégahertz, particulièrement entre 10 kilohertz et 30 mégahertz, une valeur typique étant 1 MHz. Les tensions appliquées aux injecteurs sont comprises entre 1 et 100 volts crête-crête, une valeur typique étant 15 volts. Les valeurs de tension des signaux appliqués aux deux injecteurs peuvent ne pas être égales. Les signaux appliqués aux injecteurs sont alternatifs, préférentiellement sinusoïdaux ou rectangulaires ou triangulaires. L'injection capacitive sans contact et la détection capacitive sans contact s'opèrent en maintenant l'ensemble constitué par les deux injecteurs et au moins un détecteur à une hauteur constante et contrôlée au dessus des électrodes. Cette distance dépend du pas du réseau d'électrodes (la distance entre électrodes). Pour un réseau dont le pas est de 300 pm, une valeur typique de la distance est de 80 à 100 um. Selon un autre aspect de l'invention, les deux injecteurs sont placés dans la zone centrale des électrodes comme schématisé sur la figure 4. Le détecteur [6a] peut alors être placé d'un côté ou de l'autre des injecteurs [5a] et [5b]. Selon un autre aspect de l'invention schématisé en figure 5, les injecteurs sont disposés sur la partie centrale des électrodes et deux détecteurs [6a] sont placés de part et d'autre des injecteurs. Selon un autre aspect de l'invention schématisé en figure 6, les détecteurs peuvent être assemblés en paires [6a] et [6b], chacun étant placé sur l'une des lignes en regard des injecteurs [5a] et [5b]. Selon un autre aspect de l'invention schématisé en figure 7, plusieurs détecteurs [6a] peuvent être placés sur une même électrode afin de détecter dans quelle partie de l'électrode se situe la Coupure Résistive [4]. Les injecteurs et les détecteurs, dont la figure 8 donne une section, sont formés par une électrode centrale métallique [7] en regard des électrodes à contrôler, dont la largeur est de l'ordre de 50 à 500 pm selon le pas du réseau à contrôler et la longueur de l'ordre de 1 mm à 20 mm. Les injecteurs et les détecteurs contiennent préférentiellement des électrodes de blindage électromagnétique [8] reliées à un potentiel fixe et séparées de l'électrode centrale par des isolants [9]. Le contrôle sur l'ensemble des électrodes est effectué par déplacement de l'ensemble constitué par les injecteurs et l'au moins un détecteurs sur le réseau d'électrodes, préférentiellement perpendiculairement aux électrodes. Exemple d'application de l'invention. Une dalle avant d'un écran de visualisation de type panneau à plasma comportant 480 paires d'électrodes transparentes [2a] et [2b] au pas de 1100 um, chacune étant doublées par des électrodes de Bus [3], doit être contrôlée afin d'en détecter les défauts de type Coupures Résistives sur les électrodes. Les électrodes transparentes sont réalisées par gravure d'une couche d'ITO (Indium-Tin-Oxide) dont la résistance carrée est de 30 Ohms. Leur largeur est de 350 um et leur longueur de 1000 mm. Chacune est doublée d'une électrode de Bus dont la largeur est de 60 um réalisée par dépôt d'une pâte d'argent et cuisson à une température d'environ 540 C. La résistance d'une électrode de bus est de 50 Ohms. Une Coupure Résistive, résultant d'une coupure d'une électrode de bus, provoque une résistance locale supplémentaire de 30 Ohms à 200 Ohms, typiquement 50 Ohms. Pour effectuer la détection de la Coupure Résistive, un générateur de signaux alternatifs sinusoïdaux de fréquence 1 MHz et de tension 15 volts crète-crète applique un signal électromagnétique à l'injecteur [5a] placé en regard de l'une des deux électrodes d'une même paire et le même signal électromagnétique mais en opposition de phase à l'injecteur [5b] placé en regard de l'autre électrode de cette même paire. Les injecteurs et le détecteur sont maintenus à une distance constante de 100 pm de la surface de la dalle par un dispositif à coussin d'air et sont déplacés perpendiculairement aux électrodes à une vitesse de 3 cm/ seconde. Le signal capté par le détecteur [6a] est envoyé sur un amplificateur puis sur des dispositifs de traitement analogique et numérique des signaux. Ce traitement compare la phase du signal détecté par rapport à la phase du signal injecté sur l'injecteur [5a]. Tant que l'ensemble formé des injecteurs et du détecteur passe au dessus d'électrodes sans défaut du type Coupure Résistive, l'écart de phase mesuré entre le signal du détecteur et celui de l'injecteur est inférieur à 0.1 radian. Lorsque l'ensemble formé des injecteurs et du détecteur passe au dessus de l'électrode présentant une Coupure Résistive, l'écart de phase mesuré entre le signal du détecteur et celui de l'injecteur devient supérieur à 0.3 radian. Cette variation dans l'écart de phase est transmise à un dispositif d'enregistrement de la position du détecteur par rapport au réseau d'électrodes. En effectuant trois passages et en déplaçant la position du détecteur parallèlement à l'électrode entre les passages, il devient possible de préciser dans quel tiers de l'électrode se situe la Coupure Résistive. Revendications 1. Procédé de détection des Coupures Résistives [4] d'un réseau d'électrodes d'une dalle avant d'un écran de visualisation à plasma comprenant des électrodes arrangées en paires tel que l'on injecte sans contact et détecte sans contact des signaux électromagnétiques alternatifs sur les électrodes, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter un premier signal sur une première électrode [2a] et un deuxième signal sur une deuxième électrode [2b] appartenant à la même paire que [2a] et à détecter le signal présent sur au moins une des deux électrodes sur lesquelles ont été injectés les signaux. 2. Procédé de détection des Coupures Résistives [4] selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à analyser les déphasages entre le signal détecté et les signaux injectés. 3. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] d'un réseau d'électrodes d'une dalle avant d'un écran de visualisation à plasma comprenant des électrodes arrangées en paires, ce dispositif comportant un générateur de signaux alternatifs, des moyens d'injection et de détection de signaux et des moyens d'analyse des signaux détectés caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier injecteur [5a] pour injecter sans contact un premier signal dans une électrode transparente [2a] et un second injecteur [5b] pour injecter sans contact dans la seconde électrode transparente [2b] de cette même paire un deuxième signal en opposition de phase par rapport au premier signal et caractérisé en ce qu'il comporte au moins un détecteur [6a] pour détecter sans contact le signal électromagnétique présent sur l'une de deux électrodes en regard des injecteurs. 4. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon la revendication 3 caractérisé en ce que la fréquence des signaux injectés peut être choisie entre 10 kilohertz et 30 mégahertz. 5. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon la revendication 3 caractérisé en ce que les tensions appliquées aux injecteurs sont comprises entre 1 et 100 volts crête-crête. 6. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon la revendication 3 caractérisé en ce que les signaux appliqués aux injecteurs sont sinusoïdaux, rectangulaires ou triangulaires. 7. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon la revendication 3 caractérisé en ce que deux détecteurs peuvent être assemblés en paires [6a] et [6b], chacun étant placé sur l'une des lignes en regard des injecteurs [5a] et [5b]. 8. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon la revendication 3 caractérisé en ce que plusieurs détecteurs [6a] peuvent être placés sur une même électrode. 9. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon l'une quelconque des revendications 3,7 ou 8 caractérisé en ce que les injecteurs et l'au moins un détecteur sont déplacés perpendiculairement aux électrodes. 10. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon l'une quelconque des revendications 3,7 ou 8 caractérisé en ce que les injecteurs et l'au moins un détecteur sont déplacés à une hauteur constante et contrôlée au dessus des électrodes. 11. Un dispositif de détection des Coupures Résistives [4] selon l'une quelconque des revendications 3,7 ou 8 caractérisé en ce que les injecteurs et les détecteurs sont formés par une partie métallique [9] en regard des électrodes à contrôler, des électrodes de blindage électromagnétique [10] reliées à un potentiel fixe et par des isolants [11].