Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La technologie des écrans à plasma a effectué un bond considérable ces dernières années. Ce dispositif de visualisation présente des avantages qui lui sont spécifiques, entre autres son faible encombrement en profondeur, et la possibilité de très grandes tailles. L’écran est constitué d’une matrice de cellules, capables d’émettre un signal lumineux soit vert, soit bleu, soit rouge. Chaque cellule est le siège d’une décharge dans un gaz, qui produit des photons ultraviolets, venant exciter les matériaux luminescents. Cet article détaille les principes généraux de la technologie plasma, les performances techniques, ainsi que la physique de ces panneaux. Sont abordées ensuite les technologies de fabrication de la face avant et de la face arrière.
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Henri DOYEUX : Ingénieur de l’École Polytechnique de Paris (Palaiseau) - Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité (Gif-sur-Yvette et Rennes) - Ancien responsable R&D écrans à plasma à Thomson Plasma Moirans - Responsable du laboratoire « Device Physics and Optics » à Thomson R&D France, Rennes
INTRODUCTION
Les écrans à plasma (PAP pour panneau à plasma) sont un dispositif de visualisation (présentation d’images) basé sur le principe d’une décharge dans un gaz produisant des photons ultraviolets, qui à leur tour excitent des luminophores, lesquels restituent alors des photons visibles soit rouges, soit bleus, soit verts selon la cellule considérée.
Par rapport aux autres technologies de visualisation, les écrans à plasma présentent des atouts spécifiques :
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c’est bien sûr une technologie d’écrans plats, donc à faible encombrement en profondeur, qui la démarque des tubes à rayons cathodiques et des dispositifs de projection ;
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les gammes de produits disponibles commercialement s’étendent actuellement de 81 cm (32 pouces) à 160 cm (63 pouces), et des tailles encore supérieures seront accessibles dans un avenir proche (prototype de 200 cm, soit 80 pouces déjà démontré). Ainsi le « créneau » spécifique des écrans à plasma se définit par : écrans plats de grande taille.
Ce créneau est depuis le début des années 2000 accessible également aux écrans à cristaux liquides, qui après avoir conquis le marché des écrans d’ordinateurs portables, puis des moniteurs de bureau, s’attaquent maintenant au marché de la télévision. Par ailleurs, les rétroprojecteurs à base d’imageurs à DLP (Digital Light Processor) ou à LCOS (Liquid Crystal on Silicon) progressent en performance et en minceur, et jouent aussi sur ce marché des grands écrans plats. Il est probable que les trois technologies [PDP (Plasma Display Panel), LCD (Liquid Crystal Display), projection] coexisteront dans les années à venir.
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Principes généraux
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4. Technologies de fabrication
En référence à la structure de la figure 1, les technologies de fabrication employées généralement sont les suivantes.
4.1 Face avant
Le substrat utilisé est soit du verre à vitre standard, soit un verre de composition modifiée pour en augmenter la température de ramollissement.
On dépose tout d’abord sur tout le substrat une couche conductrice transparente d’oxyde d’étain et d’indium (ITO), par pulvérisation cathodique.
Cette couche est ensuite gravée par photolithogravure (dépôt d’un film plastique photosensible, insolation à travers un masque, gravure chimique, dépouillement du film plastique) pour former les électrodes.
La conductance des électrodes transparentes étant insuffisante, on doit les doubler d’électrodes métalliques plus conductrices, que l’on place dans une zone peu émissive de la cellule. Les électrodes bus sont généralement réalisées à partir d’une pâte à l’argent déposée par sérigraphie directe puis cuisson à 500-600 ˚C.
On dépose ensuite la couche d’émail par sérigraphie, séchage et cuisson vers 550 à 600 ˚C. On évapore alors la couche de magnésie par évaporation au canon électronique.
HAUT DE PAGE4.2 Face arrière
Le substrat est du même type de verre que la face avant.
On dépose d’abord les électrodes colonnes par sérigraphie directe d’une pâte à l’argent. On dépose l’émail par sérigraphie, séchage, cuisson.
On forme ensuite les barrières par sablage : on dépose une couche épaisse d’une pâte qui, après séchage et cuisson, forme une couche vitreuse de 150 µm d’épaisseur environ. On dépose ensuite un film plastique photosensible, on l’insole à travers un masque et on développe. On procède alors à la gravure par jet de sable de la couche vitreuse : les parties non protégées par le film plastique sont abrasées, formant ainsi les canaux entre les barrières....
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