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WO2001081262A1 - Substrat transparent comportant des elements metalliques et utilisation d'un tel substrat - Google Patents

Substrat transparent comportant des elements metalliques et utilisation d'un tel substrat Download PDF

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WO2001081262A1
WO2001081262A1 PCT/FR2001/001107 FR0101107W WO0181262A1 WO 2001081262 A1 WO2001081262 A1 WO 2001081262A1 FR 0101107 W FR0101107 W FR 0101107W WO 0181262 A1 WO0181262 A1 WO 0181262A1
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WO
WIPO (PCT)
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substrate
substrate according
wires
metallic
stack
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2001/001107
Other languages
English (en)
Inventor
Georges Zagdoun
Benoit Rogier
Véronique Rondeau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
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Priority to JP2001578362A priority patent/JP2003531094A/ja
Priority to AU2001250481A priority patent/AU2001250481A1/en
Priority to PL01357566A priority patent/PL357566A1/xx
Priority to KR1020027012539A priority patent/KR20020093853A/ko
Priority to EP01923793A priority patent/EP1278707A1/fr
Publication of WO2001081262A1 publication Critical patent/WO2001081262A1/fr
Priority to US10/280,002 priority patent/US20030099842A1/en
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    • C03C2218/365Coating different sides of a glass substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2211/00Plasma display panels with alternate current induction of the discharge, e.g. AC-PDPs
    • H01J2211/20Constructional details
    • H01J2211/34Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J2211/44Optical arrangements or shielding arrangements, e.g. filters or lenses
    • H01J2211/446Electromagnetic shielding means; Antistatic means

Definitions

  • the invention relates to a transparent substrate, in particular made of glass, comprising metallic elements which can act on infrared radiation of long wavelength.
  • the invention will be more particularly described for the use of such a substrate in a plasma screen, however it is not limited to such an application, the substrate being able to be inserted into any electromagnetic shielding wall.
  • a plasma screen comprises a plasma gas trapped between two sheets of glass, and phosphors arranged on the internal face of the back sheet of the screen.
  • the interactions between the particles of the plasma gas and the phosphors generate a radiation of electromagnetic waves which are located in the near infrared between 800 and 1000 nm and whose propagation, mainly through the face front of the screen, can be the source of very annoying disturbances, in particular for equipment located nearby and controlled by infrared, for example by means of remote controls.
  • plasma screens have addressing systems (drivers) which can generate parasitic radiation vis-à-vis other devices with which they must not interfere such as microcomputers, mobile phones. ..
  • a solution consists in placing against the front face of the screen a window which is both transparent and metallized to ensure electromagnetic shielding.
  • a known type of window consists of two PVB sheets between which is held by bonding, a homogeneous metallic grid constituted by the weaving of metallic threads which are oriented in two substantially perpendicular directions and which have a thickness of approximately 50 ⁇ m, the meshes of the grid having a square surface of approximately 0.12 mm 2 .
  • this solution for large screen formats is not satisfactory, in particular due to the slight flexibility of the PVB and the need to tension the metallic fabric during the laminating step, which can cause problems. of mesh distortion in the laminate.
  • Another solution is rather to deposit the metal grid directly on a glass substrate by a usual photolithography technique and to assemble this substrate to the front face of the screen.
  • the grid is generally superimposed so that the metal wires are parallel to the edges of the screen, which requires the horizontal wires to be orthogonal to the pixels of the screen.
  • this arrangement of the grid can cause a moire effect when an observer looks at the screen from a certain angle, giving him significant visual discomfort.
  • the glass substrate with which the metal grid incorporated in the PVB is associated advantageously comprises at least two layers of silver of thickness equivalent to approximately 10 nm, the layers being placed between two layers of dielectric material such as metal oxide to prevent the alteration of the silver during its deposition when the latter is produced by the sputtering technique.
  • the glass substrate undergoes heat treatments of the bending, annealing and tempering type.
  • a stack of thin layers is designed in known manner such that it has, for example, the following sequence:
  • the substrate in particular of patent FR 2 781 789, improves the electromagnetic shielding as well as the moiré problem, it is always desirable to further increase the properties of existing solutions.
  • the invention therefore aims to solve the disadvantage of the transmission of electromagnetic waves in the infrared through in particular a plasma screen, and to overcome the moiré problem when a metal grid is proposed as a solution the problem of electromagnetic shielding, while achieving satisfactory light transmission.
  • a transparent substrate is provided provided provided with metallic elements whose characteristics and properties prevent the transmission of waves in the near infrared.
  • the transparent substrate in particular made of glass, is provided with a stack of thin layers comprising at least two metal layers with properties in the infrared, of thickness e 1 for that closest to the substrate and thickness e 2 for the other, the ratio of
  • thicknesses - being between 0.8 and 1.1, preferably between 0.9 and 1, e 2 characterized in that the total thickness in metallic layers e., + e 2 is between 27 and 30 nm, preferably between 28 and 29.5 nm, that a protective metallic layer is placed immediately above and at contact of each layer with properties in the infrared, and the resistance per square of the substrate is less than 1.8 ⁇ .
  • the protective metal layer is based on a single metal chosen from niobium Nb or titanium Ti.
  • the stack of thin layers can have the following sequence:
  • the substrate of the invention very advantageously supports a heat treatment of quenching or bending.
  • the thin layers are connected together and intended to be connected to ground when the substrate is used in electrical equipment.
  • the transparent substrate in particular made of glass, comprises a network of metallic wires being in the form of a grid, the metallic wires being deposited with a thickness e and a width £, the substrate being characterized in that the thickness e of the wires is between 80 nm and 12 ⁇ rn, preferably between 200 nm and 1 ⁇ m, and the width £ of the wires is between 10 and 60 ⁇ m, preferably between 15 and 35 ⁇ m .
  • the metal wires are made of copper or silver.
  • the threads intersect to form a multiplicity of meshes M whose dimensions are not uniform over the surface of the substrate, which makes it possible to considerably reduce moiré.
  • the length of the outline of a mesh side can vary between 250 and 750 ⁇ m.
  • the satisfactory compromise to be established between the dimensions of the meshes, and the thickness and the width of the metallic wires makes it possible to attenuate at least 30 dB the electromagnetic waves between 30 and 1100 MHz.
  • the ratio between the total surface of the meshes and the surface of deposition of the wires is greater than 65%, and the substrate has a diffuse transmission less than 2%.
  • the substrate the shape of which is substantially parallelepiped, is characterized in that the metal wires are arranged at an angle relative to the edges of the substrate.
  • the technique for producing the substrate comprising the metal wires notably uses photolitography.
  • Photolitography makes it possible to produce very thin wires, in particular less than 40 ⁇ m in width, which then makes them almost invisible to the observer.
  • Another advantage is to perfectly control both the dimensions and the various shapes of the meshes to be obtained, which cannot be envisaged by a weaving technique such as that used for the grid held between two sheets of PVB.
  • the size of the wires influencing directly on the diffuse transmission of the substrate that is to say on the blurring of the screen perceptible by the observer, their thinness favorably reduces the blurring effect.
  • the metal wires are preferably connected to each other by a metal strip intended to be connected to the electrical ground, in particular when the substrate is mounted on a plasma screen.
  • the electrical connection of the wires on the substrate is advantageously carried out during the photolitography step.
  • the substrate comprising the metallic wires and as defined above is associated with another transparent substrate comprising on one of its faces a stack of thin layers facing the metallic grid, the stack comprising at least one conductive metallic layer, of the silver type.
  • the same substrate comprises the metallic wires on one of the faces, and on the opposite face, a stack of thin layers comprising at least one conductive metallic layer of the silver type.
  • the associated substrate has the characteristics of the substrate of the first embodiment.
  • a substrate of the invention placed against a plasma screen, it is advisable to add to the external face of the substrate, an anti-reflection coating.
  • an anti-reflection coating it will be preferable to produce a laminated substrate by covering the metal wires or the stack of thin layers with a thermoplastic film.
  • FIG. 1 is a sectional view of a transparent window according to a first embodiment, associated with a plasma screen
  • Figure 2 is a sectional view of a transparent window according to a second embodiment, associated with a plasma screen
  • Figure 3 is a variant of Figure 1
  • - Figure 4 is a variant of Figure 2
  • Figure 5 is a sectional view of a transparent window according to a third embodiment, intended to be associated with a plasma screen
  • FIG. 6 illustrates the light transmission of a substrate according to various thickness ratios of the metal layers
  • FIG. 7 illustrates the transmission of infrared radiation according to the total thickness of metal layers
  • Figure 8 is a partial top view of a metal grid according to the invention
  • Figure 9 illustrates electromagnetic attenuation curves corresponding to different models of metal grids.
  • FIG. 10 illustrates the light transmission and the light diffusion for the models of grids referenced in FIG. 9. It is specified first of all that the proportions relating to the different sizes, in particular thicknesses, of the elements of the invention are not observed on drawings to make reading easier.
  • FIG. 1 illustrates a transparent window 1 intended to be assembled on the front face of a plasma screen E.
  • the transparent window 1 consists of a single substrate, such as a glass sheet 10, on which are deposited metal elements 20 or 21 with electromagnetic shielding properties.
  • the transparent window 1 is made of laminated glass in order to give it mechanical strength and thus preserve the screen in the event of the front face of the window being broken.
  • the metallic elements 20 consist of at least two electrically conductive functional layers, of the Ag type. These metallic layers are inserted in a stack of thin protective layers, the preferred sequence of which is as follows: Glass / Si 3 N 4 / ZnO / Ag / Ti / Si 3 N 4 / ZnO / Ag / Ti / ZnO / Si 3 N 4 .
  • the Ti layer constitutes a metallic protective layer against silver, in particular preventing the oxidation of silver.
  • a layer of TiO2 can be interposed between the layers of Si 3 N 4 and ZnO close to the glass so as to "wash" the color in reflection of the substrate.
  • All the layers of the stack are deposited by a known sputtering technique on the internal face 11 of the substrate intended to be opposite the screen.
  • the first metallic layer of Ag placed closest to the substrate has a thickness e., Substantially equivalent to the thickness e 2 of the
  • the thickness ratio - is e 2 between 0.8 and 1.1, preferably between 0.9 and 1.
  • the light transmission is very suitable, greater than 67% as visible from the figure
  • the points in the graph correspond to various substrate samples for which the thickness ratio varies from 0.7 to 1.25, the substrates having a stack of the type given preferentially.
  • the thicknesses e., And e 2 are much greater than those of the state of the art in order to increase the total thickness of metal on the substrate to increase the electromagnetic shielding and reduce the transmission of infrared radiation from the screen to the outside of the substrate.
  • a total thickness of the metal layers will preferably be chosen between 28 and
  • the radiation transmission thus reaching no more than 13% for a wavelength of 800 nm.
  • the substrate obtained very advantageously has a low resistance, less than 1.8 ⁇ / D. In addition, it supports any heat treatment of quenching or bending.
  • the external face 12 of the glass substrate 1 can be provided with an anti-reflection coating 30.
  • the fixing of the substrate 1 on the front face of the screen is for example carried out by means of a double-sided adhesive 40.
  • the adhesive is placed on the peripheral edge of the internal face 11 of the substrate, or is present under the form of a film stretched over almost all of the internal face 11 of the substrate.
  • the metallic elements 21 consist of a network of metallic wires, made of Cu or Ag, in the form of a grid.
  • the metal wires are deposited on the internal face 11 of the glass substrate 10 using a known photolithography technique.
  • the external face 12 can receive an anti-reflection coating 30.
  • the metal wires are preferably arranged in two substantially perpendicular orientations, and define a multitude of meshes M (FIG.
  • the wires can be straight, have a sinusoidal shape or any other geometric shape.
  • the electromagnetic shielding is reinforced by increasing the metal volume of the grid. To this end, it is possible to play on the width i and / or the thickness e of the wires.
  • the wires of the entire grid can have the same width and the same thickness, but it is also possible to vary these characteristics from one place to another on the substrate.
  • the method by photolitography is particularly appreciated because it makes it possible to perfectly control the thickness and the width of the metallic deposit and to be able to easily produce additional elements such as bus bars. Methods equivalent to photolitography such as photogravure or photo-enameling can be used.
  • the width l of the wires is between 10 and 60 ⁇ m.
  • the thickness e of the wires is between 80 nm and 12 ⁇ m.
  • the increase in volume of the metal on the substrate namely the increase in width and / or thickness of the metal wires increases the electromagnetic shielding.
  • the electromagnetic shielding is all the more satisfactory when this opening surface is small.
  • FIG. 9 reproduces, for frequencies between 20 and 1100 MHz, the curves of the attenuation in dB generated by different models of grid with M square meshes, the side of which is defined by the distance separating the internal edges of two opposite wires, is between 250 and 750 ⁇ m.
  • the table below summarizes the different models M1 to M7.
  • FIG. 10 relates to the measurements of light transmission and light scattering - or also called diffuse transmission - of substrates comprising the grid models referenced M1 to M7 in FIG. 9.
  • Model 1 is very efficient in terms of shielding (around 55 dB of attenuation), but generates light scattering, namely an image blur, much too great, of the order of 9%.
  • the M7 model is correct with a shielding greater than 30 dB, up to close to 50 dB for frequencies of the order of 130 MHz, and a light transmission greater than 80% with a diffusion of approximately 1, 5%.
  • the preferred values of the dimensions of the wires are: a width £ of wires between 15 and 35 ⁇ m and a thickness between 200 nm and 1 ⁇ m.
  • the dimensions of the meshes M are defined so that the light transmission or the ratio between the total surface of the meshes - that is to say the opening surface for the transmission of light - and the surface of wire deposition - i.e. the surface for which light transmission is prevented - or greater than 65%, while establishing a diffuse transmission of less than 2%.
  • the grid is preferably arranged at an angle to the edges of the substrate so that the wires of the grid form an angle. approximately 45 ° with the pixels of the screen.
  • the meshes M of the grid have variable dimensions generating surfaces with variable openings. This non-uniformity of the meshes obtained by a more or less large spacing of the threads between them, succeeds in considerably reducing the moiré effect.
  • the window 1 is made of laminated glass.
  • the window comprises a glass sheet 10 situated on the front face and constituting the substrate for the metallic elements, which correspond to the stack of layers 20 in FIG. 3 and to the grid 21 in FIG. 4, another glass sheet 50 located on the rear face and intended to be opposite the screen, as well as a sheet of thermoplastic polymer 60 based for example on polyvinyl butyral (PVB) which is interposed between the two sheets of glass.
  • the external face of the glass sheets 10 and 50 is provided with an anti-reflection coating 30.
  • the laminated window is fixed to the screen by means of clipping not shown or by any other usual means.
  • the window 1 comprises a glass sheet 10 constituting the substrate of the metal grid 21, a glass sheet 50 constituting the substrate of the stack of thin layers provided with two silver layers which have the same thickness characteristics explained above, and a sheet of thermoplastic polymer 60 separating the metal grid 21 from the stack of layers 20 so as to serve as a protective film vis-à-vis the layers and to establish a lamination of the window.
  • the presence of the metallic silver layers adds a quantity of metal to that already existing thanks to the grid, the silver layers being particularly adapted to stop the transmission of wavelengths in the infrared, this configuration improves all the more plus the electromagnetic shielding of the screen.
  • the external faces of the two glass sheets 10 and 50 are advantageously provided with an anti-reflection coating 30.
  • the laminated window is fixed to the screen by clipping means, the front face of the window corresponding either to the substrate carrying the grid 21 or that provided with the stack of layers 20.
  • the metallic elements of the various embodiments described, metallic layers and / or metallic grid, are connected by electrically conductive means to a metallic point of the screen connected to ground in order to ground all of the metallic elements. .

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Abstract

Substrat transparent pourvu d'éléments métalliques tels que des fils métalliques (21) et/ou un empilement de couches minces (20) comportant au moins une couche d'argent, dont les caractéristiques empêchent la transmission d'ondes dans le proche infrarouge.

Description

SUBSTRAT TRANSPARENT COMPORTANT DES ELEMENTS METALLIQUES ET UTILISATION D'UN TEL SUBSTRAT.
L'invention a pour objet un substrat transparent, notamment en verre, comportant des éléments métalliques pouvant agir sur le rayonnement infra-rouge de grande longueur d'onde.
L'invention sera plus particulièrement décrite pour l'utilisation d'un tel substrat dans un écran plasma, néanmoins elle n'est pas limitée à une telle application, le substrat pouvant être inséré dans toute paroi de blindage électromagnétique.
Un écran plasma comporte un gaz plasmagène emprisonné entre deux feuilles de verre, et des luminophores disposés sur la face interne de la feuille arrière de l'écran. En fonctionnement de l'écran, les interactions entre les particules du gaz plasmagène et les luminophores engendrent un rayonnement d'ondes électromagnétiques qui sont situées dans le proche infra-rouge entre 800 et 1000 nm et dont la propagation, principalement au travers de la face avant de l'écran, peut être à l'origine de perturbations très gênantes, notamment pour les équipements situés à proximités et commandés par infra-rouge, par exemple au moyen de télécommandes. Par ailleurs, comme tous les appareils électroniques, les écrans plasma possèdent des systèmes d'adressage (drivers) qui peuvent générer un rayonnement parasite vis-à-vis d'autres dispositifs avec lesquels ils ne doivent pas interférer tels que microordinateurs, téléphones portables...
Afin d'annihiler, et pour le moins réduire, la propagation de ces rayonnements, une solution consiste à disposer contre la face avant de l'écran une fenêtre à la fois transparente et métallisée pour assurer un blindage électromagnétique. Un type de fenêtre connu consiste en deux feuilles de PVB entre lesquelles est maintenue par collage, une grille métallique homogène constituée par le tissage de fils métalliques qui sont orientés selon deux directions sensiblement perpendiculaires et qui présentent une épaisseur d'environ 50 μm, les mailles de la grille présentant une surface carrée d'environ 0,12 mm2. Cependant, cette solution pour des grands formats d'écran n'est pas satisfaisante, notamment en raison d'une légère flexibilité du PVB et de la nécessité de tendre le tissu métallique lors de l'étape de feuilletage, ce qui peut générer des problèmes de distorsion des mailles dans le feuilleté. Une autre solution consiste plutôt à déposer la grille métallique directement sur un substrat en verre par une technique usuelle de photolitographie et d'assembler ce substrat à la face avant de l'écran.
Que ce soit par l'une ou l'autre solution, la grille est généralement superposée de façon que les fils métalliques soient parallèles aux bords de l'écran, ce qui impose aux fils horizontaux d'être orthogonaux aux pixels de l'écran. Cependant, cette disposition de la grille peut provoquer un effet de moirage lorsqu'un observateur regarde l'écran sous une certaine incidence, lui procurant une gêne visuelle importante.
Pour limiter l'effet de moirage susceptible de se produire, il est préféré une disposition en biais de la grille, c'est-à-dire que les deux directions sensiblement perpendiculaires des fils métalliques sont établies sensiblement à 45° avec les pixels de l'écran. Néanmoins, cette amélioration par une telle disposition n'est parfois pas pleinement satisfaisante.
Une autre alternative au problème du moirage, connue de la demande de brevet FR 2 781 789, est la réalisation d'une grille de fils métalliques ondulés qui est insérée dans une feuille de polyvinylbutyral (PVB), elle-même associée à un substrat de verre, la caractéristique inventive étant d'agencer deux fils adjacents présentant la même orientation de façon que l'ondulation de l'un soit déphasée par rapport à l'ondulation de l'autre. Revenons au problème de transmission dans l'infra-rouge, on connaît les propriétés de réflexion dans l'infra-rouge que possède les conducteurs métalliques, en particulier l'argent. C'est pourquoi, afin d'accroître l'effet de blindage électromagnétique obtenu par un substrat tel que celui décrit dans la demande de brevet FR 2 781 789, le substrat en verre auquel est associé la grille métallique incorporée dans le PVB comporte avantageusement au moins deux couches d'argent d'épaisseur équivalente à environ 10 nm, les couches se trouvant disposées entre deux couches en matériau diélectrique type oxyde métallique pour éviter l'altération de l'argent lors de son dépôt quand ce dernier est réalisé par la technique de pulvérisation cathodique.
De manière à conférer à un tel substrat des caractéristiques additionnelles esthétiques -qu'il puisse être galbé pour d'autres applications qu'un écran plasma-, mécaniques -qu'il soit plus résistant-, ou de sécurité -qu'il ne blesse pas en cas de bris-, le substrat verrier subit des traitements thermiques du type bombage, recuit, trempe. Afin de préserver l'intégrité d'une couche fonctionnelle telle que l'argent, notamment prévenir son altération lors des traitements thermiques, on conçoit de manière connue un empilement de couches minces tel qu'il présente par exemple la séquence suivante :
Verre/SNO2/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 . Bien que le substrat, en particulier du brevet FR 2 781 789, améliore le blindage électromagnétique ainsi que le problème de moirage, il est toujours souhaitable d'accroître encore davantage les propriétés des solutions existantes. L'invention a donc pour but de résoudre l'inconvénient de la transmission d'ondes électromagnétiques dans l'infra-rouge au travers notamment d'un écran plasma, et de pallier au problème de moirage lorsqu'une grille métallique est proposée comme solution au problème du blindage électromagnétique, tout en parvenant à une transmission lumineuse satisfaisante. A cette fin, on fournit un substrat transparent pourvu d'éléments métalliques dont les caractéristiques et les propriétés empêchent la transmission d'ondes dans le proche infra-rouge.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le substrat transparent, notamment en verre, est muni d'un empilement de couches minces comportant au moins deux couches métalliques à propriétés dans l'infra-rouge, d'épaisseur e1 pour celle la plus proche du substrat et d'épaisseur e2 pour l'autre, le rapport des
épaisseurs — étant compris entre 0,8 et 1,1 , de préférence entre 0,9 et 1 , e2 caractérisé en ce que l'épaisseur totale en couches métalliques e.,+e2 est comprise entre 27 et 30 nm, de préférence entre 28 et 29,5 nm, qu'une couche métallique de protection est placée immédiatement au-dessus et au contact de chaque couche à propriétés dans l'infra-rouge, et la résistance par carré du substrat est inférieure à 1 ,8 Ω.
De préférence, la couche métallique de protection est à base d'un métal unique choisi parmi le niobium Nb ou le titane Ti.
Cette configuration permet d'une part, par l'augmentation de l'épaisseur de métal par rapport à l'épaisseur de l'art antérieur qui est d'environ 10 nm, d'accroître le blindage électromagnétique et de diminuer simultanément la transmission dans le proche infra-rouge de façon à être d'au plus 15%, et plutôt en dessous de 10%, et d'autre part, par une symétrie dans l'épaisseur des couches d'obtenir une qualité satisfaisante de la transmission lumineuse TL, d'au moins 65%, et plutôt supérieure à 67%. Pour l'application d'un tel substrat à un écran plasma, la symétrie en épaisseur des couches métalliques n'entraîne pas de gêne quant à l'aspect visuel en réflexion extérieur à l'écran lorsqu'un observateur regarde l'écran selon des angles d'incidence distincts, comme c'est généralement le cas dans le bâtiment pour lequel la surface de vitrage est bien plus importante. Avantageusement, l'empilement de couches minces peut présenter la séquence suivante :
Verre/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4. On peut adjoindre une couche de TiO2 après la couche de Si3N4 posée sur le substrat de manière à "laver" la couleur en réflexion de la face avant du substrat et conduire ainsi à un produit neutre, esthétique, ayant un excellent rendu colorimétrique.
Aussi, le substrat de l'invention supporte très avantageusement un traitement thermique de trempe ou de bombage.
Selon une caractéristique, les couches minces sont connectées entre elles et destinées à être reliées à la masse en cas d'utilisation du substrat dans un équipement électrique. Selon un second mode de réalisation de l'invention, le substrat transparent, notamment en verre, comporte un réseau de fils métalliques se présentant sous forme d'une grille, les fils métalliques étant déposés selon une épaisseur e et une largeur £, le substrat étant caractérisé en ce que l'épaisseur e des fils est comprise entre 80 nm et 12 μrn, de préférence entre 200 nm et 1 μm, et la largeur £ des fils est comprise entre 10 et 60 μm, de préférence entre 15 et 35 μm.
Selon une caractéristique, les fils métalliques sont en cuivre ou en argent. Selon une autre caractéristique, les fils s'entrecroisent pour constituer une multiplicité de mailles M dont les dimensions ne sont pas uniformes sur la surface du substrat, ce qui permet d'atténuer considérablement le moirage. La longueur du contour d'un côté de maille peut varier entre 250 et 750 μm.
On veillera à sélectionner de manière adéquate l'épaisseur et la largeur des fils métalliques en rapport avec les surfaces des mailles pour conférer ainsi à l'ensemble du substrat et de l'écran des propriétés de blindage électromagnétique améliorées tout en gardant des propriétés optiques satisfaisantes pour le niveau de transparence souhaitée du substrat.
Le compromis satisfaisant à établir entre les dimensions des mailles, et l'épaisseur et la largeur des fils métalliques permet d'atténuer d'au moins 30 dB les ondes électromagnétiques comprises entre 30 et 1100 MHz. Dans ce but, le rapport entre la surface totale des mailles et la surface de dépôt des fils est supérieur à 65 %, et le substrat présente une transmission diffuse inférieure à 2 %.
Pour diminuer davantage l'effet de moirage, le substrat dont la forme est sensiblement parallépipédique, est caractérisé en ce que les fils métalliques sont disposés en biais par rapport aux bords du substrat.
La technique de réalisation du substrat comportant les fils métalliques utilise notamment la photolitographie. La photolitographie permet de réaliser des fils très minces, en particulier inférieurs à 40 μm de largeur, ce qui les rend alors quasi-invisibles par l'observateur. Un autre avantage est de contrôler parfaitement à la fois les dimensions et les formes diverses des mailles à obtenir, ce qui n'est pas envisageable par une technique de tissage comme celle utilisée pour la grille maintenue entre deux feuilles de PVB. En outre, la taille des fils influant directement sur la transmission diffuse du substrat, c'est-à-dire sur le flou de l'écran perceptible par l'observateur, leur minceur diminue favorablement l'effet de flou.
Les fils métalliques sont de préférence reliés entre eux par une bande métallique destinée à être connectée à la masse électrique, notamment lors du montage du substrat sur un écran plasma. La connexion électrique des fils sur le substrat est réalisée avantageusement lors de l'étape de photolitographie.
Selon un troisième mode de réalisation, le substrat comportant les fils métalliques et tel que défini ci-dessus est associé à un autre substrat transparent comportant sur l'une de ses faces un empilement de couches minces en regard de la grille métallique, l'empilement comprenant au moins une couche métallique conductrice, du type argent. En variante, le même substrat comporte les fils métalliques sur l'une des faces, et sur la face opposée, un empilement de couches minces comprenant au moins une couche métallique conductrice du type argent.
Selon une caractéristique de ce dernier mode de réalisation, le substrat associé présente les caractéristiques du substrat du premier mode de réalisation.
Pour l'utilisation en particulier d'un substrat de l'invention disposé contre un écran plasma, il est indiqué d'ajouter sur la face externe du substrat, un revêtement anti-reflet. En outre, sur le plan de la sécurité, on préférera réaliser un substrat feuilleté en recouvrant d'un film thermoplastique les fils métalliques ou l'empilement de couches minces.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être décrits en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une fenêtre transparente selon un premier mode de réalisation, associée à un écran plasma; la figure 2 est une vue en coupe d'une fenêtre transparente selon un deuxième mode de réalisation, associée à un écran plasma; la figure 3 est une variante de la figure 1 ; - la figure 4 est une variante de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe d'une fenêtre transparente selon un troisième mode de réalisation, destinée à être associée à un écran plasma; la figure 6 illustre la transmission lumineuse d'un substrat selon divers rapports d'épaisseurs des couches métalliques; la figure 7 illustre la transmission du rayonnement infra-rouge selon l'épaisseur totale de couches métalliques; la figure 8 est une vue partielle de dessus d'une grille métallique selon l'invention; - la figure 9 illustre des courbes d'atténuation électromagnétique correspondant à différents modèles de grilles métalliques. la figure 10 illustre la transmission lumineuse et la diffusion lumineuse pour les modèles de grilles référencés sur la figure 9. On précise tout d'abord que les proportions relatives aux différentes grandeurs, notamment épaisseurs, des éléments de l'invention ne sont pas respectées sur les dessins afin que la lecture en soit facilitée.
Chacune des figures 1 à 5 illustre une fenêtre 1 transparente destinée à être assemblée sur la face avant d'un écran plasma E.
Sur les figures 1 et 2, la fenêtre transparente 1 est constituée d'un unique substrat, telle qu'une feuille de verre 10, sur laquelle sont déposés des éléments métalliques 20 ou 21 aux propriétés de blindage électromagnétique.
Sur les figures 3 et 4 qui sont respectivement des variantes des figures 1 et 2, la fenêtre transparente 1 est en verre feuilleté afin de lui conférer une résistance mécanique et préserver ainsi l'écran en cas de bris de la face avant de la fenêtre.
Selon le premier mode de réalisation, les éléments métalliques 20 sont constitués par au moins deux couches fonctionnelles conductrices électriquement, du type Ag. Ces couches métalliques sont insérées dans un empilement de couches minces de protection, dont une séquence préférentielle est la suivante : Verre/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4.
La couche de Ti constitue une couche de protection métallique de l'argent évitant notamment l'oxydation de l'argent. Une couche de TiO2 peut être intercalée entre les couches de Si3N4 et ZnO proches du verre de manière à "laver" la couleur en réflexion du substrat.
Toutes les couches de l'empilement sont déposées par une technique connue de pulvérisation cathodique sur la face interne 11 du substrat destinée à être en regard de l'écran.
La première couche métallique en Ag disposée la plus proche du substrat présente une épaisseur e., sensiblement équivalente à l'épaisseur e2 de la
Cl seconde couche métallique en Ag, de façon que le rapport des épaisseurs — soit e2 compris entre 0,8 et 1 ,1 et de préférence entre 0,9 et 1. Ainsi, la transmission lumineuse est très convenable, supérieure à 67% comme visible d'après la figure
6. Les points du graphique correspondent à divers échantillons de substrat pour lesquels le rapport des épaisseurs varient de 0,7 à 1 ,25, les substrat présentant un empilement du type celui donné préférentiellement.
Les épaisseurs e., et e2 sont bien plus importantes que celles de l'état de la technique afin d'accroître l'épaisseur totale
Figure imgf000010_0001
de métal sur le substrat pour augmenter le blindage électromagnétique et diminuer la transmission du rayonnement infra-rouge de l'écran vers l'extérieur du substrat.
Ainsi l'épaisseur totale e1+e2 des couches métalliques est comprise entre
27 et 30 nm. Pour obtenir une bonne réflexion du rayonnement infra-rouge vers l'écran, c'est-à-dire que le rayonnement traverse le moins possible le substrat, on choisira de préférence une épaisseur totale des couches métalliques entre 28 et
29,5 nm, la transmission du rayonnement n'atteignant ainsi pas plus de 13% pour une longueur d'onde de 800 nm.
Par la maîtrise du dépôt des couches fonctionnelles métalliques et diélectrique et des épaisseurs formulées selon l'invention ainsi que par l'utilisation de couches de protection métallique, le substrat obtenu présente très avantageusement une faible résistance, inférieure à 1 ,8 Ω/D. En outre, il supporte tout traitement thermique de trempe ou de bombage.
Le tableau ci-après donne un exemple des valeurs en épaisseur des différentes couches minces de l'empilement, avec des épaisseurs e1 et e2 égales à 14 nm :
Figure imgf000011_0001
La face externe 12 du substrat en verre 1 peut être munie d'un revêtement anti-reflets 30.
La fixation du substrat 1 sur la face avant de l'écran est par exemple réalisée au moyen d'un adhésif double face 40. L'adhésif est disposé sur le bord périphérique de la face interne 11 du substrat, ou bien se présente sous la forme d'un film tendu sur la quasi-totalité de la face interne 11 du substrat.
Dans le second mode de réalisation de l'invention, les éléments métalliques 21 sont constitués par un réseau de fils métalliques, en Cu ou en Ag, se présentant sous la forme d'une grille. Les fils métalliques sont déposés sur la face interne 11 du substrat en verre 10 en utilisant une technique connue de photolitographie. La face externe 12 peut recevoir un revêtement anti-reflets 30. Quant à la fixation du substrat sur la face avant de l'écran, elle peut également être effectuée comme explicité plus haut à l'aide d'un film adhésif 40. Les fils métalliques sont de préférence disposés selon deux orientations sensiblement perpendiculaires, et définissent une multitude de mailles M (figure
6). Les fils peuvent être rectilignes, présenter une forme sinusoïdale ou toute autre forme géométrique. Le blindage électromagnétique est renforcé en augmentant le volume de métal de la grille. A cette fin, il est possible de jouer sur la largeur i et/ou l'épaisseur e des fils. Les fils de l'ensemble de la grille peuvent avoir la même largeur et la même épaisseur mais il est aussi possible de faire varier ces caractéristiques d'un endroit à l'autre du substrat. La méthode par photolitographie est particulièrement appréciée car elle permet de maîtriser parfaitement l'épaisseur et la largeur du dépôt métallique et de pouvoir réaliser aisément des éléments supplémentaires tels que des bus bars. Des méthodes équivalentes à la photolitographie telles que l'héliogravure ou le photoémaillage peuvent être employées. La largeur l des fils est comprise entre 10 et 60 μm. L'épaisseur e des fils est comprise entre 80 nm et 12 μm.
L'augmentation en volume du métal sur le substrat, à savoir l'augmentation par la largeur et/ou l'épaisseur des fils métalliques accroît le blindage électromagnétique. Le blindage électromagnétique est d'autant plus satisfaisant que cette surface d'ouverture est faible. Toutefois, il est nécessaire de tenir compte de la surface d'ouverture totale par laquelle le rayonnement infra-rouge est transmis, surface qui correspond à la surface totale de l'ensemble des mailles M de la grille. En effet, la surface d'ouverture totale participe directement à la transmission lumineuse, qui doit être suffisamment forte pour lire l'écran de manière transparente au travers du substrat.
Par conséquent, un compromis entre la surface totale des mailles M et le volume de métal déposé doit être établi afin de fournir un blindage électromagnétique adéquat tout en gardant une transmission lumineuse correcte. La figure 9 reproduit, pour des fréquences comprises entre 20 et 1100 MHz, les courbes de l'atténuation en dB engendrée par différents modèles de grille à mailles M carrées, dont le côté, qui est défini par la distance séparant les bords internes de deux fils opposés, est compris entre 250 et 750 μm. Le tableau ci-dessous résume les différents modèles M1 à M7.
Figure imgf000013_0001
La figure 10 a trait aux mesures de transmission lumineuse et de diffusion lumineuse -ou nommée également transmission diffuse- de substrats comportant les modèles de grille référencés M1 à M7 de la figure 9.
Bien que les systèmes M5 et M6 soient satisfaisants quant à la transmission lumineuse -qui est supérieure à 80%-, et en diffusant peu de lumière
-inférieure à 2%-, ils ne sont cependant pas performants sur le plan du blindage électromagnétique - atténuation inférieure ou aux environs de 30 dB seulement d'après la figure 9.
Le modèle 1 est très performant quant au blindage (environ 55 dB d'atténuation), mais engendre une diffusion lumineuse, à savoir un flou de l'image, beaucoup trop importante, de l'ordre de 9%.
Par contre, le modèle M7 est correct avec un blindage supérieur à 30 dB, jusqu'à proche de 50 dB pour des fréquences de l'ordre de 130 MHz, et une transmission lumineuse supérieure à 80% avec une diffusion d'environ 1 ,5%.
En conséquence, les valeurs préférentielles des dimensions des fils sont : une largeur £ de fils entre 15 et 35 μm et une épaisseur entre 200 nm et 1 μm. De plus, les dimensions des mailles M sont définies de manière que la transmission lumineuse ou encore le rapport entre la surface totale des mailles - c'est-à-dire la surface d'ouverture pour la transmission de la lumière - et la surface de dépôt des fils - c'est-à-dire la surface pour laquelle la transmission de lumière est empêchée - soit supérieur à 65 %, tout en établissant une transmission diffuse inférieure à 2%.
Par ailleurs, afin de diminuer l'effet de moirage existant lorsqu'un observateur regarde l'écran sous une certaine incidence, la grille est de préférence disposée en biais par rapport aux bords du substrat de façon que les fils de la grille forment un angle sensiblement de 45° avec les pixels de l'écran.
En vue d'optimiser la diminution de l'effet de moirage, les mailles M de la grille présentent des dimensions variables engendrant des surfaces d'ouvertures variables. Cette non uniformité des mailles obtenue par un espacement plus ou moins grand des fils entre eux, réussit à diminuer de manière considérable l'effet de moirage.
Dans les variantes des deux modes distincts de réalisation (figures 3 et 4), la fenêtre 1 est en verre feuilleté. La fenêtre comporte une feuille de verre 10 située en face avant et constituant le substrat pour les éléments métalliques, qui correspondent à l'empilement des couches 20 sur la figure 3 et à la grille 21 sur la figure 4, une autre feuille de verre 50 située en face arrière et destinée à être en regard de l'écran, ainsi qu'une feuille de polymère thermoplastique 60 à base par exemple de polyvinylbutyral (PVB) qui est intercalée entre les deux feuilles de verre. Avantageusement, la face externe des feuilles de verre 10 et 50 est pourvue d'un revêtement anti-reflets 30.
La fenêtre feuilletée est fixée sur l'écran par des moyens de clipsage non représentés ou par tout autre moyen usuel.
Enfin, dans un dernier mode de réalisation illustré sur la figure 5, il est associé à l'empilement de couches minces 20 du premier mode de réalisation, la grille métallique définie dans le deuxième mode de réalisation.
Ainsi, la fenêtre 1 comporte une feuille de verre 10 constituant le substrat de la grille métallique 21 , une feuille de verre 50 constituant le substrat de l'empilement de couches minces muni de deux couches d'argent qui présentent les mêmes caractéristiques en épaisseur explicitées plus haut, et une feuille de polymère thermoplastique 60 séparant la grille métallique 21 de l'empilement de couches 20 de manière à servir de film de protection vis-à-vis des couches et d'établir un feuilletage de la fenêtre.
La présence des couches métalliques en argent ajoute une quantité de métal à celui déjà existant grâce à la grille, les couches en argent étant particulièrement adaptées à stopper la transmission des longueurs d'onde dans l'infra-rouge, cette configuration améliore d'autant plus le blindage électromagnétique de l'écran.
Les faces externes des deux feuilles de verre 10 et 50 sont munies avantageusement d'un revêtement anti-reflets 30. La fenêtre feuilletée est fixée sur l'écran par des moyens de clipsage, la face avant de la fenêtre correspondant indifféremment au substrat portant la grille 21 ou celui muni de l'empilement de couches 20.
Il va de soi que ce dernier mode de réalisation ayant pour but d'optimiser le mode de réalisation avec grille métallique peut en variante, combiner le mode avec grille et un mode de réalisation utilisant deux couches d'argent à épaisseurs dissymétriques telles que connues de l'art antérieur, par exemple avec e.,=13 nm et e2=9nm, ou bien encore utilisant non pas deux couches d'argent mais une seule couche d'argent. En outre, il peut être envisagé de n'utiliser qu'un seul substrat comportant sur l'une de ses faces la grille métallique et sur l'autre face la ou les couches métalliques.
Les éléments métalliques des différents modes de réalisation décrits, couches métalliques et/ou grille métallique, sont reliés par des moyens électriquement conducteurs à un point métallique de l'écran connecté à la masse en vue de mettre l'ensemble des éléments métalliques à la masse.

Claims

REVENDICATIONS
1. Substrat transparent, notamment en verre, muni d'un empilement de couches minces (20) comportant au moins deux couches métalliques à propriétés dans l'infra-rouge, d'épaisseur e., pour celle la plus
proche du substrat et d'épaisseur e2 pour l'autre, le rapport des épaisseurs — e2 étant compris entre 0,8 et 1 ,1 , de préférence entre 0,9 et 1 , caractérisé en ce que l'épaisseur totale en couches métalliques e.,+e2 est comprise entre 27,5 et 30 nm, de préférence entre 28 et 29,5 nm, une couche métallique de protection est placée immédiatement au-dessus et au contact de chaque couche métallique à propriétés dans l'infra-rouge, la résistance par carré du substrat est inférieure à 1 ,8 Ω.
2. Substrat selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique de protection est à base d'un métal unique choisi parmi le niobium Nb ou le titane Ti.
3. Substrat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'empilement de couches minces (20) supporte un traitement thermique de trempe ou de bombage.
4. Substrat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat présente une transmission lumineuse TL supérieure à 65%.
5. Substrat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat présente une transmission dans le proche infra-rouge d'au plus 15%.
6. Substrat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'empilement de couches minces présente la séquence Verre/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4.
7. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'empilement de couches minces présente la séquence
Verre/Si3N4/TIO2/ZnO/Ag/Ti/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4 .
8. Substrat transparent, notamment en verre, comportant un réseau de fils métalliques qui se présente sous forme d'une grille (21), les fils métalliques étant déposés selon une épaisseur (e) et une largeur (£), caractérisé en ce que l'épaisseur (e) des fils est comprise entre 80 nm et 12 μm, de préférence entre 200 nm et 1 μm, et la largeur (£) des fils est comprise entre 10 et 60 μm, de préférence entre 15 et 35 μm.
9. Substrat selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est associé à un autre substrat transparent (10) comportant sur l'une de ses faces un empilement (20) de couches minces qui est disposé en regard de la grille métallique (21), l'empilement comprenant au moins une couche métallique conductrice, du type argent.
10. Substrat selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte sur la face opposée à celle comportant les fils métalliques un empilement de couches minces comprenant au moins une couche métallique conductrice, du type argent.
11. Substrat selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les fils métalliques s'entrecroisent pour constituer une multiplicité de mailles (M) dont les dimensions ne sont pas uniformes.
12. Substrat selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 , caractérisé en ce que le rapport entre la surface totale des mailles et la surface de dépôt des fils est supérieur à 65 % et qu'il présente une transmission diffuse inférieure à 2%.
13. Substrat selon la revendication 11 , caractérisé en ce que la longueur du contour d'un côté de maille peut varier entre 250 et 750 μm.
14. Substrat selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, présentant une forme sensiblement parallélépipédique, caractérisé en ce que les fils métalliques sont disposés en biais par rapport aux bords du substrat.
15. Substrat selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que les fils métalliques sont réalisés à partir d'une technique de photolitographie ou de photoémaillage.
16. Substrat selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que les fils métalliques sont en cuivre ou en argent.
17. Substrat selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'empilement de couches minces comporte au moins deux couches métalliques à propriétés dans l'infra-rouge, d'épaisseur e1 pour celle la plus proche du substrat (10) et d'épaisseur e2 pour l'autre, le rapport des épaisseurs
— étant compris entre 0,8 et 1 ,1 , de préférence entre 0,9 et 1, et l'épaisseur e2 totale en couches métalliques e.,+e2 étant comprise entre 27,5 et 30 nm, de préférence entre 28 et 29,5 nm.
18. Substrat selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'empilement de couches minces présente la séquence Verre/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4.
19. Substrat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que une feuille en matière thermoplastique (60) est associée à l'ensemble de la surface du substrat et recouvre les fils métalliques ou l'empilement de couches minces.
20. Substrat selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fils métalliques ou les couches métalliques sont connectés électriquement entre eux et destinés à être reliés à la masse dans le cas d'une utilisation du substrat dans un équipement électrique.
21. Substrat selon l'une des revendications 1 ,8 ou 9, caractérisé en ce que la face du substrat opposée à celle portant les éléments métalliques comporte un revêtement anti-reflet.
22. Utilisation d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 dans toute paroi de blindage électromagnétique.
23. Ecran plasma incorporant au moins un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 disposé sur la face avant dudit écran.
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