Les électrodes Pour écran Plats Plasmas En Oxydes Transparents Conducteurs

Les électrodes pour écran plats plasmas en oxydes transparents conducteurs

Sommaire

Introduction 3

I. Principe 3

II. Cahier des charges et solutions envisagées 6

A. Propriétés nécessaires 6

B. Solutions envisagées 7

Conclusion 9

Table des figures 10

Bibliographie 11

Introduction

Le début du XXeme siècle est marqué par l'arrivée des écrans plats à plasma qui sont en train de remplacer petit à petit les téléviseurs à tubes cathodiques. En effet, ils présentent des atouts non négligeables tels que le faible encombrement, la grande taille des écrans ainsi qu'une qualité d'image supérieur. En première partie, on étudiera les principes généraux de fonctionnement des écrans à plasma, puis on étudiera les électrodes en oxydes transparent conducteurs en essayant de voir quels sont les propriétés nécessaires et comment les optimiser.

Principe

Les écrans plats à plasma fonctionnent suivant le même principe que les néons. On applique un courant électrique à un gaz (néon et xénon). La désexcitations des électrons des atomes de gaz rare émet alors des photons avec une longueur d'onde dépendant de la nature du gaz. Le plasma créé par cette décharge va ainsi rayonner dans l'ultraviolet. L'écran est constitué de deux dalles de verres sur lesquelles se trouve des réseaux d'électrodes parallèles recouvertes d'une couche de diélectrique et d'une couche protectrice (électrodes avant) ou d'un matériau phosphorescent ou luminophores (électrodes arrières). Les réseaux d'électrodes des deux dalles en verres sont placées perpendiculairement (on parle alors d'électrodes lignes et colonnes). Un pixel sur l'écran correspond au croisement de deux électrodes, il est constitué de trois cellules correspondant aux trois couleurs basiques (rouge, vert et bleu). Les luminophores sont des matériaux différents suivant la couleur (ex: Y2O3 pour le rouge, Zn2SiO4 pour le vert et BaMgxOy pour le bleu [1]). Comme on le voit figure 1, le rayonnement UV est converti dans le visible par des matériaux phosphorescents puis il est réfléchi et traverse les électrodes lignes [1] [2] [3] [4]. Celles ci doivent donc être aussi transparente que possible, mais la taille de ces écrans (au delà de 35 pouces, environ 90 cm) fait que la résistance électrique du matériau est trop élevée. En effet, on a R=(ρ*l)/S (R: résistance de l'électrode, ρ: résistivité, l: longueur et s: section).

Figure 1: Coupe transversale d'une cellule d' écran plasma [2]

Il existe deux types de géométrie différentes du réseau d'électrodes: la géométrie matricielle et la géométrie coplanaire. Dans le cas de la géométrie matricielle, l'électrode ligne a une largeur très faible (80µm), on peut donc utiliser un métal opaque. Dans la géométrie coplanaire, une cellule est définie légèrement différemment. Chaque pixel est définie par 3 électrodes, une électrode X et une électrode Y entre lesquelles s'effectue la décharge et une électrode d'adressage A qui déclenche ou éteint la décharge (figure2). Dans ce cas, qui est les plus répandu actuellement, les deux électrodes X et Y bloquent la lumière, l'utilisation d'un conducteur transparent est donc nécessaire [3].

Figure 2:Coupe longitudinale d'une cellule à géométrie coplanaire

Dans les deux géométries, les matériaux utilisés sont les mêmes, en dehors des électrodes.

Le problème majeur de ces écrans est l'efficacité lumineuse puisque, grâce à des modèles on a réussi à déterminer que seulement 0.4% de la puissance électrique fournie atteint la face avant d'une cellule (figure 3).

Figure 3: :Bilan énergétique approximatif d'une cellule écran à plasma [3]

On va maintenant s'intéresser aux électrodes avant de la géométrie coplanaire: les électrodes transparentes.

Cahier des charges et solutions envisagées

Propriétés nécessaires

Les électrodes avant d'un écran à plasma doivent répondre à deux critères principaux:

- une conductivité élevée afin de limiter la dissipation d'énergie lors de la décharge,

- une transparence adaptée: l'électrode doit être opaque aux ultraviolets afin de limiter les pertes de photons d'ultraviolets n'ayant pas encore été convertie en rayonnement visible, et une transparence élevée dans le visible.

Les premiers écrans à plasma étaient commercialisées à hauteur de 9000 euros pour un écran de 40 pouces (~1m) [3], l'aspect

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