DE1083854B

DE1083854B - Verfahren zur Herstellung einer Bildspeicherelektrode

Info

Publication number: DE1083854B
Application number: DER25113A
Authority: DE
Inventors: Charles Harry Fletcher Morris
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1958-03-17
Filing date: 1959-03-07
Publication date: 1960-06-23
Also published as: FR1248431A; GB909158A; US3109954A; NL237157A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrostatischen Bildspeicherelektroden, insbesondere für Fernsehaufnahmeröhren.

In der Fernsehtechnik ist es seit langem bekannt, daß es viele Vorzüge hat, das zu übertragende optische Bild auf eine Seite einer Bildspeicherelektrode in einer Kameraröhre zu projizieren und die andere Seite der Bildspeicherelektrode mit einem in der Röhre erzeugten Elektronenstrahl abzutasten. Für diese zweiseitigen Bildschirme sind im wesentlichen zwei Typen bekannt: Der erste Typ besteht im wesentlichen aus einer homogenen Speicherschicht, z. B. aus einer homogenen Glasmembran. Diese Glasmembran ist sehr empfindlich, da sie sehr dünn sein muß, sie soll außerdem eine endliche Leitfähigkeit senkrecht zu ihrer Oberfläche und eine möglichst geringe Leitfähigkeit in Richtung der Oberfläche besitzen, was in der Praxis nicht erfüllbar ist. Der andere Typ enthält eine Isolierschicht, in der getrennte, leitende Elemente eingebettet sind, die einen elektrischen Stromweg zwischen den beiden Oberflächen der Isolierschicht bilden. Die Erfindung betrifft nur Bildspeicherelektroden des letztgenannten Typs.

Ein wesentliches Problem bildet bei solchen Speicherelektroden das Auflösungsvermögen für das optisehe Bild. Das Auflösungsvermögen ist durch die Anzahl und den Abstand der elektrischen Leiter im Bildschirm begrenzt. Mit den bisherigen Herstellungsverfahren war es trotz vieler Versuche nicht möglich, die Anzahl der Leiter pro Flächeneinheit über etwa 1,5 -10⁴ Leiter pro cm² zu steigern. Ein ausreichendes Auflösungsvermögen für kommerzielle Zwecke würde jedoch eine Steigerung um zwei Größenordnungen, d. h. auf etwa 1,5 · 10^e Leiter pro cm², wünschenswert machen.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von doppelseitigen Speicherelektroden angegeben werden.

Weiterhin soll durch die Erfindung eine verbesserte, doppelseitige Speicherelektrode angegeben werden, die eine größere Anzahl von leitenden Elementen pro Flächeneinheit besitzt, als es bisher bekannt war.

Schließlich soll durch die vorliegende Erfindung eine doppelseitige Speicherelektrode angegeben werden, die unempfindlich gegen äußere chemische, thermische und mechanische Einflüsse ist.

Die obengenannten Ziele werden gemäß vorliegender Erfindung durch eine doppelseitige Speicherelektrode erreicht, die aus einer dünnen Schicht eines isolierenden Materials besteht, in der sich metallische Einschlüsse befinden und die in der folgenden Weise hergestellt wird: Ein Blech aus einem ersten Metall wird zur Herstellung eines Überzugs aus dem Oxyd des Metalls anodisch oxydiert. Auf den Oxydüberzug Verfahren zur Herstellung
einer Bildspeidierelektrode

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr, 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. März 1958

Charles Harry Fletcher Morris, Allentown, N. J.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

wird eine mit öffnungen versehene Maske gelegt, so daß der Überzug von der Maske bedeckt wird, mit Ausnahme der Teile, die unterhalb der öffnungen zu liegen kommen. Der Oxydüberzug wird dann aufgelöst, soweit er infolge der öffnungen freiliegt. Als nächstes werden die Flächen, von denen der Oxydüberzug entfernt wurde, mit einem zweiten Metall gefüllt. Dadurch wird das zweite Metall in dem Oxydüberzug im gleichen Verteilungsmuster eingesetzt wie die öffnungen in der Maske. Die Maske und das Blech aus dem ersten Metall können dann von den beiden gegenüberliegenden Flächen der anodisch erzeugten Überzugsschicht mit ihren Füllungen aus dem zweiten Metall entfernt werden. Andererseits kann auch nur das erste Metallblech entfernt werden, wobei die Maske auf der anodisch erzeugten Schicht verbleibt, die nun als selbsttragende Schicht wirkt.

Auf diese Weise wird also eine dünne Schicht aus einem isolierenden Material erzeugt, die aus der anodisch erzeugten Oxydschicht besteht und die ein Muster von Elektronen leitenden Einsätzen oder Füllungen enthält, die entsprechend irgendeinem gewünschten Muster verteilt sind.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen bedeutet:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispieles eines Verfahrens gemäß der Erfindung,

009 547/163

Fig. 2 a, 2 b, 2c und 2d stark vergrößerte Querschnitte durch einen kleinen Teil einer Bildschirmanordnung, aus denen die verschiedenen Stufen des Herstellungsvorganges eines Bildschirmes gemäß der Erfindung hervorgeht, :~ ~," .

. Fig. 2 e einen Schnitt durch einen Teil einer Ausführungsform eines fertigen Bildschirms und

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 e einer anderen Ausführungsform eines Teiles eines fertigen Bildschirmes gemäß der Erfindung.

Entsprechende Elemente sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Erfindung soll am Beispiel der Herstellung einer Speicherelektrode beschrieben werden, in der beispielsweise die Isolierschicht aus Aluminiumoxyd und die Metalleinsätze aus Nickel bestehen. Es können jedoch auch andere Metalle mit geeigneten Eigenschaften verwendet werden, wie später noch erwähnt werden wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2a wird im ersten Verfahrensschritt A ein Aluminiumblech oder -folie 10 vorzugsweise auf nur einer Seite in einem Schwefelsäurebad in der üblichen Weise anodisch oxydiert. Dadurch wird ein Überzug 12 aus Aluminiumoxyd auf dem Aluminiumblech 10 gebildet. Die Behändlungszeit kann weniger als 1 Minute betragen, die Zeitdauer wird jedoch durch die gewünschte Dicke der Oxydschicht 12 bestimmt. Die Dicke der Oxydschichten kann beispielsweise von 2,5 bis 25 μ betragen. Die Überzugsschicht 12 kann in der üblichen Weise durch Tränken mit heißem Wasser versiegelt werden, die Ergebnisse sind jedoch besser, wenn dieser Schritt entfällt.

Gemäß Fig. 2 b wird beim Verfahrensschritt B eine Maske 14 mit öffnungen 16 auf die Oxydschicht 12 aufgebracht. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, Striche aus ZnS oder CdS durch ein nicht dargestelltes Drahtgitter niederzuschlagen, das aus einer Anordnung von eng beabstandeten parallelen Drähten besteht, die auf einem Rahmen aufgespannt sind, anschließend wird das Drahtgitter um 90° um eine Achse senkrecht zur Oxydschicht auf dem Aluminiumblech 10 gedreht und erneut Zn S oder Cd S durch das Drahtgitter auf der Oxydschicht 12 niedergeschlagen. Dadurch wird eine Maske aus zwei Gruppen getrennter Streifen aus ZnS oder CdS erzeugt, die sich unter rechten Winkeln schneiden. Die Streifen bilden eine Schicht 14, die regelmäßig beabstandete Öffnungen 16 in einer definierten Anordnung enthält. Eine Möglichkeit, die CdS- oder ZnS-Streifen niederzuschlagen, besteht darin, sie durch das Drahtgitter aufzudampfen, was mittels einer bekannten Einrichtung geschehen kann, beispielsweise wie sie in der USA.-Patentschrift 2 745 733 (P. K. Weimer) beschrieben ist.

Ein anderes Verfahren hierfür besteht darin, auf die Aluminiumoxydschicht 12 einen Überzug aus einem lichtempfindlichen Ätzgrund oder Lack aufzutragen. Der lichtempfindliche Lack wird dann mit dem Positiv eines Punktmusters belichtet. Die Teile des lichtempfindlichen Ätzgrundes, die dem Licht ausgesetzt waren, härten und werden wasserunlöslich. Die nicht belichteten Stellen des Lacks werden jedoch nicht gehärtet und bleiben wasserlöslich. Die Lackschicht wird dann gewaschen, so daß an den Stellen, wo der Lack nicht dem Licht ausgesetzt war, Löcher entstehen. Diese Löcher besitzen dieselbe Anordnung wie die Punkte des Positivs und durchsetzen die Lackschicht bis zu dem Oxydüberzug 12. Die Aluminiumoxydschicht 12 liegt also an den Stellen, wo der Lack nicht belichtet worden war, frei, da hier Löcher 16 in einer Isolierschicht 14 vorhanden sind, ähnlich wie bei der Schicht, die nach dem erstbeschriebenen Verfahren erzeugt wurde.

Gemäß Fig. 2 c werden beim Verfahrensschritt C die Teile der Oxydschicht 12, die nicht von der Isolierschicht 14 bedeckt sind, herausgelöst, so daß Löcher 18 in Fortsetzung der Löcher 16 entstehen, die bis zum Aluminiumblech 10 reichen. Das Herauslösen kann mittels einer wässerigen Lösung von 400 g Natriumhydroxyd pro Liter erfolgen. ZnS, CdS und belichteter, lichtempfindlicher Ätzgrund sind sämtlich undurchlässig für Natriumhydroxyd, so daß die Maske 14 und die Teile der Oxydschicht 12, die durch die Maske 14 geschützt sind, während dieses Verfahrensschrittes nicht angegriffen und aufgelöst werden. Die für diesen Verfahrensschritt nötige Zeit kann weniger als 1 Minute betragen, die Zeit hängt jedoch wiederum von der Dicke der Oxydschicht 12 ab.

Gemäß Fig. 2 d werden im Verfahrensschritt D, nachdem Teile der Aluminiumoxydschicht 12 herausgelöst sind, die Löcher 18 in der Oxydschicht 12 mit Nickel gefüllt. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, Nickel auf die unüberzogenen Teile des Aluminiumbleches 10 aufzuplattieren. Das Nickel kann aus irgendeinem gebräuchlichen Nickelbad abgeschieden werden. Die Plattierung wird nach üblichen Verfahren durchgeführt. Man galvanisiert so lange, bis die niedergeschlagenen Nickelschichten 20 dieselbe Dicke besitzen wie die Aluminiumoxydschicht 12, in die sie eingesetzt sind. Die Zeit bestimmt sich wieder nach der Dicke der Oxydschicht 12.

In den Verfahrensschritten £ und F werden die Maske 14 und das Aluminiumblech 10 entfernt. Wenn die Schicht 14 aus Zinksulfid oder Cadmiumsulfid besteht, kann sie mit verdünnter Flußsäure weggelöst werden. Ein geeignetes Lösungsmittel zur Entfernung eines lichtempfindlichen Ätzgrundes ist 2-Äthoxyäthylazetat. Das Aluminiumblech 10 kann durch Auflösen in einem verdünnten Flußsäurebad entfernt werden. Man ätzt so lange, bis nur die Aluminiumoxydschicht 12, die durchscheinend ist, mit den Nickeleinsätzen 20 zurückbleibt, wie in Fig. 2 e dargestellt ist. Wenn die das Aluminiumblech 10 und die Oxydschicht 12 umfassende Anordnung durchscheinend wird, ist das Aluminium vollständig aufgelöst und dieser Verfahrensschritt beendet. Der Überzug aus dem Ätzgrund 14 kann aber auch auf der Oxydschicht 12 verbleiben, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Das Ergebnis ist also eine Isolierschicht mit einem Muster von leitenden Metalleinsätzen. Die Metalleinsätze können in einem gewünschten Muster angeordnet sein. Ein Muster mit etwa 400 Einsätzen pro cm Länge oder 160 000 pro cm² konnte erreicht werden. Die Stromleitung erfolgt in den Metalleinsätzen zwischen den beiden Seiten des Bildschirmes, jedoch nicht längs der Oberfläche in der Isolierschicht zwischen den Metalleinsätzen.

Weitere Vorteile eines Bildschirmes dieser Art sind: a) Die Isolierschicht ist selbsttragend, b) sie ist gegenüber den meisten chemischen Atmosphären stabil,

c) die hergestellten Bildschirme behielten ihre Eigenschaften auch nach einer Erhitzung auf etwa 1000° C,

d) man kann Bildschirme in jeder gewünschten Form dadurch herstellen, daß man das Metallblech vor der Bearbeitung nach dem beschriebenen Verfahren entsprechend verformt.

An Stelle von Aluminium kann ein beliebiges Metall treten, das eine selbsttragende Oxydschicht lief ert, die elektrisch isoliert. Beispiele solcher Metalle sind: Titan, Mangan und Zirkon.

An die Stelle von Nickel kann jedes andere Metall treten, das elektrisch leitet und sich auf Aluminium oder das an seine Stelle tretende Metall niederschlagen bzw. aufgalvanisieren läßt. Das die Einsätze bildende Metall braucht nicht notwendig am Aluminium oder dem an seine Stelle tretenden Metall zu haften. Beispiele geeigneter Metalle sind: Kupfer, Silber, Eisen und Gold.

IO

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Bildspeicherelektrode, insbesondere für Fernsehaufnahmeröhren, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Oxydschicht (12) auf einem Blech (10) aus einem ersten Metall gebildet wird; daß auf die Oxydschicht eine annähernd gleichmäßig gelochte Schutzschicht (14) aufgebracht wird; daß die Teile der Oxydschicht weggelöst werden, die infolge der Öffnungen (16) in der Schutzschicht freiliegen, so daß die entsprechenden Teile des Bleches (18) freigelegt werden; daß die weggelösten Teile der Oxydschicht mit einem zweiten Metall (20) gefüllt werden und daß das Blech (10) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Schutzschicht (14) entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metall (10) Aluminium, Titan, Mangan oder Zirkon ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Metall (20), Kupfer, Nickel, Silber, Eisen oder Gold ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte Schutzschicht (14) auf der Oxydschicht (12) dadurch gebildet wird, daß ein lichtempfindlicher Ätzgrund Licht in einer bestimmten Verteilung ausgesetzt wird und daß die nicht belichteten Teile des Ätzgrundes herausgewaschen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Schutzschicht ein Metallsulfid durch eine mit entsprechenden Öffnungen versehene Maske auf die Oxydschicht niedergeschlagen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 547/163 6.60