DE2234679C3 - Verfahren zur Herstellung der Elektroden einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Elektroden einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, bei dem in einem Substrat Vertiefungen bzw. Rillen mit einem Elektrodenmuster vorgegebener Abmessungen gebildet, die Elektroden in diese Rillen eingebracht und dann mit einem Dielektrikum bedeckt werden.

Im allgemeinen liegen bei einer Anzeigevorrichtung, bei der eine Gas- bzw. Glimmentladung angewandt wird, mit dielektrischen Belägen bedeckte Elektroden einander gegenüber. Zwischen ihnen befindet sich ein mit einem ionisierbaren Gas gefüllter Luftspalt. Es wird zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden ein Wechseldauersignal angelegt, und es werden Zündstellen erzeugt, wenn dem Dauersignal Schreibimpulse überlagert werden, die größer als die Zündspannung sind. Es werden dann entsprechend der Polarität der angelegten Spannung Wandladungen gebildet. Wird die Potentialdifferenz zwischen den Wandladungen und der folgenden Dauerspannung größer als die Zündspannung, dann wird der Zündfleck erneut erzeugt und die Polarität der Wandspannung umgekehrt. Hat somit einmal eine Zündung stattgefunden, dann kann eine unterhalb der Zündspannung liegende Dauerspannung fortwährend einen Zündfleck erzeugen. Das heißt, die Schreibinformation wird als Wandspannung gespeichert, und die Anzeige kann bewirkt werden. Ein derartiges Gasentladungsfeld ist bereits als »Plasma-Feld« bekanntgeworden, und wenn es zu Anzeigezwecken benutzt wird, wird es im allgemeinen als »Plasma-Anzeigefeld« bezeichnet.

Bei dem bekannten Plasma-Feld werden die mit dielektrischen Belägen bedeckten Elektroden in der Hauptsache in der folgenden Weise hergestellt·

1. Bei einem ersten Herstellungsverfahren wird ein transparenter, elektrisch leitender Film auf das Substrat aufgebracht und dieser durch einen Fotoätzvorgang bearbeitet.

2. Bei einem zweiten Herstellungsverfahren wird mittels eines Siebdrucks eine Metallpaste auf das Substrat aufgedruckt.

3. Bei einem dritten Herstellungsverfahren wird mittels einer vorgegebenen Maske ein Metallüberzug auf das Substrat im Vakuum aufgedampft.
Die erwähnten Herstellungsverfahren haben die im folgenden aufgeführten Mänge!.

Bei dem ersten Herstellungsverfahren beträgt der spezifische Widerstand des elektrisch leitenden Films mehr als 10 Ω/cm². Wenn der Film als dünne Elektrode mit einer Breite von 100 μ ausgebildet wird, dann wird der elektrische Widerstand pro Längeneinheit größer als 1 k Ώ/cm. Durch diesen Widerstand wird die Wellenform der Steuerspannung der Elektrode verzerrt Die Folge davon ist, daß dieses Herstellungsverfahren nicht zur Herstellung von Elektroden für Anzeigefelder verwendbar ist, deren Abmessungen größer als 5 bis 8 cm sind.

Beim zweiten Verfahren müssen die Elektroden, die üblicherweise eine Breite von 15 bis 100 μ haben, so gedruckt werden, daß die Lichtdurchlässigkeit vergrößert ist und die Erfordernisse hinsichtlich der Zündeigenschaften erfüllt sind. Die Folge davon ist, daß die Dicke der gedruckten Elektroden kleiner als 5 μ wird. Damit brechen sie leicht während des Sinterns der Elektroden und während des hierauf folgenden Sinterprozesses der aufgebrachten dielektrischen Schichten.

Dies führt bei der Herstellung von Anzeigeflächen großer Abmessungen zu einer Streuung. Die Ursache liegt darin begründet, daß einige Teile der Metallpaste dick und andere dünn gedruckt werden. Die kleine absolute Menge der Paste hat auch ein unzureichendes Anhaften der Elektroden am Substrat zur Folge. Außerdem sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Elektroden und dielektrischen Schichten wesentlich verschieden.

Bei dem dritten Herstellungsverfahren ist es sehr schwierig, genau eine Maske großer Abmessungen des aufgedampften Überzuges herzustellen. Ferner ist eine Vakuumaufdampfschicht aus Metall mit einer Dicke größer als einige Mikron für ein Feld großer Abmessungen sehr teuer und eignet sich nicht für die Massenherstellung.

Es sind auch bereits Gasentladungs-Anzeigevorrichtungen bekannt, bei denen in einem Glassubstrat Schlitze oder Vertiefungen ausgebildet sind, in die die Elektroden in Form von Drähten oder dünnen Metallstreifen eingelegt sind (DE-OS 18 03 213, DE-OS 20 55 808). Diese Anordnungen sind jedoch relativ ungenau, da bei annehmbaren Herstellungskosten ein erhebliches Spiel zwischen den Abmessungen der Vertiefungen und der einzulegenden Elektroden vorhanden sein muß. Darüber hinaus bereitet die Befestigung dieser Elektroden in den Vertiefungen Schwierigkeiten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung zu schaffen, mit dem es möglich ist, Elektroden mit einem geringen elektrischen Widerstand und einer gleichmäßigen Potentialverteilung zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zur Bildung der Elektroden Metallpaste in die Vertiefungen gebracht und anschließend gebrannt wird.

Mit diesem Verfahren sind eine Reihe von Vorteilen zu erzielen, von denen einige nachstehend genannt sind.

a) Ein Verziehen des Elektrodenträgers kann erheblich verringert werden. Wird für die Elektroden Zinnoxid verwendet, so bringt dies ein beträchtli-

ches Verziehen mit sich, wenn der dünne Film aus Zinnoxid gebildet wird. Wird z. B. ein Feld mit einer Abmessung von 35 cm verwendet, so beträgt die Formänderung 50 bis 300 μ. Bei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Elektroden liegt die Formänderung innerhalb ±30 μ, wenn ein Feld von 35 cm verwandet wird.

b) Die Dicke der Elektrodenschicht ist einstellbar, und somit kann der elektrische Widerstand der Elektrodenschicht selektiv bestimmt werden.

c) Bei Elektroden gleicher Breite gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren eine größere Anhaftfläche der Elektroden an dem Substrat als andere Verfahren. Die Haftfestigkeit ist daher größer als bei anderen Methoden.

d) Es tritt während des Einbrennvorgangs des bedekkenden dielektrischen Belags in der Elektrodenbreite keine Diffusion auf, da die Elektroden in dem Trägersubstrat eingebettet sind.

e) Eine Streuung der Elektrodenbreite ist ebenso nicht vorhanden.

f) Der Herstellungsvorgang ist einfach und zur Massenherstellung geeignet

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten. Die Erfindung wird an Hand von vier Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schrägansicht, die den Aufbau eines typischen Gasentladungs-Anzeigefeldes darstellt,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Gasentladungs-Anzeigefeldes nach F i g. 1,

Fig.3 eine schematische Darstellung βΐηεε Substrats mit erfindungsgemäß hergestellten Elektroden,

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des Substrats mit den Elektroden nach F i g. 3.

F i g. 1 zeigt eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung 1 mit zwei Substraten 2 und 2a für die Elektroden. Bei dem Substrat 2 für die Elektroden ist eine Gruppe von in Spalten angeordneten Elektroden 3 vorgesehen, die parallel zur senkrechten Achse verläuft; der dielektrische Belag 4 bedeckt die Elektrodengruppe 3. Bei dem - Substrat 2a für die Elektroden ist eine in Reihen angeordnete Elektrodengruppe 3a vorgesehen, die parallel zur horizontalen Achse verläuft; die dielektrische Schicht 4a bedeckt die Elektrodengruppe 3a. Die Substrate 2 und 2a für die Elektroden sind mit Zwischenräumen parallel zur Elektrodengruppe 3 bzw. 3a angeordnet. Wie in F i g. 2 gezeigt, sind die parallelen Spalten und Reihen durch einen Luftspalt 5 voneinander getrennt. Der Luftspalt 5 ist mit Edelgas gefüllt, das einen geeigneten Druck aufweist und ionisierbar ist. Wird die Vorrichtung 1 zu Anzeigezwecken verwendet, so ist es notwendig, daß mindestens eines der Substrate 2, 2a und eine der dielektrischen Schichten 4, 4a transparent ist.

Wenn in der erwähnten Gasentladungs-Anzeigevorrichtung 1, dargestellt in den F i g. 1 und 2, eine elektrische Spannung, die höher ais die Zündspannung Vi ist, selektiv zwischen den Spalten und Reihen der Elektrodengruppen 3 bzw. 3a angelegt wird, so entlädt sich die jeweilige Kreuzungsfläche der spalten- und reihenförmig angeordneten Elektret" in den mit einem ionisierbaren Gas gefüllteil i^uiiapalt 5. Während dieser Entladung bildet sich in der Nähe der erwähnten Kreuzungsfläche in den dielektrischen Schichten 4 und 4a eine Wandspannung. Auf Grund dieser Wandspannung wird die einmal stattgehJmdene Entladung mit der pulsierenden DauerspannuAg V₅, die niedriger als die Zündspannung Vr ist, aufrechterhalten und fortgesetzt.

Das heißt, die Information, die als eine die Zündspannung Vi übersteigende Spannung eingespeist wird, wird von der erwähnten Wandladung gespeichert

Die erwähnte Entladung erfolgt zur Anzeige an der Entladungsfläche.

Außer den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Grundkonstruktionen können auch verschiedene andere Konstruktionen für die Gasentladungs-Anzeigevorrichtung verwendet werden. Es kann z. B. auch eine Vorrichtung mit Zellenabstandhaltern in dem mit Gas gefüllten Spalt oder mit einer Plattenentladungsvorrichtung, die die Elektrodengruppe auf einem gemeinsamen ebenen Substrat vorsieht, verwendet werden. Im letzteren Fall findet die Entladung zwischen einander benachbarten Elektroden auf dem gleichen ebenen Substrat statt Es können auch Selbstverschiebevorrichtungen verwendet werden, bei denen sich der Entladungspunkt selbst verschiebt

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der Baugruppe für eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung erläutert, die die Spalten- und Reiherelektroden 3 bzw. 3a und die dielektrischen Beläge 4 bzw. 4a auf den Substraten 2 bzw. 2a für die Elektroden bildet.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Substrat für die Elektroden und Fig.4 ist eine Schnittansicht des in F i g. 3 gezeigten Substrats für die Elektroden. Zunächst wird das Substrat 6 für die Elektroden, das Abmessungen von 440 χ 380 χ 10 mm hat, mit einem Chromsäuregemisch gereinigt, mit reinem Wasser gewaschen und dann getrocknet Als nächstes wird das Substrat 6 mit einem fotoempfindlichen Harz der Kunststoffelastomergruppe überzogen. Dann wird das Muster von 50 μ breiten Elektroden auf das Substrat aufgedruckt, das Substrat entwickelt und dann mit einem Ätzmittel, das aus 46% Lösung Flußsäure, 12 Normal-Lösung Salzsäure und Wasser zusammengesetzt ist, zwei Minuten lang geätzt Das Gewichtsverhältnis der Komponenten beträgt 100 :3 :20. Als Folge hiervon werden 12 μ tiefe, geätzte Rillen auf dem Substrat gebildet. Diese Rillen werden zum Einbrennen bzw. Sintern bei niedriger Temperatur mit einer Goldpaste bedeckt und das Substrat gebrannt. Dadurch bakken die dünnen Elektroden 7 unter den besten Bedingungen und ohne Unterbrechungen am Substrat an. Um entsprechend Fig.4 die dielektrischen Beläge 8 auf der oberen Schicht der Elektroden zu bilden, werden die Elektroden mit einem Schmelzglas aus der Gruppe Bleioxid-Borsäure überzogen. Dieser Überzug wird dann etwa 30 Minuten bei 520⁰C wärmebehandelt, und es wird eine flache dielektrische Schicht 8 erhalten. Während der Behandlung tritt im Hinblick auf die dünnen Elektroden weder eine Diffusion noch eine Unterbrechung auf. Das gewöhnliche Anzeigefeld besitzt zwei Elektrodensubstrate, die in paralleler, mit den Innenflächen einander gegenüberstehender Weise angeordnet und durch einen mit ionisierbarern Gas gefüllten Spalt getrennt sind.

Bei manchen Anzeigefeldern wird die Entladung zwischen einander benachbarten Elektroden auf demselben Substrat bewirkt, auf welchem ein mit einem ionisierbaren Gas gefüllter Spalt vorgesehen ist.

In dem obigen Beispiel wurde Zum Anbringen der Elektroden am Substrat eine Goldpaste verwendet. Es können jedoch auch andere Pasten, die z. B. Silber, Platin oder Palladium als Hauptkomponente enthalten, mit ähnlichen Effekten angewandt werden. Im allgemeinen sind Metallpasten, die als Hauptkomponente Edelmetalle besitzen Jürgen erwähnten Zweck anwendbar. Es

kann jedoch kein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden, wenn eine rhodiumhakige Paste verwendet wird.

Soweit es die Herstellung der feinen Rillen betrifft, kann dasselbe Ergebnis mit einem Sandstrahlverfahren oder einem Ultraschallverfahren erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung der Elektroden einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, bei dem in einem Substrat Vertiefungen bzw. Rillen mit einem Elektrodenmuster vorgegebener Abmessungen gebildet, die Elektroden in diese Rillen eingebracht und dann mit einem Dielektrikum bedeckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Elektroden (3, 3a, 7) Metallpaste in die Vertiefungen gebracht und anschließend gebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Rillen in einer Tiefe von 5 bis 30 μ durch Fotoätzen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpast? als Hauptbestandteil ein Edelmetall enthält