DE2549737A1

DE2549737A1 - Verfahren zur versiegelung von gasentladungsbildschirmen

Info

Publication number: DE2549737A1
Application number: DE19752549737
Authority: DE
Inventors: Thomas Albert Sherk; Donald Miller Wilson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1976-06-24
Also published as: FR2295685A7; JPS5178168A

Description

Verfahren zur Versiegelung von Gasentladungsbildschirmen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren wie es aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hervorgeht.

Gasentlaäungsbildschirme. die mit Wechselspannung betrieben werden, weisen Koordinatenleitungen auf, die zum Gasentladungsraum hin durch eine dielektrische Glasschicht abgedeckt sind, so daß sich eine Isolation zur Gasentladungsstrecke ergibt. Um nun die dielektrische Glasschicht vor Abnutzung oder Zerstörung zu schützen, wird eine Magnesium-Oxid-Überzugsschicht hierauf angebracht, die dann ihrerseits die dielektrische Glasschichten jeweils zum Gasentladungsraum hin abdeckt. Zur Herstellung eines Gasentladungsbildschirms werden die einzelnen Glasscheiben mit den Leitungszügen und den darüberliegenden Isolations- und Schutzschichten angefertigt, um dann anschließend in einem Versiegelungsverfahrensschritt aufeinander in einem vorgegebenen Abstand zur Bildung des Gasentladungsraums zusammengelegt zu werden. Zur Versiegelung dient im allgemeinen Lötglas, das, z.B. als Paste_/rings um den Scheibenrand aufgetragen wird, um bei Erwärmung oberhalb des Schmelzpunktes eine wirksame Abdichtung des Gasentladungsraums zu gewährleisten. Während der Versiegelung besteht nun die unvermeidliche Tendenz des Magnesium-Oxid-Überzugs zur Rissebildung, was sich durch kleine Rißstellen bemerkbar macht. Diese Rissebildungstendenz wird noch begünstigt, wenn relativ hohe Temperaturen für Versiegelungsverfahrensschritte erforderlich sind.

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Um dieses Problem zu lösen, wird im wesentlichen auf zwei verschiedene bekannte Arten vorgegangen. Im einen Falle wird angestrebt, die kritische Temperatur, bei der sich die Tendenz zur Rissebildung in einem Hagnesium-Oxid-überzug einstellt, anzuheben. Dies ist durchführbar, wenn wesentlich widerstandsfähigere Dielektrika für die Bedeckungsschichten der Leitungen Verwendung finden. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß wieäerstandsfähigere Dielektrika gleichzeitig auch höhere Schmelzpunktstemperaturen besitzen, obgleich man durch geeignete Auswahl der Bestandteile der verwendeten Dielektrika die kritische Temperatur zur Rissebildungsneigung um einen sehr viel höheren Betrag anheben kann als es der Temperaturerhöhung zum Wiederaufschmelzen der Dielektrika entspricht. Der wesentliche Nachteil ist dabei aber darin zu sehen, daß sehr wiederstandsfähige Dielektrika sich nicht so gut in geeignete dielektrische Filmüberzüge aufschmelzen lassen als es mit nur wenig wiederstandsfähigen Dielektrika der Fall ist.

Die andere Lösung des Problems der Rissebildungsneigung besteht darin, die Temperaturen, bei denen die Glasscheiben bei Bildung von Gasentladungsbildschirmen miteinander versiegelt werden, bis auf einen unschädlichen Wert abzusenken. Obgleich man zunächst von der Vorstellung ausgehen kann, daß auskristallisierende oder entglasbare Gläser für diesen Zweck ganz geeignet sein dürften, was Erweichungspunkt, thermische Ausdehnung und Festigkeitserwägungen angeht, so sind doch ihre Fließeigenschaften aufgrund der kinetischen Eigenschaften bei Kristallisation gegenüber glasartigen Zuständen sehr begrenzt. Hieraus ergeben sich dann ernste Probleme bei der Versiegelung, wenn ein geringer Glasscheibenabstand in typischer Weise 1 mm und weniger zur Herstellung des Gasentladungsbildschirms vorgesehen werden soll. Wenn auch eine gewisse Behebung dieser Schwierigkeiten dadurch herbeigeführt werden kann, daß das Lötglas mittels Siebdrucks, Fließpressung ode|r AuftragungsStrangs in dünnen Schichten angebracht werden kann, so führen alle diese Techniken doch oft zur Kontamination und/oder herabgesetzter Zuverlässigkeit der so hergestellten Gasentladungs bildschirme.

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Das USA-Patent 3 837 724 beschreibt verschiedene Aspekte zur Herstellung von Gasentladungsbildschirmen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin/ ein Verfahren zum Versiegeln von Gasentladungsbildschirmen bereitzustellen, das die Schwierigkeiten durch die Rissebildungsneigung von Magnesium-Oxld-Überzügen vermeidet, indem niedrige Versiegelungstemperaturen und ein nur begrenztes Fließen des Lötglases erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben, gelöst. Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Gläser im entglasten und glasartigen Zustand anwenden, wobei trotz Anwendung von dünnen LÖtglasschichten eine Kontamination vermieden wird. Außerdem ergibt sich in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiger Abstand innerhalb des Gasentladungsraums, welcher ohne weiteres kleiner als 1 mm sein kann. Schließlich ergibt sich noch der Vorteil, daß alle elektrischen Zuführungsanschlüsse nur zu* einer Seite des Gasentladungsbildschirms vorgesehen zu werden brauchen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Herstellungsverfahren folgende Schritte:

1. Herstellen von Glasscheiben unterschiedlicher Abmessungen zur Herstellung jeweils eines Gasentladungsbildschirms.

2. Anlegen von Abstandsstäbchen in ihrer Längsrichtung am BiId-Schirraranä 2ur Festlegung des Gasentladungsraumsabstand.

3. Anbringen eines Lötglasstreifens rund um den für den Gasentladungsbildschirm vorgesehenen Gasentladungsraum mit anschließender Versiegelung.

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In einem weiteren Verfahrensschritt werden die elektrischen Anschlüsse an die Innenoberfläche der kleineren Glasscheibe angebracht.

Es zeigt sich, daß durch Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens die Neigung zur Rissebildung im Magnesium-Oxid-überzug weitgehend ausgeschaltet wird, da lediglich geringe Versiegelungstemperaturen Anwendung zu finden brauchen, weil nur begrenztes Fließen des Lötglases erforderlich ist; welch letztere Tatsache die Anwendung eines 'Lötglases im entglasten Zustand gestattet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Ausführungsbeispielsbeechreibung anhand der unten aufgeführten Zeichnungen. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Draufsicht auf die beiden Glasscheiben,

wie sie vor Versiegelung aufeinander angeordnet sind,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Draufsicht nach Fig.

zur Andeutung der elektrischen Anschlüsse,

Fig. 3 ._f Einzelheiten eines typischen elektrischen

Anschlusses,

Fign. 4 und 5 Querschnittsausschnittte zur' Darstellung

struktureller Einzelheiten der Glasscheibenversiegelung nach Abschluß des Versiegelungsverfahrensschrittes.

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Zur Herstellung von Gasentladungsbildschirmen sind vier Verfahrensschritte erforderlich, jedoch sollen hiervon nu*: diejenigen beschrieben werden, die zum Verständnis der Erfindung wesentlich beitragen. Typisch für die Herstellung eines Gasentladungsbildschirms gemäß der Erfindung ist, daß zwei Glasscheiben aufeinandergelegt werden, bei denen die eine die andere an allen Seiten überragt, wie es aus der Ansicht nach Fig. 1 hervorgeht, wo die kleinere Glasscheibe 1 auf der Glasscheibe 2 aufliegt. In typischer Weise kann dabei die kleinere Glasscheibe die Abmessungen 9x22 cm und die größere 11x24 cm besitzen, so daß der Kanten-Abstand beidejr Glasscheiben an allen vier Seiten etwa 1 cm beträgt. In Fig. 1 sind weiterhin Anschlußstreifen 3 auf der Oberfläche der größeren Glasscheibe und Anschlußstreifen 4 auf der Unterseite der kleineren Glasscheibe zu erkennen, wobei die Anschlußstreifen jeweils Leitungen zur Kontaktierung der Koordinatenleitungen enthalten. Glasabstandsstreifen 5 dienen zur Gewährleistung des Glasscheibenabstands während des Versiegelungsverfahrensschrittes, so daß die Gasentladungskammer eindeutig definiert ist.

Wie sich weiterhin aus Fig. 1 ergibt, ist nach Versiegelung der Glasscheiben der Anschlußstreifen 4 auf der Unterseite der Glasscheibe 1 von außen nicht mehr zugänglich. Da nun aber die Zugänglichkeit zu beiden Anschlußstreifen 3 und 4 erforderlich ist, muß Vorsorge hierfür vor Anwendung des Verfahrens zur Versiegelung getroffen werden. Wie sich aus der Andeutung nach Fig. 2 ergibt, die einen Ausschnitt der rechten Seite der in Fig. 1 gezeigten Glasscheiben darstellt, läßt sich der Zugang zum Anschlußstreifen 4 auf der Unterseite der Glasscheibe 1 dadurch herbeiführen, daß dieser Anschlußstreifen über den Rand der Glasscheibe 1 hinaus derart vergrößert wird, daß sich ein Anschlußstreifen 6 ergibt. Jedweder dielektrische überzug über Anschlußstreifen 4 muß entfernt werden, z.B. durch Abätzen, bevor der verlängerte Anschlußstreifen angebracht wird.

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Eine Maßnahme zum Anbringen der Anschlußstreifenverlängerung besteht darin, daß zunächst ein pyrolysierbarer Steifen des Lötglases im "Grünzustand" gebildet wird. Ein leitendes Lötglasbasiselektrodenmuster, das dem Elektrodenmuster auf dem Anschlußstreifen 4 entspricht, wird dann im Siebdruck auf den pyrolysierbaren Streifen aufgebracht. Der pyrolysierbare Streifen wird dann zwischen die Glasscheiben 1 und 2 eingebracht, so daß bei Versiegelung beider Glasscheiben miteinander der verlängerte Anschlußstreifen 6 an seiner vorgesehenen Stelle eingeschmolzen ist. Ein wesentlicher Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes zur Verlängerung des Anschlußstreifens der kleineren Glasscheibe ist darin zu sehen, daß die Verlängerung selbst einen integralen Bestandteil der Versiegelung darstellt, so daß sich nur eine äußerst geringe Neigung zur Lösung aus der hermetischen Versiegelung bei den elektrischen Anschlußleitungen zeigt. Die Dicke des pyrolysierbaren Streifens ergibt sich aus dem Schwundbetrag zwischen "Grünzustand" und gebranntem Zustand. Da der pyrolysierbare Streifen nur bis zu einem gewissen Grad bei Versiegelung der Glasscheiben miteinander fließt, ergibt sich der entgültige Gasentladungsraumabstand aus dem Glasabstandsstreifen 5, so daß die Dicke des pyrolysierbaren Streifens keine kritische Größe darstellt.

Ein anderes Verfahren zur Erstellung der Anschlußverlängerung 6 besteht in Verwendung eines metallischen Anschlußstreifens aus Nickel-Chrom-Eisen, womit die thermischen Ausdehnungseigenschaften von Glas angepaßt sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht der metallische Anschlußstreifen aus den Fingern 7, die mit den Elektrodenanschlüssen auf dem Anschlußstreifen 4 zur überdeckung gebracht werden können. Das Verbindungsstück 8 der Finger 7 im Anschlußstreifen nach Fig. 3 dient lediglich zur Handhabung bei Herstellung. Die Dicke der Finger 7 sollte zweckmäßigerweise angenähert um 25 tun geringer sein als die des Gasentladungsraums.

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Jeder dieser Finger 7 wird durch Sprühen, Auftragen und dergl. Xu beiden Selten mit einer leitenden Glasbasispaste wie z.B. Palladiurasilber überzogen. Die Bedeckung zu jeder Seite des Fingers ist dabei etwa 12 pm dick, so daß dann die Gesamtdicke des überzogenen Fingers 7 der gewünschten Gasentladungsrauntdicke entspricht. Die Finger 7 des Anschlußstreifens werden zwischen beiden Glasscheiben eingeklemmt, wobei gleichzeitig ein Kontakt xu den Chroai-Kupferchrom-Koorälnatenleitungen auf dem Anschluß-Streifen 4 erstellt werdeil; dies wird vor dem Versiegelungsverfahrensschritt beider Glasscheiben vorgenommen. Nach Abschluß des Vüarpiegelungsverfahrensschrlttes wird dann die Verbindungsbrücke 8 zwischen den Fingern 7 entfernt. Ein Vorteil dieser Verfahrenstechnik liegt darin, daß die Verbindungsstreifeaverlangeruäg selbst ein integraler Bestandteil der Abstandshalterung für den GasentiadungBrauia und zwar als zusätzliche Maßnahme zur Gewährleistung der gewünschten Abstandes. Bei dieser Sachlage jedoch 1st die Dicke der beschichteten Finger 7 ein kritscher Wert und muß daher genauestens eingehalten werden.

Eine andere Maßnahme zur Verlängerung des Anschlußstreifens auf der kleineren Glasplatte 1 besteht im Auftragen eines keramischen Streifens aus Forsterit oder Bariumtltanat, der etwa 12 bis Jim dünner ist als es der Gasentladungsraumdicke entspricht. Geeignete Leituagszüge werden dann auf diesen Streifen aufgebrannt Schließlich läßt sich dieser Streifen dann in gleicher Weise anwenden, wie es oben für die metallisisehen Anschlußstreifen beschrieben ist.

Wenn die Änschlußstreifenverlängerungen sowie die Abstandsstreifen zwischen die Glasscheiben 1 und 2 eingebracht sind, dann wird der Lötglasstreifen rund um den Rand der kleineren Glasscheibe ange-

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bracht, wobei das verwendete Lötglas eine relativ niedrige Schmelz punktstemperatur besitzt. Das hierzu verwendete Lötglas besteht im wesentlichen aus einem Glas mit entglasbarem Zustand, wie z.B. aus Blei-Zinkborat, das in Form einer Strangfließpressung in Pastenform aufgetragen wird. Bei Verwendung eines solchen Lötglases findet der Versiegelungsverfahrensschritt bei einer Temperatur von angenähert 45O°C während einer Zeitdauer von annähernd 60 ".min statt. Da ein gleichmäßiger Gasentladungsraumabstand dank der verwendeten Abstandshalter voreingestellt ist, ist nur unbeträchtliches Fließen des Lötglases ausreichend genug. Das Lötglas braucht nämlich nur die Oberflächen zu benetzen, um die gewünschte hermetische Versiegelung zu erzielen.

Nach Versiegelung beider Glasscheiben miteinander, versiegelt ein Lötglaswulst 9 die Glasscheibe 1 mit den Verlängerungsanschlüssen 7 (Fig. 4) einerseits und mit der Glasscheibe 2 direkt (Fig. 5) in den übrigen Randbereichen der Glasscheibe 1.

Obgleich im obigen Ausführungsbeispiel die Verwendung von entglasbarem Lötglas aufgezeigt ist, kann auch ebensogut ein den gläsernen Zustand beibehaltendes Lötglas für den Versiegelungsverfahrensschritt bei einer Temperatur von e finden entsprechend USA-Patent 3 841 883.

fahrensschritt bei einer Temperatur von etwa 450 C Anwendung

Anstatt nur eine Anschlußverlängerung, wie oben beschrieben, zu verwenden, kann auch zu jeder Seite des Gasentladungsbildsch'irms eine Anschlußverlängerung vorgesehen werden. Dies könnte z.B. nützlich sein, wenn die Koordinatenleitungsdichte zu groß wäre, wobei es dann ^vorteilhaft wäre, abwechselnd zu verschiedenen Seiten des Gasentladungsbildschirms die Anschlüsse auszuführen.

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Claims

PATENT A H SPRUCH E

Verfahren zur Herstellung eines Gasentladungsbildschirms, bestehend aus zwei miteinander versiegelten und in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordneten Glasscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß eine kleinere Glasscheibe auf eine größere Glasscheibe, die die kleinere Glasscheibe auf allen vier Seiten überragt, in vorgegebenen Abstand durch Anbringen eines Lötglasstranges längs des Randes der kleineren Glasscheibe aufgebracht wird und daß dann die Glasscheiben mit dem Lötglasstrang zur Versiegelung und Bildung eines Gasentladungsraums auf eine relativ niedrige Temperatur aufgeheizt werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß Lötglas mit entglasbarem Zustand verwendet wird.

Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungszüge auf der kleineren Glasscheibe vor Zusammenlegen beider Glasscheiben verlängert werden.

Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung der Anschlüsse beschichteter Metallstreifen verwendet werden, die während des Aufheizverfahrensschrittes integraler Bestandteil der hermetischen. Versiegelung werden.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallanschlußstreifen mit Lötglas überzogen wird.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallanschlußstreifen mit keramischer Masse überzogen wird.

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7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor Auf bringein der Glasscheiben aufeinander, die elektrischen Leitungszüge auf ihren Innenseiten in an sich bekannter Weise mit dielektrischen Schichten, wovon jeweils die oberste MgO ist, bedeckt werden.

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