DE2628819A1

DE2628819A1 - Herstellung von gasentladungsbildschirmen

Info

Publication number: DE2628819A1
Application number: DE19762628819
Authority: DE
Inventors: Melvin Berkenblit; Robert O Lussow; Kyu Chang Park; Arnold Reisman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-06-26
Publication date: 1977-01-27
Also published as: JPS5210067A; IT1062167B; CA1051507A; US4018490A; GB1535818A; JPS5750332B2; FR2317758A1; FR2317758B1

Description

bu-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, W.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 974 050

Herstellung von Gasentladungsbildschirmen

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

Eine der Schwierigkeiten bei Herstellung von Gasentladungsbildschirmen ergibt sich aus der Tatsache, daß im allgemeinen derartige Prozesse eine größere Anzahl von Verfahrensschritten einschließen, die ziemlich mühsam sowie umständlich sind und deshalb je besondere Behandlungsmaßnahmen erfordern. Derartige Verfahrensgänge sind dann natürlich entsprechend aufwendig. Bedeutsamer ist jedoch die Tatsache, daß besondere Behandlungsmaßnahmen| zur Folge haben, daß Vergiftungs- und Schadstoffe sowie Fremdkör-; per in den Bildschirmraum eintreten können, so daß ein auf diese j Weise hergestellter Gasentladungsbildschirm nicht unter optimalen j Betriebsbedingungen arbeiten kann. Es ist offensichtlich, daß je j mehr derartige besondere Behandlungsmaßnahmen vorgesehen werden, um so größer die Wahrscheinlichkeit ist, daß der fertig gestellte Gasentladungsbildschirm keine brauchbaren Betriebscharakteristiken, annehmbare Langlebensdauereigenschaften oder zufriedenstellende Arbeitsbedingungen aufweisen kann. Dementsprechend dürfte es vorteilhaft sein, wenn ein Prozeß zur Verfügung stünde, der einige dieser Verfahrensschritte eliminieren, oder einige Verfahrensschritte kombinieren könnte, derart, daß die Anzahl der beson deren Behandlungsmaßnahmen herabgesetzt wird, um so ein Herstellungsverfahren zu bieten, das zuverlässige und annehmbare Gasentladungsbildschirme bei fernerhin vermindertem Ausschußzahlen herzustellen gestattet.

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ORIGINAL INSPECTED

Eins der speziellen Probleme, das sich bei Herstellung von Viechsei strom betriebenen Gasentladungsbildschirmen stellt, beruht in der Tatsache, daß die Schicht zum Schütze der Dielektrikumsüberzugsschicht der Elektroden, deren Sekundärelektronenemissionseigenschaften für die Bildschirmoperation von besonderer Bedeutung sind, oft chemisch äußerst aktiv ist. So ist z.B. häufig für diesen Zweck verwendetes Magnesiumoxid als Sekundärelektronen imitierendes Material ziemlich reaktionsfreudig mit Wasser und Kohlenstoffdioxid. In dieser Hinsicht ist es bekannt, daß die elektrischen Eigenschaften des Gasentladungsbildschirms bei Wechselstrombetrieb unter Einwirkung von Wasser und Kohlenstoffdioxid beeinträchtigt werden. Es dürfte dabei auf der Hand liegen, daß außerdem noch andere Elemente und Verbindungen gleicherweise die elektrischen Eigenschaften der Gasentladungsbildschirme beeinträchtigen könnten. Demnach dürfte es bei Herstellung von Gasentladungsbildschirmen äußerst wichtig sein, jede Möglichkeit des Aussetzens aktiver Bereiche des Gasentladungsbildschirms den Verunreinigungen wie Wasser und Kohlenstoffdioxid, zu vermeiden oder doch im Auftreten wesentlich herabzusetzen. Dies gilt insbesondere während des Abkühlens nach Zusammenbau des Gasentladungsbildschirms .

Beim üblichen Verfahren zur Herstellung von Gasentladungsbildschirmen muß der Gasentladungsbildschirm nach Versiegelung in Luft unter Vakuum für einen längeren Zeitraum in einem besonderen Verfahrensschritt ausgeheizt werden, um in das Gasentladungsrauminnere eingedrungene Fremdstoffe und Fremdkörper zu zersetzen oder zu resorbieren (Reaktions- oder Absorptionsprodukte). Anschließend wird dann der Gasentladungsbildschirm mit der zum Betrieb erforderlichen Gasmischung bis zu einem Druck von etwa 400 Torr aufgefüllt, der generell bei Raumtemperatur bzw. in diesem Bereich auftreten soll. Schließlich wird dann der Gasentladungsbildschirm abgeschmolzen. Unglücklicherweise ist im allgemeinen ein solches Vakuumausheizen nicht ausreichend, um die Schad- und Giftstoffe vollständig aus dem Gasentladungsraum zu entfernen, so daß dann der Gasentladungsbildschirm ausgedehnten elektrischen

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Einbrennvorgängen unterworfen werden muß, was den Einschluß einer Gasentladung bedingt, um so die speziell gewünschten und stabilen Betriebsbedingungen einzustellen. Mit einem derartigen Verfahren aber sind erhebliche Schwierigkeiten verbunden. So hat der beson- i dere Verfahrensschritt des Versiegeins der Gasentladungsbild- ' schirme unter Luftatmospähre zur Folge, daß viele Gasentladungsbildschirme als Produkt derartiger Verfahrensgänge für den Ein- j satz praktisch unbrauchbar bleiben. Die letzten Ursachen für die- ^; se Tatsache sind noch nicht vollständig geklärt, aber als eine S hiervon läßt sich anführen, daß übliche Raumatmosphärenbedingungen mit einem gewissen Gehalt an Kohlenstoffdioxid und Wasser Verunreinigungen bei derart hergestellten Gasentladungsbildschirmen in den jeweiligen Gasentladungsraum eindringen lassen.

Zur Vereinfachung der Gasentladungsbildschirmherstellung ist bereits ein Verfahren in der USA-Patentschrift 3 778 126 beschrieben, hierbei wird versucht, besondere Herstellungsmaßnahmen für die Evakuierungs- und Rückfülloperationen dadurch zu umgehen,, daß für den Herstellungsprozeß nur ein einziger Vakuumofen angewendet wird, in dem dann die einzelnen Herstellungsverfahrensschritte ablaufen. Insbesondere werden die Gasentladungsbildschirme hierin versiegelt und mit einer Neon-Argon-Gasmischung gefüllt. Da das Hauptziel bei genannter Patentschrift darin zu sehen ist, die Erfordernis des Evakuierungs- und Gaseinfüllstutzens des Gasentladungsbildschirms zu vermeiden, wenn der Gasentladungsbildschirm in der Neon-Argon-Gasmischung abgesiegelt wird, ist in dem Gasentladungsraum ein für alle mal die Gasmischung, die für den Gasentladungsbetrieb dient, hermetisch eingeschlossen.

Dies bringt aber wieder Schwierigkeiten mit sich und zwar aufgrund der Tatsache, daß, obgleich der Gasentladungsbildschirm auf einfache Weise in einer Neon-Argon-Atmosphäre abgesiegelt wird und zumindest theoretisch ein Ausheizen und Rückfüllen erübrigt werden, derart hergestellte Gasentladungsbildschirme weiterhin Vergiftungs und Schadstoffe enthalten, obgleich die Absiegelung vollständig

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unter Neon-Argon-Atmosphärenbedingungen erfolgt. Dies beruht auf der Tatsache, daß der einzige anfänglich durchgeführte Pumpvorgang offensichtlich nicht ausreichend ist, um alle Fremdstoffe bzw. ■•Körper aus dem Gasentladungsraum zu entfernen. Darüberhinaus ergibt sich auch während des Versiegelungsprozesses des Gasentladungsraums ein beträchtlicher Ausgasungsanteil von Fremd-- und Schadstoffen als Verunreinigung von verschiedenen Bildschirmmaterialien herrührend, als Fabrikationsreste und aus der Vakuumkammer. Diese ausgegasten Verunreinigungen sind dann ein für alle mal im Gasentladungsraum eingeschlossen, wenn ein Herstellungsverfahren nach oben genanntem Patent zur Durchführung gelangt.

^:Eine weitere Schwierigkeit beim bekannten Verfahren besteht darin, daß das Auffüllen des evakuierten Gasentladungsraums mit einer Neon-Argon-Mischung auf einen Druck von etwa 1 Atmosphäre [bei Raumtemperatur in einem abgeschlossenen System erfolgt. Drücke von etwa 1 Atomsphäre bei Raumtemperatur in einem abgeschlossenen System sind aber für eine zuverlässsige Betriebsweise viel zu hoch und deshalb unwirksam und unbrauchbar für eine zufriedenstellende Anzeigebetriebsweise bei normal üblicher Ver- ;siegelung des Gasentladungsraums, nämlich unter Anwendung von ι Glaslöttemperaturen bei z.B. 500° C, wobei die hierbei im Ent- !ladungsraum eingeschlossene Neon-Argon-Mischung gewissermaßen mit beteiligt ist. Da die Temperatur, bei der der bekannte Gasentladungsbildschirm für dauernd versiegelt wird, der Glaslöttemperatur entspricht, läßt sich der Raumtemperaturdruck für derartige Bildschirme nur durch geeignete Druckkontrolle innerihalb des Gasentladungsraums bei Versiegelungstemperatur auswählen ι bzw. sicherstellen, um eine zuverlässige Betriebsweise des Gasientladungsbildschirms zu gewährleisten.

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Fernerhin ist in die_ser bekannten Anordnung der dort angeblich

nicht erforderliche Einbrennverfahrensschritt in Wirklichkeit ,

doch notwendig, um brauchbare Gasentladungsbildschirme zu erhalten. Bei Vermeidung des Evakuierungs- und Füllstutzens entspre- ^; chend oben genanntem Patent ergibt sich ein weiterer Nachteil,
der sich aus den Dimensionen eines Gasentladungsbildschirms ergibt, wobei nämlich das Oberflächen/Raumverhältnis groß und das
absolute Volumen klein ist, so daß bei vorhandenem Evakuierungsund Einfüllstutzen die Stutzenstruktur selbst Baüfest in Form zusätzlichen Volumens zur entsprechenden Verteilung von Schad- und
Giftstoffen, die im Bildschirm eingeschlossen sind, darstellt.
Besteht diese Möglichkeit nicht, dann wirkt sich dies auf die , Lebensdauer des Gasentladungsbildschirms ungünstig aus.

Bei dieser Sachlage besteht die Aufgabe der Erfindung darin,- ein | verbessertes Herstellungsverfahren für Gasentladungsbildschirme ^l anzugeben, wobei in einfacher Weise die Bildschirmbestandteile
frei von Schad- und Giftstoffen gehalten werden können, und der
Herstellungsprozeß mit seinen vielen einzelnen Verfahrensschritten in einem abgeschlossenen System fortlaufend durchgeführt wird, so daß die Ausschußrate gegenüber bisher wesentlich herabgesetzt
werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es im Kennzeichen '·. des Patentanspruchs 1 angegeben ist. '

Gemäß der Erfindung besteht demnach der Herstellungsvorgang von |

Gasentladungsbildschirmen darin, daß in einem abgeschlossenen i

System aufeinanderfolgend die Versiegelung des Entladungsraumes, j das Aufheizen, verbunden mit dem Ausgasen der einzelnen Bestand- ! teile sowie der Ofenkammer und das Auffüllen aufeinanderfolgend j erfolgen, so daß in vorteilhafter Weise vermieden wird, während _; des Herstellungsvorgangs einzelne Teile oder Halbfertigprodukte j in den verschiedensten Stadien manipulieren und/oder handhaben j zu müssen; gleichzeitig wird Zufuhr und Einwirken gewisser Schad-j bzw. Giftstoffe reduziert bzw. gänzlich eliminiert, deren Ein- | fluß sonst unvermeidbar ist und demnach bei bekannten Anordnungen ! YO 974 050 6 0 9 8 8 4/0328

entsprechend aufwendige Maßnahmen zur Unschädlichmachung erfordert Grundlegend schließt der Prozeß zur Bildschirmherstellung gemäß der Erfindung das Versiegeln der einzeln in die Ofenkammer ein- ! gebrachten Gasentladungsbildschirmteile in geeigneter kontrollier-j

ter Gasatmosphäre ein, um durch Behandlung in einem einzigen thermischen Zyklus brauchbare Gasentladungsbildschirme zu erhalten. Dies gilt insbesondere für Wechselstrombetriebene Gasentladungsbildschirme mit Dielektrikumsüberzug über den Elektrodenleitungen auf der vorderen und hinteren Deckplatte.

Die Bildschirmeinzelteile in nicht zusammengesetzter Form werden also in die Ofenkammer, gefüllt mit geeigneter Gasatmosphäre, in der Weise eingebracht, daß sie unter Einwirken lassen einer geeigneten Hitzebehandlung miteinander gelötet werden. Eine übliche Stutzenstruktur zum Einfüllen bzw. zum Evakuieren ist auf eine der als Deckplatte dienenden Glasplatten des Gasentladungsbildschirms vorgesehen, indem eine Platin- oder irgendeine andere geeignete Drahtspule bzw. ein Heizelement rund um diesen Stutzen , gelegt wird, um ihn im geeigneten Moment abschmelzen zu können. ^! Die Ofenkammer wird dann leer gepumpt,- indem z.B. eine Absorptions pumpe oder dergl. Anwendung findet.

Eine gereinigte Gasmischung, z.B. Luft, wird dann zur partiellen Füllung der Ofenkammer verwendet. Anschließend wird die Kammer auf etwa 420° C bis 460° C z.B. aufgeheizt und auf dieser Temperatur gehalten. !Während dieser Zeitdauer wird die Kammer wiederum evakuiert und dann anschließend bis zu einem gewissen Gasdruck aufgefüllt, um Ausgasungsprodukte aus der Kammer und den Gasentladungsbildschirmbestandteilen wirksam zu entfernen. Dann wird die Kammer auf einen Druck von 1 Atmosphäre aufgefüllt und auf annähernd 500 C bei einer Rate von etwa 100° C pro Stunde aufgeheizt, um dann für nahezu eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten zu werden, wobei die Versiegelung des Gasentladungsbildschirms in Form der Lötglasverschmelzung am Rande durchgeführt wird. Oben erwähnte Zahlen sind beispielsweise angegeben,

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: da auch andere Betriebsparameter wirksam angewendet werden können. Hieran anschließend wird die Kammer abgekühlt, typischerweise bis zu 300 C, um dann die Kammer wiederum zu evakuieren und bis zu \

ι einem gewissen Druck mit einer Neon-Argon-Gasmischung aufzufüllen, wobei in typischer Weise eine Neon-Atmosphäre mit 0,1 % Argon Anwendung findet. Der hiermit verbundene Reinigungsvorgang wird fortgesetzt, während die Temperatur herabgesetzt wird, bis ein vorgegebener Temperaturwert erreicht ist. Hierbei wird gleichzeitig der Druck der Neon-Argon-Gasmischung, wie gewünscht, ein- ; gestellt und das Abschmelzen des Gasentladungsbildschirms wird ! durch Erregen der Platinspule bzw. des·Heizelements eingeleitet. \ Temperatur und Druck des im Gasentladungsbildschirm enthaltenen j Gases beim Abschmelzen sind festgelegt durch die gewünschte Druckbedingung im Gasentladungsbildschirm bei Raumtemperatur.

Bei vorliegender Erfindung erfolgt also die Bildschirmrandversiegelung, d.h. die Verlötung der Glasplatten, bei einem Gasdruck von etwa 1 Atmosphäre, unabhängig von den endgültigen Druckverhältnissen der Neon-Argon-Gasmischung im Gasentladungsbildschirm. Die eingeschlossene Gasentladungsmischung aus Neon-Argon bei Raumtemperatur, läßt sich hinsichtlich ihres Druckes im Betriebszustand sowohl durch die Temperatur als auch durch den Druck beim Abschmelzen einstellen bzw. steuern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines gesteuerten Ofensystems zur Einstellung einer Gasatmosphäre bei Gasentladungsbildschirmherstellung.

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Wie bereits gesagt, bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren i hauptsächlich auf die Herstellung von Wechselstrom betriebenen 'Gasentladungsbildschirmen, bei denen die Elektrodenleitungen mit einer Dielektrikumsschicht überzogen sind, die ihrerseits eine Schutzschicht gegen Zerstörung trägt. Diese Schutzschicht weist vorzugsweise Sekundärelektronenemissionscharakteristiken auf und besteht beispielsweise aus Magnesiumoxid. Einzelne Glasplatten erhalten am Rand einen Lötglaswulst, um hierauf jeweils andere Glasplatten zu legen und dann beide miteinander zu verschmelzen, so daß zwischen den Glasplatten ein Gasentladungsraum gebildet !wird. Ein Verfahren hierzu ist beispielsweise in der USA-Patentischrift 3 862 831 beschrieben. Der Lötglaswulst kann dabei entweder auf die dielektrische Überzugsschicht oder direkt auf freiliegende Elektrodenleitungsbereiche aufgelegt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei beiden Anordnungsarten anwenden. Demnach wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorausgesetzt, daß zwei mit Elektrodenleitungszügen bedeckte Glasplatten, wovon eine einen Zuführ-- und Evakuierungsstutzen !trägt und eine mit einem Lötglaswulst und Abstandshaltern am Rand versehen ist, in das Fertigungssystem eingegeben werden. Lötglaswülste, die rahmenförmig ausgelegt sind, sind an sich !bekannt. Grundsätzlich besteht ein solcher Lötglaswulstrahmen ^!aus einem geeigneten Lötglas oder einem anderen Versiegelungsmaterial, das den vorgesehenen Gasentladungsraum zwischen den beiden Glasplatten umgeben und abdichten soll. Dies ergibt sich auch aus der Zeichnung, wo die beiden Glasplatten 1 und 3 durch einen Lötglaswulst 5 in Form eines am Glasplattenrand verlaufenden Rahmens im Abstand zueinander gehalten werden. Wie bereits erwähnt, besitzen die Glasplatten 1 und 3 in typischer Weise Elektrodenleitungssätze, bestehend aus parallelen Leitungszügen, die mit einer dielektrischen Glasschicht überzogen sind, die !ihrerseits wieder die Schutzschicht, wie z.B. Magnesiumoxid, trägt.

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Weiterhin ist in der Anordnung nach der Zeichnung ein Heizelement oder eine Spule 7 vorgesehen, das bzw. die den Füll™ bzw. Evakuierstutzen umgibt. Der Füll- und Evakuierstutzen 9 dient zum Einfüllen und Abziehen von Gasen in bzw. aus dem Gasentla-'dungsraum, um dabei gleichzeitig Fremd- bzw. Schad- bzw. Giftstoff^ während der periodisch aufeinanderfolgenden Evakuierungs- und Auffüllgänge aus der Kammer 11 zu entfernen. Das Heizelement 7 kann z.B. aus einer Platindrahtspule bestehen, die den Füll- und Evakuierungsstutzen umgibt. Die Platinspule wird durch eine Niedrigspannungs-Hochstromversorgung, die hier nicht gezeigt ist, :erregt, indem diese an die Anschlüsse 13 angelegt wird. In typischer Weise genügt eine 10 Volt-25 Ampere Stromversorgung für ein wirksames Abschmelzen des Zuführ- und EvakuierungsStutzens, um so j deft Gasentladungsbildschirm mit seiner endgültigen Gasfüllung bereitzustellen.

iWie ersichtlich, ruhen die Glasplatten 1 und 3 auf einer Plattform 13, die ihrerseits mit den Schrauben 15 und 17 befestigt ist. Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen, lassen sich die Schrauben 15 und 17 auf dem Gestell 19 zur Hebung oder Senkung der Plattform 13 entsprechend einstellen. Die Plattform 13 besteht in typischer Weise aus Aluminium. Die Gewichte 21 und 23 dienen _;dazu, einen gleichförmigen Druck auf die Glasplatten 1 und 3 mit dem dazwischenliegenden Lötwulstrahmen 5 auszuüben. Das Gewicht 21 kann aus Stahl bestehen, wohingegen das Gewicht 23 aus Aluminium gefertigt ist. Wie ersichtlich, besitzen die Gewichte und 23 entsprechende Lochungen, um den Füll- und Evakuierungsstutzen 9 mit dem Heizelement 7 aufnehmen zu können. Um die verschiedenen Teile auf der Plattform 13 zweckmäßig anordnen zu können, lassen sich die Seitenwandungen und die Abschlußdecke der Ofenkammer als Ganzes entfernen, indem die Flansche 25 und 27 voneinander gelöst werden. Andererseits lassen sich die Flansche 25 und 27 aufexnanderschrauben, so daß sich die gewünschte Gasatmosphäre im Innenraum der Ofenkammer aufrecht erhalten läßt.

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Zum Aufheizen während des thermischen Zykluses im Zuge des Gasentladungsbildschirmherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung, ist eine Heizspule 29 vorgesehen, die die Vertikalwandung an der Ofenkammer 11 umgibt. Wie ersichtlich, ist dabei eine Heizvorrichtung 31 oberhalb der Glasplattenanordnung und eine andere Heizeinrichtung 33 unterhalb der Glasplattenanordnung angeordnet. Die Gase werden über den Zuführstutzen 35 zugeführt und über den Entleerungsstutzen 39 abgezogen. Während der Verfahrensgänge des Herstellungsprozesses, bei denen das Gas kontinuierlich durch die Kammer 11 streicht, kann der Entleerungsstutzen 39 wirksamer zum Abziehen des Gases benutzt werden. Es dürfte ohne weiters klar sein, daß verschiedene Systeme anwendbar sind, die an den Zufuhrstutzen 35 anzuschließen sind, um die verschiedenen, erforderliche^ Gase nach Bedarf zuzuführen und den Herstellungsprozeß gemäß der Erfindung durchführen zu können. Im Grunde genügt ein einfaches Vakuumsystem, das an den Entleerungsstutzen 37 angeschlossen wird, um die Ofenkammer und die interne aktive Zone der Gasentladungsbildschirmanordnung zu evakuieren. Es sei darauf hingewiesen, daß 'das in der Zeichnung dargestellte System lediglich beispielhaft gilt, da sich nämlich die Erfindung ohne weiteres auch in anderer Weise realisieren läßt. In dieser Hinsicht dürfte es dann klar sein, daß auch andere Aufheiztechniken, als hier gezeigt, Anwendung finden können. Gleicherweise dürfte, falls erforderlich, die An-Iwendung von Kühlverfahren vorgesehen werden, falls dies für gewisse Zwecke in bestimmten Bereichen des Ofens erforderlich sein soll-Ite. Schließlich läßt sich das gezeigte System auch derart vergrößern, daß nicht nur ein Gasentladungsbildschirm sondern mehrere gleichzeitig der erfindungsgemäßen Behandlung unterzogen werden können und hierdurch das Verfahren wirtschaftlich besser ausgenutzt wird.

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Gemäß dem Verfahren vorliegender Erfindung, werden die Gasentladungsbildschirmeinzelteile/ wie in der Darstellung gezeigt, auf der Plattform 13 einzeln angeordnet. Wie oben erwähnt, läßt sich die Direktversiegelungstechnik anwenden, indem der Versiegelungswulstrahmen 5 derart angeordnet wird, daß die Versiegelung direkt zwischen den Glasplatten 1 und 3 mit den Elektrodenleitungen erfolgt. Diesbezüglich läßt sich der vorgeformte Versiegelungswulstrahraen aus irgendeiner geeigneten Lötglasmasse bereitstellen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Einfüllstutzen 9 mit einer Lötglasmasse vorgeglast, derart, daß eine Versiegelung zwischen Zuführstutzen und Glasplatte 1 ebenfalls während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen kann. Indem so verfahren wird, wird die Möglichkeit des Auftretens von Verunreinigungen stark herabgesetzt. Um einen festen Abstand zwicken den Glasplatten 1 und 3 während des Versiegelungsvorgangs beizubehalten, werden wie gesagt falls erforderlich Abstandsstücke zwischen den Glasplatten vorgesehen, wie es an sich bereits bekannt ist. Diesbezüglich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Nickelabstandshalter zu verwenden.

Sind die gesamten Bestandteile eines Gasentladungsbildschirms »ie oben beschrieben, in die Vakuumkammer 11 eingebracht, dann wird schließlich noch die Heizeinheit 7 rund um den Füllstutzen 9 angeordnet« Wie bereits erwäht, hat sich gezeigt, daß eine Platinspule in dieser Hinsicht und für diesen Zweck besonders brauchbar ist. Ist so alles richtig angeordnet, d.h. Gasentladungsbildschirm bzw. Gasentladungsbildschirme sind an ihrem Platz, wird die Ofenkammer abgedeckt, indem die Seitenwandungen und die Abdeckhauben über der Gasentladungsbildschirmanordung derart angebracht werden, daß Flansche 25 und 27 miteinander verbunden und versiegelt werden können. Das gesamte System wird dann durch eine Absorptionspumpe oder dergleichen evakuiert, die mit dem Abzugstutzen 39 in Verbindung steht. Ein FlüssigstickstoffjMolekularsiebpumpsystem läßt sich hierführ z.B. anwenden. Ist das System z.B. auf einen Druck von 10 Torr evakuiert, dann wird das System wieder mit gereinigter Luft, z.B. getrockneter, CO -freier

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Luft, aufgefüllt, uu dann wieder evakuiert und auf einen partiellen Druck im Bereich von 20 Torr aufgefüllt zu werden, sowie die Ofenkammer aufgeheizt wird.

Die Ofenkamner 11 mit der Gasentladungsbildscliirmzusaruaenstellung wird dann schnell bis oberhalb der Glasübergangstemperatur des Lötglases aufgeheizt, das zur Bildung des Lötglasversiegelungswulstrahraens dient. Die Aufheizungsrate ist nicht kritisch, aber es dürfte einleuchtend sein, daß auf jeden Fall ein thermischer Schock der Glasteile durch das Aufheizen verhindert werden muß. Die Aufheizung erfolgt durch Stromzufuhr zu den Heizelementen 29, 31 und 33. In typischer Weise ist bei üblichem Lötglas die Glasübergangstemperatur geringfügig oberhalb 375° C. Dementsprechend wird iiu bevorzugten Verfahrensschritt die Kammer 11 mit der Gasentladungsbildschirmzusammenstellung auf etwa 420 bis 460 C aufgeheizt, um dann anschließend für einen mehr oder weniger langen Zeitraum auf dieser Temperatur gehalten zu werden. Das Ausgasen der Gasentladungsbildschirmbestandteile und der Kammer erfolgt während dieses Teils des thermischen Zykluses. Ein spezieller Zweck zur Beibehaltung der Temperatur zwischen 420 bis 460° C ist darin zu sehen, daß der Lötglasversiegelungswulstrahmen geläutert werden kann. Damit ergibt sich eine in mancher Hinsicht wesentlich verbesserte Versiegelung. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Zeitdauer der Beibehaltung des genannten Temperaturbereiches für die Zwecke der Läuterung nicht kritisch ist, und ohne weiteres auch, je nach Umständen, von einem Augenblick bis zu einer halben Stunde variieren kann. Nachdem die Gasentladungsbildschirmbestandteile auf 420 bis 460° C aufgeheizt und für eine Zeit lang auf dieser Temperatur gehalten worden sind, wird gemäß einem bevorzugten Verfahrensgang der Erfindung, die Ofenkammer 11 evakuiert und mit getrockneter, C0_-freier Luft bis auf einen Atmosphärendruck von einer 1 Atmosphäre aufgefüllt, wobei eine kontinuierliche Strömung von 100 bis 200 cm pro Minute vom Zuführstutzen 35 zum Abzugsstutzen 39 beibehalten wird. Unter diesen Umständen wird die Temperatur wiederum erhöht und zwar

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angenähert wieder auf die Temperatur des Versiegelungsrahmens mit einer Rate von angenähert 10ü° C pro Stunde, νιο ein Lötglasversiegelungsrahmen verwendet wird, ist eine Temperatur zwischen 480 bis 520° C angebracht, vorzugsweise aber 5OO° c. Erreicht die Temperatur z.3. angenähert 500° C, dann wird diese Temperatur für angenähert 1 Stunde beibehalten, um die eigentliche Randversiegelung des Gasentladungsbildschirms und die Versiegelung des Zuführungsstutzens 9 abzuschließen. Hierbei sei jedoch darauf hingev/iesen, daß das Ende des Füllstutzens 9 immer noch in Richtung zur Ofenkammer 11 offen ist. Anschließend wird dann diese Ofenkammer 11 mit dem fertig versiegelten bzw. mit den fertig versiegelten Gasentladungsbildschirmen auf angenähert 300° C abgekühlt, bei v/elcher Temperatur dann die Ofenkammer 11 evakuiert und mit einem Partialdruck des gewünschten Entladungsgases aufgefüllt wird, wie es im Gasentladungsraum des fertigen Gasentladungsbildschirras eingeschlossen sein soll. Diesbezüglich hat sich eine Gasmischung, bestehend aus Neon, mit einem 0,1 %igen Argonanteil als für Bildschirmzwecke nützlich gezeigt. Der Evakuier- und Auffüllvorgang wird periodisch wiederholt, sowie Ofenkammer und Gasentladungsbildschirme auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der Ausgasen und dergleichen von den Gasentladungsbildschirrnbestandteilen im wesentlichen abgeschlossen ist.

In den Fällen, wo die Elektrodenleitungen auf den Gasentladungsbildschirmglasplatten mit einem dielektrischen Glasüberzug versehen sind, beendet das Ausgasen, aufgrund der Tendenz des dielektrischen Überzugs Viasserstoff freizusetzen, bei etwa 200° c. üird ein Wiederaufsclmelzdielektrikuiiisüberzug angewendet, wie es beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 862 831 beschrieben ist, wird das Ausgasen bei einer höheren Temperatur des Abkühlzykluses abgeschlossen, so daß da:
von Bedeutung sein kann.

abgeschlossen, so daß dann das Abkühlungsniveau von 200° C nicht

Nach Abkühlen der Ofenkammer 11 mit den hierin enthaltenen Gasentladungsbilaschirmteilen auf eine Temperatur, bei der das Aus-

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gasen aufhört, ist der Gasentladungsbildschirm selbst fertig zum Abschmelzen des Füllstutzens ύ. Dei dies era Verfahrens stand ist der Druck der lieon-Argon-Gasmischung so eingestellt, daß sich b^i Raumtemperatur der erwünschte Partialdruck des ira Gasentladungs— biIdschirra eingeschlossenen Gases einstellen kann. iJo z.B. der Gasentladungsbildschirra auf 200 C abgekühlt ist, wird der Druck der Gasentladungsriischung aus Neon mit 0,1 % Argon auf 635 Torr eingestellt, was dann einen Druck von 400 Torr bei Raumtemperatur ergibt. Bei vorgenannter Temperatur und Druck also, wird der Zuführstutzen 9 durch entsprechende Erregung des Heizelements 7 abgeschiuolzen. Es dürfte selbstverständlich sein, daß Druck und Temperatur beim Abschmelzen des Füllstutzens zweckabhängig sind, d.h. letzlich vom gewünschten Druck im Gasentladungsbildschirm bei Raumtemperatur abhängen. Wichtig jedenfalls für das Einstellen der Abkühltemperatur ist, daß der Wert so niedrig ist, daß jegliches Ausgasen aufhört.

Nach Abschmelzen ist der Gasentladungsbildschirra fertig und kann Prüffeldoperationen ohne zusätzliche Fabrikationsverfahrensschritte unterworfen v/erden. Wie ersischtlich, kann also aufeinanderfolgend der VersiegelungsVorgang, der Ausheizvorgang, der Gaseinfüllvorgang in einem einzigen abgeschlossenem Raum unter Anwenden eines einzigen thermischen Zykluses durchgeführt werden, ohne daß getrennte oder besondere Maßnahmen außerhalb des abgeschlossenen Raumes erforderlich wären. Mit Hilfe der erfindungsgeioäßen Verfahrensgänge erfolgt das Ausheizen und dergleichen gleichzeitig mit Einstellen der Versiegelungstemperatur, wobei das Rückfüllen während Abkühlung bei einem Temperaturwert erfolgt, der zum Abschmelzen des Abfüllstutzens 9 erforderlich ist.

Während des AufheiζVorganges wird getrocknete, C0₂~freie Luft in die Ofenkammer 11 unter aufeinanderfolgenden Stößen bei jeweiligem Partialdruck unter gleichseitigem Abzug eingelassen. Auf diese Weise wird die Ofenkammer 11 periodisch bis auf einen vorgegebenen Partialdruck aufgefüllt und evakuiert. Dies führt zu Aufwirbelung und stellt einen Reinigungsprozeß dar, wobei Ver-

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unreinigungen und Schadstoffe von internen Oberflächenbereichen der Ofenkammer und der GasentladungsbiIdschirmbestandteile gelöst und entfernt werden. Evakuieren und Rückfüllen mit getrockneter, CO₂-freier Luft läßt sich periodisch bis zum Erreichen der Lauterungstemperatur, d.h. bis 460° C im oben beschriebenen Beispiel, durchführen.

Obgleich im beschriebenen Ausführungsbeispiel getrocknete, C0„-freie Luft während der Anwendung de;s thermischen Zykluses beschrieben ist, sollta es ohne weiteres verständlich sein, daß auch andere Gase, wie z.B. träge Gase, gleichermaßen Anwendung finden können. Statt getrockneter, CO^-freier Luft können also auch Stickstoff und Xenon samt anderen Edelgasen angewendet v/erden.

Alternativ läßt sich auch die Neon-Argon-Gasmischung, die während des Abkühlprozesses benutzt wird, ebenso hierzu verwenden. Es wird an dieser Stelle betont, daß die Gasmischung, die schließlich im Gasentladungsbildschirm eingeschlossen sein soll, während der gesamten Evakuier- und Rückfülloperation im thermischen Zyklus angewendet werden kann, um auf alle Fälle zu gewährleisten, daß die Möglichkeit des Verbleibens von Restgasen anderer Substanzen als der, wie sie schließlich im Gasentladungsbildschirm eingeschlossen sein sollen, nach Abschluß des Ausgasens ausgeschlossen ist. Jedenfalls spielen bei Beobachtung dieser Maßnahme Restgaseinflüsse praktisch keine Rolle mehr.

In gleicher Weise lassen sich getrocknete, C0₂-freie Luft bis zum Erreichen der Läuterungstemperatur und Neon-Argon-Gasmischung sowohl beim Versiegelungsvorgang als auch beim Abkühlen des Heizzykluses anwenden. Bei Anwendung trägen Gases während des Versiegelungsvorganges ergeben sich Gasentladungsbildschirme zum Betreiben unter relativ geringen Betriebsspannungen bei kleinen Speiche rspielräumen. Im Gegensatz hierzu ergeben sich bei Anwendung getrockneter, C0_-freier Luft während des Versiegelungsvorgangs Gasentladungsbildschirme zum Betrieb bei höheren Betriebsspannun-

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gen mit größeren Speicherspielräumen. Offenbar spielt O₉ bei letzterem Vorgang wahrscheinlich eine Rolle zur Massenstabilisierung der dielektrischen Überzugsschicht und des Gasentladungsbildschirmsubstrats, während H₃O und CO- schädliche Einflüsse hierauf haben und deshalb vermieden werden sollten. Während der Bildschinaabkühlung und nach Abschmelzen des Füllstutzens 9 sollten jiidenfalls alle Restgase, wie O₂, H₂O und CO beseitigt sein und auch ferngehalten v/erden, da sie andernfalls nur schädliche Einflüsse auf die Oberfläche des dielektrischen Überzugs, wie z.B. HgO, ausüben können.

Bezüglich der Wahl der Abschmelztemperatur und des Druckes während des Abschmelzens des Füllstutzens sollte beachtet werden, daß der Prozeß gemäß der Erfindung die richtige Wahl dieser Parameter gestattet, derart, daß sich optimale Gasentladungsbedingungen bei Betrieb des Gasentladungsbildschirms einstellen können. So sollte das Abschmelzen des Gasentladungsbildschirmfüllstutzens bei einem Karnmerpartialdruck und einer Temperatur derart stattfinden, daß der Druck im Gasentladungsbildschirm bei Raumtemperatur für die jeweils vorgegebenen Gasentladungsstrecken im Bereich der minimalen Betriebstemperatur der für den Gasentladungsbildschirm charakteristischen Paschenkurve liegt. Gleicherweise, wie bereits erwähnt, wäre es wünschenswert, daß das Abschmelzen des Gasentladungsbildschirmfüllstutzens bei einer Temperatur vorgenommen wird, bei der das Ausgasen der Gasentladungsbildschirmbestandteile bereits abgeschlossen ist. Derartige Temperaturen ergeben sich leicht empirisch anhand der für den Gasentladungsbildschirm verwendeten Bestandteile.

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Claims

ΡΛΤΕ Li TAMSPR Ü C a K

(^!l.) Verfahren zum rlersteilen von Gasentladungsbildschirmen, dadurch gekennzeichnet/ daß die Gasentladungsbildschiriubestandteile einzeln auf eine Plattfona entsprechend dem jeweiligen Zusammenbau von Gasentladungsbildschirraen angeordnet werden, wobei sich die Plattform in einer kontrollierten Gas atmosphäre einer Ofenkaivtnit.r befindet, indeu irn einzelnen, zwischen de-n beiden Glasplatten ein Lötglasv^rsiegalungswulstrahruen ndt Abstandshaltern angebracht wird und die obere Platte um den Füllstutzen herum mit einem Lötglaswulstring versehen wird, und weiterhin gekennzeichnet durch Anbringen des Abschwilzhiäizeloments rund um den Zufiihrungsstutζen, durch

Evakuieren der Ofenkammer, durch

Rückfüllrm der evakuierten Ofenkaminer mit einem Prozeßgas, durcii Aufheizen der Ofenkaimaer bis zur Glasübergangs temperatur des Lötglases dus Versiögt-lungsrahmens und des Füllstutzenswulstringes, so daß die Gasentladungskammer das Gasentladungsbildschirms bis auf die freie öffnung des Zuführungsstutzfcjns hermetisch verschlossen wird, durch Evakuieren der Ofimkarnm&r, durch

Zuführen trägen Gases in diese evakuierte Ofenkammer, während gleichzeitig die Ofenkammer abgekühlt wird und durch Abschmelzen des Füllstutzens bei einem Ofenkaramerdruck und einer Temperatur, die so gewählt sind, daß das im Gasentladungsbildschirm hierbei eingeschlossene Gas bei Raumtemperatur den gewünschten Druck aufweist.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Evakuierens der Ofenkammer das Zuführen des trägen Gases in diese evakuierte Ofenkammer beim gleichzeitig stattfindenden Abkühlvorgang zu einem Zeitpunkt stattfindet, nachdem bereits die Ofenkammer auf einen Temperaturwert abgekühlt ist, bei dem das Ausgasen der Gasentladungsbildschirmbestandteile und der Ofenkammer vollständig abgeschlossen ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des AufheiζVorgangs auf eine Temperatur bis oberhalb der GlasÜbergangstemperatur des Lötglases diese Temperatur anschließend für einen Zeitraum beibehalten bleibt, um sowohl ein ausreichendes Ausgasen der Gasentladungsbildschirmbestandteile und der Ofenkammer, als auch eine Läuterung des Lötglases herbeizuführen, bevor die Lötglaserweichungstemperatur und damit die eigentliche Versiegelung erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem anfänglichen Evakuieren der Ofenkammer eingeführte Gas aus getrockneter, CO -freier Luft besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in die anfänglich evakuierte Ofenkammer eingeführte Gas stoßv/eise bei jeweilig vorgegebenem Partialdruck mit jeweils anschließendem Evakuieren, während noch die Ofenkammer aufgeheizt wird, zugeführt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Einstellen des Partialdrucks und der Evakuierung während des Aufheizens der Ofenkanimer periodisch über einem längeren Zeitraum erfolgt.

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7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6_r dadurch gekennzeichnet, daß das Abschmelzen des Gasentladungsbildschirmfüllstutzens bei einer Ofenkammertemperatur und einem Ofenkammerdruck erfolgt, die derart eingestellt sind, daß der im abgeschmolzenen Gasentladungsbildschirm bei Raumtemperatur wirksame Gasdruck im Bereich des Minimums der Paschenkurve des im Gasentladungsraum eingeschlossenen Gases vorliegt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß des Ausgasens bei Erreichen der entsprechenden Abkühltemperatur als träges Gas in die evakuierte Ofenkammer Neongas mit einem Zusatz von 0,1 % Argon zugeführt wird, indem auch hier wiederum ein periodischer Vorgang des Auffüllens und Evakuierens durchgeführt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn-" zeichnet, daß ein Lötglas verwendet wird, dessen Versiegelungstemperatur zwischen 480 bis 520° C liegt.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Abstandshaltern, vorzugsweise Nickel, zwischen den Glasplatten die Versiegelungstemperatur für etwa 1 Std. beibehalten bleibt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn-₍ zeichnet, daß der Ofen zunächst auf eine Temperatur von

angenähert 420 bis 460° C aufgeheizt und diese Temperatur zumindest für einige Minuten beibehalten bleibt, bevor die weitere Aufheizung auf die eigentliche Versiegelungstemperatur erfolgt.

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12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Evakuieren und Auffüllen der Ofenkammer mit trägem Gas nach Abschluß des Ausgasens der Ofenkammer sowie der Gasentladungsbildschirmbestandteile nach Erreichen der Abkühltemperatur zwischen 200 und 300° C während des Abkühlvorganges erfolgt.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenkammer mit den hierin enthaltenen Gasentladungsbildschirmbestandteilen periodisch aufeinanderfolgend evakuiert und mit einem gereinigten Gas rückgefüllt wird und zwar mit einem jeweils vorgegebenen Druck, sowie die Aufheizung der Ofenkammer erfolgt, daß nach Erreichen der Glasübergangstemperatur des Lötglases und Beibehaltung dieser Temperatur für mindestens einige Minuten die Ofenkammer wieder evakuiert und mit einem gereinigten Gas rückgefüllt wird und dabei eine kontinuierliche Gasströmung durch die Ofenkammer während des weiteren Aufheizens bis zur Versiegelungstemperatur des Lötglases aufrecht erhalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum periodischen Einfüllen des gereinigten Gases sowie zur Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Strömung eine Neon-Gasmischung mit 0,1 % Argon dient.

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