DE2709140A1 - Verfahren zum strangpressen von glaslot - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Bei Herstellung üblicher Gasentladungsbildschirme werden mit Leitungszügen versehene Glasplatten übereinander angeordnet, wobei ein Glaslotstrang zwischen beiden Glasplatten längs der Peripherie verlaufend angeordnet ist; nach Einschub in einen Ofen schmilzt das Glaslot auf, so daß der Gasentladungsraum zwischen den beiden Glasplatten durch den hierbei erfolgenden VerschluBvorgang luftdicht abgeschlossen wird. Als kritischer Parameter ergibt sich hierbei der Abstand zwischen beiden Glasplatten, genauer der Abstand zwischen den beiden dielektrischen Überzugsschichten, die die Leitungszüge beider Glasplatten abdecken. Zur Definition eines vorgegebenen Abstandes dienen insbesondere Abstandsstäbchen, die im Entladungsraum an entsprechenden Stellen angeordnet sind. Zur Durchführung eines zufriedenstellenden Verschlufivorgangs wird das zuvor mit einem organischen Binder vermischte Glaslotmaterial einem Ausheizvorgang unterzogen, um so vor dem eigentlichen Verschlußverfahrensschritt Fremdstoffe hieraus zu entfernen.

In üblicher Weise ist das glasige Glaslot mit einem Binder, wie z. B. Nitrozellulose, vermischt, so daß beim Aufschmelzen die Glasplatten aufeinanderzukommen, bis sie durch die Abstandsstäbchen aufgefangen werden, wobei dann so der Entla- ^: dungsraum mit gleichmäßigem Abstand zwischen beiden Glasplatten gebildet ist. Als Alternative hierzu läßt sich ein vorge- ι formter Verschlußstrang aus glasigem Glas anwenden. Ein Verfahren zum Verschließen eines Gasentladungsraumes zwischen ', zwei Glasplatten unter Verwendung eines weichen Glaslotmate- ! rials und harten Abstandsglasstäbchen läßt sich der US-Patent-1 schrift 3 778 127 entnehmen. Bei einer derartigen Gasentla- , dungsbildschirmheretellung unter Verwendung von gläsernen ι Abstandshaltern erweisen sich im allgemeinen deren Zerbrech- ! lichkeit und die innerhalb des Bildschirms in Form von Bruch-

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stellen oder Rissebildung auftretende Beschädigung als störend; zusätzlich treten Bildschirmkontamination von auf den Abstandsstäbchen vorhandenen Oberflächenhaftsteilen, unerwünschte Lichtreflexionen bei Betrieb und zusätzlicher Aufwand sowohl an Material und Arbeit bei Herstellung auf.

Zur Bereitstellung von Glaslotsträngen, die eine wesentliche Verbesserung von Gasentladungs-Bildschirmherstellungsverfahren unter Vermeiden der oben aufgeführten schädlichen Auswirkungen gestattet, besteht erfindungsgemäß die Aufgabe darin, eine Herstellungsmethode anzugeben, mit der Glaslotstränge von solchen Eigenschaften bereitzustellen sind, daß keine besonderen Abstandsstäbchen zwischen den Bildschirmsubstraten erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung zur Bereitstellung eines Gasentladungsraumes mit vorgegebenem, gleichförmigem Glasplattenabstand erübrigt sich also das Einbringen besonderer Abstandsstäbchen, die ja, wie leicht einzusehen, einen erhöhten Arbeitsaufwand bedingen, übliche glasige Glaslotmaterialien kristallisieren nicht aus, wobei deren Viskosität mit der Aufheiztemperatur variiert, das Glaslotmaterial erweicht und sich mit abnehmender Viskosität verflüssigt, weil die Temperatur zunimmt. Entglasbares Glaslot hingegen kristallisiert aus, indem sich nämlich bei höheren Temperaturen Kristalle ausbilden, die dann das Bestreben haben, das zähflüssige Ausfließen des Glaslotmaterials zu verzögern und weiter zu verhindern. Sowie die Temperatur ansteigt, nimmt die Viskosität ab, bis eine Temperatur erreicht ist, bei der die Kristallisation ausgelöst wird, was im bevorzugten Ausführungsbeispiel bei etwa 450° C eintritt. Wird das entglasbare Glaslotmaterial auf dieser Temperatur gehalten, dann nimmt die Viskosität zu und

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Böbllngen, den 2. März 1977 bu-bb/rs

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: KI 974 028

Vertreter:

Patentanwalt Dipl.-Ing. Robert Busch 7030 Böblingen

Bezeichnung:

Verfahren zum Strangpressen von Glaslot

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der KristallisationsVorgang wird bis zu einem Gleichgewichtspunkt begünstigt, bei dem das zähflüssige Auskriechen des Glaslotmaterials im wesentlichen angehalten wird.

Das entglasbare Glaslot kann dabei in Form einer Fritte oder als stranggepreßtes Material vorliegen, das durch Mischen eines organischen Binders, wie z. B. Amylacetet, mit Nitrozelluloselösung gebildet und gesintert wird, indem es bis nahe zum Erweichungspunkt aufgeheizt wird, der jedoch wesentlich unterhalb der Wiederaufschmelztemperatur des Glaslotmaterials liegt. Beim Sintern des Glaslotstranges schmelzen die Teilchen der Fritte zusammen, so daß ein Strang vorgeformt wird, der sich in weiteren Verfahrensgängen gut behandeln läßt.

Während eines nachfolgenden Aufheizens des Glaslotstranges auf den höheren Aufschmelztemperaturpunkt schmilzt der gesinterte Glaslotstrang auf, um dabei gleichzeitig auszukristallisieren. Durch diesen Auskristallisierungsvorganges des Glaslotes nimmt die Viskosität des Glasmaterials zu, so daß weiteres zähflüssiges Ausfließen hierdurch behindert wird. Bei zunehmender Behinderung des zähflüssigen Auskriechens des Glaslotmaterials unter Einfluß einer geeigneten Zeitsteuerung, Temperaturkontrolle und Konfiguration des entglasbaren Glaslotstranges läßt sich, wie erfindungsgemäß angegeben, ein Gasentladungsraum mit vorgegebenem gleichförmigen Glasplattenabstand bereitstellen, ohne daß hierbei besondere Abstandsstäbchen erforderlich wären. Die bevorzugte Konfiguration des Glaslotmaterials tranges besteht aus einer flachen Grundfläche zusammen mit einer konvexen freien Oberfläche, also plan-konvexem Querschnitt, so daß sich während des Fabrikationsprozesses eine leichte Handhabung und Positionierung des Stranges ergibt. Eine derartige Strangkonfiguration wird durch Anwenden eines entsprechenden Strangpressverfahrens, wie es im Detail weiter unten noch beschrieben ist, erzielt. Durch Anwenden des er-

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findungsgemäfien Verfahrens wird also der Gasentladungsraumabstand durch das Glaslot unter Wahl geeigneter Betriebsparameter selbst definiert, so daß damit eine Herabsetzung des Uer3tellungsaufwande8 verbunden ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gasentladungsbildschirms in schematischer Weise,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt eines

Gasentladungsbildschirms vor Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,

Fig. 3 etwa den gleichen Ausschnitt eines Gasentladungsbildschirms wie Fig. 2, jedoch nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, bei der der

Querschnitt des Glaslotmaterialstranges in Abhängigkeit vom Glasplattenabstand des \ Gasentladungsraums aufgetragen ist.

Der erfindungsgemäß hergestellte Gasentladungsbildschirm enthält, wie in Fig. 1 gezeigt, eine obere Glasplatte 11 und eine untere Glasplatte 13, bestehend aus den Substraten 15 bzw. 17. Auf den Innenoberflächen der Substrate 15 und 17 befinden sich

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die Leitungszugsanordnungen 19 bzw. 21, wobei jede Leitungszugsanordnung aus einer Mehrzahl paralleler Leitungszüge besteht, die hinsichtlich der Substrate orthogonal zueinander verlaufend angeordnet sind. Die Leitungszüge erstrecken sich bis zu den Substratkanten, um hieran entsprechende Treiberquellen, die nicht weiter gezeigt sind, anschließen zu können. Innerhalb des Gasentladungsraumes sind die Leitungszugsanordnungen jeweils mit dielektrischen überzügen 23 bzw. 25 überdeckt, wie es sich im einzelnen aus der Fig. 2 ergibt.

Die Glasplatten 11 und 13 sollen nun wie nachstehend ausgeführt, so behandelt werden, daß ein Gasentladungsraum hierzwischen gebildet wird. Hierzu wird das Glaslotmaterial vorzugsweise in Strangform und bestehend aus entglasbarera Material zwischen die Glasplatten längs der Kanten verlaufend eingebracht, so daß die Sichtfläche frei bleibt. Diese Glaslotstränge haben gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine flache Grundfläche und eine konvexe freie Oberfläche, so daß die flache Grundfläche die Plazierung der Glaslotstränge längs der Bildschirmperipherie und damit die beim Randverschließen erforderlichen Maßnahmen erleichtert. Selbstverständlich lassen sich auch andere Glaslotstrangkonfigurationen anwenden, wobei jedoch hauptsächlich Wert auf die jeweilige Größe der zu verwendenden Querschnittsflächen zu legen ist.

Der Glaslotstrang 31 kann aus einer entglasbaren Glaslotfritte bestehen, der ein Üblicher organischer Binder zugesetzt ist, und die zum Gebrauch in einem Ofen gesintert ist; anschließend wird sie dann in Strangform gepreßt. Beim Strangformpressen !des entglasbaren Glaslots wird die Glaslotfritte in Schlickerform mit einer Araylacetat- und Nitrozelluloselösung gemischt. Dieser Schlicker läßt sich dann in Strangform pressen und auf ein flaches, polyesterüberzogenes Substrat mit Hilfe üblicher Extruder-Werkzeuge aufgetragen.Der Polyesterüberzug dient !dazu, zu verhindern, daß das Substrat durch den Strang benetzt!

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wird, da es sonst nämlich während des Sinterns bei Berührung mit irgendeinem leitenden oder nichtleitenden Substrat leicht anschmelzen kann. Das so stranggepreßte Glaslot wird für 24 Stunden an der Luft getrocknet, um die Amylacetatkomponente entweichen zu lassen und andererseits die Nitrozellulosekomponente hart werden zu lassen, damit die Konsistenz des Glaslotes für die weitere Behandlung geeignet ist bzw. Transportanforderungen gerecht werden kann. Das stranggepreßte Glaslot wird anschließend auf eine Aluminiumkachel umgeklappt und der Polyesterfilm abgezogen. Die Glaslotstränge werden einem Sinterungsprozeß ausgesetzt, in dessen Verlauf die Nitrozellulose pyrolytisch zersetzt wird, so daß Stränge mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit entstehen.

Der Sinterungsprozeß mit Hilfe eines Ofenzykluses bei angenähert 370° C während einer Zeitdauer von 5 bis 10 Minuten ist relativ kritisch und muß deshalb unter dauernder Überwachung stehen, um zu gewährleisten, daß die vorgeschriebene Temperatur gleichmäßig für den vorgesehenen AufheizungsZeitraum beibehalten bleibt. Ist die Sinterungstemperatur zu hoch oder ist die SinterungsZeitdauer zu lang, dann stellt sich übermäßige Nukleation ein, die nur die Kristallisationsrate begünstigt und somit das zähflüssige Auskriechen des Glaslotes verzögert oder gar verhindert. Ist die Aufheiztemperatur zu gering oder die Sinterungszeitdauer zu kurz, dann ist die Oberflächenglasur des Stranges unvollständig und während nachfolgender Prozesse können Partikel aus dem Strang austreten, was zu Kontamination führt.

Werden, wie gemäß der Erfindung angegeben, gesinterte Glaslotstränge für den Fabrikationsprozeß anstelle von einer Glasfritte mit einem Binder verwendet, dann vermeidet man die störenden Einflüsse von Verunreinigungen des Glaslotes und des verwendeten Binders, wie sie sonst auftreten würden. Damit

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ergibt sich aber bei der Gasentladungsbildschirmherstellung ein ganz entscheidender Vorteil gegenüber bisherigen Herstellungsverfahren, da es bekanntlich zur Vermeidung von Ausschuß auf höchste Reinheit ankommt.

Bevor zur Herstellungsverfahrensbeschreibung übergegangen wird, sollen zunächst die für die Entglasung des Glaslotes maßgebenden Eigenschaften behandelt werden. Hierzu ist zu berücksichtigen, daß bei Herstellung eines Gasentladungsbildschirms für Wechselstrombetrieb die Leitungszugsanordnungen auf den Glassubstraten zum Entladungsraum hin durch eine dielektrische Uberzugsschicht abgedeckt werden, wobei die dielektrischen Uberzugsschichten ihrerseits wiederum jeweils mit einer Magnesiumoxydschutzschicht überzogen sind, in der Risse bei Temperaturen über 480° C auftreten können. Dementsprechend muß das Glaslot einen ausreichend niedrigen Erweichungspunkt besitzen, um den Randverschluß unterhalb dieses Temperaturpunktes durchführen zu können, vorzugsweise jedoch bei etwa 450° C. Zusätzlich müssen die thermischen Ausdehnungseigenschaften mit denen der Glassubstrate verträglich sein, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Natriumkalksilicatglas bestehen. Schließlich soll das Glaslot einen ziemlich breiten glasigen Bereich besitzen, so daß vor der Auskristallisation ein ausreichendes Zerfließen des Glaslotes vonstatten gehen kann. Glassorten dieser Eigenschaften sind handelsüblich bekannt.

Sind die Glaslotstränge wie in Fig. 1 generell gezeigt, auf dem betreffenden Glassubstrat angeordnet, dann wird die Anordnung in einen Ofen geschoben und wie im US-Patent 3 837 724 angegeben, bis zur Versiegelungstemperatur oder Flußpunkt des Glaslotes bei etwa 450° C aufgeheizt. Die miteinander zu verbindenden Substrate werden aufeinandergepreßt, z. B. mit einer

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Kraft von etwa 2500 g, die auf die obere Platte 11 einwirkt. Wird die Anordnung auf der Temperatur des Flußpunktes gehalten, dann kristallisiert das entglasbare Glaslot aus, wobei die Kristallbildung anhält, bis das Glaslotmaterial maximal zu etwa 70% auskristallisiert ist. Die Kristallisation ist bedeutsam, da sie erforderlich ist, um die thermischen Ausdehnungseigenschaften des Glaslotes denen der Substrat gläser anzupassen und um gleichzeitig das zähe Zerfließen des Glaslotes zu verzögern bzw. anzuhalten. Die Temperatur muß jedoch unterhalb einer kritischen Temperatur gehalten werden, bei der sich Kristalle im Glas beginnen aufzulösen, da dabei ein Aufschmelzen des Glaslotes eintreten würde, so daß die Substratplatten im Ergebnis eng aufeinander zu liegen kommen. Wird vorausgesetzt, daß alle Parameter im wesentlichen gleichförmig eingehalten werden, wie es oben beschrieben ist, dann läßt sich der Entladungsraumabstand in Abhängigkeit von der Querschnittsfläche des Glaslotstranges, wie weiter unter beschrieben, einstellen. Da keine weitere Deformation der Glaslotstränge nach Erreichen maximaler Kristallisation aufzu treten vermag, kann in dieser Hinsicht auch die Zeit keine kritische Begrenzung für die Erfindung darstellen.

Die in den Fign. 2 und 3 gezeigten Ausschnittsquerschnitte be ziehen sich auf die Strecke 2-2 in der Darstellung nach Fig. 1, betreffen jedoch, wie erwähnt, unterschiedliche Zeitpunkte wäh* rend des Herstellungsvorgangs. Im übrigen muß darauf hingewiesen werden, daß die Zeichnungen nicht maßstäblich ausgeführt sind und jeweils den betreffenden Ausschnitt vor und nach dem Versiegelungsvorgang zeigen. Der in Fig. 2 im Querschnitt ge zeigte Glaslotstrang 31 befindet sich also im Zustand vor j Wiederaufschmelzen. Anfänglich ist der Glaslotstrang wesentlich höher als der vorgesehene Gasentladungsraumabstand. Die Höhe des Glaslotstranges beträgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel ι 0,4 mm.während die Dicke an der Grundfläche 2,5 mm beträgt. !

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Nach Erweichen des Glaslotes und Erreichen des Zustande, wie in Fig. 3 angegeben, ist die Höhe des Glaslotstranges 31 und damit der Entladungsraumabstand etwa 0,1 im, wohingegen die Breite des Glaslotstranges nunmehr etwa 7,5 mn beträgt. Nach Abschluß der Verfahrensgänge, wie oben beschrieben, wird der Gasentladungsraum über den Absaugstutzen 33 evakuiert, um in* anschließend mit einem geeigneten Gas bei vorgegebenem Druck aufzufüllen. Der Füllstutzen wird dann abgeschmolzen.

Die in Fig. 4 gezeigte graphische Darstellung, bei der der

Glaslotstrangquerschnitt in Abhängigkeit vom Ent ladung s raumabstand aufgetragen ist, läßt sich heranziehen, um entweder den Substratabstand unter den oben erwähnten Parametern oder unter denen der US-Patentschrift 3 837 724 vorzugeben. Auf der Abszisse ist der Entladungsraumabstand in pn aufgetragen, wohingegen die Ordinate auf die Querschnittsfläche des Glas-

lotstranges in mm bezogen ist. In dieser graphischen Darstellung sind die Kurven für zwei verschiedene Glaslotarten aufgetragen, nämlich Kurve 35 für entglasbares Glaslot in Form einer Fritte und Kurve 37 für das Glaslot in gesinterter Strangform. Die zulässigen Toleranzen für den Substratabstand betragen im allgemeinen ± 50 /um. So erfordert z. B. ein Substratabstand von etwa 0,1 mn ± 50 pm einen Querschnitt des Glaslotstranges von 1,42 mn ± 0,09. Da nun aber der Substratabstand nur einer von vielen Parametern in einem Gasentladungsbildschirm ist, kann er je nach Bedarf abweichend vom hier gezeigten Beispiel gewählt sein, so daß dann in diesem Falle der geeignete Glaslotstrangquerschnitt aus der graphischen Darstellung nach Fig. 4 entnommen werden kann.

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Claims (7)

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1. Verfahren zum Strangpressen von entglasbarem Glaslot, Insbesondere zum Randverschließen von wechselstrombetriebenen Gasentladungsbildschirmen, gekennzeichnet durch nachfolgend aufgeführte Verfahrensschritte:

Mischen einer entglasbaren Glasfritte mit einer Lösung, bestehend aus einem organischen Binder und einem Lösungsmittel, zur Bildung eines die Teilchen der entglasbaren Glasfritte enthaltenden Schlickers, Strangpressen dieses Schlickers in eine vorgegebene Konfiguration unter Ausgabe auf ein erstes flaches Substrat,

Lufttrocknen des ausgegebenen Glaslotstranges, um das Lösungsmittel durch Verdampfen entweichen zu lassen. Umpacken des so getrockneten Glaslotstranges auf ein zweites flaches Substrat und

Sintern des Glaslotstranges unter Temperatur- in Verbindung mit Zeitsteuerung zur pyrolytischen Zersetzung des organischen Binders und zur Bereitstellung einer Oberflächenglasur auf dem Glaslotstrang, um bei Verwendung in nachfolgenden Verfahrensschritten einer Teilchenkontamination vorzubeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sinterungsverfahrensschritt eine Temperatur von _j 370° C eingestellt wird, während die Sinterung in einer; Zeitdauer von 5 bis 10 Minuten abläuft. ·

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stranggepreßte Schlicker auf einen ' polyesterüberzogenen Oberflächenbereich des ersten Substrats ausgegeben wird und daß vor Anwenden des Sinterungsverfahrensschrittes der Polyesterfilm von der

Glaslotstrangoberfläche abgezogen wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischvorgangsverfahrensschritt als organischer Binder Amylacetat und als Lösungsmittel Nitrozellulose angewendet wird.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Strangziehen der Glaslotstrang einen plan-konvexen Querschnitt erhält.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Glaslotstrangmaterial derart gewählt wird, daß beim Einsatz des Glaslots zum Randverschliessen von wechselspannungsbetriebenen Gasentladungsbildschirmen Temperaturen bis zu 450° C Anwendung finden können ohne daß die dabei während des Entglasens entstehenden Kristalle sich wieder im erweichten Glas auflösen können.

7. Glaslotstrang hergestellt gemäß dem Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Herstellung von Gasentladungsbildschirmen unter Ausnutzung der Glaslotauskristallisation bei Temperaturen um 450° C, deren Einwirkungsdauer entsprechend dem gewünschten Substratabstand zum Ein-

, schluß des zwischen den Substraten zu bildenden Gasentladungsraums gewählt ist. ι

' 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn- :

zeichnet, daß zur Verwendung des Glaslotstranges bei ,

Herstellung von Gasentladungsbildschirmen, die im Wech-j

! selspannungsbetrieb betrieben sind, die Strangquer- '

! schnittsfläche in Abhängigkeit vom Plattenabstand der

den Gasentladungsraum begrenzenden Glassubstrate ge wählt wird.

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