DE3319750A1 - Anzeigevorrichtung mit einer steuerstruktur und verfahren zur herstellung dieser struktur - Google Patents

Description

• Anzeigevorrichtung mit einer Steuerstruktur und Verfah-
• ren zur Herstellung dieser Struktur.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Display ist Gegenstand der älteren, noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 3207685.1.
• Bei dem Flachbildschirm der zitierten Anmeldung werden Elektronen eines Plasmas durch selektiv geöffnete Löcher einer Steuereinheit in einen plasmaíreien Raum gezogen, in dem sie Energien von einigen kV aufnehmen und sdlließlich auf einem Leuchtschirm Lichtpunkte erzeugen. Theoretisch sollte es an sich genügen, die Steuereinheit lediglich mit einer Elektrodenmatrix aus getrennt ansteuerbaren Zeilen- und Spaltenleitern zu versehen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß eine so einfache Steuermatrix nur mäßige Darstellungskontraste liefert und auch nicht sonderlich durchschlagsfest ist.
• Man ist deshalb seit einiger Zeit dazu übergegangen, die Steuereinheit um eine oder zwei weitere Elektrodengitter zu erweitern. Bewährt hat sich dabei vor allem eine Anordnung, bei der sich im Elektronenweg hinter der eigentlichen Steuermatrix eine zweite Zeilenleiterebene und dahinter eine ganzflächige Elektrode befinden. Als Träger für alle diese Leitschichten wurden bisher, wie etwa die eingangs erwähnte Schrift oder die DE-PS 29 52 601 zeigen, zwei Platten. verwendet, von denen die vordere selbsttragend ausgebildet ist und die hintere stiitzt.
• Ein solcher Plattenstapel sorgt für definierte Feldverhältnisse im Steuerraum, ist darüber hinaus mechanisch stabil und kommt ohne Distanzelemente im Anzeigenfeld aus. Er verlangt allerdings eine sorgfältige Herstellung: Beide Platten müssen sehr exakt strukturiert und zueinander ausgerichtet werden, eine Bedingung, die vor allem bei Displays mit hoher geometrischer Auflösung nicht ohne weiteres zu erfüllen ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art die Steuerstruktur so auszubilden, daß sie in bis zu 4 Ebenen unabhängig voneinander strukturierbare Elektroden enthalten kann und sich auch bei größter Bildpunktdichte mit vertretbarem Aufwand fertigen läßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Panel mit den Merkmalen des Patentänspruchs 1 gelöst.
• Eine erSindunpgemäß gestaltete Steuerstruktur benötigt nur eine einzige Platte. Dieses Substrat, das formfest ausgeführt ist und auf seinen beiden Seiten jeweils Elektroden trägt, ist ein- oder beidseitig jeweils mit einer Isolierschicht versehen, die ihrerseits als Unterlage für eine weitere, gg9. strukturierte Leitschicht dient.
• Isolier- und Leitschichten können der Platte ganzflächig aufgetragen werden, denn es hat sich herausgestellt, daß die aufgebrachten Schichten die Plattenlöcher nicht etwa verstopfen, sondern die Lochwandungen mit einer definierten Eindringtiefe auskleiden. So kann man die Schichten jeweils so weit eindringen lassen, daß die beschichtete Elektrode ihre elektrische Funktion noch erfüllen kann und zu der über ihr befindlichen Elektrode einen möglichst kleinen, gerade noch kurzschlußsicheren Abstand einhält. Alle diese Arbeiten verlangen keinen besonderen Justieraufwand. Auch die Weiterverarbeitung ist unproblematisch, da sich die insgesamt kompakte und starre Einheit bequem handhaben läßt.
• Die Isolierschicht besteht gewöhnlich aus einem Glaslot oder einem Polyimid. Beide Materialien lassen sich in an sich bekannten Dick- oder Dünnschichttechniken aufbringen und müssen dann noch unter erhöhten Temperaturen verfestigt werden. Die von der Isolierschicht getragene Leitschicht, die beispielsweise aus Ni, Ag, Au oder einer Ni-Pd-Legierung bestehen kann, wird vorzugsweise in einer Dickschichttechnik aufgetragen und anschließend eingebrannt. Soll sie eine Struktur erhalten, so wird sie entweder gleich in dem geamnschten Muster aufgebracht oder zunächst ganz flächig aufgetragen und hiernach photolithographisch strukturiert. In beiden Fällen braucht man sich dabei um die Herstellung der Löcher - sie entstehen, wie bereits erwähnt, beim Auftragen von selbst an den richtigen Stellen - nicht zu kammern.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in zusätzlichen Ansprüchen angegeben.
• Der Lösungsvorschlag soll nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, teilweise weggeschnitten, in einer Perspektivansicht; Fig. 2 vom Display der Fig. 1 die Steuerstruktur im Schnitt II-II, teilweise weggebrochen; Fig. 3 eine abgewandelte Steuerstruktur, dargestellt wie das Beispiel der Fig. 2, und Fig. 4 in gleicher Darstellungsweise eine weitere Steuerstruktur.
• Der Bildschirm der Figuren 1 und 2 ist für ein Datensichtgerät vorgesehen. Er enthält im einzelnen eine gasgefüllte Hülle 1 mit einer Rückplatte 2, einer Frontplatte 3 und einer Steuerstruktur 4. Alle drei Teile erstrecken sich in zueinander parallelen Ebenen, wobei die Steuerstruktur das Hülleninnere in zwei Räume, einen vorderen Nachbeschleunigungsraum 5 und einen hinteren Gasentladungsraum 6, unterteilt.
• Die Rückatte 2 ist auf ihrer Vorderseite mit einer Star von zueinander parallelen, relativ breiten Kathodenstreifen 7 versehen. Die Frontplatte 3 trägt auf ihrer Rückseite ein regelmäßiges Raster aus Phosphorstreifen 8 und darüber eine Nachbeschleunigungsanode 9.
• Die Steuerstruktur 4, die gegen die Frontplatte 3 durch einen Abstandsrahmen 10 abgestützt wird, ist folgendermaßen aufgebaut: Eine etwa 1mm dicke Scheibe 11 aus einem photoätzbaren Glas trägt auf ihrer Rückseite eine Schar aus zueinander parallelen Zeilenleitern 12 und auf ihrer Vorderseite Spaltenleiter 13, eine ungefähr 25mm dicke Isolierschicht 14 und darüber eine durchgehende, ca.15im dicke Elektrode 15. Die Spaltenleiter bilden mit den Zeilenleitern, zu denen sie senkrecht verlaufen, eine Elektrodenmatrix. In den einzelnen Matrixpunkten ist die gesamte Einheit mit Durchtrittskanälen 16 versehen. Diese Kanäle haben einen Querschnitt von etwa 0,14mm 0,20mm; die Rasterschritte betragen in Spaltenrichtung 0,32mm und in Zeilenrichtung 0,4mm.
• Der Fig. 2 entnimmt man, daß die Isolierschicht 14 und alle Elektroden in die Durchtrittskanäle 16 hineinreichen, und zwar unterschiedlich tief. Die Eindringtiefen sollten dabei für die Leiter der Elektrodenmatrix mindestens 0,3d, für die Isolierschicht höchstens 0,15d und für die durchgehende Elektrode maximal 0,05d (d=Dicke der Scheibe 11) betragen.
• Die Steuerstruiftur läßt sich folgendermaßen herstellen: Zunächst wird die Scheibe 11 in üblicher Phototechnik gelocht und gemäß der DE-OS 29 31 077 mit ihren Elektroden versehen. Dann stellt man aus einem stabilen Glaslotpulver, beispielsweise nachgemahlenes Glaslot 1417 von Corning, eine siebdruckfähige Paste mittlerer Viskosität her. Diese Masse wird nun mit einem 325-mesh-Sieb auf Spaltenleiter gedruckt, und zwar in zwei Schritten mit einer Zwischentrocknung bei 17O0C an Luft. Hiernach verglast man die Paste bei ca. 500°C in inerter oder reduzierender Atmosphäre. Die so erhaltene Schicht reicht etwa 0,1mm in die Durchtrittskanäle hinein. Diese Sddsht wird ganzflächig mit einer Leitsilberpaste bedruckt, und zwar unter Verwendung des gleichen Siebtyps. Die Paste selbst ist hochviskos eingestellt, um eine geringere Eindringtiefe in die Löcher zu gewährleisten. Die aufgedruckte Masse wird in reduzierender Atmosphäre bei 5000C eingebrannt. Sie reicht dann etwa 10 bis 30ruf in die Scheibenkanäle hinein und hat einen Flächenwiderstand von ungefähr 1/O. Soll die Leitschicht noch dicker und leitfähiger werden, so muß man den Druck- und Einbrennprozeß mehrmals wiederholen.
• Weitere Einzelheiten zum Aufbau und zur Funktionsweise des geschilderten Bildschirms sind in Elektronik 14 (1982) 79 zu finden.
• Fig. 3 zeigt eine modifizierte Steuerstruiftur, bei der sich eine Isolierschicht 17 auf der Rückseite der Scheibe 11 befindet und Zeilenleiter 18 trägt. Die Scheibe weist rückseitig Spaltenleiter 19 und frontseitig eine dritte, entsprechend den Zeilenleitern strukturierte Elektrode 20 auf. Zur Herstellung dieser Ausführung wird auf die fertige und entsprechend dem Beispiel 1 mit der Isolierschicht versehene Scheibe 11 eine Leiterbahnstruktur mit einer Leiterbreite von 300nun und einer Schrittweite von 400 aufmetallisiert und anschließend eingebrannt.
• Die Steuerstruktur der Fig. 4 unterscheidet sich vom zweiten AusfQlrungsbeispiel darin, daß die Scheibe 11 auch noch frontseitig eine Isolierschicht 21 trägt und diese Schicht die Unterlage für eine vierte, ganzflächig ausgeführte Elektrode 22 abgibt. Die gesamte Einheit läßt sich durch die bereits geschilderten Verfahrensschritte herstellen.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, wenn man bedenkt, daß sie vor allem nur dazu dient, ein geeignetes Trägersystem für Elektroden in drei oder vier Ebenen bereitzustellen.
• Insofern ist es ohne Belang, welche Funktionen man den einzelnen Elektroden zuweist und mit welchen Werkstoffen und Beschichtungstechniken man arbeitet. So könnte die .Scheibe auch aus einer photoätzbaren Keramik bestehen,-die besonders temperaturfest ist, und kann es zweckmäßig sein, die Isolierschichtelektroden in einem Dünnschichtverfiren aufzubringen. Davon abgesehen kommen auch Displaytypen in Frage, bei denen die Elektronen durch eine anders konfigurierte Gasentladung, etwa ein Querplasma, oder durch eine anders geartete Quelle, beispielsweise einer Reihe von Heißkathoden, geliefert werden.
• 11 Patentansprüche 4 Figuren

Claims (11)

1. Fatentansprüche 1. Anzeigevorrichtung mit folgenden Merkmalen: Y) sie enthält eine gasdichte, elektrisch isolierende Hülle mit zwei zueinander parallelen, in Betrachtungsrichtung hintereinander liegenden Wandplatten; 2) zwischen beiden Wandplatten befindet sich eine Steuerstruktur, die mit einem regelmäßigen Muster aus Durchtrittskanälen versehen ist und das Hülleninnere in eine hintere und eine vordere Kammer unterteilt; 3) die Steutru1ftur enthält zwei parallel zu den Wandplatten erstreckte, aus elektrisch isolierenden Materialien bestehende Elektrodenträger, von denen der erste Träger von dem zweiten, als eine selbsttragende Scheibe ausgebildeten Träger gestützt wird; 4) in der hinteren Kammer befindet sich mindestens eine Kathode, die vorzugsweise als ein elektrisch leitender Belag auf der Vorderseite der hinteren IJandp1atte ausgeführt ist; 5) auf der Rückseite der vorderen Wandplatte befinden sich eine durch Elektronen anregbare Leuchtschicht sowie eine Anode in Form eines elektrisch leitfähigen Belages; 6) die Scheibe trägt auf ihren beiden Seiten jeweils elektrisch leitfähige Beläge; die mit definierter Eindringtiefe in die Durchtrittskanäle hineinreichen; 7) der erste Elektrodenträger ist zumindest auf seiner Außenseite mit einem elektrisch leitfähigen Belag versehen; d a d u r c h g e k e n n z exi c h n e tg da.S 8) der erste Elektrodenträger als eine der Scheibe (11) aufgetragene Isolierschicht (14, 17, 21) ausgebildet ist, die nur auf ihrer Außenseite mit einen elektrisch leitfähigen Belag versehen ist und 9) die Isolierschicht (14, 17, 21) und ihr Belag (15,18, 22) mit definierter Eindringtiefe in die Durchtrittskanäle (16) hineinreichen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß sich die Isolierschicht (17) auf der Rückseite der Scheibe (11) befindet, daß der elektrisch leitfähige Belag der Isolierschicht (17) aus zueinander parallelen Leiterbahnen (Zeilenleiter 18) besteht und daß die Scheibe (11) auf ihrer Rückseite ebenfalls zueinander parallele, zu den Zeilenleitern (18) senkrecht verlaufende Leiterbahnen (Spaltenleiter 19) trägt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a durch gekennz ei c h n e t., daß der elektrisch leitfähige Belag 20) auf der Vorderseite der Scheibe (11) entsprechend den Zeikileitern (18) strzkturiert ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a durch gekennz e i c h n e t, daß sich auf der Vorderseite der Scheibe (11) eine zweite Isolorschicht (21) befindet und daß der elektrisch leitfähige Belag (22) dieser Schicht durchgehend gestaltet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a durch gekennz e i c h n e t, daß sich die Isolierschicht (14) auf der Vorderseite der Scheibe (11) befindet und daß die Scheibe (11) beidseitig zueinander parallele Leiterbahnen trägt, wobei die Leiterbahnen der Vorderseite (Spaltenleiter 13) senkrecht zu den Leiterbahnen auf der Scheibenrückseite (Zeilenleiter 12) verlaufen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d adurch gekennz e i c h n e t, daß der elektrisch leitfähige Belag (15) auf der Isolierschicht (14) entsprechend den Zeilenneitern (12) strukturiert ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h £ e k e n n z e i c h n e t, daß die Isolierschicht (14, 17, 21) aus Glaslot oder Polyimid besteht.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß der elektrisch leitfähige Belag (15, 18, 22) der Isolierschicht (14, 17, 21) aus Ni, Ag, Au oder einer Ni-Pd-Legierung besteht.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrisch leitfähigen Scheibenbeläge (12, 13, 19, 20), die 0 Isolierschicht (14, 17, 21) und der elektrisch leitfähige Isolierschichtbelag (15, 18, 21) in die Scheibenlöcher (Durchtrittskar.lale 16) mit einer Tiefe von mindestens 0,35d bzw. höchstens 0,15d bzw. höchstens 0,05d (d=Dicke der Scheibe 11) hineinreichen.
10. 10. Verfahren zur Herstellung der Steuerstruktur einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man zunächst die Scheibe (11) in einer Phototechnik locht und anschließend auf ihren beiden Seiten mit den elektrisch leitfähigen, ggf.

    strukturierten Belägen (12, 13, 19, 20) versieht, dann die Isolierschicht (14, 17, 21) aufdruckt und unter erhöhten Temperaturen verfestigt und schließlich den elektrisch leitfähigen Belag (15, 18, 21) der Isolierschicht (i4, 17S 21) aufdruckt und einbrennt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennz e i c h n e t, daß man den elektrisch leitfähigen Belag (15D 18, 21) der Isolierschicht (14, 17, 21) entweder strukturiert aufdruckt oder ganzflächig aufdruckt und noch vor dem Einbrennen in einer Phototechnik stmlkturiert.