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Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte, danach hergestellte
Elektrodenplatte und ihre Verwendung.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 Eine danach gefertigte, in einem Flachbildschirm verwendete
Ablenkplatte wird.in der älteren, noch nicht veröffentlichten l\nmeldung P 32 35
894.6 beschrieben.
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Bei dem Display der zitierten Anmeldung werden Elektronen in einer
rückwärtigen Gasentladung erzeugt, durch ausgewählte Löcher einer Steuer scheibe
nach vorn in einen plasmafreien Raum gezogen9 dort auf einige kV nachbeschleunigt
und schließlich auf einen Leuchtschirm geschickt. Der Nachbeschleunigung ist eine
Nachablenkung überlagert, so daß die einzelnen Elektronenstrahlen nacheinander mehrere
Bildpunkte abtasten. Die erforderlichen Ablenkfelder werden in Kondensatoren erzeugt,
die jeweils einem der Steuerscheibenlöcher zugeordnet sind. Gemäß der erwähnten
Anmeldung können diese blenkkondensatoren unter anderem die orm von streifenförmigen
Schichtelekti>oden haben, die sich auf der Vorderseite einer weiteren Lochplatte
befinden und in deren Löcher hineinreichen. Offen bleibt dabei allerdings, wie man
eine solche Leiterstruktur in der Praxis realisieren könnte.
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In der älteren, ebenfalls noch unveröffentlichten Patentanmeldung
P 32 41 605o9 ist davon die Rede, die Ablenkelektroden in einer Dünnschichttechnik
zu erzeugen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß man auf diesem Wege nicht ohne
weiteres zum Ziel kommt. Benutzt man nämlich, wie dies bei bis zu etwa 0,2mm dicken
Dünnglasscheiben üblich geworden ist, die Leitschicht als Ätzmaske für die e Plattenlöcher
(DE-PS 28 02 976), so ist zwar das Lochmuster exakt zur Elektrodenstruktur ausgerichtet.
Die
Löcher sind jedoch leiterfrei und lassen sich auch nicht nachträglich
metallisieren, weil ihre Wandungen durch eine praktisch unvermeidliche Unterätzung
der Leitschicht abgeschattet werden. Möglich wird eine Lochmetallisierung eigentlich
srst dann, wenn man eine bereits vorgelochte Scheibe beschichtet. Dann kann man
in den einzelnen Durchtrittskanälen auch noch - zumindest bei relativ dicken, fotoätzbaren
Platten (DE-OS 31 18 535) -schichtfreie Isolierringe schaffen. Es gelingt aber nicht,
die Lochwandungen längs achsparalleler Streifen leiterfrei zu halten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren
der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die Schichtelektroden auf
der Plattenoberfläche sauber konfiguriert sind und auch in den Durchbrüchen des
Substrats Kondensatoren mit definierten Feldverhältnissen bilden. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch eine Fertigungstechnik mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Der Lösungsvorschlag geht von dem Befund aus, daß man mit einem Siebdruck
hochfeine Elektrodenmuster zustandebringen kann, bei denen vor allem die kritisiste
Größe, der isolierabstand zwischen benachbarten Elektroden, sowohl auf der bedruckten
Fläche als auch in den Flächenausnehmungen präzise, das heißt mit einer Toleranz
<'10,ym, eingehalten wird. Auch andere maßgebliche Schichtabmessungen wie Eindringtiefe
und Dicke lassen sich eng tolerieren. Diese Ergebnis ist durchaus überraschend,
zumal es ungewiß war, ob eine aufgedruckte Siebdruckmaske überhaupt einen haftfesten,
geschlossenen Lochwandbelag bilden kann und nicht etwa nur die Löcher durchfließt
oder verstopft. Wichtig ist dabei allerdings, daß bestimmte Siebdruckparameter,
insbesondere die Viskosität 7> der Siebdruckpaste, richtig eingestellt sind.
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Ist F darüber hinaus auch noch in der erfindungsgemäß
vorgeschriebenen
Weise mit der Plattendicke korreliert, so dringt die Leitschicht stets so tief ein,
daß man auch noch bei relativ dicken Schieben keine den Elektronendurchgang störenden
Wandaufladungen befürchten muß.
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Im Ergebnis steht somit eine sehr einfache, serienfertigungsgerechte
Methode zur Verfügung, mit der sich homogene, reproduzierbare Ablenkbedingungen
herstellen lassen.
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Es ist an sich bekannt, daß Dickschichtelektroden auch in relativ
enge Kanäle mit einstellbarer Eindringtiefe hineinreichen können; vgl. hierzu die
ältere, noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung P 33 19 750.4. Dort geht gs allerdings
nur um eine in Umfangsrichtung durchgehende Wandbeschichtung ohne Isolierstreifen.
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Soll die Ablenkung in zwei Richtungen - horizontal und vertikal -
erfolgen, so wird man die Platte beidseitig beschichten. Dabei genügt es, die Elektroden
nur von der einen Plattenseite her in die Platenlöcher hineinragen zu lassen. Eine
solche Konfiguration entsteht schon dann, wenn man bei sonst richtig gewählten Einflußgrößen
die beiden Beschichtungen mit einem geänderten Abstand Sieb/ Substrat durchführt.
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Das vorgeschlagene Verfahren läßt sich auch dann anwenden, wenn die
Lochwandungen nicht parallel zur Plattennormalen verlaufen, sondern dagegen um Winkel
geneigt sind, wie sie satz sich bei üblichen Ätzverfahren einstellen.
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Auch der Lochquerschnitt spielt keine wesentliche Rolle.
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Arbeitet man mit länglichen Querschnitten, so empfiehlt es sich allerdings,
die Isolier'treifen, wenn möglich, in die beiden Schmalseiten des Querschnitts zu
legen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
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Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren
der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen: Fig. 1 in einem vereinfachten Seitenschnitt einen Flachbildschirm, in
dem eine erfindungsgemäß hergestellte Elektrodenplatte eingebaut ist, und Fig. 2
die Elektrodenplatte der Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht.
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Das Display der Fig. 1 enthält eine Vakuumhülle mit einem wannenartigen
Rückteil 1 und einer Frontplatte 2. Das Hülleninnere wird durch eine Steuerstruktur,
bestehend aus einer Steuerscheibe 3 und einer Ablenkplatte 4, in einen hinteren
Gasentladungsraum 5 und einen vorderen Nachbeschleunigungsraum 6 unterteilt. Der
Abstand zwischen der Ablenkplatte und der Frontplatte wird durch einen Abstandsrahmen
7 definiert.
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Das wannenartige Rückteil 1 ist mit einer Reihe von streifenförmigen,
zueinander parallelen Kathoden 8 versehen, die jeweils durch den Wannenboden geführt
sind.
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Die Steuerscheibe 3 trägt rückseitig kathodenparallele Zeilenleiter
9 und vorn Spaltenleiter 10. Diese Leiter bilden eine Steuermatrix mit einzeln ansteuerbaren
Elementen, in denen die Matrixleiter und die Platte durchbrochen sind (Öffnungen
11). Die Ablenkplatte 4 ist auf ihrer Rückseite mit zeilenleiterparallelen Streifenleitern
(Vertikal-Ablenkelektroden) 12 und auf ihrer Vorderseite mit spaltenleiterparallelen
Streifenleitern (Horizontal-Ablenkelektroden) 14 beschichtet. Auch diese Elektrodenplatte
ist gelocht (Kanäle 13), und zwar in einem mit dem Lochraster der Steuerscheibe
deckungsgleichen Muster.
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Der Fig. 2 entnimmt man, daß die Horizontal-Ablenkelektroden 14 in
die Kanäle 13 hineinreichen und die Vertikal-Ablenkelektroden 12 sich nur auf der
Plattenrückseite befinden. Die Platte ist eine etwa 150µm dicke Glasscheibe; ihre
Löcher, die durch beidseitige Ätzung entstanden sind, haben ein Rasterformat von
400µm.320µm und einen (größten) Querschnitt von 220µm.160µm.
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Die Ablenkelektroden sind in einer Siebdrucktechnik hergestellt worden.
Beim Siebdrucken muß man im wesentlichen folgende Einflußgrößen berücksichtigen:
Die Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere die Oberflächenspannung des Substrats
(I); das Verhältnis zwischen Querschnitt und Tiefe der Löcher (II), das letztlich
den Ätzwinkel bestimmt; die Viskosität der Siebdruckpaste (III), Rakeldruck und
-geschwindigkeit (IV, V) und schließlich den Abstand zwischen dem Substrat und dem
Sieb (VI). In der Praxis sind allerdings einige dieser Größen fest vorgegeben oder
festlegbar: 1 ist für alle Geometrien der Platte gleich, II hat einen bestimmten
Wert, und Vi wird konstant gehalten. Als Variable verbleiben somit die Geräteparameter
IV und V sowie - innerhalb relativ enger Grenzen-der Pastenparameter III. Bei richtiger
Abstimmung dieser drei Größen erhält man dann das gewünschte Leitermuster.
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Wie die Größen I bis VI im konkreten Fall einzustellen sind, muß dem
Fachmann überlassen bleiben. Im folgenden sei ein konkretes Beispiel gegeben: Die
Dünnglasplatte wird in einem Aceton-Alkoholgemisch mit Ultraschallunterstützung
gereinigt, zwischengetrocknet5 in der von Dupont unter der Bezeichnung "Prinar#
9125" vertriebenen Lösung gespült, zwischengetrocknet, in Prinar( 9126" von Dupont
gespült und endgetrocknet.
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Dieser Prozeß dient dazu, die normalerweise zu geringe Oberflächenspannung
der Scheibe auf einen Wert anzuheben,
bei dem die aufgebrachte Siebdruckmasse
gut benetzt, aber noch nicht verläuft. Sollte die Oberflächenspannung einmal zu
hoch sein, so kann man sie durch eine Zwischenreinigung in vollentsalztem Wasser
erniedrigen. Dann druckt man die Dickschichtpaste Nicyl 9531" von Dupont auf. Der
zu -Wert dieser Masse liegt, wenn man ihn mit dem Gerät "Rheomat 30 der Firma Contraves
bei 210C und 102,5U/min. mißt, zwischen 14Pas für 1mm dicke, fotoätzbare Scheiben
und 42Pas für 0,1mm starke Dünnglasscheiben. Rakeldruck und -geschwindigkeii sind
maschinenspezifische Größen und müssen an jeder Siebdruckmaschine neu ermittelt
werden. Verwendet man das Gerät SVECIA Semimatik PC, so sollte der Druck zwischen
15 und 21 Scalenteilen liegen und die Geschwindigkeit zwischen 20cm/sec 40cm/sec
betragen. Der Abstand zwischen dem Substrat und dem Sieb hat einen festen Wert zwischen
0,8mm und 1,2mm.
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Das Sieb selbst ist relativ feinmaschig, da die Kantenschärfe der
Schichten von der Maschengröße abhängt; bei hochfeinen Strukturen sollte man mit
einem 35O-mesh-Sieb arbeiten.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das ausführlich dargestellte
Ausführungsbeispiel. So ist es zunächst ohne Belang, auf welche Weise die Elektronen
erzeugt werden; dementsprechend kommen neben Plasmakathoden auch andere Elektronenquellen,
etwa die in der DE-OS 27 42 555 vorgesehenen Heißkathoden, in Frage. Davon abgesehen
kann man auch mit Elektrodenplatten arbeiten, die aus einem anderen Isoliermaterial
als Glas, etwa einer (fotoätzbaren) Keramik, bestehen. Im übrigen läßt sich auch
noch die Leiterstruktur abwandeln: zwischen benachbarten Lochreihen können sich
auch zwei Streifen befinden, und bei einer beidseitigen Plattenbeschichtung ist
es durchaus möglich, die Leiter beider Seiten in die Löcher hineinreichen zu lassen.
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7 Patentansprüche 2 Figuren