DE3534012A1 - Verfahren zum gasdichten einbau von matrixelektroden in eine flache anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gasdichten Einbau mindestens einer mit Matrixelektroden versehenen Elektronensteuerscheibe in eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren geht aus der DE-OS 33 41 397 als bekannt hervor.

Bei dem aus der DE-OS 33 41 397 bekannten Verfahren wird bei einem Flachbildschirm mit Glasplatten, die mit Nickel galvanisch verstärkte Ti/Cu-Elektroden tragen und randseitig über einen Glaslotrahmen miteinander verbunden sind, zum Vermeiden von Undichtigkeiten und Plattenrissen im Bereich der Elektrodendurchführungen folgendes Vorgehen vorgeschlagen: Die galvanische Verstärkung wird mit einer ersten Maske vorgenommen, die nicht nur die Fläche außerhalb des gewünschten Elektrodenmusters, sondern auch die im Rahmenbereich befindlichen Elektrodenabschnitte (Durchführungsabschnitte) abdeckt. Nach dem Galvanisieren entfernt man die erste Maske, maskiert erneut die Durchführungsabschnitte, ätzt die verbleibende Ti/Cu-Metallisierung ab und beseitigt die zweite Maske. Anschließend druckt man die Glaslotmasse auf und verlötet die Platten in üblicher Weise miteinander. Vorzugsweise bleiben die Elektroden nur auf einem Bruchteil ihrer gesamten Durchführungslänge unverstärkt, damit ihr Widerstand auch im Rahmenbereich einen definierten, relativ geringen Wert hat.

Schließlich wird bei einem in der älteren, noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 35 10 783.9 beschriebenen Verfahren zum Herstellen einer Steuerscheibe zum gasdichten Einbau in eine Anzeigevorrichtung vorgeschlagen, daß für die Ausbildung der Steuerleitungen in an sich bekannter Weise eine Kupferunterschicht und eine Nickeloberschicht durch galvanische Abscheidung auf die in Abschirmrahmen eingeklemmte Steuerscheibe aufgebracht werden, und daß beim Aufbringen der Nickeloberschicht eine zusätzliche Abschirmung im Bereich der vorgesehenen Glaslotnähte vorgenommen wird, so daß die Nickeloberschicht in diesem Bereich dünner ist als in den aktiven Steuerbereichen.

Außer einer - trivialen - Verschmälerung der Elektrodenleitungen im Durchführungsbereich (Randbereich) einer Anzeigevorrichtung zielten die bisher vorgeschlagenen Verfahren darauf, entweder duktiles und leicht glaslötbares Material (z. B. Kupfer) im Durchführungsbereich zu verwenden (DE-OS 33 41 397) oder eine erhebliche Reduzierung der Elektrodendicke im Leiterbahndurchführungsbereich vorzunehmen (ältere Patentanmeldung P 35 10 783.9) und führten bislang nicht zum angestrebten Ergebnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Anzeigegeräte mit Matrix-Ansteuerung und hoher Auflösung eine Vielzahl von metallischen Elektrodenleitungen gasdicht mit Glaslotnähten zu verlöten, wobei neben der Vielzahl der Elektrodenleitungen vor allem deren Dicke, Breite und Material zu berücksichtigen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum gasdichten Einbau mindestens einer mit Matrixelektroden versehenen Elektronensteuerscheibe in eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche 2 bis 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß insbesondere die folgenden Ursachen der Undichtigkeit zwischen den metallischen Leiterbahnen und Glaslotdurchführungen beseitigt sind. Hierzu gehört erstens eine fehlangepaßte thermische Ausdehnung. Die Ausdehnung der Metallelektroden differiert nämlich in der Regel um mehr als 30% von der des Glases. Im Falle von bevorzugt verwendeten Ni-Elektroden liegt α bei ca. 130·10^-7/°C. Wird für die Glasplatte(n) Kristallglas mit α ≈ 90·10^-7/°C verwendet, so ist die Fehlanpassung von ca. 40% schwer überwindbar, wenn das üblicherweise verwendete Glaslot ebenfalls einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ca. 90·10^-7/°C hat. Es kommt dann zu Mikrorissen zwischen Glaslot und Elektroden, die bei dem vorgeschlagenen Verfahren nicht auftreten können. Zweitens wird eine mangelnde Benetzungsfähigkeit vermieden. Für Metalle, die erst bei Temperaturen über der Kristallisationstemperatur von Glasloten Oxide bilden, ist es nämlich wichtig, daß die Zusammensetzung des Glaslotes eine Oxidbildung an der Metalloberfläche erleichtert, das heißt keine oder wenig reduzierend wirkende Komponenten wie z. B. Blei vorhanden sind. Im wesentlichen ist jedoch auch hier die Differenz der Ausdehnungskoeffizienten der bestimmende Faktor. Schließlich werden drittens sogenannte Metall-Überhänge von geätzten Leiterbahnstrukturen weitgehend vermieden. Solche "Überhänge" kommen bei Elektrodendurchführungen immer dann vor, wenn Leiterbahnen fototechnisch hergestellt werden. Darüber hinaus sind durch galvanisch aufgebaute Elektroden die Ätzprofile überhöht. Eine wichtige Voraussetzung für die Gasdichtigkeit der Glaslotdurchführungen ist daher, daß durch entsprechendes Ätzen die Überhänge so gering wie möglich gehalten werden.

Nach dem Durchführen der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann der Glaslotprozeß zum Displayaufbau in gewohnter Form ablaufen.

Als vorzüglich geeignetes Verfahren für das Auftragen dünner Glaslotschichten wird Siebdruck vorgeschlagen. Aber auch andere Verfahren, wie Pasten, Streichen, Sprühen usw. sind denkbar.

Im Falle der Herstellung eines flachen Bildschirmes mit zwei Dünngläsern als Steuermatrix ist der Aufbau von Stapeln nötig. In diesem Zusammenhang kann zweckmäßig der Siebdruck einer dünnen Glaslotschicht mit abweichendem α als erste Schicht realisiert werden. Selbst das Aufbringen von zwei bzw. maximal drei Schichten stellt außer größeren Arbeitsaufwand kein Problem dar.
Die Außenseiten der Glasplattenstapel müssen dann je nach Justier- und Montageprinzip zum geeigneten Zeitpunkt vor oder nach der Stapelherstellung dünn mit der α-abweichenden Glaslotschicht belegt (siebgedruckt, bepastet oder ähnliches) werden.

Anhand eines in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung weiter erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in der Figur unbezeichnet oder weggelassen.

Die in der Figur schematisch im Schnitt dargestellte Anzeigevorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei mit metallischen Elektrodenleitungen versehenen Elektronensteuerscheiben 1 und 2, die einen Stapel bildend übereinander angeordnet sind. Die Elektronensteuerscheiben 1, 2 sind in der Anzeigevorrichtung zwischen einem Gasentladungsraum 9 als Elektronenquelle und einem Nachbeschleunigungsraum 10 zur Beschleunigung der auf den Bildschirm 8 auftreffenden Elektronen in eine Umhüllung im Randbereich mittels Glaslotschichten 4, 5 vakuumdicht eingeschlossen. Die erste Elektronensteuerscheibe 1 trägt eine matrixförmige Steuerelektrodenstruktur, die aus beidseitig auf eine dünne, ein Raster von Elektronendurchtrittsöffnungen aufweisende Glasplatte 3 aufgebrachten metallischen Elektrodenleitungen 1 a, 1 b besteht, die an ihren Kreuzungspunkten dem Raster in der Glasplatte, vorzugsweise einer Fotoformglasplatte, entsprechende Elektronendurchtrittsöffnungen aufweisen. Als metallische Elektrodenleitungen, die aus Nickel bestehen, sind auf der einen Seite der Glasplatte 3 Zeilenleitungen 1 a und auf der anderen, der zweiten Elektronensteuerscheibe 2 gegenüberliegenden Seite Spaltenleitungen 1 b aufgebracht. Die zweite Elektronensteuerscheibe 2 trägt auf der der ersten Elektronensteuerscheibe 1 zugewandten Seite die Tetrodenleitungen 2 a und auf der anderen Seite die Pentodenleitungen 2 b. Auch diese Elektrodenleitungen bestehen aus Nickel. Alle Elektrodenleitungen 1 a, 1 b, 2 a, 2 b sind durch die Glaslotschichten 4, 5 hindurch aus der Umhüllung gasdicht herausgeführt. In den Randbereichen der Elektronensteuerscheiben 1, 2 werden beidseitig Glaslotschichten 5 aufgetragen, deren Material einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α aufweist, dessen Wert zwischen dem des Materials des Glases (α ≈ 90·10^-7/°C) der Glasplatten 3 und dem des Materials der metallischen, vorzugsweise aus Nickel (α ≈ 130·10^-7/°C) bestehenden Elektrodenleitungen 1 a, 1 b, 2 a, 2 b sowie dem der üblichen Glaslotschichten 4 mit einem Ausdehnungskoeffizienten α ≈ 90·10^-7/°C liegt. Vorzugsweise ist der Ausdehnungskoeffizient α der aufgedruckten Glaslotschichten 5 ungefähr gleich 100·10^-7/°C.

Die Herstellung des Stapels aus den zwei Dünnglassteuerscheiben 1, 2 wird beispielsweise nach dem in der älteren Patentanmeldung P 35 03 316.9 beschriebenen Verfahren vorgenommen. Dabei werden Glaslot-Linien über den aktiven Bereich siebgedruckt unter Verwendung eines Glaslottyps mit einem Ausdehnungskoeffizienten α ≈ 92·10^-7/°C und einer Fraktion 28 µm. Die Ränder beider Elektronensteuerscheiben 1, 2 werden mit einer Glaslotfraktion 28 µm und α ≈ 100·10^-7/°C in einer Schichtdicke von ca. 20 µm bedruckt und bei einer Temperatur von ca. 100°C etwa 30 min. lang getrocknet. Darüber wird eine auf gleicher Höhe mit den Abstandslinien im aktiven Bereich abgestimmte zweite Randschicht mit Glaslot aufgedruckt, das entweder eine Originalfritte mit α ≈ 88·10^-7/°C oder eine Siebung mit einer Fraktion 28 µm mit α ≈ 92·10^-7/°C ist. Die zweite Elektronensteuerscheibe 2 wird auf der mit den Leitungen 2 b versehenen Seite (zum Bildschirm 8 hin) am Rand (Dichtlötbereich) mit einer Glaslotfraktion vom Typ 28 µm, α ≈ 100·10^-7/°C in einer Dicke von ca. 20 µm bedruckt. Die gegenüberliegende Seite, die Rückseite des Abstandsrahmens 6, ist mit der Glaslotschicht 4 (Originalfritte, z. B. α ≈ 88·10^-7/°C) ca. 0,3 mm bis 0,4 mm dick bepastet.
Im Anschluß wird nach dem in der älteren Patentanmeldung P 35 22 141.0 beschriebenen Verfahren der Stapel zusammen mit dem Bildschirm 8 zweckmäßig ohne Vorsintern in einem Frittprozeß bei ca. 445 C als justierte gasdichte Baueinheit hergestellt.
Danach wird die erste Elektronensteuerscheibe 1 mit Glaslot einer Fraktion 28 µm, α ≈ 100·10^-7/°C auf der Glaslotzone der mit den Zeilenleitern 1 a versehenen Seite bepastet (ca. 0,1 mm bis 0,2 mm dick). Die andere Seite, die des wannenförmigen Rückteils 7, ist mit der Glaslotschicht 4 (Originalfritte, α ≈ 88·10^-7/°C) ca. 0,3 mm bis 0,4 mm dick bepastet.
Schließlich wird aus Frontteil (Bildschirm 8, Abstandsrahmen 6 und Dünnglas-Elektronensteuerscheibenstapel 1, 2) und Rückteil 7 in einem weiteren Glaslotprozeß bei einer Temperatur von ca. 445°C ein gasdichtes Display hergestellt.

Claims (8)

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasentladungsraum (9) und dem Nachbeschleunigungsraum (10) der Anzeigevorrichtung zwei Elektronensteuerscheiben (1, 5) übereinander angeordnet sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die metallischen Elektrodenleitungen (1 a, 1 b, 2 a, 2 b) Nickel verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Glaslotschichten (5) ungefähr die 5-fache bis 20-fache Dicke der metallischen Elektrodenleitungen (1 a, 1 b, 2 a, 2 b) aufweisen.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungskoeffizient α der Glaslotschichten (5), der zwischen dem des Materials der Glasplatten (3) und dem des Materials der üblichen Glaslotschichten (4) sowie dem des Materials der metallischen Elektrodenleitungen (1 a, 1 b, 2 a, 2 b) liegt, höchstens ungefähr 30% vom Ausdehnungskoeffizienten des Materials der metallischen Elektrodenleitungen (1 a, 1 b, 2 a, 2 b) abweicht.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Randbereichen der Elektronensteuerscheiben (1, 2) beidseitig übereinander mehrere, im thermischen Ausdehnungskoeffizienten α abgestufte Glaslotschichten (4, 5) aufgetragen werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaslotschichten (4, 5) mittels Siebdruck und/oder Strangbepastung auf die Elektronensteuerscheiben (1, 2) aufgebracht werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Glaslotschichten (4, 5), zumindest für die erste Schicht auf den metallischen Elektrodenleitungen (1 a, 1 b, 2 a, 2 b), sehr feinkörniges Glaslot mit einer Korngröße von 30 µm, vorzugsweise 20 µm, verwendet wird.