DE4130014C2 - Verfahren zur Herstellung eines Fluoreszenzdruckkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fluoreszenz­ druckkopfes.

Ein Fluoreszenzschreibkopf, wie er in Fig. 7 dargestellt ist, ist in der japani­ schen Offenlegungsschrift JP 60-109 163 A offenbart. Der Fluoreszenzdruckkopf hat ein isolierendes Substrat 100, auf dessen Oberfläche eine Vielzahl von punkt­ förmigen Anoden 103 angebracht sind, die aus einem Leuchtstoff 101 und einem Anodenleiter 102 bestehen. Die Anoden 103 sind in bestimmten Intervallen in einer Reihe in Längsrichtung des isolierenden Substrates 100 (oder senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 7) angebracht. Auf beiden Seiten der Reihe der Anoden 103 sind isolierende Schichten 104 aufgebracht, auf deren jeweiligen Oberflächen eine Kontrollelektrode 105 angeordnet ist, die aus einer dünnen Metallschicht der gleichen Breite wie die der isolierenden Schicht 104 besteht.

Der Druckkopf nach Fig. 7 zeigt die folgenden Nachteile. Die punktförmigen Anoden 103, die als lumineszierender Abschnitt dienen, werden jeweils durch die Aufbringung des Leuchtstoffes 101 mittels galvanischer Abscheidung oder Fotoli­ thographie auf dem Anodenleiter 102 ausgebildet. Dadurch wird die punktförmi­ ge Anordnung der Anoden 103 in Abhängigkeit von der Breite der Anodenleiter 102 und der Breite des aufgebrachten Leuchtstoffes 101 bestimmt. Insbesondere läßt die galvanische Abscheidung nicht zu, die Leuchtstoffe auf den Anodenlei­ tern aufzubringen und gleichzeitig sicherzustellen, daß alle Punkte die gleiche Gestalt haben, wodurch der Leuchtstoff häufig auf dem Anodenleiter derart auf gebracht wird, daß er die Breite oder Länge des Anodenleiters überschreitet. Somit ist es schwer, mittels herkömmlicher Druckköpfe eine gleichförmige Leuchtdichte zu erreichen. Weiterhin führt der oben beschriebene Aufbau eines herkömmlichen Druckkopfes zur Ausbildung eines Teilbereiches der Oberseite des isolierenden Substrates 100, in dem die punktförmigen Anoden 103 nicht offen liegen. Ferner wird bewirkt, daß die Seitenflächen der isolierenden Schicht 104 offen liegen, die unter den Steuerelektroden 105 angeordnet ist. Wenn Elek­ tronen in den offenliegenden Teilbereichen des isolierenden Materials haften, so daß ein negatives elektrisches Feld ausgebildet wird, wird somit die gewünschte Bewegung der Elektronen zu den Anoden 103 gestört, wodurch ein gleichförmi­ ges Auftreffen der Elektronen auf den Anoden 103 unterbleibt. Das bewirkt, daß die punktförmige Ausstrahlung der Anoden 103 ungleichförmig wird.

Aus der US 4,472,658 ist eine Fluoreszenzanzeigeeinrichtung bekannt, bei der ein Substrat durch Fotolithographie mit Mustern eines transparenten leitfähigen Films versehen wird. Sodann wird eine isolierende Schicht auf den Mustern des transparenten leitfähigen Films ausgebildet mit Ausnahme von den Elektrodenabschnitten. Danach werden Phosphorschichten auf den Elektroden­ abschnitten abgeschieden, und eine Silberpaste wird auf den Anschlußabschnit­ ten angebracht und kalziniert, um den elektrischen Kontakt zwischen den An­ schlußabschnitten und äußeren Abschlüssen zu verbessern. Schließlich werden die Kathoden und ein Vakuumgehäuse in bekannter Weise angebracht. Bei dieser Anzeigeeinrichtung hängt die Ausleuchtung der Fluoreszenzbereiche von der Genauigkeit ab, mit der Fluoreszenzschichten angebracht werden.

Die JP 1-100 856 A offenbart eine Fluoreszenzröhre, bei welcher Gitterelek­ troden links und rechts über der Anode so angeordnet sind, daß ihre in Richtung der Anode hervorstehenden Enden nach oben gebogen sind. Die JP 1-283 752 offenbart eine weitere Fluoreszenzröhre mit einer ähnlichen Anordnung, doch stehen die Enden der Gitterelektroden geradlinig über der Anode hervor. Auch bei diesen Fluoreszenzröhren ist die Genauigkeit bei den Ausmaßen und der Ausleuchtung der Anodenabschnitte begrenzt durch die Genauigkeit, mit der die Anodenabschnitte hergestellt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Fluoreszenzdruckkopfes bereitzustellen, das einfach durchgeführt und mit dem ein Fluoreszenzdruckkopf hergestellt werden kann, dessen Leuchtstoff punkte eine gleichförmige Leuchtdichte aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist in An­ spruch 1 gekennzeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.

Bei dem Fluoreszenzdruckkopf, der nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren hergestellt ist, ist die Breite der Leuchtpunkte in Richtung senkrecht zu der Anodenanordnung durch die Breite des Spaltes zwischen den Steuerelektroden bestimmt. Damit ist das Ausmaß des Leuchtstoffes in Richtung der Anodenord­ nung gleichförmig, so daß die Leuchtdichte der Anoden gleichförmiger ausfällt. Ferner sind die Oberflächen der isolierenden Schicht, die unterhalb der Steuere­ lektroden angeordnet sind und den Anoden gegenüberliegen, so bestimmt, daß sie im Vergleich zu dem Spalt zwischen den Steuerelektroden zurückgesetzt sind, der den beleuchteten Abschnitt der Anoden bestimmt. Dadurch werden die Elek­ tronen, die sich gerichtet durch den Spalt zu den Anoden hin bewegen, daran gehindert, an der isolierenden Schicht zu haften. Damit kann auch kein negati­ ves elektrisches Feld aufgrund von Elektronen aufgebaut werden, die auf der isolierenden Schicht haften, so daß auch die Ausstrahlung der Anoden nicht nachteilig beeinflußt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen unvollständigen Fluo­ reszensdruckkopf, die einem der Schritte des Verfahrens entspricht;

Fig. 2-6 Schnittdarstellungen, die die jeweiligen Schritte in dem Verfahren zeigen; und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Fluo­ reszenzdruckkopfes.

Entsprechend Fig. 1 wird ein langes, streifenähnliches, iso­ lierendes Substrat 1, welches aus Glas gefertigt ist, auf seiner Oberseite mit einer Vielzahl von Anodenleitern 2 ver­ sehen, welche in einer Reihe mit bestimmten Intervallen in der Längsrichtung des isolierenden oder Glas-Substrates 1 an­ geordnet sind. Die Anodenleiter 2 sind jeweils entsprechend mit Installationsleitern 3 versehen, die derart angeordnet sind, daß sie sich abwechselnd in jeweils gegensätzliche Richtungen und senkrecht zu der Längsrichtung des isolieren­ den Substrates 1 erstrecken. Ferner ist das isolierende Sub­ strat 1 an einem seiner Enden in Längsrichtung mit einem End­ punkt- oder Enddetektormuster 6 versehen, welches ein Paar Elektrodenabschnitte 4, die in einer kammartigen Form ausge­ bildet und jeweils einander gegenüber in einem bestimmten Ab­ stand angeordnet sind, und Anschlußabschnitte 5 umfaßt, die von den Elektrodenabschnitten 4 wegführen.

Die Ausbildung der Anodenleiter 2, der Installationsleiter 3 und des Enddetektormuster 6 auf dem Glassubstrat 1 wird mit der Abscheidung einer dünnen Aluminiumschicht mit einer Dicke 0.1 bis 2 µm auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrates 1 mittels Aufsputtern begonnen. Danach wird ein Fotoresist auf der dünnen Al-Schicht auf­ getragen und anschließend einer UV-Belichtung durch eine Maske ausgesetzt, die entsprechend den Mustern der oben ge­ nannten drei dünnen Schichten geformt ist. Anschließend wird eine Entwicklungsbehandlung durchgeführt, um die überflüssi­ gen Bereiche des Fotoresists zu entfernen, so daß ein Bereich der dünnen Al-Schicht, der dem entfernten Fotoresist ent­ spricht, freigelegt werden kann. Dann wird die freiliegende Al-Schicht einem Ätzvorgang unterzogen, wobei eine Lösung be­ nutzt wird, die so wie eine NaOH- oder Phophorsäure-Lösung oder ähnliches zersetzend auf Aluminium wirkt. Das erlaubt, die Anodenleiter 2 als Flächen von 80 µm x 80 µm auszubilden und in einer Reihe in Abständen 0.1 bis 0.2 mm in der Längs­ richtung des Glassubstrates 1 anzuordnen, sowie die Installa­ tionsleiter 3 und das Enddetektormuster 6 in den oben be­ schriebenen Formen auszubilden.

Anschließend wird, wie in Fig. 2 gezeigt, eine isolierende Paste, die hauptsächlich aus einer niedrig schmelzenden Gla­ sur besteht, im wesentlichen über der gesamten Oberfläche des Glassubstrates 1 aufgebracht, auf der die dünnen Aluminium­ schicht-Muster ausgebildet sind. Die Aufbringung der Glasur wird mittels Siebdruck mit einer Dicke von 20 bis 100 µm durchgeführt. Danach wird die Glasur einem Brennvorgang bei einer Temperatur von 400 bis 600°C unterzogen, um eine iso­ lierende Schicht 7 zu bilden. Dabei wird die Gestaltung der isolierenden Schicht 7 derart ausgeführt, daß sie nicht die äußeren Enden jedes der Installationsleiter 3 überdeckt, die als Abführungsleitungen dienen.

Anschließend wird eine dünne Aluminiumschicht 8 mit einer Dicke 0.1 bis 2 µm auf der gesamten Oberfläche der isolieren­ den Schicht 7 mittels Aufsputtern, Vakuum-Abscheidung oder ähnlichem aufgetragen (Fig. 3).

Danach wird ein Fotoresist 9 auf der Aluminiumschicht 8 aufgetragen (Fig. 4). Die Al-Schicht 8 wird dann nur in den Bereichen, die sich über den in einer Reihe angeordneten Anodenleitern 2 befinden, einer Ätzung un­ terzogen, wobei eine gemischte Säure benutzt wird, die haupt­ sächlich aus Phosphorsäure besteht, so daß die Ätzung zu ei­ ner spaltartigen Form einer bestimmten Breite führt. Gleich­ zeitig wird ebenso ein Bereich der Al-Schicht 8 entfernt, der sich oberhalb des Enddetektormusters 6 befindet. Damit ist es möglich, ein Paar von Steuerelektroden 10 auf beiden Seiten der Anodenleiter 2 auszubilden, die in einer Reihe und in Längsrichtung des Substrates 1 angeordnet sind, so daß ein Paar von Kanten der einander gegenüber stehenden Steuerelek­ troden 10 einen Spalt 11 ergibt, der eine der Breiten eines Leuchtpunktes festsetzt.

Anschließend wird ein Bereich der isolierenden Schicht 7, der sich unterhalb des Spaltes 11 und oberhalb der in einer Reihe angeordneten Anodenleiter 2 befindet, und ein Bereich der isolierenden Schicht 7, der sich auf dem Enddetektormuster 6 befindet, einer Ätzung unter Benutzung von Salpetersäure un­ terzogen. Das bewirkt, daß der Bereich der isolierenden Schicht 7 unterhalb des Spaltes 11 mit einer Durchgangsöff­ nung von einer Breite, die größer ist als die des Spaltes 11, durch seitliche Ätzung ausgebildet wird, was dazu führt, daß jeder der Anodenleiter 2, wie in Fig. 5 ge­ zeigt, teilweise freigelegt wird, so daß die einander gegen­ überstehenden vertikalen Seitenflächen des Spaltes 11 zwi­ schen den Steuerelektroden 10 in Bezug auf oder vergleichs­ weise mit der Durchgangsöffnung nach innen zurückspringt. Somit ergibt sich ein Bereich eines jeden der Anodenleiter 2, der unter­ halb der Steuerelektroden 10 freiliegt und im einer Richtung senkrecht zu der Reihe von Anodenleitern in Vergleich zur Breite des Spaltes 11 verbreitert ist.

Um den Abschluß des oben beschriebenen, für den dargestellten Aufbau notwendigen Ätzschrittes festzustellen, wird ein Wi­ derstandswert zwischen den Abschlußabschnitten 5 und 5 des Enddetektormusters 6 während des Ätzschrittes gemessen. Wenn die Ätzung eines Bereiches der isolierenden Schicht 7, die das Enddetektormuster 6 bedeckt, bis zu einem genügenden Grad vorangeschritten ist, so daß die kammförmigen Elektrodenab­ schnitte 4 und 4, die in einem einander gegenüberstehenden Paar angeordnet sind, mit Salpetersäure in Verbindung stehen, wird insbesondere der Widerstandswert zwischen den Elektro­ denabschnitten 4 und 4 vermindert. Für diesen Zweck kann ein Widerstandswert zwischen beiden Elektroden in der Zeit, wenn die oben beschriebene Seitenätzung, die unterhalb der Steuer­ elektroden 10 durchgeführt wird, zu einem bestimmten Grad voranschreitet, experimentell bestimmt werden, so daß die Seitenätzung auf der Grundlage des so experimentell bestimm­ ten Widerstandswertes angemessen ausgeführt werden kann.

Anschließend werden die Enden eines jeden der Installations­ leiter 3 auf dem Glassubstrat 1 mit einer Versorgungseinrich­ tung verbunden. Dann wird das Glassubstrat in eine galvani­ sierende Lösung eingetaucht, in der Partikel eines Leucht­ stoffes 12 verteilt sind, und dann wird eine bestimmte Span­ nung an die Anodenleiter 2 gelegt, so daß der Leuchtstoff 12 galvanisch auf jedem der Anodenleiter 2 abgeschieden werden kann.

Daraus ergibt sich eine Anodenanordnung, die punktförmige An­ oden 20 umfaßt, welche in einer Reihe in bestimmten, festge­ setzten Intervallen angeordnet sind. Eine Breite von jeder der Anoden 20, die die Leuchtpunkte bilden, wird in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Reihe der Anoden 20 genau durch den Spalt 11 zwischen den Steuerelektroden 10 bestimmt. Daher kann, auch wenn die Genauigkeit der Größe eines jeden Leuchtpunktes, der durch die Abscheidung des Leuchtstoffes auf dem Anodenleiter gebildet wird, ein wenig verringert ist, zumindest die Breite in dieser Richtung mit einem sehr ge­ nauen Maß festgelegt werden.

Beim folgenden Schritt wird der Fotoresist 9 auf jeder Steuerelektrode 10 mittels Abbrennen entfernt. Dabei kann die Erwärmung des Fotoresists 9 bei einer Temperatur durchge­ führt werden die nicht sehr hoch ist, so daß die Leuchtstoffe 12, die im vorangegangenen Schritt auf den Anodenleitern 2 abgeschieden wurden, nicht nachteilig durch die Heizung be­ einflußt werden. Ferner kann, falls erforderlich, lediglich der etwa auf den Steuerelektroden verbliebene Fotoresist 9 lokal mittels eines Lasers oder ähnlichem erhitzt werden.

Schließlich werden fadenförmige Kathoden gespannt über dem Glassubstrat 1 angeordnet und ein luftdichtes Gehäuse abge­ dichtet auf dem Glassubstrat so befestigt, daß es die Elek­ troden umgibt, was zu der Ausbildung einer Einhüllung führt, die dann zu einem Hochvakuum evakuiert wird.

Bei dem so hergestellten Fluoreszenzdruckkopf ist die Anodenanordnung die den Leuchtabschnitt bildet, in einer gegenüber dem Stand der Technik grundsätzlich gleichförmigeren Breite ausgebildet. Die vertikalen Seitenflächen der iso­ lierenden Schicht 7, die unterhalb der Steuerelektroden 10 angeordnet sind, sind seitwärts oder rückwärts von der An­ odenanordnung weg versetzt so ausgebildet, daß sich die Haf­ tung von Elektronen an der isolierenden Schicht 7 als sehr schwer erweist oder grundsätzlich verhindert wird, woraus sich ergibt, daß nachteilige Beeinflussungen der Abstrahlung der Anodenanordnung verhindert wird. Ferner wird die Aufbrin­ gung des Leuchtstoffes in einem Abschlußschritt der Herstel­ lung des Fluoreszensdruckkopfes durchgeführt, so daß ein Emissionsrückgang des Leuchtstoffes durch Aufheizung wir­ kungsvoll verhindert werden kann. Somit wird mit dem darge­ stellten Fluoreszensdruckkopf eine Anzeige von einer im Ver­ gleich zum Stand der Technik hohen Qualität bereitgestellt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines Fluoreszenzdruckkopfes, gekennzeichnet durchdie Schritte:
Aufbringen einer ersten dünnen Metallschicht auf einem isolierenden Substrat (1) aus weicher mittels Fotolithographie in einer Reihe angeordnete, punktförmige Anodenleiter (2) gebildet werden;
Aufbringen einer isolierenden Schicht (7) aus Glasur auf dem isolierenden Substrat (1), auf dem die Anodenleiter (2) ausgebildet sind;
Aufbringen einer zweiten dünnen Schicht (8) aus Aluminium auf der isolierenden Schicht (7) und Aufbringung eines Photoresists (9) auf der zweiten dünnen Schicht (8), gefolgt durch
das Ätzen eines ersten durchgehenden Spaltes (11) in der zweiten dünnen Schicht (8) aus Aluminium mittels überwiegend aus Phosphorsäure bestehendem Säuregemisch, der alle Anodenleiter (2) kreuzt und dadurch die zweite dünne Schicht (8) aus Aluminium in ein Paar von Steuerelektroden (10) teilt;
Ätzen eines zweiten Spaltes in der isolierenden Schicht (7) aus Glasur mittels Salpetersäure, dessen Breite beidseitig über die Breite des ersten Spaltes (11) hinausragt und der die Anodenleiter (2) freilegt;
Aufbringen eines Leuchtstoffes (12) auf jeden der freiliegenden Anodenleiter (2) mittels galvanischer Abscheidung; und
Entfernen des Photoresists (9) auf der zweiten dünnen Schicht (8) und Spannen drahtförmiger Kathoden über dem isolierenden Substrat (1) gefolgt durch das dichte Aufsetzen eines Vakuum-Gehäuses auf dem isolierenden Substrat (1), derart, daß es die Anodenleiter (2) und die Kathoden umgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen der isolierenden Schicht (7) derart ausgeführt wird, daß das Ende des Ätzvorganges durch die Messung eines Widerstandswertes zwischen einem Paar von Elektrodenbereichen (4) eines Enddetektormusters (6) bestimmt wird, das am Ende zwischen isolierendem Substrat (1) und isolierender Schicht (7) aus Glasur angebracht ist.