EP0010222A1

EP0010222A1 - Steuerplatte für einen flachen Plasmabildschirm

Info

Publication number: EP0010222A1
Application number: EP79103758A
Authority: EP
Inventors: Burkhard Dipl.-Phys. Littwin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2844512B1; US4329617A; DE2844512C2; JPS5578440A; EP0010222B1; ATE101T1

Abstract

Für die Steuerplatte eines flachen Plasmabildschirms wird ein Schichtenaufbau der Trägerplatte mit der Folge Glas-Metall-Glas vorgeschlagen. Beim Herstellen der durch die Steuerplatte durchgehenden Steuerlöcher kann ein abgestuftes Ätzverfahren mit unterschiedlichen Ätzmitteln angewendet werden, wodurch nur geringe Unterätzungen entstehen und die Steuerplatte bei geringer Dicke genügend mechanische Stabilität behält. Beim Herstellen der Steuerlöcher über ein Laser-Bohrverfahren führt die metallische Mittelschicht (1) die dabei erzeugte Wärme ab, so daß keine thermischen Rißbildungen möglich sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerplatte für einen flachen Plasmabildschirm mit einer Trägerplatte, die auf der einen Plattenseite parallele Steuerelektrodenbahnen entsprechend den Zeilen des Bildschirms und auf der anderen Plattenseite zu diesen senkrechte parallele Steuerelektrodenbahnen entsprechend den Spalten des Bildschirms trägt und die mit den Steuerelektrodenbahnen an deren Kreuzungspunkten durchgehende Steuerlöcher hat.
Eine solche Steuerplatte dient bei einem flachen Plasmabildschirm zur Matrixansteuerung der einzelnen Bildpunkte. Durch Auswahl einer Zeile und einer Spalte, d.h. Ansteuern der entsprechenden Zeilenelektrodenbahn und Spaltenelektrodenbahn wird das Steuerloch an dem Kreuzungspunkt der Zeile und der Spalte freigegeben. Dadurch werden Elektronen aus dem Plasma des hinter der Steuerplatte liegenden Gasentladungsraums in den vor der Steuerplatte liegenden Beschleunigungsraum geschleust. Dort werden sie beschleunigt und erzeugen auf dem vor dem angesteuerten Kreuzungspunkt liegenden Bildpunkt auf der Frontplatte des Bildschirms einen Lichtpunkt. Eine Beschreibung dieses Zweikammer-Prinzips läßt sich beispielsweise in der DE-OS 26 15 721 finden.
In dieser DE-OS ist auch der Aufbau einer Steuerplatte beschrieben. Sie besteht aus einer Trägerplatte aus Glas mit den Steuerelektronenbahnen auf beiden Plattenseiten. Die Steuerlöcher sind durch chemisches Ätzen hergestellt.
Bei diesem Ätzen entstehen Probleme durch die Forderung nach einer aus Stabilitätsgründen ausreichenden Dicke der Glasplatte. Je dicker die Platte ist, d.h. je tiefer die in die Platte zu ätzenden Löcher sind, desto größer sind die Unterätzungen unter der verwendeten Maske seitlich in Plattenrichtung und desto geringer wird dann die mechanische Plattenstabilität unter der Voraussetzung einer genügenden Anzahl von Steuerlöchern, sprich: Bildpunkten. Ein ausreichender Lochquerschnitt muß zwar vorhanden sein, damit möglichst viele der Elektronen aus dem Entladungsraum durch das angesteuerte Steuerloch in den Beschleunigungsraum gelangen können. Aber der Größe der Steuerlöcher ist dann nicht nur durch die Forderung nach ausreichender mechanischer Stabilität und nach ausreichender Anzahl von Steuerlöchern eine Grenze gesetzt, sondern auch dadurch, daß durch die nicht oder nur halb angesteuerten Steuerlöcher keine Elektronen hindurchtreten dürfen und daß der elektrische Durchgriff der an der Frontplatte angebrachten Beschleunigungsanode durch die Steuerlöcher auf den Entladungsraum möglichst klein bleibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer Steuerplatte so zu gestalten, daß sie den Forderungen nach mechanischer Stabilität und hinsichtlich den elektrischen Eigenschaften in gleicher Weise genügt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Steuerplatte der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Trägerplatte sandwichartig aus mindestens drei Schichten aufgebaut ist, von denen die mittlere aus Metall und die äußere aus Isolatormaterial bestehen.
Nach einer Ausgestaltung bestehen die äußeren Schichten aus Glasplatten, die auf die mittlere metallische Schicht über jeweils eine Glaslotschicht aufgesintert sind.
Eine billigere Lösungs als fertige aufgelötete Glasplatten für die äußeren Isolatorschichten ergibt sich dann, wenn die äußeren Schichten aus gesintertem Glaslotpulver bestehen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Lösung sieht vor, daß die an der metallischen Schicht liegenden Glaslotschichten aus einem auf die metallische Schicht aufgesprühten und aufgesinterten metallisierenden Glaslot und die äußeren Schichten aus einem darauf aufge- spr^;dhten und aufgesinterten stabilen Glaslot bestehen. Die der metallischen Schicht benachbarte Glaslotschicht aus kristallisierendem Glaslot haftet besser als stabiles Glaslot; die Schicht aus stabilem Glaslot gibt eine glattere 0berfläche als kristallisierendes Glaslot. In der zweiteiligen Isolatorschicht aus beiden unterschiedlichen Glasloten sind diese beiden Eigenschaften günstig kombiniert. Unter stabil ist dabei verstanden, daß das Glaslot amorph bleibt, während das kristallisierende Glaslot oberhalb einer bestimmten Temperatur kristallisiert und nach Abkühlen auch kristallin bleibt.
Mit Hilfe dieses Aufbaus der Trägerplatte läßt sich eine Steuerplatte mit ausreichender mechanischer Stabilität herstellen, ohne daß die Trägerplatte übermäßig dick sein muß. Die Steuerlöcher können in der gewünschten Größe gehalten werden. Bei der Herstellung kann sowohl eine selektive chemische Ätzung der einzelnen Schichten nacheinander vorgenommen werden, wie dies an sich beispielsweise aus der DE-AS 20 13 196 für einen metallischen Schichtaufbau bekannt ist, als auch ein Verfahren angewendet werden mit einem Ionenstrahl oder Laserstrahl. Bei den letzten beiden Verfahren bietet der erfindungsgemäße Aufbau den Vorteil, daß die beim Ätzen bzw. Bohren entstehende Wärme durch die metallische Mittelschicht abgeführt werden kann, so daß es nicht durch Thermoschock zu Rissen in den Glasschichten kommt, die die mechanische Stabilität beeinträchtigen würden. Insgesamt ist vorteilhaft, wenn die gesamte
Steuerplatte in ihrem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten dem des Bildschirms angepaßt ist.
Ein Vorteil der metallischen Mittelschicht besteht darin, daß statische Aufladungen der Steuerlochränder verringert werden. Die metallische Mittelschicht läßt sich darüber hinaus als potentialbestimmende Elektrode für die Ansteuerung verwenden. Sie besteht vorzugsweise aus einem Metall, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient dem des Glases angepaßt ist wie beispielsweise aus einer NiFeCo-Legierung (Vacovit). Vorteilhaft ist dabei, wenn die Oberflächen der metallischen Mittelschicht aus Aluminium bestehen.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei ist lediglich ein Schnitt durch eine Steuerplatte dargestellt. Zum Verständnis ihrer Funktion für den Plasmabildschirm sei auf die eingangs genannte DE-OS 26 15 721 verwiesen.
In der Zeichnung ist schematisch ein Schnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute Steuerplatte senkrecht zu den Plattenoberflächen dargestellt, wobei ein Steuerloch erfaßt ist. Mit 1 ist eine metallische Mittelschicht aus einer NiFeCo-Legierung mit einer Dicke von beispielsweise 80 µm bezeichnet. Auf beiden Seiten der Schichtoberflächen schließen sich jeweils eine Glaslotschicht 2 bzw. 3 an. Auf der Glaslotschicht 2 liegt eine Glasschicht 4, auf der Glaslotschicht 3 eine Glasschicht 5, beide beispielsweise 80 _/um dicke Glasplatten. Diese Schichten 1 und 5 bilden die Trägerplatte der Steuerplatte. Auf der Außenseite der Glasschicht 4 liegt eine metallische Steuerelektrodenbahn 6, quer zu ihrer Längsrichtung geschnitten. Auf der Außenseite der Glasschicht 5 liegt eine metallische Steuerelektrodenbahn 7 längs geschnitten. Im Bereich des Steuerlochs liegen alle Schichten 1 bis 5 der Trägerplatte und die beiden Steuerelektrodenbahnen 6,7 übereinander, wobei die beiden Steuerelektrodenbahnen 6,7 den Matrixpunkt als Überschneidung der entsprechenden Zeile und Spalte markieren.
Das Steuerloch führt senkrecht zu den Steuerplattenoberflächen durch alle Trägerplattenschichten 1 bis 5 und durch die Steuerelektrodenbahnen 6 und 7. Es wird beispielsweise durch thermisches Ätzen hergestellt. Zuvor entsteht die Trägerplatte folgendermaßen: Es werden die Metallschicht 1 beidseitig und die Glasschichten 4,5 jeweils einseitig mit Glaslotpulver (z.B. Schott 8596) eingesprüht. Nach dem Trocknen des Pulvers werden die Schichten 1,4 und 5 zwischen zwei ebenen Metallplatten zusammengepreßt bei einer Temperatur von beispielsweise 520°C, die das Glaslotpulver zusammensintern läßt. Dadurch entstehen die Glaslotschichten 2 und 3, die die Metallschicht 1 und die Glasschichten 4,5 zusammenhalten.
Anschließend werden auf die Trägerplatte die metallischen Steuerelektrodenbahnen aufgebracht. Dies geschieht zweckmäßigerweise galvanisch durch Abscheiden von Metallschichten über eine Fotolackmaske auf eine dünne, vorher aufgedampfte durchgehende Kontaktschicht.
Nach dem Aufbau der Steuerelektrodenbahnen 6,7 erfolgt das Freiätzen der Steuerlöcher in mehreren Schritten. Durch entsprechende Abdeckung beim galvanischen Abscheiden sind die Steuerlöcher in den Steuerelektrodenbahnen 6,7 bereits entstanden. Eine zweite Maskierung läßt ausschließlich die in die Glasschichten 4 und 5 zu ätzenden Steuerstellen frei. Durch Ätzen mit verdünnter Flußsäure entstehen dann die Steuerlöcher durch die Glasschichten 4,5 bis zu den Glaslotschichten 2,3. Anschließend werden die Glaslotschichten 2,3 mit Salpetersäurelösung, versetzt mit etwas Flußsäure, geätzt, bis die Steuerlöcher die Metallschicht 1 freilegen. Die weitere Ätzung der Steuerlöcher durch die Metallschicht 1 hindurch erfolgt mit einer Eisenchloridlösung, wobei die Glaslotschichten 2,3 für diese Ätzung als Maske dienen.
Durch diese Stufenätzung entstehen verhältnismäßig geringe Unterätzungen in Plattenrichtung. Die vorher geätzte Schicht dient jeweils als Maske.für die folgende Ätzung.
Weitere Möglichkeiten, die Steuerlöcher in die Steuerplatte zu bringen, gibt es durch Ionenstrahlverfahren oder Laserstrahlverfahren. Insbesondere das Laserstrahlverfahren erlaubt exakte Bohrungen. Die metallische Mittelschicht 1 führt die beim Bohren entstehende Wärme ab, so daß keine örtlichen thermischen Spannungen in den Glasschichten 4,5 entstehen können. Die Gefahr einer Rißbildung besteht dadurch nicht.

Claims

1. Steuerplatte für einen flachen Plasmabildschirm mit einer Trägerplatte, die auf der einen Plattenseite parallele Steuerelektrodenbahnen entsprechend den Zeilen des Bildschirms und auf der anderen Plattenseite zu diesen senkrechte parallele Steuerelektrodenbahnen entsprechend den Spalten des Bildschirms trägt und die mit den Steuerelektrodenbahnen an deren Kreuzungspunkten durchgehende Steuerlöcher hat, dadurch gekennzeichnet , daß die Trägerplatte sandwichartig aus mindestens drei Schichten (1,4,5) aufgebaut ist, von denen die mittlere (1) aus Metall und die äußeren (4,5) aus Isolatormaterial bestehen.

2. Steuerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die äußeren Schichten (4,5) aus Glasplatten bestehen, die auf die mittlere metallische Schicht (1) über jeweils eine Glaslotschicht (2 bzw. 3) aufgesintert sind.

3. Steuerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die äußeren Schichten (4,5) aus gesintertem Glaslotpulver bestehen.

4. Steuerplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ; daß die an der metallischen Schicht (1) liegenden Glaslotschichten (2,3) aus einem auf die metallische Schicht (1) aufgesprühten und aufgesinterten metallisierenden Glaslot und die äußeren Schichten (4,5) aus einem darauf aufgesprühten und aufgesinterten stabilen Glaslot bestehen.

5. Steuerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die mittlere metallische Schicht (1) an den Oberflächen aus Aluminium besteht.

6. Steuerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihr mittlerer thermischer Ausdehnungskoeffizient dem des Bildschirms angepaßt ist.