EP0142765A2

EP0142765A2 - Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung und danach hergestellte Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: EP0142765A2
Application number: EP84113299A
Authority: EP
Inventors: Manfred Dr. Kobale; Günter Dipl.-Ing. Trausch; Rolf Dr. Wengert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1984-11-05
Publication date: 1985-05-29
Also published as: JPS60119056A; US4613399A; EP0142765A3; DE3341397A1

Abstract

Bei einem Flachbildschirm mit Platten (3,4), die mit Nickel galvanisch verstärkte Ti/Cu-Elektroden (9, 10, 12, 13) tragen und randseitig über einen Glaslotrahmen (17) miteinander verbunden sind, kommt es im Bereich der Elektrodendurchführungen häufig zu Undichtigkeiten und Plattenrissen. Um diese Fehler zu vermeiden, wird folgendes Vorgehen vorgeschlagen: Die galvanische Verstärkung wird mit einer ersten Maske (20) 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 (20), maskiert erneut die Durchführungsabschnitte, ätzt die verbleibende Ti/Cu-Metallisierung ab und beseitigt die zweite Maske (22). Anschließend druckt man die Glaslotmasse auf und verlötet die Platten in üblicher Weise miteinander. Vorzugsweise bleiben die Elektroden (9, 10, 12, 13) nur auf einem Bruchteil ihrer gesamten Durchführungslänge unverstärkt, damit ihr Widerstand auch im Rahmenbereich einen wohldefinierten, relativ geringen Wert hat. Hauptanwendungsgebiet: Flachbildschirme, bei denen Elektronen in einem Plasma erzeugt und in einem plasmafreien Raum nachbeschleunigt werden; insbesondere für Datensicht- und Fernsehgeräte.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Fertigungstechnik ist der DE-OS 29 31 077 zu entnehmen.
Die zitierte Offenlegungsschrift beschreibt einen Flachbildschirm, bei dem eine Gasentladung Elektronen liefert, die durch ausgewählte Löcher einer Steuermatrix in einen plasmafreien Raum gezogen werden, dort Energien von einigen kV aufnehmen und schließlich auf einen Leuchtschirm treffen. Die Steuermetrix wird durch einzeln ansteuerbare Zeilen- und Spaltenleiter gebildet, die sich auf beiden Seiten einer Isolatorpolatte befinden und vorzugsweise folgendermaßen erzeugt werden: Zunächst bedampft man die Platte mit einer haftvermittelnden, 20nm starken Aluminiumoxidschicht und dann mit einer 300nm starken Kupferleitschicht. Diese Metallisierung erhält anschlie-Bend eine Fotolackmaske, die lediglich das erwünschte Elektrodenmuster freiläßt. Die blanken Kupferbereiche werden galvanisch verstärkt, und zwar zunächst mit 3um Kupfer zur Verbesserung der Leitfähigkeit und danach mit 1um Nickel als Korrosions- und Sputterschutz. Hiernach entfernt man den Lack und ätzt die freigelegten Titan/Kupfer-Flächen ab.
Um mit einer solchen Elektrodenplatte eine gasdichte Hülle aufzubauen, könnte man alle miteinander zu verbindenden Zellenteile - Scheiben und ggf. erforderliche Distanzrahmen - aus Glas herstellen und miteinander verschmelzen.(vgl. hierzu die in der DE-OS 29 31 077 in Bezug genommene DE-OS 26 15721). Eine solche Schmwlztechnik kommt aber nur in Ausnahmefällen in Frage, und zwar allein schon deshalb, weil sie außerordentlich hitzbeständige Leiter- und Isolatorwerkstoffe verlangt.
Ideal wäre es, wenn sich die GLasteile mit einem niedrig schmelzenden Glaslot miteinander verfestigen ließen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß es im Bereich der Glaslotnaht immer wieder zu Lecks und Plattenrissen kommt. Diese Defekte hängen sicherlich damit zusammen, daß Glas auf Nickel schlecht haftet, Nickel selbst nicht sonderlich duktil ist und die gesamte Lötzone nach dem Abkühlen starken thermischen Spannungen ausgesetzt ist. Nickel ist nicht ohne weiteres ersetzbar, zumal es sich sehr bequem elektrolytisch abscheiden läßt. Immerhin könnte man mit einer spezifischen Oberflächenoxidierung die Benetzbarkeit wesentlich verbessern. Eine solche Oxidation führt aber nicht immer zum Erfolg und ist überdies sehr aufwendig, denn die Leiter müssen im Bereich des Anzeigenfeldes - dort würden Oberflächenoxide zu Kontrastschwankungen führen - blank bleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so abzuwandeln, daß auf relativ einfache Weise eine einwandfreie Glaslotversiegelung ohne störende Hitzespannungen zustandekommt. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Fertigungstechnik mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Der Lösungsvorschlag geht von der Beobachtung aus, daß die geschilderten Mängel auch darauf zurückzuführen sind, daß die Endschicht beim (naßchemischen) Entfernen der darunter liegenden Schichten unterätzt wird und somit Räume entstehen, die von der aufgedruckten Glaslotpaste nicht immer ganz ausgefüllt werden können. Bleiben nun, wie erfindungsgemäß vorgesehen, die Leiter in der Glaslotzone unverstärkt, so sind alle Ursachen für eine Leck-und Rißbildung beseitigt. Die unverstärkten Elektrodenabschnitte haben darüber hinaus eine sehr exakte Struktur, denn sie werden photolithographisch - mit einem Photoresist als Ätzreserve- erzeugt. Das bedeutet, daß jeder Leiter auch in seinem kristischen Durchführungsteil einen definierten Widerstand besitzt. Dieser Vorwiderstand ist nicht sonderlich hoch - die vakuumtechnisch aufgetragenen, d.h. aufgedampften oder aufgesputterten Schichten tragen zum Leitvermögen der Elektrode relativ mehr bei als die weniger dichten und stärker verunreinigten Galvanoschichten - und belastet die Ansteuerschaltung nicht nennenswert. Bei Bedarf könnte man den Durchführungswiderstand auch noch ohne zusätzlichen Aufwand weiter absenken, etwa dadurch, daß man die Haft- und Leitschicht in ihrem unverstärkten Abschnitt verbreitert.
Normalerweise sollte man die galvanische Verstärkung nur auf einer kurzen Strecke innerhalb des Rahmens - etwa auf einem Drittel der Rahmenbreite - unterbrechen. Eine solche Geometrie reicht für ein bruchfreies Dichtlöten aus und sorgt außerdem dafür, daß die oxidationsempfindlichen Elektrodenteile vom Rahmen abgedeckt werden und sich somit die ohnehin geringen Vorwiderstände nicht unkontrolliert verschlechtern können.
Beste Resultate erhält man, wenn eine aufgedampfte, zwischen 20nm und 40nm dicke und vorzugsweise aus Ti bestehende Haftschicht, eine aufgedampfte Cu-Leitschicht mit einer Dicke zwischen 400nm und 900nm, eine zwischen 1um und 2um starke aufgalvanisierte Cu-Schicht und eine Ni-Endschicht zwischen 3um und 5µm sowie Weichglasplatten mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 80 x 10^-7°k^-1 und 100 x 10^-7oK^-1 verwendet werden.
Sind die Platten mechanisch stabil, so kann man mit (Negativ-)Trockenresist arbeiten; bei fragilen Scheiben oder gelochten Platten mit Metallüberständen im Bereich der Löcher kommen eher (Positiv-)Flüssigresists in Frage.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
Der Lösungsvorschlag soll nun anhand, eines 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 erfindungsgemäBen Flachbildschirm und
Fig. 2 bis 6 jeweils einen Verfahrensschritt bei der Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Steuerscheibe.

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 Trägerplatte 4, in einen hinteren Gasentladungsraum 5 und einen vorderen Nachbeschleunigungsraum 6 unterteilt. Der Abstand zwischen der Trägerplatte und der Frontplatte wird durch einen Abstandsrahmen 7 definiert.
Das wannenartige Rückteil 1 ist mit einer Reihe von streifenförmigen, zueinander parallelen Kathoden 8 versehen, die jeweils durch den Wannenboden geführt sind. Die Steuerscheibe 3 trägt rückseitig kathodenparallele Zeilenleiter 9 und vorne Spaltenleiter 10. Diese Leiter bilden eine Steuermatrix mit einzeln ansteuerbaren Elementen, in denen die Matrixleiter und die Platte durchbrochen sind (Öffnungen 11). Die Trägerplatte 4 ist auf ihrer Rückseite mit zeilenleiterparallelen Streifenleitern 12 und auf ihrer Vorderseite mit einer duchgehenden Elektrode 13 beschichtet. Auch diese.Elektrodenplatte ist gelocht (Kanäle 14), und zwar in einen mit dem Lochraster der Steuerscheibe deckungsgleichen Muster. Die Frontplatte 2 ist rückseitig mit einer ganzflächigen Nachbeschleunigungsanode 15 und Phosphorpunkten 16, die jeweils einem der Kanäle 15 vorgelagert sind, beschichtet. Alle Platten und das Rückteil werden über Glaslotrahmen 17 hermetisch dicht miteinander verbunden.
Die Steuerscheibe wird folgendermaßen hergestellt:

Eine etwa 0,15mm starke Weichglasplatte mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 90 x10-7°K-1 wird zunächst mit einer 30nm starken Titan/Titanoxid-Schicht 18 und anschließend mit einer 800nm dicken Kupferschicht 19 bedampft (Fig. 2 und 3). Dann erstellt man eine Fotolackmaske 20, die das Elektrodenmuster - im vorliegenden Fall gelochte Streifen im Raster 0,32 x 0,40mm²- bis auf die Rahmenabschnftte freiläßt (Fig. 4). In den Maskenfenstern wird die Metallisierung zunächst um 1,2µm mit Kupfer und dann um weitere 4µm mit Nickel galvanisch verstärkt. Dann löst man die Maske dort ab, wo das Glas Löcher erhalten soll, und ätzt dort die Metallisierung und das Glas weg. Es entsteht eine in der Fig. 5 dargestellte Struktur; in dieser Figur sind die galvanisch aufgebrachten Cu- und Ni-Lagen zu einer Schicht 21 zusammengefaßt. Hiernach löst man die Reste der Maske ab und bedeckt mit einer weiteren Maske 22 die Rahmenabschnitte der Leiter, und zwar auf einer Länge von 3mm und einer Breite von 0,20mm bzw. 0,28mm (Fig. 6). Dann wird die zwischen den Leitern verbliebene Metallisierung weggeätzt, und man erhält die fertigstrukturierte Steuerscheibe. Für weitere Fertigungseinzelheiten wird auf die DE-PS 28 02 976 verwiesen.

Die Trägerplatte, die aus einem etwa 0,7mm starken, foto- ätzbaren Glas besteht, wird nach einem modifizierten Verfahren bearbeitet. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die Platte erst ihre Durchbrüche erhält und darin beschichtet wird. Wie man hier am rationellsten vorgeht, wird in der DE-OS 31 18335 beschrieben.
Sind alle Platten fertiggestellt, so werden sie an den dafür vorgesehenen Stellen mit einer Glaslotpaste bedruckt. Die Lotmasse bedeckt alle unverstärkten Leiterabschnitte und ist so beschaffen, daß der endgültige Glas- lotnahmen eine Breite von 9mm ernenm Anschliesend trock- nst man das Lot, setzt die Zellenteile lagerichtig zusam- en und führt die Lötung bei etwa 425°C durch.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So ist es ohne Belang, auf welche Weise die Elektronen erzeugt werden; dementsprechend könnte das Längsplasma auch durch eine Querentladung oder eine Heißkathode ersetzt werden. In Betracht kommen auch andere (aktive und passive) Displaytypen, soweit bei ihnen Ni-verstärMB Elektroden und eine Glaslottechnik sinnvoll sind. Davon abgesehen könnten die Elektroden auch anders als in einer Linienmatrix gemustert sein, mehr oder weniger Ebenen bilden und/oder unter ihrer Endschicht anders beschaffen sein. So sind beispielsweise Haftschichten aus Cr oder Glas, Leitschichten aus Ag und ausschließlich aus Ni bestehende Galvanoüberzüge möglich.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung, enthaltend mindestens zwei zueinander parallele Platten, die randseitig über einen Rahmen dicht miteinander verbunden sind und von denen wenigstens eine Platte mit einem Muster aus getrennt ansteuerbaren, jeweils durch den Rahmen nach außen geführten Elektroden beschichtet ist,
mit folgenden Schritten:

1a) auf die zu beschichtende Platte wird vakuumtechnisch eine metallische, < 0,1µn dicke Haftschicht aufgebracht,

b) auf die Haftschicht wird vakuumtechnisch eine metallische, <1µm dicke Leitschicht aufgebracht,

c) die Leitschicht wird mit einer ersten Maske versehene, die zumindest den Haft- und Leitschichtbereich außre- halb des vorgesehenen Elektrodenmusters (Restbereich) abdeckt,

2a) die Leitschicht wird in ihrem von der ersten Maske freigelassenen Bereich galvanisch mit mindestens einer Schicht verstärkt, wobei die oberste Schiht (Endschicht) 1µm dick ist und aus Nickel besteht,

b) die erste Maske wird entfernt,

3a) die Haftschicht und die Leitschicht werden im Restbereich abgeätzt,

4a) eine der Platten erhält den Rahmen,

b) die andere Platte wird aufgelegt und

c) beide Platten werden unter erhöhten Temperaturen miteinander verbunden;

dadurch gekennzeichnet, daß

1 C') die erste Maske (20) auch noch das Elektrodenmus ter in dem für den Glaslotrahmen (17) vorgesehenen Bereich (Durchführungsbereich) abdeckt,

2c) eine zweite Maske (22) aufgelegt wird, die den Durchführungsbereich abdeckt,

3b) die zweite Maske (22) entfernt wird und

4a') der Rahmen (17) aus einem Glaslot besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Haftschicht (18) und die Leitschicht (19) aufdampft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Haftschicht (18) Titan oder Titanoxid verwendet und diese Schicht zwischen 20nm und 40nm dick macht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Leitschicht (19) Kupfer verwendet und diese Schicht zwischen 400nm und 900nm dick macht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Leitschicht (19) zunächst mit Kupfer in einer Stärke zwischen 0,9µm und 1,5um und dann mit Nickel in einer Stärke zwischen 2,5µm und 5µm galvanisch verstärkt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchführungsbereich in einer Breite b abdeckt, die kleiner ist als die Breite B des Glaslotrahmens (17), und die Glaslotmasse nach innen und außen über den Durchführungsbereich hinausreichen läßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 1 /4 ≤ b/B≤1/2,

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da- durch gekennzeichnet, daß man für die Platten ein Glas mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten G' verwendet, für den gilt: 80 x 10-70K-1 < α≤ 100 x 10-70K^-1, insbesondere 87 x 10-70K^-1≦C≦ 93 x 10-7oK-1 .

9. Anzeigevorrichtung, die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist, d a durch gekennzeichnet, daß sie eine gasdichte Hülle mit zueinander parallelen Wandplatten (1, 2) enthält, daß sich zwischen diesen beiden Platten eine Steuerstruktur befindet, die das Hülleninnere in einen hinteren und einen vorderen Raum unterteilt (Gasentladungsraum 5, Nachbeschleunigungsraum 6) und wenigstens eine mit einem Elektrodenmuster beschichtete Platte (Steuerscheibe 3) umfaßt, daß die Steuerscheibe (3) rückseitig Zeilenleiter (9) und frontseitig Spaltenleiter (10) einer Steuermatrix trägt und zusammen mit ihren Leitern in jedem Leiterkreuzungspunkt jeweils durchbrochen ist (Öffnungen 11), daß die Rückplatte (1) mit zumindest einer Kathode (8) ver_- sehen ist, daß die Frontplatte (2) eine Nachbeschleunigungsanode (15) und ein mit dem Öffnungsmuster deckungsgleiches Raster aus Phosphorpunkten (16) trägt und daß im Betrieb im Gasentladungsraum zwischen der Kathode (8) und einem der Zeflenleiter (9) eine Gasentladung brennt und im Nachbeschleunigungsraum zwischen der vordersten Elektrodenebene der Steuerstruktur und der Nachbeschleunigungsanode (15) eine Hochspannung >1kV anliegt.

10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstruktur noch eine vor die Steuerscheibe (3) gesetzte Platte (Trägerplatte 4) enthält, die auf ihrer Rückseite zeilenleiterparallele Streifenleiter (12) und auf ihrer Vorderseite eine Nachteschleunigungskathode (13) trägt und zusammen mit ihren Leitern durchbrochen ist (Kanäle 14), und zwar in einem lem Öffnungsmuster entsprechenden Raster.