ITMI972362A1

ITMI972362A1 - Sistema getter per pannelli piatti al plasma impiegati come schermi

Info

Publication number: ITMI972362A1
Application number: IT002362A
Authority: IT
Inventors: Roberto Maria Caloi; Corrado Carretti; Luca Toia
Original assignee: Getters Spa
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-20
Also published as: EP0911856A2; IT1295366B1; CN1147907C; DE69810736T2; US6472819B2; JP3023350B2; CN1215199A; JPH11191378A; EP0911856A3; US20020008469A1; DE69810736D1; EP0911856B1; CA2249083A1; CA2249083C

Description

La presente invenzione si riferisce ad un sistema getter per pannelli piatti al plasma impiegati come schermi. ,

I pannelli piatti al plasma sono studiati da circa venti anni come possibili sostituti degli schermi tradizionali a tubo catodico impiegati ad esempio nei televisori, e si prevede che la loro introduzione sul mercato sia prossima.

Questi pannelli sono più noti nel settore con la denominazione inglese di "Plasma Display Panels" o con la sua abbreviazione PDP, che verrà anche usata nel resto del·testo.

Un PDP è formato da due parti piane in vetro, una anteriore ed una posteriore, saldate al loro perimetro tramite una pasta vetrosa bassofondente. In questo modo si forma uno spazio chiuso tra le due parti in vetro, riempito con una miscela di gas rari ed in cui sono presenti strutture funzionali come specificato nel seguito.

Il principio di funzionamento di un PDP è la conversione in luce visibile, da parte dei cosiddetti fosfori, delle radiazioni ultraviolette generate nella miscela di gas rari quando in questa viene generata una scarica elettrica. Ovviamente nel caso di uno schermo sono necessari, per formare un'immagine, una pluralità di sorgenti luminose di piccole dimensioni, e quindi una pluralità di coppie di elettrodi che generano scariche localizzate. Il confinamento della scarica elettrica in una zona di dimensioni laterali ridotte è reso possibile sia dalla possibilità di applicare una differenza di potenziale ad una singola coppia di elettrodi predefinita, sia grazie al fatto che lo spazio interno del PDP è suddiviso in una serie di microspazi che possono avere la forma di canali paralleli larghi circa 0,1-0,3 irai: questa geometria è rappresentata schematicamente in Fig. 1, nella quale sono mostrati il vetro anteriore con la traccia tratteggiata di una serie di elettrodi, i canali paralleli e il vetro posteriore con la seconda serie di elettrodi, con direzione ortogonale a quelli della prima serie, sul fondo dei canali. In alternativa, lo spazio interno al PDP può essere suddiviso in cellette anch'esse di dimensioni l iaterali di circa 0,1-0,3 mm, a loro volta in comunicazione con canali paralleli simili ai precedenti; questa possibilità è rappresentata schematicamente in Fig. 2, nella quale sono mostrati il :vetro anteriore con la traccia tratteggiata di una serie di elettrodi, la struttura a cellette comunicanti con file di canali paralleli e sul vetro posteriore la seconda serie di elettrodi ortogonale .alla prima. L'immagine viene formata sulla parte in vetro anteriore, lo schermo vero e proprio, ;in corrispondenza delle strutture a canali, che occupano tutta la superficie del PDP a meno idi un bordo al perimetro del pannello. Questo bordo perimetrale, che può essere largo circa tra 2 .e 15 mm a seconda delle dimensioni del pannello e che costituisce una zona ad elevata conduttanza di'gas, verrà indicato nel seguito anche come canale principale; i canali presenti nella zona di 'formazione dell'immagine hanno invece sezione laterale e conduttanza di gas molto inferiori a quelle del canale principale, e verranno indicati nel seguito anche come canali secondari .

Il riempimento di questi schermi è costituito generalmente da una miscela di gas rari, generalmente elio e neon con aggiunte di quantità minori di xeno o argon. Per un corretto funzionamento di questi dispositivi è necessario che la composizione chimica della miscela gassosa in cui si forma il plasma rimanga costante. In particolare, la presenza nella miscela gassosa di tracce di gas atmosferici come azoto, ossigeno, acqua o ossidi di carbonio, ha l'effetto di variare i parametri elettrici di funzionamento del PDP, come discusso nell'articolo di W. E. Ahearn e 0. Sahni, "Effect of reactive gas dopants on thè MgO surface in AC plasma display panels", pubblicato a pagg. 622-625 della rivista "IBM J. RES. DEVELOP." voi. 22, N. 6, del novembre 1978. Queste impurezze rimangono nel pannello in seguito al processo di fabbricazione. Infatti la produzione di questi pannelli comprende, dopo la saldatura perimetrale delle due parti in vetro, una fase di evacuazione dello spazio interno dai gas atmosferici con pompe collegate a questo spazio attraverso un piccolo foro in corrispondenza del canale principale al bordo del pannello, generalmente in un angolo di questo. Il fattore limitante della velocità di evacuazione dello spazio interno è il fatto che il gas presente in tutti i canali secondari confluisce nel canale principale creando in questo condizioni di ammassamento di gas che non può essere rapidamente rimosso. L'andamento della pressione nelle varie parti del pannello durante l'evacuazione non è stato studiato a fondo e i produttori di PDP adottano tempi di evacuazione di alcune ore, tempi determinati empiricamente come compromesso tra le opposte necessità di minimizzare il tempo di questa fase di processo (e quindi i costi di produzione) e di ottenere pressioni residue di gas atmosferici compatibili con il funzionamento successivo del pannello. Un'altra fonte di impurezze negli schermi al plasma è il degasaggio da parte dei materiali stessi che lo compongono, come per esempio i fosfori, in seguito al riscaldamento ed al bombardamento elettronico che si hanno durante il funzionamento dello schermo.

Per la rimozione delle impurezze durante la produzione del PDP, la domanda di brevetto giapponese pubblicata JP 05-342991 propone di disporre lungo un bordo del pannello un deposito di ossido di Magnesio, MgO, poroso, ai cui due capi sia collegata corrente continua,· il deposito di MgO, quando è mantenuto sotto tensione, è in grado di assorbire alcune impurezze, come per esempio acqua e biossido di carbonio. Alla fine del processo produttivo, però, i contatti elettrici col deposito di MgO vengono scollegati e quindi questo sistema non risolve il problema del progressivo aumento della concentrazione di impurezze che si ha nel pannello durante la sua vita a causa del degasaggio dei suoi componenti.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema che consenta di superare gli inconvenienti della tecnica nota, ed in particolare di migliorare il "processo di evacuazione dei PDP e di assorbire le impurezze gassose generate all'interno dei pannelli durante la loro vita.

Questi scopi vengono raggiunti secondo la presente invenzione con un sistema getter per pannelli piatti al plasma che trovano impiego come schermi, costituito da uno o più dispositivi getter non-evaporabili disposti nel canale principale in almeno una delle due aree adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari. Preferibilmente, il sistema getter dell'invenzione è costituito da due o più dispositivi getter non-evaporabili disposti nel canale principale in entrambe le aree adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari.

I materiali o dispositivi getter nonevaporabili sono noti nel settore del vuoto con la definizione di materiali o dispositivi NEG {dall'inglese Non-Evaporable Getter), con la quale verranno anche indicati nel seguito.

L'invenzione verrà descritta nel seguito con riferimento alle Figure in cui:

- le Figg. 1 e 2 mostrano in forma schematica la struttura interna di 'due tipi possibili di pannelli piatti al plasma,-- la Fig. 3 mostra la vista in spaccato di un pannello piatto al plasma contenente un sistema getter secondo l'invenzione,·

- la Fig. 3.a mostra in scala ingrandita un particolare della Figura 3; e

la Fig. 4 mostra in una vista simile a quella della figura 3.a un PDP contenente un diverso tipo di sistema getter dell'invenzione.

La descrizione seguente dell'invenzione verrà fatta con riferimento ad un pannello al plasma con struttura a canali semplici, del tipo esemplificato in figura 1, poiché la struttura a cellette comunicanti con canali, esemplificata in figura 2, è sostanzialmente equivalente al caso precedente per quanto riguarda i problemi alla cui risoluzione è volta la presente invenzione.

Nelle figure 3 e 3.a, per chiarezza, viene mostrata solo la geometria principale di un pannello al plasma, mentre non vengono rappresentate alcune parti funzionali, come i depositi di materiali elettricamente conduttori che formano gli elettrodi o i depositi di fosfori nei canali. Con riferimento alle Figure 3 e 3.a, un pannello piatto al plasma 30 è formato da una parte in vetro anteriore 31 ed una posteriore 32, saldate tra loro per fusione di una pasta vetrosa bassofondente 33 disposta in una zona perimetrale 34. Nello spazio interno è presente una struttura a canali, 35, 35', etc., definiti da pareti 36, 36', etc. La struttura di canali mostrata occupa gran parte della superficie del pannello, a meno di un bordo 37, e corrisponde alla zona 38 della parte 31 che costituisce lo schermo vero e proprio. In corrispondenza del bordo 37 si ha il canale principale 39, che ha come larghezza quella del bordo 37 (variabile tra 2 e 15 mm, come detto in precedenza) e altezza pari alla distanza delle due parti 31 e 32, di circa 0,2-0,3 mm. Poiché le pareti 36, 36', etc. sono in contatto superiormente con la parte 31 e inferiormente con la parte 32, lo spazio compreso in ognuno dei canali secondari è in comunicazione con il resto dello spazio interno al PDP solo attraverso le aperture 40, 40', etc.

I dispositivi NEG che compongono il sistema dell'invenzione sono disposti in almeno una, e preferibilmente entrambe, le aree 41, 41' prospicienti alle aperture 40, 40', etc., e adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari. Nella realizzazione pratica del sistema dell'invenzione i dispositivi NEG possono essere materialmente a contatto solo con la parte 31, solo con la parte 32 o con entrambe queste parti. In tutti questi casi la geometria dei dispositivi NEG e del sistema getter complessivo deve essere tale da non ridurre eccessivamente la conduttanza gassosa del canale 39. Questa condizione può essere rispettata, nel caso che i dispositivi NEG siano a contatto con una sola delle parti 31 o 32, impiegando dispositivi che occupino solo parzialmente le aree 41, 41', oppure, come esemplificato in figura 3.a, dispositivi 42 che occupino completamente queste aree ed il cui spessore sia limitato per esempio a non più di metà dell'altezza del canale 39. Nel caso invece che i dispositivi NEG siano a contatto con entrambe le parti 31 e 32, come semplificato in figura 4, i dispositivi stessi, 43, 43', etc., possono essere posizionati in modo da non essere a contatto tra loro.

I dispositivi NEG che costituiscono il sistema dell'invenzione possono essere in forma non supportata, come per esempio pillole sinterizzate di polveri di materiale NEG, oppure in forma supportata, come per esempio depositi di polveri su nastro metallico.

La produzione di pillole di materiale NEG è ben nota nel settore, e comprende in genere una operazione di compressione delle polveri in uno stampo di opportune dimensioni e successivo consolidamento della pillola con un trattamento termico di sinterizzazione.

Quando si impieghino dispositivi NEG in forma di pillole è preferibile prevedere alloggiamenti 44, come esemplificato per esempio in figura 4, in forma di incavature nella superficie di una o entrambe le due parti 31 e 32, per favorire un posizionamento preciso e stabile delle pillole stesse,· ciò può anche consentire di aumentare lo spessore delle pillole e quindi la quantità di materiale NEG presente nel PDP, o viceversa, a parità di spessore delle pillole, di aumentare la conduttanza gassosa nel canale 39.

Nel caso di dispositivi NEG supportati, questi possono essere ottenuti per deposizione delle polveri direttamente su una delle parti 31 o 32, preferibilmente con tecnica serigrafica. In tale tecnica si depositano paste umide comprendenti una polvere del materiale da depositare ed un mezzo sospendente che mantiene la giusta fluidità della pasta. Impiegando retini di tessuti generalmente sintetici che vengono appoggiati sul supporto del deposito, ed occludendo selettivamente parte delle luci del retino è possibile ottenere un deposito localizzato avente una geometria desiderata. Una volta ottenuto il deposito umido questo viene prima fatto essiccare all'aria o in forno per eliminare la gran parte dei composti volatili della pasta, e poi consolidato con un trattamento termico a temperature elevate, generalmente comprese tra 700 e 1000°C. Con questa tecnica è possibile ottenere depositi di materiale NEG su praticamente ogni materiale, compreso il vetro. Per i dettagli della tecnica si rimanda alla domanda di brevetto Italiana MI96A/001533 a nome della richiedente.

Preferibilmente, per i dispositivi NEG supportati si impiega un supporto addizionale. Le tecniche che si possono impiegare per la produzione di un dispositivo NEG comprendente un supporto addizionale sono le più varie e comprendono per esempio la laminazione a freddo, l'elettroforesi, le tecniche a spruzzo e la serigrafia. La laminazione a freddo é ben nota nel settore della deposizione di polveri; per questa particolare applicazione si impiegano polveri del materiale NEG di granulometria compresa tra circa 0,1 e 0,15 mm, ed un supporto in forma di nastro metallico, preferibilmente di ferro nichelato o costantana. Per la preparazione di depositi di materiali NEG con la tecnica elettroforetica si impiegano supporti di materiali che siano elettricamente conduttori, per esempio metalli; per i dettagli della preparazione di depositi di materiale NEG con questa tecnica si rimanda al brevetto US 5.242.559 a nome della richiedente. Nella tecnica a spruzzo si impiegano sospensioni diluite di materiale NEG che vengono nebulizzate sul substrato mantenuto caldo e non esistono in questo caso vincoli particolari sul materiale del substrato; per i dettagli della produzione di depositi di materiale NEG con questa tecnica si rimanda alla domanda di brevetto pubblicata WO 95/23425 a nome della richiedente. Della tecnica serigrafica infine si è già riferito precedentemente. In tutti i casi, quando si impiega un supporto addizionale, il deposito viene prodotto preferibilmente ricoprendo prima con materiale NEG tutta la superficie di un supporto di grosse dimensioni, e tagliando da questo strìsce delle dimensioni desiderate. I materiali preferiti per il supporto addizionale sono nichel, titanio, leghe nichel-cromo, nichelcromo-ferro, etc.

Sia nel caso che il deposito di materiale NEG sia ottenuto direttamente su una delle parti 31 o 32, sia nel caso che sia ottenuto su un supporto addizionale, è possibile prevedere un alloggiamento del deposito in forma di una scanalatura nel vetro delle parti 31 o 32, così che la riduzione di conduttanza delle aperture 40, 40', etc. sia minimizzata .

I materiali NEG che possono essere impiegati per la preparazione dei depositi dell'invenzione sono i più vari, e comprendono generalmente i metalli titanio e zirconio, loro leghe con uno o più elementi scelti tra i metalli di transizione e alluminio, e miscele tra una o più di queste leghe con titanio e/o zirconio. Tra i materiali NEG più comunemente usati si possono ricordare la lega di composizione percentuale in peso Zr 70% - V 24,6% -Fe 5,4%, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 707 ; la lega di composizione percentuale in peso Zr 84% - Al 16%, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 101<®>,· la lega di composizione percentuale in peso Zr 76,5% -Fe 23,5%, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 198™,· la lega di composizione percentuale in peso Zr 76% - Ni 24%, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 199™,· ed una miscela comprendente il 60% in peso di lega St 707™ e 40% zirconio, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 172. Queste leghe vengono impiegate in forma di polveri di granulometria compresa tra 0,1 e 0,15 tran se applicate per laminazione a freddo sul supporto oppure inferiore a 128 μτη (preferibilmente inferiore a 60 μιτι) con altre tecniche di applicazione. Queste leghe richiedono, per poter svolgere la loro funzione, una attivazione termica a temperature comprese tra circa 350 e 450°C; l'attivazione può essere effettuata contemporaneamente alla saldatura delle parti 31 e 32, durante la quale si raggiungono temperature di circa 400-500°C necessarie per la fusione della pasta 33, oppure con trattamenti termici successivi, come noto nel settore.

Con l'impiego del sistema getter dell'invenzione si ottiene una serie di vantaggi, sia in fase di produzione dei PDP sia durante la loro vita. Durante la produzione dei PDP il sistema getter dell'invenzione agisce da pompa addizionale inserita direttamente nel canale principale, evitando i problemi connessi al deflusso di gas attraverso questo canale e permettendo di raggiungere valori di pressione residua più bassi nel PDP riducendo i tempi di pompaggio.

Durante la vita del PDP l'azione del sistema getter dell'invenzione è invece quella di una pompa sempre attiva che rimuove in modo continuo le impurezze generate dal degassaggio dei materiali che compongono il pannello, mantenendo così costante la composizione della miscela di gas rari al suo interno.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema getter per pannelli piatti al plasma (30) che trovano impiego come schermi, costituito da uno o più dispositivi getter non-evaporabili (42; 43, 43', etc.) disposti nel canale principale (39) in almeno una delle aree (41, 41') adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari (35, 35', 2. Sistema getter secondo la rivendicazione 1 costituito da almeno due dispositivi getter nonevaporabili disposti nel canale principale (39) in entrambe le aree (41, 41') adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari (35, 35'. ). 3. Sistema getter secondo la rivendicazione 1 in cui i dispositivi getter non-evaporabili (42; 43, 43' , ....) sono a contatto con una sola delle parti in vetro (31, 32) che compongono il pannello. 4. Sistema getter secondo la rivendicazione 3 in cui i dispositivi getter non-evaporabili (42) ricoprono con continuità una o entrambe le aree (41, 41'} adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari (35, 35', ....) ed hanno spessore non superiore a metà dell'altezza del canale principale (39). 5. Sistema getter secondo la rivendicazione 1 in cui i dispositivi getter non -evaporabili (43, 43' , ....) sono a contatto<’ >con entrambe le parti in vetro (31, 32) che compongono il pannello. 6. Sistema getter secondo la rivendicazione 5 in cui i dispositivi getter non- evaporabili (43, 43' . ) ricoprono in I·modo discontinuo una o entrambe le aree (41, 41'.) adiacenti ai lati del pannello perpendicolari alla direzione dei canali secondari (35, 35', etc.).; 7. Sistema getter secondo la rivendicazione 1 formato da dispositivi getter non- evaporabili che non comprendono un supporto. 8. Sistema getter secondo la rivendicazione 7 in cui i dispositivi getter non-evaporabili sono disposti in alloggiamenti (44) ricavati nella superficie di una o entrambe le parti in vetro (31, 32) che compongono il pannello. 9. Sistema getter secondo la rivendicazione 1 formato da dispositivi getter non- evaporabili che comprendono un supporto . 10. Sistema getter secondo la rivendicazione 9 in cui i dispositivi getter non-evaporabili sono alloggiati in scanalature, in una o entrambe le parti in vetro (31, 32) che compongono il pannello. 11. Sistema getter secondo la rivendicazione 9 formato da dispositivi costituiti da polveri di materiale getter non-evaporabile depositate direttamente su une delle parti in vetro (31, 32) che compongono il pannello. 12 . Sistema getter secondo la rivendicazione il in cui le polveri di materiale getter nonevaporabile sono depositate per serigrafia. 13. Sistema getter secondo la rivendicazione 9 formato da dispositivi costituiti da polveri di materiale getter non-evaporabile depositate su un supporto addizionale. 14. Sistema getter secondo la rivendicazione 13 in cui le polveri di materiale getter nonevaporabile sono depositate per serigrafia. 15 . Sistema getter secondo la rivendicazione 13 in cui le polveri di materiale getter nonevaporabile sono depositate con tecnica elettroforetica . 16. Sistema getter secondo la rivendicazione 13 in cui le polveri di materiale getter nonevaporabile sono depositate con tecnica a spruzzo. 17. Sistema getter secondo la rivendicazione 13 in cui il supporto è un nastro metallico. 18. Sistema getter secondo la rivendicazione 17 in cui il dispositivo getter non-evaporabile è prodotto per laminazione di polveri sul supporto. 19. Sistema getter secondo la rivendicazione 1 in cui il materiale getter è scelto tra i metalli titanio e zirconio, loro leghe con uno o più elementi scelti tra i metalli di transizione e alluminio, e miscele tra una o più di queste leghe con titanio e/o zirconio,<' >in forma di polveri di granulometria inferiore a 0,15 mm. 20. Sistema getter secondo la rivendicazione 18, in cui le polveri hanno granulometria compresa tra 0,1 e 0,15 mm. 21. Sistema getter secondo la rivendicazione 19 in cui le polveri hanno granulometria inferiore a 128 j.im. 22 . Sistema getter secondo la rivendicazione 19 in cui il materiale getter è una lega di composizione percentuale in peso Zr 70% - V 24,6% -Fe 5,4%. 23. Sistema getter secondo la rivendicazione 19 in cui il materiale getter è una lega di composizione percentuale in peso Zr 84% - Al 16%. 24. Sistema getter secóndo la rivendicazione 19 in cui il materiale getter è una lega di composizione percentuale in peso Zr 76,5% - Fe 23,5%. 25. Sistema getter secondo la rivendicazione 19 in cui il materiale getter è una lega di composizione percentuale in peso Zr 76% Ni 24%. 26. Sistema getter secondo la rivendicazione 19 in cui il materiale getter è una miscela comprendente il 60% in peso della lega di composizione percentuale in peso Zr 70% - V 24,6% -Fe 5,4% e il 40% in peso di zirconio. 27. Pannello piatto al plasma che contiene un sistema getter della rivendicazione 1.