NL8003696A - Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische ontladingsinrichting, welke een van een elektroden- patroon voorzien glazen substraat bevat en aldus ver- kregen elektrische ontladingsinrichting. - Google Patents

Description

t>. * V ί ΡΗΝ 9785 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische ont-ladingsinrichting, welke een van een elektrodenpatroon voorzien glazen substraat bevat en aldus verkregen elektrische ontladingsinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische ontladings-inrichting, welke van een in een glazen plaat ingedrukt elektrodenpatroon is voorzien.

5 De uitvinding heeft voorts betrekking op een volgens de werkwijze vervaardigde elektrische ontladings-inrichting.

Een elektrische ontladingsinrichting voorzien van een in een glazen plaat ingedrukt elektrodenpatroon is 10 bekend uit het Britse octrooischrift 1.370.656. Daarin bestaat het elektrodenpatroon uit stripvormige geleiders, die eerst op een metalen drukplaat worden bevestigd en vervolgens bij verhoogde temperatuur in een weke glasplaat worden gedrukt. Het is daarbij de bedoeling dat bij het 15 verwijderen van de drukplaat de stripvormige geleiders in de glasplaat achterblijven. Deze methode is tamelijk gecompliceerd, terwijl bij het verwijderen van de drukplaat de kans groot is, dat beschadigingen aan glasplaat, elektroden en drukplaat kunnen ontstaan. Voorts laat de 20 maatnauwkeurigheid van een op deze wij ze verkregen elektrodenpatroon te wensen over wanneer, zoals dit bijvoorbeeld bij gasontladingsweergeefpanelen vaak het geval is, een glasplaat van een uitgestrekt elektrodenpatroon van dicht naast elkaar gelegen elektroden moet worden voorzien.

25 Het is het doel van de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van de elektrische ontladingsinrichting te verschaffen, waarbij op een eenvoudige wijze en met grote maatnauwkeurigheid een in een glazen plaat ingedrukt elektrodenpatroon wordt verkregen.

30 Een dergelijke werkwijze heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat voor de vervaardiging van het elektrodenpatroon wordt uitgegaan van een metalen folie, welke van een reliëfpatroon wordt voorzien 800 3 6 96 t 1 PHN 9785 2 • k bestaande uit dikke delen welke door dunne delen van de folie met elkaar zijn verbonden zodanig, dat de dikke delen van de folie het gewenste elektrodenpatroon vormen, de folie met de van het reliëf voorziene zijde op de 5 glazen plaat wordt gelegd, het samenstel van folie en glasplaat wordt verhit tot een temperatuur welke lager is dan het smeltpunt van het metaal van de folie en waarbij het glas van de glazen plaat een viscositeit 7 13 heeft van ongeveer 10 tot 10 Pa.sec., de folie bij de 10 temperatuur tegen de glasplaat wordt gedrukt zodat het reliëfpatroon in het enigszins weke glas wordt gedrukt, het samenstel wordt afgekoeld en het gewenste elektrodenpatroon wordt verkregen door althans het de dunne delen van de folie vormende materiaal te verwijderen.

15 Door het verwijderen van het materiaal, dat de dunnne delen van de metaalfolie vormt, blijven de in de glasplaat gedrukte dikkere delen overeenkomstig het gewenste elektrodenpatroon over. Het grote voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is, dat de elektroden niet 20 afzonderlijk, maar als een samenhangend geheel in de glasplaat worden gedrukt, waardoor de onderlinge positie van de elektroden blijft gehandhaafd. Voorts is de methode snel en voor massafabricage uiterst geschikt. Het reliëf-patroon wordt in de metaalfolie aangebracht met behulp van 25 op zich bekende technieken zoals bijvoorbeeld walsen, persen, etsen en vonkverspanen.

Het bij de temperatuur tegen de glasplaat aandrukken van de metaalfolie moet in een uniform contact tussen folie en glasplaat resulteren. Onder uniform 3Q contact wordt hier verstaan een nauw oppervlaktecontact zonder gasinsluiting tussen de metaalfolie en de glasplaat. Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een dergelijk uniform contact op eenvoudige wijze gerealiseerd door bij het tegen elkaar aandrukken van folie en glasplaat 35 de folie eerst over een beperkt oppervlak tegen de glasplaat te drukken en de druk over een zich naar de randen van de folie uitstrekkend gebied uit te breiden.

De mate waarin het volgens de uitvinding ver- 800 3 6 96 * -* PHN 9785 3 kregen elektrodenpatroon aan de glasplaat hecht is veelal afhankelijk van het metaal waaruit de metaalfolie bestaat. Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan deze hechting worden verbeterd door, nadat het reliëf-5 patroon van de metaalfolie in de glasplaat is gedrukt de folie door middel van "anodisch verbinden" (anodic bonding) aan het substraat te hechten. Deze techniek omvat het aanleggen van een elektrisch potentiaalverschil over de te verbinden delen bij een temperatuur T2, waarbij de te 10 verbinden oppervlakken van de delen in nauw contact met elkaar worden gehouden. De temperatuur T'2 wordt zo hoog gekozen, dat het te verbinden deel uit isolerend materiaal enigszins elektrisch geleidend wordt. Tijdens het verbinden van de oppervlakken worden deze tengevolge van het 15 elektrisch potentiaalverschil door elektrostatische krachten, eventueel aangevuld door mechanische druk, in nauw contact met elkaar gehouden.

Een dergelijke verbindingstechniek is onder andere beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 20 3.397.278 en het Amerikaanse octrooischrift 3.589.905, waarvan de inhoud als hierin opgenomen wordt beschouwd.

Voor verdere details betreffende deze verbindingstechniek wordt naar deze octrooischriften verwezen.

De metaalfolie kan bestaan uit bijvoorbeeld 25 koper, nikkel, chroom, ijzer of geschikte legeringen daarvan. Volgens de uitvinding wordt bij voorkeur een folie uit aluminium toegepast daar dit metaal zich mechanisch en chemisch gemakkelijk laat bewerken.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uit- 3q vinding wordt een aluminiumfolie in combinatie met een zachtglazen substraat, in het bijzonder een natrium- kalkglas substraat, toegepast. Bij een temperatuur van ongeveer 550 tot 600°C wordt de aluminiumfolie met 5 5 2 een druk van ongeveer 3.10 tot 8.10 N/m tegen de zacht-35 glazen plaat aangedrukt, hetgeen in een uniform contact tussen aluminiumfolie en glasplaat resulteert. Vervolgens wordt bij een temperatuur T2 van ongeveer 230 tot 280°C over het glazen substraat en de aluminiumfolie gedurende 300 3 6 95

9 I

PHN 9785 4 tenminste 3 minuten een elektrische spanning aangelegd, 2 welke in een stroom van ongeveer 0,2 tot 0,7 A/m resulteert, waarna een sterke verbinding tussen aluminiumfolie en substraat is verkregen. Tenslotte wordt door 5 het wegetsen van de dunne delen van de folie het gewenste elektrodenpatroon verkregen.

De uitvinding is in het bijzonder van belang voor de vervaardiging van platte beeldweergeefpanelen, zoals gasontladingsweergeefpanelen, waarvan de omhulling ten-!0 minste één glazen plaat omvat waarop een elektrodenpatroon is aangebracht. Dergelijke elektrodenpatronen dienen uit qua onderlinge positie en qua afmetingen zeer nauwkeurig gedefinieerde elektroden te zijn opgebouwd. Het toepassen van aluminiumfolie krijgt hier een bijzonder accent, 15 omdat aluminium een gemakkelijk te bewerken metaal is.

Een volgens de uitvinding in de glasplaat aangebracht elektrodenpatroon van aluminium kan door eloxeren plaatselijk dan wel geheel van een oxydehuid worden voorzien.

Door het langs fotografische weg plaatselijk aanbrengen 20 van een oxydehuid op de elektroden kunnen nauwkeurig gedefinieerde niet van isolatie (oxydehuid) voorziene elektrodegebiedjes worden verkregen, hetgeen van belang is voor met gelijkspanning bedreven weergeefpanelen met een groot oplossend vermogen. Door het gehele elektrodenpatroon 20 van een oxydehuid te voorzien kan een weergeefpaneel worden verkregen, dat met wisselspanning kan worden bedreven.

De uitvinding voorziet tevens in een oplossing roet betrekking tot problemen die zich voordoen bij het vacuumdicht met elkaar verbinden van de glasplaten bij 3Q weergeefpanelen. Veelal moesten bijzondere maatregelen bijvoorbeeld in de vorm van zilveren doorvoerstrippen, getroffen worden om het paneel ter plaatse waar de elektroden naar buiten zijn gevoerd vacuumdicht af te sluiten. Bij volgens de uitvinding vervaardigde weergeefpanelen blijken 35' dergelijke maatregelen niet nodig te zijn. De verbinding van de elektroden op het glassubstraat is vacuumdicht en het verbindingsglas, veelal in de vorm van een "glasfrit", bewerkstelligt ook een vacuumdichte verbinding tussen de 800 3 6 96 V * PHN 9785 5 glasplaten van het paneel ter plaatse waar de elektroden buiten het paneel zijn gevoerd.

De uitvinding wordt thans bij wijze van voorbeeld toegelicht aan de hand van de tekening waarin: 5 figuur 1 een metaalfolie voorzien van een reliëfpatroon weergeeft, figuur 2 en 3 het in een glasplaat aanbrengen van een elektrodenpatroon met de in figuur 1 getoonde metaalfolie illustreren, 10 figuur 4 schematisch een inrichting toont voor het in een glasplaat indrukken van een metaalfolie voorzien van een reliëfpatroon, figuur 5 een gasontladingsweergeefpaneel voorzien van een volgens de uitvinding verkregen elektrodenpatroon 15 toont, en figuur 6a en 6b enkele mogelijke reliëfpatronen in doorsnede weergeven.

De in figuur 1 weergegeven metaalfolie 1 is door walsen van een reliëfpatroon voorzien bestaande uit een.

20 aantal evenwijdige rillen 6 die door dunne delen 7 met elkaar zijn verbonden. De metaalfolie 1 bestaat uit aluminium en heeft ter plaatse van de rillen 6 een dikte van ongeveer 200 micron terwijl de dunne delen 7 een dikte hebben van ongeveer 100 micron. Het reliëfpatroon kan ook worden 25 aangebracht door het er in te persen, door vonkverspanen of door een fotografisch etsprocêdê.

Figuur 2 illustreert het aanbrengen van de metaalfolie 1 op een glasplaat 2 bestaande uit een natrium-kalkglas bevattende ongeveer 69 gew.% Si02, 30 9 gew.% Na20, 7,5 gew.% K20, 10 gew.% CaO, 3 gew.%

BaO en 0,2 gew.% Al202· Met het reliëfpatroon naar de glasplaat toegekeerd, wordt het samenstel op een roestvrijstalen grondplaat 3 gelegd en in een oven verhit tot een temperatuur van ongeveer 550 tot 600°C. Het 35 natrium-kalkglas heeft bij deze temperatuur een viscositeit 10 van ongeveer 10 Pa.sec. Nadat de temperatuur is bereikt, wordt, zoals aangegeven met de pijlen 4, de metaalfolie gedurende ongeveer 60 minuten met een druk 800 3 6 96 PHN 9785 6 5 2 van ongeveer 5.10 N/m tegen de glasplaat 2 gedrukt.

De rillen 6 worden daarbij in het enigszins weke glas gedrukt, totdat de dunne delen 7 op de glasplaat 2 rusten. Het aldus verkregen samenstel wordt afgekoeld 5 waarna de aluminiumfolie 1 door middel van "anodisch verbinden" aan de glasplaat 2 wordt gehecht. Deze stap in het vervaardigingsprocêdê is schematisch met een spanningselement V aangegeven. Het verbindingsproces vindt plaats bij een temperatuur van ongeveer 250°C 10 en bestaat daarin, dat gedurende ongeveer 4 minuten over de glasplaat 2 en de folie 1 een elektrisch potentiaalverschil wordt aangelegd, welke een elektrische stroom 2 van ongeveer 0,5 A/m tot gevolg heeft. De aldus aan de glasplaat 2 gehechte folie 1 wordt daarna aan een 1δ etsproces onderworpen waarbij de toplaag van de folie en derhalve ook de dunne delen 7 van de folie volledig worden weggeëtst. Uit deze bewerking resulteert een uit evenwijdige elektroden (rillen 6) bestaand elektrodenpatroon dat in de glasplaat is verzonken. Figuur 3 toont een dergelijk 2Q elektrodenpatroon in de glasplaat 2, waarbij het vrije oppervlak van de elektroden 16 iets onder het bovenvlak van de glasplaat 2 is gelegen, hetgeen gerealiseerd is door de folie 1 iets langer aan het etsproces te onderwerpen dan voor het wegetsen van de dunne delen 7 25 nodig is. De hier beschreven methode is uiterst goedkoop en resulteert in een goed aan de glasplaat hechtend elektrodenpatroon met een nauwkeurige maatvoering.

Figuur 4 toont een inrichting waarmee het reliëfpatroon van de aluminiumfolie 1 in de glasplaat 2 30 gedrukt wordt en een uniform contact tussen de aluminiumfolie 1 en de glasplaat 2 tot stand kan worden gebracht.

Door middel van een aantal bouten 13, die door openingen 5 van de grondplaat 3 zijn gestoken wordt een stalen bovenplaat 14 op een voorafbepaalde afstand van de grond-35 plaat 3 gehouden. De bovenplaat 14 is voorzien van een centrale opening 8, waardoorheen een buis 9 is gevoerd.

De buis 9 is verbonden met een kussenvormig expansievat 10, dat uit twee aan de randen vacuumdicht met elkaar ver- 800 36 96 PHN 9785 7 bonden metalen membranen 11 en 12 bestaat. Het door de glasplaat 2 en de aluminiumfolie 1 gevormde samenstel bevindt zich tussen de grondplaat 3 en het membraan 12.

De buis 9 is voorts aangesloten op een in de tekening 5 niet weergegeven persluchtapparaat, waarmee het expansie- 5 C Λ vat 10 op een druk van 3.10 tot 8.10 N/m kan worden gebracht. Bij het op druk brengen van het expansievat 10 zal het contactvlak tussen het membraan 12 en de folie 1 van het midden uit geleidelijk naar de randen van de folie 10 1 worden uitgebreid. Aldus wordt het ontstaan van gas insluitingen (gasbellen) tussen de folie 1 en de glasplaat 2 vermeden. Een extra aluminiumfolie 15 bevindt zich tussen de grondplaat 3 en de glasplaat 2. De folie 15 doet dienst als elektrisch contactvlak voor het aanbrengen 15 van het potentiaalverschil over de glasplaat 2 en de aluminiumfolie 1 tijdens het anodisch verbindingsproces.

Bij de in figuur 2 aangegeven polariteit hecht alleen de van het reliëfpatroon voorziene folie 1 stevig aan de glasplaat 2. De aluminiumfolie 15 kan na het verbindings-20 proces van de glasplaat 2 verwijderd worden.

De in figuur 4 weergegeven inrichting biedt ook de mogelijkheid om gelijktijdig een aantal glasplaten van een metaalfolie te voorzien. De glasplaten worden daarbij elk van een folie 1 en een folie 15 voor-25 zien en op elkaar gestapeld op de aan de hand van figuur 4 beschreven wijze bij verhoogde temperatuur onder druk geplaatst. Tussen de naar elkaar toegekeerde metaalfolies van twee opeenvolgende glasplaten bevindt zich dan een tweezijdig met een grafietlaagje bedekte 20 chroom-nikkel-ijzer-plaat, waarmee wordt voorkomen, dat de metaalfolie van twee opeenvolgende glasplaten aan elkaar hechten.

De werkwijze volgens de uitvinding is bij uitstek geschikt om te worden toegepast bij de vervaardiging 35 van gasontladingsweergeefinrichtingen. Figuur 5 geeft de meest elementaire vorm van een dergelijke weergeef-inrichting. Daarin bestaat deze uit een glazen bodemplaat 20 en een glazen bovenplaat 21. In de bodemplaat 20 is op 300 3 6 96 PHN 9785 8 een aan de hand van de figuren 1 tot en met 4 beschreven werkwijze een elektrodenpatroon in de vorm van uit aluminium bestaande stripvormige elektroden 22 aangebracht. De elektroden 22 vormen de kathoden van de 5 weergeefinrichting. De bovenplaat 21 is op analoge wijze van een elektrodenpatroon voorzien bestaande uit stripvormige elektroden 23, die de elektroden 22 kruisen en de anoden van de weergeefinrichting vormen. Van de elektroden 22 en 23 is tot onder het oppervlak van de glasplaten 20 10 en 21 materiaal weggeëtst waardoor kanalen 24 en 25 zijn verkregen, waarvan de gezamenlijke diepte de afstand tussen elektroden 22 en 23 bepaalt. De glasplaten 20 en 21 worden op elkaar gelegd en aan de randen door middel van een verbindingsglas 26 vacuumdicht met elkaar verbonden.

15 De ruimte tussen de platen 20 en 21 wordt gevuld met een geschikt ioniseerbaar gas zoals bijvoorbeeld neon of een mengsel van neon en argon. Door het aanleggen van een geschikt spanningsverschil tussen een kathode 22 en een anode 23 wordt ter plaatse waar deze anode en 20 kathode elkaar kruisen een glimontlading opgewekt, welke door de bovenplaat 21 zichtbaar is. Door de anoden 23 en de kathoden 22 met een voldoende hoge frequentie in een voorafbepaalde volgorde met spanningspulsen overeenkomend met de beeldinformatie af te tasten, kan 25 een uit ontladingspunten opgebouwd beeld worden weergegeven dat als een schijnbaar continu lichtbeeld wordt waargenomen. Het hier in het kort beschreven weergeefpaneel wordt met gelijkspanning bedreven. Wanneer de elektroden 22 en 23 uit aluminium bestaan kan het paneel op eenvoudige 30 wijze voor het bedrijven met wisselspanning geschikt worden gemaakt door deze aluminiumelektroden 22 en 23 door middel van eloxeren van een dunne oxydehuid te voorzien.

Het is ook mogelijk de kathoden 22 van 35 een oxydehuid te voorzien met uitzondering van kleine gebiedjes ter plaatse waar de kathoden een anode kruisen. Aldus worden nauwkeurig gedefinieerde ontladings-gebiedjes verkregen en kan een ontladingspaneel met een 800 3 6 96 PHN 9785 9 groot oplossend vermogen worden vervaardigd.

Zoals figuur 5 toont zijn de elektroden 22 en 23 van integraal daarmee gevormde uitlopers 27 respectievelijk 28 voorzien teneinde aan deze elektroden uitwendig 5 de gewenste elektrische spanningen aan te kunnen leggen.

De uitvinding voorziet in een vacuumdichte hechting van deze uitlopers 27 en 28 op de glasplaten 20 respectievelijk 21. Dankzij deze vacuumdichte hechting wordt door middel van het verbindingsglas 26 ook ter plaatse van 10 deze uitlopers een vacuumdichte afsluiting van het ontladingspaneel verkregen.

Figuren 6a en 6b tonen in dwarsdoorsnede twee mogelijke vormen van reliëfpatronen. De reliëfpatronen zijn door walsen verkregen, hetgeen ten opzichte van geëtste patronen het voordeel heeft, dat zoals in figuur h.

6b aangegeven de verhouding /b groter kan zijn dan één.

Dit biedt de mogelijkheid tot het vervaardigen van een elektrodenpatroon met dicht naast elkaar gelegen elektroden die dieper dan overeenkomt met de afstand tussen de 2o elektroden in de glasplaat zijn gedrukt.

25 30 35 800 36 96

Claims (11)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische ontladingsinrichting met een in een glazen plaat ingedrukt elektrodenpatroon, met het kenmerk, dat voor de vervaardiging van het elektrodenpatroon wordt uitgegaan van een metalen 5 folie, welke van een reliëfpatroon wordt voorzien, bestaande uit dikke delen welke door dunne delen van de folie met elkaar zijn verbonden, zodanig, dat de dikke delen van de folie het gewenste elektrodenpatroon vormen, de folie met de van het reliëf voorziene zijde op de glazen plaat wordt gelegd, het 10 samenstel van folie en glasplaat wordt verhit tot een temperatuur T.j, welke lager is dan het smeltpunt van het metaal van de folie en waarbij het glas van de glazen plaat een vis- 7 13 cositeit heeft van ongeveer 10 tot 10 Pa.sec., de folie bij de temperatuur tegen de glasplaat wordt gedrukt zodat 15 het reliëfpatroon in het enigszins weke glas wordt gedrukt, het samenstel wordt afgekoeld en het gewenste elektrodenpatroon wordt verkregen door althans het de dunne delen van de folie vormende materiaal te verwijderen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 20 dat voor het bewerkstelligen van een uniform contact tussen metaalfolie en glasplaat, de metaalfolie eerst over een beperkt oppervlak tegen de glasplaat wordt gedrukt en de druk over een zich naar de randen van de metaalfolie uitstrekkend gebied wordt uitgebreid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat nadat het reliëfpatroon van de metaalfolie in de glasplaat is gedrukt de folie door middel van "anodisch verbinden" aan de glasplaat wordt gehecht.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het 3Q kenmerk, dat een metaalfolie bestaande uit aluminium wordt toegepast.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de glazen plaat bestaat uit een zacht glas, in het bijzonder een natrium-kalkglas.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de van een reliëfpatroon voorziene aluminiumfolie bij een temperatuur T1 van ongeveer 550 tot 600°C met een 5 5 2 druk van ongeveer 3.10 tot 8.10 N/m tegen de zachtglazen 800 3 6 96 PHN 9785 11 plaat wordt gedrukt, de folie door middel van "anodisch verbinden" aan de glasplaat wordt gehecht door bij een temperatuur T2 van ongeveer 230 tot 280°C over glasplaat en folie gedurende tenminste 3 minuten een elektrische 5 spanning aan te leggen, welke in een stroom van ongeveer 2 0,2 tot 0,7 A/m resulteert en het gewenste elektrodenpatroon door het wegetsen van tenminste de dunne delen van de folie wordt verkregen.

7. Elektrische ontladingsinrichting vervaardigd 10 volgens êên of meer der voorgaande conclusies.

8. Elektrische ontladingsinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat deze bestaat uit een gasontladings-weergeefpaneel, waarvan de omhulling ten minste een eerste glasplaat omvat waarin een uit aluminium bestaand elektroden- 15 patroon is aangebracht.

9. Gasontladingsweergeefpaneel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de omhulling voorts een tweede glasplaat omvat, waarin eveneens een uit aluminiumfolie bestaand elektrodenpatroon is aangebracht, welke elektroden- 20 patronen van een oxydehuid zijn voorzien.

10. Gasontladingsweergeefpaneel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het elektrodenpatroon met uitzondering van kleine oppervlakte-elementjes van een oxydehuid is voorzien, welke oppervlakte-elementjes de voor een ont- 25 lading aktieve oppervlaktedelen van het elektrodenpatroon vormen.

11. Gasontladingsweergeefpaneel volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk, dat de van het elektrodenpatroon voorziene eerste glasplaat langs een gesloten circuit 30 door middel van een verbindingsglas met een tweede glasplaat is verbonden en het elektrodenpatroon van integraal daarmee gevormde uitlopers is voorzien, welke uitlopers het circuit van verbindingsglas kruisen en ter plaatse van een dergelijke kruising enerzijds rechtstreeks aan de 35 glasplaat en anderzijds rechtstreeks aan het verbindingsglas hechten ter vorming van de vacuumdichte elektrische doorvoer voor een elektrode van het elektrodenpatroon. 800 3 6 96