DE3341397A1

DE3341397A1 - Verfahren zur herstellung einer anzeigevorrichtung und danach hergestellte anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3341397A1
Application number: DE19833341397
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Kobale; Guenter Dipl Ing Trausch; Rolf Dr Rer Nat Wengert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-05-23
Also published as: EP0142765A3; JPS60119056A; EP0142765A2; US4613399A

Description

Siemens Aktiengesellschaft * 4·- Unser Zeichen

Berlin und München VPA 83 P J 8 9 Q QE

Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung und danach hergestellte Anzeigevorrichtung.

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 Steuermatrix wird durch einzeln ansteuerbare Zeilen- und Spaltenleiter gebildet, die sich auf beiden Seiten einer Isolatorplatte 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 anschließend eine Fotolackmaske, die lediglich das erwünschte Elektrodenmuster freiläßt. Die blanken Kupferbereiche werden galvanisch verstärkt, und zwar zunächst mit 3pm Kupfer zur Verbesserung der Leitfähigkeit und danach mit 1iim 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 2615721). Eine solche Schmelztechnik kommt aber nur in Ausnahmefällen in Frage, und Les 1 Lk/27.10.1983

zwar allein schon deshalb, weil sie außerordentlich hitzbeständige Leiter- und Isolatorwerkstoffe verlangt.

Ideal wäre es, wenn sich die GLasteue mit einem niedrig schmelzenden Glaslot miteinander verfestigen Hießen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß es im Bereich der GLaslotnaht immer wieder zu Lecks und Plattenrissen kommt.Hese Defekte hängen sicherlich damit zusammen, daß Glas auf Miekel 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

- y- ^VPA 83 P 1 8 9 O DE

♦ (ο '

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 Durchführungswider stand 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 Ium und 2um starke aufgalvanisierte Cu-Schicht und eine Ni-Sndschicht zwischen 3um und 5wm sowie Weichglasplatten mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 80 χ 10"^⁰K""¹ und 100 χ 10~7°K~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.

• ^IJy/ -/τ- VPA 83 P 189 ODE

Der Lösungsvorschlag soll nun aab,and 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 erfindungsgemäßen Flachbildschirm und

Fig. 2 bis 6 jeweils einen Verfahrensschritt bei der Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Steuerscheibe.

Das Display der Fig. 1 enthält ©ine 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 durchgehenden Elektrode 13 beschichtet. Auch diese Elektrodenplatte ist gelocht (Kanäle 14), und zwar in einem 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 Glaslot-

-^- VPA 83 P 1 8 9 O DE

rahmen 17 hermetisch di'cht miteinander verbunden.

Die Steuerscheibe wird folgendermaßen hergestellt: Eine etwa 0,15mm starke Weichglasplatte mit einem thermisehen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 90 χ10""7⁰K-I 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 0,32x0,40mm^ - bis auf die Rahmenabschnitte freiläßt (Fig. 4). In den Maskenfenstern wird die Metallisierung zunächst um 1,2um mit Kupfer und dann um weitere 4um 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 22die 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 ofen Leitern verbliebene Metallisierung weggeätzt, und man erhält die fertigstrukturierte Steuerscheibe. Für weitere Fertigungseinzelheiten wird auf die DB-PS 28 02 976 verwiesen.'

Die Trägerplatte, die aus einem etwa 0,7mm starken, fotor ätzbaren Glas besteht, wird nach einem modifizierten Verfahren bearbeitet. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die Platte erst ihre 'Durchbrüche erhält und dann beschichtet wird. Wie man hier am rationellsten vorgeht, wird in der DE-OS 31 18 335 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-

- 6 - VPA 83 P 1 3 9 O DE

lotrahmen eine Breite von 9mm erhält. Anschließend trocknet man das Lot, setzt die Zellenteile lagerichtig zusammen und führt die Lötung bei etwa 425⁰C durch.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So ist es ohne Belang, auf welche Weise die Elektronen erzeugt werden; dementsprechendkönnte das Längsplasma auch durch eine Querentladung oder eine Heißkathode ersetzt werden. In Betracht kommen auch andere (aktive und passive) Displaytypen, soweit bei ihnen Ni-verstärkte 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.

10 Patentansprüche
6 Figuren

Claims

Patentansprüche

rf/. 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 ansteueroaren., jeweils durch den Rahmen nach außen geführten Elektroden beschichtet ist,
mit folgenden Schritten:

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

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

c) die Leitschicht wird mit einer ersten Maske versehen, die zumindest den Haft- und Leitschichtbereich außerhalb 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 Schürt (Endschicht)>1um 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 1c') die erste Maske (20) auch noch das Elektrodenmuster 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 4a¹) der Rahmen (17) aus einem Glaslot besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichn e t,. daß man die Haftschicht (18) und die Leitschicht (19) aufdampft.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k ennzeichnet, 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 0,9»m und 1,5iim und dann mit Nickel in einer Stärke zwischen 2,5wm und 5um galvanisch verstärkt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1bis5, 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 gekennzeichn e t, daß gilt: i/4<b/B<1/2.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Platten ein Glas mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten aC verwendet, für den gilt: 80 χ10" cC < 100 χ 10-7°K"¹, insbesondere 87 χ 10~7ok-1 < <C< 93 x10"⁷⁰K"¹.
9. Anzeigevorrichtung, die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 Ms 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 Htilleninnere 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) versehen 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 Zeilenleiter (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 Nachbeschleunigungskathode (13) trägt und zusammen mit ihren Leitern durchbrochen ist (Kanäle 14), und zwar in einem dem Öffnungsmuster entsprechenden Raster.