DE4116859A1 - Plasmaanzeigefeld und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Plasmaanzeigefeld und insbesondere auf ein Gleichspannungs-Plasmaanzeigefeld mit nie­ driger Dauerentladespannung.

Herkömmliche Gleichspannungs-Plasmaanzeigefelder (im folgen­ den als PDP bezeichnet), wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, sind so aufgebaut, daß eine Anzahl von Anoden A und Kathoden K in X- bzw. Y-Matrix auf den Innenseiten zweier paralleler Substrate 10, 20 angeordnet sind, wobei Barrierenrippen einer bestimmten Höhe zur Vermeidung eines Übersprechens zwischen den Anoden A angeord­ net sind. Die Anoden A und Kathoden K des PDP liegen zu dem inne­ ren Raum frei, der zwischen den beiden Substraten definiert und mit einem Entladegas gefüllt ist. Eine Gleichspannungsentladung tritt an jedem Pixel, d. h., dem Schnitt einer Kathoden K und einer Anode A auf, wobei die Entladestelle durch eine Aussteuer­ spannung ausgewählt wird, die kurzzeitig an die Anoden/Kathoden- Matrix angelegt wird. Wenn eine Entladung zwischen den Anoden und Kathoden auftritt, wird Entladelicht ausgesandt, welches sich aus dem negativen Glimmen von den Kathoden und der positiven Säule von den Anoden zusammensetzt. Es ist das negative Glimmen, wel­ ches direkt zur Bildanzeige beiträgt.

Die herkömmlichen Gleichspannungs-PDPs sind ineffizient, insofern als sie viel Platz brauchen, da das Volumen einer Bar­ rierenrippe weitaus größer im Vergleich zum Volumen des Entlade­ raumes ist. Die Kathoden und Anoden werden dadurch langgestreckt, während ihre Breite auf ein gewisses Maß beschränkt sein muß, was ihren elektrischen Widerstand erhöht. Dadurch wird infolge des hohen Widerstands ein Spannungsabfall erzeugt, wodurch die Ent­ ladeintensität zwischen den Kathoden und Anoden geschwächt wird. Zur Lösung dieses Problems müssen die Anfangsentladespannung und die Dauerentladespannung durch Erhöhung der zwischen den Kathoden und Anoden angelegten Spannung erhöht werden. Der Spannungsabfall wird um so größer, je länger der Abstand zum Ort, wo die Spannung angelegt wird, wird. Die Bildleuchtdichte ist daher nicht linear.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Plas­ maanzeigefeldes mit niedriger Dauerentladespannung und hoher Stromkonzentration in der Kathode.

Ferner schafft die Erfindung ein Plasmaanzeigefeld, welches eine Bilddarstellung mit gleichförmiger Leuchtdichte verwirkli­ chen kann.

Ferner schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Plasmaanzeigefelds, welches dem vorgenannten Plasmaanzeige­ feld höchst angepaßt ist.

Erfindungsgemäß umfaßt hierzu ein PDP zwei Substrate und eine Anzahl von streifenförmigen Anoden und Kathoden, die in einer X/Y-Matrix auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die Kathoden so ausgebildet sind, daß sie schalenartige U-förmige Abschnitte schaffen, so daß bei der Entladung ein negatives Glim­ men innerhalb der schalenförmigen Räume auftritt.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Verfahren zur Herstellung des PDP die folgenden aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte:
Ausbilden einer Anzahl von streifenförmigen ersten Kathoden­ elementen parallel und in regelmäßigen Abständen auf der rückwär­ tigen Platte,
Ausbilden einer Anzahl von isolierenden Wänden einer gewis­ sen Höhe zwischen den ersten Kathodenelementen,
Vervollständigen von Kathodeneinheiten durch Ausbilden, auf den Seiten der isolierenden Wände, von zweiten Kathodenelementen, welche mit den ersten Kathodenelementen, die zwischen jeweils benachbarten isolierenden Wänden liegen, elektrisch verbunden sind.

Das erfindungsgemäße PDP hat wegen der maximierten Entlade­ oberfläche und des verminderten Leitungswiderstands der Kathoden­ oberfläche eine bei weitem größere Entladewirksamkeit als das herkömmliche und außerdem zusätzliche Vorteile infolge der soge­ nannten Hohlkathodenentladung und des niedrigeren Leitungswider­ standes der Kathoden. D. h., infolge der Verminderung des Lei­ tungswiderstandes der Kathoden wird der Stromverlust in den Ka­ thoden niedriger und in den durch die Kathoden gebildeten U-för­ migen Räumen tritt ein negatives Glimmen auf, so daß verglichen mit herkömmlichen PDPs die Spannung zur Aufrechterhaltung der Plasmaentladung niedriger wird. Dieses erfindungsgemäße PDP hat daher eine weitaus höhere Konzentration von Kathodenstrom als herkömmliche PDPs und verwirklicht eine bildliche Darstellung von gleichförmiger Leuchtdichte über den ganzen Schirm hinweg.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Auf diesen ist

Fig. 1 eine abgeschnittene perspektivische Darstellung eines herkömmlichen PDP,

Fig. 2 eine abgeschnittene perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines PDP gemaß der Erfindung,

Fig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 2 gezeigten PDP,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Aus­ führungsform eines PDP, und

Fig. 5A bis 5E Schnittansichten zur Veranschaulichung des Herstellungsverfahrens eines PDP gemäß der Erfindung.

Gemäß den Fig. 2 und 3 sind eine Anzahl von Anoden A und Einheitskathoden K in regelmäßigen Abständen auf einem vorderen und rückwärtigen Substrat 10 und 20 in einer X/Y-Matrix angeord­ net, und Barrierenrippen B einer gewissen Höhe sind zwischen benachbarten Anoden A ausgebildet. Wände W, welche die Einheits­ kathoden K isolieren, sind zwischen benachbarten Kathoden auf dem rückwärtigen Substrat 20 ausgebildet, und dünne Isolationsschich­ ten W′ sind oben auf die Wände W so aufgeschichtet, daß sie sich auf den oberen Rand der Kathodeneinheit K erstrecken. Die Katho­ deneinheit K hat U-förmigen Querschnitt, welcher aus horizontalen ersten Kathodenelementen Ka, die direkt auf dem rückwärtigen Substrat 20 ausgebildet sind, und U-förmigen zweiten Kathoden­ elementen, die auf den Wänden W ausgebildet sind und deren unte­ rer Abschnitt mit den ersten Kathodenelementen Ka Kontakt macht, besteht. Das erste Kathodenelement ist hochleitende Silberpaste und das zweite Kathodenelement besteht aus Nickelpaste mit Ionen­ beschußresistenz. Das erste Kathodenelement sollte dabei vom Entladeraum durch das zweite Kathodenelement und die Wände W getrennt sein, weil das erste Kathodenelement aus Silberpaste ein Amalgam bilden könnte, wenn es dem im Entladeraum enthaltenen Quecksilber ausgesetzt ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, in der die Einheitskathode modifiziert werden kann. Die zweiten Katho­ denelemente Kb′ sind auf den Seiten der Wände W ausgebildet, wobei ihre unteren Enden die ersten Kathodenelemente Ka überlap­ pen und mit ihnen Kontakt machen. In diesem Fall können die er­ sten Kathodenelemente nicht aus Silberpaste und Quecksilber her­ gestellt sein, sondern sollten aus einem anderen hochleitenden Material sein, weil die ersten Kathodenelemente zum Entladeraum hin über den Zwischenraum zwischen den Bodenenden der entspre­ chenden zweiten Kathodenelemente freiliegen.

Im erfindungsgemäßen PDP besteht eine Kathode aus zwei Ka­ thodenelementen Ka und Kb oder Ka und Kb′, die U-förmige Quer­ schnitte, eine Hohlkathode ausbildend, haben, welche eine soge­ nannte Hohlkathodenentladung erzeugt. Die Hohlkathode schließt das negative Glimmen bei der Plasmaentladung ein, so daß sie infolge eines hohen Sekundärelektroneneffekts eine hohe Licht­ ausbeute hat. Das Plasmaanzeigefeld gemäß der Erfindung hat eine niedrigere Halte- bzw. Dauerentladespannung und eine höhere Kon­ zentration des Entladestroms verglichen mit einer bei planeren bzw. ebenen Kathoden.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Kathoden und Isolation der Wände auf dem Bodensubstrat folgender­ maßen:
Nach Fig. 5A werden streifenförmige erste Kathodenelemente Ka auf dem rückwärtigen Substrat 20 nach einem herkömmlichen Verfahren, beispielsweise durch Siebdruck hergestellt. Material hoher Leitfähigkeit wird für die ersten Kathodenelemente verwen­ det. Dann werden, wie in Fig. 5B gezeigt, Isolationswände W einer bestimmten Höhe (ungefähr 100 µm) mit Glaspaste zwischen den ersten Kathodenelementen Ka ausgebildet. Dabei überlappen beide Seiten der Böden der Isolationswände W die Ränder der ersten Kathodenelemente Ka. Gemäß Fig. 5C wird eine dünne Schicht, die alle zweiten Kathodenelemente Kb bildet, auf der gesamten Ober­ fläche der Isolationswände und der ersten Kathodenelemente Ka aus einem sputter-resistenten leitfähigen Material, beispielsweise Nickelpaste, durch Abscheidung, insbesondere chemische Gasphasen­ abscheidung (CVD), hergestellt. Im Falle der Abscheidung wird die dünne Schicht auch über die Oberseite der Isolations­ wände W hinweg ausgebildet, und indem man so vorgeht, erfordert die Fertigstellung der zweiten Kathodenelemente Kb das Wegpolie­ ren der auf der Oberseite der Isolationswände ausgebildeten dün­ nen Schicht, wie dies in Fig. 5D gezeigt ist. Falls nötig, kann eine Isolationsschicht W′ auf der polierten Oberseite der Isola­ tionswände W ausgebildet werden, wie dies in Fig. 5E gezeigt ist.

Obiges Herstellungsverfahren ist Teil des gesamten Herstel­ lungsprozesses für eine Plasmafeldanzeige, und die anderen Schritte in dem Prozeß sind die gleichen wie die herkömmlichen. Das Plasmaanzeigefeld gemäß der Erfindung wurde nur anhand eines einfach aufgebauten PDP erläutert, die Erfindung ist aber natürlich auch bei komplizierter ausgebildeten Plasmaanzeigefel­ dern anwendbar. Es ist daher beabsichtigt, daß die Erfindung auf Plasmaanzeigefelder hoher Dichte und komplizierterer Struktur angewandt wird.

Claims (6)

1. Plasmaanzeigefeld mit zwei Substraten (10, 20) und einer Anzahl von streifenförmigen Anoden (A) und Kathoden (K), die in X/Y-Matrix auf den Substraten (10, 20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (K) mit schalenartigem U-förmi­ gem Querschnitt ausgebildet sind, derart, daß während der Entla­ dung ein negatives Glimmen innerhalb der durch die Kathoden (K) gebildeten schalenförmigen Räume ausgebildet wird.

2. Plasmaanzeigefeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kathoden (K) aus ersten Kathodenelementen (Ka), die direkt auf dem rückwärtigen der Substrate (20) ausgebildet sind, und U-förmigen zweiten Kathodenelementen (Kb), deren Boden Kon­ takt mit den ersten Kathodenelementen (Ka) macht, bestehen.

3. Plasmaanzeigefeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweiten Kathodenelemente (Kb) an Wänden (W) einer bestimmten Höhe anhaften, die zwischen den ersten Kathodenelemen­ ten (Ka) ausgebildet sind.

4. Plasmaanzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der zweiten Kathoden­ elemente (Kb) durch eine bestimmte Breite getrennt sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Plasmaanzeigefeldes, welches ein vorderes Substrat (10), ein rückwärtiges Substrat (20) und eine Anzahl von streifenförmigen Anoden (A) und Kathoden (K) umfaßt, die in X/Y-Matrix auf den Substraten (10, 20) ange­ ordnet sind, mit folgenden Verfahrensschritten:
Ausbilden einer Anzahl von streifenförmigen ersten Kathoden­ elementen (Ka) parallel und in regelmäßigen Abständen auf dem rückwärtigen Substrat (20),
Ausbilden einer Anzahl von Isolationswänden (W) einer be­ stimmten Höhe zwischen den ersten Kathodenelementen (Ka),
Vervollständigen von Einheitskathoden (K) durch Ausbilden zweiter Kathodenelemente (Kb) auf den Seiten der Isolationswände (W) und in elektrischer Verbindung mit den ersten Kathodenelemen­ ten (Ka), die zwischen zwei benachbarten Isolationswänden liegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem elektrisch unab­ hängige U-förmige Einheitskathoden (K) zwischen den isolierenden Wandkörpern durch Ausbilden leitfähiger Schichten auf den ersten Kathodenelementen (Ka) und den Oberseiten der Wandkörper und Isolieren der Schichten voneinander ausgebildet werden.