[0001] Die Erfindung betrifft eine Kanalplatte aus Glas für Flachbildschirme, welche eine
Vielzahl von parallel verlaufenden, durch Stege getrennte Kanäle aufweist, auf einem
flachen Glassubstrat mikrostrukturiert ausgeformt sind.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kanalplatte.
[0003] Displayscheiben von Flachbildschirmen, wie sie typischerweise bei modernen Plasma-Fernsehbildschirmen
benötigt werden, den sogenannten Plasma Display Panel = PDP bzw. Plasma Addressed
Liquid Crystal = PALC, benötigen für ihre Funktion sogenannte Kanalplatten, die Mikrostrukturen
hoher Präzision in Form von mehreren, parallel verlaufenden Mikrokanälen aufweisen,
die durch Stege getrennt sind.
[0004] Eine derartige Kanalplatte ist ausschnittsweise in Figur 2 im stark vergrößerten
Maßstab prinzipiell dargestellt. Die aus dieser Figur ersichtliche kanalförmige Mikrostrukturierung
muß kostengünstig und in großen Stückzahlen für verschiedene Displaygrößen (Bildschirmdiagonalen
bis 60" und größer) erfolgen. In Abhängigkeit vom Bildschirmformat liegen die Strukturabmessungen
in folgenden Bereichen: Stegabstand X = 50 - 1000 µm, Steghöhe Y = 50 - 300 µm und
Stegbreite Z = 20 - 100 µm. Für ein 42"-HiVision PDP-Display sind beispielsweise ca.
5760 Kanäle mit einem Teilungsabstand der Stege "X", dem sog. Pitch, von ca. 161
µm bei einer Steghöhe "Y" von 150
µm und einer Stegbreite "Z" von 30
µm mit Toleranzen von wenigen
µm über ca. 520 mm Länge zu fertigen.
[0005] In den Kanälen zwischen den rippenförmigen Stegen sind, je nach DisplayTyp, jeweils
zwischen null und drei Leiterbahnen als Elektroden aufgebracht.
[0006] Der Aufbau dieser modernen Flachbildschirme, insbesondere der Kanalplatte, ist bekannt.
Es sind verschiedene Methoden zum Ausbilden der Kanalstruktur bekannt geworden. Bei
einer Methode werden die Stege unter Bildung von Kanälen im Siebdruckverfahren in
mehreren Schichtungen nacheinander auf ein flaches Glassubstrat aufgetragen. Dieses
Verfahren ist sehr aufwendig und teuer.
[0007] Bei einer anderen Methode werden die Kanalstrukturen in dem flachen Glassubstrat
ausgeformt.
[0008] Dieses Ausformen kann auf verschiedene Weise erfolgen.
[0009] Es ist bekannt, die Kanal-Mikrostrukturen im Wege der Heißformgebung durch Prägen
zu erzeugen.
[0010] Es ist ebenfalls bekannt, durch Sandstrahlen über eine mirostrukturierte Maske die
Kanal-Mikrostrukturen zu erzeugen.
[0011] Es ist auch schon versucht worden, die Kanäle durch einen Schleifvorgang zu strukturieren.
Beim Schleifen wird dabei vorzugsweise ein hochpräzises Mehrscheiben-Schleifwerkzeug
verwendet, das mehrere auf einer gemeinsamen Spindel, hochpräzise durch Distanzringe
axial beabstandet zueinander angeordnete Präzisionsschleifscheiben aufweist. Da die
Kanäle sehr fein strukturiert sind und sehr geringe Abstände zueinander haben, bereitet
die Herstellung der Kanalplatten durch Schleifen mittels des Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges
dahingehend Schwierigkeiten, daß die einzelnen Schleifscheiben des Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges
nicht in entsprechend geringen axialen Abständen zueinander angeordnet werden können.
Aus diesem Grund beträgt der Abstand der einzelnen Schleifscheiben ein ganzzahliges
Vielfaches des Teilungsabstandes "X" der Stege. Da die Länge des Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges
durch das Schwingungsverhalten der Bearbeitungsspindel und durch die Drehzahl begrenzt
ist, erfolgt die Herstellung der Kanalplatten dann durch sogenanntes versetztes Schleifen,
bei dem durch mehrfachen Überlauf des Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges die Kanalplatte
strukturiert wird. Zwischen den einzelnen Überläufen wird das Mehrscheiben-Schleifwerkzeug
rechtwinklig zu den Kanallängsachsen versetzt und zwar genau um den zu fertigenden
Pitch.
[0012] Ein derartiges Verfahren des versetzten Schleifens gehört zum Stand der Technik.
[0013] Es hat sich gezeigt, daß bei Kanalplatten mit Kanalstrukturen, die aus einem flachen
Glassubstrat ausgeformt sind, insbesondere wenn sie durch Schleifen herausgearbeitet
worden sind, Streustrahlen bzw. Nebenlichteffekte entstehen, insbesondere dann, wenn
sie in einem PALC-Display verwendet werden, bei dem die Kanalplatte rückseitig beleuchtet
wird.
[0014] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Kanalplatte aus
Glas für Flachbildschirme so auszubilden, daß die Streustrahlen bzw. die Nebenlichteffekte
reduziert werden und dadurch der Bild- und Farbkontrast des auf dem Bildschirm erzeugten
Fernsehbildes gesteigert werden kann.
[0015] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt ausgehend von einer Kanalplatte aus Glas für Flachbildschirme,
welche eine Vielzahl von parallel verlaufenden, durch Stege getrennte Kanäle aufweist,
die auf einem flachen Glassubstrat mikrostrukturiert ausgeformt sind, gemäß der Erfindung
dadurch, daß zumindest die Oberkante der Stege durch eine nichttransparente Schicht
abgedeckt ist.
[0016] Die Abdeckung der Stegoberkante verhindert das Austreten von Streu- und anderer Nebenstrahlung
und erhöht damit den Bild- und Farbkontrast.
[0017] Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist die Kanalplatte so ausgebildet,
daß die nichttransparente Schicht eine Dicke hat, die deutlich kleiner als die Tiefe
der Kanäle ist, und die Kanalstrukturen in dem Glassubstrat ausgeformt sind.
[0018] Dabei sind gemäß einer Ausgestaltung vorzugsweise die Kanalstrukturen durch die nichttransparente
Schicht hindurch eingeschliffen.
[0019] Alternativ dazu kann die Kanalplatte gemäß einer zweiten Weiterbildung der Erfindung
so ausgebildet sein, daß die Dicke der nichttransparenten Schicht zumindest gleich
der Soll-Tiefe der Kanäle ist und die Kanalstrukturen in der nichttransparenten Schicht
ausgeformt sind. Auch hierbei sind gemäß einer Ausgestaltung die Kanalstrukturen vorzugsweise
in der nichttransparenten Schicht eingeschliffen. Diese zweite Weiterbildung der Erfindung
wirkt sich vorteilhaft auf den Werkzeugverschleiß und die Vorschubgeschwindigkeit
beim Ausformen der Kanalstrukturen aus.
[0020] Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen der Kanalplatte gelingt die Lösung der
Aufgabe erfindungsgemäß mit den Schritten:
- Bereitstellen einer flachen Rechteck-Glasplatte mit vorgegebenen Abmessungen
- Aufbringen einer nichttransparenten Schicht mit vorgegebener Dicke auf einer Seite
der Glasplatte, und Strukturieren der Kanäle durch die nichttransparente Schicht hindurch
in dem Glassubstrat oder ausschließlich in der nichttransparenten Schicht mit entsprechender
Dicke.
[0021] Dabei erfolgt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Strukturieren der Kanäle
durch Einschleifen der Kanäle mittels eines hochpräzisen Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges
durch versetzes Schleifen.
[0022] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und
ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.
[0023] Anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die Erfindung näher
erläutert.
[0024] Es zeigen:
- Fig. 1
- in einer zweischrittigen querschnittlichen Prinzip-Darstellung eine Kanalstruktur
mit Stegoberkanten, die durch eine nichttransparente Schicht abgedeckt sind,
- Fig. 2
- die bekannte Kanalstruktur einer Kanalplatte in einer prinzipiellen, idealisierten
perspektivischen Darstellung.
[0025] Die Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten, stark idealisierten Darstellung die bekannte
Struktur einer Kanalplatte für moderne Flachbildschirme. Diese Kanalplatte weist eine
Vielzahl von parallel verlaufenden, durch Stege 1 getrennte Kanäle 2 auf. Auf dem
Boden 3 der Kanäle sind, je nach Displaytyp und Ausführung, 0 - 3 Elektroden aufgebracht.
[0026] Die Herstellung einer derartigen, mit erfindungsgemäßen Merkmalen versehenen Glasplatte
geschieht in folgenden Schritten:
[0027] Zunächst wird eine flache Rechteck-Glasplatte 4, das Glassubstrat, mit vorgegebenen
Abmessungen entsprechend dem geforderten Bildschirmmaß, bereitgestellt. Diese Glasplatte
wird vorzugsweise durch Floaten oder Ziehen hergestellt und besteht vorzugsweise aus
Borosilikatglas.
[0028] So hergestellte Glasplatten weisen typischerweise an ihrer Oberfläche wellenförmige
Unebenheiten mit großer Wellenlänge, dem sogenannten "Warp" und eine Welligkeit mit
demgegenüber sehr kleiner Wellenlänge auf. Durch ein Planschleifen einer oder beider
Seiten der Glasoberfläche im nächsten optionalen Schritt erreicht man eine Minimierung
des Warps und der Welligkeit und damit eine Verringerung des Toleranzfeldes der strukturierten
Kanalplatte. Bei der Verwendung einer geeigneten Schleifscheibe werden durch die plangeschliffene
Glasoberfläche bei Verwendung der Kanalplatte in einem PALC-Display störende Streustrahlungen
minimiert, und damit der Kontrast gesteigert.
[0029] Danach wird die Glasplatte 4 mit einer nichttransparenten Deckschicht 5 versehen,
beispielsweise durch Siebdruck (Schritt 1 in Fig. 1). Das Material für die Abdeckung
kann dabei ein Glaslot, eine Siebdruckfarbe, ein Kunststoff oder ein Metall sein.
[0030] Anschließend werden im Schritt 2 der Fig. 1 die Kanäle 2 ausgeformt.
[0031] Das Strukturieren der Kanäle 2 in der plangeschliffenen, durch die Schicht 5 abgedeckten,
Glasplatte 4 erfolgt nach einem der eingangs beschriebenen Verfahren, vorzugsweise
durch ein Einschleifen der Kanäle mittels eines hochpräzisen Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges.
[0032] Derartige hochpräzise Mehrscheiben-Schleifmodule besitzen typischerweise mehrere,
auf einer gemeinsamen Spindel, hochpräzise durch Distanzringe axial beabstandet zueinander,
montierte Präzisions-Schleifscheiben zum gleichzeitigen Ausschleifen von parallel
zueinander verlaufenden Mikrostrukturen in einem Werkstück. Die Schleifscheiben müssen
dabei einen hochpräzisen gegenseitigen Abstand mit sehr kleinen Toleranzen aufweisen.
Aus den eingangs genannten Gründen erfolgt dabei das Einschleifen der Kanalstruktur
durch das dort beschriebene sogenannte versetzte Schleifen.
[0033] Die Abdeckung der Stegoberseite durch die Schicht 5 verhindert, daß Streu-bzw. Nebenstrahlung
durch die Stegoberseite austreten kann und trägt somit zur Bild- und Kontrasterhöhung
des Fernsehbildes bei.
[0034] Für die Auftragung und die Dicke dieser Abdeckung 5 bestehen mehrere Möglichkeiten.
[0035] So liegt im Fall der Fig. 1 die Dicke der Schicht 5 beispielsweise im Bereich von
10 µm bis 1 mm.
[0036] Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Abdeckung so dick zu gestalten, daß die
Strukturierung der Kanäle nur in der Deckschicht erfolgt (z.B. Strukturierung in Glaslot),
die deutlich einfacher bearbeitet werden kann. Dadurch ergeben sich beim Schleifen
insbesondere bezgl. des Werkzeugverschleißes und der möglichen Vorschubgeschwindigkeit
deutliche Vorteile.
[0037] Zur Optimierung der Topographie der geschliffenen Glasoberfläche können die Kanäle
2 nach der Strukturierung (Schritt 2) veredelt werden. Diese Veredelung kann z.B.
durch Ätzen realisiert werden und dient vorrangig zur Kontrasterhöhung und dem Abbau
von Spannungen im Glas, d.h. einer besseren mechanischen Stabilität der Stege 1. Die
Oberflächenqualität am Kanalboden und die Polariationseigenschaften der geschliffenen
Oberflächen können gesteigert werden, so daß die Eigenschaften der Kanalplatte der
späteren Anwendung angepaßt werden können.
[0038] Eine weitere Möglichkeit der Kontrasterhöhung kann mit der Einbringung der Elektroden
6 in die strukturierten Kanäle 2 erreicht werden. Die eingebrachten Elektroden 6 werden
dabei nicht nur für die Ansteuerung der Plasmazellen eingesetzt, sondern bieten durch
ihre Nichttransparenz den Vorteil, störende Streustrahlung zu minimieren und somit
wesentlich zur Kontrasterhöhung beizutragen. Insbesondere eine beispielhafte Anordnung
der Elektroden 6 in den Ecken der Kanäle (Fig. 1) kann unerwünschte Streustrahlung
verhindern, die sich durch die unvermeidlichen Radien am Kanalboden einstellt.
1. Kanalplatte aus Glas für Flachbildschirme, welche eine Vielzahl von parallel verlaufenden,
durch Stege (1) getrennte Kanäle (2) aufweist, die auf einem flachen Glassubstrat
(4) mikrostrukturiert ausgeformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Oberkante der Stege (1) durch eine nichttransparente Schicht (5) abgedeckt
ist.
2. Kanalplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichttransparente Schicht (5) eine Dicke hat, die deutlich kleiner als die Tiefe
der Kanäle (2) ist, und die Kanalstrukturen in dem Glassubstrat (4) ausgeformt sind.
3. Kanalplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalstrukturen durch die nichttransparente Schicht (5) hindurch in das Glassubstrat
(4) eingeschliffen sind.
4. Kanalplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nichttransparenten Schicht (5) zumindest gleich der Soll-Tiefe der
Kanäle ist und die Kanalstrukturen in der nichttransparenten Schicht (5) ausgeformt
sind.
5. Kanalplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalstrukturen in der nichttransparenten Schicht (5) eingeschliffen sind.
6. Kanalplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nichttransparente Schicht (5) aus einem Glaslot, oder einer Siebdruckfarbe, oder
einem Kunststoff oder einem Metall besteht.
7. Kanalplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der Elektroden (6) winklig in den
Kanälen (2) abgeschieden sind, mit einem Schenkel am Kanalboden und dem anderen Schenkel
an der benachbarten Stegwand.
8. Kanalplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Kanäle im Sinne einer Kontrasterhöhung
und Spannungsverminderung chemisch veredelt sind.
9. Verfahren zum Herstellen einer Kanalplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den
Schritten:
- Bereitstellen einer flachen Rechteck-Glasplatte mit vorgegebenen Abmessungen
- Aufbringen einer nichttransparenten Schicht mit vorgegebener Dicke auf einer Seite
der Glasplatte, und
- Strukturieren der Kanäle durch die nichttransparente Schicht hindurch in dem Glassubstrat
oder ausschließlich in der nichttransparenten Schicht mit entsprechender Dicke.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Strukturieren der Kanäle durch Einschleifen
der Kanäle mittels eines hochpräzisen Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges durch versetztes
Schleifen erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem als Material für die Abdeckung ein Glaslot,
oder eine Siebdruckfarbe, oder ein Kunststoff oder ein Metall verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Kanäle nach ihrer Strukturierung
im Sinne einer Kontrasterhöhung sowie eines Spannungsabbaues chemisch veredelt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem Elektroden in den Kanälen winklig
in den Ecken abgeschieden werden, mit einem Schenkel am Kanalboden und mit dem anderen
Schenkel an der jeweils benachbarten Stegwand.