CN1097035C - 一种对机械处理过的基底进行后腐蚀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在等离子选址液晶显示器的玻璃槽板上提供一种孔和/或凹穴的方法，在该方法中，首先进行机械处理(例如喷砂处理)，然后进行湿化学腐蚀处理，以降低槽壁的微观粗糙度，从而减小光的干涉，使玻璃重新清楚。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用机械处理在一基底的表面上提供孔和/或凹穴的图案的方法。
这种图案通常是利用喷砂、磨削、研磨、锯削、钻孔或其它机械处理提供的。
背景技术
如果这种方法用于在PALC(等离子选址液晶)显示器的(通常为玻璃的)槽板上提供凹穴(槽)(例如在WO96/29689-A1已知的)，则会出现问题，这就是，在机械处理后，处理过的表面部分(槽的内侧)呈微观上的粗糙，因此，当使用装有这种板的显示器时所产生的图象的对比度不能令人满意。
日本专利文件JP-A-63-293176公开了在一基底上形成电导体、半导体或绝缘体的防腐蚀薄的薄膜，并通过为该薄膜涂覆一由弹性材料例如橡胶制成的防磨损的防护层在该薄的薄膜上形成一规定的图案。然后，喷吹一种磨削材料，例如硅石，以刮除该薄的薄膜的暴露的表面。通过这种刮除，增加该薄的薄膜的表面区域并形成达到该薄膜的内部的裂痕。之后，对该薄的薄膜进行腐蚀，以形成一个图案。形成的这种图案短期内没有不均匀性。
德国专利文件DE-A-3121785公开了一种电光可见显示器腔，其包括一带有一面向观看者的表面的透明玻璃板。所述表面通过机械粗糙化制成防反射，随后用氢氟酸化学腐蚀。该腔最好是一种使用动态散布并从后面照明的液晶显示器腔，即该显示器是一侧透明的不透明物。该发明产生的光散射如此弱，以致于没有消弱分辨率和对比度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种方法，在这种方法中，可以对用机械处理得到的孔和凹穴的壁再进行一种处理，经过这种处理后的表面从微观上看不再那么粗糙。为此，本发明提供一种制备一基底的一表面的方法，该方法包括：提供一个具有一个在其上带有一防腐蚀层的表面的基底，和一个在该腐蚀层上的的喷砂防护罩，该喷砂防护罩具有暴露该防腐蚀层的孔；将一股磨削粉末颗粒射流引到该喷砂防护罩上；使射流相对该喷砂防护罩运动，从而，将该防腐蚀层去掉，并在该基底上邻近该孔形成凹穴，该凹穴具有由该磨削粉末颗粒提供的粗糙的壁；移去该喷砂防护罩；和用一种腐蚀剂湿化学腐蚀该基底，从而，使该凹穴的粗糙更小，且去掉该防腐蚀层。在一个实施例中，腐蚀剂包含氟化氢HF。在另一实施例中，腐蚀剂含有HNO3。在又一实施例中，腐蚀剂含有铬。在又一实施例中，湿化学腐蚀是将该基底浸入一个湿化学腐蚀剂池中进行的。在又一实施例中，在基底具有一与该表面相反的侧边，该侧边在浸入腐蚀剂池之前提供一防腐蚀层。在又一实施例中，该基底是玻璃，被腐蚀掉的该凹穴的壁厚为2-200微米。在又一实施例中，被腐蚀掉的壁厚为5-100微米。在又一实施例中，该凹穴为槽。在又一实施例中，该基底是一块显示器板。在又一实施例中，该板为用于等离子体选址液晶显示器的板。
本发明提供的优点是，利用湿化学腐蚀处理可以使机械处理过的槽板在微观上足够光滑，从而使其能够满意地用于PALC(等离子选址液晶)显示器。
这种方法用于制造凹穴是有利的，这种凹穴构成等离子体显示器(例如高清晰度等离子体显示器)的窝腔板的窝腔或槽板(PDP)的槽。窝腔或槽的底和/或壁最好在微观上是光滑的，因为这样才容易在上面设置例如一种电极的层。
由于采用防粉末喷砂罩用于粉末喷砂处理的实际情况，本发明的优点是可以制出非常细的图案。
由于本发明的实际情况，在机械处理之前先将基底上涂敷一层防腐蚀剂，例如一层铬。所得到的优点是，在表面上没有经过机械处理的那部分不能与腐蚀液体接触的情况下也可以采用本发明的方法。涂敷防腐蚀剂层要在机械处理之前，这样，制出的孔或凹穴的壁上就不会有防腐蚀剂涂层。
按照一个实施例，采用一种含氟化氢(HF)的腐蚀剂作为湿化学腐蚀剂。这可以是，例如纯氟化氢(HF)，含酸的氟化氢(HF)，例如HNO3和HF与NH4F混合物。可以使用浓度差异很大的腐蚀剂。另一种可采用的腐蚀剂是含有HBF4的腐蚀剂。在这种情况下也可采用不同的浓度。氟化氢(HF)的一个优点是它腐蚀迅速。HBF4的一个优点是几乎没有沉积。另一个优点是它腐蚀得不是太快，所以工艺比较好控制。可以将氟化氢(HF)与HBF4结合使用，例如以1∶10的比例。这样就可结合两种腐蚀剂的优点。也可以使用一种浓缩碱液作为腐蚀剂。其一个缺点是腐蚀速度低。根据待腐蚀基底的不同(例如对于某种特定玻璃)，在给定的浓度中的给定的腐蚀是最合适的。
本发明的一特定实施例包括如下步骤：
- 在一块玻璃的表面上提供一层铬
- 在所述铬层上提供一喷砂防护罩
- 产生至少一股磨削颗粒射流
- 将所述射流对准待处理表面上的罩的表面上
- 使射流与带罩的表面之间产生相对运动
- 去掉喷砂防护罩
- 在所述铬层保护其下面的表面的情况下，用玻璃溶解剂进行湿化学腐蚀
- 为了去掉铬层，进行铬腐蚀。
在本发明的方法的另一具体实施例中，一个板完全浸入腐蚀液中。这在很大程度上简化了本方法。如果不必进行很强的腐蚀处理，或者未处理的表面不必是光滑的，则可以不采取任何进一步的措施来进行这种浸入腐蚀液池中的处理。如果对未处理侧有更严格的要求，则在将板浸入腐蚀液池之前要在这一侧涂上一种防腐蚀层。
所述基底优选由玻璃制成，并且在所述表面上腐蚀掉2至200微米。处理后的玻璃重新完全清楚，并具有非常好的对比度。更具体地说，腐蚀掉5至100微米对于用于显示器已经是足够的了。
本发明用于形成一种凹穴的图案，特别是平行的槽或窝腔特别实用。在实践中，本发明也适用于脆性材料，例如铁素体，特别是通过喷砂对它们提供一种图案之后。铁素体常用于录像机的磁头。本发明在实践中也适用于处理硅或其它半导体材料，特别是当材料尺寸很小时，这对于电子方面的应用是很理想的，因为在这种应用中，材料在微观上足够光滑是非常重要的。
附图说明
下面参考实施例描述本发明的这些和其它方面。附图中相似的部件用相同的标号表示。附图中：
图1是包括一等离子选址液晶(PALC)显示器的一板系统的横剖面示意图；
图2是在本发明的方法的几个步骤后一玻璃表面的一部分的横剖面示意图；
图3是在本发明的一实施例的连续步骤中一基底的一部分的横剖面示意图，其中没有使用罩；
图4是可以在本发明的方法的一实施例的连续步骤中提供层的一基底的一部分的示意横剖面，在图示方法中使用了罩；
图5是可以在本发明的方法的一实施例中的连续步骤中提供层的一基底的一部分的示意横剖面，在图示方法中使用了保护层和罩。
图6是在本发明的一实施例的连续步骤中提供层的一板的一部分的示意横剖面，在该方法中使用了罩和保护层。
具体实施方式
图1是用于一等离子选址液晶(PALC)显示器的一实施例的板系统的横剖面示意图。槽3位于槽板1的壁2之间。在这种情况下，槽具有大致成角度的横剖面。但是也可以使槽具有圆角的横剖面。在这种情况下，槽相对较深。也可以将它们制得较浅。两块装有液晶显示器(LCD)液体6的透明封板4、5位于槽板之上。为了获得一种图象，需要从这种板系统传递光。双箭头指示光路的方向。这种槽板优选通过用喷砂的方法在一基本为平的板上形成槽而制成。然而，也可以通过另一种机械处理来得到槽。
图2是经过本发明的方法的第一(I)和第二步(II)之后一玻璃表面的横剖面示意图。为了简化附图，图中距离d与b的比例并不与真实情况相同。
I.在喷砂之后玻璃的表面粗糙无光泽。干涉层上有锥形坑12，例如这种坑终止于一裂纹处，该裂纹具有一典型的最大厚度D，该厚度根据基底和方法的不同为2至50微米，特别是5至20微米。这种典型的裂纹深度取决于粉末颗粒的尺寸和喷砂速度。对于小裂纹(5-25μm的量级)，坑的总深度d大致为裂纹深度的两倍。坑在表面上的宽度b一般远小于1微米。这一宽度常常处于或小于可见光的波长的量级。由于这种处理，经常在玻璃上发生机械张力。这些就导致在光通过板传送时会散射和消偏振。如果等离子选址液晶(PALC)显示器具有用喷砂形成的槽，在使用板时就会出现玻璃暗淡和发生消偏振作用的问题。这种显示器透明度也较差，最大对比度和最大黑度也有所下降。将两个等离子选址液晶(PALC)显示器的偏振过滤器交叉时，光仍然能够通过。
II.在后腐蚀之后，干涉层，即有坑的层被腐蚀掉10-40微米深度。裂纹的最大深度D仍然基本上为5-20微米，因为被腐蚀掉的10-40微米不仅在峰处，而且也在坑中。总的最大深度d减小了。在长时间腐蚀后，裂纹深度D也会减小。然而，由于腐蚀是各向同性的，既使短时间的腐蚀处理也会使很尖锐的峰被完全腐蚀掉，使坑变大。峰不再那么尖，微观粗糙度减小，从而使玻璃不再那么暗淡，光的散射较少，从而消偏振作用较小。这些板具有很好的质量。甚至可以通过腐蚀更长的时间，去除100微米或更多来改善质量。当去除掉200微米时，板几乎完全清洁了。这时，微观粗糙度和坑的最大深度d也变得非常小。然而，这种处理所需的时间相对较长，因此增加了生产时间。如果腐蚀处理持续得太长，则又会腐蚀到所产生的较大的坑的表面，从而再次导致较小的坑。
当使用较强的腐蚀剂时，腐蚀速度增加，要腐蚀出相同的深度只需用较少的时间。而腐蚀时间较短时，则可能会增大腐蚀深度与理想腐蚀深度的偏差。如果腐蚀时间长了或短了几秒，则使用较强的腐蚀剂比使用较弱的腐蚀剂所出现的与理想的腐蚀深度在微米上的偏差要大。因此，当要求小尺寸公差时优选采用不太高的腐蚀速度来制造图案。
后面将举例给出多个对比测试结果。在一个实验中，利用颗粒尺寸大致为20-25μm的AL2O3粉末在大约100m/s速度下喷砂，在含钡硼硅酸盐玻璃板上制出平行槽图案。在这样一种高喷砂速度下，玻璃会变得非常暗淡。因此，在不同环境下对这种板进行后腐蚀处理。最后对最大对比度进行测试。具体作法是，将板相继放在平行的和交叉的偏振器上，在这两种情况下使光穿过组件，并对所测的光电流进行除法运算(用最小的光电流除以最大的光电流)光电流是指暴露在所传递光的光敏电池所产生的电流(以微安计)。如果以Imax表示最大光电流，以Imin表示最小光电流，则Imax/Imin得出最大对比度。下面给出一些结果。
测试系列号1：
*腐蚀剂：25％HBF4
*温度：40℃
腐蚀时间(分) 最大对比度(无量纲)
0 40
15 130
30 240
60 660
120 ＞1000
测试系列号2：
*腐蚀剂：12.5％HF
*温度：25℃
腐蚀时间(分) 最大对比度(无量纲)
0 30
4 200
8 600
15 ＞1000
测试系列号3：
*腐蚀剂：20％HF
*温度：25℃
腐蚀时间(分) 最大对比度(无量纲)
0 30
2 300
4 700
8 ＞1000
15 ＞1000
测试系列号4：
*腐蚀剂：50％HF
*温度：25℃
腐蚀时间(分) 最大对比度(无量纲)
0 35
0.5 900
1 ＞1000
4 ＞1000
图3是在本发明的一实施例的连续步骤中一基底6的一部分的横剖面示意图，其中没有使用罩。
图中连续示出基底6：
I-工艺的开始
II-在制出凹穴7的机械处理之后，图中示出其中的一个凹穴
III-在从凹穴7获得几乎不粗糙的凹穴7’的湿化学腐蚀处理之后。
所述机械处理可以是例如锯、研磨、钻、锉、磨削，特别是喷砂。基底可以是任何可以机械后处理并化学腐蚀的材料。通过不同的机械处理可以得到具有不同特征的破坏图案和坑深。腐蚀剂和腐蚀速度要适合。例如对于深坑，优选采用较长的腐蚀时间。对于窄的图案，腐蚀处理时优选使用不太强的腐蚀剂。
图4是可以在本发明的方法的一实施例的连续步骤中提供喷砂罩8的基底6的一部分的示意横剖面，在图示方法中使用了罩。图中连续地示出了基底：
I-工艺开始时，没有涂层
II-使用一其上有孔9的喷砂罩8
III-在获得凹穴7的喷砂之后
IV-在从凹穴7获得几乎不粗糙的凹穴7’的湿化学腐蚀处理之后。
喷砂罩可以是一种金属罩，或聚氨基甲酸乙酯罩。
图5是可以在本发明的方法的一实施例中的连续步骤中提供防腐蚀保护涂层10和一种适用的喷砂罩8的一基底6的一部分的示意横剖面，其中使用了一罩和一防腐蚀保护涂层。图中连续地示出基底6：
I-工艺开始时，无涂层
II-其上有防腐蚀保护层10
III-使用一喷砂罩8
IV-在获得凹穴7的喷砂之后
V-在取下喷砂罩之后
VI-在从凹穴7获得几乎不粗糙的凹穴7’的湿化学腐蚀处理之后。
VII-在去除保护涂层之后。
保护涂层10保护表面上涂上涂层的那部分，使其不受化学腐蚀剂的影响。可以采用一种金属涂层，例如含铬的金属涂层。在这种情况下，当不再需要该涂层时可以用例如铬腐蚀将其除去。涂层也可以用另外一种材料构成，例如一种聚合物。
图6是在本发明的一实施例的连续步骤中提供层的一玻璃板11的一部分的示意横剖面。
图中连续示出该板：
I-工艺开始时，无涂层
II-在工艺过程中，在没有机械处理过的那面涂以一种腐蚀剂防止涂层
III-使用其上带孔9的喷砂罩8
IV-在获得凹穴7的喷砂之后
V-在从凹穴7获得几乎不粗糙的凹穴7’的湿化学腐蚀处理之后。
VI-在去掉保护涂层之后。
保护涂层10可以是一种铬金属涂层或其它材料涂层，例如聚氨基甲酸乙酯。对板的一侧提供并不总是必要的保护。在某种情况下保护并不必要。可以通过浸泡例如在腐蚀液池中进行后腐蚀。
总而言之，本发明涉及一种在例如等离子体选址液晶显示器的玻璃槽板上提供一种孔和/或凹穴的图案的方法，在这种方法中，首先进行机械处理(例如喷砂)，然后进行一种湿化学腐蚀处理，以降低槽壁的微观粗糙度，从而减少光的干涉，使玻璃重新清楚。
Claims (12)
1.一种制备一基底(6)的一表面的方法，其特征在于，所述方法包括：提供一个具有一个在其上带有一防腐蚀层(10)的表面的基底(6)，和一个在所述防腐蚀层上的的喷砂防护罩(8)，所述喷砂防护罩(8)具有暴露所述防腐蚀层的孔(9)；
将一股磨削粉末颗粒射流引到该喷砂防护罩(8)上；
使射流相对该喷砂防护罩(8)运动，从而，将所述防腐蚀层(10)去掉，并在所述基底上邻近所述孔形成凹穴(7、7’)，所述凹穴具有由所述磨削粉末颗粒提供的粗糙的壁；
移去所述喷砂防护罩(8)；和
用一种腐蚀剂湿化学腐蚀该基底，从而，使该凹穴(7、7’)的粗糙更小，且去掉该防腐蚀层(10)。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述腐蚀剂包含氟化氢HF。
3.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述腐蚀剂含有HNO3。
4.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述腐蚀剂含有铬。
5.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述湿化学腐蚀是将所述基底浸入一个湿化学腐蚀剂池中进行的。
6.一种如权利要求6所述的方法，其特征在于：在基底具有一与所述表面相反的侧边，该侧边在浸入腐蚀剂池之前提供一防腐蚀层。
7.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基底是玻璃，被腐蚀掉的该凹穴的壁厚为2-200微米。
8.一种如权利要求7所述的方法，其特征在于：被腐蚀掉的壁厚为5-100微米。
9.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述凹穴(7、7’)为槽。
10.一种如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述基底是一块显示器板。
11.一种如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述板为用于等离子体选址液晶显示器的板。
12.一种如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述板为用于等离子体显示器的板。
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