CN1199025A - 用于在平面玻璃上制造大面积精密凸纹结构的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种在平面玻璃上制造这种精密凸纹结构的方法,包括,把一个带有凸纹结构成型表面(2)的成型模具(1)从平面玻璃(3)的一侧压在玻璃材料上,凸纹结构成型表面(2)填充有一种糊状材料。从外部将其凸纹结构成型表面(2)局部加热到一定温度,其加热深度直至凸纹结构的高度所规定的表面深度,在接触过程中,构成凸纹结构的糊状材料发生熔化并完全硬化。最好用激光穿过平面玻璃(3)对凸纹结构成型表面进行加热。
Description
本发明涉及一种用于在平面玻璃上制造大面积精密凸纹结构的方法。
本发明还涉及一种用于实施这种方法的装置。
对于一些精密应用来说，特别是在光学玻璃领域中，具有大面积精密凸纹结构的平面玻璃是非常需要的。这种类型的玻璃例如是新一代平面显示屏的显示玻璃片(等离子体显示板-PDP，等离子体寻址液晶板-PALC)。在这些平面显示屏玻璃中，微沟槽结构被用来控制单个的行或列，这些行或列在整个有源显示屏的宽度或高度上延伸并且通过放电将其内的等离子体点亮。各单个沟槽的两侧边由垂直台阶构成，其宽度应尽可能小(＜100μm)。为了获得足够的放电量，台阶的高度明显要大于其宽度。台阶的间距应尽可能小。目前在小批量生产中，有代表性的间距值处在360μm和640μm之间。就此而言，当宽度为50μm到100μm时，台阶的高度大约为150μm到250μm。在PDP中的一个而在PALC中的两个用来点亮等离子体的电极途径相关地通过每一个单独的由台阶限定的沟槽。
对这些平面显示屏玻璃进行凸纹结构成型过程中，例如对于一个25＂-PALC屏幕，所说平面显示屏玻璃具有的尺寸为360mm×650mm，为了后来给电极定位，完全依靠沟槽的精确侧向几何尺寸和相关的定位精度及再现精度，对此将完全取决于成型模具的形状稳定性。例如当使用传统的铬-镍-钢模具进行热成型加工时，其膨胀系数大约为12×10-6/K。例如在模具长度为360mm情况下，如25＂PALC-显示屏所需的模具，所得结果是至少每K的温度波动产生大约4μm的长度变化。由此可见，电极在微沟槽中所需的定位精度就可能处在±10μm的范围内，也就是说，在凸纹结构型模中±2.5K的温度波动就会造成明显的问题。
在较大显示屏情况下，例如42＂显示屏，所允许的温度波动相应地小一些。
带有大面积精密凸纹结构的平面玻璃的其它应用中也存在类似的问题。
为了在平面玻璃上制造凸纹结构，已知一些使用带有相应凸纹结构成型模具的热成型方法。
然而，上述要求限制了使用传统热成型方法，例如轧制或压制法来制造大面积精密凸纹结构的可能性。
传统的热成型方法首先存在有如下缺陷：
-玻璃与作为成型模具的压模或轧辊的接合只有很短的时间，也就是说，所说模具在固化前就离开了玻璃，因此，由于玻璃凸纹结构的融解，在接合之后便出现了严重的圆角；
-在使用冷压方法的长时间接合情况下，由于模具和玻璃存在很大的温差而且热膨胀率又不同，因此侧向应力均不在公差范围内。
在这两种方法中，随着模具温度的增加，很难阻止模具与玻璃的粘贴。
在生产这种类型的玻璃时，另一个重要要求是要保持一个稳定的生产过程，在该生产过程中，必须保持使凸纹结构的局部布局和形状保持绝对的恒定。由此传统的热成型法又出现了下列附加限制：
-由于在传统的热成型法中，要对整个成型模具进行预热，以便在与玻璃接触的表面上达到足够的表面温度，因此在±2K(在通常的工具钢和平面玻璃尺寸情况下所需的限制)的要求精度范围内，出现了很高的、不可重现的温度，这样的温度致使模具的变形不在公差范围内；
-在制造具有细小凸纹结构蚀刻的玻璃时，模具的磨损很严重，就需要不断地更换成型模具。
由于用传统的热成型方法制造凸纹结构存在着这些限制和缺陷，因此至今都没有使用这些方法来制造大面积精密凸纹结构。目前取而代之的是根据现有技术，借助丝网印刷法，通过用一种玻璃焊剂一层一层地把构成凸纹结构的边界，即在所述平面显示屏中的台阶印在平面玻璃上的方式，将这种类型的凸纹结构成型在平面玻璃上。成型是通过相应的、涂敷在玻璃焊剂上的掩模完成的，所说掩模具有一些用于构成凸纹结构的纹路，例如台阶。此外对于每一印层来说，所说掩模都必须相配。对于所述的在平面显示屏中高度大约为200μm且宽度平均大约为70μm的台阶来说，不包括在台阶之间要印入2至3层的、大约30μm厚的电极，大约需要10-15层。
这种丝网印刷法的工艺费用很高，所以这样说是因为在玻璃焊剂上涂盖掩模并用玻璃焊剂填充掩模通孔之后，一定要使其完全硬化。为了将玻璃焊剂接在一块相应的玻璃基质上，就其物理和化学性能而言，所说焊剂另外还必须与所说玻璃基质(例如热膨胀系数)及各自的应用(例如等离子点亮电阻)相配。在涂敷之后，这种玻璃焊剂需要一定的处理时间来使其完全硬化，在450℃时，该时间通常为5至10分钟，在15层情况下就会需要很长的处理时间，因此已知的这种丝网印刷法仅限于样机的生产，而对随后的大批量生产则是不经济的。
本发明的任务在于提出这样的方法，及其实施该方法的装置，即能够以经济的、适合大批量生产的方式，通过涂敷一种适当的材料并且随后使其硬化的形式在所说平面玻璃上制造大面积精密凸纹结构，所说材料在下面称做糊剂。
根据本发明，成功完成这一任务的方法包括下列步骤：
-将一种构成凸纹结构的糊状材料抹到模具的凸纹结构成型表面上；
-通过模具的一次性压制，将所说糊状材料涂敷在平面玻璃上并使所说材料完全硬化；
-通过从外部将模具的凸纹结构成型表面局部加热到所需的处理温度直至凸纹结构的高度所规定的表面深度，将所涂材料与平面玻璃熔化在一起。
根据本发明，对于成功完成这一任务的所说装置来说，它包括：
-一个刮抹装置，它将一种构成凸纹结构的糊状材料抹到成型模具的凸纹结构成型表面上；
-一些涂敷装置，它们通过成型模具的一次性压制，将所说糊状材料涂敷在平面玻璃上以及一些硬化装置，它们使所说材料完全硬化；
-一些熔化装置，它们通过一个外部热源将抹有糊剂的成型模具的凸纹结构成型表面局部加热到所需的处理温度，将平面玻璃上所涂的材料熔化。
本发明的措施的最大优点是，通过将一种适宜的糊状材料涂敷在平面玻璃上并使其完全硬化的方式，能够以很经济的方式精密地成型大面积凸纹结构。
在公开号为EP0 802 170的早期的欧洲申请中，描述了一种使用相应装置在平面玻璃上制造大面积精密凸纹结构的方法，其中，把一种构成凸纹结构的糊状材料冷抹到一个模具的凸纹结构成型表面上并且随后将其硬“印”在平面玻璃上。
然而本发明的原理涉及热成型，所谈及的EP-申请实际上描述的是一种“冷”压制方法。显然，在本发明把所涂敷的图形“热”熔在平面玻璃上的情况下，与平面玻璃的连接要比在简单的“暂短烧结”情况下更加紧密且因此更加稳定，所说简单的暂短烧结情况就是在EP-申请中对图形进行硬化和烧结的情况，在此还明显地需要一层粘贴层。虽然，为了使所涂敷的糊剂与平面玻璃一起熔化，在该EP-申请中还谈到一个辐射加热器，但在此仅涉及到使待涂敷材料能流动，而不涉及对成型模具的加热。
根据本发明的另一特征，有利的是利用激光辐射从外部对成型模具的凸纹结构成型表面进行局部加热。这种布置的优点在于可以同样目标明确地对模具的凸纹结构成型表面进行加热，还可以换用一种电感或电阻加热器。
为了避免必须为昂贵的高穿透功率玻璃而消耗很高的功率，还可以使用其他适合的传统热源进行预热，例如火焰加热板。
为了避免由于使用外部热源加热凸纹结构成型表面而使得成型模具自身过热，将对所说成型模具进行内部冷却。
使用成型模具来制造凸纹结构可以有多种方法。而根据本发明的布置，抹有糊状材料的成型模具可以连续地在要进行凸纹结构成型的玻璃表面上滚动。
为避免由于模具磨损而不断地、花费很高地更换整个成型模具，最好使用一种由两部分构成的成型模具来制造凸纹结构，该模具由一个基模和一个以可松脱形式安装在其上的成型中介物组成，所说成型中介物带有对所抹糊状材料进行凸纹结构成型的凸纹结构成型表面。因此在磨损情况下只需更换所说成型中介物，这就可以相当简单并且花费很低。
此外，这种由两部分构成的形式在材料选择上有很大的自由度。例如根据本发明的一种变化形式，当所说基模由一种具有低导热性的材料制成，而所说成型中介物则由一种具有较高导热性的材料制成时，可以在所规定的表面深度上集中进行局部加热。
根据本发明的一种变化形式，所获得的特殊优点在于：在这种由两部分构成的成型模具情况下，在凹坑中或凹痕中填充有糊剂的成型中介物在成型模具的滚动过程中可以从基模上退绕下来，压在玻璃上，以使糊剂与玻璃接合在一起，并且在所涂糊剂的硬化过程中都停留在那里。由于成型中介物的热容量很小，因此所涂敷的凸纹结构能够很快地冷却下来，这样有利于这些凸纹结构的精确与快速成型。
所说糊状材料可以是一种玻璃焊剂，也就是一种在原始状态下已是一种糊剂的材料。根据本发明的一种变化形式，与凹版印刷技术相似，这种糊剂随后被滚压或刮抹到模具的成型表面上，接下来在该模具与玻璃的接触过程中与其连接在一起并完全硬化。
在所说模具的凸纹结构成型表面进行刮抹之前，还可以考虑对一些固体玻璃材料，特别是叫做微薄玻璃片的材料进行局部加热并使其液化，与凹版印刷法相似，以便随后通过轧制或刮抹将这种粘稠的玻璃压入到所说模具的凸纹成型表面的凹痕中，以便接下来将其涂敷在同样被加热的平面玻璃上，与之一起熔化并冷却。
为了涂敷电极凸纹结构，例如在开头所说的平面显示屏情况下，所说糊状材料可以是一种导电糊剂，该导电糊剂被滚压或刮抹到所说模具的凸纹结构成型表面上，并且在与平面玻璃的表面接合之后完全硬化。
下面将借助在附图中描述的实施例来进一步阐述本发明的其他布置和变化形式。其中：
图1是本发明装置的原理图，借助激光器，在激光束穿过一种能使激光辐射穿透的材料(玻璃)情况下，对成型模具的凸纹结构成型表面进行加热；
图2是一个由两部分构成的成型模具的放大视图，所说成型模具带有一个基模和一个成型中介物；
图3是根据图2的由两个部分构成的成型模具，它具有一个作为基模的轧辊和一个围绕着该轧辊的作为成型中介物的凸纹结构板材，并且还具有一个用来把要进行凸纹结构成型的糊剂刮抹到成型中介物上的刮刀；
图4是根据图3的由两个部分构成的辊式成型模具，但带有一个用来把所说糊剂刮抹到成型中介物上的第二平辊；
图5是根据图3的由两个部分构成的辊式成型模具，具有一个用来把一种熔化态平面玻璃刮抹到成型中介物上的刮刀，在此的平面玻璃是一种微薄片形的，它用作糊剂；
图6是根据图3的由两个部分构成的辊式成型模具，但带有一个用来把一种熔化态平面玻璃刮抹到成型中介物上的平滑轧辊，在此的平面玻璃是一种微薄片形的，它用作糊剂；
图7是根据图3的由两个部分构成的辊式成型模具，在此是通过在成型模具前的糊剂头波把一种糊剂刮抹到成型中介物上的；
图8是根据图3的由两个部分构成的辊式成型模具，在此是通过在成型模具前的头波把一种熔化态平面玻璃刮抹到成型中介物上的，在此的平面玻璃是一种微薄片形的；
图9是与图3相对应的由两个部分构成的成型模具，而图中，以凸纹结构板材形式存在的成型中介物在其凸纹结构中带有糊剂，该成型中介物在基辊的滚动过程中从其上退绕下来，压入玻璃中，并且在硬化阶段停留在玻璃上；
图10是带有一个基辊的由两个部分构成的成型模具，一根带状材料代替板材作为成型中介物，呈螺旋状反复地缠绕着所说基辊；
图11是由两个转轴平行的轧辊构成的成型模具，其中一个辊是基辊，作为成型中介物的带状材料反复缠绕在两个辊上；
图11A是图11的一种扩展形式，有一个在带状材料热膨胀时用于张紧带状材料的张紧辊；
图12是图11或11A的一种实施形式，具有一个激光束加热器，该加热器由一个布置在平面玻璃下方的排状激光器二极管构成；
图13是图11或11A的一种实施形式，具有一个激光束加热器，该加热器由一个布置在平面玻璃上方而侧面靠在基辊上的激光器二极管排构成。
图1显示的是一种用于在平面玻璃3上进行大面积精密凸纹结构成型方法的装置，在这里精密凸纹结构是沟槽形式的，这些沟槽用台阶隔开，在本实施例中，所说平面玻璃是一块用于带有微沟槽凸纹结构的显示屏的平面玻璃。所说装置设有一个成型模具1，它带有一个凸纹结构成型表面2，在该凸纹结构成型表面中抹有一种可以构成凸纹结构的糊状材料2a，所说材料在力F的作用下被压到已加热的平面玻璃3的表面上，以便在此形成所需的精密凸纹结构。所说装置还具有一些反作用力支柱4，用来平衡作用在玻璃板3上的力F。
在玻璃的凸纹结构成型过程中，通过涂敷构成凸纹结构的糊状材料，也就是粘稠材料2a可以由一种已在现有丝网印刷中使用的、相配的玻璃焊剂构成，也还可以由液化玻璃构成或者在涂敷电极材料情况下由导电的电极材料构成。按照本发明，下面把所有这些材料2a均表示为“糊剂”。
玻璃焊剂原则上都有一粘稠度，该粘稠度可以根据需要进行调整。借助印刷技术中使用的方法把所说的玻璃焊剂刮抹到成型模具1的凸纹结构成型表面2的凸纹结构上，并且此后将其印在平面玻璃3上，最好象下面还要进行阐述的那样，首先将其刮抹或滚压到模具的凸纹结构中，随后与玻璃连接在一起，并且在平面玻璃加热至大约450℃的温度时发生固化，也就是通过烧结完全硬化。
要涂敷在玻璃上的凸纹结构还可以用粘稠的玻璃构成，从而取代所使用的玻璃焊剂，所说的粘稠玻璃是通过将其加热到超过其转换温度而形成的。用于对玻璃进行凸纹结构成型和对玻璃进行涂敷的相应的装置将在此后讨论。
优选的是，将要熔化的材料，即所说糊剂2a的使用厚度与在玻璃3上每一单位表面所需要的涂敷量相对应，以便此后还要说明的相应装置能够与由轧辊构成的成型模具的“印刷速度”同步地把待熔化材料分布在成型模具1的凸纹结构中。对于印刷速度应理解为成型模具1的圆周速度。
在平面显示屏上进行精密凸纹结构成型的过程中，本发明的一个优选应用情况是，在沟槽间构成台阶所需的玻璃厚度大约在20μm至40μm之间。因此对于这一应用情况以及一些可比较的应用情况来说，平面玻璃最好是使用叫做微薄片的极薄玻璃，这些极薄玻璃可以通过特殊的生产过程(下-拉)来制造。
这种类型的微薄片还可以由其他的可熔化材料例如玻璃构成。
一种用玻璃制造的微薄片最终是一种没有凸纹结构的玻璃并且由于其厚度小而成为一种挠性最大的玻璃，它在市场上是以卷材形式出售的。在刮抹到成型模具1上之前必须将其加热至超过Tg，以使其成为液态的，以便随后例如可以借助一个刮刀或一个(未示出的)辅助辊将其压入到成型模具1的表面2上的凸纹结构凹痕中。
为了对所说糊剂2a进行涂敷、温度调节和接合，也就是将其熔化和硬化，所说模具1的表面需要具有一个相应的处理温度。
有利的是，通过从外部仅将模具1的凸纹结构成型表面2加热到所需处理温度，其加热深度直至凸纹结构的高度所规定的表面深度，使得热能的引入严格限制在局部并且严格按功率定量，由此避免了对整个模具1进行加热。
此外在本实施例中，根据本发明的一种布置，在安放模具1之前或者在安放模具1时，也就是在所说糊剂2a与平面玻璃3接合之后，借助激光器5，让激光辐射穿过平面玻璃3射到成型模具1的凸纹结构成型表面2上，以便把凸纹结构成型表面2局部加热至处理温度。还可以换用一种电感或电阻加热器。
通过这种方式，可以从外部将位于成型表面2的凸纹结构空间中的糊状材料加热至所需处理温度。
选择所说激光器5，使它产生的激光束对玻璃来说，穿透率应尽可能高，也就是说，激光束不对平面玻璃进行加热，而只将凸纹结构成型表面2加热至所需温度，以使所说糊剂硬化。与此同时，在与所说糊剂2a接合过程中，可以借助另一个适当的能量源将所说玻璃已经预热至一定温度，在该温度下，所说玻璃仍然具有一定的机械固有稳定性(在转换温度以下)并且通过激光器将成型模具加热至一定的温度，可以引入所需的能量，用来对所涂玻璃焊剂进行烧结或者用来使熔化态微薄片保持液态。
在所说糊剂2a与平面玻璃3的表面接合之前，也就是在模具1处于提起状态时，还可以用另外一个激光器对所说模具的填充有糊剂的凸纹结构成型表面2进行预热，以这种方式例如可以将所说微薄片加热至使其液化的相应温度。这个附加激光器的辐射不需要透过玻璃，也就是说，可以在紫外或远红外区域，因为在模具1的这一位置上，所说平面玻璃3不在附加激光器的光程内。用在这一波长区域的高功率激光器比波长能穿透玻璃的激光器更为畅销并且价格便宜。
如果可能，还可以借助激光器5或通过一个电感或电阻加热器对成型模具1的凸纹结构成型表面2进行预热，还可以使用其他适合的传统热源(火焰加热板，诸如此类)进行加热。然而与传统能量源相比，使用激光器5的优点在于能够精确地在局部并且按功率定量。适宜作激光源的例如有Nd-YAG-激光器(波长1064nm)和高功率二极管激光器(波长大约800nm)，因为这些激光器对玻璃有很高的穿透率。为了目标明确地进行激光辐射，必要的是要采取一些措施来将激光束引导到模具1或其凸纹结构成型表面2上，如图1概述的那样，这对专业人员来说是在能力范围内的事。特别是在起始阶段，用上述传统热源对模具1进行附加加热是有利的。
能穿透玻璃的激光器5的另一用途在于，要与平面玻璃3接合的金属电极或导电糊剂是借助模具1定位在平面玻璃的一个侧面上的，以便可以借助能穿透玻璃的激光器5从另一侧对它们进行加热并且因此与平面玻璃3焊接在一起。
为了避免由于对凸纹结构成型表面2的加热而使得模具1自身过热，将以已知的方法对所说模具进行内部冷却。
把模具1或其凸纹结构成型表面2加热至低于TK的温度，在该温度下，所说玻璃会粘贴在模具上。这一最终温度取决于模具凸纹结构成型表面的材料和可能的抗粘附涂层并且还取决于玻璃的种类。例如对于玻璃在其上粘附很差的材料来说，例如铬-镍-钢，它们直到大约850K都可以使用，因为它们只在较高的温度下才容易粘贴。还有粘附更差的铂-金-合金，当然是一种很贵的材料，因此人们尽量使用便宜的材料或者只以很薄的一层来使用这种材料。无论如何，这种材料在磨损之后都可以重新熔化。
有利的是，与本文开头所述的高模具磨损(形成圆角)相关联的高制造成本和高改装成本可以通过这样的方式避免，即，如特别在图2中清昕所见的那样，模具1受到磨损的凸纹结构成型表面2由一个带有用于糊剂2a的表面凸纹结构和纹路的成型中介物7构成，它是仿照在用于纸张的凹版印刷中所使用的、形成印刷图案的薄膜制造而成的，它以可松脱的形式固定在基模6上。如图所描述的那样，该成型中介物7可以由不同类型的结构件构成。在图2的原理图中，设置成一块带凸纹结构的薄板7，该薄板具有一些与待成形台阶一致的用于糊剂2a的通孔7b。与此同时，如图2概述的那样，在基模6的表面上设有相对应的凸起7c，用来对板材7进行定位。此外在平面显示屏玻璃的实际应用中，这种结构比直接成形的单件模具结构要容易制造一些。所说构成凸纹结构成型表面2的薄板7的厚度可以大于或等于所制造的凸纹结构的厚度(高度)；然而最好厚一些，借此还可以使凸纹结构高一些。如果首先在玻璃上制造一种凸纹结构，该凸纹结构的高度高于所要求的高度，则可以在后来以简单的方式将其平整成一块高度非常均匀的玻璃。
还可以设置凹穴来取代在板材部件7上的通孔7b，该凹穴在用于纸张的印刷技术中被叫做杯突。
由于成型中介物可以分离，也就是可以把板材7从基模6上分离下来，所说基模6可以由一个轧辊或一个凸模构成，因此其优点是，对于基模6来说可以使用一种热膨胀率低而耐磨性高的材料，例如一种专用陶瓷材料。选择成型中介物7时，可以考虑到一些其他的因素，例如与玻璃的最小粘贴活性、高耐磨性和高耐热性，例如象铬-镍-钢或铂-金-合金所具有的那些性能。
因此可以考虑使用铝基轴承合金作为基模6的材料，这种材料的膨胀系数很低，为0,56×10-6/K。而与使用钢作为基模材料相比，在相同的允许长度波动情况下，大约允许20倍的温度波动。
这种铝基轴承合金材料的导热性还很小。对成型中介物来说，同样要使用一种导热性能良好的材料，例如一种在图2中所示的带有凸纹结构的板材部件，因此根据两件式模具的另一优点在于，可以对规定的表面深度进行集中局部隔离的加热。同时还由于铝基轴承合金的导电性差，因此在用铝基轴承合金作基模6的材料时还可以用感应或电加热器来代替图1中的激光器加热成型中介物7。
基模6可以与成型中介物7分开的另一个优点还在于：在所说糊剂2a成型并与玻璃3接合之后，所说成型中介物7和所说糊剂可以停留在玻璃上，直到其冷却下来。和传统的整个模具停留在玻璃的凸纹结构上相比，由于成型中介物的热容量小，因此温度变化非常快。
特别是在成型中介物还组合设有通孔的情况下，如在图2中所示的板材7情况下，由于通孔补偿了热膨胀，因此在冷却过程中，玻璃3与成型模具1之间的应力也减小了。所说成型中介物的松脱可以通过凸纹结构成型表面2的凸起部分的锥度来协助进行。
还可以在不更换基模的情况下，将受到磨损的板材7换掉。为此可以使用多种快速夹紧装置，后面将对这些装置进行描述。
为了制造由基模6和可分开的成型中介物7组成的成型模具、为了把所说糊剂2a刮抹在模具1的成型中介物7上，以及为了使所刮抹的糊剂在熔化态下涂敷并完全硬化在平面玻璃3上，可以有各种各样的实施形式，下面借助图3和说明书对其中一些进行说明。
图3显示的是一个由轧辊8构成的模具1，它具有基模6和成型中介物7，在此该成型中介物是一块如图2所示的凸纹结构板材，该板材借助一个夹紧装置9固定在基模6上。与图2所示相似，所说轧辊8设有相对应的凸起7c，用来对板材7进行定位。该轧辊8的转轴10位置固定地安放在水平方向上。玻璃3以进给速度V在一定程度上从轧辊8下面通过，该轧辊按相应的箭头方向旋转并且在滚过平面玻璃3的表面时成形出所需的凸纹结构。在此最好在垂直方向对所说轧辊8进行调节。
因此在利用凹版印刷技术的实施形式中，带有成型中介物7的整个基模6都与平面玻璃3接合。为此通过相应的、在凹版印刷技术中所采用的夹紧装置9可以保证把成型中介物7平靠在基模6上。
为了保持辊轴10只能在如箭头所示的垂直方向上移动，专业人员可以想出许多可能的结构。为此还可以这样安排，即用力F使轧辊压靠在玻璃3上，该轧辊8仅在玻璃板3的进给运动作用下做旋转运动。当然也可以为辊轴10设置一个附加驱动装置。
可以考虑一系列的可能的工艺方法，把所要涂敷的糊剂2a刮抹到成型中介物7的通孔中，也就是把所说的糊剂2a填充到凸纹结构压模或辊式模具8的凹痕中。
图3显示的是一种装置，使用该装置可以通过一个刮刀11把位于刮刀和轧辊间过渡区上的糊剂2a的小堆压入到凹痕中，所说的糊剂2a小堆在下面将被叫做头波，在此，通过刮刀11可在轧辊上形成平滑的表面。在印刷机中就使用了这样的刮刀。目的是，除了在压印辊的凹痕中，在其与玻璃接合的表面上不再有多余的糊剂，也就说得到的是一个光滑、齐平的表面。
图4显示的与图3那种形式相类似的实施形式，然而在此，在形成光滑、齐平的表面时，由一个反转轧辊12把所说糊剂2a的头波压入到成型中介物7的凹痕中，而没有使用刮刀11。
图5显示的是一个与图3相对应的实施形式，然而在此，压入到成型中介物凹痕中的是一种的熔化态微薄玻璃片13，而不是已堆积的糊剂，熔化态的微薄玻璃片在此作为糊剂，并且通过刮刀11在轧辊上形成一个光滑表面。当然，这样做的前提条件是把微薄片加热至超过Tg的温度。
图6显示的是一个与图3相对应的实施形式，然而在此，同样与图5的情况相似，借助平滑轧辊12压入到成型中介物7的凸纹结构中的是一种的熔化态微薄玻璃片，而不是一种糊剂小堆。
在所有这些实施形式中，通过借助激光器5或可比较的能量源对成型中介物7进行加热处理，在凹痕中的玻璃将保持其粘稠状态，直至在轧辊8进一步转动以后，与平面玻璃3的表面接合。在凸纹结构轧辊与平面玻璃接合过程中，所说糊剂2a(玻璃焊剂或粘稠微薄片)也与玻璃3接合，因此可以将糊剂2a和玻璃3连接在一起。
用糊剂2a填充凸纹结构压模或辊式模具8的凹痕的另一种可能性在于：如图7所描述的那样，在凸纹结构轧辊8的前面直接把糊剂定位在平面玻璃3上，它作为凸纹结构轧辊的头波自动向后移动。通过在头波上的压缩力，轧辊8的凸纹结构便充满了糊剂2a。
图8描述的是图7实施形式的一种变化，这种形式中，用一种熔化态薄玻璃作为糊剂来填充凸纹结构轧辊8的凹痕。在这种情况下，当然还要注意到，在轧辊前面在头波上的压缩力过大也可能是不利的。
根据图3至8，借助于一个两件式模具可以描述出多种可能的工艺方法，用来把所要涂敷的糊剂刮抹到凸纹结构成型模具上。不言而喻，在通常带有凸纹结构成型表面的单件式模具情况下，这些方法也可以以同样的方式在其圆周上实施，因此不需要对这种实施形式分别进行说明。
然而，凸纹结构成型模具的这种两件式结构还允许有工艺过程和模具结构方面的附加变化形式，这些将借助下面的图9至13进行描述。
图9显示的是一个与图3相对应的两件式模具结构，在此，特别与图3至8所描述的方法相对应，在成型中介物7的凹痕中填充有所说糊剂。与图3至8所示实施形式的不同之处在于，在凸纹结构轧辊8的滚动过程中，由板材7构成的成型中介物从基模6上退绕下来。在成型中介物7与平面玻璃3的表面接合之后，该成型中介物仍然停留在平面玻璃3上。由此在糊剂的硬化过程中(在熔化的微薄片的烧结过程或冷却阶段)使所说糊剂具有一种机械稳定性，于是所说成型中介物7可靠地阻止糊剂的融解。在成型之后，由于与微薄玻璃片或玻璃焊剂的收缩相比，冷却下来的成型中介物有较大的热收缩，因此可以轻易地从凸纹结构上取下来。成型中介物7凸起的凸纹结构部分轻微的锥度对其松脱是有益的。
图10描述了另一种实施形式，在此，所说成型中介物不象图3和8那样由相关联的凸纹结构板材构成，而是由带状材料7a构成，呈螺旋状地缠绕在辊状基模6上。可以这样说，图10的实施形式描述的是图3实施形式的一种变化。在此，带状材料7a代替了相关联的板材7，该带状材料7a从轧辊的一端开始沿着一条以螺旋形状成形的台阶缠绕着基辊6，所说台阶还用来控制带状材料的间隔。根据所描述的方法，把所要涂敷的糊剂，如果可能在对微薄玻璃片预热之后，涂抹(按照图3-8的方式刮抹或滚压)在各个带材位置之间的空间里。与图3的实施形式相比，不同之处在于，在基辊6上缠绕的带材之间必须存有连贯的间隙。然而图10的实施形式以这种方式很适合在平面玻璃3上形成线形凸纹结构，正如在本文开头所述的平面显示屏上所成形的那样。
另一种实施形式，如图11所示，其中所说成型中介物不是由相关联的板材，而是由与图10相对应的带状材料构成。在图10的实施形式中，所说带状材料固定在轧辊6上并且该轧辊6与带状材料7a一起完全滚过玻璃3的表面，图11显示了一种实施形式，其中，与图9相似，所说成型中介物，即带状材料7a要在所涂敷的凸纹结构中停留一段规定的时间。为了这一目的，图11的实施形式设置了两个转轴平行的轧辊，一个成型基辊6和一个辅助辊14。所说成型基辊6设有与辊轴垂直的封闭环，用来引导带状材料7a，在基辊6的一端，所说带状材料沿箭头的方向导入，所说的封闭环还用来调整带状材料的间隔。所说基辊6的作用是把用来进行凸纹结构成型的带状材料7a定位在平面玻璃3上，以便在糊剂的硬化阶段使其停留在所成型的凸纹结构中以保持凸纹结构。由此在糊剂的硬化过程中(在微薄片的烧结过程或冷却阶段)使所说糊剂具有一定的机械稳定性，如在图9的实施形式中那样(所说成型中介物阻止糊剂的融解)，这种机械稳定性在传统的热成型工艺中是得不到的。在通过激光器使所涂糊剂完全硬化并与平面玻璃3熔接在一起之后，借助于与基辊6转轴平行的辅助辊14把成型带状中介物7a从成型的凸纹结构上取下来。这个辅助辊最好没有凸纹结构以便能够对基辊6可能的温度差异及由此产生的长度差异进行补偿。在该辅助辊的一端，所说带状材料还沿所示箭头的方向导出。还可以实现多根带材的导入和导出。
在后面的辅助辊14上对带材7a的引导实际上是通过平面玻璃3的进给实现的，因为所涂敷的糊剂在凸纹结构形成之后便很快固化，因此所说带材7a实际上被横向固定在辅助辊14上直到起模为止。
在显示应用中，凸纹结构成型带材7a的宽度减去50-100μm的台阶宽度大约为150-750μm，最好为200-600μm。还可以使用其宽度小于150μm的带材，但此后该带材的耐磨强度会越来越低。带材相互间的间隔由基辊6上的导向环确定，应大约为20-120μm，最好是尽可能的小。对于图10和11所示实施形式的带状材料来说，其构成材料与图1实施形式中所述的边界条件有关，所说的边界条件包括与玻璃的粘贴程度和成本情况。就这点而言，采用铂-金-合金，一方面具有不与玻璃粘贴的特殊优点，而另一方面又非常昂贵，因此，完全用这种材料制成的带材必须反复熔炼。为了避免这种开销，可以使用一种具有相应抗拉强度并设有一层抗粘贴层的钢带作基材。
最好借助激光辐射对所说带状材料7a进行加热，正如前面提到的那样，也可以使用电感或电阻加热器。
在25＂PALC-显示屏的360mm显示宽度情况下，一个由铝基轴承合金构成的基辊6必须在大约±40℃的公差范围进行回火，这样就不会出现附加膨胀，这种附加膨胀将阻碍要求在±10μm范围内的所需精度。为了概括说明这一目的，必须指出，带有图11的带状材料的实施形式基本上与已知多刃锯的结构相适应。轧辊6和14之间的间隔取决于进给速度，在此，带状材料7a在所涂敷的糊剂凸纹结构中停留几秒钟至几分钟，直至该凸纹结构完全硬化。
由于通过对基辊6上的带状材料7a进行加热使其因热膨胀而变得松驰，因此，按照图11A的实施形式，有利的是，以转轴平行的方式设置一个没有凸纹结构的第三辊15，通过该辊将带状材料张紧。所说带状材料由此只在一个较小的角范围内与基辊接触。为了实现图11A的布置，专业人员可以设想出相应的各种结构。
直到目前所描述的所有实施形式都可以与一个激光器组合在一起，用来对成型中介物7或7a和糊剂2a进行加热。图12描述了图11的实施形式，相应的激光束加热在成型中介物与平面玻璃3的接合表面上进行。在此由一排多个彼此挨在一起的二极管激光器作为激光源5。该激光器行在基辊6的宽度上产生的均匀射束剖面平行于轧辊轴。为了在成型中介物7a上进行激光辐射并且对压力F进行反作用支承，由输送辊16引导的平面玻璃3还在一个滑动底座4上滑动，该滑动底座一侧挨着激光器光束。例如在行的长度为0.5m时，波长为800nm，功率为800瓦的相应激光器可以在市场上买到。对于钢材来说，通常所使用的热转换总功率为大约30％，因此引入的热功率应为240瓦。联系到通常的360×650mm的平面显示屏玻璃，在使用钢材作成型中介物情况下，该成型中介物的厚度为200μm，借助一台800瓦功率的激光器可以在大约一分钟的时间内把所说成型中介物加热至100K。还可以设置多行激光器二极管，这样可以使激光器的功率成倍增加。
当然，除了在成型中介物7、7a与玻璃3的接合表面上进行激光束加热，还可以在另一个位置上(在与玻璃的接合表面前或后)使用激光源5对成型中介物和其上所涂的成型糊剂进行加热。在接合前加热时(例如为了熔化微薄片)，由于激光辐射没有必要经过玻璃3，因此在此还可以使用其辐射在玻璃中的吸收率很高的激光源(例如CO2-辐射器)。图13显示的是这样一种布置，它以图12的实施形式为基础，在靠近基辊一侧安置了一排激光器二极管17。
根据上述布置，在其他实施形式情况下也可以设置这种侧部的排状激光器二极管，特别还可以对应图12和13组合使用激光器。
Claims (36)
1.用于在平面玻璃上制造大面积精密凸纹结构的方法，包括下列步骤：
-将一种构成凸纹结构的糊状材料抹到模具的凸纹结构成型表面上；
-通过模具的一次性压制，将所说糊状材料涂敷在平面玻璃上并使所说材料完全硬化；
-通过从外部将模具的凸纹结构成型表面局部加热到所需的处理温度直至凸纹结构的高度所规定的表面深度，将所涂材料与平面玻璃熔化在一起。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：为了对凸纹结构成型表面进行局部加热，激光辐射穿过平面玻璃辐射到凸纹结构成型表面上。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于：还可以使用其他适合的传统热源对激光辐射加热进行补充，例如使用火焰加热板。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：由一个电感加热器对成型模具的凸纹结构成型表面进行局部加热。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：由一个电阻加热器对成型模具的凸纹结构成型表面进行局部加热。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于：在对凸纹结构成型表面进行加热的过程中，对成型模具进行内部冷却，以使其内部产生的热降至最低限度。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于：抹有糊状材料的成型模具连续地在要进行凸纹结构成型的玻璃表面上滚动。
8.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于：实施该方法使用了一种成型模具，该成型模具由一个辊式基模和一个以可松脱形式安装在其上的成型中介物组成，所说成型中介物带有对所抹糊状材料进行成型的凸纹结构成型表面。
9.根据权利要求7和8的方法，其特征在于：抹有糊剂的成型中介物在成型模具的滚动过程中从基模上退绕下来，压在玻璃上，并且在硬化过程中都停留在那里。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其特征在于：使用一种玻璃焊剂或熔化玻璃作为糊状材料，对于电极凸纹结构来说，最好是使用一种微薄玻璃片和/或一种导电糊剂。
11.根据权利要求1至10之一的方法，其特征在于：把糊状材料刮抹到凸纹结构成型表面上是通过将糊状材料涂抹到凸纹结构成型表面上的凹痕中完成的。
12.根据权利要求1至10之一的方法，其特征在于：把糊状材料刮抹到凸纹结构成型表面上是通过将糊状材料滚压到凸纹结构成型表面上的凹痕中完成的。
13.用于实施根据权利要求1或其后权利要求之一的用于在平面玻璃上制造大面积精密凸纹结构的方法的装置，它包括：
-一个刮抹装置(11，12)，它将一种构成凸纹结构的糊状材料(2a，13)抹到成型模具(1)的凸纹结构成型表面(2)上；
-一些涂敷装置，它们通过成型模具(1)的一次性压制，将所说糊状材(2a，13)料涂敷在平面玻璃(3)上以及一些硬化装置，它们使所说材料完全硬化；
-一些熔化装置，它们通过一个外部热源(5)将抹有糊剂(2a，13)的成型模具(1)的凸纹结构成型表面(2)局部加热到所需的处理温度，将平面玻璃上所涂的材料熔化。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于：所说热源由一个辐射源(5)构成。
15.根据权利要求14的装置，其特征在于：所说辐射源是一台激光器(5)。
16.根据权利要求13的装置，其特征在于：所说激光器(5)由一排激光器二极管构成。
17.根据权利要求15或16的装置，其特征在于：所说激光器辐射源(5)安置在平面玻璃不朝向成型模具(1)的那一侧，并且所具有的波长能穿透玻璃。
18.根据权利要求13的装置，其特征在于：所说热源是一个电感加热器。
19.根据权利要求13的装置，其特征在于：所说热源是一个电阻加热器。
20.根据权利要求13至19之一的装置，其特征在于：所说成型模具(1)由一个基模(6)和一个安装在其上的具有凸纹结构成型表面(2)的可分成型中介物(7，7a)组成。
21.根据权利要求20的装置，其特征在于：所说基模(6)由一种导热性低的材料制成，而所说成型中介物(7，7a)则由一种导热性高的材料制成。
22.根据权利要求21的装置，其特征在于：所说基模(6)最好由热膨胀率低的陶瓷制成。
23.根据权利要求20至22之一的装置，其特征在于：所说成型中介物(7)由一种具有凸纹结构的板材部件构成。
24.根据权利要求23的装置，其特征在于：具有凸纹结构的板材部件(7)以可松脱形式固定在所说基模(6)上。
25.根据权利要求24的装置，其特征在于：在基模(6)上的具有凸纹结构的板材部件可以从其上退绕下来固定到平面玻璃(3)上。
26.根据权利要求20至25之一的装置，其特征在于：所说基模(6)是一个轧辊。
27.根据权利要求20至26之一的装置，其特征在于：所说基模(6)具有用来将成型中介物(7)固定在基模(6)上的凸起(7c)。
28.根据权利要求26的装置，其特征在于：所说成型中介物由一根缠绕着由轧辊构成的基模(6)的带状材料(7a)构成。
29.根据权利要求28的装置，其特征在于：所说轧辊具有为带状材料(7a)进行导向的导向凸起。
30.根据权利要求28或29的装置，其特征在于：在成型模具(1)中，以一定的间隔、以转轴平行于用作基模(6)的轧辊的方式设置一个第二辅助辊(14)，并且所说带状材料(7a)通过导向凸起以一定的间隔在两个轧辊(6，14)上可退绕，以使所说带状材料处于连续导入和导出状态。
31.根据权利要求30的装置，其特征在于：作为基模(6)的轧辊至少配有一个用于带状材料的导入装置，而辅助辊至少配有一个用于带状材料(7a)的导出装置。
32.根据权利要求30或31的装置，其特征在于：为了张紧环绕基辊(6)和辅助辊(14)运行的带状材料(7a)，还设有一个附加张紧辊(15)。
33.根据权利要求13至32之一的装置，其特征在于：有一个用来把糊状材料(2a，13)涂抹到成型模具(1)的凸纹结构成型表面(2)的凹痕中的刮刀(11)。
34.根据权利要求13至32之一的装置，其特征在于：有一个用来把糊状材料(2a，13)滚压到成型模具的凸纹结构成型表面的凹痕中的平滑轧辊(12)。
35.根据权利要求30至34之一的装置，其特征在于：在平面玻璃(3)下方且靠近基辊(6)一侧安置一排激光器二极管(17)或一行激光器辐射器，它将热能导入到轧辊的表面上。
36.根据权利要求13至35之一的装置，其特征在于：成型模具(1)的凸纹结构成型表面(2)上凸起的凸纹结构部分最好有一定的锥度，以便能顺利地从硬化的凸纹结构中松脱出来。
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