EP1164622A2 - Kanalplatte aus Glas für Flachbildshirme und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
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- EP1164622A2 EP1164622A2 EP01109103A EP01109103A EP1164622A2 EP 1164622 A2 EP1164622 A2 EP 1164622A2 EP 01109103 A EP01109103 A EP 01109103A EP 01109103 A EP01109103 A EP 01109103A EP 1164622 A2 EP1164622 A2 EP 1164622A2
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- H01J11/00—Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
- H01J11/10—AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma
- H01J11/12—AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma with main electrodes provided on both sides of the discharge space
Definitions
- the invention relates to a channel plate made of glass for flat screens, which has a plurality of parallel channels separated by webs, are microstructured on a flat glass substrate.
- the invention further relates to a method for producing such Channel plate.
- Such a channel plate is shown in detail in FIG. 2 in principle on a greatly enlarged scale.
- the channel-shaped microstructuring shown in this figure must be carried out inexpensively and in large quantities for different display sizes (screen diagonals up to 60 "and larger).
- spacing X 50 - 1000 ⁇ m
- height Y 50 - 300 ⁇ m
- web width Z 20 - 100 ⁇ m.
- each applied between zero and three conductor tracks as electrodes In the channels between the rib-shaped webs, depending on the display type, each applied between zero and three conductor tracks as electrodes.
- the channel structures in the flat Molded glass substrate In another method, the channel structures in the flat Molded glass substrate.
- This shaping can be done in different ways.
- the invention is based on the object, the one mentioned Channel plate made of glass for flat screens so that the scattered rays or the secondary light effects are reduced and thereby the image and Color contrast of the television picture generated on the screen increased can be.
- This task is solved starting from a channel plate made of glass for flat screens, which a variety of parallel, through Bridges has separate channels on a flat glass substrate are microstructured, according to the invention in that at least the upper edge of the webs through a non-transparent layer is covered.
- the cover of the top edge of the web prevents leakage of other secondary radiation and thus increases the image and color contrast.
- the channel plate is like this formed that the non-transparent layer has a thickness that is clear is smaller than the depth of the channels, and the channel structures in the Glass substrate are formed.
- the channel structures are preferably through ground through the non-transparent layer.
- the thickness of the non-transparent layer is at least equal to the target depth of the channels and the channel structures in the non-transparent layer are formed.
- the channel structures preferably in the non-transparent Ground layer.
- the structuring of the Channels by grinding the channels using a high-precision Multi-disc grinding tool through offset grinding.
- Channel plate 2 shows an enlarged, highly idealized representation of the well-known structure of a channel plate for modern flat screens.
- This Channel plate has a plurality of parallel, through webs 1 separate channels 2.
- On the bottom 3 of the channels are, depending on the display type and execution, 0 - 3 electrodes applied.
- a flat rectangular glass plate 4 the glass substrate, with given dimensions according to the required screen size, provided.
- This glass plate is preferably made by floating or pulling made and preferably consists of borosilicate glass.
- Glass plates produced in this way typically have on their surface wavy bumps with long wavelength, the so-called "Warp” and a ripple with a very small wavelength.
- the next optional step is to minimize the warps and the Ripple and thus a reduction in the tolerance range of the structured Channel plate.
- a suitable grinding wheel through the flat-ground glass surface when using the duct plate in one PALC display minimizes distracting stray radiation, and thus the contrast increased.
- the glass plate 4 is then covered with a non-transparent cover layer 5 provided, for example by screen printing (step 1 in Fig. 1).
- a non-transparent cover layer 5 provided, for example by screen printing (step 1 in Fig. 1).
- the material a glass solder, a screen printing ink, a plastic can be used for the cover or be a metal.
- the channels 2 are then formed in step 2 of FIG. 1.
- the structuring of the channels 2 in the face-ground, through the layer 5 covered, glass plate 4 is carried out according to one of the above Method, preferably by grinding in the channels by means of a high-precision multi-disc grinding tool.
- Such high-precision multi-disc grinding modules typically have several, on a common spindle, highly precise due to spacer rings axially spaced from each other, mounted precision grinding wheels for simultaneous grinding of parallel ones Microstructures in one workpiece.
- the grinding wheels must be one have high-precision mutual spacing with very small tolerances. For the reasons mentioned at the outset, grinding is carried out Channel structure through the so-called offset grinding described there.
- the covering of the top of the web by the layer 5 prevents scattering or. Secondary radiation can escape through the top of the bridge and thus carries to increase the picture and contrast of the television picture.
- the thickness of layer 5 is in the range from 10 ⁇ m to 1 mm.
- the Channels 2 are refined after structuring (step 2).
- This Refinement can e.g. can be realized by etching and is used primarily for Contrast increase and the reduction of stresses in the glass, i.e. one better mechanical stability of the webs 1.
- the surface quality on Channel floor and the polarization properties of the ground surfaces can be increased so that the properties of the channel plate of the can be adapted later application.
- Electrodes 6 can be reached in the structured channels 2.
- the brought in Electrodes 6 are not only used to control the plasma cells used, but offer the advantage of non-transparency, disruptive To minimize stray radiation and therefore essential to increase contrast to contribute.
- an exemplary arrangement of the electrodes 6 in the corners of the channels can prevent unwanted stray radiation, which arises due to the inevitable radii on the channel floor.
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Abstract
Derartige Kanalplatten weisen typischerweise eine Vielzahl von parallel verlaufenden, durch Stege (1) getrennte Kanäle (2) auf, die auf einer flachen Glasplatte (4) mikrostrukturiert ausgeformt sind. Die Kanäle (2) werden beispielsweise durch ein hochpräzises Mehrscheiben-Schleifwerkzeug in die flache Rechteck-Glasplatte (4) eingeschliffen, die vorzugsweise zuvor mindestens auf der Seite, auf der die Kanalstruktur eingearbeitet wird, hochpräzise plangeschliffen ist. Um den Bild- und Farbkontrast des auf dem Flachbildschirm erzeugten Bildes zu erhöhen, sind zumindest die Oberkanten der Stege (1) durch eine nichttransparente Schicht (5) abgedeckt. <IMAGE>
Description
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.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Kanalplatte.
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.
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.
In den Kanälen zwischen den rippenförmigen Stegen sind, je nach DisplayTyp,
jeweils zwischen null und drei Leiterbahnen als Elektroden aufgebracht.
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.
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.
Bei einer anderen Methode werden die Kanalstrukturen in dem flachen
Glassubstrat ausgeformt.
Dieses Ausformen kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Es ist bekannt, die Kanal-Mikrostrukturen im Wege der Heißformgebung durch
Prägen zu erzeugen.
Es ist ebenfalls bekannt, durch Sandstrahlen über eine mirostrukturierte Maske
die Kanal-Mikrostrukturen zu erzeugen.
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.
Ein derartiges Verfahren des versetzten Schleifens gehört zum Stand der
Technik.
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.
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.
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.
Die Abdeckung der Stegoberkante verhindert das Austreten von Streu- und
anderer Nebenstrahlung und erhöht damit den Bild- und Farbkontrast.
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.
Dabei sind gemäß einer Ausgestaltung vorzugsweise die Kanalstrukturen durch
die nichttransparente Schicht hindurch eingeschliffen.
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.
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.
Dabei erfolgt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Strukturieren der
Kanäle durch Einschleifen der Kanäle mittels eines hochpräzisen
Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges durch versetzes Schleifen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.
Anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die
Erfindung näher erläutert.
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.
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.
Die Herstellung einer derartigen, mit erfindungsgemäßen Merkmalen
versehenen Glasplatte geschieht in folgenden Schritten:
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.
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.
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.
Anschließend werden im Schritt 2 der Fig. 1 die Kanäle 2 ausgeformt.
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.
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.
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.
Für die Auftragung und die Dicke dieser Abdeckung 5 bestehen mehrere
Möglichkeiten.
So liegt im Fall der Fig. 1 die Dicke der Schicht 5 beispielsweise im Bereich
von 10 µm bis 1 mm.
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.
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.
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.
Claims (13)
- 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.
- 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.
- Kanalplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalstrukturen durch die nichttransparente Schicht (5) hindurch in das Glassubstrat (4) eingeschliffen sind.
- 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.
- Kanalplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalstrukturen in der nichttransparenten Schicht (5) eingeschliffen sind.
- 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.
- 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.
- Kanalplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Kanäle im Sinne einer Kontrasterhöhung und Spannungsverminderung chemisch veredelt sind.
- Verfahren zum Herstellen einer Kanalplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten:Bereitstellen einer flachen Rechteck-Glasplatte mit vorgegebenen AbmessungenAufbringen einer nichttransparenten Schicht mit vorgegebener Dicke auf einer Seite der Glasplatte, undStrukturieren der Kanäle durch die nichttransparente Schicht hindurch in dem Glassubstrat oder ausschließlich in der nichttransparenten Schicht mit entsprechender Dicke.
- Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Strukturieren der Kanäle durch Einschleifen der Kanäle mittels eines hochpräzisen Mehrscheiben-Schleifwerkzeuges durch versetztes Schleifen erfolgt.
- 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.
- 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.
- 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.
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