一種對機械處理過的基底進行後腐蝕的方法
2023-08-07 04:51:56 1
專利名稱：一種對機械處理過的基底進行後腐蝕的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用機械處理在一基底的表面上提供孔和/或凹穴的圖案的方法。
這種圖案通常是利用噴砂、磨削、研磨、鋸削、鑽孔或其它機械處理提供的。
如果這種方法用於在PALC(等離子選址液晶)顯示器的(通常為玻璃的)槽板上提供凹穴(槽)(例如在WO96/29689-A1，美國專利…中公開的)，則會出現問題，這就是，在機械處理後，處理過的表面部分(槽的內側)呈微觀上的粗糙，因此，當使用裝有這種板的顯示器時所產生的圖象的對比度不能令人滿意。
本發明的一個目的是提供一種方法，在這種方法中，可以對用機械處理得到的孔和凹穴的壁再進行一種處理，經過這種處理後的表面從微觀上看不再那麼粗糙。為此，本發明的特徵在於在經過機械處理以後進行一種溼化學腐蝕處理，這種處理使孔和凹穴的壁從微觀上看不那麼粗糙。具體地說，利用溼化學腐蝕處理可以使機械處理過的槽板在微觀上足夠光滑，從而使其能夠滿意地用於PALC(等離子選址液晶)顯示器。
這種方法用於製造凹穴是有利的，這種凹穴構成等離子體顯示器(例如高清晰度等離子體顯示器)的窩腔板的窩腔或槽板(PDP)的槽。窩腔或槽的底和/或壁最好在微觀上是光滑的，因為這樣才容易在上面設置例如一種電極的層。
按照一實施例，所述機械處理為採用防噴砂罩的噴砂處理。這種處理的優點是可以制出非常細的圖案。
按照另一實施例，在機械處理之前先將基底上塗敷一層防腐蝕劑，例如一層鉻。這種作法有這樣一個好處，即，在表面上沒有經過機械處理的那部分不能與腐蝕液體接觸的情況下也可以採用本發明的方法。塗敷防腐蝕劑層要在機械處理之前，這樣，制出的孔或凹穴的壁上就不會有防腐蝕劑塗層。
按照另一實施例，採用一種含氟化氫(HF)的腐蝕劑作為溼化學腐蝕劑。這可以是，例如純氟化氫(HF)，含酸的氟化氫(HF)，例如HNO3和HF與NH4F混合物。可以使用濃度差異很大的腐蝕劑。另一種可採用的腐蝕劑是含有HBF4的腐蝕劑。在這種情況下也可採用不同的濃度。氟化氫(HF)的一個優點是它腐蝕迅速。HBF4的一個優點是幾乎沒有沉積。另一個優點是它腐蝕得不是太快，所以工藝比較好控制。可以將氟化氫(HF)與HBF4結合使用，例如以1∶10的比例。這樣就可結合兩種腐蝕劑的優點。也可以使用一種濃縮鹼液作為腐蝕劑。其一個缺點是腐蝕速度低。根據待腐蝕基底的不同(例如對於某種特定玻璃)，在給定的濃度中的給定的腐蝕是最合適的。
本發明的一特定實施例包括如下步驟-在一塊玻璃的表面上提供一層鉻-在所述鉻層上提供一噴砂防護罩-產生至少一股磨削顆粒射流-將所述射流對準待處理表面上的罩的表面上-使射流與帶罩的表面之間產生相對運動-去掉噴砂防護罩-在所述鉻層保護其下面的表面的情況下，用玻璃溶解劑進行溼化學腐蝕-為了去掉鉻層，進行鉻腐蝕。
在本發明的方法的另一具體實施例中，一個板完全浸入腐蝕液中。這在很大程度上簡化了本方法。如果不必進行很強的腐蝕處理，或者未處理的表面不必是光滑的，則可以不採取任何進一步的措施來進行這種浸入腐蝕液池中的處理。如果對未處理側有更嚴格的要求，則在將板浸入腐蝕液池之前要在這一側塗上一種防腐蝕層。
所述基底優選由玻璃製成，並且在所述表面上腐蝕掉2至200微米。處理後的玻璃重新完全清楚，並具有非常好的對比度。更具體地說，腐蝕掉5至100微米對於用於顯示器已經是足夠的了。
本發明用於形成一種凹穴的圖案，特別是平行的槽或窩腔特別實用。在實踐中，本發明也適用於脆性材料，例如鐵素體，特別是通過噴砂對它們提供一種圖案之後。鐵素體常用於錄像機的磁頭。本發明在實踐中也適用於處理矽或其它半導體材料，特別是當材料尺寸很小時，這對於電子方面的應用是很理想的，因為在這種應用中，材料在微觀上足夠光滑是非常重要的。
下面參考實施例描述本發明的這些和其它方面。附圖中相似的部件用相同的標號表示。附圖中
圖1是包括一等離子選址液晶(PALC)顯示器的一板系統的橫剖面示意圖；圖2是在本發明的方法的幾個步驟後一玻璃表面的一部分的橫剖面示意圖；圖3是在本發明的一實施例的連續步驟中一基底的一部分的橫剖面示意圖，其中沒有使用罩；圖4是可以在本發明的方法的一實施例的連續步驟中提供層的一基底的一部分的示意橫剖面，在圖示方法中使用了罩；圖5是可以在本發明的方法的一實施例中的連續步驟中提供層的一基底的一部分的示意橫剖面，在圖示方法中使用了保護層和罩。
圖6是在本發明的一實施例的連續步驟中提供層的一板的一部分的示意橫剖面，在該方法中使用了罩和保護層。
圖1是用於一等離子選址液晶(PALC)顯示器的一實施例的板系統的橫剖面示意圖。槽3位於槽板1的壁2之間。在這種情況下，槽具有大致成角度的橫剖面。但是也可以使槽具有圓角的橫剖面。在這種情況下，槽相對較深。也可以將它們製得較淺。兩塊裝有液晶顯示器(LCD)液體6的透明封板4、5位於槽板之上。為了獲得一種圖象，需要從這種板系統傳遞光。雙箭頭指示光路的方向。這種槽板優選通過用噴砂的方法在一基本為平的板上形成槽而製成。然而，也可以通過另一種機械處理來得到槽。
圖2是經過本發明的方法的第一(Ⅰ)和第二步(Ⅱ)之後一玻璃表面的橫剖面示意圖。為了簡化附圖，圖中距離d與b的比例並不與真實情況相同。
Ⅰ．在噴砂之後玻璃的表面粗糙無光澤。幹涉層上有錐形坑12，例如這種坑終止於一裂紋處，該裂紋具有一典型的最大厚度D，該厚度根據基底和方法的不同為2至50微米，特別是5至20微米。這種典型的裂紋深度取決於粉末顆粒的尺寸和噴砂速度。對於小裂紋(5-25μm的量級)，坑的總深度d大致為裂紋深度的兩倍。坑在表面上的寬度b一般遠小於1微米。這一寬度常常處於或小於可見光的波長的量級。由於這種處理，經常在玻璃上發生機械張力。這些就導致在光通過板傳送時會散射和消偏振。如果等離子選址液晶(PALC)顯示器具有用噴砂形成的槽，在使用板時就會出現玻璃暗淡和發生消偏振作用的問題。這種顯示器透明度也較差，最大對比度和最大黑度也有所下降。將兩個等離子選址液晶(PALC)顯示器的偏振過濾器交叉時，光仍然能夠通過。
Ⅱ．在後腐蝕之後，幹涉層，即有坑的層被腐蝕掉10-40微米深度。裂紋的最大深度D仍然基本上為5-20微米，因為被腐蝕掉的10-40微米不僅在峰處，而且也在坑中。總的最大深度d減小了。在長時間腐蝕後，裂紋深度D也會減小。然而，由於腐蝕是各向同性的，既使短時間的腐蝕處理也會使很尖銳的峰被完全腐蝕掉，使坑變大。峰不再那麼尖，微觀粗糙度減小，從而使玻璃不再那麼暗淡，光的散射較少，從而消偏振作用較小。這些板具有很好的質量。甚至可以通過腐蝕更長的時間，去除100微米或更多來改善質量。當去除掉200微米時，板幾乎完全清潔了。這時，微觀粗糙度和坑的最大深度d也變得非常小。然而，這種處理所需的時間相對較長，因此增加了生產時間。如果腐蝕處理持續得太長，則又會腐蝕到所產生的較大的坑的表面，從而再次導致較小的坑。
當使用較強的腐蝕劑時，腐蝕速度增加，要腐蝕出相同的深度只需用較少的時間。而腐蝕時間較短時，則可能會增大腐蝕深度與理想腐蝕深度的偏差。如果腐蝕時間長了或短了幾秒，則使用較強的腐蝕劑比使用較弱的腐蝕劑所出現的與理想的腐蝕深度在微米上的偏差要大。因此，當要求小尺寸公差時優選採用不太高的腐蝕速度來製造圖案。
後面將舉例給出多個對比測試結果。在一個實驗中，利用顆粒尺寸大致為20-25μm的AL2O3粉末在大約100m/s速度下噴砂，在含鋇硼矽酸鹽玻璃板上制出平行槽圖案。在這樣一種高噴砂速度下，玻璃會變得非常暗淡。因此，在不同環境下對這種板進行後腐蝕處理。最後對最大對比度進行測試。具體作法是，將板相繼放在平行的和交叉的偏振器上，在這兩種情況下使光穿過組件，並對所測的光電流進行除法運算(用最小的光電流除以最大的光電流)光電流是指暴露在所傳遞光的光敏電池所產生的電流(以微安計)。如果以Imax表示最大光電流，以Imin表示最小光電流，則Imax/Imin得出最大對比度。下面給出一些結果。
測試系列號1*腐蝕劑25％HBF4*溫度40℃腐蝕時間(分) 最大對比度(無量綱)04015 13030 24060 660120 ＞1000測試系列號2*腐蝕劑12.5％HF*溫度25℃腐蝕時間(分) 最大對比度(無量綱)0 304 2008 60015＞1000測試系列號3*腐蝕劑20％HF*溫度25℃腐蝕時間(分) 最大對比度(無量綱)0 302 3004 7008 ＞100015＞1000測試系列號4*腐蝕劑50％HF*溫度25℃腐蝕時間(分) 最大對比度(無量綱)
0 350.59001 ＞10004 ＞1000圖3是在本發明的一實施例的連續步驟中一基底6的一部分的橫剖面示意圖，其中沒有使用罩。
圖中連續示出基底6Ⅰ-工藝的開始Ⅱ-在制出凹穴7的機械處理之後，圖中示出其中的一個凹穴Ⅲ-在從凹穴7獲得幾乎不粗糙的凹穴7』的溼化學腐蝕處理之後。
所述機械處理可以是例如鋸、研磨、鑽、銼、磨削，特別是噴砂。基底可以是任何可以機械後處理並化學腐蝕的材料。通過不同的機械處理可以得到具有不同特徵的破壞圖案和坑深。腐蝕劑和腐蝕速度要適合。例如對於深坑，優選採用較長的腐蝕時間。對於窄的圖案，腐蝕處理時優選使用不太強的腐蝕劑。
圖4是可以在本發明的方法的一實施例的連續步驟中提供噴砂罩8的基底6的一部分的示意橫剖面，在圖示方法中使用了罩。圖中連續地示出了基底Ⅰ-工藝開始時，沒有塗層Ⅱ-使用一其上有孔9的噴砂罩8Ⅲ-在獲得凹穴7的噴砂之後Ⅳ-在從凹穴7獲得幾乎不粗糙的凹穴7』的溼化學腐蝕處理之後。
噴砂罩可以是一種金屬罩，或聚氨基甲酸乙酯罩。
圖5是可以在本發明的方法的一實施例中的連續步驟中提供防腐蝕保護塗層10和一種適用的噴砂罩8的一基底6的一部分的示意橫剖面，其中使用了一罩和一防腐蝕保護塗層。圖中連續地示出基底6Ⅰ-工藝開始時，無塗層Ⅱ-其上有防腐蝕保護層10Ⅲ-使用一噴砂罩8
Ⅳ-在獲得凹穴7的噴砂之後Ⅴ-在取下噴砂罩之後Ⅵ-在從凹穴7獲得幾乎不粗糙的凹穴7』的溼化學腐蝕處理之後。
Ⅶ-在去除保護塗層之後。
保護塗層10保護表面上塗上塗層的那部分，使其不受化學腐蝕劑的影響。可以採用一種金屬塗層，例如含鉻的金屬塗層。在這種情況下，當不再需要該塗層時可以用例如鉻腐蝕將其除去。塗層也可以用另外一種材料構成，例如一種聚合物。
圖6是在本發明的一實施例的連續步驟中提供層的一玻璃板11的一部分的示意橫剖面。
圖中連續示出該板Ⅰ-工藝開始時，無塗層Ⅱ-在工藝過程中，在沒有機械處理過的那面塗以一種腐蝕劑防止塗層Ⅲ-使用其上帶孔9的噴砂罩8Ⅳ-在獲得凹穴7的噴砂之後Ⅴ-在從凹穴7獲得幾乎不粗糙的凹穴7』的溼化學腐蝕處理之後。
Ⅵ-在去掉保護塗層之後。
保護塗層10可以是一種鉻金屬塗層或其它材料塗層，例如聚氨基甲酸乙酯。對板的一側提供並不總是必要的保護。在某種情況下保護並不必要。可以通過浸泡例如在腐蝕液池中進行後腐蝕。
總而言之，本發明涉及一種在例如等離子體選址液晶顯示器的玻璃槽板上提供一種孔和/或凹穴的圖案的方法，在這種方法中，首先進行機械處理(例如噴砂)，然後進行一種溼化學腐蝕處理，以降低槽壁的微觀粗糙度，從而減少光的幹涉，使玻璃重新清楚。
權利要求
1．一種採用機械處理在一基底的一表面上提供孔和/或凹穴的圖形的方法，其特徵在於在所述機械處理之後進行一種溼化學腐蝕，這種腐蝕降低了孔和凹穴的壁的粗糙程度。
2．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述機械處理為採用防噴砂罩的噴砂處理。
3．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於腐蝕劑包含氟化氫HF。
4．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於腐蝕劑含有HNO3。
5．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於在進行機械處理之前在表面上塗以一層防腐蝕層，在溼化學腐蝕處理過程中保留該防腐蝕層。
6．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述基底是一塊板，該板在機械處理之後浸入一種腐蝕液池中。
7．一種如權利要求6所述的方法，其特徵在於在所述板浸入腐蝕液池之前在其一側提供保護塗層。
8．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於基底由玻璃製成，腐蝕掉的層的厚度為2-200微米。
9．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於基底由玻璃製成，腐蝕掉的層的厚度為5-100微米。
10．一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述凹穴為槽。
11．一種如權利要求10所述的方法，其特徵在於基底是一塊顯示器板。
12．一種如權利要求11所述的方法，其特徵在於所述板為用於等離子體選址液晶顯示器的槽板。
13．一種如權利要求11所述的方法，其特徵在於所述板為用於等離子體顯示器的槽板。
全文摘要
本發明涉及一種在等離子選址液晶顯示器的玻璃槽板上提供一種孔和/或凹穴的方法,在該方法中,首先進行機械處理(例如噴砂處理),然後進行溼化學腐蝕處理,以降低槽壁的微觀粗糙度,從而減小光的幹涉,使玻璃重新清楚。
文檔編號C23F1/02GK1216518SQ97193919
公開日1999年5月12日 申請日期1997年12月4日 優先權日1996年12月18日
發明者G·A·C·M·思皮林斯, P·K·拉森, J·B·P·H·范德普藤, J·M·M·布斯奧, F·H·因特維爾德, L·波斯特馬 申請人:皇家菲利浦電子有限公司