專利名稱：等離子顯示面板用阻擋肋條材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子顯示面板(以下可以簡稱為“PDP”)用的阻擋肋條材料。
背景技術(shù)：
等離子顯示是自發(fā)射型平面顯示并且具有優(yōu)異的特性比如重量輕、厚度薄和視角寬。在等離子顯示中，顯示屏很容易加寬。因此，等離子顯示引人注目，是最具前途的顯示設(shè)備之一。
圖1是表示等離子顯示的PDP的典型結(jié)構(gòu)的截面圖。圖1中所示的PDP包含正面玻璃基材1、朝向正面玻璃基材1的背面基材玻璃2和將正面和背面玻璃基材1和2之間地空腔分成多個氣體放電區(qū)域的多個阻擋肋條3。在圖中，只給出了一個氣體放電區(qū)域。在正面玻璃基材1上，形成一對透明的電極4。
在透明電極4上，形成介電層5以覆蓋正面玻璃電極1的整個表面。為了穩(wěn)定地產(chǎn)生等離子體，介電層5用MgO防護層6覆蓋。
在背面玻璃基材2上，在阻擋肋條3之間形成數(shù)據(jù)電極7。施用熒光材料8以覆蓋數(shù)據(jù)電極7。
當(dāng)在透明電極4之間施加電壓時，在氣體放電區(qū)域中產(chǎn)生等離子體。通過等離子體產(chǎn)生紫外線并且輻照到熒光材料8上。熒光材料8受等離子體激發(fā)而發(fā)光。
在圖1所示的PDP中，在背面玻璃基材2上形成阻擋肋條3。正面玻璃基材1通過阻擋肋條3朝向背面玻璃基材2。于是，正面和背面玻璃基材1和2彼此結(jié)合。以該方式形成PDP。
在圖1所示的PDP中，阻擋肋條3直接在背面玻璃基材2上形成。在另一種已知的PDP中，在背面玻璃基材2上形成保護電極的介電層以覆蓋數(shù)據(jù)電極7并且隨后在介電層上形成阻擋肋條。
為了形成阻擋肋條3，可以使用多層印刷法或噴砂法。在多層印刷法中，在有待形成阻擋肋條的位置上多次重復(fù)進行絲網(wǎng)印刷。因此，通過重復(fù)施用阻擋肋條材料形成多層結(jié)構(gòu)，由此形成阻擋肋條。
噴砂法按如下方式進行。在背面玻璃基材的整個表面上，直接或通過介電層經(jīng)由絲網(wǎng)印刷法施用阻擋肋條材料的膏體，然后干燥，或者，放上阻擋肋條材料的生片。因此，形成預(yù)定厚度的阻擋肋條層。在阻擋肋條層上的預(yù)定位置處施用感光性光刻膠，以通過曝光和顯影而產(chǎn)生光刻膠膜。然后，通過噴砂除掉沒有光刻膠膜的區(qū)域以在預(yù)定位置處形成阻擋肋條。
一般地，需要阻擋肋條材料可允許在溫度不超過600℃下燒結(jié)以防止玻璃基材變形、使阻擋肋條材料的熱膨脹系數(shù)為60×～85×10-7/℃(30～300℃)與玻璃基材相當(dāng)以防止阻擋肋條碎裂或分離并且對在形成阻擋肋條時所用的堿溶液具有耐腐蝕性。
作為滿足上述要求的阻擋肋條材料，一般采用玻璃粉末和填料粉末的混合物。作為玻璃粉末，采用低熔點的玻璃。一般地，廣泛采用PbO基玻璃。作為填料粉末，廣泛采用氧化鋁粉末以保持阻擋肋條的形狀并獲得足夠的強度。
總體上講，該PDP仍有缺點，因為其能耗很高，這是因為熒光材料受紫外線輻照才發(fā)光。從上述觀點來看，要考慮降低能耗。為了降低能耗，有效的是降低阻擋肋條的介電常數(shù)。為此，建議形成多孔結(jié)構(gòu)的阻擋肋條或采用低介電常數(shù)的填料粉末作為阻擋肋條材料。
但是，如果阻擋肋條具有多孔結(jié)構(gòu)，氣體穿過阻擋肋條的影響可能造成亮度下降或有缺陷的照明。而且，阻擋肋條的強度下降從而造成阻擋肋條斷裂。
作為低介電常數(shù)的填料粉末，已知的是硅石基填料比如α-石英粉末或熔融石英粉末。但是，這些材料在機械強度上比氧化鋁低。因此很難形成具有足夠強度的阻擋肋條。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供能夠形成低介電常數(shù)和高機械強度的阻擋肋條的PDP阻擋肋條材料。
通過深入研究，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)前述目的可通過采用球形硅石基填料作為填料粉末而實現(xiàn)，并且因此提出本發(fā)明。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了包含玻璃粉末和硅石基填料粉末的PDP阻擋肋條材料，硅石基填料粉末包含熔融石英粉末和α-石英粉末，至少一部分硅石基填料粉末是球形填料粉末。
硅石基填料粉末的余下部分可以是非球形填料粉末。
球形填料粉末和非球形填料粉末的比例可以是質(zhì)量比30∶70～100∶0。
非球形填料粉末的50％平均粒度為0.5～3μm。
球形填料粉末的50％平均粒度為2～8μm。
熔融石英粉末可以是球形的并且形成球形填料粉末。
另一方面，α-石英粉末可以是非球形的。
熔融石英粉末與α-石英粉末的比例可以是質(zhì)量比20∶80～90∶10。
玻璃粉末和硅石基填料粉末的比例可以是質(zhì)量比70∶30～95∶5。
球形熔融石英粉末與非球形α-石英粉末的比例可以是質(zhì)量比30∶70～90∶10。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了包含質(zhì)量比為70∶30～95∶5的玻璃粉末和硅石基填料粉末的PDP阻擋肋條材料，硅石基填料粉末包含50％平均粒度為2～8μm的球形熔融石英粉末和50％平均粒度為0.5～3μm的非球形石英粉末，熔融石英粉末與α-石英粉末的比例是質(zhì)量比30∶70～90∶10。
在說明書和權(quán)利要求全文中，“球形”形狀不限于真正的球形而是定義為具有預(yù)定寬度并顯示本發(fā)明效果的物體。因此，也包含類似球形的任何形狀。具體地，“球形”形狀定義為與重心相距一段均勻的預(yù)定距離由光滑表面形成的三維物體，允許±25％的變化，優(yōu)選±15％。這種球形粉末例如可以通過將材料粉末噴霧到火焰中而獲得。


唯一的附圖是用于描述PDP結(jié)構(gòu)的視圖。
具體實施例方式
按照本發(fā)明實施方案的PDP阻擋肋條材料包含玻璃粉末和硅石基填料粉末。該硅石基填料粉末包含熔融石英粉末和α-石英粉末。一部分或全部硅石基填料粉末，即至少一部分硅石基填料粉末是球形填料粉末。
如果需要的話，PDP阻擋肋條材料可以另外包含另一種硅石基填料，比如方英石粉末。
熔融石英和α-石英的介電常數(shù)為4.5，均比氧化鋁為10的介電常數(shù)低。因此，阻擋肋條材料的介電常數(shù)在總體上可以降低。
球形填料粉末可以顯著松弛應(yīng)力集中，因為粉末顆粒沒有突起。因此，阻擋肋條可以獲得足夠的強度而無需另外采用高強度填料，比如氧化鋁。熔融石英粉末或α-石英粉末不必全部是球形的，而只是部分是球形的。
雖然α-石英可用作球形填料，但希望采用熔融石英，因為它很容易獲得。
硅石基填料粉末中球形填料粉末的比例希望是質(zhì)量比等于30％或更高，特別是50％或更高。如果球形填料粉末的量少，容易發(fā)生應(yīng)力集中因此阻擋肋條的強度下降。如果球形填料粉末的含量為質(zhì)量比30％或更多，可以容易地形成具有實際上足夠強度的阻擋肋條。
熔融石英在30～300℃范圍下的熱膨脹系數(shù)為5×10-7/℃。α-石英在30～300℃范圍下的熱膨脹系數(shù)為140×10-7/℃。通過調(diào)整熔融石英和α-石英的含量，阻擋肋條材料的熱膨脹系數(shù)在總體上可以匹配基材的膨脹系數(shù)(60×～85×10-7/℃)以避免由于膨脹差別而造成的碎裂或分離。熔融石英粉末和α-石英粉末的混合比例優(yōu)選為質(zhì)量比20∶80～90∶10，特別是30∶70～70∶30。如果低膨脹熔融石英粉末的比例處于前述范圍內(nèi)，阻擋肋條的膨脹系數(shù)就可以調(diào)整到與基材相匹配的60×～85×10-7/℃的范圍內(nèi)。
在采用球形熔融石英粉末的情況下，考慮到阻擋肋條的機械強度和膨脹系數(shù)，熔融石英粉末和α-石英粉末的混合比例希望是質(zhì)量比為30∶70～90∶10，特別是50∶50～70∶30。
就50％平均粒度(D50)而言，球形填料粉末的粒度優(yōu)選為2～8μm，優(yōu)選3～5μm。如果球形填料粉末的D50是2μm或更高，就獲得適當(dāng)?shù)母赡姸炔⑶耀@得優(yōu)異的噴砂性能。如果D50不超過8μm，就獲得高的阻擋肋條強度而不會造成可燒結(jié)性下降或燒結(jié)制品的結(jié)構(gòu)缺陷。另一方面，非球形填料粉末優(yōu)選的粒度D50為0.5～3μm，更優(yōu)選1～2.5μm。如果非球形填料粉末的D50不小于0.5μm，則獲得適當(dāng)?shù)母赡姸炔⑶耀@得優(yōu)異的噴砂性能。除此之外，容易調(diào)整粘度而不影響膏體的流變性。如果D50不小于3μm，則應(yīng)力集中很難發(fā)生。
玻璃粉末包含熱膨脹系數(shù)為60×～90×10-7/℃(30～300℃)、25℃和1MHz下介電常數(shù)為12.0或更小并且軟化點為480～630℃的玻璃。作為玻璃粉末，優(yōu)選采用PbO-B2O3-SiO2玻璃，BaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃和ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃。
作為PbO-B2O3-SiO2玻璃，可采用組成為35-75％ PbO、0-50％B2O3、8-30％ SiO2、0-10％ Al2O3、0-10％ ZnO、0-10％ CaO+MgO+SrO+BaO和0-6％ SnO2+TiO2+ZrO2質(zhì)量百分數(shù)的玻璃。
作為BaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃，可采用組成為20-50％BaO、25-50％ZnO、10-35％B2O3和0-10％SiO2質(zhì)量百分數(shù)的玻璃。
作為ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃，可采用組成為25-45％ ZnO、15-40％ Bi2O3、10-30％ B2O3、0.5-10％ SiO2和0-24％CaO+MgO+SrO+BaO質(zhì)量百分數(shù)的玻璃。
玻璃粉末的50％平均粒度(D50)優(yōu)選1～7μm而最大顆粒尺寸(Dmax)為5～30μm。如果D50不小于1μm或Dmax不小于5μm，則容易獲得優(yōu)異的保形能力。如果D50不大于7μm或Dmax不超過30μm，則可燒結(jié)性幾乎不下降。
可以添加除了硅石基填料以外的填料或其它無機組分。比如，為了進一步提高機械強度，可以添加5質(zhì)量％或更少的氧化鋁粉末。為了改變反射率，可以添加5質(zhì)量％或更少的顏料。
在前述的PDP阻擋肋條材料中，玻璃粉末和硅石基填料粉末的混合比例優(yōu)選質(zhì)量比為70∶30～95∶5。如果硅石基填料粉末的混合比例不小于5％，則獲得優(yōu)異的保形能力。如果硅石基填料粉末的混合比例不超過30％，則獲得足夠的可燒結(jié)性能從而可形成密實的或致密的阻擋肋條。
以下，對如何使用前述的PDP阻擋肋條材料進行描述。
PDP阻擋肋條材料可以比如以膏體或生片的形式采用。
如果以膏體形式采用，則將熱塑性樹脂、增塑劑和溶劑與玻璃粉末和填料粉末一起使用。玻璃粉末和填料粉末在膏體中的含量一般是30～90質(zhì)量％的范圍。
熱塑性樹脂是用來提高干燥之后膜強度并提供柔韌性的組分。其含量一般為0.1～20質(zhì)量％。作為熱塑性樹脂，可以采用聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和乙基纖維素。這些物質(zhì)可以單獨采用或組合采用。
增塑劑是用來控制干燥速率并為干膜提供柔韌性的組分。其含量一般為0～10質(zhì)量％。作為增塑劑，可以采用鄰苯二甲酸縮丁醛基芐基酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸二丁酯。這些物質(zhì)可以單獨采用或組合采用。
溶劑用于從材料形成膏體。其含量一般為10～30質(zhì)量％。作為溶劑，可以采用松油醇、二甘醇單丁醚醋酸酯和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯。這些物質(zhì)可以單獨采用或組合采用。
準備玻璃粉末、填料粉末、熱塑性樹脂、增塑劑、溶劑等并按預(yù)設(shè)比例捏合這些物質(zhì)，由此來制造膏體。
對例如通過采用膏體來制造阻擋肋條的方法進行描述。首先，通過絲網(wǎng)印刷或分批涂布法施用膏體以形成具有預(yù)定厚度的涂層。然后，涂層干燥成干膜。然后在干膜上形成光刻膠膜并進行曝光和顯影。在通過噴砂除掉不必要的部分之后，燒結(jié)干膜以獲得預(yù)定形狀的阻擋肋條。
如果以生片形式使用PDP阻擋肋條材料，則將熱塑性樹脂和增塑劑與玻璃粉末和填料粉末一起使用。玻璃粉末和填料粉末在生片中的含量一般為60～80質(zhì)量％。
作為熱塑性樹脂和增塑劑，可以采用類似制備膏體時所采用的物質(zhì)。熱塑性樹脂的混合比例一般為5～30％質(zhì)量。增塑劑的混合比例一般為0～10％質(zhì)量。
對生片的典型制造方法進行描述。準備玻璃粉末、填料粉末、熱塑性樹脂、增塑劑等。向這些材料中添加主溶劑如甲苯和助溶劑如異丙醇以獲得漿料。通過流延法將漿料涂敷在薄膜如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)上，形成薄片。干燥成型成片的漿料以除掉溶劑。由此獲得生片。
將前述獲得的生片熱壓粘合在有待形成玻璃層的部位上。然后，燒結(jié)生片。由此形成玻璃層。在形成阻擋肋條的情況下，通過熱壓粘合形成涂層并隨后以類似膏體的方式構(gòu)造成預(yù)設(shè)的阻擋肋條形狀。
已借助實例對采用膏體或生片的噴砂方法進行了描述。但是，本發(fā)明并不限于這些方法，而且還適用于多層印刷法、lift-off法、感光膏體法、感光生片法、壓制成型法、移膜法和其它各種成型方法。
以下描述本發(fā)明的PDP阻擋肋條材料的特定實施例。[玻璃粉末]
表1～3表示PDP阻擋肋條材料中所用的玻璃粉末的組成和特性。表1、2和3分別表示PbO-B2O3-SiO2玻璃，BaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃和ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃。
表1
表2
表3
首先，將作為玻璃原料的各種氧化物混合以獲得如表1～3中樣品A～I所示的組成。然后，將混合物放到鉑坩堝中并且在1250℃熔融2h以獲得均一的玻璃薄膜。玻璃薄膜通過氧化鋁球磨成粉并分級以獲得D50為3μm和Dmax為20μm的玻璃粉末。
測定如此獲得的玻璃粉末的軟化點、介電常數(shù)和熱膨脹系數(shù)。結(jié)果是，軟化點為540～615℃。介電常數(shù)為6.5～11.0。熱膨脹系數(shù)為65×～85×10-7/℃(30～300℃)。
采用Shimadzu公司制造的粒度分析儀SALD-2000J測定玻璃粉末的粒度分布。在測定D50時，將最大粒度計算成99.9％的積分值。計算粒度分布時所用的折射率，其值的實部和虛部分別為1.9和0.05i。[填料粉末]
表4表示PDP阻擋肋條材料中所用的填料粉末。
表4
作為填料粉末(樣品a-h)，采用形狀和粒度如表4所示的市售產(chǎn)品。[阻擋肋條材料]
表5和6表示PDP阻擋肋條材料的特定實施例(樣品號1-11)和對比實施例(樣品號12-15)。軟
表5
表6
以表5和6所示的比例，將表1～3中的玻璃粉末和表4中的填料粉末混合以獲得PDP阻擋肋條材料。評價如此形成的阻擋肋條材料的軟化點、介電常數(shù)、熱膨脹系數(shù)和機械強度(破壞載荷和抗振性能)。
結(jié)果是，樣品號1-11具有低達9.5或更低的介電常數(shù)而破壞載荷高達200g或更高。因此，樣品號1-11具有實際上足夠的機械強度。熱膨脹系數(shù)為60×～80×10-7/℃，類似于玻璃基材的熱膨脹系數(shù)。特別地，含有50％或更多的D50為2～8μm的球形填料粉末的1-9號樣品具有非常高的破壞載荷，為250g或更高。
采用常量差熱分析儀測定軟化點，取第四個拐點。
在粉末壓制和燒結(jié)每個樣品后，通過圓盤法測定25℃和1MHz下的介電常數(shù)。
熱膨脹系數(shù)按照如下方式測定。粉末壓制和燒結(jié)每個樣品。然后，將樣品拋光成直徑4mm和長度40mm的圓柱形狀。按照JIS R3102進行測定。然后，獲得在30～300℃溫度范圍內(nèi)的值。
破壞載荷按照如下方式測定。每個樣品在阻擋肋條材料的軟化點處燒結(jié)10min。對著如此獲得的燒結(jié)體的表面，壓下Vickers硬度儀的金剛石壓頭。當(dāng)正方形壓痕的角上產(chǎn)生裂紋時，該載荷記錄為破壞載荷。該值越大，機械強度就越大。
如下評價抗振性能。每個樣品在阻擋肋條材料的軟化點處燒結(jié)10min以獲得尺寸為3×4×36mm的燒結(jié)體。通過#2000氧化鋁拋光器拋光燒結(jié)體4×36mm的表面。首先以30mm的跨距進行三點彎曲測試以獲得彎曲斷裂載荷。采用10Hz正弦波反復(fù)施加相當(dāng)于90％和80％彎曲斷裂載荷的載荷。利用振幅迭加次數(shù)的降低進行評價。具體而言，90％載荷下斷裂時的振幅迭加次數(shù)用n90表示。同樣地，80％載荷下斷裂時的振幅迭加次數(shù)用n80表示。當(dāng)n80/n90的比例等于90％或更大以及小于90％時，樣品就分別標為○和×。
權(quán)利要求
1.一種PDP阻擋肋條材料，其包含玻璃粉末和硅石基填料粉末，所述硅石基填料粉末包含熔融石英粉末和α-石英粉末，至少一部分該硅石基填料粉末是球形填料粉末。
2.權(quán)利要求1的PDP阻擋肋條材料，其中硅石基填料粉末的其余部分是非球形填料粉末。
3.權(quán)利要求2的PDP阻擋肋條材料，其中球形填料粉末和非球形填料粉末的比例是質(zhì)量比30∶70～100∶0。
4.權(quán)利要求2的PDP阻擋肋條材料，其中非球形填料粉末的50％平均粒度為0.5～3μm。
5.權(quán)利要求1的PDP阻擋肋條材料，其中球形填料粉末的50％平均粒度為2～8μm。
6.權(quán)利要求1的PDP阻擋肋條材料，其中熔融石英粉末是球形的并且形成球形填料粉末。
7.權(quán)利要求6的PDP阻擋肋條材料，其中α-石英粉末是非球形的。
8.權(quán)利要求7的PDP阻擋肋條材料，其中熔融石英粉末和α-石英粉末的比例是質(zhì)量比30∶70～90∶10。
9.權(quán)利要求1的PDP阻擋肋條材料，其中玻璃粉末和硅石基填料粉末的比例是質(zhì)量比70∶30～95∶5。
10.權(quán)利要求1的PDP阻擋肋條材料，其中熔融石英粉末和α-石英粉末的比例是質(zhì)量比20∶80～90∶10。
11.一種PDP阻擋肋條材料，其包含質(zhì)量比為70∶30～95∶5的玻璃粉末和硅石基填料粉末，所述硅石基填料粉末包含50％平均粒度為2～8μm的球形熔融石英粉末和50％平均粒度為0.5～3μm的非球形α-石英粉末，該熔融石英粉末與α-石英粉末的比例是質(zhì)量比30∶70～90∶10。
全文摘要
在包含玻璃粉末和硅石基填料粉末的PDP阻擋肋條材料中,硅石基填料粉末包含熔融石英粉末和α－石英粉末。至少一部分硅石基填料粉末是球形填料粉末。硅石基填料粉末的余下部分可以是非球形填料粉末。在此情況下,球形填料粉末和非球形填料粉末的比例可以是質(zhì)量比30∶70～100∶0。
文檔編號H01J11/22GK1389892SQ0212226
公開日2003年1月8日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日
發(fā)明者奧長清行, 北村嘉朗, 后藤龍哉, 應(yīng)治雅彥, 波多野和夫 申請人:日本電氣硝子株式會社