CN101565276A - 一种pdp障壁用玻璃粉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PDP障壁用玻璃粉，由玻璃组分和填料组合组成，玻璃各组份组成为：BaO≤10％，ZnO 30％～55％，Bi2O3≤30％，B2O3 10％～50％，SiO2≤15％，Al2O3≤10％，CaO≤10％，CaO+SrO+BaO+MgO≤20％，TiO2≤5％，Na2O≤5％，R2O≤10％，P2O5≤15％，CeO+Sb2O3≤3％，CuO+Cr2O3≤5％，R2O为碱金属氧化物；填料组合由氧化铝、氧化钛、堇青石、石英粉、氧化锌的一种或几种组成，比例为5％～15％。本玻璃粉用于制作等离子显示屏障壁的材料，可制作精度高、强度好的适于喷砂、酸蚀等方法处理的障壁；和同类材料相比，具有成分不复杂、原材料价格低廉、配方范围窄、便于生产的优点；有利于降低PDP整机功耗；适用于与后板介质材料及显示器基板玻璃匹配，有效消除烧结应力防止基板变形。

Description

一种PDP障壁用玻璃粉
技术领域
本发明涉及玻璃组成，进一步来说，涉及等离子平板显示器中显示屏的障壁使用玻璃粉材料。
背景技术
等离子平板显示器(PDP)以其大屏幕、数字化、高分辨率、高清晰度、宽视角以及厚度薄和重量轻而广受欢迎，大量应用在室外广告面板和薄板电视等大型和超大型显示器；通常分为直流和交流型，其中交流型PDP成为目前市场主流。PDP结构由等离子显示屏和附属构件组成，最为关键的技术即是屏的制作，在屏前后板之间形成用于分隔气体放电的多个隔壁(也称为障壁：barrier rib)，其质量好坏直接决定显示器的清晰度和使用寿命，在等离子显示屏的制造过程中，障壁的制作是整个等离子屏制造的关键。彩色PDP器件中的障壁不仅起到分隔放电单元的作用，而且起到防止相邻放电单元之间的光串扰和电串扰的作用。障壁的制作又属精细加工技术，障壁制作的精度决定了器件所能达到的结构分辨率的高低。因此，高精细障壁制作是器件实现高亮度、大存储范围、高显示容量的一大关键工艺技术。
对障壁的制造要求是：高度一致，形状均匀，顶部平坦；具有适度倾斜的截面形状，使荧光体在障壁侧面的附着容易；基本上是底部由反射率高的材料构成，来自荧光体的可见光的反射容易，顶部由反射率低的材料构成，以提高对比度；以尽可能少的材料用量形成所要求的障壁高度等。因此除了对障壁的制作工艺要求较高外，对材料的要求也极为严格：需要其性能与基板及其它使用材料和使用工艺都匹配的材料作为障壁材料。
目前所公开的障壁材料除大多都含铅，以Pb-B-Si系玻璃为主，如中国专利申请件CN1308032“介质玻璃粉及其制造方法”等，均不能达到环保要求；虽有少量无铅障壁材料，但存在稳定性不理想、价格较贵以及成份过于复杂、大生产困难的缺点。
发明内容
本发明的目的就是提供一种PDP障壁用玻璃粉，它是既环保又经济、便于大生产的稳定性好的无铅障壁材料。
为达到上述发明目的，发明人经过试验研究，提供的PDP障壁用玻璃粉是由玻璃组分和填料组成的，玻璃各组份组成以质量分数计为：
BaO                  ≤10％，
ZnO                  30％～55％，
Bi2O3                ≤30％，
B2O3                 10％～50％，
SiO2                 ≤15％，
Al2O3                ≤10％，
CaO                  ≤10％，
CaO+SrO+BaO+MgO      ≤20％.
TiO2                 ≤5％，
Na2O                 ≤5％，
R2O                  ≤10％，
P2O5                 ≤15％，
CeO2+Sb2O3           ≤3％，
CuO+Cr2O3            ≤5％；
其中R2O是碱金属的氧化物；
填料由氧化铝、氧化钛、堇青石、石英粉、氧化锌的一种或几种物质组成，所占的质量比例为5％～15％。
上述成份的依据是组分及其含量对本发明的障壁形成材料的烧结致密性、形状维持性和与PDP基板及其它材料的匹配性要求有关，具体是无铅玻璃粉的玻璃转化温度(Tg)、软化温度(Tf)、介电常数、颜色、热膨胀系数(TEC)、酸蚀刻速度、烧结致密度及强度、浸润性等来决定。
该玻璃粉的配方中各组分的作用如下：
ZnO是玻璃改性剂，可降低Tg、介电常数和膨胀系数.并提高蚀刻速度。如果ZnO的含量在30％～55％以外，玻璃的稳定性变差，蚀刻速度也不符合要求，优选在30％～55％之间。
SiO2、B2O3、P2O5都是玻璃形成剂，在玻璃中以形成网络结构作为玻璃的骨架成份存在；其中SiO2为难熔组分，可提高Tg、降低膨胀系数和介电常数及蚀刻速度，增加玻璃稳定性，但也显著提高烧结温度；B2O3、P2O5都是易熔组分，可降低烧结温度及介电常数和TEC，提高蚀刻速度，轻度提高Tg，但使稳定性变差。综合各网络形成体成份的作用后，确定质量分数为：B2O3 10％～50％、SiO2 0～15％、P2O5 0～15％较为理想。
CaO、SrO、BaO、MgO作为玻璃改性剂，轻度降低Tg和TEC，提高蚀刻速度和介电常数，可增强稳定性，优选范围的质量分数为BaO 0～10％、CaO 0～10％、CaO+SrO+BaO+MgO 0～20％。
Li2O、Na2O、K2O作为玻璃的改性剂，可降低无铅玻璃粉的Tg，使烧结温度降低，但提高介电常数和TEC及蚀刻速度，用量过大会导致玻璃不稳定，容易结晶；用量过小，不能起到降低玻璃粉烧结温度的作用，优选质量分数为Li2O：0～5％，Na2O≤5％，K2O≤10％。
CuO、Cr2O3、CeO2、Sb2O3作为玻璃的添加剂，控制无铅玻璃粉的电性能及着色以及补充网络结构离子配位数，使玻璃的稳定性增强，但用量过大使性能反而变差，优选的质量分数为CuO+Cr2O3≤5％、CeO2+Sb2O3≤3％。
Bi2O3作为玻璃的改性剂，降低玻璃的Tg以降低烧结温度，提高TEC和介电常数，轻度提高蚀刻速度，但价格高，过量也会导致成型性差，优选的质量分数为Bi2O3≤30％。
Al2O3、TiO2作为玻璃的改性剂，显著提高玻璃稳定性，并提高Tg和介电常数，降低TEC和显著降低蚀刻速度，优选质量分数为Al2O3≤10％，TiO2≤5％。
发明人指出：使用的BaO质量分数在10％以下的障壁玻璃粉，既成份简单又对环境和人体无损害，便于大批量生产，经检测综合性能完全达到要求。
本发明的PDP障壁用玻璃粉制造方法是：将以上各种氧化物干法混合均匀后，通过传统的公知技术——熔制、冷却、破碎、细磨、分级得到性能合格的玻璃粉。
上述工艺中，所述熔制温度为1100℃～1350℃，熔制时间为30分钟～180分钟。
本发明的无铅玻璃粉，包含氧化铝、氧化钛、堇青石、石英粉、氧化锌的一种或几种物质组成的填料组合，比例较低，为5％～15％，而已有专利等资料介绍填料比例在15％～50％。填料比例低，既能有良好的形状维持性和膨胀系数调节能力，避免了引入填料过多增加成本和可能产生的电性能变化和引入杂质，同时保持了较好的烧结性能。发明人强调指出：氧化锌的加入更可协助控制喷砂或酸蚀等障壁处理方法的速度，提高了效率，保持烧结颜色和结构一致性，优选的质量比例在1％～15％。
本发明提供的PDP障壁用玻璃粉，属于环保的无铅玻璃粉，具有更加优化的粉体平均粒径和粒度分布，用于制作等离子显示屏障壁的材料，可以制作精度高、强度好的适用于喷砂、酸蚀等方法处理的障壁；和已公开的同类障壁材料相比，具有成份不复杂、原材料价格低廉、配方范围窄便于大生产的优点；介电常数在6～16之间，有利于降低PDP整机功耗；膨胀系数范围在65×10-7～85×10-7之间，更加适用于与后板介质材料及显示器基板玻璃匹配，有效消除烧结应力防止基板变形。
具体实施方式
实施例：按照本发明的玻璃粉配方取用各种原料，具体配方列于表1-1、表2-1和表3-1：
表1-1
Figure A20091010259100071
表2-1
Figure A20091010259100081
表3-1
Figure A20091010259100082
Figure A20091010259100091
通过球磨机将按比例称量好的原料混合均匀后加入铂金埚或者特制池炉中于1250℃熔制120分钟，让各组分充分熔融澄清均化后，用双辊筒轧机轧片干法冷却，再干法或湿法粗磨和细磨、干燥、与制备合格的填料混合制得无铅玻璃粉；其中湿法球磨时，介于粉体的化学稳定性会受影响，在湿法球磨时优选使用乙醇、甲醇、乙酸乙酯等有机溶剂替代水。
无铅玻璃粉的粉体粒度和分布以及各项性能达到本发明提供的参数范围，用岛津DTA50差热分析仪作Tg、Tf分析，用日本日置3532LCR测试仪测定1MHz时的介电常数，用ZN6-11型膨胀仪测定膨胀系数，用Masterizer2000(Malvern，UK)激光粒度仪测定粒度分布，其结果统计如表1-2、表2-2和表3-2：
表1-2
Figure A20091010259100092
Figure A20091010259100101
表2-2
Figure A20091010259100102
表3-2
Figure A20091010259100103

Claims (4)

1 一种PDP障壁用玻璃粉，由玻璃组分和填料组合组成，其特征在于玻璃各组份组成以质量分数计为：
BaO                ≤10％，
ZnO                30％～55％，
Bi2O3              ≤30％，
B2O3               10％～50％，
SiO2               ≤15％，
Al2O3              ≤10％，
CaO                ≤10％，
CaO+SrO+BaO+MgO    ≤20％，
TiO2               ≤5％，
Na2O               ≤5％，
R2O                ≤10％，
P2O5               ≤15％，
CeO2+Sb2O3         ≤3％，
CuO+Cr2O3          ≤5％；
其中R2O是碱金属的氧化物；
填料组合由氧化铝、氧化钛、堇青石、石英粉、氧化锌的一种或几种物质组成，所占的质量比例为5％～15％。
2 如权利要求1所述的玻璃粉，其特征在于所述的填料组合中氧化锌的加入质量比例为1％～15％。
3 如权利要求1所述的PDP障壁用玻璃粉，其特征在于该玻璃粉是按照以下方法制造的：将以上各种氧化物干法混合均匀后，通过传统技术的熔制、冷却、破碎、细磨、分级得到性能合格的玻璃粉。
4 如权利要求2所述的玻璃粉，其特征在于制造过程中，所述熔制温度为1100℃～1350℃，熔制时间为30分钟～180分钟。
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