CN102701588B - 一种等离子体显示器面板用的玻璃基板 - Google Patents
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Abstract
一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，所述的玻璃基板中各化学成分按重量百分比组成如下：SiO2 50~65%，Al2O3 5~15%，Na2O 0.01~15%，MgO 0.01~15%，CaO 0.01~10%，SrO 0.01~15%，BaO 0.01~13%，Fe2O3 0.01~1%，ZrO2 0.01~5%。填补了国内光学玻璃市场中等离子显示器玻璃基板的研发空白，提供浮法工艺生产PDP玻璃基板原片的料方成分，通过对化学组成的精细配比，可以生产出更加轻量化、满足各项性能指标的PDP玻璃基板。
Description
技术领域
本发明属于等离子显示器的光电玻璃生产技术领域，尤其适用于浮法生产，涉及一种等离子体显示器面板用的玻璃基板的配方。
背景技术
等离子显示技术PDP是近年来伴随着电子产业的发展而发展起来的一种先进的平板显示技术，是目前民用市场上的两种最主要的平板显示技术。尤其，PDP作为大型的平板彩色显示器受到注目。在PDP中，其前后基板之间具有大量单元，通过在该单元中进行等离子体放电而形成图像，其工作原理与日光灯类似。PDP采用等离子管作为发光元件，屏幕上的每一个像素对应一个单独的等离子管。PDP的屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极，因此要求玻璃基板具有比较高的应变点温度。目前彩色PDP的类型主要有三种：单基板式交流PDP、双式交流PDP和脉冲存储直流PDP。
PDP是一种自发光显示技术，不需要背景光源，没有LCD显示器的视角和亮度均匀性问题，并且实现了高亮度和高对比度，可以实现非常清晰的图像。等离子显示技术在动态视频显示领域里有明显优势，更加适合作为大屏幕显示终端。等离子显示技术无扫描线扫描，因此图像清晰稳定无闪烁，可以防止眼睛疲劳，同时PDP也避免了X射线对人体的辐射。由于这些突出特点，PDP可以称为真正意义上的绿色环保显示产品。
等离子的工作原理：是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光组件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图像。当使用涂有三原色（也称三基色）荧光粉的荧光屏时，紫外线激发荧光屏，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。等离子体显示器技术按其工作方式可分为电极与气体直接接触的直流型PDP和电极上覆盖介质层的交流型PDP两大类。目前研究开发的彩色PDP的类型主要有三种：单基板式（又称表面放电式）交流PDP、双式（又称对向放电式）交流PDP和脉冲存储直流PDP。
作为PDP玻璃基板原片必须具有下列的特性：
1）具有高于570℃的应变点温度，减少玻璃基板在后续加工热处理时发生弹性特征变化，引起玻璃基板弯曲变形；
2）具有高的线膨胀系数，热膨胀系数80-90×10-7/℃之间，减少热处理温度变化而引起的热收缩和不规则变形，或者炸裂；
3)较高的体电阻，显示器是由前后两块基板制成，两块基板制成阴阳电极，用气体隔离形成放电空间，玻璃基板是用来密封的，必须具有保持内部与外部的电绝缘性；
4)良好的化学稳定性，在玻璃基板上要进行许多化学溶剂的涂膜和光刻，必须耐多种试剂的侵蚀而能不产生表面缺陷；
5)有较好的抵抗风化的能力，用于彩色显示器不会产生视觉疲劳和老化现象。
此外，为了适应大尺寸显示器轻量化的要求，玻璃基板的密度必须足够低，一般需低于2.8g/ cm3，且越轻越好。
在以上的PDP与CRT和LCD对比下，以及对PDP玻璃基板提出的高要求下，促使了我们对等离子玻璃基板的开发研究。未来的显示领域发展，将会以大型化和精致化为主导旋律，等离子显示器时代即将到来。
发明内容
本发明为了填补国内市场中等离子显示器玻璃基板的研发空白，提供一种等离子体显示器面板用的玻璃基板的料方设计，通过对化学组成的精细配比，可以生产出满足PDP玻璃基板的各项性能指标的玻璃基板原片。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，关键在于：所述的玻璃基板中各化学成分按重量百分比组成如下：
SiO2 50~65%，
Al2O3 5~15%，
Na2O 0.01~15%，
MgO 0.01~15%，
CaO 0.01~10%，
SrO 0.01~15%，
BaO 0.01~13%，
Fe2O3 0.01~1%，
ZrO2 0.01~5%。
本发明中最关键的一是对于各种组成中氧化物的合理控制，获得大于200微米无任何质量缺陷，更加符合PDP基板要求的玻璃原片；二是本配方中不含氧化钾，由于钾离子半径大于钠离子，氧化钾给出氧的能力强化氧化钠，钾离子占据玻璃硅氧骨架结构中，增加链条半径，减少了玻璃基板的密度，更加符合PDP基板轻量化的要求；三是加入Fe2O3成分后，可以平衡原料内部氧化还原气氛的波动，尤其是硅砂原料中有机氧化物含量的微量波动，避免影响澄清效果，产生微气泡缺陷。
用此种化学成份的混合物熔化出的玻璃，更加符合PDP基板轻量化的要求，而且改善了浮法玻璃的熔化性能，促进澄清和均化的效果，更加有效的排除玻璃液内部的微气泡，在200微米内无任何质量缺陷，完全可以满足了PDP玻璃基板原片的所有性能要求：密度小于或等于2.84g/cm3，具有高于570℃的应变点温度，在0~350℃范围的线性热膨胀系数80×10-7/K ~ 92×10-7/K之间。
具体实施方式
一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，重要的是：所述的玻璃基板中各化学成分按重量百分比组成如下：
SiO2 50~65%，
Al2O3 5~15%，
Na2O 0.01~15%，
MgO 0.01~15%，
CaO 0.01~10%，
SrO 0.01~15%，
BaO 0.01~13%，
Fe2O3 0.01~1%，
ZrO2 0.01~5%。
所述的MgO、CaO、SrO、BaO的重量之和占总量的5~30%。
所述的MgO的含量优选2.07~3.18%。
所述的CaO的含量优选2.29~4.43%。
所述的SrO的含量优选5.93~9.36%。
所述的BaO的含量优选4.27~7.83%。
所述的Fe2O3的含量优选0.08-0.23%。
所述的ZrO2的含量优选0.88-4.36%。
所述的Na2O的含量优选9.17~13.02%。
所述的Al2O3的含量优选8.07~10.38%。
本发明中最关键的是配方中不含氧化钾，由于钾离子半径大于钠离子，氧化钾给出氧的能力强化氧化钠，钾离子占据玻璃硅氧骨架结构中，增加链条半径，减少了玻璃基板的密度，更加符合PDP基板轻量化的要求，用此配方生产出的玻璃基板原片的密度小于或等于2.84g/cm3。
本发明在具体实施时，a、按照依据玻璃性能要求设计的玻璃配方准确称取所需要的原材料，将原料粗颗粒碾碎混匀，装入铂金坩埚备用；b、样品在1480℃放入高温炉后，温度升至1480℃恒温保温3小时，3分钟升温至1520℃，恒温保温2.5小时，2分钟升至1540℃，恒温保温1.5小时后，熔样结束；c、在熔样结束前1.5小时开启退火马弗炉，使马弗炉炉膛温度升到620℃，同时放入成型钢板预热；d、熔样结束后，将熔好的玻璃液倒在已经预热好的钢板上的成型槽内，倒样时使玻璃液匀速向后移动，保证玻璃均匀；e、迅速将成型的玻璃样送入马弗炉中退火1小时，之后将马弗炉自然降温，达到室温后退火结束。
在本发明中，SiO2为玻璃网络形成体，是玻璃的骨架，其含量低于50wt%时，玻璃基板的耐热性恶化；而如果其含量超过75wt%以后，玻璃的高温粘度会增加，使玻璃的熔化温度更高，无法满足各工序生产时所需的条件；同时，玻璃的线性热膨胀系数会下降。因此要使SiO2的含量在比较适合的范围内，才可以满足生产与性能的要求。其较适合的范围是50%~65%。
Al2O3具有改善玻璃化学稳定性的功效，可以提高玻璃化温度、使玻璃基板的耐热性提高，如果其含量少于1.5wt%时，效果不明显，但是，如果超过15wt%，玻璃的高温粘度增加，无法降低制造玻璃基板时的温度。其较适合的范围是5%~15%。
MgO具有降低玻璃熔化时的粘性并促进玻璃熔化的作用，但是如果其含量超过15%，则会产生玻璃的热膨胀系数过大的倾向，而且玻璃会变得容易失透。其较适合的范围是0.01%~15%。
CaO具有降低玻璃化温度、增大玻璃线性热膨胀系数有效果，并且可以降低玻璃的高温粘度。但是如果其含量超过12%，则存在热膨胀系数过大的倾向，且变得容易发生失透。其较适合的范围是0.01%~10%。
SrO具有降低玻璃化温度、增大热膨胀系数和降低玻璃的高温粘度的效果。但是如果其含量超过16%，则存在线性热膨胀系数和密度过大的倾向，且变得容易发生失透。较适合的范围是0.01%~15%。
BaO具有降低玻璃化温度和增大热膨胀系数的效果。但是如果其含量超过16%，则存在热膨胀系数和密度过大的倾向，且变得容易发生失透。较适合的范围是0.01%~13%。
Na2O具有降低玻璃熔解温度及降低黏度之作用，具有助熔效果，可降低玻璃熔解所需能量，降低黏度也有助于排除气泡，缩短玻璃熔解与澄清时间。但是过量加入容易引起玻璃的耐热性非常容易下降，且弱化耐酸碱侵蚀能力，也会降低玻璃机械性质。Na2O较适合的范围是0.01%~15%。
ZrO2具有提高玻璃的耐热性和化学耐久性的效果，如果其含量超过10%，则玻璃会容易失透。ZrO2较适合的范围是0.01%~5%。
本发明所制成玻璃样品的组成及物理特性汇整于表1、表2、表3：
表1
表2
表3
Claims (8)
1.一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的玻璃基板中各化学成分按重量百分比组成如下：
SiO2 50~65%，
Al2O3 5~15%，
Na2O 14.85~15%，
MgO 10.34~15%，
CaO 0.01~10%，
SrO 0.01~15%，
BaO 0.01~13%，
Fe2O3 0.01~1%，
ZrO2 0.01~5%。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的MgO、CaO、SrO、BaO的重量之和占总量的11.41~30%。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的CaO的含量优选2.29~4.43%。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的SrO的含量优选5.93~9.36%。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的BaO的含量优选4.27~7.83%。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的Fe2O3的含量优选0.08-0.23%。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的ZrO2的含量优选0.88-4.36%。
8.根据权利要求1所述的一种等离子体显示器面板用的玻璃基板，其特征在于：所述的Al2O3的含量优选8.07~10.38%。
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