DE102004009525A1

DE102004009525A1 - Trennrippenmaterial für Anzeigegeräte

Info

Publication number: DE102004009525A1
Application number: DE102004009525A
Authority: DE
Inventors: Seoghyun Cho; Kiyeon Lee; Haesoo Ha
Original assignee: Samsung Corning Co Ltd
Current assignee: Corning Precision Materials Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2004-09-09
Also published as: KR100563366B1; CN1304889C; US20040164662A1; KR20040075166A; CN1523419A; JP2004262752A

Abstract

Trennrippenmaterial für ein Anzeigegerät, umfassend 15 bis 50 Gew.-% Wasserglas (Na¶2¶SiO¶2¶) und 50 bis 85 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes, Verfahren zur Herstellung von Trennrippen für ein Anzeigegerät, das umfaßt: Ejizieren einer Zusammensetzung des Trennrippenmaterials von Anspruch 1 durch eine Düse auf ein Glassubstrat zum Bilden eines gewünschten Musters aus den Trennrippen auf dem Substrat und Trocknen des Musters aus den Trennrippen bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 200 DEG C und Flüssigkristallanzeige (LCD)-Gerät mit Trennrippen, die aus dem Trennrippenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trennrippenmaterial, das Wasserglas und einen anorganischen Füllstoff umfaßt, und ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Trennrippen in einem Anzeigegerät unter Verwendung desselben.
Eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display (LCD))- oder Plasmaanzeige (Plasma Display Panel (PDP))-Einheit weist einen in einem Zustand mit reduziertem Druck gehaltenen Entladungsraum auf, der durch abdichtendes Befestigen einer vorderen Platte an einer hinteren Platte unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung typischerweise gebildet werden kann. Eine Glaszusammensetzung mit einem niedrigen Schmelzpunkt zum Kleben einer Anzeige an einen Trichter einer CRT-Anzeige ist in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2000-030614 A offenbart. In diesem Patent wird ein Glasklebstoff auf Pb-B₂O₃-Basis verwendet, um die Anzeige an den Trichter durch Erwärmen auf 430 bis 450°C über 30 bis 40 Minuten zu kleben, und wird das laminierte Produkt bei 300 bis 380°C evakuiert, um ein hohes Vakuum unter 10^–6 Torr zu erhalten. Ferner offenbart die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2000-011929 ein Verfahren zur Herstellung einer Vakuumfluoreszenzanzeige (Vacuum Fluorescent Display (VFD)), Feldemissionsanzeige (Field Emission Display (FED)) oder LCD unter Verwendung eines derartigen Glasklebstoffes mit einem niedrigen Schmelzpunkt.
Ein derartiger Glasklebstoff mit niedrigem Schmelzpunkt enthält jedoch PbO, das für einen Arbeiter, der mit dem Glas hantiert, und für die Umgebung schädlich ist. Dementsprechend besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines Glasklebstoffes, der kein PbO enthält.
Diesbezüglich lehrt die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 1995-316398 die Verwendung einer Mischung aus einem Alkylphenylsiliziumharz als ein organisches Bindemittel und eines anorganischen Füllstoffes bei 200 bis 400°C, aber dieses Klebematerial weist die Probleme auf, daß der Evakuierprozeß aufgrund einer niedrigen Zersetzungstemperatur des organischen Bindemittels nicht über 380°C durchgeführt werden kann und das Alkylphenylsiliziumharz teuer ist. Eine Hintergrundbeleuchtungseinheit für LCD ist herkömmlich durch Anordnen von rohrartigen Lampen in Reihe hergestellt worden, was den Herstellprozeß kompliziert macht. Außerdem ist eine LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit mit Zwischenstücken, die auch als Trennrippen bekannt sind, aufgrund ihres komplizierten Herstellprozesses schwierig zu vergrößern. Dementsprechend besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zur Bildung einer Trennrippe für ein LCD in großem Maßstab auf eine einfache und wirtschaftliche Weise.
Im Falle eines PDP-Geräts ist ein Verfahren zur Herstellung einer Trennrippe zur Bildung eines Entladungsraumes entwickelt worden, das umfaßt: Verteilen einer anorganischen Kle bepaste, die einen Glasklebstoff mit einem niedrigen Schmelzpunkt enthält, und eines anorganischen Füllstoffes auf der gesamten Oberfläche eines Glassubstrats, Sintern der verteilten Paste, Anordnen der gesinterten Paste in einem bestimmten Muster und Sandstrahlen des gebildeten Musters. Ein derartiges Verfahren erfordert jedoch komplizierte Prozeßschritte und ist aufgrund der Unterschiede im Abstand und in der Struktur der Trennrippen und auch in den Betriebsprinzipien zwischen PDP und LCD auf ein LCD nicht direkt anwendbar.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein neuartiges Trennrippenmaterial bereitzustellen, das zur Bildung eines Entladungsraumes in einem Anzeigegerät vorteilhaft verwendet werden kann.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein praktisches und einfaches Verfahren zur Herstellung von Trennrippen in einem Anzeigegerät mit niedrigen Kosten bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe gelöst durch ein Trennrippenmaterial für ein Anzeigegerät, umfassend 15 bis 50 Gew.-% Wasserglas (Na₂SiO₂) und 50 bis 85 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes.
Weiterhin wird die zweitgenannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Trennrippen für ein Anzeigegerät, das umfaßt: Ejizieren einer Zusammensetzung des Trennrippenmaterials von Anspruch 1 durch eine Düse auf ein Glassubstrat zum Bilden eines gewünschten Musters aus den Trennrippen auf dem Substrat und Trocknen des Musters aus den Trennrippen bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 200°C.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt ein Flüssigkristallanzeige(Liquid Crystal Display (LCD))-Gerät mit Trennrippen, die aus dem Trennrippenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet sind.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:
1 eine Längsquerschnittsansicht einer LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit mit Trennrippen; und
2 eine schematische Ansicht, die die Prozedur zur Herstellung von Trennrippen unter Verwendung einer Ejektionsdüse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Trennrippenmaterial zur Bildung eines Entladungsraumes für ein Anzeigegerät, wie zum Beispiel PDP und LCD, und das erfinderische Trennrippenmaterial ist dadurch charakterisiert, daß es Wasserglas (Na₂SiO₂) und einen anorganischen Füllstoff umfaßt, wobei es weder Glas mit niedrigem Schmelzpunkt noch ein Bindeharz enthält. Das erfindungsgemäße Trennrippenmaterial kann durch Verteilen einer Pastenzusammensetzung für das Trennrippenmaterial auf einem Substrat über eine Düse und Trocknen der verteilten Paste bei einer relativ niedrigen Temperatur einfach hergestellt werden, und somit kann es bei der Bildung einer Trennrippe beziehungsweise eines Zwischenstücks in der Massenherstellung von Anzeigegeräten vorteilhaft verwendet werden.
Speziell umfaßt das erfinderische Trennrippenmaterial das Wasserglas und den anorganischen Füllstoff in Mengen von jeweils 15 bis 50 Gew.-% und 50 bis 85 Gew.-%.
Das Trennrippenmaterial kann aus einer Pastenzusammensetzung gebildet werden, die 20 bis 80 Gew.-% einer Wasserglaslösung, die ein Wasserglas in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% enthält, und 20 bis 80 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes umfaßt. Wenn der Gehalt des Wasserglases geringer als die untere Grenze ist, wird die Viskosität der Zusammensetzung übertrieben niedrig und ist es somit schwierig, eine Rippenstruktur zu bilden, während, wenn der Wasserglasgehalt höher als die obere Grenze ist, die Viskosität der Zusammensetzung zu hoch wird, um aus einer Düse abgegeben zu werden.
Das einzig in der vorliegenden Erfindung verwendete Wasserglas ist allgemein bekannt und handelsüblich. Das Wasserglas kann durch die Hinzugabe von Wasser leicht verdünnt werden, wodurch somit eine Steuerung der Viskosität und der Konzentration der Zusammensetzung zur Bildung einer Trennrippe erleichtert wird. Außerdem gibt es keine schädlichen Materialien während des Hantierens mit der Zusammensetzung frei.
Charakteristische Beispiele für den anorganischen Füllstoff schließen Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirconiumdioxid, Cordierit, Siliziumdioxid (SiO₂), Eucryptit und Spodumen ein. Der anorganische Füllstoff kann eine mittlere Größe im Bereich von 0,1 bis 30 μm aufweisen. Wenn die mittlere Größe des anorganischen Füllstoffes geringer als 0,1 μm ist, ist das Dispergieren des anorganischen Füllstoffes schwierig und wird die hergestellte Trennrippe leicht rissig. Wenn unterdessen die mittlere Größe des anorganischen Füllstoffes größer als 30 μm ist, ist die Pastenzusammensetzung aufgrund ihrer thixotropischen Eigenschaft schwer auf der Glasplatte zu verteilen.
Das Trennrippenmaterial kann durch Ejizieren der Zusammensetzung für das Trennrippenmaterial in einem gewünschten Muster der Trennrippen durch eine Düse und Trocknen des Musters aus Trennrippen leicht gebildet werden. Das Trocknen kann bei einer niedrigen Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 200°C durchgeführt werden.
Wenn das Trennrippenmaterial verwendet wird, um einen Raum zwischen Glasplatten zu bilden, kann es eine gute Abdichteigenschaft verleihen, so daß es bei der Herstellung von Trennrippen oder Zwischenstücken für den Entladungsraum von PDP, VFD, FED oder LCD vorteilhaft benutzt werden kann.
Da die Zusammensetzung des Trennrippenmaterials eine gute Haftfestigkeit aufweist, kann sie zusätzlich als ein gebräuchlicher Klebstoff, zum Beispiel zum Kleben von zahlreichen Glasscheiben, verwendet werden.
Der Längsschnitt einer LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit mit Trennrippen ist in 1 dargestellt, wobei eine hintere Glasplatte 8 und eine vordere Glasplatte 1 durch ein Dichtmittel 9 verklebt sind, um einen Entladungsraum 7 für ein LCD zu bilden, eine reflektierende Platte 5 auf der Innenseite der hinteren Glasplatte 8 angeordnet ist, Trennrippen 4 auf der reflektierenden Platte 5 vorgesehen sind und die Abdichtpaste 2 zwischen die Oberseite der Trennrippen 4 und der vorderen Platte 1 gefüllt ist. Weiterhin sind fluoreszierende Substanzen 3 und 6 zum Emittieren von Licht im Entladungsraum jeweils auf der vorderen Platte 1 und auf der Innenseite der reflektierenden Platte 5 aufgetragen.
Unter Bezugnahme auf 2 kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Trennrippe für ein LCD durch Verteilen und Trocknen der erfinderischen Paste, die Wasserglas und einen anorganischen Füllstoff enthält, durch eine Ejektionsdüse hergestellt werden.
Wie vorangehend erwähnt, erzeugt die erfinderische Pastenzusammensetzung für die Trennrippe keine flüchtigen schädlichen Materialien in der Arbeitsumgebung. Ferner weist das Herstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Vorteil gegenüber den bisherigen Verfahren auf, indem es bei einer relativ niedrigen Temperatur von 200°C durchgeführt werden kann. Somit kann das erfinderische Verfahren für die Massenherstellung von Anzeigegeräten, wie zum Beispiel PDP, VFD und FED etc. verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter anhand der folgenden Beispiele beschrieben werden, die jedoch nicht den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung begrenzen sollen.
Beispiel 1
60g einer Mischung, die 70 Gew.-% Wasserglas und 30 Gew.-% destilliertes Wasser enthält, 30g Aluminiumoxidkörnchen (ALM41, ein Produkt von SMITOMO, Japan) und 40g eines Zirkonpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 8,0μm wurden miteinander gemischt, um eine anorganische Klebepaste zu erhalten.
Die resultierende anorganische Klebepaste wurde auf die gesamte Oberfläche einer 50 mm × 50 mm × 2,8 mm-Sodakalkglasplatte mit einer Dicke von 2,5 mm verteilt und bei 120°C für 30 Minuten getrocknet. Danach wurde die Haftfestigkeit der resultierenden Probe durch Anwenden von Scherspannung auf die anorganische Klebeschicht und Bestimmen der Last, bei der die Schicht mit einem Schälkrafttestgerät zerbrochen wird, getestet. Das Testergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Wie in 2 gezeigt, wurde ferner die anorganische Klebepaste 40 auf ein Sodakalkglas 20 (eine hintere Glasplatte) in einem Muster unter Verwendung einer Düse 10 aufgebracht, um eine Trennrippe 30 zu liefern, und wurde ein weiteres Sodakalkglas (eine vordere Glasplatte) mit derselben Größe wie die hintere Glasplatte darauf gelegt, und wurde das resultierende Laminat für 30 Minuten bei 120°C getrocknet, um eine Entladungsstruktur für eine LCD-Hintergrundbeleuchtungsplatte zu erhalten. Die Entladungsstruktur wurde auf 380°C in einem Ofen erwärmt und unter 10^–7 Torr eingedampft und danach einem Undichtheitstest unterzogen. Das Testergebnis ist auch in der Tabelle 1 ausgelistet.
Beispiel 2
Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 30 g einer Mischung, die aus 83 Gew.-% Wasserglas und 17 Gew.-% destilliertes Wasser zusammengesetzt ist, 52 g eines Zirkonpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 8,0 μm und 18 g eines SiO₂-Pulvers mit einem mittleren Durchmesser von 7,4 μm verwendet wurden, um eine anorganische Klebepaste zu erhalten.
Beispiel 3
Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 30 g einer Mischung, die aus 83 Gew.-% Wasserglas und 17 Gew.-% destilliertes Wasser zusammengesetzt ist, 25 g eines SiO₂-Pulvers mit einem mittleren Durchmesser von 7,4 μm und 55 g eines Cordierit-Feinpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 3,0 μm (vorangehend hergestellt durch Mischen von MgO, Al₂O₃ und SiO₂ in einem Molverhältnis von 2:2:5, Sintern bei 1400°C für 2 h, Mahlen mit einer Kugelmühle und Filtern mit einem Sieb mit 150 Mesh hergestellt) verwendet wurden, um eine anorganische Klebepaste zu erhalten.
Beispiel 4
Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 30 g einer Mischung, die aus 80 Gew.-% Wasserglas und 20 Gew.-% destilliertes Wasser zusammengesetzt ist, 50 g eines Zirkon-Feinpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 8,0 μm und 30 g eines β-Eucryptit-Feinpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 5,0 μm (vorangehend durch Mischen von Li₂O, Al₂O₃ und SiO₂ in einem Molverhältnis von 1:1:2, Sintern bei 1300°C für 2 h, Mahlen mit einer Kugelmühle und Filtern mit einem Sieb mit 150 Mesh hergestellt wurde) verwendet wurden, um eine anorganische Klebepaste zu erhalten.
Beispiel 5
Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 30 g einer Mischung, die aus 80 Gew.-% Wasserglas und 20 Gew.-% destilliertes Wasser zusammengesetzt ist, 42 g eines Aluminiumoxid-Feinpulvers (ALM 41, ein Produkt von SMITOMO, Japan) mit einem mittleren Durchmesser von 1,5 μm und 32 g eines SiO₂-Pulvers mit einem mittleren Durchmesser von 7,4 μm verwendet wurden, um eine anorganische Klebepaste zu erhalten.
Beispiel 6
Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 30 g einer Mischung, die aus 70 Gew.-% Wasserglas und 30 Gew.-% destilliertes Wasser zusammengesetzt ist, 60 g eines Zirkon-Feinpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 8,0 μm und 55 g eines Cordierit-Feinpulvers mit einem mittleren Durchmesser von 3,0 μm (vorangehend durch Mischen von MgO, Al₂O₃ und SiO₂ in einem Molverhältnis von 2:2:5, Sintern bei 1400°C für 2 h, Mahlen mit einer Kugelmühle und Filtern mit einem Sieb mit 150 Mesh hergestellt wurde) verwendet wurden, um eine anorganische Klebepaste zu erhalten.
Vergleichsbeispiel
Die Prozedur von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß ein PbO-B₂O₃-basiertes Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt mit einem Cordierit-Pulver, wie in Beispiel 3 hergestellt, in einem Mischverhältnis von 8:2 bezüglich des Gewichts gemischt wurde, um eine Kontrollklebepaste herzustellen, und sie bei 430°C gesintert wurde, nachdem sie auf die Glasplatte aufgetragen worden war.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Klebepaste bei einer relativ niedrigen Temperatur von unter 200°C getrocknet werden, um eine Trennrippe zu bilden, und weist die derart gebildete Trennrippe eine hohe Haftfestigkeit und eine gute Abdichtungseigenschaft auf, wodurch sie somit bei der Herstellung einer planaren LCD-Hintergrundbeleuchtung, PDP, VFD oder FED vorteilhaft verwendet werden kann.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Trennrippenmaterial für ein Anzeigegerät, umfassend 15 bis 50 Gew.-% Wasserglas (Na₂SiO₂) und 50 bis 85 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes.
Trennrippenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Füllstoff ein oder mehrere ist, der/die aus der Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirconiumdioxid, Cordierit, Siliziumdioxid (SiO₂), Eucryptit und Spodumen besteht.
Trennrippenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser des anorganischen Füllstoffes im Bereich von 0,1 bis 30 μm liegt.
Verfahren zur Herstellung von Trennrippen für ein Anzeigegerät, das umfaßt: Ejizieren einer Zusammensetzung des Trennrippenmaterials von Anspruch 1 durch eine Düse auf ein Glassubstrat zum Bilden eines gewünschten Musters aus den Trennrippen auf dem Substrat und Trocknen des Musters aus den Trennrippen bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 200°C.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 20 bis 80 Gew.-% einer Wasserglaslösung, die ein Wasserglas in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% enthält, und 20 bis 80 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes umfaßt.
Flüssigkristallanzeige (LCD)-Gerät mit Trennrippen, die aus dem Trennrippenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet sind.