專利名稱：一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料的制作方法
一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃材料領(lǐng)域，具體地說，是一種等離子體顯示屏(Plasma Display Panel,即PDP)障壁用無鉛玻璃材料。
背景技術(shù)：
等離子顯示屏(PDP)是繼CRT、 LCD之后的新一代顯示屏，它問世于 20世紀(jì)60年代，在20世紀(jì)90年代中期開始批量生產(chǎn)。由于該顯示屏技術(shù)擁 有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如視角廣、薄型化、圖像無畸變、響應(yīng)速度快、壽命長、 具有較好的發(fā)光效率和亮度(亮度為30 700cd/cm2)，發(fā)光效率在0.1 0.51 m/W，有存儲功能、宜制作大尺寸等，因此它是目前公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)高清晰度數(shù) 字電視和大屏幕壁掛電視最有希望的顯示器件，各國對它的研究開發(fā)相當(dāng)活 躍，具有廣闊的市場前景。
PDP是在兩張超薄的玻璃板之間注入混合氣體，并施加電壓利用熒光粉發(fā)
光成像的設(shè)備。其工作原理是一種利用氣體放電的顯示技術(shù)，其工作原理
與日光燈很相似。它采用了等離子管作為發(fā)光元件，屏幕上每一個等離子.管
對應(yīng)一個像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經(jīng)氣密性封
接形成一個個放電空間。放電空間內(nèi)充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒
質(zhì)。在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)面上涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作激勵電極。當(dāng)向
電極上加入電壓，放電空間內(nèi)的混合氣體便發(fā)生等離子體放電現(xiàn)象。氣體等
離子體放電產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)射出可見光，顯現(xiàn)出
圖像。當(dāng)使用涂有三原色(也稱三基色)熒光粉的熒光屏?xí)r，紫外線激發(fā)熒
光屏，熒光屏發(fā)出的光則呈紅、綠、藍(lán)三原色。當(dāng)每一原色單元實(shí)現(xiàn)256級
灰度后再進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)彩色顯示。等離子體顯示器技術(shù)按其工作方式可
分為電極與氣體直接接觸的直流型PDP和電極上覆蓋介質(zhì)層的交流型PDP兩
大類。目前研究開發(fā)的彩色PDP的類型主要有三種單基板式(又稱表面放電
式)交流PDP、雙式(又稱對向放電式)交流PDP和脈沖存儲直流PDP。
等離子的特點(diǎn)等離子是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，不需要背景光源，因此
沒有LCD顯示屏的視角和亮度均勻性問題，而且實(shí)現(xiàn)了較高的亮度和對比度。
而三基色共用同一個等離子管的設(shè)計也使其避免了聚焦和匯聚問題，可以實(shí)
現(xiàn)非常清晰的圖像。與CRT和LCD顯示技術(shù)相比，等離子的屏幕越大，圖
像的色深和保真度越高。除了亮度、對比度和可視角度優(yōu)勢外，等離子技術(shù)
也避免了 LCD技術(shù)中的響應(yīng)時間問題，而這些特點(diǎn)正是動態(tài)視頻顯示中至關(guān)
重要的因素。因此從目前的技術(shù)水平看，等離子顯示技術(shù)在動態(tài)視頻顯示領(lǐng)
域的優(yōu)勢更加明顯，更加適合作為家庭影院和大屏幕顯示終端使用。等離子
顯示器無掃描線掃描，因此圖像清晰穩(wěn)定無閃爍，不會導(dǎo)致眼睛疲勞。等離
子也無X射線輻射。由于這些突出特點(diǎn)，等離子堪稱真正意義上的綠色環(huán)保
顯示產(chǎn)品，是替代傳統(tǒng)C'RT彩電的理想產(chǎn)品。
等離子體顯示屏障壁玻璃材料起到保持顯示屏前后基板間隔的作用，高 度為100 200nm，障壁的形成質(zhì)量影響PDP的顯示精度。最初制作方法是以 反復(fù)的絲網(wǎng)印刷和干燥為主流，但為了提高精度，后來發(fā)明噴砂法、感光埋 入法和感光漿料法等。
傳統(tǒng)的等離子體顯示屏障壁玻璃材料都含有大量的鉛，鉛屬于重金屬會 沉積在人體內(nèi)，血液中含量超過25 mg/dl就會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，影響到神經(jīng)系 統(tǒng)、生殖系統(tǒng)造成新生兒IQ降低(智障兒)，且鉛會溶于酸性水中(酸雨)，在土 壤中會擴(kuò)散難以回收。在90年代初期美國先有無鉛之提議，美國環(huán)保署(EPA) 希望美國民之血液含鉛量能由12.8 mg/dl降至2.8 mg/dl ，并規(guī)定TRI (Toxics Release Inventory)廠商使用申報量由25000 lb/year降至100 lb (原規(guī)劃為10 lb/year)。
由電子產(chǎn)品導(dǎo)致的環(huán)保問題日益受到公眾、相關(guān)人員和制造商的關(guān)注。 世界各國加強(qiáng)了在電子制造方面的環(huán)保立法工作。美國早在1993年6月就發(fā) 布了鉛稅法案。1998年11月，EPA(美國環(huán)境保護(hù)局灘出了防治PBT污染物 的戰(zhàn)略。EPA的有毒物質(zhì)清單(TRI)在1998年提出了新規(guī)則，增加了一些PBT 到TRI中，并且降低了TRI中己有PBT的報告標(biāo)準(zhǔn)。在日本，已制定并發(fā)布 了電子材料和特殊產(chǎn)品回收的法律，如1998年通過的"家用電子產(chǎn)品回收法"， 規(guī)定必須回收家用電子產(chǎn)品中所含的鉛。日本許多公司正致力于替代有害環(huán) 境的材料和工藝的研究。歐洲議會和歐盟理事會與日本同時提出了關(guān)于廢棄 電氣電子設(shè)備OVEEE)的指令和關(guān)于在電氣設(shè)備中限制使用危險物質(zhì)(RoHS) 的指令，并最終于2003年2月公布了清除鉛的使用的指令，自2006年7月1 日起生效。歐洲許多國家，如荷蘭、瑞士、瑞典、丹麥、挪威等，也已制定 了有關(guān)回收和再生電子垃圾的規(guī)定。我國已制定了《電子信息產(chǎn)品污染防治 管理辦法》，禁止或限制六種有害物質(zhì)(鉛、汞、鎘、六價鉻、聚合溴化聯(lián)苯或 者聚合溴化聯(lián)苯)在中國生產(chǎn)或進(jìn)口。由于我國電子產(chǎn)業(yè)在全球信息電子供應(yīng) 煉中主要負(fù)責(zé)OEM、 ODM等制造者角色，面對無鉛化要求時，我國業(yè)者承 受壓力將遠(yuǎn)大于國外產(chǎn)業(yè)。
日本住友金屬陶瓷(株)特開平6-144871提出了一類適用于感光埋入法 應(yīng)用的感光槳料，組成中玻璃粉末組成質(zhì)量百分比為PbO(65%)、B203(21%)、 Si02 (11%)、 A1203 (3%)，在1200。C下熔化，粉碎成玻璃材料。為了調(diào)節(jié)膨 脹系數(shù)加入氧化鋁粉，其特點(diǎn)是曝光時，玻璃和厚膜層內(nèi)紫外線散射弱，因 而可制成線寬為50^im以下，高度達(dá)15(Vm的精細(xì)圖案障壁，在52(TC下燒成。 這種玻璃材料的主要缺點(diǎn)是含鉛，不能滿足現(xiàn)在無鉛化發(fā)展的要求。
日本特開平9-218508提出一類可用于制造等離子顯示屏障壁的感光玻璃 材料，其特點(diǎn)是制成的障壁具有高的高寬比，圖案加工精度高。其中玻璃為 含鉍或鉛的低熔點(diǎn)玻璃，組成質(zhì)量百分比為Si02 (3 60%)、 B203 (5 40%)、 ZnO (2 40%)、 BaO (0 25%)、 Bi203或PbO (5 50%)、 A1203 (0 10%)， 玻璃Tg為350 470。C，玻璃粒子直徑為0.1 10^im，球形粒子占80%以上， 本專利在使用時往往燒結(jié)溫度偏高，不能滿足現(xiàn)在使用過程中盡可能的低溫 燒結(jié)的發(fā)展要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有障壁用玻璃材料的不足，提供一種等離子體 顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，以滿足市場對無鉛化PDP用無鉛障壁玻璃材料 的需求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的-
一種等離子體顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，原料按重量百分比組成為 Bi203 30% 50% B203 5% 40%
BaO 5% 30%
ZnO 0.1% 20%
Si02 0.1% 10%
A1203 0.1% 10%
MgO 0.1% 10%
Na20 0.1% 6%
Li20 0.1% 4%
所述的81203優(yōu)選為35% 46%，最佳為41%; 所述的8203優(yōu)選為20% 30%，最佳為25%; 所述的BaO優(yōu)選為7X 20X,最佳為15%; 所述的ZnO優(yōu)選為5X 15X，最佳為7%; 所述的Si02優(yōu)選為2Q/^ 5X，最佳為3%; 所述的Al203優(yōu)選為1% 3%,最佳為1.5。Z; 所述的MgO優(yōu)選為2X 5X，最佳為3%; 所述的Na20優(yōu)選為2X 5X，最佳為3%; 所述的Li20優(yōu)選為1% 3%，最佳為1.5%。
一種用于等離子體顯示屏障壁用無鉛玻璃材料的制備方法，步驟為，
① 按照重量百分比稱取各原料并進(jìn)行充分混合，制成混合料；
② 將石英坩堝放入溫度為125(TC的電爐中，預(yù)熱15分鐘，其中石英坩堝 內(nèi)套鉑金坩堝；
③ 將混合料加入鉑金坩堝中，在125(TC的熔制溫度下熔制，保溫2個小時;
④ 將熔制好的玻璃液壓片或倒入冷卻水中水淬；
⑤球磨、過篩、檢測、包裝。 本發(fā)明的無鉛玻璃材料適用于等離子體顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，但 本發(fā)明的玻璃的用途并不局限于此，通過添加不同的成分以及調(diào)整各組分之
間的配比關(guān)系得到具有能得到膨脹系數(shù)為65 95xlO力"C，燒成溫度為530 67(TC的等離子體顯示屏障壁用無鉛玻璃材料(請參見附圖1)，同時還可以和 一切在此溫度和膨脹系數(shù)相符的玻璃、陶瓷、金屬封接。這種用于等離子體 顯示屏障壁用無鉛玻璃材料在使用的情況下通常是粉末狀，最大顆粒的直徑 不能超過10pm。
對于Bi203的研究結(jié)果認(rèn)為鉍是取代鉛的最好元素，Bi203也具有降低玻 璃軟化點(diǎn)、使玻璃在熔化時具有適當(dāng)?shù)牧鲃有砸约罢{(diào)節(jié)玻璃熱膨脹系數(shù)的作 用，此外，還增加玻璃的比重。但是，如果玻璃中Bi203含量太少，這些作用 會變得不夠或者不明顯。如果該含量太高，熱膨脹系數(shù)會增加。
本發(fā)明一種用于等離子體顯示屏障壁用無鉛玻璃材料的積極效果是
(1) 本發(fā)明不含鉛，滿足WEEE、 RoHS指令的環(huán)保要求，可以在保持 較低的玻璃軟化溫度下實(shí)現(xiàn)對等離子體顯示屏障壁材料的絲網(wǎng)印刷后的燒 結(jié)；
(2) 適用范圍廣，具有較寬的性能調(diào)整范圍，同時還可以和在此溫度和 膨脹系數(shù)相符的玻璃、陶瓷、金屬封接，封接性能良好；
(3) 加入色素的不同，可實(shí)現(xiàn)燒結(jié)后的顏色多樣化，滿足不同客戶的個 性化需求；
(4) 測試結(jié)果表明，不僅具有適宜且易于調(diào)整的熱膨脹系數(shù)，合適的軟 化溫度，還具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，特別在無鉛化和性能優(yōu)異方面具有很強(qiáng) 的競爭力，具有性價比高的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的市場發(fā)展前景。


圖l玻璃障壁在PDP中的示意圖。
圖中的標(biāo)號分別為1、玻璃障壁，2、地址電極，3、背面板。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種等離子體顯示屏障壁用無鉛玻璃材料的具體實(shí)施方式
。
應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此 外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明 作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的 范圍。
百分比為
36% 26% 14% 13% 3% 2% 1%
實(shí)施例1
(1)原料組成按重量 Bi203 B203 BaO ZnO Si02 A1203 MgO
Na20 3.5% Li20 1.5%
(2) 原料引入
各原料均為化學(xué)純級原料，其中Bi203、 ZnO、 Si02均以氧化物引入，B203 以硼酸引入，BaO、 MgO、 Na20、 Li20均以碳酸鹽的形式引入，A1203以氫氧 化鋁引入。
(3) 制備方法
① 按照重量百分比稱取各原料并進(jìn)行充分混合，制成混合料；
② 將石英坩堝放入溫度為125(TC的電爐中，預(yù)熱15分鐘，其中石英坩堝 內(nèi)套鉑金坩堝；
③ 將混合料加入鉑金坩堝中，在125(TC的熔制溫度下熔制，保溫2個小
時；
④ 將熔制好的玻璃液壓片或倒入冷卻水中擊碎；
⑤ 球磨、過篩、檢測、包裝。
(4) 產(chǎn)品性能
燒結(jié)溫度580'C，燒結(jié)時間50min，膨脹系數(shù)76x10—7/°C ，粒徑范圍0.1 10nm，體積電阻率〉10i2Q'cm。
請參見圖1,玻璃障壁在PDP中的示意圖，其中，玻璃障壁l，地址電 極2，背面板3;而本發(fā)明制備的無鉛玻璃材料就是用于玻璃障壁l中的。
實(shí)施例2 (1)原料組成按重量百分比為
Bi20341%
B20325%
BaO15%
ZnO7%
Si023%
A12031.5%
MgO3%
Na203%
Li201.5%
(2)原料引入
各原料均為化學(xué)純級原料，其中Bi203、 ZnO、 Si02均以氧化物引入，B203 以硼酸引入，BaO、 MgO、 Na20、 Li20均以碳酸鹽的形式引入，A1203以氫氧 化鋁引入。'
(3) 制備方法 制備方法同實(shí)施例l。
(4) 產(chǎn)品性能
燒結(jié)溫度56(TC，燒結(jié)時間50min，膨脹系數(shù)81xl0力。C,粒徑范圍0.1 10pm，體積電阻率>10120
實(shí)施例3
(1)原料組成按重量百分比為:
45%
ii
B20315%
BaO15%
ZnO10%
Si022%
A12033%
MgO5%
Na204%
Li201%
(2)原料引入-
各原料均為化學(xué)純級原料，其中Bi203、 ZnO、 Si02均以氧化物引入，B203 以硼酸引入，BaO、 MgO、 Na20、 Li20均以碳酸鹽的形式引入，A1203以氫氧 化鋁引入。
(3) 制備方法 制備方法同實(shí)施例1。
(4) 產(chǎn)品性能
燒結(jié)溫度54(TC，燒結(jié)時間50min，膨脹系數(shù)85xl0—7/°C ，粒徑范圍0.1 lOjim，體積電阻率>1012"0110
權(quán)利要求
1. 一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征在于，原料按重量百分比組成為，Bi2O3為30％～50％，B2O3為5％～40％，BaO為5％～30％，ZnO為0.1％～20％，SiO2為0.1％～10％，Al2O3為0.1％～10％，MgO為0.1％～10％，Na2O為0.1％～6％，Li2O為0.1％～4％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子顯示慮障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的81203優(yōu)選為35% 46%;所述的8203優(yōu)選為20% 30%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的Bi203最佳為41X;所述的8203最佳為25%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的BaO優(yōu)選為7% 20%;所述的ZnO優(yōu)選為5% 15%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的BaO最佳為15%;所述的ZnO最佳為7X。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的Si02優(yōu)選為2Q/^ 5X;所述的八1203優(yōu)選為1 3%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的Si02最佳為3X;所述的八1203最佳為1.5%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的MgO優(yōu)選為2X 5X;所述的Na20優(yōu)選為2X 5X;所述的 Li20優(yōu)選為1% 3%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，其特征 在于，所述的MgO最佳為3X;所述的Na20最佳為3%;所述的Li20最佳 為1.5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子顯示屏障壁用無鉛玻璃材料，原料按重量百分比組成為，Bi₂O₃為30％～50％，B₂O₃為5～40％，BaO為5％～30％，ZnO為0.1％～20％，SiO₂為0.1％～10％，Al₂O₃為0.1％～10％，MgO為0.1％～10％，Na₂O為0.1％～6％，Li₂O為0.1％～4％。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)屬于環(huán)保型材料，各項性能優(yōu)良，特別是具有性價比高的優(yōu)點(diǎn)；具有適宜且易于調(diào)整的熱膨脹系數(shù)，合適的燒結(jié)溫度，還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和高的耐電壓強(qiáng)度。
文檔編號C03C3/066GK101376560SQ20081020075
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者李勝春, 培 陳 申請人:培 陳