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CN1884168A - 等离子显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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CN1884168A
CN1884168A CNA2005101162752A CN200510116275A CN1884168A CN 1884168 A CN1884168 A CN 1884168A CN A2005101162752 A CNA2005101162752 A CN A2005101162752A CN 200510116275 A CN200510116275 A CN 200510116275A CN 1884168 A CN1884168 A CN 1884168A
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CN
China
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component
glass
sealing glass
flat panel
display equipment
Prior art date
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Pending
Application number
CNA2005101162752A
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English (en)
Inventor
许钟
禹盛浩
金铉旭
文炳俊
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LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明涉及一种不包括Pb，即，对环境有害的材料的密封玻璃组分以及采用该密封玻璃组分的平板显示设备。本发明的密封玻璃组分包括：20mol％至50mol％的Sb2O3、30mol％至70mol％的B2O3、5mol％至15mol％的SiO2以及0mol％至15mol％的Al2O3。根据本发明的平板显示设备具有前面板和后面板，在前面板和后面板之间具有预定距离的情况下，利用密封玻璃组分将它们组合在一起。

Description

等离子显示设备及其驱动方法
该专利申请要求2005年6月24日在韩国提交的第10-2005-0055320号专利申请的优先权，在此引用该专利申请的全部内容供参考。
技术领域
本发明涉及密封玻璃组分和使用该密封玻璃组分的平板显示设备。
背景技术
广泛使用的显示装置是阴极射线管(CRT)。然而，CRT的问题是，显示区越大，重量越重，而且体积越大。然而，最近，解决了CRT的不足的平板式显示设备是下一代显示工业的一部分，即，继续进行技术开发。
诸如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、场致发射器件(FED)等的下一代显示器得到积极研究、开发和投资。此外，作为预期的平板式显示设备，还在研究采用电化学特性的电致变色显示器、采用分布颗粒的悬浮颗粒显示器(SPD)等。
在等离子显示面板上，在形成一个单元区的前面板与后面板之间形成阻挡条。每个单元内填充有诸如氖(Ne)、氦(He)或者Ne和He的混合气体(Ne+He)的主放电气体以及含有少量氙的惰性气体。如果惰性气体以高频电压放电，则它产生真空紫外线。辐照在阻挡条之间形成的荧光材料以显示图像。等离子显示面板可以制造得薄，因此，这种显示器属于领先的下一代显示装置。
在PDP显示设备上，在前面板与后面板之间具有预定距离的情况下，利用诸如熔解玻璃的密封材料，将前面板和后面板组合在一起。现有的密封材料包括作为其主要成分的PbO-B2O3-ZnO。在进行密封处理时，将PbO加热到密封温度，在密封温度，密封材料被充分软化以使得可以密封面板。如果密封材料的软化温度太高，则可能因为过热而破坏等离子显示面板。因此，PbO用于降低密封材料的熔点。
如果将密封材料粘附到面板上，则其热膨胀系数应该与PDP内使用的平板玻璃的热膨胀系数类似。因此，B2O3用于降低密封材料的热膨胀系数，而且用作玻璃生成剂。
在将前面板和后面板密封在一起后，注入放电气体。为了防止从密封板泄漏放电气体，密封材料的粘合强度必须是带粘性的，而且通过改进密封材料的化学稳定性来提高粘合强度。为了改善化学稳定性，现有的密封玻璃组分包括ZnO。
PbO是现有的密封材料组分的主要成分，它含有对人体非常有害的Pb成分。如果发生非常不利于身体健康的事情，则在工作时，人体暴露在Pb成分中。此外，如果丢弃Pb成分，则Pb成分将与地下水中的酸性成分或者碱性成分发生反应，因此，因为污染了固体和水，而产生了破坏环境的问题。
诸如Bi2O3-B2O3和P2O5-SnO的几种可能的替换成分的熔点低，而且不含有Pb。然而，在Bi2O3-B2O3材料中，Bi2O3是主要成分，它的熔点低，而Bi本身是重金属。使用Bi2O3-B2O3的问题是，产生增加成本的不利影响，因为Bi是稀有材料。
P2O5-SnO是环保的，但是P2O5成分的化学稳定性非常低，因此，机械强度低。此外，SnO是昂贵的辅助成分，因此，如果添加的多，就难以实现玻璃化。
Bi2O3和P2O5是PbO的替换材料，为了接近PbO的玻璃转化温度，将它们与碱金属组合在一起。然而，需要使用碱金属的问题在于，它们缩短了荧光材料的寿命和/或者平板玻璃的寿命。
发明内容
鉴于上述问题，做出了本发明，而且本发明的目的是提供一种不包括Pb，即，对环境有害的材料的密封玻璃组分以及采用该密封玻璃组分的平板显示设备。
为了实现上述目的，根据本发明的密封玻璃组分包括：20mol％至50mol％的Sb2O3、30mol％至70mol％的B2O3、5mol％至15mol％的SiO2以及低于15mol％的Al2O3。
根据本发明的平板显示设备包括前面板和后面板，利用密封玻璃组分将前面板和后面板组合在一起。该密封玻璃组分包括Sb2O3。
整个密封玻璃组分中的Sb2O3的含量比在20mol％至50mol之间。
对密封玻璃组分的Sb2O3添加B2O3和SiO2。
密封玻璃组分中的B2O3的含量比在30mol％至70mol％的范围内。
密封玻璃组分中的SiO2的含量比在5mol％至15mol％的范围内。
密封玻璃组分包括49.1wt％至81.4wt％的Sb2O3、27.8wt％至48.7wt％的B2O3、3.0wt％至9.0wt％的SiO2。
密封玻璃组分包括陶瓷填充物。
整个密封玻璃组分中的密封玻璃组分包括包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
该陶瓷填充物至少包括堇青石、β-锂霞石、磷酸锆、锆石、富铝红柱石、硅锌矿、β-锂辉石、镁橄榄石、钙长石、矾土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3之一。
附图说明
根据下面结合附图所做的详细说明，可以更全面理解本发明的其他目的和优点，附图包括：
图1是示出利于DCS测量的根据本发明的玻璃组分的玻璃转变点(glass transition point)(Tg)的曲线图；
图2是示出利于热机械分析(TMA)测量的根据本发明的玻璃组分的膨胀软化温度(Tdsp)和热膨胀系数(α)的曲线图；以及
图3是示出利于TMA测量的在根据本发明的玻璃组分中包括陶瓷填充物的组分的膨胀软化温度(Tdsp)和热膨胀系数(α)的曲线图。
具体实施方式
现在，参看附图，结合优选实施例详细说明根据本发明的密封玻璃组分和采用该密封玻璃组分的平板显示设备。
根据本发明的密封玻璃将Sb2O3用作组分的主要成分，代替PbO，其通常用于低熔点。作为玻璃形成材料的B2O3和SiO2被添加到Sb2O3中。还将Al2O3添加到Sb2O3中，以增强玻璃的化学稳定性。
在由这种组分构成的密封玻璃中，Sb2O3组分是必需的，因为它降低了玻璃转变点或者膨胀软化温度。Sb2O3含量在20mol％到50mol％范围内。如果该组分中Sb2O3含量低于20mol％，则会产生问题，因为玻璃转变点变得太高。如果Sb2O3的含量是50mol％或者更高，则也产生问题，因为Sb2O3变得难以被玻璃化。
作为玻璃形成材料的B2O3和SiO2可以使玻璃稳定，而且可以降低热膨胀系数，将它们添加到该含量比的Sb2O3中。添加到Sb2O3中的B2O3的含量在30mol％至70mol％的范围内。如果添加到Sb2O3的B2O3的含量低于30mol％，则会产生问题，因为玻璃的热膨胀系数升高。如果添加到Sb2O3的B2O3的含量是70mol％或者更高，则会产生问题，因为增加了玻璃材料的泄漏，而且粘度升高，降低了流动性。
作为另一种玻璃形成材料添加的SiO2的含量在5mol％至15mol％的范围内。如果添加到Sb2O3的SiO2的含量低于5mol％，则会产生问题，因为降低热膨胀系数的概率低。如果添加到Sb2O3的SiO2的含量是15mol％或者更高，则会产生问题，因为玻璃转变点升高，而且在烧结时玻璃的流动性显著降低。作为玻璃形成材料，SiO2的含量低于B2O3的含量的原因是因为与B2O3相比，SiO2对提高玻璃转变点的作用更大。
如果B2O3的含量比太高，则会降低热膨胀系数，但是将弱化化学稳定性。为了克服该缺点，添加Al2O3。
添加的Al2O3的含量是15mol％或者更低。如果添加的Al2O3的含量是15mol％或者更高，则会产生问题，因为将提高玻璃转变点，降低流动性，而且在烧结时，Al2O3不能被完全熔化。
该密封玻璃组分的含量比并不局限于mol％，而且可以利用wt％表示。下面对此做说明。
为了获得低熔点，Sb2O3的含量在49.1wt％至81.42wt％的范围内。B2O3和SiO2是用于使玻璃稳定并降低热膨胀系数的玻璃形成材料，它们可以分别在27.8wt％至48.7wt％和3.0wt％至9.0wt％的范围内。用于弥补弱化稳定性的缺陷的Al2O3在0wt％至15.3wt％的范围内。
由上述组分构成的密封玻璃不仅可以用作等离子显示设备的密封玻璃，而且可以用作各种其他平板显示设备的密封玻璃。
然而，如果该密封玻璃用作等离子显示设备的密封材料，则密封玻璃组分的热膨胀系数高于等离子显示设备的热膨胀系数。这样显示器将导致等离子显示设备上的面板变形。因此，为了降低密封玻璃的热膨胀系数，对该密封玻璃组分添加陶瓷填充物。该陶瓷填充物至少包括堇青石、β-锂霞石、磷酸锆、锆石、富铝红柱石、硅锌矿、β-锂辉石、镁橄榄石、钙长石、矾土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3之一。
陶瓷填充物的含量比在5mol％至45mol％的范围内。如果添加的陶瓷填充物的含量低于5mol％，则降低热膨胀系数的概率低。如果添加的陶瓷填充物的含量是45mol％或者更高，则会产生问题，因为降低了密封材料的流动性，因此等离子显示设备的粘合很糟糕。
为了有助于理解本发明，下面将参考下表说明第一比较例、根据本发明的第一实施例和第二实施例。
<第一比较例>
为了在制造根据本发明的密封玻璃之前，测量Sb2O3、B2O3和SiO2混合物的玻璃转变点，根据表1所示的各含量比，将Sb2O3、B2O3和SiO2充分混合。然后，将该混合物放置在铂炉中，以1000℃至1300℃的温度使它熔融约30分钟到1个小时。利用滚筒使熔融的材料迅速冷却，然后，进行球磨(ball meal)处理。利用筛子，由该材料获得100μm或者更小的玻璃粉。利用差分扫描量热计(DSC)测量该玻璃粉中的每种组分的玻璃转变点，而且表2示出测量结果。
表1
  成分   Sb2O3   SiO2   B2O3
  组分
  组分1   40mol％   10mol％   50mol％
  组分2   35mol％   10mol％   55mol％
  组分3   30mol％   10mol％   60mol％
  组分4   25mol％   10mol％   65mol％
根据表1的组分1，使40mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和50mol％的B2O3充分混合。测量和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是298℃，如表2所示。
根据表1的组分2，使35mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和55mol％的B2O3充分混合。测量以和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是292℃，如表2所示。
根据表1的组分3，使30mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和60mol％的B2O3充分混合。测量以和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是286℃，如表2所示。
根据表1的组分4，使25mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和65mol％的B2O3充分混合。测量以和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是275℃，如表2所示。
表2
  玻璃转变点(Tg)
  组分1   298℃
  组分2   292℃
  组分3   286℃
  组分4   275℃
从上面的说明可以看出，与通常采用的现有软化剂310℃至320℃的玻璃转变点相比，第一比较例的玻璃转变点较低。然而，在第一比较例中，由于添加了大量B2O3，所以该组分的化学稳定性(耐水性、耐酸性、耐碱性等)差。因此，为了克服这些缺点，向根据本发明的密封玻璃添加了Al2O3。
<第一实施例>
为了以与第一比较例相同的方式测量根据本发明的密封玻璃的玻璃转变点，根据表3所示的其相应含量比，将Sb2O3、B2O3、SiO2以及Al2O3(即，密封玻璃组分)充分混合。然后，将该混合物放置在铂炉中，以1000℃至1300℃的温度使它熔融约30分钟到1个小时。利用滚筒使熔融的材料迅速冷却，然后，进行球磨处理。利用筛子，由该材料获得100μm或者更小的玻璃粉。利用差分扫描量热计(DSC)测量该玻璃粉中的每种组分的玻璃转变点，而且表4示出测量结果。
表3
  成分   Sb2O3   SiO2   B2O3   Al2O3
  组分
  组分5   40mol％   10mol％   40mol％   10mol％
  组分6   30mol％   10mol％   50mol％   10mol％
  组分7   20mol％   10mol％   60mol％   10mol％
根据表3的组分5，使40mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、40mol％的B2O3以及10mol％的Al2O3充分混合。测量以和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是340℃，如表4所示。
根据表3的组分6，使30mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、50mol％的B2O3以及10mol％的Al2O3充分混合。测量以和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是325℃，如表4所示。
为了使获得的值清晰易懂，例如，图1示出组分6的DCS曲线图。
图1是示出利于DCS测量的根据本发明的组分6的玻璃组分的玻璃转变点(Tg)的曲线图。
如图1所示，组分6的玻璃组分的玻璃转变点是325℃。
根据表3的组分7，使20mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和60mol％的B2O3和10mol％的Al2O3混合。测量以和上述方法同样的方法获得的玻璃粉的玻璃转变点。测量的玻璃转变点是310℃，如表4所示。
表4
  玻璃化转变点(Tg)
  组分5   340℃
  组分6   325℃
  组分7   310℃
从第一实施例中可以看出，组分6的玻璃转变点与通常使用的现有软化剂的温度类似。因此，将以组分6获得的玻璃粉形成为尺寸2mm×2mm×10mm的长方体。利用TMA，测量玻璃粉的热膨胀系数和膨胀软化温度。
以组分6获得的玻璃粉样品的体积为1cm3，将它浸入蒸馏水中1小时。测量该玻璃组分的重量缩小率(％)。
表5
  膨胀软化温度(Tdsp)   412℃
  热膨胀系数(/℃)   112.35×10-7/℃
  耐水性(wt％)   0.4wt％至0.5wt％
如表5所示，所测量的以组分6获得的玻璃粉的膨胀软化温度(Tdsp)是412℃，所测量的以组分6获得的玻璃粉的热膨胀系数(/℃)是112.35×10-7/℃，且所测量的以组分6获得的玻璃粉的耐水性是0.4wt％至0.5wt％。
为了使获得的值清晰易懂，例如，图2示出组分6的TMA曲线图。
图2是示出利于TMA测量的根据本发明的玻璃组分的膨胀软化温度(Tdsp)和热膨胀系数(α)的曲线图。
如图2所示，组分6的玻璃组分的膨胀软化温度(Tdsp)是412℃，组分6的玻璃组分的热膨胀系数(α)是112.35×10-7/℃。
如上所述，利用Sb2O3作为主成分，而不使用PbO生产的密封玻璃的玻璃转变点约为320℃至330℃，其膨胀软化温度约为400℃至410℃。这些温度范围与现有材料的温度范围类似。因此，本发明的密封玻璃适合用作用于密封各种平板显示设备的玻璃。
<第二实施例>
普通等离子显示设备的密封玻璃必须具有1.5wt％的耐水性。然而，根据第一实施例的组分6获得的玻璃粉的耐水性是1.5wt％或者更低。因此，因为要用于等离子显示设备，所以要满足条件。然而，用于等离子显示设备的密封材料要求的热膨胀系数是70×10-7/℃至90×10-7/℃，由于玻璃粉的热膨胀系数高于70×10-7/℃至90×10-7/℃，所以它可能导致等离子显示面板变形。因此，为了将玻璃粉用作等离子显示设备的密封材料，添加陶瓷填充物，以降低热膨胀系数，而增强机械强度。
如表6所示，在使密封玻璃与陶瓷填充物混合后，将它们放置在模子中，然后，使它们成形。然后，以450℃的温度将该混合物烧结1小时，然后，将它形成为尺寸2mm×2mm×10mm的长方体。利用TMA，测量混合物的热膨胀系数。在该例中，堇青石用作陶瓷填充物。
表6
  玻璃含量(wt％)   填充物含量(wt％)   热膨胀系数(/℃)
  组分8   80   20   90×10-7/℃
  组分9   77   23   85×10-7/℃
  组分10   75   25   68×10-7/℃
  组分11   70   30   62×10-7/℃
  组分12   60   40   54×10-7/℃
为了使获得的值清晰易懂，例如，图3示出组分8的TMA曲线图。
图3是示出利于TMA测量的在根据本发明的玻璃组分中包括了陶瓷填充物的组分的膨胀软化温度(Tdsp)和热膨胀系数(α)的曲线图。
如图3所示，组分8的玻璃组分的膨胀软化温度(Tdsp)是392℃，而组分8的玻璃组分的热膨胀系数(α)是85.06×10-7/℃。这说明，与混合陶瓷填充物时相比，热膨胀系数被进一步降低。
从表6可以看出，通过使密封玻璃与陶瓷填充物混合，组分9的热膨胀系数满足70×10-7/℃至90×10-7/℃，其中70×10-7/℃至90×10-7/℃是用于等离子显示设备的密封材料要求的热膨胀系数。
通过添加陶瓷填充物，也可以提高机械强度。如上所述，陶瓷填充物不仅可以用于等离子显示设备，而且可以用于其热膨胀系数不适于密封玻璃的各种平板显示设备。
在根据组分6的20mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、60mol％的B2O3以及10mol％的Al2O3的玻璃组分中，在其中将组分6设置为77wt％，然后，使23wt％的陶瓷填充物与该组分混合的组分9的情况中，易于使得高温粘度性能略微稍高。因此，对从组分6中去除了Al2O3的、30mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、60mol％的B2O3的组分3进行TMA实验。结果，由于热膨胀系数高，所以添加25wt％的堇青石(即，陶瓷填充物)。再进行TMA实验。表7示出实验结果。
表7
  转变点(Tg)   膨胀软化温度(Tdsp)   热膨胀系数(/℃)
  组分3   297℃   334℃   130×10-7/℃
  组分7(75wt％)+填充物(25wt％)   303℃   356℃   84×10-7/℃
如表7所示，对于含有Al2O3的组分，可以进一步降低膨胀软化温度。因此，改善了粘度性能。
如上所述，利用Sb2O3，而不利用PbO作为主成分生产密封玻璃。因此，该密封玻璃是环保的，而且不含有碱金属。因此，可以避免对荧光材料或者面板的不利影响。
如上所述，根据本发明的等离子显示设备包括前面板和后面板，在前面板与后面板之间具有预定距离的情况下，利用密封玻璃将它们组合在一起。该密封玻璃组分包括Sb2O3。
该密封玻璃组分是环保的，因为它不包括PbO。因此，可以避免对荧光材料或者面板的不利影响，因此，可以实现良好的化学稳定性。
尽管这样对本发明进行了说明，但是，显然，可以以许多方式修改本发明。可以认为这些修改不脱离本发明的实质范围，而且所有这些变更对于本技术领域内的技术人员是显而易见的，它们包括在下面的权利要求限定的范围内。

Claims (16)

1.一种密封玻璃组分，其包括：20mol％至50mol％的Sb2O3、30mol％至70mol％的B2O3、5mol％至15mol％的SiO2以及低于15mol％的Al2O3。
2.一种密封玻璃组分，其包括：49.1wt％至81.4wt％的Sb2O3、27.8wt％至48.7wt％的B2O3、3.0wt％至9.0wt％的SiO2以及低于15.3wt％的Al2O3。
3.如权利要求1所述的密封玻璃组分，其中，该密封玻璃组分进一步包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
4.如权利要求3所述的密封玻璃组分，其中，该陶瓷填充物包括堇青石、β-锂霞石、磷酸锆、锆石、富铝红柱石、硅锌矿、β-锂辉石、镁橄榄石、钙长石、矾土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3的至少其中之一。
5.一种平板显示设备，其中利用密封玻璃组分将前面板和后面板组合在一起，其中密封玻璃组分包括Sb2O3。
6.如权利要求5所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分包括20mol％至50mol％的Sb2O3。
7.如权利要求5所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分进一步包括B2O3和SiO2。
8.如权利要求7所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分包括30mol％至70mol％的B2O3。
9.如权利要求7所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分包括5mol％至15mol％的SiO2。
10.如权利要求7所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分包括49.1wt％至81.4wt％的Sb2O3、27.8wt％至48.7wt％的B2O3、3.0wt％至9.0wt％的SiO2。
11.如权利要求5所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分进一步包括陶瓷填充物。
12.如权利要求7所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分进一步包括陶瓷填充物。
13.如权利要求11所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
14.如权利要求12所述的平板显示设备，其中，该密封玻璃组分包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
15.如权利要求13所述的平板显示设备，其中，该陶瓷填充物包括堇青石、β-锂霞石、磷酸锆、锆石、富铝红柱石、硅锌矿、β-锂辉石、镁橄榄石、钙长石、矾土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3的至少其中之一。
16.如权利要求14所述的平板显示设备，其中，该陶瓷填充物包括堇青石、β-锂霞石、磷酸锆、锆石、富铝红柱石、硅锌矿、β-锂辉石、镁橄榄石、钙长石、矾土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3的至少其中之一。
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