專利名稱：包括水泥隔肋的等離子體面板的制作方法
技術領域：
本發明涉及等離子體顯示面板，其包括兩片板，它們之間留有密封空間，該密封空間充有放電氣體且通過形成陣列的隔肋(barrier rib)分隔成限制在這些板之間的放電單元。
背景技術：
這樣的顯示面板通常用于顯示圖像。
所述單元通常分布為行和列。隔肋通常至少在列之間延伸，且有時還在行之間延伸。
隔肋的高度通常對應于板之間的距離，從而肋還用作間隔板(spacer)。
肋的側壁和所述板中的一片通常涂覆有在等離子體放電的激勵下能夠發出可見光的磷光體(phosphor)。通過調整放電氣體的成分，還可以直接獲得可見光，不需要磷光體。
隔肋的制造通常需要昂貴且不利的熱處理。
文獻WO 00/36625公開了一種制造工藝，其中肋在通過光刻制成的相反的聚合物圖案中模制而成。為制造所述肋，該文獻在第8頁第7至22行描述了模膏(molding paste)的使用，該模膏包括陶瓷粉末、玻璃料(glass frit)、波特蘭水泥或者其它金屬氧化物粉末。該文獻結尾給出的單個示例具體描述了含有40％重量的水泥(第10頁第32行)和作為載液的石蠟油的膏的使用。模制成型后，石蠟油遷移到模的光固化材料中，從而增加模的溝槽中無機粉末(mineral powder)的密度。最后在600℃的熱處理從模除去聚合物和石蠟油，使得水泥粉末通過燒結在這里固結。從該文獻可看出，在制造水泥肋的工藝步驟中沒有加入水。對于隔肋材料領域技術人員來說，這清楚意味著肋通過燒結水泥粉末或其分解產物來固結，不是通過膏的水泥的水合作用，特別地，在600℃，如果不分解，水泥水合產物將已經變得退化到阻礙固結效應(consolidation effect)的情況。
發明內容
本發明的一個目的是限制獲得隔肋的充分固結所需的熱處理數和/或降低這些熱處理溫度或者甚至省略熱處理。
為了該目的，本發明的主題是等離子體顯示面板，其包括兩片板，它們之間留有密封空間，該密封空間充有放電氣體且通過隔肋分隔成限制在這些板之間的放電單元，所述隔肋由包括無機粘結劑和無機填料的無機材料制成，特征在于所述無機粘結劑是水硬粘結劑(hydraulic binder)。
根據本發明，該無機粘結劑處于水合狀態且聚合所述無機填料。為獲得該水合狀態，如下面將要說明的，因此在生產等離子體顯示面板的制造步驟中必須使用水。處于水合狀態的該水硬粘結劑負責隔肋的固結，該粘結劑聚合無機填料的顆粒，不同于文獻WO 00/36625中描述的肋，本領域技術人員將理解該文獻中固結效應通過燒結水泥粉末顆粒(或陶瓷粉末)而獲得，且其中由于高的處理溫度，水泥不再處于水合狀態。
術語“水硬粘結劑”理解為意味著這樣的材料，即當它全體由粉末形成時，其可以通過水合反應硬化。因此，通過混合合適的無機填料與水硬粘結劑粉末，例如通過模制使該粉末混合物成形，獲得的形狀在水合反應之后可硬化。實際上，在全部液體倒入模中之前，水被加入到該粉末混合物。水的添加構成通常所謂的混合操作。
顯示面板的單元通常分成行和列。
隔肋通常至少在列之間延伸，有時還在行之間延伸，這種情況中肋形成二維陣列。肋的高度通常對應于板之間的距離。
肋的側壁和所述板中的一片通常涂覆有在等離子體放電的激勵下能夠發出可見光的磷光體。通過調整放電氣體的成分，還可以直接獲得可見光，不需要磷光體。
這樣的等離子體顯示面板通常包括至少兩個電極陣列，布置所述至少兩個電極陣列使得每個單元被每個陣列的一個電極穿越。
通常，每個板支承至少一個電極陣列，使得一個板承載的一個陣列的電極與另一個板承載的陣列的電極交叉。
通常，至少一個陣列被電介質層覆蓋從而提供使驅動該顯示面板更容易的記憶效應(memory effect)。
其它等離子體顯示面板不包括用于初始化放電的電極。替代地，使用微波輻射初始化放電。然而，這種情況中可使用電極的單個陣列來為放電尋址。
優選地，該水硬粘結劑是水泥，例如基于鋁酸鹽或鋁硅酸鹽的水泥。
優選地，該隔肋的無機材料中無機粘結劑的重量比例等于或大于50％。
優選地，該無機填料包括重量大于50％的硅石(silica)或氧化鋁。
根據一個實施例，隔肋的孔隙率等于或大于15％，優選大于25％。因此，顯示面板制造期間，抽氣操作(pumping operation)變得容易。
閱讀下面的說明將更好地理解本發明，說明通過非限制性示例給出并參照附圖，附圖中圖1以俯視圖示出根據本發明一實施例的等離子體顯示面板的三個相鄰單元；圖2示出兩片板組裝之前圖1的顯示面板的橫截面。
具體實施例方式
現在將描述用于制造根據本發明的等離子體顯示面板的第一族工藝，本例中所述等離子體顯示面板提供有以直的行和列布置的單元，特別說明承載隔肋陣列的板的制造，在本例中是后板(back plate)，所述隔肋也是直的。在第一族工藝中，使用有機樹脂作為臨時粘結劑用于形成肋是常規的。這需要熱處理從而去除這些粘結劑。
參照圖2，其示出由鈉石灰玻璃(sodalime glass)制成的尺寸為254mm×162mm×3mm且設置有由銀導體形成的電極A的陣列的板1，陣列自身涂覆以在540℃烘焙的常規電介質層2。
現在將描述在該板上隔肋3的陣列的制造，從而獲得由基于硬化的水硬粘結劑的無機材料制成的肋，這里該水硬粘結劑是波特蘭水泥；厚度為60至70μm的一系列連續平行的肋，從而分隔開所述列，這些列以360μm的間距間隔開；以及厚度為220至230μm的一系列平行的肋，用于分隔開所述行，這些行以1080μm的間距間隔開。
因此由這些肋限定的每個單元具有尺寸約850μm×290μm的矩形形狀。
準備膏，其計劃在被應用于板且干燥之后形成坯肋層(green rib layer)，坯肋層包括4％重量的有機粘結劑和96％重量的無機肋材料。這里，基于水泥使用具有非常精細的顆粒尺寸的波特蘭水泥，例如具有約1μm的平均顆粒直徑的波特蘭水泥。該水泥稍微加載有稱為“硅石煙(silica fume)”的亞微米硅石粉末——該水泥被認為是快凝(rapid-setting)水泥；準備溶液，該溶液在92克松油醇基溶劑中含有8克基于乙基纖維素的樹脂；以及將200克無機肋材料，這里為水泥，分散在104克樹脂溶液中。該分散通過使其經過三輥(three-roll)型混合/研磨器而均勻化，從而將粉末集料的尺寸減小到小于7μm。如果必要，加入松油醇從而將粘度調整至約50Pa.s。
下一步，將肋膏應用于板，在本例中通過絲網印刷六個疊置的層，每遍絲網印刷后接著是在110℃的干燥操作。由此獲得設置有厚度為150μm的坯肋層。
優選地，在最后兩遍的情形中，使用更密的例如具有90線/cm的絲網印刷布和較小粘性例如粘度為約20Pa.s的膏，從而在肋層表面獲得表面下平滑層。
根據一實施例，該板利用輥涂覆器涂覆有所述膏，且所應用的層在隧道爐中被干燥，所述板連續通過所述爐，該爐設置有空氣吹入和抽出裝置。因此可以在單次通過中施加厚度為150μm的坯層。
現在將描述通過磨蝕以剛獲得的坯層的厚度形成肋陣列。
首先，保護掩模應用于該層，所述掩模在單元將要通過磨蝕以坯層的厚度被挖空的位置處具有孔或特征(feature)。為此目的約40μm厚的干的光敏膜在適當的溫度和壓力下疊置在坯層上；在肋的位置用UV光束照射該膜適當的時長；然后，使用0.2％的碳酸鈉溶液在約30℃使膜顯影，從而自肋的位置去除膜部分。
該組件被快速干燥從而防止水泥固化。
以這種方式，在坯層上獲得保護掩模。
為了以肋的厚度形成肋，研磨材料利用具有200mm長線性狹縫的噴嘴噴射到掩模上。作為研磨材料，使用富士(Fuji)出售的S9基準1000級的金屬粉末。在噴射操作期間，噴射噴嘴保持距離板約10cm且以約50mm/min的速度沿將要形成的隔肋移動，同時在噴射期間坯板沿垂直于該肋方向的方向以70mm/分鐘的速度移動。噴射壓力約0.04MPa；金屬粉末流速為約2500g/min。
然后，通過在35℃噴淋1％氫氧化鈉(NaOH)水溶液在剛形成的坯肋頂上去除掩模。用水漂洗且用氣刀在50℃干燥后，得到設置有坯肋陣列的板，該坯肋具有約150μm的高度、基部約100μm的寬度以及頂部約70μm的寬度。這些肋包括約4％重量的有機樹脂。
現在將描述在形成在坯肋之間的單元中通過直接絲網印刷磷光體膏來應用磷光體4R、4G、4B的層。因此，該過程如下通過在140克3％乙基纖維素松油醇溶液中分散60克磷光體粉末來準備用于各種顏色的磷光體膏；使用包括金屬布的印刷絲網，所述金屬布每cm具有120線，其通過光敏乳劑密封，除了位于膏必須被轉移的范圍內的寬度為90μm的帶，所述范圍即以與相同顏色單元的兩個連續列之間的距離對應的1080μm(3×360μm)的周期間隔的區域；通過該絲網直接絲網印刷磷光體膏中的一種，即在金屬布未被密封的區域中采用局部膏轉移；以及在120℃干燥。
使用相同的絲網對每種基色重復這些操作，但對于第二種顏色其沿行的方向偏移一列的間隔(360μm)，且對第三種顏色偏移再一周期。
然后，密封劑膏沉積在這樣得到的后板的周邊附近。此處該密封劑基于可熔玻璃，其被制成纖維素溶液中的膏，具有約100Pa.s的粘度。
因此得到設置有坯肋陣列的后板，所述坯肋的在其它表面之間的側壁涂覆有磷光體坯層。
然后進行熱處理從而去除用于肋和用于磷光體層的有機粘結劑，包括以10℃/min升至350℃的第一溫度上升、然后在350℃持續20分鐘的第一保持、以10℃/min升至480℃的第二溫度上升、然后在480℃持續20分鐘的第二保持、以及最后以10℃/min的溫度下降。
然后，進行肋硬化處理，根據本發明通過水泥水合反應獲得該硬化，因此在工藝的該階段需要使用水。熱處理之后，使所得板在水噴淋下行進30分鐘，然后利用室溫下的氣刀(air knife)且然后105℃的氣刀干燥板。根據進行硬化處理的一種方法，板浸入水中6小時。根據實施硬化處理的另一方法，板被置于適當溫度的加壓蒸汽中適當時間從而使水泥硬化即固化。
所獲得的是設置有涂覆以磷光體4R、4G、4B的層的硬化的肋3的陣列的后板。
由于剛剛描述的工藝的熱處理僅用于去除有機粘結劑而不用于如現有技術一樣硬化肋，所以該處理的持續時間有利地縮短，特別是通過減少保持時間，或者甚至通過增加特定溫度范圍內的溫度上升速率。如果如現有技術一樣使用玻璃質無機粘結劑，所需的保持時間將約為30分鐘而不是這里的20分鐘。縮短熱處理時間，或這甚至降低處理期間的最大溫度，表現出顯著的經濟優勢。
根據實施該工藝的一種有利方式，去除有機粘結劑的操作和硬化肋的操作被結合以10℃/min升至350℃的第一溫度上升；然后在350℃持續30分鐘的第一保持；在濕空氣中經過，該濕空氣通過使空氣進入保持在80℃的水箱中形成氣泡而得到；以10℃/min升至480℃的第二溫度上升；在480℃持續30分鐘的第二保持；以及，最后溫度以10℃/min下降到350℃，且然后通過干燥的空氣直到板完全冷卻。
為獲得根據本發明的等離子體顯示面板，常規的前板5結合到根據本發明的后板(見圖2中指示組裝的兩個箭頭)，兩片板通過400℃的熱處理被密封，包含在板之間的空氣被抽出，顯示面板被充以低壓放電氣體且抽氣孔被封閉。前板5通常包括共面電極X、Y的兩個陣列。
這樣獲得了圖1中以俯視圖示出的等離子體顯示面板，其包括兩片板，它們之間留有密封空間，該密封空間充有放電氣體且被分隔成由隔肋3限制的放電單元6R、6G和6B，根據本發明隔肋3由硬化的無機材料制成，即由處于水合狀態的水硬粘結劑聚合的材料。
這樣獲得的等離子體顯示面板具有良好的機械性質，特別是在肋處——沒有發現肋的斷裂。
根據實施的有利方法，代替使用基于波特蘭水泥的無機材料，可以使用還含有諸如氧化鋁或硅石的無機填料的無機材料、或者與等離子體顯示面板的制造和操作相容的任何其它材料。因此根據本發明，水硬粘結劑的水合用于聚合該無機填料。
根據實施特別適合于獲得具有大于25％的開孔率(open porosity)的有孔肋的工藝的一種方法，包括50％上述水泥和50％硅石粉末的混合物被用作用于肋的無機材料。例如，方英石類型的硅石被用作硅石，其比表面積小于10m2/g且其平均顆粒尺寸小于10μm，通常約5μm。例如選擇來自Sifraco的M4000基準的硅石。所得肋還表現出良好的機械性質。歸功于肋的高度孔隙率，抽出板之間包含的空氣所需的抽氣時間(pumping time)大大縮短。
得到具有大于25％的孔隙率的有孔肋的另一方法是使用水泥領域技術人員公知的泡沫水泥成分。
現在將描述用于生產根據本發明的等離子體顯示面板的第二族制造工藝。在該第二族工藝中，坯肋層中不再有有機樹脂。這完全免除了高溫熱處理，至少在后板的制造方面如此。
該工藝開始于254mm×162mm×3mm的鈉石灰玻璃板，其設置有由銀導體形成的電極陣列，本例中該陣列沒有涂覆以電介質層。
現在將描述在該板上應用稍微有孔的電介質層，以及稍微有孔的肋的陣列的制造，從而獲得由基于硬化的水硬粘結劑的無機材料制成的肋，這里該水硬粘結劑是與前面相同的波特蘭水泥；一系列連續平行的肋，基部100μm厚且頂部70μm厚，從而分隔以360μm的間距間隔開的列；以及一系列平行的肋，具有基部260μm的厚度以及頂部230μm的厚度，從而分隔以1080μm的間距間隔開的行。
如前面那樣，面板的單元是矩形的。
I-膏的準備準備下面的肋下層膏(rib sublayer paste)，用于代替前面實施例的電介質層；肋膏。
I-a肋膏這是由“混合”有35％水的50％水泥和50％硅石的混合物制造的含水膏100克波特蘭水泥粉末，其通過研磨和選擇性篩選得到從而最大顆粒尺寸限制在11μm(d100＜11)；具有3μm平均顆粒尺寸(d50＝3μm)的100克硅石粉末，其中最大顆粒尺寸被限制為10μm(d100＜10)；兩種粉末的干燥混合，接著是109克去離子水的引入、利用分散器和真空去氣的均勻化。
獲得具有60Pa.s粘度的肋膏。
I-b下層(sublayer)肋膏其為含水膏(aqueous paste)，包括混合有39％水的40％水泥、20％氧化鋁和40％氧化鈦的混合物80克速凝(quick-setting)波特蘭水泥粉末，其通過研磨和選擇性篩選得到從而最大顆粒尺寸限制在11μm(d100＜11)；具有3μm平均顆粒尺寸(d50＝3μm)的40克氧化鋁粉末，其中最大顆粒尺寸限制在10μm(d100＜10)；具有1.5μm平均顆粒尺寸(d50＝1.5μm)的80克TiO2粉末，其中最大顆粒尺寸限制在8μm(d100＜8)；以及三種粉末的干燥混合，接著是130克去離子水的引入、利用分散器和真空去氣的均勻化。
獲得具有40Pa.s粘度的下層膏。
II-下層的應用和肋的形成1a)制造有凹槽陣列的模，該凹槽具有肋的幾何形狀(geometry)，除了凹槽的深度比這些肋的高度增加了20％。模包括可移去的上部分，該上部分包括其厚度對應于所述20％額外厚度的墊片。該模子涂覆有脫模劑，然后置于振動罐(vibrating pot)上。然后模被填充以剛準備的肋膏，多余的被刮掉。然后填充的模放在40℃的箱(enclosure)中從而加速水硬粘結劑——這里為水泥——的凝固反應。水泥的凝固對應于水泥水合反應。
1b)凝固期間，與步驟1a)并行，30μm厚的下層膏的下層通過幕涂(curtain coating)沉積在板和電極上。然后將板置于50℃環境中從而加速下層中的水泥凝固反應；以及2)在模中凝固一小時(步驟1a)之后，去除模的上墊片從而暴露模的上表面，該表面將構成未來肋的基部(base)，且該表面用水很輕微地噴灑。然后，來自步驟1b)的后板被應用到該表面從而將仍可延展的下層靠著未來肋的基部施加。
然后倒置整個組件使得重力使模子及其肋壓著背表面，然后整個組件置于40℃環境中。
2小時后，通過去除模，可以進行脫模操作。這時可以用高壓模噴射器(mold jet)進行清潔。涂覆有其下層及其肋的板在濕氣飽和環境中再存放4小時，從而完成水泥凝固反應且因此得到聚合肋的無機填料并固結它們的水合狀態的水硬粘結劑。然后，板經過調節在115℃的隧道爐從而去除殘留的水分。
這樣，得到了硬化且固結的肋的陣列而沒有燒結和熱處理，這些建立在用作電介質層的下層上；所得下層和肋的孔隙率為約15％，這對于給顯示面板抽氣是有利的。該孔隙率可根據膏的水含量進行調節。
III-磷光體的應用準備含有分散在130克乙二醇醚(glycol ether)混合劑中的70克磷光體粉末的懸浮液，選擇該懸浮液是由于其沸點和粘度，從而將磷光體置于臨時性懸浮液中而不使用樹脂。然而，如果必要可以使用硅膠(或其它)懸浮液作為增稠劑。
為了將這些膏施加到肋的側壁以及這些肋之間單元的底部，采用使用注射器的膏分配方法，該注射器的出口指向在肋之間——為此目的使用多口頭(包括76個直徑100μm的校準孔(calibrated hole)，以交錯方式布置，間距為1080μm)。該頭平行于列移動帶偏移數遍從而覆蓋整個板，然后板在120℃被干燥。以這種方式，三種磷光體如前述一樣以一列間隔(360μm)的偏移連續地施加。
IV-密封劑的應用然后，利用與磷光體情形中相同的施加方法在這樣得到的后板的周邊附近沉積密封劑膏。在本例中該密封劑基于具有非常低熔點的形成為膏溶液的玻璃，該膏溶液類似于用于磷光體的膏溶液，具有約80Pa.s的粘度。接著是在120℃的干燥操作。
V-短的低溫最終熱處理盡管沒有樹脂，但溫度升高到250℃且保持30分鐘，從而完成全部溶劑的蒸發。
為獲得根據本發明的等離子體顯示面板，在根據本發明的后板上組裝常規前板，兩片板通過合適的熱處理密封從而至少部分地熔化密封劑玻璃，包含在板之間的空氣被抽出，面板被充以低壓放電氣體且抽氣孔被封閉。
這樣得到的等離子體面板表現出良好的機械性質，特別是在肋處。沒有發現肋的斷裂。盡管有熱處理，但肋的水硬粘結劑保持在水合狀態。
因此，根據實施本發明的第二族方法的工藝使得可以在不超過250℃的情況下制造支承肋的等離子體顯示板，這在經濟上是非常有利的。根據本發明，肋保持在水合狀態。
根據本發明的有利的替代實現，可以使用基于可商業購買的耐250℃溫度的密封粘合劑的密封劑，允許兩片板通過僅在250℃的熱處理被密封。在這種情況下，歸功于本發明，沒有面板制造步驟在250℃以上。這使得易于將肋的水硬粘結劑保持在水合狀態，因此有利地限制了降低肋的水硬粘結劑的機械性質的任何風險。
不論哪種用于實現本發明的方法，都可以使用與波特蘭水泥不同的其它類型水泥而不偏離本發明，尤其是凝固后能夠承受對于制造顯示面板仍必需的熱處理的溫度的水泥。可以使用不同于水泥的其它類型水硬粘結劑而不偏離本發明。
本發明適用于其單元通過肋分隔的任何類型等離子體顯示面板。這些等離子體顯示面板可以是共面型、矩陣型或者射頻或微波激勵型。
權利要求
1.一種等離子體顯示面板，包括兩片板，該兩片板之間留有密封空間，該密封空間充有放電氣體且通過由無機材料制成的隔肋(3)分隔成限制在這些板之間的放電單元(6R、6G、6B)，所述無機材料包括無機粘結劑和無機填料，特征在于所述無機粘結劑是水硬粘結劑，其處于水合狀態且聚合所述無機填料。
2.如權利要求1所述的顯示面板，其特征在于所述水硬粘結劑是水泥。
3.如權利要求2所述的顯示面板，其特征在于所述水泥基于鋁酸鹽或鋁硅酸鹽。
4.如前述權利要求的任一項所述的顯示面板，其特征在于所述無機材料中所述無機填料的重量比例為等于或大于50％。
5.如前述權利要求的任一項所述的顯示面板，其特征在于所述無機填料包括超過50％重量的硅石和/或氧化鋁。
6.如前述權利要求的任一項所述的顯示面板，其特征在于所述隔肋的孔隙率等于或大于約15％。
7.如權利要求6所述的顯示面板，其特征在于所述隔肋的孔隙率大于25％。
全文摘要
本發明涉及包括水泥隔肋的等離子體面板。本發明的面板包括其間定義密封空間的兩片板。前述密封空間充有放電氣體且借助隔肋(3)分隔成定義在所述板之間的放電單元(6R、6G、6B)，所述隔肋由包括基于水硬粘結劑的無機粘結劑和無機填料的材料制成。由于使用水硬粘結劑代替無機玻璃質粘結劑，所以該面板可以在較低溫度生產。
文檔編號H01J17/16GK1795524SQ200480014114
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月24日 優先權日2003年5月27日
發明者阿曼德·貝蒂內利, 讓-菲利普·布洛韋斯 申請人:湯姆森等離子公司