等離子顯示設備及其驅動方法

專利名稱：等離子顯示設備及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及密封玻璃組分和使用該密封玻璃組分的平板顯示設備。
背景技術：
廣泛使用的顯示裝置是陰極射線管(CRT)。然而，CRT的問題是，顯示區越大，重量越重，而且體積越大。然而，最近，解決了CRT的不足的平板式顯示設備是下一代顯示工業的一部分，即，繼續進行技術開發。
諸如液晶顯示器(LCD)、等離子顯示面板(PDP)、場致發射器件(FED)等的下一代顯示器得到積極研究、開發和投資。此外，作為預期的平板式顯示設備，還在研究采用電化學特性的電致變色顯示器、采用分布顆粒的懸浮顆粒顯示器(SPD)等。
在等離子顯示面板上，在形成一個單元區的前面板與后面板之間形成阻擋條。每個單元內填充有諸如氖(Ne)、氦(He)或者Ne和He的混合氣體(Ne+He)的主放電氣體以及含有少量氙的惰性氣體。如果惰性氣體以高頻電壓放電，則它產生真空紫外線。輻照在阻擋條之間形成的熒光材料以顯示圖像。等離子顯示面板可以制造得薄，因此，這種顯示器屬于領先的下一代顯示裝置。
在PDP顯示設備上，在前面板與后面板之間具有預定距離的情況下，利用諸如熔解玻璃的密封材料，將前面板和后面板組合在一起。現有的密封材料包括作為其主要成分的PbO-B2O3-ZnO。在進行密封處理時，將PbO加熱到密封溫度，在密封溫度，密封材料被充分軟化以使得可以密封面板。如果密封材料的軟化溫度太高，則可能因為過熱而破壞等離子顯示面板。因此，PbO用于降低密封材料的熔點。
如果將密封材料粘附到面板上，則其熱膨脹系數應該與PDP內使用的平板玻璃的熱膨脹系數類似。因此，B2O3用于降低密封材料的熱膨脹系數，而且用作玻璃生成劑。
在將前面板和后面板密封在一起后，注入放電氣體。為了防止從密封板泄漏放電氣體，密封材料的粘合強度必須是帶粘性的，而且通過改進密封材料的化學穩定性來提高粘合強度。為了改善化學穩定性，現有的密封玻璃組分包括ZnO。
PbO是現有的密封材料組分的主要成分，它含有對人體非常有害的Pb成分。如果發生非常不利于身體健康的事情，則在工作時，人體暴露在Pb成分中。此外，如果丟棄Pb成分，則Pb成分將與地下水中的酸性成分或者堿性成分發生反應，因此，因為污染了固體和水，而產生了破壞環境的問題。
諸如Bi2O3-B2O3和P2O5-SnO的幾種可能的替換成分的熔點低，而且不含有Pb。然而，在Bi2O3-B2O3材料中，Bi2O3是主要成分，它的熔點低，而Bi本身是重金屬。使用Bi2O3-B2O3的問題是，產生增加成本的不利影響，因為Bi是稀有材料。
P2O5-SnO是環保的，但是P2O5成分的化學穩定性非常低，因此，機械強度低。此外，SnO是昂貴的輔助成分，因此，如果添加的多，就難以實現玻璃化。
Bi2O3和P2O5是PbO的替換材料，為了接近PbO的玻璃轉化溫度，將它們與堿金屬組合在一起。然而，需要使用堿金屬的問題在于，它們縮短了熒光材料的壽命和/或者平板玻璃的壽命。

發明內容
鑒于上述問題，做出了本發明，而且本發明的目的是提供一種不包括Pb，即，對環境有害的材料的密封玻璃組分以及采用該密封玻璃組分的平板顯示設備。
為了實現上述目的，根據本發明的密封玻璃組分包括20mol％至50mol％的Sb2O3、30mol％至70mol％的B2O3、5mol％至15mol％的SiO2以及低于15mol％的Al2O3。
根據本發明的平板顯示設備包括前面板和后面板，利用密封玻璃組分將前面板和后面板組合在一起。該密封玻璃組分包括Sb2O3。
整個密封玻璃組分中的Sb2O3的含量比在20mol％至50mol之間。
對密封玻璃組分的Sb2O3添加B2O3和SiO2。
密封玻璃組分中的B2O3的含量比在30mol％至70mol％的范圍內。
密封玻璃組分中的SiO2的含量比在5mol％至15mol％的范圍內。
密封玻璃組分包括49.1wt％至81.4wt％的Sb2O3、27.8wt％至48.7wt％的B2O3、3.0wt％至9.0wt％的SiO2。
密封玻璃組分包括陶瓷填充物。
整個密封玻璃組分中的密封玻璃組分包括包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
該陶瓷填充物至少包括堇青石、β-鋰霞石、磷酸鋯、鋯石、富鋁紅柱石、硅鋅礦、β-鋰輝石、鎂橄欖石、鈣長石、礬土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3之一。


根據下面結合附圖所做的詳細說明，可以更全面理解本發明的其他目的和優點，附圖包括圖1是示出利于DCS測量的根據本發明的玻璃組分的玻璃轉變點(glass transition point)(Tg)的曲線圖；圖2是示出利于熱機械分析(TMA)測量的根據本發明的玻璃組分的膨脹軟化溫度(Tdsp)和熱膨脹系數(α)的曲線圖；以及圖3是示出利于TMA測量的在根據本發明的玻璃組分中包括陶瓷填充物的組分的膨脹軟化溫度(Tdsp)和熱膨脹系數(α)的曲線圖。
具體實施例方式
現在，參看附圖，結合優選實施例詳細說明根據本發明的密封玻璃組分和采用該密封玻璃組分的平板顯示設備。
根據本發明的密封玻璃將Sb2O3用作組分的主要成分，代替PbO，其通常用于低熔點。作為玻璃形成材料的B2O3和SiO2被添加到Sb2O3中。還將Al2O3添加到Sb2O3中，以增強玻璃的化學穩定性。
在由這種組分構成的密封玻璃中，Sb2O3組分是必需的，因為它降低了玻璃轉變點或者膨脹軟化溫度。Sb2O3含量在20mol％到50mol％范圍內。如果該組分中Sb2O3含量低于20mol％，則會產生問題，因為玻璃轉變點變得太高。如果Sb2O3的含量是50mol％或者更高，則也產生問題，因為Sb2O3變得難以被玻璃化。
作為玻璃形成材料的B2O3和SiO2可以使玻璃穩定，而且可以降低熱膨脹系數，將它們添加到該含量比的Sb2O3中。添加到Sb2O3中的B2O3的含量在30mol％至70mol％的范圍內。如果添加到Sb2O3的B2O3的含量低于30mol％，則會產生問題，因為玻璃的熱膨脹系數升高。如果添加到Sb2O3的B2O3的含量是70mol％或者更高，則會產生問題，因為增加了玻璃材料的泄漏，而且粘度升高，降低了流動性。
作為另一種玻璃形成材料添加的SiO2的含量在5mol％至15mol％的范圍內。如果添加到Sb2O3的SiO2的含量低于5mol％，則會產生問題，因為降低熱膨脹系數的概率低。如果添加到Sb2O3的SiO2的含量是15mol％或者更高，則會產生問題，因為玻璃轉變點升高，而且在燒結時玻璃的流動性顯著降低。作為玻璃形成材料，SiO2的含量低于B2O3的含量的原因是因為與B2O3相比，SiO2對提高玻璃轉變點的作用更大。
如果B2O3的含量比太高，則會降低熱膨脹系數，但是將弱化化學穩定性。為了克服該缺點，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，則會產生問題，因為將提高玻璃轉變點，降低流動性，而且在燒結時，Al2O3不能被完全熔化。
該密封玻璃組分的含量比并不局限于mol％，而且可以利用wt％表示。下面對此做說明。
為了獲得低熔點，Sb2O3的含量在49.1wt％至81.42wt％的范圍內。B2O3和SiO2是用于使玻璃穩定并降低熱膨脹系數的玻璃形成材料，它們可以分別在27.8wt％至48.7wt％和3.0wt％至9.0wt％的范圍內。用于彌補弱化穩定性的缺陷的Al2O3在0wt％至15.3wt％的范圍內。
由上述組分構成的密封玻璃不僅可以用作等離子顯示設備的密封玻璃，而且可以用作各種其他平板顯示設備的密封玻璃。
然而，如果該密封玻璃用作等離子顯示設備的密封材料，則密封玻璃組分的熱膨脹系數高于等離子顯示設備的熱膨脹系數。這樣顯示器將導致等離子顯示設備上的面板變形。因此，為了降低密封玻璃的熱膨脹系數，對該密封玻璃組分添加陶瓷填充物。該陶瓷填充物至少包括堇青石、β-鋰霞石、磷酸鋯、鋯石、富鋁紅柱石、硅鋅礦、β-鋰輝石、鎂橄欖石、鈣長石、礬土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3之一。
陶瓷填充物的含量比在5mol％至45mol％的范圍內。如果添加的陶瓷填充物的含量低于5mol％，則降低熱膨脹系數的概率低。如果添加的陶瓷填充物的含量是45mol％或者更高，則會產生問題，因為降低了密封材料的流動性，因此等離子顯示設備的粘合很糟糕。
為了有助于理解本發明，下面將參考下表說明第一比較例、根據本發明的第一實施例和第二實施例。
<第一比較例>
為了在制造根據本發明的密封玻璃之前，測量Sb2O3、B2O3和SiO2混合物的玻璃轉變點，根據表1所示的各含量比，將Sb2O3、B2O3和SiO2充分混合。然后，將該混合物放置在鉑爐中，以1000℃至1300℃的溫度使它熔融約30分鐘到1個小時。利用滾筒使熔融的材料迅速冷卻，然后，進行球磨(ball meal)處理。利用篩子，由該材料獲得100μm或者更小的玻璃粉。利用差分掃描量熱計(DSC)測量該玻璃粉中的每種組分的玻璃轉變點，而且表2示出測量結果。
表1

根據表1的組分1，使40mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和50mol％的B2O3充分混合。測量和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是298℃，如表2所示。
根據表1的組分2，使35mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和55mol％的B2O3充分混合。測量以和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是292℃，如表2所示。
根據表1的組分3，使30mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和60mol％的B2O3充分混合。測量以和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是286℃，如表2所示。
根據表1的組分4，使25mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和65mol％的B2O3充分混合。測量以和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是275℃，如表2所示。
表2

從上面的說明可以看出，與通常采用的現有軟化劑310℃至320℃的玻璃轉變點相比，第一比較例的玻璃轉變點較低。然而，在第一比較例中，由于添加了大量B2O3，所以該組分的化學穩定性(耐水性、耐酸性、耐堿性等)差。因此，為了克服這些缺點，向根據本發明的密封玻璃添加了Al2O3。
<第一實施例>
為了以與第一比較例相同的方式測量根據本發明的密封玻璃的玻璃轉變點，根據表3所示的其相應含量比，將Sb2O3、B2O3、SiO2以及Al2O3(即，密封玻璃組分)充分混合。然后，將該混合物放置在鉑爐中，以1000℃至1300℃的溫度使它熔融約30分鐘到1個小時。利用滾筒使熔融的材料迅速冷卻，然后，進行球磨處理。利用篩子，由該材料獲得100μm或者更小的玻璃粉。利用差分掃描量熱計(DSC)測量該玻璃粉中的每種組分的玻璃轉變點，而且表4示出測量結果。
表3

根據表3的組分5，使40mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、40mol％的B2O3以及10mol％的Al2O3充分混合。測量以和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是340℃，如表4所示。
根據表3的組分6，使30mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、50mol％的B2O3以及10mol％的Al2O3充分混合。測量以和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是325℃，如表4所示。
為了使獲得的值清晰易懂，例如，圖1示出組分6的DCS曲線圖。
圖1是示出利于DCS測量的根據本發明的組分6的玻璃組分的玻璃轉變點(Tg)的曲線圖。
如圖1所示，組分6的玻璃組分的玻璃轉變點是325℃。
根據表3的組分7，使20mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2和60mol％的B2O3和10mol％的Al2O3混合。測量以和上述方法同樣的方法獲得的玻璃粉的玻璃轉變點。測量的玻璃轉變點是310℃，如表4所示。
表4

從第一實施例中可以看出，組分6的玻璃轉變點與通常使用的現有軟化劑的溫度類似。因此，將以組分6獲得的玻璃粉形成為尺寸2mm×2mm×10mm的長方體。利用TMA，測量玻璃粉的熱膨脹系數和膨脹軟化溫度。
以組分6獲得的玻璃粉樣品的體積為1cm3，將它浸入蒸餾水中1小時。測量該玻璃組分的重量縮小率(％)。
表5

如表5所示，所測量的以組分6獲得的玻璃粉的膨脹軟化溫度(Tdsp)是412℃，所測量的以組分6獲得的玻璃粉的熱膨脹系數(/℃)是112.35×10-7/℃，且所測量的以組分6獲得的玻璃粉的耐水性是0.4wt％至0.5wt％。
為了使獲得的值清晰易懂，例如，圖2示出組分6的TMA曲線圖。
圖2是示出利于TMA測量的根據本發明的玻璃組分的膨脹軟化溫度(Tdsp)和熱膨脹系數(α)的曲線圖。
如圖2所示，組分6的玻璃組分的膨脹軟化溫度(Tdsp)是412℃，組分6的玻璃組分的熱膨脹系數(α)是112.35×10-7/℃。
如上所述，利用Sb2O3作為主成分，而不使用PbO生產的密封玻璃的玻璃轉變點約為320℃至330℃，其膨脹軟化溫度約為400℃至410℃。這些溫度范圍與現有材料的溫度范圍類似。因此，本發明的密封玻璃適合用作用于密封各種平板顯示設備的玻璃。
<第二實施例>
普通等離子顯示設備的密封玻璃必須具有1.5wt％的耐水性。然而，根據第一實施例的組分6獲得的玻璃粉的耐水性是1.5wt％或者更低。因此，因為要用于等離子顯示設備，所以要滿足條件。然而，用于等離子顯示設備的密封材料要求的熱膨脹系數是70×10-7/℃至90×10-7/℃，由于玻璃粉的熱膨脹系數高于70×10-7/℃至90×10-7/℃，所以它可能導致等離子顯示面板變形。因此，為了將玻璃粉用作等離子顯示設備的密封材料，添加陶瓷填充物，以降低熱膨脹系數，而增強機械強度。
如表6所示，在使密封玻璃與陶瓷填充物混合后，將它們放置在模子中，然后，使它們成形。然后，以450℃的溫度將該混合物燒結1小時，然后，將它形成為尺寸2mm×2mm×10mm的長方體。利用TMA，測量混合物的熱膨脹系數。在該例中，堇青石用作陶瓷填充物。
表6

為了使獲得的值清晰易懂，例如，圖3示出組分8的TMA曲線圖。
圖3是示出利于TMA測量的在根據本發明的玻璃組分中包括了陶瓷填充物的組分的膨脹軟化溫度(Tdsp)和熱膨脹系數(α)的曲線圖。
如圖3所示，組分8的玻璃組分的膨脹軟化溫度(Tdsp)是392℃，而組分8的玻璃組分的熱膨脹系數(α)是85.06×10-7/℃。這說明，與混合陶瓷填充物時相比，熱膨脹系數被進一步降低。
從表6可以看出，通過使密封玻璃與陶瓷填充物混合，組分9的熱膨脹系數滿足70×10-7/℃至90×10-7/℃，其中70×10-7/℃至90×10-7/℃是用于等離子顯示設備的密封材料要求的熱膨脹系數。
通過添加陶瓷填充物，也可以提高機械強度。如上所述，陶瓷填充物不僅可以用于等離子顯示設備，而且可以用于其熱膨脹系數不適于密封玻璃的各種平板顯示設備。
在根據組分6的20mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、60mol％的B2O3以及10mol％的Al2O3的玻璃組分中，在其中將組分6設置為77wt％，然后，使23wt％的陶瓷填充物與該組分混合的組分9的情況中，易于使得高溫粘度性能略微稍高。因此，對從組分6中去除了Al2O3的、30mol％的Sb2O3、10mol％的SiO2、60mol％的B2O3的組分3進行TMA實驗。結果，由于熱膨脹系數高，所以添加25wt％的堇青石(即，陶瓷填充物)。再進行TMA實驗。表7示出實驗結果。
表7

如表7所示，對于含有Al2O3的組分，可以進一步降低膨脹軟化溫度。因此，改善了粘度性能。
如上所述，利用Sb2O3，而不利用PbO作為主成分生產密封玻璃。因此，該密封玻璃是環保的，而且不含有堿金屬。因此，可以避免對熒光材料或者面板的不利影響。
如上所述，根據本發明的等離子顯示設備包括前面板和后面板，在前面板與后面板之間具有預定距離的情況下，利用密封玻璃將它們組合在一起。該密封玻璃組分包括Sb2O3。
該密封玻璃組分是環保的，因為它不包括PbO。因此，可以避免對熒光材料或者面板的不利影響，因此，可以實現良好的化學穩定性。
盡管這樣對本發明進行了說明，但是，顯然，可以以許多方式修改本發明。可以認為這些修改不脫離本發明的實質范圍，而且所有這些變更對于本技術領域內的技術人員是顯而易見的，它們包括在下面的權利要求限定的范圍內。
權利要求
1.一種密封玻璃組分，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。
2.一種密封玻璃組分，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.如權利要求1所述的密封玻璃組分，其中，該密封玻璃組分進一步包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
4.如權利要求3所述的密封玻璃組分，其中，該陶瓷填充物包括堇青石、β-鋰霞石、磷酸鋯、鋯石、富鋁紅柱石、硅鋅礦、β-鋰輝石、鎂橄欖石、鈣長石、礬土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3的至少其中之一。
5.一種平板顯示設備，其中利用密封玻璃組分將前面板和后面板組合在一起，其中密封玻璃組分包括Sb2O3。
6.如權利要求5所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分包括20mol％至50mol％的Sb2O3。
7.如權利要求5所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分進一步包括B2O3和SiO2。
8.如權利要求7所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分包括30mol％至70mol％的B2O3。
9.如權利要求7所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分包括5mol％至15mol％的SiO2。
10.如權利要求7所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分包括49.1wt％至81.4wt％的Sb2O3、27.8wt％至48.7wt％的B2O3、3.0wt％至9.0wt％的SiO2。
11.如權利要求5所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分進一步包括陶瓷填充物。
12.如權利要求7所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分進一步包括陶瓷填充物。
13.如權利要求11所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
14.如權利要求12所述的平板顯示設備，其中，該密封玻璃組分包括5mol％至45mol％的陶瓷填充物。
15.如權利要求13所述的平板顯示設備，其中，該陶瓷填充物包括堇青石、β-鋰霞石、磷酸鋯、鋯石、富鋁紅柱石、硅鋅礦、β-鋰輝石、鎂橄欖石、鈣長石、礬土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3的至少其中之一。
16.如權利要求14所述的平板顯示設備，其中，該陶瓷填充物包括堇青石、β-鋰霞石、磷酸鋯、鋯石、富鋁紅柱石、硅鋅礦、β-鋰輝石、鎂橄欖石、鈣長石、礬土、硅石、BaTiO3以及Al2TiO3的至少其中之一。
全文摘要
本發明涉及一種不包括Pb，即，對環境有害的材料的密封玻璃組分以及采用該密封玻璃組分的平板顯示設備。本發明的密封玻璃組分包括20mol％至50mol％的Sb
文檔編號H01J11/44GK1884168SQ20051011627
公開日2006年12月27日 申請日期2005年11月4日 優先權日2005年6月24日
發明者許鐘, 禹盛浩, 金鉉旭, 文炳俊 申請人:Lg電子株式會社