CN1795524A

CN1795524A - 包括水泥隔肋的等离子体面板

Info

Publication number: CN1795524A
Application number: CNA2004800141146A
Authority: CN
Inventors: 阿曼德·贝蒂内利; 让-菲利普·布洛韦斯
Original assignee: Thomson Plasma SAS
Current assignee: Thomson Plasma SAS
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2024-05-24
Also published as: FR2855644A1; WO2004107381A2; CN100474488C; WO2004107381A3; US20070024203A1; JP2007523442A; EP1627407B1; KR101026462B1; DE602004005328T2; DE602004005328D1; KR20060007438A; JP4633726B2; US7710033B2; EP1627407A2

Abstract

本发明涉及包括水泥隔肋的等离子体面板。本发明的面板包括其间定义密封空间的两片板。前述密封空间充有放电气体且借助隔肋(3)分隔成定义在所述板之间的放电单元(6R、6G、6B)，所述隔肋由包括基于水硬粘结剂的无机粘结剂和无机填料的材料制成。由于使用水硬粘结剂代替无机玻璃质粘结剂，所以该面板可以在较低温度生产。

Description

包括水泥隔肋的等离子体面板

技术领域

本发明涉及等离子体显示面板，其包括两片板，它们之间留有密封空间，该密封空间充有放电气体且通过形成阵列的隔肋(barrier rib)分隔成限制在这些板之间的放电单元。

背景技术

这样的显示面板通常用于显示图像。

所述单元通常分布为行和列。隔肋通常至少在列之间延伸，且有时还在行之间延伸。

隔肋的高度通常对应于板之间的距离，从而肋还用作间隔板(spacer)。

肋的侧壁和所述板中的一片通常涂覆有在等离子体放电的激励下能够发出可见光的磷光体(phosphor)。通过调整放电气体的成分，还可以直接获得可见光，不需要磷光体。

隔肋的制造通常需要昂贵且不利的热处理。

文献WO 00/36625公开了一种制造工艺，其中肋在通过光刻制成的相反的聚合物图案中模制而成。为制造所述肋，该文献在第8页第7至22行描述了模膏(molding paste)的使用，该模膏包括陶瓷粉末、玻璃料(glass frit)、波特兰水泥或者其它金属氧化物粉末。该文献结尾给出的单个示例具体描述了含有40％重量的水泥(第10页第32行)和作为载液的石蜡油的膏的使用。模制成型后，石蜡油迁移到模的光固化材料中，从而增加模的沟槽中无机粉末(mineral powder)的密度。最后在600℃的热处理从模除去聚合物和石蜡油，使得水泥粉末通过烧结在这里固结。从该文献可看出，在制造水泥肋的工艺步骤中没有加入水。对于隔肋材料领域技术人员来说，这清楚意味着肋通过烧结水泥粉末或其分解产物来固结，不是通过膏的水泥的水合作用，特别地，在600℃，如果不分解，水泥水合产物将已经变得退化到阻碍固结效应(consolidation effect)的情况。

发明内容

本发明的一个目的是限制获得隔肋的充分固结所需的热处理数和/或降低这些热处理温度或者甚至省略热处理。

为了该目的，本发明的主题是等离子体显示面板，其包括两片板，它们之间留有密封空间，该密封空间充有放电气体且通过隔肋分隔成限制在这些板之间的放电单元，所述隔肋由包括无机粘结剂和无机填料的无机材料制成，特征在于所述无机粘结剂是水硬粘结剂(hydraulic binder)。

根据本发明，该无机粘结剂处于水合状态且聚合所述无机填料。为获得该水合状态，如下面将要说明的，因此在生产等离子体显示面板的制造步骤中必须使用水。处于水合状态的该水硬粘结剂负责隔肋的固结，该粘结剂聚合无机填料的颗粒，不同于文献WO 00/36625中描述的肋，本领域技术人员将理解该文献中固结效应通过烧结水泥粉末颗粒(或陶瓷粉末)而获得，且其中由于高的处理温度，水泥不再处于水合状态。

术语“水硬粘结剂”理解为意味着这样的材料，即当它全体由粉末形成时，其可以通过水合反应硬化。因此，通过混合合适的无机填料与水硬粘结剂粉末，例如通过模制使该粉末混合物成形，获得的形状在水合反应之后可硬化。实际上，在全部液体倒入模中之前，水被加入到该粉末混合物。水的添加构成通常所谓的混合操作。

显示面板的单元通常分成行和列。

隔肋通常至少在列之间延伸，有时还在行之间延伸，这种情况中肋形成二维阵列。肋的高度通常对应于板之间的距离。

肋的侧壁和所述板中的一片通常涂覆有在等离子体放电的激励下能够发出可见光的磷光体。通过调整放电气体的成分，还可以直接获得可见光，不需要磷光体。

这样的等离子体显示面板通常包括至少两个电极阵列，布置所述至少两个电极阵列使得每个单元被每个阵列的一个电极穿越。

通常，每个板支承至少一个电极阵列，使得一个板承载的一个阵列的电极与另一个板承载的阵列的电极交叉。

通常，至少一个阵列被电介质层覆盖从而提供使驱动该显示面板更容易的记忆效应(memory effect)。

其它等离子体显示面板不包括用于初始化放电的电极。替代地，使用微波辐射初始化放电。然而，这种情况中可使用电极的单个阵列来为放电寻址。

优选地，该水硬粘结剂是水泥，例如基于铝酸盐或铝硅酸盐的水泥。

优选地，该隔肋的无机材料中无机粘结剂的重量比例等于或大于50％。

优选地，该无机填料包括重量大于50％的硅石(silica)或氧化铝。

根据一个实施例，隔肋的孔隙率等于或大于15％，优选大于25％。因此，显示面板制造期间，抽气操作(pumping operation)变得容易。

附图说明

阅读下面的说明将更好地理解本发明，说明通过非限制性示例给出并参照附图，附图中：

图1以俯视图示出根据本发明一实施例的等离子体显示面板的三个相邻单元；

图2示出两片板组装之前图1的显示面板的横截面。

具体实施方式

现在将描述用于制造根据本发明的等离子体显示面板的第一族工艺，本例中所述等离子体显示面板提供有以直的行和列布置的单元，特别说明承载隔肋阵列的板的制造，在本例中是后板(back plate)，所述隔肋也是直的。在第一族工艺中，使用有机树脂作为临时粘结剂用于形成肋是常规的。这需要热处理从而去除这些粘结剂。

参照图2，其示出由钠石灰玻璃(sodalime glass)制成的尺寸为254mm×162mm×3mm且设置有由银导体形成的电极A的阵列的板1，阵列自身涂覆以在540℃烘焙的常规电介质层2。

现在将描述在该板上隔肋3的阵列的制造，从而获得：

由基于硬化的水硬粘结剂的无机材料制成的肋，这里该水硬粘结剂是波特兰水泥；

厚度为60至70μm的一系列连续平行的肋，从而分隔开所述列，这些列以360μm的间距间隔开；以及

厚度为220至230μm的一系列平行的肋，用于分隔开所述行，这些行以1080μm的间距间隔开。

因此由这些肋限定的每个单元具有尺寸约850μm×290μm的矩形形状。

准备膏，其计划在被应用于板且干燥之后形成坯肋层(green rib layer)，坯肋层包括4％重量的有机粘结剂和96％重量的无机肋材料。这里，基于水泥：

使用具有非常精细的颗粒尺寸的波特兰水泥，例如具有约1μm的平均颗粒直径的波特兰水泥。该水泥稍微加载有称为“硅石烟(silica fume)”的亚微米硅石粉末——该水泥被认为是快凝(rapid-setting)水泥；

准备溶液，该溶液在92克松油醇基溶剂中含有8克基于乙基纤维素的树脂；以及

将200克无机肋材料，这里为水泥，分散在104克树脂溶液中。该分散通过使其经过三辊(three-roll)型混合/研磨器而均匀化，从而将粉末集料的尺寸减小到小于7μm。如果必要，加入松油醇从而将粘度调整至约50Pa.s。

下一步，将肋膏应用于板，在本例中通过丝网印刷六个叠置的层，每遍丝网印刷后接着是在110℃的干燥操作。由此获得设置有厚度为150μm的坯肋层。

优选地，在最后两遍的情形中，使用更密的例如具有90线/cm的丝网印刷布和较小粘性例如粘度为约20Pa.s的膏，从而在肋层表面获得表面下平滑层。

根据一实施例，该板利用辊涂覆器涂覆有所述膏，且所应用的层在隧道炉中被干燥，所述板连续通过所述炉，该炉设置有空气吹入和抽出装置。因此可以在单次通过中施加厚度为150μm的坯层。

现在将描述通过磨蚀以刚获得的坯层的厚度形成肋阵列。

首先，保护掩模应用于该层，所述掩模在单元将要通过磨蚀以坯层的厚度被挖空的位置处具有孔或特征(feature)。为此目的：

约40μm厚的干的光敏膜在适当的温度和压力下叠置在坯层上；

在肋的位置用UV光束照射该膜适当的时长；

然后，使用0.2％的碳酸钠溶液在约30℃使膜显影，从而自肋的位置去除膜部分。

该组件被快速干燥从而防止水泥固化。

以这种方式，在坯层上获得保护掩模。

为了以肋的厚度形成肋，研磨材料利用具有200mm长线性狭缝的喷嘴喷射到掩模上。作为研磨材料，使用富士(Fuji)出售的S9基准1000级的金属粉末。在喷射操作期间，喷射喷嘴保持距离板约10cm且以约50mm/min的速度沿将要形成的隔肋移动，同时在喷射期间坯板沿垂直于该肋方向的方向以70mm/分钟的速度移动。喷射压力约0.04MPa；金属粉末流速为约2500g/min。

然后，通过在35℃喷淋1％氢氧化钠(NaOH)水溶液在刚形成的坯肋顶上去除掩模。用水漂洗且用气刀在50℃干燥后，得到设置有坯肋阵列的板，该坯肋具有约150μm的高度、基部约100μm的宽度以及顶部约70μm的宽度。这些肋包括约4％重量的有机树脂。

现在将描述在形成在坯肋之间的单元中通过直接丝网印刷磷光体膏来应用磷光体4R、4G、4B的层。因此，该过程如下：

通过在140克3％乙基纤维素松油醇溶液中分散60克磷光体粉末来准备用于各种颜色的磷光体膏；

使用包括金属布的印刷丝网，所述金属布每cm具有120线，其通过光敏乳剂密封，除了位于膏必须被转移的范围内的宽度为90μm的带，所述范围即以与相同颜色单元的两个连续列之间的距离对应的1080μm(3×360μm)的周期间隔的区域；

通过该丝网直接丝网印刷磷光体膏中的一种，即在金属布未被密封的区域中采用局部膏转移；以及

在120℃干燥。

使用相同的丝网对每种基色重复这些操作，但对于第二种颜色其沿行的方向偏移一列的间隔(360μm)，且对第三种颜色偏移再一周期。

然后，密封剂膏沉积在这样得到的后板的周边附近。此处该密封剂基于可熔玻璃，其被制成纤维素溶液中的膏，具有约100Pa.s的粘度。

因此得到设置有坯肋阵列的后板，所述坯肋的在其它表面之间的侧壁涂覆有磷光体坯层。

然后进行热处理从而去除用于肋和用于磷光体层的有机粘结剂，包括以10℃/min升至350℃的第一温度上升、然后在350℃持续20分钟的第一保持、以10℃/min升至480℃的第二温度上升、然后在480℃持续20分钟的第二保持、以及最后以10℃/min的温度下降。

然后，进行肋硬化处理，根据本发明通过水泥水合反应获得该硬化，因此在工艺的该阶段需要使用水。热处理之后，使所得板在水喷淋下行进30分钟，然后利用室温下的气刀(air knife)且然后105℃的气刀干燥板。根据进行硬化处理的一种方法，板浸入水中6小时。根据实施硬化处理的另一方法，板被置于适当温度的加压蒸汽中适当时间从而使水泥硬化即固化。

所获得的是设置有涂覆以磷光体4R、4G、4B的层的硬化的肋3的阵列的后板。

由于刚刚描述的工艺的热处理仅用于去除有机粘结剂而不用于如现有技术一样硬化肋，所以该处理的持续时间有利地缩短，特别是通过减少保持时间，或者甚至通过增加特定温度范围内的温度上升速率。如果如现有技术一样使用玻璃质无机粘结剂，所需的保持时间将约为30分钟而不是这里的20分钟。缩短热处理时间，或这甚至降低处理期间的最大温度，表现出显著的经济优势。

根据实施该工艺的一种有利方式，去除有机粘结剂的操作和硬化肋的操作被结合：以10℃/min升至350℃的第一温度上升；然后在350℃持续30分钟的第一保持；在湿空气中经过，该湿空气通过使空气进入保持在80℃的水箱中形成气泡而得到；以10℃/min升至480℃的第二温度上升；在480℃持续30分钟的第二保持；以及，最后温度以10℃/min下降到350℃，且然后通过干燥的空气直到板完全冷却。

为获得根据本发明的等离子体显示面板，常规的前板5结合到根据本发明的后板(见图2中指示组装的两个箭头)，两片板通过400℃的热处理被密封，包含在板之间的空气被抽出，显示面板被充以低压放电气体且抽气孔被封闭。前板5通常包括共面电极X、Y的两个阵列。

这样获得了图1中以俯视图示出的等离子体显示面板，其包括两片板，它们之间留有密封空间，该密封空间充有放电气体且被分隔成由隔肋3限制的放电单元6R、6G和6B，根据本发明隔肋3由硬化的无机材料制成，即由处于水合状态的水硬粘结剂聚合的材料。

这样获得的等离子体显示面板具有良好的机械性质，特别是在肋处——没有发现肋的断裂。

根据实施的有利方法，代替使用基于波特兰水泥的无机材料，可以使用还含有诸如氧化铝或硅石的无机填料的无机材料、或者与等离子体显示面板的制造和操作相容的任何其它材料。因此根据本发明，水硬粘结剂的水合用于聚合该无机填料。

根据实施特别适合于获得具有大于25％的开孔率(open porosity)的有孔肋的工艺的一种方法，包括50％上述水泥和50％硅石粉末的混合物被用作用于肋的无机材料。例如，方英石类型的硅石被用作硅石，其比表面积小于10m²/g且其平均颗粒尺寸小于10μm，通常约5μm。例如选择来自Sifraco的M4000基准的硅石。所得肋还表现出良好的机械性质。归功于肋的高度孔隙率，抽出板之间包含的空气所需的抽气时间(pumping time)大大缩短。

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领域技术人员公知的泡沫水泥成分。

现在将描述用于生产根据本发明的等离子体显示面板的第二族制造工艺。在该第二族工艺中，坯肋层中不再有有机树脂。这完全免除了高温热处理，至少在后板的制造方面如此。

该工艺开始于254mm×162mm×3mm的钠石灰玻璃板，其设置有由银导体形成的电极阵列，本例中该阵列没有涂覆以电介质层。

现在将描述在该板上应用稍微有孔的电介质层，以及稍微有孔的肋的阵列的制造，从而获得：

由基于硬化的水硬粘结剂的无机材料制成的肋，这里该水硬粘结剂是与前面相同的波特兰水泥；

一系列连续平行的肋，基部100μm厚且顶部70μm厚，从而分隔以360μm的间距间隔开的列；以及

一系列平行的肋，具有基部260μm的厚度以及顶部230μm的厚度，从而分隔以1080μm的间距间隔开的行。

如前面那样，面板的单元是矩形的。

I-膏的准备：

准备下面的：

肋下层膏(rib sublayer paste)，用于代替前面实施例的电介质层；

肋膏。

I-a：肋膏：这是由“混合”有35％水的50％水泥和50％硅石的混合物制造的含水膏：

100克波特兰水泥粉末，其通过研磨和选择性筛选得到从而最大颗粒尺寸限制在11μm(d₁₀₀＜11)；

具有3μm平均颗粒尺寸(d₅₀＝3μm)的100克硅石粉末，其中最大颗粒尺寸被限制为10μm(d₁₀₀＜10)；

两种粉末的干燥混合，接着是109克去离子水的引入、利用分散器和真空去气的均匀化。

获得具有60Pa.s粘度的肋膏。

I-b：下层(sublayer)肋膏：其为含水膏(aqueous paste)，包括混合有39％水的40％水泥、20％氧化铝和40％氧化钛的混合物：

80克速凝(quick-setting)波特兰水泥粉末，其通过研磨和选择性筛选得到从而最大颗粒尺寸限制在11μm(d₁₀₀＜11)；

具有3μm平均颗粒尺寸(d₅₀＝3μm)的40克氧化铝粉末，其中最大颗粒尺寸限制在10μm(d₁₀₀＜10)；

具有1.5μm平均颗粒尺寸(d₅₀＝1.5μm)的80克TiO₂粉末，其中最大颗粒尺寸限制在8μm(d₁₀₀＜8)；以及

三种粉末的干燥混合，接着是130克去离子水的引入、利用分散器和真空去气的均匀化。

获得具有40Pa.s粘度的下层膏。

II-下层的应用和肋的形成

1a)制造有凹槽阵列的模，该凹槽具有肋的几何形状(geometry)，除了凹槽的深度比这些肋的高度增加了20％。模包括可移去的上部分，该上部分包括其厚度对应于所述20％额外厚度的垫片。该模子涂覆有脱模剂，然后置于振动罐(vibrating pot)上。然后模被填充以刚准备的肋膏，多余的被刮掉。然后填充的模放在40℃的箱(enclosure)中从而加速水硬粘结剂——这里为水泥——的凝固反应。水泥的凝固对应于水泥水合反应。

1b)凝固期间，与步骤1a)并行，30μm厚的下层膏的下层通过幕涂(curtain coating)沉积在板和电极上。然后将板置于50℃环境中从而加速下层中的水泥凝固反应；以及

2)在模中凝固一小时(步骤1a)之后，去除模的上垫片从而暴露模的上表面，该表面将构成未来肋的基部(base)，且该表面用水很轻微地喷洒。然后，来自步骤1b)的后板被应用到该表面从而将仍可延展的下层靠着未来肋的基部施加。

然后倒置整个组件使得重力使模子及其肋压着背表面，然后整个组件置于40℃环境中。

2小时后，通过去除模，可以进行脱模操作。这时可以用高压模喷射器(mold jet)进行清洁。涂覆有其下层及其肋的板在湿气饱和环境中再存放4小时，从而完成水泥凝固反应且因此得到聚合肋的无机填料并固结它们的水合状态的水硬粘结剂。然后，板经过调节在115℃的隧道炉从而去除残留的水分。

这样，得到了硬化且固结的肋的阵列而没有烧结和热处理，这些建立在用作电介质层的下层上；所得下层和肋的孔隙率为约15％，这对于给显示面板抽气是有利的。该孔隙率可根据膏的水含量进行调节。

III-磷光体的应用：

准备含有分散在130克乙二醇醚(glycol ether)混合剂中的70克磷光体粉末的悬浮液，选择该悬浮液是由于其沸点和粘度，从而将磷光体置于临时性悬浮液中而不使用树脂。然而，如果必要可以使用硅胶(或其它)悬浮液作为增稠剂。

为了将这些膏施加到肋的侧壁以及这些肋之间单元的底部，采用使用注射器的膏分配方法，该注射器的出口指向在肋之间——为此目的使用多口头(包括76个直径100μm的校准孔(calibrated hole)，以交错方式布置，间距为1080μm)。该头平行于列移动带偏移数遍从而覆盖整个板，然后板在120℃被干燥。以这种方式，三种磷光体如前述一样以一列间隔(360μm)的偏移连续地施加。

IV-密封剂的应用：

然后，利用与磷光体情形中相同的施加方法在这样得到的后板的周边附近沉积密封剂膏。在本例中该密封剂基于具有非常低熔点的形成为膏溶液的玻璃，该膏溶液类似于用于磷光体的膏溶液，具有约80Pa.s的粘度。接着是在120℃的干燥操作。

V-短的低温最终热处理：

尽管没有树脂，但温度升高到250℃且保持30分钟，从而完成全部溶剂的蒸发。

为获得根据本发明的等离子体显示面板，在根据本发明的后板上组装常规前板，两片板通过合适的热处理密封从而至少部分地熔化密封剂玻璃，包含在板之间的空气被抽出，面板被充以低压放电气体且抽气孔被封闭。

这样得到的等离子体面板表现出良好的机械性质，特别是在肋处。没有发现肋的断裂。尽管有热处理，但肋的水硬粘结剂保持在水合状态。

因此，根据实施本发明的第二族方法的工艺使得可以在不超过250℃的情况下制造支承肋的等离子体显示板，这在经济上是非常有利的。根据本发明，肋保持在水合状态。

根据本发明的有利的替代实现，可以使用基于可商业购买的耐250℃温度的密封粘合剂的密封剂，允许两片板通过仅在250℃的热处理被密封。在这种情况下，归功于本发明，没有面板制造步骤在250℃以上。这使得易于将肋的水硬粘结剂保持在水合状态，因此有利地限制了降低肋的水硬粘结剂的机械性质的任何风险。

不论哪种用于实现本发明的方法，都可以使用与波特兰水泥不同的其它类型水泥而不偏离本发明，尤其是凝固后能够承受对于制造显示面板仍必需的热处理的温度的水泥。可以使用不同于水泥的其它类型水硬粘结剂而不偏离本发明。

本发明适用于其单元通过肋分隔的任何类型等离子体显示面板。这些等离子体显示面板可以是共面型、矩阵型或者射频或微波激励型。

Claims

1.一种等离子体显示面板，包括两片板，该两片板之间留有密封空间，该密封空间充有放电气体且通过由无机材料制成的隔肋(3)分隔成限制在这些板之间的放电单元(6R、6G、6B)，所述无机材料包括无机粘结剂和无机填料，特征在于所述无机粘结剂是水硬粘结剂，其处于水合状态且聚合所述无机填料。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于所述水硬粘结剂是水泥。

3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于所述水泥基于铝酸盐或铝硅酸盐。

4.如前述权利要求的任一项所述的显示面板，其特征在于所述无机材料中所述无机填料的重量比例为等于或大于50％。

5.如前述权利要求的任一项所述的显示面板，其特征在于所述无机填料包括超过50％重量的硅石和/或氧化铝。

6.如前述权利要求的任一项所述的显示面板，其特征在于所述隔肋的孔隙率等于或大于约15％。

7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于所述隔肋的孔隙率大于25％。