彩色平板等离子体显示器(PDP)用基板玻璃.doc

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1、彩色平板等离子体显示器(PDP)用基板玻璃等离子体显示器是目前公认的实现大屏幕壁挂电视最有希望的器件。目前，单色产品的对角线尺寸已达1.5m(2048×2048)，彩色HDTV样品中，DC型和AC型PDP产品对角线尺寸均达到1m(42英寸)，并有多家公司批量生产计划正在执行中，1.3m(51英寸)以上的彩色等离子体显示器正在研制中，估计2000年前可作出1.3～1.5m大屏幕彩色PDP的HDTV，并于2005年投产［1］。PDP的色彩、亮度、响应速度、视角和寿命等指标优良，亮度和发光效率有很大的潜力，固有的存储功能、大尺寸以及较低的批量生产成本，使其注定要在40英寸大信

2、息容量的全色平板显示器件中取得巨大成功。目前，与平板显示技术竞争大尺寸市场的显示技术似乎还没有出现［2］。随着彩色等离子体显示器分辨率的提高和屏幕尺寸的增大，对彩色PDP显示器用基板玻璃的要求也越来越高。　　彩色PDP的制造工艺过程如图1所示。由彩色PDP制造工艺流程可以看出，组成彩色PDP的前、后玻璃基板均要经过多次一系列不同的高温烘烤、烧结，通常这些温度在300～600℃之间。因此，彩色PDP基板玻璃的热稳定性对PDP的性能质量起着非常重要的作用。1　钠钙玻璃的特性　　目前，大部分PDP研究开发单位所用的玻璃基板为钠钙玻璃，也有用改进了热性能的钠钙玻璃如旭硝子的As

3、ahi玻璃，这些玻璃的显著优点是价格便宜，已经或经不太大的改进后能批量生产，而且与已开发出的彩色PDP所用材料匹配。但是，这些玻璃的共同缺点是应变点低、热稳定性差，表1列出了国产钠钙玻璃、标准钠钙玻璃(SodaLime，美国)和改进的Asahi钠钙玻璃的特性。特性AsahiSodalime国产热膨胀系数/(×10-7)858591应变点/℃511506532退火点／℃554545536软化点／℃735726687密度/×(103kg/m3)2.492.492.47杨氏弹性模量/(103kg/mm2)　7.04　图2为玻璃比容(密度的倒数)和温度的关系［5］，图中Tf到T

4、g称为玻璃的转变温度区，在此区域内玻璃由于粘度逐渐增加而从典型的液体状态逐渐变成具有固态物体各种性能(如弹性、脆性等特征性质)的物体，对应地，Tf为转变温度区的上限，相当于粘度为1×108～1×1010Pa.s时的温度；Tg为转变温度区的下限，相当于粘度为1×1012.4Pa.s时的温度，称为转变温度；Tmax称为最高退火温度，一般相当于粘度为1×1012Pa.s时的温度，在该温度下经过3min，玻璃的应力能消除95%；Tmin称为最低退火温度，在该温度下经过3min，玻璃的应力仅消除5%；Tc称为玻璃的应变点或称为变形温度，在该温度时，玻璃中的应力正好不能消除，相当于

5、粘度为1×1013.5Pa.s左右时的温度。普通钠钙玻璃的应变点一般为500℃左右。当玻璃从熔融态冷却时，在转变区采取不同的冷却速度，玻璃的比容会有明显差异(如图2)。冷却速度快的玻璃在Tf到Tg的停留时间短，玻璃内的粒子来不及调整，结构没有达到平衡状态就被快速冻结起来。当温度降至室温时，粒子间的距离极大，结构疏松，故密度小；相反，冷却速度慢的玻璃在Tf到Tg区的停留时间长，粒子有较充裕的时间进行调整，使结构接近于平衡状态，冷却至室温时，质点间的距离比较小，结构较为致密，故密度大。若将成分相同冷却速度不同的玻璃从室温加热至转移区以上某一温度保温后，则由于降温速度不同造成

6、的玻璃比容不同会趋向于玻璃在该温度下固有的比容(如图3)，即尽管这两种玻璃的起始密度不同，但最终平衡密度是相同的。保温温度越高，则粒子间的距离越大，平衡密度值越小。达到平衡密度值所需的时间也由保温温度决定，保温温度越高，则时间短。达到平衡密度，若在转移区以速度2进行冷却(如图2)，则快冷和慢冷玻璃的密度会趋向于由冷却速度2决定的玻璃的密度，这样由于在转移区冷却速度的不同造成了二种同样成份的玻璃比容(即密度)与热处理前这二种玻璃比容的变化(图2中的ΔU)，比容的变化必然导致玻璃的热收缩或伸长，使玻璃产生热变形。2　PDP用基板玻璃的要求PDP在制造工艺过程中，许多厚膜印刷

7、材料、镀膜材料的热处理温度均高于钠钙玻璃的转移温度，且烧结炉存在不同程度的温度不均匀性，特别是在降温过程中，由于炉子的结构、炉温控制精度及工作方式等可能造成PDP玻璃基板各处的降温速率不同。在基板上涂敷各种浆料后多次在玻璃转移温度区加热、冷却，如果炉温分布不均匀或冷却速度不同，不仅会造成玻璃的扇形变形(如图4)，还会在玻璃内部和玻璃与各种浆料间产生应力，应力严重时会导致基板玻璃的弯曲(如图5)。这种应力和变形不可能完全消除，但可以设法减小，这一点在我们的实践中已得到证实另一方面，在大面积、高清晰度彩色PDP显示器中，基板玻璃的不恰当收缩不