用于显示器件的隔栅材料 【技术领域】
本发明涉及一种包括水玻璃和无机填充物的隔栅(barrier rib)材料，以及涉及一种在使用隔栅材料的显示器件中制备隔栅的简单方法。
【发明背景】
液晶显示器(LCD)或等离子体显示板(PDP)单元具有保持在减压条件下的放电空间，通常这可以通过使用粘结成分把前板紧密密封地附着到后板形成。用于CRT显示器的面板到漏斗的粘结的具有低熔点的玻璃成分在No.2000-030614A的日本特许公开专利中公开。在此专利中，以Pb-B2O3为基的玻璃粘结剂用于通过在430到450℃加热30到40分钟来把面板粘结到漏斗，层叠的产品在300到380℃下抽真空以获得低于10-6托的高真空。而且，日本特许公开专利公开No.2000-011929公开了使用这种具有低熔点的玻璃粘结剂的真空荧光显示器(VFD)、场发射显示器(FED)或LCD的制备方法。
然而，这种低熔点玻璃粘结剂包含PbO，而PbO对处理玻璃的工人和环境都是有害的。因此，要求开发一种不含PbO的玻璃粘结剂。
在这方面，日本特许公开专利No.1995-316398教示在200到400℃时使用作为有机粘结剂的烷代苯基硅树脂(alkylphenyl silicon resin)和无机填充物的混合物，但是，这种粘结材料存在如下问题：因为有机粘结剂地低的分解温度，所以在380℃以上不能进行抽真空处理，以及烷代苯基硅树脂的价格昂贵。
用于LCD的背光单元常规上通过串联设置管型灯制造，这使得生产工艺复杂化。而且，包括间隔物、通常也称为隔栅的LCD背光单元因为它的复杂的制造工艺很难提高规模。因此，就存在开发一种用简单和经济的方式形成用于大规模LCD的隔栅的方法的需要。
对PDP器件而言，已经开发出制备用于形成放电空间的隔栅的方法，包括：在玻璃基板的整个表面上涂布含有低熔点的玻璃粘结剂和无机填充物的无机粘结糊状物、烧结涂布的糊状物、露出给定图案的烧结的糊状物和对形成的图案喷沙。然而，此方法要求复杂的工艺步骤，由于隔栅的间隔和结构以及PDP和LCD之间的工作原理的差别，很难把此方法直接用于LCD。
【发明内容】
因此，本发明的一个目的是提供一种新的隔栅材料，它可以有利地用于在显示器件中形成放电空间。
而且，本发明的另一个目的是以低成本提供一种在显示器件中制备隔栅的方便和简单的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于显示器件的隔栅材料，包括15到50％重量的水玻璃(Na2SiO2)和50到85％重量的无机填充物。
根据本发明的另一方面，提供一种制备显示器中的隔栅的方法，其包括：在玻璃基板上通过喷嘴喷射用于隔栅材料的混合物以在基板上形成所需的隔栅的图案，以及在室温到200℃的范围内干燥隔栅图案。
仍根据本发明的另一的方面，提供一种包括由上述方法形成的隔栅的液晶显示(LCD)器件。
【附图说明】
结合附图，从本发明的下面的描述中，本发明的上述目的与特征和其他目的与特征将显而易见，附图分别表示：
图1：包括隔栅的LCD背光单元的纵向横截面图；
图2：表示根据本发明的使用喷嘴制备隔栅过程的示意图。
【具体实施方式】
本发明提供一种用于形成例如PDP和LCD显示器件的放电空间的隔栅材料，所发明的隔栅材料的特征在于：包括水玻璃(Na2SiO2)和无机填充物，即不包含低熔点玻璃也不包含粘结树脂。所发明的隔栅材料可以通过下面的方法简单地制备：通过喷嘴在基板上涂布用于隔栅材料的糊状混合物，并且在相对低的温度下干燥涂布的糊状物，因此，它益于用形成在显示器件的大规模生产中的隔栅或间隔物。
特别地，本发明的隔栅材料包括水玻璃和无机填充物，分别占15到50重量％和50到85重量％。
隔栅材料可以由糊状混合物形成，该混合物包括20到80重量％的水玻璃溶液和占20-80重量％的无机填充物，其中所述的水玻璃溶液中水玻璃占60-90重量％。如果水玻璃的含量小于下限，那么混合物的粘度变得过低，因此很难形成肋结构，而如果水玻璃的含量高于上限，混合物的粘度变得太高以至于不能从喷嘴喷出。
在本发明独特地使用的水玻璃是公知的，并且是商业可获得的。通过添加水很容易稀释水玻璃，因此有助于控制形成隔栅的混合物的粘度和浓度。而且，在处理混合物期间它不释放任何有害物质。
无机填充物的代表性的例子包括氧化铝(Al2O3)、氧化锆、堇青石、二氧化硅(SiO2)、锂霞石和锂辉石。无机填充物可以具有0.1到30μm的平均尺寸。如果无机填充物的平均尺寸小于0.1μm，那么无机填充物的分散(dispersion)是困难的，且制备的隔栅容易断裂。同时，如果无机填充物的平均尺寸大于30μm，那么糊状混合物因它的触变性而很难玻璃板上涂布。
通过喷嘴把用于隔栅材料的混合物喷射成所需的隔栅图案，隔栅材料可以简单地形成在基板上，然后干燥隔栅图案。可以在室温到200℃的范围内的低温下进行干燥。
当使用隔栅材料以在玻璃板间形成空间时，它可以赋予很好的密封性能，因此它益于使用在用于PDP、VFD、FED或LCD的放电空间的隔栅或间隔物的制造中。
另外，因为隔栅材料的混合物具有很好的粘结强度，它可以用作普通的粘结剂，例如，用于粘结各种玻璃板。
在图1中示出包括隔栅的LCD背光单元的纵向横剖面，其中后玻璃板8和前玻璃板1通过密封剂9粘结以形成LCD的放电空间7；反射板5位于后玻璃板8的内侧上；隔栅4位于反射板5上；密封糊状物2填充在隔栅4的顶部和前板1之间。而且，在放电空间中用于发光的荧光物质3和6分别涂覆在前板1上和反射板5的内侧上。
参考图2，根据本发明，用于LCD的隔栅可以由经喷嘴涂布并干燥所发明的包含水玻璃和无机填充物的糊状物来制备。
如上所述，所发明的用于隔栅的糊状混合物在工作环境下不产生任何挥发性的有害材料。而且，根据本发明的制备方法相对于以前的方法的优势在于它可以在200℃的相对低温下进行。因此，可以将所发明的方法用在例如PDP、VFD和FED等的显示器件的大规模生产中。
通过下面的例子将进一步具体描述本发明，然而，这些例子并不限制本发明的保护范围。
例1
60g含70重量％的水玻璃和30重量％的蒸馏水的混合物、30g的氧化铝颗粒(ALM41，日本SMITOMO的产品)和40g的具有8μm平均直径的锆石粉末混合在一起，以获得无机粘结糊状物。
把所得的无机粘结糊状物涂布到50mm×50mm×2.8mm的苏达石灰玻璃板上至2.5mm厚度，并在120℃下干燥30分钟。然后，所得样品的粘结强度通过给无机粘结层施加剪应力并使用剥离力试验仪(peeling force tester)确定该无机粘结层断裂处的载荷来测试。实验结果列于表1。
而且，如图2所示，使用喷嘴10以一图案施加无机粘结糊状物40到苏达石灰玻璃20(后玻璃板)以提供隔栅30，另一块与后玻璃板具有相同尺寸的苏达石灰玻璃(前玻璃板)覆盖其上，所得的叠层在120℃干燥30分钟，以获得LCD背光板的放电结构。放电结构在炉中加热到380℃并在10-7托下蒸发，然后进行泄漏测试。测试结果也列于表1中。
例2
重复例1的过程，除了使用30g由83重量％的水玻璃和17重量％的蒸馏水构成的混合物、52g的具有8.0μm平均直径的锆石粉末和18g的具有7.4μm平均直径的SiO2粉末，以获得无机粘结糊状物。
例3
重复例1的过程，除了使用30g由83重量％的水玻璃和17重量％的蒸馏水组成的混合物、25g具有7.4μm平均直径的SiO2粉末和55g的具有3.0μm平均直径的堇青石细粉末(通过以2∶2∶5的摩尔比混合MgO、Al2O3和SiO2、在1400℃烧结2小时、用球磨机碾磨并用150网孔的筛过滤而预先制造)，以获得无机粘结糊状物。
例4
重复例1的过程，除了使用30g由80重量％的水玻璃和20重量％的蒸馏水构成的混合物、50g的具有8.0μm平均直径的锆石细粉末和30g的具有5.0μm平均直径的β-锂霞石细粉末(通过以1∶1∶2的摩尔比混合Li2O、Al2O3和SiO2、在1300℃烧结2小时、用球磨机碾磨和用150网孔的筛过滤而预先制造)，以获得无机粘结糊状物。
例5
重复例1的过程，除了使用30g由80重量％的水玻璃和20重量％的蒸馏水构成的混合物、42g的具有1.5μm平均直径的氧化铝细粉末(ALM41，日本SMITOMO的产品)和32g的具有7.4μm平均直径的SiO2粉末，以获得无机粘结糊状物。
例6
重复例1的过程，除了使用30g由70重量％的水玻璃和30重量％的蒸馏水构成的混合物、60g的具有8.0μm平均直径的锆石细粉末和55g的具有3.0μm平均直径的堇青石细粉末(通过以2∶2∶5的摩尔比混合MgO、Al2O3和SiO2、在1400℃烧结2小时、用球磨机碾磨和用150筛孔的筛过滤而预先制造)，以获得无机粘结糊状物。
比较例
重复例1的过程，除了基于PbO-B2O3的低熔点玻璃粉末和如例3中制备的堇青石粉末以8∶2的重量比混合以制备控制粘结糊状物，然后在施加到玻璃板上后在430℃下烧结。
如表1所示，根据本发明，粘结糊状物可以在低于200℃的相对低温下干燥来形成隔栅，形成的隔栅因此具有高的粘结强度，良好的密封性质，所以，它益于用在平板LCD背光、PDP、VFD或FED的制造中。
虽然本发明是通过上面具体的实施例描述的，但是应该理解的是，本领域的技术人员可以对本发明进行各种落入由附加的权利要求限定的范围内的修改和变更。
表1 例1 例2 例3 例4 例5 例6 比较例 混合比 (重量％) 水玻璃 70 83 83 80 80 70 以PbO-B2O3为基的具有 低熔点的玻璃粉 蒸馏水 30 17 17 20 20 30 量(克) 60 30 30 30 30 30 80(重量％) 无机填 充物(克) Al2O3 30 - - - 42 Zircon 40 52 - 50 - 60 SiO2 - 18 25 - 32 Eucryptite - - - 30 - Cordierite - - 55 - - 20 20(重量％) 粘结 混合物 Water glass (wt％) 37.5 26.2 33.8 23.1 24.5 20.8 ～ 无机填充物 (wt％) 62.5 73.8 66.2 76.9 75.5 79.2 粘结强度(kgf) 13.0 11.0 14.5 12.0 15.5 12.5 10.O 烧结温度(℃) 120 120 120 120 120 120 430 泄漏 × × × × × × ×