2024年10月23日发(作者：悉听然)
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等离子
显示屏用基板玻璃浅析
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｆｏｒ ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ
高锡平崔竹李长久黄幼榴 （中国建筑材料科学研究院。北京１０００２４）
摘要：介绍了等离千里示脬Ｐ１）Ｐ的工作原理．从显示湃制作噩他瑚过程提出了时毖板玻璃的性能要求，时儿种
ＰＩ）ｌ＞用基板玻璃进行丁比较．提出了开发县有自主知识产权的ＰＤＰ基椒垃璃的重要性理前景．
关键词：Ｐ１）ｌ’．基板玻璃：性能
Ａｂ￣ｍｃｔ：Ｔ１ｗ ｔｈｅｕｒｙ【１ｒ ＰＤＩ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉＪｉ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｈｅ ｎｅｅｄ Ｉｏｒ ｐｒｕｐｅｖｔｙ‘ ｆ＇Ｍｏｔｈｅｒ ａ ｗ ｐｕｔ￣ｂｒｗａｒｄ ｆｒｏｍ
ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｓ，￣．ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ． ｐ１ｉｃａｔｋｍ Ｂａｓｅｄ ｕＩ １ｔｈｅ ｃｏｍｐａｎ吣ｎ Ｓ２ｔ￣＂２￣ｒ１；ｌ ｋｉｒ，ｔ￣ｔ ｐ１）ｐ ｇｌａｓｓ，ｔｈｃ ｉ：ｃｎｐｍｔａｌｌ ｏｆ
ＰＤｐ ｍｏｔｌｌｅｒ ｇｌａｓｓ ｗｉｈ ｉｔｎｄｃｐｍｉｄｅｌｌｔ ｉｎ￣ｅｌｌｃｃｔｕａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｒｉｇｈＬ￣ｗａ ｓｈｒｅｗＩ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐ１） Ｉｌｌｏｔｈｅｒ ｇｌａｓｓ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ
中圈分类号：Ｔ０ ； 文献标识码：Ａ 文章编号：…１３—８％５（２０（）６）０２一ｆ）０４ｉｆ一
光电子显示是光电子技术和产业的重要组成
部分。显示器是各种视频信号和计算机数据信息的
终端显示器件，平板化、大型化和高清晰度是今后
１等离子显示器
等离子显示器是继ＣＲＴ、ＬＣＤ之后的新一代
显示器的发展方向，其种类将呈多元化．并随着科
学技术的飞速发展，不断出现各种各具特色的新型
显示器件。
显示器，它问世于２０世纪６０年代，在２０世纪９０
年代中期开始批量生产。由于该器件具有一系列优
点．如视角广、薄型、图像无畸变、响应速度快、寿命
作为平板显示器．主要有以下几类ｅ见表１）：
表１ 典型的平面显示装鲎的种类
舞哦． 蔺胨
『 ｒ
。。。驾瓣
艄掘射线管
４。 。墨静濞理
电子柬轰啬荧光体
一 。。。＿
、
囊 ， 霎薯
家用电器
办公终端工业电视、计测船
ＶＦＤ
发光犁 １ Ｉ】
萤光显示器
澄光二极管
电子柬蠹击荧光体
Ｉｌ＿ｎ接盎发光
畔佛甘对箍、者蛳机 摩电触涵
导向灯、音频嚣、计量器
ＰＤＰ
ｆ １ ｐ
等离子最承掘
电子发光概
气体ｌ拙电．紫外缝淑裳荧光体寝堆
有电场直接激发赞光体腆产生发光
电把捣示撮、ＯＡ帆ｌ掩端厦帚
ＯＡ机终踹显示
妥光型
Ｌ曲
ＥＣＤ
液晶显示撮
电谘显示桩
禳晶的施兜性
光戢射．积色性
氧化迹朦
白就瓤乎计掉机、 时忡袖碜电褫 ＱＡ辩鹰 峨枣
酬钾台式计黛机、调光窗玻璃、标识板
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图１ ＰＤＰ工作原理
长、具有较好的发光效率和亮度（亮度为３０～
７００ｃｄ／ｃｍ２，发光效率在０．１—０．５ｌｍ／Ｗ）、有存贮功
能、宜制作大尺寸等，因此它是目前公认的实现高
清晰度数字电视和大屏幕壁挂电视最有希望的器
件，各国对它的研究开发相当活跃，具有广阔的市
场前景。而现在，与平板显示技术竞争大尺寸市场
的显示技术还没有出现。
１．１结构及工作原理
ＰＤＰ按工作方式分为两大类：交流型ＡＣ—
ＰＤＰ和直流型ＤＣ—ＰＤＰ。目前大多数公司研制和
生产的ＰＤＰ都是采用ＡＣ型结构。ＡＣ—ＰＤＰ又分
为对向放电和表面放电两种，其中表面放电ＡＣ－
ＰＤＰ的生产工艺水平和产品性能更为先进，它的
结构如图１所示。ＡＣ—ＰＤＰ显示器有前后两块玻
璃基板组成，每个基板包含许多平行电极，两块极
板电极呈垂直状态密封在一起。后基板电极两侧制
造沟槽状的障壁，障壁的侧面分别涂红、绿、蓝３色
荧光粉 两极板间隙充满一定压强的氦氙气体，极
板间的气体放电产生的紫外光激励荧光粉发出可
见光，前基板电极涂有ＳｉＯ 介质层，防止电极间直
接放电。介质层上覆盖一层ＭｇＯ保护层，以保护
显示电极（前）和防止介质层被侵蚀。后基板荧光粉
上的ＭｇＯ涂层主要是为了防止离子溅射。
等离子体显示技术（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ）的基本原
理是：显示屏上排列有上千个密封的小低压气体室
（一般都是氙气和氖气的混合物），电流激发气体，使
其发出肉眼看不见的紫外光，这种紫外光碰击后面
篷疆堰堋 上业堰堋
玻璃上的红、绿、蓝３色荧光体，它们再发出在显示
器上所看到的可见光。
１．２国内外概况
国际上，日本已有５家公司推出ＰＤＰ模块产
品 多家公司的１ ０７ｃｍ、１ ２７ｃｍ产品开始在日本和
中国等地销售，其中３家公司展出了１５２ｃｍ样品。
韩国的ＬＧ、三星电管、Ｏｒｉｏｎ、ＵＰＤ，法国的Ｔｈｏｍ—
ｓｏｎ、中国台湾的中华映管、Ａｃｅｒ、南亚等都加速了
开发和规模生产的步伐，投资兴建ＰＤＰ生产线的
资金已超过２０亿美元。２００２年一２００４年是ＰＤＰ
产量的快速成长期。彩色ＰＤＰ目前主要用于商务，
但是２００３年以后增长速度最快的将是家用壁挂
电视。
国内ＰＤＰ产业的发展已受到我国政府的高度
重视。国家科技部在“九五”推出了科技攻关项目
“彩色等离子体显示器工艺及实用化关键技术研
究”课题的研究和滚动项目“彩色等离子体显示器
关键技术研究”，成功开发出５３ｃｍ彩色ＰＤＰ样机
和１０７ｃｍ显示屏初样，建成１０７ｃｍ彩色ＰＤＰ试
验线，为下一步开展大屏幕彩色ＰＤＰ生产技术的
研究打下良好的基础。研究开发方面，国内一些研
究所、企业、高校相继开展彩色ＰＤＰ的技术研究。
它们有彩虹集团、５５所、西安交大、东南大学和浙
江大学等。
１．３ ＰＤＰ的缺点及改进
ＰＤＰ显示器的主要缺点：功耗大，以４２英寸
为例，功耗达３００Ｗ以上：由于采用平面晶体管制
造工艺，要达到小屏幕显示有一定困难；等离子显
示屏表面玻璃易碎，机械强度差，不能承受太大的
压力。
因此。提高ＰＤＰ的性能主要通过以下几方面
进行：提高光效、提高亮度、降低功耗、提高分辨率、
改进对比度、克服虚像、提高彩色再现能力等。
２等离子显示屏用基板玻璃
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。
４７
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朋矾垠堋＝＝｜上业堰堋
图２等离子显示屏制造工艺流程
２．１ 基板玻璃的性能要求
２．１．１ 热性能的要求
由图２的彩色ＡＣ—ＰＤＰ制造工艺流程图。可
以看出，组成彩色ＰＤＰ的前后玻璃基板都需要经
过一系列的厚膜印刷和高温烘烤、烧结。通常这些
烧结过程温度在４５０～６００￣（２之间，封接温度为
３８０￣４００￣Ｃ，排气最高温度为３５０℃。因此，彩色
ＰＤＰ基板玻璃的热稳定性对ＰＤＰ的质量起着非常
重要的作用。
规则形变和热收缩。对玻璃基板而言，热收缩可能
会造成最大的形变。例如，在对角线为１ｍ的彩色
ＡＣＰＤＰ ＨＤＴｖ中，基板玻璃百万分之二十的不恰
当收缩就会产生至少～个像素的完全错位。因而，
基板玻璃具有高的应变点对ＰＤＰ的质量也起着至
关重要的作用。另外为了沿用现己开发出来的
ＰＤＰ材料，要求基板玻璃具有较高的热膨胀系数
（８５ｘ１Ｏ一７／℃左右）。但是，通常若玻璃具有较高的
应变点，则膨胀系数较低，这是开发这种新型基板
玻璃的难点之一 ． ～．
必须保证在上述高温的工艺处理过程中，基板
具有良好的耐热性，不得发生变形炸裂和热破碎等
现象。为此，需要具有高应变点的温度，该温度至少
应高于５７０￣（２。在玻璃的应变点附近，玻璃的粘弹
２．１．２ 化学稳定性的要求
在等离子体显示器的生产过程中，要使用许多
化学溶剂，进行涂膜和光刻，这就要求基板玻璃具
有良好的化学稳定性。玻璃不能与构成ＰＤＰ的介
性特性变化很快，从而导致玻璃基板产生弯曲
不
、
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质材料和电极材料发生反应。在各种不同的光刻溶
剂的侵蚀下，基板玻璃不能产生可见的缺陷。
２．１．３电阻的要求
等离子体显示器（ＰＤＰ）的基本结构（如图１）是
由前后两块玻璃基板组成的。在前基板上面制作有
汇流电极、透明电极、支撑电极等；后基板上则制有
与前基板上电极互相垂直的电极与肋条，并涂有荧
光粉。前基板作为ＰＤＰ的阳极，后基板则作为
ＰＤＰ的阴极。肋条用于隔离前后基板，以形成放电
空间，并分隔与构成像素单元，以防止因像素间串
扰而恶化像质。在放电空间内充有用作气体电离放
电的惰性气体（通常是氖气）。从ＰＤＰ的结构可以看
出，玻璃基板主要是用来密封内部的放电物质的，
它必须保证内部与外部的电绝缘性，因此要求基板
玻璃有较高的体电阻。
另外，ＰＤＰ基板的面积比较大，要求玻璃要有
良好的平坦度，无气泡、结石等缺陷，比重要小，适
于大批量生产，如浮法生产等。
２．２ ＰＤＰ基板玻璃的选用和研发
２．２．１ 钠钙硅玻璃
目前．大部分ＰＤＰ研究开发单位所用玻璃基
板仍为钠钙硅玻璃，也有使用在此基础上改进了性
能的钠钙硅玻璃，如旭硝子的Ａｓａｈｉ玻璃，这种玻
璃的显著优点是价格便宜，且与已开发出的彩色
ＰＤＰ其它材料相匹配，能进行大批量生产。但是这
图３钠钙玻璃基板的扇形变形
避疆堰堋与上业堰塥
些玻璃的共同缺点是应变点低，热稳定性差。
玻璃的热稳定性在很大程度上取决于它的热
历史。玻璃的热历史是指玻璃从高温液态冷却通过
转变温度区域和退火温度区域的经历，包括在该区
域内停留的时间和冷却速度等。
为了消除玻璃中的内应力，必须将玻璃加热到
低于转变温度Ｔｇ附近某一温度进行保温均热，使
应力松弛，这一温度称为退火温度。平板玻璃的退
火温度区一般为５５０—５７０￣Ｃ，而ＰＤＰ制造工艺的
热处理温度为４５０ ６００￣Ｃ，高于钠钙硅玻璃的转变
温度下限，更明显高于玻璃的应变点温度，且存在
温度的不均匀性。这时玻璃易产生平面方向的变形
和弯曲。特别是在玻璃的批量生产过程中，用隧道
炉烧结玻璃基板时，由于前进过程中温度不均匀，
导致玻璃基板的扇形变形（如图３），这给大面积、高
精度ＰＤＰ的制造带来很大困难。再则，在相当于玻
璃转变温度以上的区域内反复加热、冷却，如果冷
却不均匀，会在玻璃基板内产生应力，严重时会导
致基板一定程度的弯曲（如图４）。因此，从ＰＤＰ对
基板玻璃的要求和普通钠钙硅玻璃的特性来看，大
面积高清晰度ＰＤＰ显示器基板玻璃采用钠钙硅玻
璃是不合适的。
２．２．２新型ＰＤＰ用玻璃
由于传统玻璃具有不适合用做ＰＤＰ基板玻璃
的一系列缺点，科研工作者便试图通过调整玻璃成
图４钠钙玻璃基板的弯曲变形
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避矾堰埔 上业堰堋
分找到一种符合ＰＤＰ基板玻璃性能要求的新型玻
性能也有明显改善。ＰＤ２００比早期开发的Ａｓａｈｉ
钠钙玻璃的应变点高６Ｏ℃，热变形性能也比普通
钠钙硅玻璃的好。在ＰＤＰ热处理温度区（ ６００℃）
普通钠钙硅玻璃有较大的变形量，而ＰＤ２００则几
乎没有变形。Ｃｓ２５的应变点高达６１０℃，并且经过
璃。目前，日本旭硝子公司和美国康宁公司已开发
出彩色ＰＤＰ专用基板玻璃ＰＤ２００和Ｃｓ２５玻璃。
其玻璃成分如表２所示。
玻璃组分中碱金属氧化物已明显减少，其物理
表２ ＰＤ２００和Ｃｓ２５玻璃的成分
表３ ＡＣＰＤＰ用玻璃的化学组成（质量％）
注１：ｕＳＰ６３１３０５２Ｂ１专利为Ｅｌ本旭硝子［￣１２００１年１１月６日在美国注册的专利
—
。
其中对下列组分又做了一些限定ＳｉＯ２＋ＡＩ２０３：７２—８２％：
ＭｇＯ＋ＣａＯ＝５—７２％；Ｎａ＝Ｏ＋Ｋ２０＝Ｉ－１ ５％；ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２０：１ ８
１ ８％。
注２：ＵＳＰ６２９７１８２Ｂ１专利为１３本旭硝子［￣］２００１年１０月２日在美国注册的专利
。
为高膨胀系数玻璃。其中对下列组分又做了一些限定
Ｎａ２０＋Ｋ２０＝７—１５％；ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＝１Ｏ一１７％
。
ＰＤ２００应属于此专利范围。
注３：ＵＳＰ５４５９１０９位ＣＯＲＮＩＮＧ的ＰＤＰ用无碱玻璃的专利
其中ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ０ ４８—５１％。
，
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厘疆堰堋与上业塬堋
表４ ＰＤ２００ ＣＳ２５与标准钠钙玻璃性能比较
应变点温度／℃ ５７０ ６１Ｏ ５０６ ６１Ｏ
退火点温度／℃ ６２０ ６５４ ５－璋５ｌ ‘ ＿ 蠢
软化点温度／℃ ８３０ ８４８ ７２６ ７２０
热膨胀系数／（ｘｌ ０ ７／℃） ＿
、
。 ＿ｌｌ ｌ
ｆ２Ｏ一３００ｏＣ） ８３ ８４ ８５ ８３
密度（ｇ／ｃｍ￣） ２．７７ ２－８＝８ ＿ ． ２．４９
体电阻对数值 １Ｏ ５ ６ ６５ １１
多次烧结，其热收缩也只有很小的变化，经过退火
板显示器代替ＣＲＴ已成为高技术发展的必然趋
后的Ｃｓ２５在６１０。Ｃ对玻璃进行处理，其热膨胀小
势．平板显示器中技术成熟、有发展前景的主要是
于百万分之二十。而且Ｃｓ２５在５５０～６００。Ｃ时的弯
液晶显示器（ＬＣＤ）和等离子显示器（ＰＤＰ）。而等离
曲速率大约比标准的Ｓｏｄａ Ｌｉｍｅ钠钙玻璃的低３
子显示器适合制作大尺寸显示器，随着ＰＤＰ的迅
个数量级。
猛发展，其基础材料玻璃基板必将有很好的发展前
表３为基板玻璃的专利介绍。
景 目前欧美、日本等发达国家已经生产出的平板
ＰＤ２００和Ｃｓ２５新型基板玻璃在很多性能上
显示器用玻璃基板占有９０％以上的市场份额，而
优于传统ＰＤＰ用基板玻璃，现已实现工业化生产。
国内生产尚处空白，主要依赖进口。因此开发研制
２．２＿３我国正在研制的ＰＤＰ用玻璃
我们自己的ＦＰＤ用玻璃基板，不仅有助于提高我
根据ＰＤＰ的使用要求，基板玻璃需采用铝硅
国平板玻璃产品及装备的整体技术水平，促进行
酸盐系统作为玻璃的基础组成，这对于现行的浮法
业的创新能力，同时也必将增强我国平板玻璃产品
玻璃生产技术来说将带来一系列问题，如熔化温度
在国际市场上的竞争力。
高、不易澄清与均化、对耐火材料侵蚀严重、使锡液
参考文献（略）
挥发严重等。中国建筑材料科学研究院的科研工作
者采用稀土氧化物掺杂改性技术，在提高玻璃的
电、热性能的同时，改善玻璃的熔化和成形性能，同
时采用富氧燃烧、负压澄清等创新技术，进行系统
研究，攻克理化性能与工艺性能相对立的矛盾，形
成具有自主知识产权的ＰＤＰ基板玻璃配方及生产
工艺参数，实验室产品已由宁波天明电子股份有限
公司试用，基板玻璃的一系列性能均达到ＰＤＰ的
要求，其性能列于表４。
３结语
伴随着现代信息处理技术和大规模集成电路
技术的飞速发展，显示技术正在发生一场革命，平
５１
2024年10月23日发(作者：悉听然)
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显示屏用基板玻璃浅析
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｆｏｒ ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ
高锡平崔竹李长久黄幼榴 （中国建筑材料科学研究院。北京１０００２４）
摘要：介绍了等离千里示脬Ｐ１）Ｐ的工作原理．从显示湃制作噩他瑚过程提出了时毖板玻璃的性能要求，时儿种
ＰＩ）ｌ＞用基板玻璃进行丁比较．提出了开发县有自主知识产权的ＰＤＰ基椒垃璃的重要性理前景．
关键词：Ｐ１）ｌ’．基板玻璃：性能
Ａｂ￣ｍｃｔ：Ｔ１ｗ ｔｈｅｕｒｙ【１ｒ ＰＤＩ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉＪｉ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｈｅ ｎｅｅｄ Ｉｏｒ ｐｒｕｐｅｖｔｙ‘ ｆ＇Ｍｏｔｈｅｒ ａ ｗ ｐｕｔ￣ｂｒｗａｒｄ ｆｒｏｍ
ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｓ，￣．ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ． ｐ１ｉｃａｔｋｍ Ｂａｓｅｄ ｕＩ １ｔｈｅ ｃｏｍｐａｎ吣ｎ Ｓ２ｔ￣＂２￣ｒ１；ｌ ｋｉｒ，ｔ￣ｔ ｐ１）ｐ ｇｌａｓｓ，ｔｈｃ ｉ：ｃｎｐｍｔａｌｌ ｏｆ
ＰＤｐ ｍｏｔｌｌｅｒ ｇｌａｓｓ ｗｉｈ ｉｔｎｄｃｐｍｉｄｅｌｌｔ ｉｎ￣ｅｌｌｃｃｔｕａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｒｉｇｈＬ￣ｗａ ｓｈｒｅｗＩ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐ１） Ｉｌｌｏｔｈｅｒ ｇｌａｓｓ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ
中圈分类号：Ｔ０ ； 文献标识码：Ａ 文章编号：…１３—８％５（２０（）６）０２一ｆ）０４ｉｆ一
光电子显示是光电子技术和产业的重要组成
部分。显示器是各种视频信号和计算机数据信息的
终端显示器件，平板化、大型化和高清晰度是今后
１等离子显示器
等离子显示器是继ＣＲＴ、ＬＣＤ之后的新一代
显示器的发展方向，其种类将呈多元化．并随着科
学技术的飞速发展，不断出现各种各具特色的新型
显示器件。
显示器，它问世于２０世纪６０年代，在２０世纪９０
年代中期开始批量生产。由于该器件具有一系列优
点．如视角广、薄型、图像无畸变、响应速度快、寿命
作为平板显示器．主要有以下几类ｅ见表１）：
表１ 典型的平面显示装鲎的种类
舞哦． 蔺胨
『 ｒ
。。。驾瓣
艄掘射线管
４。 。墨静濞理
电子柬轰啬荧光体
一 。。。＿
、
囊 ， 霎薯
家用电器
办公终端工业电视、计测船
ＶＦＤ
发光犁 １ Ｉ】
萤光显示器
澄光二极管
电子柬蠹击荧光体
Ｉｌ＿ｎ接盎发光
畔佛甘对箍、者蛳机 摩电触涵
导向灯、音频嚣、计量器
ＰＤＰ
ｆ １ ｐ
等离子最承掘
电子发光概
气体ｌ拙电．紫外缝淑裳荧光体寝堆
有电场直接激发赞光体腆产生发光
电把捣示撮、ＯＡ帆ｌ掩端厦帚
ＯＡ机终踹显示
妥光型
Ｌ曲
ＥＣＤ
液晶显示撮
电谘显示桩
禳晶的施兜性
光戢射．积色性
氧化迹朦
白就瓤乎计掉机、 时忡袖碜电褫 ＱＡ辩鹰 峨枣
酬钾台式计黛机、调光窗玻璃、标识板
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图１ ＰＤＰ工作原理
长、具有较好的发光效率和亮度（亮度为３０～
７００ｃｄ／ｃｍ２，发光效率在０．１—０．５ｌｍ／Ｗ）、有存贮功
能、宜制作大尺寸等，因此它是目前公认的实现高
清晰度数字电视和大屏幕壁挂电视最有希望的器
件，各国对它的研究开发相当活跃，具有广阔的市
场前景。而现在，与平板显示技术竞争大尺寸市场
的显示技术还没有出现。
１．１结构及工作原理
ＰＤＰ按工作方式分为两大类：交流型ＡＣ—
ＰＤＰ和直流型ＤＣ—ＰＤＰ。目前大多数公司研制和
生产的ＰＤＰ都是采用ＡＣ型结构。ＡＣ—ＰＤＰ又分
为对向放电和表面放电两种，其中表面放电ＡＣ－
ＰＤＰ的生产工艺水平和产品性能更为先进，它的
结构如图１所示。ＡＣ—ＰＤＰ显示器有前后两块玻
璃基板组成，每个基板包含许多平行电极，两块极
板电极呈垂直状态密封在一起。后基板电极两侧制
造沟槽状的障壁，障壁的侧面分别涂红、绿、蓝３色
荧光粉 两极板间隙充满一定压强的氦氙气体，极
板间的气体放电产生的紫外光激励荧光粉发出可
见光，前基板电极涂有ＳｉＯ 介质层，防止电极间直
接放电。介质层上覆盖一层ＭｇＯ保护层，以保护
显示电极（前）和防止介质层被侵蚀。后基板荧光粉
上的ＭｇＯ涂层主要是为了防止离子溅射。
等离子体显示技术（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ）的基本原
理是：显示屏上排列有上千个密封的小低压气体室
（一般都是氙气和氖气的混合物），电流激发气体，使
其发出肉眼看不见的紫外光，这种紫外光碰击后面
篷疆堰堋 上业堰堋
玻璃上的红、绿、蓝３色荧光体，它们再发出在显示
器上所看到的可见光。
１．２国内外概况
国际上，日本已有５家公司推出ＰＤＰ模块产
品 多家公司的１ ０７ｃｍ、１ ２７ｃｍ产品开始在日本和
中国等地销售，其中３家公司展出了１５２ｃｍ样品。
韩国的ＬＧ、三星电管、Ｏｒｉｏｎ、ＵＰＤ，法国的Ｔｈｏｍ—
ｓｏｎ、中国台湾的中华映管、Ａｃｅｒ、南亚等都加速了
开发和规模生产的步伐，投资兴建ＰＤＰ生产线的
资金已超过２０亿美元。２００２年一２００４年是ＰＤＰ
产量的快速成长期。彩色ＰＤＰ目前主要用于商务，
但是２００３年以后增长速度最快的将是家用壁挂
电视。
国内ＰＤＰ产业的发展已受到我国政府的高度
重视。国家科技部在“九五”推出了科技攻关项目
“彩色等离子体显示器工艺及实用化关键技术研
究”课题的研究和滚动项目“彩色等离子体显示器
关键技术研究”，成功开发出５３ｃｍ彩色ＰＤＰ样机
和１０７ｃｍ显示屏初样，建成１０７ｃｍ彩色ＰＤＰ试
验线，为下一步开展大屏幕彩色ＰＤＰ生产技术的
研究打下良好的基础。研究开发方面，国内一些研
究所、企业、高校相继开展彩色ＰＤＰ的技术研究。
它们有彩虹集团、５５所、西安交大、东南大学和浙
江大学等。
１．３ ＰＤＰ的缺点及改进
ＰＤＰ显示器的主要缺点：功耗大，以４２英寸
为例，功耗达３００Ｗ以上：由于采用平面晶体管制
造工艺，要达到小屏幕显示有一定困难；等离子显
示屏表面玻璃易碎，机械强度差，不能承受太大的
压力。
因此。提高ＰＤＰ的性能主要通过以下几方面
进行：提高光效、提高亮度、降低功耗、提高分辨率、
改进对比度、克服虚像、提高彩色再现能力等。
２等离子显示屏用基板玻璃
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。
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朋矾垠堋＝＝｜上业堰堋
图２等离子显示屏制造工艺流程
２．１ 基板玻璃的性能要求
２．１．１ 热性能的要求
由图２的彩色ＡＣ—ＰＤＰ制造工艺流程图。可
以看出，组成彩色ＰＤＰ的前后玻璃基板都需要经
过一系列的厚膜印刷和高温烘烤、烧结。通常这些
烧结过程温度在４５０～６００￣（２之间，封接温度为
３８０￣４００￣Ｃ，排气最高温度为３５０℃。因此，彩色
ＰＤＰ基板玻璃的热稳定性对ＰＤＰ的质量起着非常
重要的作用。
规则形变和热收缩。对玻璃基板而言，热收缩可能
会造成最大的形变。例如，在对角线为１ｍ的彩色
ＡＣＰＤＰ ＨＤＴｖ中，基板玻璃百万分之二十的不恰
当收缩就会产生至少～个像素的完全错位。因而，
基板玻璃具有高的应变点对ＰＤＰ的质量也起着至
关重要的作用。另外为了沿用现己开发出来的
ＰＤＰ材料，要求基板玻璃具有较高的热膨胀系数
（８５ｘ１Ｏ一７／℃左右）。但是，通常若玻璃具有较高的
应变点，则膨胀系数较低，这是开发这种新型基板
玻璃的难点之一 ． ～．
必须保证在上述高温的工艺处理过程中，基板
具有良好的耐热性，不得发生变形炸裂和热破碎等
现象。为此，需要具有高应变点的温度，该温度至少
应高于５７０￣（２。在玻璃的应变点附近，玻璃的粘弹
２．１．２ 化学稳定性的要求
在等离子体显示器的生产过程中，要使用许多
化学溶剂，进行涂膜和光刻，这就要求基板玻璃具
有良好的化学稳定性。玻璃不能与构成ＰＤＰ的介
性特性变化很快，从而导致玻璃基板产生弯曲
不
、
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质材料和电极材料发生反应。在各种不同的光刻溶
剂的侵蚀下，基板玻璃不能产生可见的缺陷。
２．１．３电阻的要求
等离子体显示器（ＰＤＰ）的基本结构（如图１）是
由前后两块玻璃基板组成的。在前基板上面制作有
汇流电极、透明电极、支撑电极等；后基板上则制有
与前基板上电极互相垂直的电极与肋条，并涂有荧
光粉。前基板作为ＰＤＰ的阳极，后基板则作为
ＰＤＰ的阴极。肋条用于隔离前后基板，以形成放电
空间，并分隔与构成像素单元，以防止因像素间串
扰而恶化像质。在放电空间内充有用作气体电离放
电的惰性气体（通常是氖气）。从ＰＤＰ的结构可以看
出，玻璃基板主要是用来密封内部的放电物质的，
它必须保证内部与外部的电绝缘性，因此要求基板
玻璃有较高的体电阻。
另外，ＰＤＰ基板的面积比较大，要求玻璃要有
良好的平坦度，无气泡、结石等缺陷，比重要小，适
于大批量生产，如浮法生产等。
２．２ ＰＤＰ基板玻璃的选用和研发
２．２．１ 钠钙硅玻璃
目前．大部分ＰＤＰ研究开发单位所用玻璃基
板仍为钠钙硅玻璃，也有使用在此基础上改进了性
能的钠钙硅玻璃，如旭硝子的Ａｓａｈｉ玻璃，这种玻
璃的显著优点是价格便宜，且与已开发出的彩色
ＰＤＰ其它材料相匹配，能进行大批量生产。但是这
图３钠钙玻璃基板的扇形变形
避疆堰堋与上业堰塥
些玻璃的共同缺点是应变点低，热稳定性差。
玻璃的热稳定性在很大程度上取决于它的热
历史。玻璃的热历史是指玻璃从高温液态冷却通过
转变温度区域和退火温度区域的经历，包括在该区
域内停留的时间和冷却速度等。
为了消除玻璃中的内应力，必须将玻璃加热到
低于转变温度Ｔｇ附近某一温度进行保温均热，使
应力松弛，这一温度称为退火温度。平板玻璃的退
火温度区一般为５５０—５７０￣Ｃ，而ＰＤＰ制造工艺的
热处理温度为４５０ ６００￣Ｃ，高于钠钙硅玻璃的转变
温度下限，更明显高于玻璃的应变点温度，且存在
温度的不均匀性。这时玻璃易产生平面方向的变形
和弯曲。特别是在玻璃的批量生产过程中，用隧道
炉烧结玻璃基板时，由于前进过程中温度不均匀，
导致玻璃基板的扇形变形（如图３），这给大面积、高
精度ＰＤＰ的制造带来很大困难。再则，在相当于玻
璃转变温度以上的区域内反复加热、冷却，如果冷
却不均匀，会在玻璃基板内产生应力，严重时会导
致基板一定程度的弯曲（如图４）。因此，从ＰＤＰ对
基板玻璃的要求和普通钠钙硅玻璃的特性来看，大
面积高清晰度ＰＤＰ显示器基板玻璃采用钠钙硅玻
璃是不合适的。
２．２．２新型ＰＤＰ用玻璃
由于传统玻璃具有不适合用做ＰＤＰ基板玻璃
的一系列缺点，科研工作者便试图通过调整玻璃成
图４钠钙玻璃基板的弯曲变形
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避矾堰埔 上业堰堋
分找到一种符合ＰＤＰ基板玻璃性能要求的新型玻
性能也有明显改善。ＰＤ２００比早期开发的Ａｓａｈｉ
钠钙玻璃的应变点高６Ｏ℃，热变形性能也比普通
钠钙硅玻璃的好。在ＰＤＰ热处理温度区（ ６００℃）
普通钠钙硅玻璃有较大的变形量，而ＰＤ２００则几
乎没有变形。Ｃｓ２５的应变点高达６１０℃，并且经过
璃。目前，日本旭硝子公司和美国康宁公司已开发
出彩色ＰＤＰ专用基板玻璃ＰＤ２００和Ｃｓ２５玻璃。
其玻璃成分如表２所示。
玻璃组分中碱金属氧化物已明显减少，其物理
表２ ＰＤ２００和Ｃｓ２５玻璃的成分
表３ ＡＣＰＤＰ用玻璃的化学组成（质量％）
注１：ｕＳＰ６３１３０５２Ｂ１专利为Ｅｌ本旭硝子［￣１２００１年１１月６日在美国注册的专利
—
。
其中对下列组分又做了一些限定ＳｉＯ２＋ＡＩ２０３：７２—８２％：
ＭｇＯ＋ＣａＯ＝５—７２％；Ｎａ＝Ｏ＋Ｋ２０＝Ｉ－１ ５％；ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２０：１ ８
１ ８％。
注２：ＵＳＰ６２９７１８２Ｂ１专利为１３本旭硝子［￣］２００１年１０月２日在美国注册的专利
。
为高膨胀系数玻璃。其中对下列组分又做了一些限定
Ｎａ２０＋Ｋ２０＝７—１５％；ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＝１Ｏ一１７％
。
ＰＤ２００应属于此专利范围。
注３：ＵＳＰ５４５９１０９位ＣＯＲＮＩＮＧ的ＰＤＰ用无碱玻璃的专利
其中ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ０ ４８—５１％。
，
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厘疆堰堋与上业塬堋
表４ ＰＤ２００ ＣＳ２５与标准钠钙玻璃性能比较
应变点温度／℃ ５７０ ６１Ｏ ５０６ ６１Ｏ
退火点温度／℃ ６２０ ６５４ ５－璋５ｌ ‘ ＿ 蠢
软化点温度／℃ ８３０ ８４８ ７２６ ７２０
热膨胀系数／（ｘｌ ０ ７／℃） ＿
、
。 ＿ｌｌ ｌ
ｆ２Ｏ一３００ｏＣ） ８３ ８４ ８５ ８３
密度（ｇ／ｃｍ￣） ２．７７ ２－８＝８ ＿ ． ２．４９
体电阻对数值 １Ｏ ５ ６ ６５ １１
多次烧结，其热收缩也只有很小的变化，经过退火
板显示器代替ＣＲＴ已成为高技术发展的必然趋
后的Ｃｓ２５在６１０。Ｃ对玻璃进行处理，其热膨胀小
势．平板显示器中技术成熟、有发展前景的主要是
于百万分之二十。而且Ｃｓ２５在５５０～６００。Ｃ时的弯
液晶显示器（ＬＣＤ）和等离子显示器（ＰＤＰ）。而等离
曲速率大约比标准的Ｓｏｄａ Ｌｉｍｅ钠钙玻璃的低３
子显示器适合制作大尺寸显示器，随着ＰＤＰ的迅
个数量级。
猛发展，其基础材料玻璃基板必将有很好的发展前
表３为基板玻璃的专利介绍。
景 目前欧美、日本等发达国家已经生产出的平板
ＰＤ２００和Ｃｓ２５新型基板玻璃在很多性能上
显示器用玻璃基板占有９０％以上的市场份额，而
优于传统ＰＤＰ用基板玻璃，现已实现工业化生产。
国内生产尚处空白，主要依赖进口。因此开发研制
２．２＿３我国正在研制的ＰＤＰ用玻璃
我们自己的ＦＰＤ用玻璃基板，不仅有助于提高我
根据ＰＤＰ的使用要求，基板玻璃需采用铝硅
国平板玻璃产品及装备的整体技术水平，促进行
酸盐系统作为玻璃的基础组成，这对于现行的浮法
业的创新能力，同时也必将增强我国平板玻璃产品
玻璃生产技术来说将带来一系列问题，如熔化温度
在国际市场上的竞争力。
高、不易澄清与均化、对耐火材料侵蚀严重、使锡液
参考文献（略）
挥发严重等。中国建筑材料科学研究院的科研工作
者采用稀土氧化物掺杂改性技术，在提高玻璃的
电、热性能的同时，改善玻璃的熔化和成形性能，同
时采用富氧燃烧、负压澄清等创新技术，进行系统
研究，攻克理化性能与工艺性能相对立的矛盾，形
成具有自主知识产权的ＰＤＰ基板玻璃配方及生产
工艺参数，实验室产品已由宁波天明电子股份有限
公司试用，基板玻璃的一系列性能均达到ＰＤＰ的
要求，其性能列于表４。
３结语
伴随着现代信息处理技术和大规模集成电路
技术的飞速发展，显示技术正在发生一场革命，平
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