CN101723597A

CN101723597A - 用于形成电介质层的玻璃粉、浆料组合物以及应用其的显示屏

Info

Publication number: CN101723597A
Application number: CN200910081062A
Authority: CN
Inventors: 薛道齐
Original assignee: Sichuan COC Display Devices Co Ltd
Current assignee: Sichuan COC Display Devices Co Ltd
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: CN101723597B

Abstract

本发明涉及一种用于形成电介质层的无铅玻璃粉，由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃25％-55％、B₂O₃15％-30％、SiO₂5％-15％、BaO5％-30％、Al₂O₃2％-10％、TiO₂3％-10％、CaO0％-1％的组分。本发明还涉及含有该玻璃粉的浆料组合物以及使用该组合物形成电介质层的平板显示器。根据本发明形成的电介质层具有成本较低、可烧结温度较低、耐蚀刻的优势。

Description

用于形成电介质层的玻璃粉、浆料组合物以及应用其的显示屏

技术领域

本发明涉及形成电介质层的玻璃粉、浆料组合物以及应用其的平板显示器，本发明特别涉及用于PDP后板电介质层的玻璃粉和浆料组合物。

背景技术

近年来，等离子体显示板(PDP)、液晶显示器等平面控制板因为其占用空间小、重量轻的优势而倍受青睐，已经成为显示装置和设备中的主导产品。

在等离子体显示板中包含前面板和后面板，两者以相互对置的方式配置。在后面板中包括后面板基板，在其上形成的条纹状电极，在其上形成电介质层，进而在介质层上再形成障壁。一般来说处于障壁和电极之间的后板介质材料需要(1)较高的可见光反射率，后板介质的一个主要作用就是提高显示板的发光效率，一般要求可见光反射率在80％左右。(2)具有高绝缘性，因其在电极上形成，这要求介质材料不能与电极材料发生渗透扩散现象。(3)为了不出现与障壁材料发生剥离或裂纹应该使后板介质的热膨胀系数与障壁材料的热膨胀系数相匹配。

就电介质层而言，通常是将含有玻璃粉末、载体以及需要的无机填充剂或无机颜料等，充分混和经过辊轧等后续加工后，利用丝网印刷技术涂敷在玻璃基板上，通过干燥烧结形成。同时，作为在PDP中使用的玻璃基板，通常在高于600℃时容易发生变型。因此，玻璃膏应该在600度以下进行，所以需要用熔点较低的玻璃形成电介质层。以PbO为主要原料的玻璃有合适的熔点，但是出于对环境问题的考虑，含Pb的低熔点玻璃粉逐渐被淘汰，而因为Bi2O3材料也具有与PbO类似的低熔点性质，目前后板介质材料越来越多的采用Bi2O3体系玻璃来取代Pb玻璃。例如公开号CN1572747A中同时含有PbO和Bi2O3，能够达到软化点在500℃-600℃范围，玻璃的热膨胀系数在70-80×10-7范围内。但是由于其中仍然含有Pb，对环境的污染较大。公开号为CN1953941A中采用Bi2O3和ZnO作为降低玻璃熔点的主要材料，作为前板介质材料性能良好。但是在后板介质的应用中，因为现在生产工艺中，障壁的加工开始使用刻蚀法，其通常使用FeCl3-HCl体系蚀刻剂作为蚀刻，这些物质对ZnO等有较高的反应活性，因此，在障壁加工过程中对电介质层的腐蚀性较大，限制了含ZnO的电介质层其在生产中的应用。如果减少ZnO的含量，则相应地需要提高Bi₂O₃的含量，由于Bi₂O₃价格昂贵，采用高含量的Bi₂O₃通常是生产厂家所不希望的。因此，需要一种保持原有性能，成本较低、同时具有较高耐蚀刻性的平板显示器用电解质层。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中所形成的电介质层耐蚀刻性差的缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种环保、低成本的形成薄型显示器(或称平板显示器)中电介质层的方法。

本发明的上述目的和其他目的通过以下技术方案来实现。

一种用于形成电介质层的无铅玻璃粉，由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃25％-55％、B₂O₃15％-30％、SiO₂5％-15％、BaO5％-30％、Al₂O₃2％-10％、TiO₂3％-10％、CaO 0％-1％的组分。

作为一种优选实施方式，上述无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃35％-50％、B₂O₃15％-25％、SiO₂8％-12％、BaO15％-30％、Al₂O₃2％-5％、TiO₂6-9％、CaO 0-1％的组分。

本发明的另一方面提供一种用于形成电介质层的浆料组合物，包括上述无铅玻璃粉和有机载体。

本发明还提供一种平板显示器，例如等离子体显示屏，其中用于形成电介质层的无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃25％-55％、B₂O₃15％-30％、SiO₂5％-15％、BaO 5％-30％、Al₂O₃2％-10％、TiO₂3％-10％、CaO 0％-1％的组分。作为优选，无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃35％-50％、B₂O₃15％-25％、SiO₂8％-12％、BaO 15％-30％、Al₂O₃2％-5％、TiO₂6-9％、CaO 0-1％的组分。

发明内容，由于本发明所述玻璃粉的成分构成和配比，所形成电介质层不仅具有适于使用的热膨胀系数和良好的粘接牢度，能够在560-600℃的低温下烧成、而且具有很好的耐蚀刻性的优点。

本发明的第一个目的是提供一个氧化铋含量较低，而且耐腐蚀性较高的等离子体显示板用后板介质。

具体实施方式

本发明的等离子体显示板用后板介质材料，其特征在于，包含玻璃粉末，该玻璃粉末按质量百分率含有Bi₂O₃25％-55％、B₂O₃15％-30％、SiO₂5％-15％、BaO 5％-30％、Al₂O₃2％-10％、TiO₂1％-10％、CaO 0％-1％。另外，本发明的等离子体显示板用后板介质，还包含TiO₂作为填料，比例按重量百分比TiO₂占3％-10％。

玻璃粉

Bi₂O₃时降低软化点的成分。并且也是调整热膨胀系数的成分。其含量是25％-55％，优选为35％-55％。如果Bi₂O₃含量较上，则软化点就会上升，如果多于55％，则玻璃的热膨胀系数会变高，同时也会增加成本。

B₂O₃时玻璃中的必需的构成要素，可以增加玻璃在融化时的流动性，扩大玻璃化的成分，B₂O₃在玻璃中的含量为15％-30％，优选为15％-25％。B₂O₃的含量太高有可能会使玻璃的热膨胀系数增加。

SiO₂是形成玻璃骨架的成分。其含量为5％-15％，优选为8％-12％。如果SiO₂较少，则玻璃会变得不稳定，并且玻璃化会变得困难。如果SiO₂较高，则在玻璃的融化过程中，玻璃液体的粘度过大，且玻璃的软化点也会升高。

BaO是降低玻璃软化点的成分。其含量为5％-30％，优选为15％-30％。BaO的含量多时会增加玻璃的热膨胀系数，同时玻璃的耐刻蚀性也会减小。若含量较少，则玻璃的软化温度会升高。

Al₂O₃是抑制分相，为了得到均匀的玻璃的成分。另外如果和TiO₂共存，也会使化学耐久性进一步增加。Al₂O₃的含量为2％-10％，优选为2％-5％。如果Al₂O₃的含量较多，则会是玻璃的软化点上升。

TiO₂可以增加玻璃的耐腐蚀性，同时会减小玻璃的热膨胀系数。TiO₂的含量为3％-10％，优选为6％-9％，如果含量多，则有可能会增加玻璃的软化点温度。

浆料组合物

上述的无铅玻璃通常在粉末的状态下使用。通过在无铅玻璃的粉末中添加粘合剂或溶剂等，可以得到浆料或称浆料组合物。浆料可以含有这些成分以外的成分，例如，可以含有界面活性剂、显影加速剂、粘接助剂、防光晕剂、保存稳定剂、消泡剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、颜料、染料等添加剂。

通过将含有无铅玻璃的粉末的浆料涂敷在电极上并烧成，可以形成覆盖电极的电介质层。

在本发明的浆料中所含的树脂(粘合剂)，只要是与低融点的无铅玻璃粉末的反应性低的物质即可。从化学稳定性、成本、安全性等观点出发，例如，优选硝基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物，聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、碳酸酯系树脂、氨基甲酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、三聚氰胺系树脂等。

本发明的玻璃浆料中的溶剂只要是与低的融点玻璃粉末的反应性低的物质即可。溶剂优选在考虑了化学稳定性、成本、安全性、以及与粘合剂树脂的互容性之后进行选择。溶剂例如可以使用醋酸丁酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚等乙二醇单烷基醚类。而且，也可以使用乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯等乙二醇一烷基醚乙酸酯类。并且，还可以使用二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚等二乙二醇二烷基醚类。另外，也可以使用丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚等丙二醇单烷基醚类。此外，还可以使用丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、丙二醇二丙醚、丙二醇二丁醚等丙二醇二烷基醚类。而且，还可以使用丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯、丙二醇单丁醚乙酸酯等丙二醇烷基醚乙酸酯类。并且，还可以使用乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等乳酸的酯类、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸戊酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸异丙酯、醋酸异丁酯、醋酸戊酯、醋酸异戊酯、醋酸己酯、醋酸2-乙基己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯(酪酸甲酯)、丁酸乙酯(酪酸乙酯)、丁酸丙酯(酪酸丙酯)、丁酸异丙酯(酪酸异丙酯)等脂肪族羧酸的酯类。另外，还可以使用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯类；萜品醇、苄醇等醇类。此外，还可以使用甲苯、二甲苯等芳香族烃类。而且，还可以使用甲基乙基甲酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、环己酮等酮类。并且，还可以使用2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基醋酸乙酯、羟基醋酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙酸丁基卡必醇酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丁酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-异丁酸酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、安息香酸乙酯、醋酸苄酯等酯类。另外，还可以使用N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂。这些溶剂可以单独使用，还可以组合使用2种以上。

玻璃浆料中溶剂的含有率在浆料的可塑性与流动性(粘度)适合于成形处理或涂敷处理的范围内进行调整。

电介质层的形成

将根据本发明的玻璃粉按预定组成配料并混合均匀，在大约1100℃的温度下熔制，冷却后球磨至大约5-8微米的粒径，干燥，再加入TiO₂。

将玻璃粉末加入适量的有机载体(包括粘合剂树脂，有时需要稀释溶剂)，经混和辊轧制成玻璃浆料。并用丝网印刷法或通过涂覆施加至已形成有电极的玻璃基板上，干燥后在500-600℃的温度范围内烧结。

采用本发明的上述配方，所形成的电介质层足以经受在障壁形成工艺中的蚀刻过程，而不会发生介质层被蚀刻或者变薄的情形。对于提高耐蚀刻性而言，上述成分已经足够，无需添加其他功能成分。但是，本发明不局限于此，本领域人员可以出于其他目的而引入一种或多种其他成分，以赋予电介质层额外的性能。这些皆涵盖在本发明的范围之内。

本发明的等离子体显示板用后板介质材料，其中不含有ZnO，等离子体显示板用后板介质中若含有ZnO，则其耐刻蚀性将大大降低。本发明通过提高BaO含量降低玻璃化转变温度，耐刻蚀性降低的程度较少，且通过其他原料的调整，在适当比例下能够达到刻蚀性的要求。本发明的等离子体显示板用电介质材料，热膨胀系数在70-85×10^-7/℃范围内，以此能够和障壁的热膨胀系数相匹配。软化点温度在500-600℃范围内，因此可以实现在低于或等于600℃下烧成。另外因为含有TiO₂，所以玻璃的化学耐久性优良，且在加入填料烧结好缺陷较少。

实施例：

按表1中实施例的组成重量百分比配料并混合均匀，将原料放在氧化铝坩埚中，在马弗炉内加热熔制，熔制温度为1100℃，保温时间为1小时，其中在放入炉中二十分钟后搅拌一次。熔制好的玻璃用冷轧机进行冷却，形成玻璃碎片后初步球磨至大约5-8微米的粒径，干燥并加入TiO₂填料。得到的玻璃粉末采用差示扫描量热分析法(DSC法)测试软化点温度。并在玻璃的熔制过程中将融化玻璃体倒入圆柱形的模具中，作成圆柱形的试样进行热膨胀系数测试。将添加填料后的玻璃粉末加入适量的载体，经混和辊轧制成玻璃浆料。并印刷烧结后观察玻璃介质的表面状况。样品的耐蚀性测试方法为：选取烧结后的表面光滑、无疵点的样品，并截取面积为100cm2，先用布在水中擦洗干净，再用去离子水和乙醇洗净，在150℃烘箱中烘45min，取出，在干燥器中冷却45min，反复烘干称取重量，直至恒重。然后将样品同时浸入20.4％的HCl中，一小时后取出，用去离子水冲洗后放入烘箱中充分干燥，干燥后再次称取样品重量。

表1.玻璃粉的配比

从样品3可以看出在ZnO较多的配方中，玻璃被完全刻透，因此不能适用于刻蚀法制作障壁的后板介质层中；样品2显示，由于含有ZnO，尽管其含量不是很高，但是其抗蚀刻性仍受到不利影响。而根据本发明的CN1953941A中所提供的玻璃介质应该主要用于制作前板介质和喷砂法制作障壁的后板介质中。本发明的配方中因为抗刻蚀性的考虑不含ZnO，但是需要将玻璃粉的软化点和膨胀系数调整到适用范围，因此必须稍微提高Bi₂O₃和BaO的含量。目前，耐刻蚀后板介质中，本发明的Bi₂O₃含量与目前的耐刻蚀后板介质中的Bi₂O₃含量相比较低(目前正式生产用的后板介质浆料中Bi₂O₃的含量在70％左右)。

虽然本发明的实施例中只给出了用于形成PDP显示屏的后基板中电介质层的例子，但是，本领域普通技术人员应该可以理解，本发明的精神应该涵盖那些其电介质层可以耐受蚀刻的所有产品中。

Claims

1.一种用于形成电介质层的无铅玻璃粉，由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃ 25％-55％、B₂O₃ 15％-30％、SiO₂ 5％-15％、BaO5％-30％、Al₂O₃ 2％-10％、TiO₂ 3％-10％、CaO 0％-1％的组分。

2.根据权利要求1所述的无铅玻璃粉，由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃ 35％-50％、B₂O₃ 15％-25％、SiO₂ 8％-12％、BaO15％-30％、Al₂O₃ 2％-5％、TiO₂ 6-9％、CaO 0-1％的组分。

3.一种用于形成电介质层的浆料组合物，包括无铅玻璃粉和有机载体，其中所述无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：

Bi₂O₃ 25％-55％、B₂O₃ 15％-30％、SiO₂ 5％-15％、BaO 5％-30％、Al₂O₃ 2％-10％、TiO₂ 3％-10％、CaO 0％-1％的组分。

4.根据权利要求3所述的浆料组合物，其中，所述无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃ 35％-50％、B₂O₃ 15％-25％、SiO₂ 8％-12％、BaO 15％-30％、Al₂O₃ 2％-5％、TiO₂ 6-9％、CaO0-1％的组分。

5.一种平板显示器，其中用于形成电介质层的无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃ 25％-55％、B₂O₃ 15％-30％、SiO₂5％-15％、BaO 5％-30％、Al₂O₃ 2％-10％、TiO₂ 3％-10％、CaO0％-1％的组分。

6.根据权利要求5所述的平板显示器，其中，所述无铅玻璃粉由以下重量百分比的成份组成：Bi₂O₃ 35％-50％、B₂O₃ 15％-25％、SiO₂ 8％-12％、BaO 15％-30％、Al₂O₃ 2％-5％、TiO₂ 6-9％、CaO0-1％的组分。

7.根据权利要求5或6所述的平板显示器，其中所述显示器是等离子体显示屏。

8.一种电器，其包含权利要求5或6所述的平板显示器。

9.根据权利要求8所述的电器，其为等离子电视机。