CN102426870B - 等离子显示屏用电极浆料、制备方法及由其制备的电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子显示屏用的电极浆料、制备方法及由其制作的电极。该电极浆料包括导电性金属粉末、玻璃粉、碱溶性树脂、光引发剂、光交联剂以及溶剂，导电性金属粉末为铝粉或由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物。本发明提出的用于等离子显示屏的电极浆料，在此浆料中使用相对便宜的铝作为导电体来代替价格昂贵的金属银，得到的浆料具有良好的印刷特性和电导率，并能够形成高分辨率的图形。

Description

等离子显示屏用电极浆料、制备方法及由其制备的电极

技术领域

本发明属于电子浆料领域，具体涉及一种等离子显示屏用的电极浆料、制备方法及由其制备的电极。

背景技术

等离子平板显示器由于具有高亮度、高对比度和低成本，以及易于大尺寸化的特点，正逐渐成为大尺寸平板显示器的方向。在等离子显示器的显示单元内填充有荧光粉，前基板上设置有用于放电的ITO电极，在ITO电极上设置银汇流电极，用于增加电导率。当显示器工作时，后基板上的寻址电极确定发光单元，ITO电极放电电离气体，从而激发障壁中的荧光粉发光。

等离子显示器件内部结构均由电子浆料制作构成。电子浆料通常包括两个部分：一是功能粉体，主要包括低熔点玻璃粉、荧光粉、银粉等无机粉体；二是有机载体，主要使用乙基纤维素、丙烯酸树脂和松油醇、醇醚类溶剂调配而成，此二者相互配合，使电子浆料具有合适的粘度、触变性和附着力，从而实现丝网印刷、涂覆或者喷涂工艺。在电子浆料印刷、涂覆或者喷涂过程之后，需要对浆料膜层进行加热，通常是100℃左右，以便使有机溶剂(通常是松油醇和醇、醚类溶剂)充分挥发，使附着于玻璃基板之上的膜层致密坚硬，牢固的黏附功能粉体，但是这种情况下，电极的分辨率达不到全高清的布线密度。

为了解决以上问题，有人提出了采用感光性浆料制作电极图形的新方法，此工艺是在整个玻璃基板上印刷感光性银浆料，然后用掩模板遮盖，在波长为365nm的紫外线下曝光并形成潜像，最后用稀碱溶液显影，除去没有曝光的部分。在专利US5035980和US5049480中提到了一种甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸共聚得到的树脂作为有机粘结剂，使用超细银粉作为导电填料的电极浆料。银粉做为浆料中的组成粉体，具有烧结氧化性小及导电性优异等优点。但是，银的价格非常昂贵，使得等离子显示器成本高居不下。

发明内容

本发明旨在提供一种等离子显示屏用的电极浆料、制备方法及由其制备的电极，以解决现有技术中存在的导电银浆料成本高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种等离子显示屏用的电极浆料，包括导电性金属粉末、玻璃粉、碱溶性树脂、光引发剂、光交联剂以及溶剂，与现有技术不同的是，该导电性金属粉末为铝粉或由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物。

进一步地，铝粉的粒径为0.5～5μm，比表面积为0.01～2.0m²/g。

进一步地，按照重量百分比计算，电极浆料包括4～20wt％玻璃粉、10～30wt％溶剂、2～10wt％光引发剂、10～14wt％光交联剂以及2～10wt％的碱溶性树脂，28～60wt％的铝粉和3～10wt％的氧化锌。

进一步地，氧化锌的粒径为0.5～5μm。

进一步地，玻璃粉为铋硼硅系玻璃，粒径为0.5～5μm，玻璃化转变温度为300～550℃，软化点为400～600℃。

进一步地，碱溶性树脂为由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸形成的共聚物，所述共聚物的重均分子量为10000～50000，酸值为50～200mgKOH/g。

根据本发明的另一方面，提供了上述任一种电极浆料的制备方法，包括以下步骤：1)将碱溶性树脂溶于溶剂中，搅拌均匀，得到溶液A；向溶液A中加入光引发剂及光交联剂，得到溶液B；2)边搅拌边向溶液B中加入铝粉或由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物、玻璃粉，充分混合，得到混合物C；3)将混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到电极浆料。

进一步地，步骤2)中还包括向混合物C中添加金属氧化物。

根据本发明的再一方面，提供了一种电极，该电极由上述任一种电极浆料制备而成。

本发明提出的用于等离子显示屏的电极浆料，在此浆料中使用相对便宜的铝作为导电体来代替价格昂贵的金属银，得到的浆料具有良好的印刷特性和电导率，并能够形成高分辩率的图形。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本发明。

根据本发明的一种典型实施方式，提供了一种电极浆料，该电极浆料包括导电性金属粉末、玻璃粉、碱溶性树脂、光引发剂、光交联剂以及溶剂，与现有技术不同的是，该导电性金属粉末为铝粉或由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物。本发明提出的用于等离子显示屏的电极浆料，在此浆料中不使用价格昂贵的金属银，而是用相对便宜的铝作为导电体，得到的浆料具有良好的印刷特性和电导率，并能够形成高分辩率的图形。

在本发明的一种典型实施方式中，添加的铝粉，可以是单一的铝粉，也可以是多种铝粉的组合物，或者添加的导电性金属粉末为由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物。优选地，铝粉的粒径为0.5～5μm，比表面积为0.01～2.0m²/g。这类粉体具有高的振实密度，从而使整个浆料能够形成致密的膜层，具有高的烧结电导率。添加的铝粉的粒径在此范围内既可以保证形成均一的浆料体系，又有助于在后期的制作过程中可以更均匀地设置在玻璃基板上，有助于后期的光刻蚀工艺，最终得到导电性能良好的电极。添加金属氧化物在高温烧结时，金属粉体导电网络的形成，使金属烧结更加致密，导电性能更优良。

在本发明的一种具体实施方式中，按照重量百分比计算，电极浆料包括4～20wt％玻璃粉、10～30wt％溶剂、2～10wt％光引发剂、10～14wt％光交联剂以及2～10wt％的碱溶性树脂，28～60wt％的铝粉和3～10wt％的氧化锌。上述范围内的原料可以得到性能稳定的电极浆料。添加氧化镁可以更好地促进金属铝粉形成固溶体，优选地，氧化锌的粒径为0.5～5μm，与铝粉的粒径范围0.5～5μm相一致，有助于促进铝粉形成更好的固溶体。

玻璃粉的主要功能是使铝粉颗粒在烧结后可以相互粘结并与基底紧密结合，从而得到较好的导电性以及附着性。优选地，玻璃粉为铋硼硅系玻璃，粒径为0.5～5μm，玻璃化转变温度为300～550℃，软化点为400～600℃。该铋硼硅系玻璃粉可以更有效地与铝粉混合后将其粘结在基底上。

根据本发明的典型实施方式，在制备具有光刻蚀的电极浆料时，优选地，碱溶性树脂为由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸形成的共聚物，该共聚物的重均分子量为10000～50000，酸值为50～200mgKOH/g。选用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物作为有机载体，这种带有羧基的共聚物，具有优异的紫外光透过性；在500℃以上600℃以下烧结时能充分挥发，残留少；在印刷过程中具有较好的成膜性，而且可以溶解在弱碱溶液中，从而完成整个光刻蚀过程。

本发明所选用的溶剂为乙二醇单丁醚、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、γ-丁内酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯、N，N’-二甲基乙酸胺，α-松油醇中的一种或几种混合。本发明优选但不局限于所列的溶剂，只要该溶剂能够将粘结剂和其他有机成分完全溶解并且对于浆料中的其他成分是惰性的皆可，该溶剂在大气压下的沸点应小于300℃，本发明综合毒性和成本考虑选择以上溶剂。

光引发剂选自由Irgacure369、二苯甲酮、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、2，4-二乙基-9H-噻吨-9-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-苯基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1、1-羟基-环己基苯酮、α-胺烷基苯酮、双苯甲酰基苯基氧化膦、四甲基米蚩酮、4，4’-二苯氧基二苯甲酮组成的组中的一种或多种。活性稀释剂选自由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTAH、乙氧基改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯EOTMPTAH、苯乙烯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、二缩/三缩丙二醇双丙稀酸酯、二缩/三缩乙二醇双丙稀酸酯、乙氧化双酚A双丙烯酸酯、聚乙二醇双丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。该光引发剂和活性稀释剂为常用实试剂，在此不作过多描述。

另外，为了使这种电极浆料在制作时具有良好的流平性和附着性，可加入一定的消泡剂和表面活性剂；为了具有良好的储存稳定性，可用酸性或碱性的酯类调节浆料的PH值，这些助剂大都商业化，在此不再详细说明。

根据本发明的另一方面，提供了一种电极浆料的制备方法，包括以下步骤：1)将碱溶性树脂溶于溶剂中，搅拌均匀，得到溶液A；向溶液A中加入光引发剂及光交联剂，得到溶液B；2)边搅拌边向溶液B中加入铝粉或由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物、及玻璃粉，充分混合，得到混合物C；3)将混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到电极浆料。该制备工艺简单，可大规模生产，添加金属氧化物可促进铝粉在烧结过程中形成固溶体，有利于烧结过程。

根据本发明的再一方面，提供了一种电极，该电极由上述任一种电极浆料制备而成。

下面结合具体实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

1)将2wt％的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸共聚物溶于10wt％的Texanol(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，伊士曼公司生产)溶剂中，搅拌均匀，之后加入10wt％苯乙烯和2wt％的二苯甲酮作为光引发剂，得到溶液B；

2)边搅拌边向溶液B中加入60wt％铝粉、13wt％玻璃粉、及3wt％氧化锌，其中铋玻璃粉主要成分为68wt％Bi₂O₃、7wt％B₂O₃、14.5wt％SiO₂、6wt％Al₂O₃、4wt％ZnO、0.5wt％Na₂O，充分混合，得到混合物C；

3)将混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到电极浆料。

实施例2

1)将8wt％甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸共聚物溶于30wt％丁基卡必醇中，搅拌均匀，之后加入14wt％醋酸乙烯酯作为光交联剂和10wt％的2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮作为光引发剂，得到溶液B；

2)边搅拌边向溶液B中加入28wt％铝粉、4wt％玻璃粉、及6wt％氧化铟粉，其中铋玻璃粉主要成分为60wt％Bi₂O₃、8wt％B₂O₃、18.5wt％SiO₂、6wt％PbO、7wt％ZnO、0.5wt％Na₂O，充分混合，得到混合物C；

3)将混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到电极浆料。

实施例3

1)将10wt％甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物溶于20wt％溶剂α-松油醇中，搅拌均匀，之后加入12wt％的1，6-己二醇双丙烯酸酯作为光交联剂和6wt％的双苯甲酰基苯基氧化膦作为光引发剂，得到溶液B；

2)边搅拌边向溶液B中加入40wt％铝粉和12wt％的玻璃粉，其中玻璃粉主要成分为60wt％Bi₂O₃、8wt％B₂O₃、18.5wt％SiO₂、6wt％Al₂O₃、7wt％ZnO、0.5wt％Na₂O，充分混合，得到混合物C；

3)将混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到电极浆料。

对比例1

1)将12份甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物溶于17.5份溶剂α-松油醇中，搅拌均匀，之后加入8份1，6-己二醇双丙烯酸酯作为活性稀释剂和1.6份双苯甲酰基苯基氧化膦作为光引发剂，得到溶液B；

2)边搅拌边向溶液B中加入55份银粉和6.5份铋硼硅系玻璃粉，其中铋硼硅系玻璃粉主要成分为60wt％Bi₂O₃、8wt％B₂O₃、18.5wt％SiO₂、6wt％Al₂O₃、7wt％ZnO、0.5wt％Na₂O，充分混合，得到混合物C；

3)将混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到电极浆料。

将上述实施例1-3和对比例1的浆料在相同条件下进行性能比较，结果见表1

表1为实施例1-3及对比例1的得到的电极浆料的性能参数表

通过实施例1-3和对比例1可知，采用本发明的技术方案和采用银粉进行对比，其烧结温度和分辨率变化不大，单独采用铝粉得到的浆料的粘度有所降低，电导率增加了将近3倍，采用本发明的技术方案最主要的优势是价格成本降低了将近十分之一，从经济上考虑具有巨大的优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种等离子显示屏用电极浆料，由导电性金属粉末、玻璃粉、碱溶性树脂、光引发剂、光交联剂以及溶剂组成，其特征在于，所述导电性金属粉末为铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物；

按照重量百分比计算，所述电极浆料包括4～20wt%玻璃粉、10～30wt%溶剂、2～10wt%光引发剂、10～14wt%光交联剂以及2～10wt%的碱溶性树脂，28～60wt%的铝粉和3～10wt%的氧化锌，其中所述铝粉的粒径为0.5～5μm，比表面积为0.01～2.0m²/g；或者

按照重量百分比计算，所述电极浆料包括4%铋玻璃粉、30wt%溶剂丁基卡必醇、10wt%光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、14wt%光交联剂醋酸乙烯酯以及8wt%的碱溶性树脂甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸共聚物，28%的铝粉和6wt%的氧化铟粉，其中铋玻璃粉主要成分为60wt%Bi₂O₃、8wt%B₂O₃、18.5wt%SiO₂、6wt%PbO、7wt%ZnO和0.5wt%Na₂O。

2.根据权利要求1所述的电极浆料，其特征在于，所述氧化锌的粒径为0.5～5μm。

3.根据权利要求1所述的电极浆料，其特征在于，所述玻璃粉为铋硼硅系玻璃，粒径为0.5～5μm，玻璃化转变温度为300～550℃，软化点为400～600℃。

4.根据权利要求1所述的电极浆料，其特征在于，所述碱溶性树脂为由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸形成的共聚物，所述共聚物的重均分子量为10000～50000，酸值为50～200mgKOH/g。

5.一种权利要求1至4中任一项所述电极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将碱溶性树脂溶于溶剂中，搅拌均匀，得到溶液A；向所述溶液A中加入光引发剂及光交联剂，得到溶液B；

2）边搅拌边向所述溶液B中加入由铝粉及金属氧化物粉末形成的混合物、及玻璃粉，充分混合，得到混合物C；

3）将所述混合物C经三轴辊轧后，过滤，得到所述电极浆料。

6.一种电极，其特征在于，所述电极由权利要求1至4中任一项所述的电极浆料制备而成。