CN102522292A - 等离子显示屏中显示电极及其制备方法 - Google Patents

等离子显示屏中显示电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等离子显示屏中显示电极及其制备方法。等离子显示屏中显示电极的制备方法包括以下步骤：在玻璃基板上印刷含有第一金属材料的浆料，形成第一电极部；将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在第二金属溶液中，在第一电极部的表面形成第二电极部；第二金属的化学活性小于第一金属。本发明所提供的等离子显示屏中显示电极及其制备方法，通过采用低成本第一金属浆料替代银浆料进行印刷，干燥，曝光，显影，烧结等工艺，大大节省了银的使用，有效降低成本。并通过置换反应将类似于Ag的第二金属包裹在第一金属浆料层的外侧形成第二电极层，导电率得到了提高，可以有效降低显示电极的厚度，间接减少了前板介质的厚度，提高了光效。

Description

等离子显示屏中显示电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及等离子显示屏领域，尤其是涉及一种等离子显示屏中显示电极及其制备方法。
背景技术
在PDP制造过程中，显示电极的主流制造工艺是采用银颗粒和玻璃粉组成的电极浆料，经过印刷涂覆等工艺形成一层膜，再经过干燥，曝光，显影，剥膜，烧结等工艺才能形成显示电极。然后，这种传统工艺形成的显示电极有两个弊端。
一是银的浪费严重，印刷时会浪费一些银，在显影时更是浪费了大量的银，即使是进行回收，还是有很大的浪费，并且，银回收再处理也需要很多的成本。
二是由于传统工艺中电极内银是以颗粒形式存在的，这就使得银电极电阻率比较高。为了得到比较低的电阻，电极的厚度就比较大，印刷上前介质之后，有电极部分的介质就会比较薄，容易被击穿，为了避免击穿，就得增加介质厚度，牺牲光的透过率，降低了光效。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中显示电极制备过程中银浪费严重，以及电极厚度比较后的不足，提供一种等离子显示屏中显示电极及其制备方法。
在本发明的一个方面，提供了一种等离子显示屏中显示电极的制备方法，包括以下步骤：在玻璃基板上印刷含有第一金属材料的浆料，形成第一电极部；将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在第二金属溶液中，在第一电极部的表面形成第二电极部；第二金属材料的化学活性小于第一金属材料。
进一步地，上述形成第一电极的步骤包括：将含有第一金属材料的浆料印刷在所述玻璃基板上，干燥后形成浆料层；根据所需形状，将第一金属层曝光、显影、烧结形成第一电极部。
进一步地，上述含有第一金属的浆料包括低熔点玻璃粉和第一金属，所述第一金属的重量为所述低熔点玻璃粉重量的30％～80％。
进一步地，上述第一金属为选自由Mg、Am、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Sc、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Sm、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Sn、Tm、Pb、Cu、Tc、Po组成的组中的至少一种。
进一步地，上述第一金属为Cr。
进一步地，上述第二金属为Ag，第二金属溶液的浓度为0.015～0.08mol/L。
在本发明的另一个发明，还提供了一种等离子显示屏中的显示电极，包括：第一电极部，由含有第一金属材料的浆料印刷形成，且呈所需形状地设置在玻璃基板上；第二电极部，包裹在所述第一电极部2的外周，由第二金属材料和位于最外层的所述第一电极部外表面的第一金属置换形成；第二金属的化学活性小于第一金属。
进一步地，上述含有第一金属的浆料包括低熔点玻璃粉和第一金属，所述第一金属的重量为所述低熔点玻璃粉重量的30％～80％。
进一步地，上述第一金属为选自由Mg、Am、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Sc、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Sm、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Sn、Tm、Pb、Cu、Tc、Po组成的组中的至少一种。
进一步地，上述第一金属为Cr。
进一步地，上述第二金属为Ag。
进一步地，上述显示电极的厚度为1-5μm，宽度为20-80μm，其中第二电极部的厚度为0.01μ-2μm。
在本发明的另一个发明，还提供了一种等离子显示屏中显示电极为上述的显示电极。
本发明的有益效果：本发明所提供的等离子显示屏中显示电极及其制备方法，通过采用低成本第一金属浆料替代银浆料进行印刷，干燥，曝光，显影，烧结等工艺，大大节省了银的使用，有效降低成本。并通过置换反应将类似于Ag的第二金属包裹在第一金属浆料层的外侧形成第二电极层，导电率得到了提高，可以有效降低显示电极的厚度，间接减少了前板介质的厚度，提高了光效。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：
图1示出了根据本发明实施例显示电极中第一电极部的结构示意图；以及
图2示出了根据本发明实施例的显示电极中第一电极部和第二电极部的复合结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
在本发明的一种典型的实施方式中，一种等离子显示屏中显示电极的制备方法包括以下步骤：在玻璃基板上印刷含有第一金属材料的浆料，形成第一电极部；将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在第二金属溶液中，在第一电极部的表面形成第二电极部；第二金属的化学活性小于第一金属。
本发明所提供的等离子显示屏中显示电极及其制备方法，通过采用低成本第一金属浆料替代银浆料进行印刷，干燥，曝光，显影，烧结等工艺，大大节省了银的使用，有效降低成本。并通过置换反应将类似于Ag的第二金属包裹在第一金属浆料层的外侧形成第二电极层，导电率得到了提高，可以有效降低显示电极的厚度，间接减少了前板介质的厚度，提高了光效。另外，本法使用设备简单，便于控制，可进行大规模生产，有效降低成本和提高光效。
优选地，上述形成第一电极的步骤包括：将含有第一金属材料的浆料印刷在所述玻璃基板上，干燥后形成浆料层；根据所需形状，将浆料层曝光、显影、烧结形成所述第一电极部。
上述含有第一金属材料的浆料，包括低熔点玻璃粉和第一金属。以下将进一步说明本发明所使用的浆料。
在本发明用于含有第一金属材料的浆料中的低熔点玻璃粉的主体成分为Bi2O3-B2O3-SiO2、Bi2O3-B2O3-BaO-ZnO、ZnO-B2O3-SiO2、PbO-B2O3-SiO2等常见体系，并可根据性能要求选择添加Al2O3、MgO、CaO、Li2O、Na2O、K2O等辅助成分。本发明在制作显示电极前，需要先选择具有与前板介质相适应的热膨胀系数的玻璃粉，该热膨胀系数一般调整在73～85×10-7/℃之间，在500～600℃温度区间，尤其是500～560℃温度区间具有良好的烧结特性。
优选地，第一金属为选自由Mg、Am、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Sc、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Sm、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Sn、Tm、Pb、Cu、Tc、Po组成的组中的至少一种。更为优选地，第一金属为Cr。采用Cr金属能够提高显示电极化学性能稳定。第一金属的重量优选为低熔点玻璃粉重量的30％～80％。将第一金属材料的重量控制在该范围内，一方面能够保证浆料本身的性能，另一方面，能够提供足够的第一金属材料，以便于第二金属材料的置换过程。第一金属的粒度与现有技术中银浆料中银的粒度一样，优选为1～7μm。
在一种具体的实施方式中，上述含有第一金属材料的浆料中除了由玻璃粉和第一金属所构成的无机组分外，还含有溶剂和树脂混合或单独构成的有机组分。无机组分占无机组分和有机组分两者之和的10-50％，有机组分占无机组合和有机组分两者之和的50-90％
可选的溶剂包括但不限于α(β、γ)-松油醇等萜烯类、乙二醇一烷基(二烷基)醚类、二乙二醇一烷基(二烷基)醚类、乙二醇一烷基(二烷基)醚二乙酸酯类、二乙二醇一烷基(二烷基)醚二乙酸酯类、丙二醇一烷基(二烷基)醚类、丙二醇一烷基(二烷基)醚二乙酸酯类、甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇等醇类中的一种、两种或两种以上的混合。溶剂的使用量为有机组分总重量的30％-70％。
可选的树脂包括但不限于硝基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等纤维系树脂，聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸盐等丙烯酸系树脂，丙烯酸系聚合体、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中的一种、两种或者两种以上的混合。树脂的使用量为有机组分总重量的30％-70％。
为了提高材料性能，上述含有第一金属材料的浆料中还可以添加适量分散剂、增塑剂等助剂。
优选地，第二金属为Ag。Ag金属的使用量极低，整体成本较低，有利于降低等离子显示屏的制备成本，且Ag金属的化学活性较差，一般金属都能与其进行置换反应。在上述显示电极的制备方法中，将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在第二金属溶液中进行置换反应的过程中，第二金属溶液的浓度并没有特殊要求，只要适于这种置换反应的要求即可。优选地，第二金属溶液的浓度为0.015～0.08mol/L。为了加快置换反应，也可以通过采取适当的技术手段，例如，通过加热、通电、或调解溶液酸度等方式激发金属化学活性，进而提高反应速度。采用调解溶液酸度的方式时，优选溶液的PH值为5.8-6.2。这些方法都是本领域技术人员能够合理运用的。在本发明中只要在第一电极部的表面形成第二金属层即可。
在本发明所提供的显示电极的制备方法主要是提出了一种利用金属元素与金属元素之间的化学活性的差距，在含有一种金属的浆料层的基础上，用第二种金属通过化学置换法在第一种金属层的表面形成第二种金属层。这种方法不但工艺简单、成本低，而且产品良品率高，品质高。
如图1和图2所示，在本发明的一种典型的实施方式中，提供了一种等离子显示屏中的显示电极，这种显示电极具有复合结构，包括：至少一层第一电极部2和第二电极部3。第一电极部2由第一金属材料印刷，干燥，曝光，显影，烧结形成，呈所需形状地设置在玻璃基板上；第二电极部3包裹在第一电极部2的外周，由第二金属材料和位于最外层的第一电极部2的外表面上的第一金属置换形成；第二金属的化学活性小于第一金属。
具有这种结构的显示电极，包含有至少两种金属材料，使其导电性能优良，而且，第一电极部的外表面完全被第二电极部3覆盖，只有第二电极部3裸露在外，这就使得显示电极具有好的化学稳定性。
含有第一金属材料的浆料包括低熔点玻璃粉和第一金属，所述第一金属的重量为所述低熔点玻璃粉重量的30％～80％。其中第一金属为选自由Mg、Am、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Sc、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Sm、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Sn、Tm、Pb、Cu、Tc、Po组成的组中的至少一种。优选为Cr。其中第二金属包括但不限于Ag。
优选地，上述显示电极的厚度为1-5μm，宽度为20-80μm，其中第二电极部的厚度为0.01μ-2μm。在该厚度范围内，第二电极部能够形成结构紧密的金属层，进而保证显示电极的导电性，以及化学稳定性。
采用上述显示电极结构所制备的等离子显示屏，性能较好，且使用寿命得到了延长。
以下将结合实施例1-3以及对比例1和2进一步说明本发明等离子显示屏中显示电极的制备方法及设备的有益效果。
实施例1
含有第一金属材料的浆料：
无机材料部分：
无机玻璃粉：34％的PbO、25％的B2O3、16％的SiO2、18％的K2O、7％的BeO。
第一金属：Cr。用量为无机材料重量的30％，粒度为1-5μm。
有机材料部分：
树脂材料：乙基纤维素和硝基纤维素。
溶剂：松油醇。乙基纤维素∶硝基纤维素∶松油醇＝60∶8∶32。
有机材料与无机材料的重量比为30∶70。
第二金属：Ag金属。
制备方法：
将由上述浆料成分制备的含有第一金属材料的浆料印刷在玻璃基板上，干燥后形成浆料层。根据所需形状，将浆料层曝光、显影、烧结形成厚度为0.99μm，宽度为4.98μm的第一电极部。
将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在Ag溶液中，Ag溶液Ag+含量为0.12mol/L，溶液PH值为6，反应温度50摄氏度，使第一电极部表面的Cr金属与Ag金属发生置换反应，形成包括在第一电极部外表面的第二电极部，第二电极部的厚度为0.01μm。
实施例2
含有第一金属材料的浆料：
无机材料部分：
无机玻璃粉：34％的PbO、25％的B2O3、16％的SiO2、18％的K2O、7％的BeO。
第一金属：Cr。用量为无机材料重量的50％，粒度为1-5μm。
有机材料部分：
树脂材料：乙基纤维素和硝基纤维素。
溶剂：松油醇。乙基纤维素∶硝基纤维素∶松油醇＝60∶8∶32。
有机材料与无机材料的重量比为30∶70。
第二金属：Ag金属。
制备方法：
将由上述浆料成分制备的含有第一金属材料的浆料印刷在玻璃基板上，干燥后形成浆料层。根据所需形状，将浆料层曝光、显影、烧结形成厚度为3μm，宽度为40μm的第一电极部。
将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在Ag溶液中，Ag溶液Ag+含量为0.08mol/L，溶液PH值为6，反应温度50摄氏度，使第一电极部表面的Cr金属与Ag金属发生置换反应，形成包括在第一电极部外表面的第二电极部，第二电极部的厚度为0.5μm。
实施例3
含有第一金属材料的浆料：
无机材料部分：
无机玻璃粉：34％的PbO、25％的B2O3、16％的SiO2、18％的K2O、7％的BeO。
第一金属：Cr。用量为无机材料重量的80％，粒度为1-5μm。
有机材料部分：
树脂材料：乙基纤维素和硝基纤维素。
溶剂：松油醇。乙基纤维素∶硝基纤维素∶松油醇＝60∶8∶32。
有机材料与无机材料的重量比为30∶70。
第二金属：Ag金属。
制备方法：
将由上述浆料成分制备的含有第一金属材料的浆料印刷在玻璃基板上，干燥后形成浆料层。根据所需形状，将浆料层曝光、显影、烧结形成厚度为3μm，宽度为76μm的第一电极部。
将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在Ag溶液中，Ag溶液Ag+含量为0.03mol/L，溶液PH值为6，反应温度50摄氏度，使第一电极部表面的Cr金属与Ag金属发生置换反应，形成包括在第一电极部外表面的第二电极部，第二电极部的厚度为2μm。
对比例1
含有第一金属材料的浆料：
无机材料部分：
无机玻璃粉：34％的PbO、25％的B2O3、16％的SiO2、18％的K2O、7％的BeO。
第一金属：Ag。用量为无机材料重量的50％，粒度为1-5μm。
有机材料部分：
树脂材料：乙基纤维素和硝基纤维素。
溶剂：松油醇。乙基纤维素∶硝基纤维素∶松油醇＝60∶8∶32。
有机材料与无机材料的重量比为30∶70。
制备方法：
将由上述浆料成分制备的含有第一金属材料的浆料印刷在玻璃基板上，干燥后形成浆料层。根据所需形状，将浆料层曝光、显影、烧结形成厚度为3μm，宽度为40μm的第一电极部。
对比例2
含有第一金属材料的浆料：
无机材料部分：
无机玻璃粉：34％的PbO、25％的B2O3、16％的SiO2、18％的K2O、7％的BeO。
第一金属：Cr。用量为无机材料重量的50％，粒度为1-5μm。
有机材料部分：
树脂材料：乙基纤维素和硝基纤维素。
溶剂：松油醇。乙基纤维素∶硝基纤维素∶松油醇＝60∶8∶32。
有机材料与无机材料的重量比为30∶70。
制备方法：
将由上述浆料成分制备的含有第一金属材料的浆料印刷在玻璃基板上，干燥后形成浆料层。根据所需形状，将浆料层曝光、显影、烧结形成厚度为3μm，宽度为40μm的第一电极部。
将实施例1-3所制备的显示电极与对比例1-2所制备的显示电极进行检测，结果如表1所示，
表1
  导电性   化学稳定性   成本
 实施例1   一般   稳定   低
 实施例2   好   稳定   低
 实施例3   好   稳定   低
 对比例1   好   稳定   高
 对比例2   不好   稳定   低
由表1中数据可以看出，对比例1是采用现有技术制备的电极，其性能良好，但是在刻蚀过程中银颗粒损失严重，银利用率不足20％，成本高。同时，由本发明实施例1-3所制备的电极的导电性和化学稳定性明显优于对比例2所制备的电极。并达到对比例1所制备电极的水平，并在制备过程中大量地减少了银的投入量，降低了成本。
在实施例1-3中，实施例2和3所制备的电极的导电性和化学稳定性明显优于实施例1，这是因为实施例2和3在制备过程中银溶液的浓度适中，更适于置换反应，避免了浓度高所引起的银析出过快，不能完全吸附在电极表面形成致密结构的不足。
以上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 (12)

1.一种等离子显示屏中显示电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在玻璃基板上印刷含有第一金属材料的浆料，形成第一电极部；
将表面设置有第一电极部的玻璃基板浸渍在第二金属溶液中，在所述第一电极部的表面形成第二电极部；
所述第二金属材料的化学活性小于所述第一金属材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述第一电极的步骤包括：
将含有第一金属材料的浆料印刷在所述玻璃基板上，干燥后形成浆料层；
根据所需形状，将所述浆料层曝光、显影、烧结形成所述第一电极部。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有第一金属的浆料包括低熔点玻璃粉和第一金属，所述第一金属的重量为所述低熔点玻璃粉重量的30％～80％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一金属为选自由Mg、Am、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Sc、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Sm、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Sn、Tm、Pb、Cu、Tc、Po组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一金属为Cr。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二金属为Ag，所述第二金属溶液的浓度为0.015～0.08mol/L。
7.一种等离子显示屏中的显示电极，其特征在于，包括：
第一电极部(2)，由含有第一金属材料的浆料印刷形成，且呈所需形状地设置在玻璃基板(1)上；
第二电极部(3)，包裹在所述第一电极部(2)的外周，由第二金属材料和位于所述第一电极部(2)外表面的第一金属置换形成；
所述第二金属的化学活性小于所述第一金属。
8.根据权利要求7所述的显示电极，其特征在于，含有第一金属材料的浆料包括低熔点玻璃粉和第一金属，所述第一金属的重量为所述低熔点玻璃粉重量的30％～80％。
8.根据权利要求7所述的显示电极，其特征在于，所述第一金属为选自由Mg、Am、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Sc、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Sm、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Sn、Tm、Pb、Cu、Tc、Po组成的组中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的显示电极，其特征在于，所述第一金属为Cr。
10.根据权利要求7所述的显示电极，其特征在于，所述第二金属为Ag。
11.根据权利要求7所述的显示电极，其特征在于，所述显示电极的厚度为1-5μm，宽度为20-80μm，其中所述第二电极部的厚度为0.01μ-2μm。
12.一种等离子显示屏，其特征在于，所述等离子显示屏中显示电极为权利要求7-11中任一项所述的显示电极。
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