專利名稱：一種無(wú)鉛介質(zhì)漿料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備一種無(wú)鉛介質(zhì)漿料的方法及根據(jù)該方法制造得到的無(wú)鉛介質(zhì)漿 料，特別涉及一種由無(wú)鉛玻璃粉末、著色劑以及有機(jī)載體組成的無(wú)鉛介質(zhì)漿料及其制造方法。
背景技術(shù)：
等離子顯示器(PDP)是一種利用氣體放電現(xiàn)象產(chǎn)生視覺(jué)顯示的平板顯示器。PDP 顯示屏由前板和背板及其上的許多微細(xì)結(jié)構(gòu)組成，為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)的圖像顯示功能，在其背 板形成了多組電極，這些電極被加工成細(xì)線狀。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)像素的獨(dú)立控制，在其上形成 一層絕緣層來(lái)保證各組電極間的絕緣性。這層絕緣層還起著保護(hù)電極和存儲(chǔ)電荷以降低放 電電壓的作用。另外，由于是在背板上，需要把熒光粉產(chǎn)生的可見(jiàn)光盡可能地反射以保證顯 示器的亮度和色彩，因此，這層絕緣層必須要有高的可見(jiàn)光反射率、好的絕緣性和高的耐久 性，現(xiàn)有的滿足電極被覆要求的低熔點(diǎn)玻璃粉大多數(shù)含有大量的鉛，而鉛的大量使用不僅 加劇了鉛資源的開(kāi)采和對(duì)環(huán)境、人體的危害，并且無(wú)鉛化是電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的法規(guī)要求。 中國(guó)、日本等國(guó)家已經(jīng)頒布了自2006年7月1日其電子產(chǎn)品中不得含有鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、 聚合溴化聯(lián)苯、聚合溴化聯(lián)苯乙醚及其他有毒有害物質(zhì)的含量的法規(guī)。近年來(lái)人們大都傾向于用鉍來(lái)代替鉛制作背板介質(zhì)，使得無(wú)鉛玻璃大受青睞。日 立制作所的日本專利申請(qǐng)JP特開(kāi)平2-267137公開(kāi)了一種氧化釩系封接玻璃，封接溫度小 于400°C，熱膨脹系數(shù)90 X 10_7°C以下，但這種玻璃中，氧化鉛是必要組分，不能滿足無(wú)鉛 化的要求；美國(guó)專利US 5153151公開(kāi)了一種磷酸鹽封接玻璃，其玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為340°C，熱 膨脹系數(shù)(TEC)為135-180X10_7°C，該玻璃的缺點(diǎn)在于毒性很大，同時(shí)玻璃的熱膨脹系數(shù) 較大，不能用于中、低膨脹系數(shù)的封接。目前國(guó)內(nèi)也研究出多種無(wú)鉛介質(zhì)漿料，如中國(guó)專利 ZL200310110339.9、中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)CN101157519A中所公開(kāi)的電極被覆用無(wú)鉛漿料雖 然滿足了無(wú)鉛化、一定的軟化點(diǎn)和熱膨脹系數(shù)的要求，但反射率較低，用這種背板介質(zhì)制作 的等離子顯示屏亮度偏低，色彩鮮艷性偏差。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)出具有反射率，軟化點(diǎn)和 熱膨脹系數(shù)都符合要求的無(wú)鉛介質(zhì)漿料，從而利用這種玻璃組合物制備的介質(zhì)漿料覆蓋背 板電極，達(dá)到提高等離子顯示屏的亮度和色彩的鮮艷性的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備具有高反射率及好的表面平整度，并且具 有適當(dāng)?shù)牟ＡЩD(zhuǎn)變點(diǎn)及與基板玻璃相匹配的熱膨脹系數(shù)的無(wú)鉛介質(zhì)漿料的方法，其包 括以下步驟1)制備無(wú)鉛玻璃粉，將50-80wt %的Bi203、10-30wt %的B203、5_20wt %的 Si02、3-10wt %的A1203以及2-lOwt %的BaO混合后制得無(wú)鉛玻璃粉，制得無(wú)鉛玻璃粉的 顆粒度為3-5i!m;2)按照70-95wt% 5_30wt %的比例使得所述無(wú)鉛玻璃粉與著色劑 混合均勻，得到混合粉末，本發(fā)明所指的著色劑可以是本領(lǐng)域中常用的著色劑；3)按照 95-65wt % 5-35wt %的比例將上述混合粉末與有機(jī)載體混合均勻，再經(jīng)輥軋機(jī)輥軋，制得
3無(wú)鉛介質(zhì)漿料。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在一種具體實(shí)施方式
中，著色劑為T(mén)i02。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在一種具體實(shí)施方式
中，有機(jī)載體由乙基纖維素(EC)、丁 基卡必醇醋酸脂(BCA)、松油醇0^)、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯(Texanol)組 成。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在一種具體實(shí)施方式
中，在無(wú)鉛玻璃粉中進(jìn)一步添加 堿金屬氧化物，該金屬氧化物可以是Na20、K20、Li20，優(yōu)選為Na20，金屬氧化物的含量為 0_5wt%o本發(fā)明的另一目的在于提供一種根據(jù)本發(fā)明提供的方法制備得到的無(wú)鉛介質(zhì)漿 料。本發(fā)明所提供的無(wú)鉛介質(zhì)漿料由65 95wt%的無(wú)機(jī)粉末和5 35wt%的有機(jī) 載體構(gòu)成，所述無(wú)機(jī)粉末由70-95襯％的無(wú)鉛玻璃粉和5-30wt%著色劑構(gòu)成；所述無(wú)鉛玻 璃粉包括 50-80wt % 的 Bi203、10-30wt % 的 B203、5_20wt % 的 Si02、3_10wt % 的 A1203 以及 2-10wt%的BaO，所述無(wú)鉛玻璃粉的顆粒度為3-5 u m。根據(jù)本發(fā)明提供的無(wú)鉛介質(zhì)漿料，其中無(wú)鉛玻璃粉主要包括以下成分a)Bi203作為玻璃形成劑，用以代替PbO來(lái)形成穩(wěn)定的玻璃網(wǎng)絡(luò)，其含量?jī)?yōu)選為 50-80wt%，過(guò)低會(huì)提高玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)點(diǎn)，過(guò)高則會(huì)造成熱膨脹系數(shù)(TEC)過(guò)
尚ob)B203作為玻璃形成劑，用來(lái)形成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能降低TEC，提高玻璃的穩(wěn)定性， 并改善玻璃的光澤，其含量?jī)?yōu)選為10-30wt%，過(guò)高則會(huì)造成Tg點(diǎn)偏高。為玻璃形成劑，有助于提高玻璃的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，其含量?jī)?yōu)選為 5-20wt%，過(guò)高會(huì)造成Tg點(diǎn)過(guò)高和TEC過(guò)低，且會(huì)增加玻璃的高溫粘度，不利于氣泡的排
出od)Al203作為玻璃改性劑，能降低玻璃的析晶傾向，提高玻璃穩(wěn)定性，能提高玻璃的 Tg并降低TEC，其含量?jī)?yōu)選為1-lOwt %，過(guò)小則玻璃的穩(wěn)定性不好，過(guò)大則會(huì)造成玻璃的Tg 點(diǎn)偏高。e) BaO作為玻璃改性劑，能增大玻璃的穩(wěn)定性，提高光澤性，優(yōu)選為0_10wt %，過(guò) 大則會(huì)造成玻璃的TEC偏高。除了上述成分以外，還可以向玻璃組合物中添加一些堿金屬氧化物，如Na20、K20、 Li20，它們有強(qiáng)烈的助熔作用，并能降低玻璃液的粘度，但同時(shí)它們會(huì)降低玻璃的穩(wěn)定性， 所以堿金屬氧化物的含量?jī)?yōu)選為0-5wt%。根據(jù)本發(fā)明提供的無(wú)鉛介質(zhì)漿料，其中為了提高背板介質(zhì)的反射率，使熒光粉發(fā) 出的可見(jiàn)光被盡量多地反射回前板，需要在玻璃粉中添加著色劑，著色劑并不是添加在玻 璃原料中，而是在原料經(jīng)過(guò)熔制并超微粉碎成粉末之后，將形成的玻璃粉與著色劑均勻混 合，以此來(lái)達(dá)到著色從而提高體系反射率的目的。本發(fā)明所指的著色劑可以是本領(lǐng)域中通常采用的著色劑，Ti02、ZnO和MgO顏色遮 蓋力強(qiáng)，分散幸好且價(jià)格便宜，是常用的白色著色劑。其中，Ti02的顏色遮蓋力是目前所有 的白色著色劑中最強(qiáng)的，而且由于ZnO的耐酸性能不好，MgO易吸附水分和二氧化碳，因此， 本發(fā)明中著色劑優(yōu)選為T(mén)i02，其含量為無(wú)鉛介質(zhì)漿料的5-30wt%。如果含量低于5wt%，則無(wú)法很好地起到顏色遮蓋作用，從而使得介質(zhì)層的反射率不能滿足要求；如果含量高于 30wt%，則由于著色劑的含量過(guò)高，使得介質(zhì)層的附著力明顯下降，且薄膜致密性下降，無(wú) 法滿足要求。根據(jù)發(fā)明提供的漿料，其特征在于有機(jī)載體選自由EC、BCA、TE、2，2，4_三甲 基-1，3-戊二醇單異丁酸酯組成，該有機(jī)載體占無(wú)鉛漿料總重量的5-35wt%。通過(guò)本發(fā)明提供的方法制得的無(wú)鉛介質(zhì)漿料的軟化點(diǎn)在450-650°C的范圍內(nèi)，在 50-350°C范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)為60X1(T-90X10-7°C，并且該無(wú)鉛介質(zhì)漿料燒結(jié)后， 反射率可達(dá)65%以上，用于等離子顯示器的背板電極的覆蓋，可極大地反射各個(gè)顯示單元 產(chǎn)生的可見(jiàn)光，有助于提高等離子顯示器的亮度，減少耗能，同時(shí)致密的介質(zhì)膜層也有助于 保護(hù)電極，增加顯示屏的壽命。
具體實(shí)施例方式一、無(wú)鉛玻璃粉的制備將各種無(wú)機(jī)材料按照一定的比例放入混合罐中，均勻混合后倒入A12o3坩堝，在 固相燒結(jié)爐中iioo°c -i3oo°c保溫1小時(shí)，得到均勻的玻璃液，玻璃液經(jīng)過(guò)玻璃軋片機(jī)得 到玻璃碎片，將這些玻璃碎片粗粉后用球磨機(jī)球磨，獲得超微細(xì)顆粒的玻璃粉末，其粒度在 3-5 i! m，這樣就得到了所需的無(wú)鉛玻璃粉末。二、背板介質(zhì)漿料的制備將上述無(wú)鉛玻璃粉末與著色劑以一定比例混合均勻，加入有機(jī)載體，混合均勻，然 后通過(guò)三輥輥軋機(jī)，使無(wú)機(jī)粉體均勻分散在有機(jī)載體中，這樣就得到了所需的覆蓋電極用 的背板介質(zhì)漿料。三、樣品評(píng)價(jià)的方法得到的無(wú)鉛漿料的性能是通過(guò)測(cè)試玻璃粉的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)、軟化點(diǎn)(Ts)、熱 膨脹系數(shù)(TEC)和無(wú)鉛介質(zhì)漿料印刷燒結(jié)后的介質(zhì)膜層的反射率來(lái)表征的。其中，用德國(guó) NETZSCH DIL402EP熱膨脹系數(shù)測(cè)試儀來(lái)測(cè)試樣品的熱膨脹系數(shù)，同時(shí)用其標(biāo)出的Tg、Ts點(diǎn) 來(lái)表征樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)。用日本島津UV-2450紫外分光光度計(jì)來(lái)測(cè)試介質(zhì)膜 層的反射率。實(shí)施例1無(wú)鉛玻璃粉的組成比例如表1所示。按照此配方制備無(wú)鉛玻粉，然后按照無(wú)鉛玻 粉與著色劑93 7的重量比例添加Ti02，均勻混合，添加由EC 10wt%, BCA 20wt %, TE 40wt%, Texanol 30襯％的比例配制獲得的有機(jī)載體，使得最終的無(wú)鉛介質(zhì)漿料的固含量 為79%，經(jīng)過(guò)三輥輥軋機(jī)后用細(xì)度計(jì)刮細(xì)度為5 ym以下，粘度測(cè)試為18Pa *s，至此獲得了 所需要的背板介質(zhì)漿料。用325目的絲網(wǎng)將上述漿料印刷在15cmX25cm的玻璃上，經(jīng)過(guò)150°C保溫15分 鐘，然后在馬弗爐中350°C保溫20分鐘以徹底除去漿料中的有機(jī)成分，最后在560°C燒結(jié)20 分鐘后降溫。實(shí)施例2無(wú)鉛玻璃粉的組成比例如下表1。按照此配方制備無(wú)鉛玻粉，然后按照無(wú)鉛玻 粉與著色劑72 28的重量比例添加Ti02，均勻混合，添加由EC 10wt%, BCA 20wt%, TE40wt%, Texanol 30wt %的比例配制獲得的有機(jī)載體，最終的無(wú)鉛介質(zhì)漿料的固體含量為 79%，經(jīng)過(guò)三輥輥軋機(jī)后細(xì)度計(jì)刮細(xì)度為5i!m以下，粘度測(cè)試為21Pa s，至此獲得了所需 要的背板介質(zhì)漿料。用325目的絲網(wǎng)將上述漿料印刷在15cmX25cm的玻璃上，經(jīng)過(guò)150°C保溫15分 鐘，然后在馬弗爐中350°C保溫20分鐘以徹底除去漿料中的有機(jī)成分，最后在560°C燒結(jié)20 分鐘后降溫。實(shí)施例3與上述實(shí)施例的制備方法相同，無(wú)鉛粉璃粉末的組成比例如表1所示，著色劑 是Ti02，按照無(wú)鉛玻粉與著色劑85 15的重量百分比添加Ti02，添加由EC 10wt%, BCA 20wt%,TE 40wt%，TeXano130wt%的比例配制獲得的有機(jī)載體，最終無(wú)鉛介質(zhì)漿料的固含 量為70wt%。實(shí)施例4與以述實(shí)施例的過(guò)程相同，無(wú)鉛粉璃粉末的組成比例如表1所示，著色劑是Ti02， 按照無(wú)鉛玻粉與著色劑88 12的重量百分比添加Ti02，添加由EC 10wt%, BCA 20wt%, TE 40wt%, Texanol 30wt%的比例配制獲得的有機(jī)載體，最終無(wú)鉛介質(zhì)漿料的固含量為 75wt%。實(shí)施例5與以上實(shí)施例的過(guò)程相同，無(wú)鉛粉璃粉末的組成比例如表1所示，著色劑是Ti02， 按照無(wú)鉛玻粉與著色劑85 15的重量比例添加Ti02，添加由EC 10wt%, BCA 20wt%, TE 40wt%, Texanol 30wt%的比例配制獲得的有機(jī)載體，最終無(wú)鉛介質(zhì)漿料的固含量為 85wt%。表1無(wú)鉛漿料成分
6 表2無(wú)鉛漿料的性能 同時(shí)，從市場(chǎng)上購(gòu)買獲得常用的無(wú)鉛玻璃粉末(泰州鑫海特種材料件廠)作為比 較例，測(cè)試該玻璃粉末的Tg，Ts, TEC值，將購(gòu)買得到的無(wú)鉛玻璃粉加入由EC 10wt%, BCA 20wt%, TE 40wt%, Texanol 30wt%的比例配制獲得的有機(jī)載體，使得介質(zhì)漿料的最終固 體含量為70wt%，然后用325目的絲網(wǎng)印刷在15cmX25cm的玻璃上，經(jīng)過(guò)150°C保溫15分 鐘，然后在馬弗爐中350°C保溫20分鐘以徹底除去漿料中的有機(jī)成分，最后在560°C燒結(jié)20 分鐘后降溫，測(cè)試其反射率，結(jié)果如表2所示。在上述實(shí)施例中，實(shí)施例2由于打02含量過(guò)高，在燒結(jié)過(guò)后形成的介質(zhì)層附著力 較小，不能滿足要求，故沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)表明，Ti02含量超過(guò)無(wú)鉛介質(zhì)漿 料的20%，則燒結(jié)后的介質(zhì)層附著力就難以滿足要求，打02含量超過(guò)30%，則燒結(jié)后的介質(zhì) 層附著力明顯下降，局部區(qū)域很容易脫落。實(shí)施例1、3、4、5，隨著著色劑添加量的增加，介質(zhì)
7層的反射率增加。從表2可以看出，實(shí)例1、3、4、5的樣品，其Tg、Ts點(diǎn)和TEC都與比較例相近，而反 射率較比較例有較大的提高，因此，本發(fā)明的介質(zhì)漿料可以在其他方面滿足要求的情況下， 有較高的反射率，如果應(yīng)用于等離子顯示屏的背板介質(zhì)，將極大地反射各個(gè)顯示單元產(chǎn)生 的可見(jiàn)光，提高等離子顯示屏的亮度和色彩的鮮艷性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非用來(lái)限制本發(fā) 明，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然 可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替 換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種制備無(wú)鉛介質(zhì)漿料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟1)制備無(wú)鉛玻璃粉，將50 80wt％的Bi2O3、10 30wt％的B2O3、5 20wt％的SiO2、3 10wt％的Al2O3以及2 10wt％的BaO混合后制得所述無(wú)鉛玻璃粉，制得的所述無(wú)鉛玻璃粉的顆粒度為3 5μm；2)將所述無(wú)鉛玻璃粉與著色劑按照70 95∶5 30的重量百分比混合，得到混合粉末；3)按照重量百分比95 65∶5 35將所述混合粉末與有機(jī)載體混合均勻，再經(jīng)輥軋機(jī)輥軋，制得所述無(wú)鉛介質(zhì)漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述著色劑為T(mén)i02。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述無(wú)鉛玻璃粉進(jìn)一步包括 堿金屬氧化物，所述堿金屬氧化物選自由Na20、K20、Li20組成的組中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物的含量為0-5wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)載體由乙基纖維 素、丁基卡必醇醋酸脂、松油醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)載體占所述無(wú)鉛漿料總重量的 5-35wt%。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所限定的方法制備得到的無(wú)鉛介質(zhì)漿料，其特征在于所述漿 料由65-95wt %的混合粉末和5-35wt %的有機(jī)載體構(gòu)成，所述混合粉末由70_95wt %的無(wú) 鉛玻璃粉和5-30wt%著色劑構(gòu)成；所述無(wú)鉛玻璃粉包括 50-80wt % 的 Bi203、10-30wt % 的 B203、5_20wt % 的 Si02、3-lOwt % 的A1203以及2-lOwt %的BaO，所述無(wú)鉛玻璃粉的顆粒度為3_5 u m。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的介質(zhì)漿料，所述著色劑為T(mén)i02。
9.根據(jù)權(quán)利要求7-8中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)漿料，其特征在于，所述無(wú)鉛玻璃粉進(jìn)一步 包括堿金屬氧化物，所述堿金屬氧化物選自由Na20、K20、Li20組成的組中的任一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物的含量為0-5wt%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備該介質(zhì)漿料的方法，該方法包括按照一定比例將無(wú)鉛玻璃粉和著色劑充分混合，然后再與無(wú)機(jī)載體混合制得無(wú)鉛介質(zhì)漿料。本發(fā)明還提供了一種無(wú)鉛介質(zhì)漿料，其由無(wú)鉛玻璃粉末、著色劑和有機(jī)載體組成，得到的無(wú)鉛漿料的反射率可達(dá)65％(550nm)以上。
文檔編號(hào)C03C8/24GK101891390SQ20101022275
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者商紅凱, 李海燕, 薛道齊 申請(qǐng)人:四川虹歐顯示器件有限公司