專利名稱：模壓的等離子體顯示器底板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種等離子體顯示器裝置和其制造方法，更特別地，本發(fā)明涉及到一種等離子體顯示器，其中將電介體層層壓至金屬心板上形成底板，在介電層上或其之間放置金屬電極，并且模壓層壓得到的層以在底板上形成肋。
背景技術(shù)：
一般的等離子體顯示器包括都有玻璃片(例如，慣用的浮法玻璃)構(gòu)成的面板和底板。在兩板中的一個(gè)板上形成電接頭和機(jī)械結(jié)構(gòu)。例如，底板上可以有肋狀結(jié)構(gòu)，使得肋間的空間限制了直流電顯示器中的像素或交流電顯示器中的像素列。肋阻止了光的相互干擾，也就是說，阻止了光從一個(gè)像素泄漏到其相鄰的像素。制造這些稱作隔板肋的肋狀結(jié)構(gòu)，既對(duì)其所用的材料，又對(duì)其制造技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。
通過選擇性地激發(fā)密閉的稀薄希有氣體發(fā)射出的一束光，操作等離子體顯示器。為產(chǎn)生紫外光，使氣體混合物如He-Xe或Ne-Xe混合氣體發(fā)光，從而制得彩色顯示器。紫外光激發(fā)像素晶格中磷，由于受隔板肋的限制，在像素位置產(chǎn)生所需顏色的光。
一般的等離子體顯示器底板含有在其表面具有多個(gè)大致平行的、相互隔開的第一電極的玻璃基材。在交流電顯示器中，電介體如玻璃的薄層，一般覆蓋這些電極。在第一電極之間玻璃基材的表面上，形成了隔板肋。在大于第一電極厚度的距離處，隔板肋從基材表面凸出來。紅、綠、藍(lán)無機(jī)發(fā)光材料層位于隔板間空間里交錯(cuò)的第一電極柱之上，也在隔板壁之上。前面的透明玻璃基材，即面板位于后面的板之上，可以靜止在隔板肋上，使得由隔板肋將其與后面的玻璃基材隔開。
一般來說，隔板肋是限制底板上的槽或通道的分界物。交流電等離子體顯示器一般具有形成像素列隔離物的隔板，因此在底板上具有連續(xù)的垂直的肋。相反，直流電等離子體顯示器一般具有將每個(gè)像素與其所有的相鄰物隔離開的肋狀的隔板。因此對(duì)直流電顯示器來說，肋結(jié)構(gòu)具有正方形的晶格狀的布局。任一情況下，顯示器裝置所需的分離度和它的大小決定了肋狀結(jié)構(gòu)的大小。一般的顯示器中，肋是0.1至0.2mm高，0.03至0.2mm寬，間距為0.1至1.0mm。例如，對(duì)于55英寸對(duì)角的高明晰度電視顯示器的底板來說大約211微米的隔板間距是合乎要求的，對(duì)于42英寸對(duì)角的高明晰度電視顯示器的底板來說大約161微米的隔板高度是合乎要求的。理想情況下，這些隔板肋有低于200微米的高度和少于60微米的寬度。
如Wang等人的標(biāo)題為“INSULATOR COMPOSITION,GREENTAPE,AND METHOD FOR FORMING PLASMA DISPLAY APPARTUSBARRIER RIB”的USP 5,674,634中所提到的，與底板分開可形成具有較低分離度的等離子體顯示器裝置的隔板肋，并用粘合劑使陶瓷隔板肋附著在底板上。通過將陶瓷未燒結(jié)薄帶層壓到陶瓷的或玻璃的底板上，砂磨未燒結(jié)薄帶形成隔板間的通道，然后在爐中焙燒底板使未燒結(jié)薄帶隔板轉(zhuǎn)變?yōu)樘沾筛舭?，也可在底板上形成隔板?br> 如Riddle等人的標(biāo)題為“PLASMA DISPLAY AND METHOD OFMAKING SAME”的USP 5,747,931中提到的，通過模壓未燒結(jié)的陶瓷薄帶也可形成具有較低分離度的等離子體顯示器底板。模壓層壓得到的未燒結(jié)陶瓷薄帶，然后將模壓的薄帶粘合到金屬基材上，可形成此專利中所述的等離子體顯示器。
等離子體顯示器裝置的面板一般包括一排在其內(nèi)表面上大致平行的、相互隔開的第二電極。這些第二電極基本與第一電極正交。一般為玻璃的電介體層覆蓋第二電極。氧化鎂層覆蓋介電層。以合適的激發(fā)方式施加到電極上的電壓維持并消除在隔板形成的區(qū)域內(nèi)氣體的等離子體。利用板周圍的外部線路標(biāo)定出每個(gè)像素的地址。隔板結(jié)構(gòu)一般將發(fā)光限制于被標(biāo)定地址的像素，消除相鄰像素單元之間的電的和光的相互干擾。隔板將像素列隔離開，第一電極位于隔板之間的溝的下面。在直流電等離子體顯示器中，玻璃或氧化鎂不覆蓋電極，隔板結(jié)構(gòu)一般相互交錯(cuò)，在每個(gè)像素單元產(chǎn)生盒狀結(jié)構(gòu)。
雖然如上所述的結(jié)構(gòu)和方法適合于低分離度的等離子體顯示器，但是它們不能容易地用于制造如42英寸或55英寸高明晰度電視顯示器之類的高分離度顯示器。
發(fā)明概要本發(fā)明體現(xiàn)在具有包括金屬基材和陶瓷隔板肋結(jié)構(gòu)的復(fù)合底板的這類等離子體顯示器裝置中，其中用于形成底板的材料具有相似的熱膨脹系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，使用作為在焙燒過程中回流的第一玻璃和有相對(duì)高的熱膨脹系數(shù)的第二玻璃復(fù)合的未燒結(jié)陶瓷薄帶形成陶瓷結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，將未燒結(jié)的陶瓷薄帶層壓到金屬基材上，然后在模壓未燒結(jié)薄帶形成肋之前在溶劑中浸漬層壓薄帶，從而在底板的內(nèi)表面上形成通道。
根據(jù)本發(fā)明的仍然另一個(gè)方面，為了增強(qiáng)當(dāng)模壓未燒結(jié)薄帶時(shí)微粒的流動(dòng)，以15微米或更大的顆粒尺寸配制未燒結(jié)薄帶的陶瓷組分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在模壓之前，使用金屬乳劑板通過絲網(wǎng)印刷將電極印制在未燒結(jié)陶瓷薄帶的一層或多層上，使得電極層覆蓋所有的或基本上所有的未燒結(jié)的薄帶層，并通過模壓過程使電極隔離開。
根據(jù)本發(fā)明的仍然另一個(gè)方面，利用噴墨印刷技術(shù)可應(yīng)用的導(dǎo)電油墨，將電極印制在未燒結(jié)陶瓷薄帶的一層或多層上。
根據(jù)本發(fā)明的仍然另一個(gè)方面，由導(dǎo)電材料片形成電極，在模壓底材之前或之后將電極應(yīng)用到底板上。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是顯示本發(fā)明的底板的制備方法的流程圖。
圖2是顯示用于制造本發(fā)明的顯示器底板的未燒結(jié)薄帶的制備方法的流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的模壓底板的剖視平面圖。
圖4是由導(dǎo)電箔形成的電極結(jié)構(gòu)的等容圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的層壓未燒結(jié)薄帶和陶瓷結(jié)構(gòu)的剖視平面圖。
圖6是模壓步驟之后，圖5所示的層壓結(jié)構(gòu)的剖視平面圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在參考選擇出來用于說明附圖的具體實(shí)施方案，描述本發(fā)明。應(yīng)該理解，在精神或范圍內(nèi)，本發(fā)明不限于下面說明和描述的實(shí)施方案。也應(yīng)該理解，這些圖象不是確定比例尺或有一定比例的。而且，為了更清楚地說明本發(fā)明示例性實(shí)施方案中所用的結(jié)構(gòu)和方法，歪曲了這些圖象。
具有例如1280水平像素、720豎直像素的高分離度的顯示器裝置，和具有例如1920水平像素、1080豎直像素的高明晰度的電視顯示器裝置，需要使隔板肋和電極的間距比由以上所述的任一現(xiàn)有的技術(shù)可靠獲得的隔板肋和電極的間距更小。例如40英寸對(duì)角高分離度顯示器有231微米的隔板間距和58微米的隔板寬度，42英寸對(duì)角高明晰度電視顯示器有僅161微米的隔板間距和40微米的隔板寬度。當(dāng)可靠地制造與這些具體情況一致的隔板時(shí)，如上所述的技術(shù)是有困難的。另外，不產(chǎn)生不需要的短路，在這些底材上形成電極可能是困難的。
為了改善等離子體顯示器的加工工藝，已發(fā)展了一種類型的等離子體顯示器，其中底板包括金屬心板和在心板上伸展并粘合到心板上的電介體層。介電層的表面上和介電層之間是形成各種電極的金屬條。通過形成電介體的薄的未燒結(jié)薄帶層，并用金屬條或形成電極的導(dǎo)電油墨覆蓋至少某些未燒結(jié)薄帶層的表面，制得底板。將未燒結(jié)薄帶層層壓到心板上，然后模壓層壓制品形成隔板肋，并在未燒結(jié)薄帶層一起溶化并粘合到心板的溫度下焙燒制品。在周圍空氣中實(shí)施焙燒操作，不需要特殊的氣體。
根據(jù)本發(fā)明的等離子體顯示器包括由玻璃(例如熱膨脹系數(shù)為大約8.5×10-6/℃的浮法玻璃)制得的面板，底板具有與面板相似的熱膨脹系數(shù)是合乎要求的。這阻止了在顯示器操作過程中底板和面板之間連接的破壞。對(duì)于含有金屬心板(心板上粘合有陶瓷材料層)的底板來說，使用新型材料和新型的材料加工系統(tǒng)以保證底板與玻璃面板一致。圖1顯示了形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的底板時(shí)所用的各種步驟。
簡(jiǎn)而言之，等離子體顯示器的組件是玻璃面板128和包括金屬心板110、陶瓷未燒結(jié)薄帶112、導(dǎo)電油墨114和磷油墨116的底板。在本發(fā)明的示例性的實(shí)施方案中，可由金屬鈦形成底板的金屬心板110。參照?qǐng)D2，如下面所述的方法制得陶瓷未燒結(jié)薄帶112。下面也描述了導(dǎo)電油墨的制備?？捎迷S多常用的制備方法中的任意方法制備磷油墨，如彩色熒光燈所用的方法。
在過程的第一步、111步中，將粘合釉料涂布到金屬心板上，使得金屬心板能層壓至未燒結(jié)薄帶112上，制得金屬心板。粘合釉料阻止在焙燒過程中鈦的氧化，并使玻璃一陶瓷機(jī)械連接到鈦金屬上。示例性的粘合釉料既與鈦又與玻璃一陶瓷化學(xué)相容，具有相對(duì)低的熔點(diǎn)，在焙燒過程的早期階段能流動(dòng)，這樣限制了鈦暴露在氧氣下。適合這種目的的示例性的釉料可由玻璃1(下面表4中所述的)的粉末形成。
或者，在層壓之前，可將市售得到的低熔點(diǎn)鉛釉，例如Homet F-92涂布到金屬心板的表面。通過混合三種玻璃(下面分別描述的玻璃A、玻璃B和玻璃C，下面分別描述)可形成其它可替換的釉料。一種示例性的釉料、釉料1是重量百分比范圍為35-65％的玻璃A和65-35％的玻璃B與50％玻璃A和50％玻璃B的示例性混合物的混合物。通過混合重量百分比范圍為35-65％的玻璃B和65-35％的玻璃C與50％玻璃B和玻璃C的示例性混合物，可形成另一種示例性的釉料，釉料2。通過混合重量百分比范圍為10-50％的玻璃A和90-50％的玻璃C與50％玻璃A和玻璃C的示例性混合物，可形成另一種示例性的釉料、釉料3。
表1組分 范圍％ 重量％玻璃APbO 60.00-72.0065.00SiO228.00-35.0032.00Al2O30.00-5.00 3.00玻璃BPbO 75.00-86.5080.00ZnO 3.00-6.00 5.00SnO 20.50-2.00 0.80Co3O40.00-1.00 0.20B2O310.00-16.0014.00玻璃CBaO 21.00-28.0025.60CaO 4.00-7.00 6.20SiO26.00-9.00 8.40Bi2O243.00-61.0049.90B2O38.00-13.00 9.90表2中給出了其它的產(chǎn)生優(yōu)良效果的釉料配方。
表2組分 范圍％ 重量％釉料4PbO 54.00-82.00 65.00SiO21.00-5.00 3.00CuO0.00-5.00 2.00B2O317.00-26.00 23.00ZnO0.00-15.007.00釉料5PbO 42.00-80.00 60.00SiO21.00-6.00 3.00CuO 0.00-6.00 3.00B2O316.00-26.00 22.00BaO 1.00-7.00 4.00Al2O30.00-5.00 2.00ZnO 2.00-8.00 6.00釉料6PbO 37.00-68.00 63.00SiO21.00-6.00 3.00B2O316.00-26.00 18.00Al2O315.00-26.00 15.00ZnO 0.00-5.00 1.00釉料7PbO 49.00-75.00 69.00SiO215.00-26.00 18.00B2O310.00-25.00 13.00
處理組分玻璃的微粒，使其顆粒尺寸小于二微米之后，通過噴射已知量(例如，每平方英寸10毫克)的玻璃粉末在有機(jī)溶劑中的懸浮液，玻璃沉積在鈦基材的表面上，然后在峰焙燒溫度通常為550℃的受控溫度的爐子中預(yù)流動(dòng)經(jīng)涂布的基材。本發(fā)明者已測(cè)定出這種過程一般產(chǎn)生大于100磅/平方英寸的粘合強(qiáng)度。在等離子體顯示器底板的制造和操作過程中，這樣的粘合強(qiáng)度足以使鈦和陶瓷結(jié)合在一起。另外，陶瓷和鈦間的界面一般是氣密的，不需要額外的密封以保存等離子體氣體。
接下來，在113步中，制備鑄塑未燒結(jié)陶瓷薄帶。這步涉及到切割由下面參照?qǐng)D2描述的方法制備得到的未燒結(jié)薄帶板得到坯料。過程的下一步是118步，其中使用下面所述的示例性組合物導(dǎo)電油墨，將電極印制在未燒結(jié)薄帶上。如下所述，在未燒結(jié)薄帶的幾層上形成電極，并利用貫穿于未燒結(jié)薄帶層的通路將電極互聯(lián)起來?；蛘撸装灏ㄖ挥兄姌O的未燒結(jié)薄帶單層。這些電極和通路使焙燒過的未燒結(jié)薄帶形成陶瓷結(jié)構(gòu)以容納像素晶格和如沿著顯示器的邊緣裝配的驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備之間的電接點(diǎn)。
該方法的下一步、120步是將113步中制得的未燒結(jié)薄帶層坯料疊加在金屬心板110上。在121步中，一步將未燒結(jié)薄帶坯料層壓并粘合到金屬心板上。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，因?yàn)樵谥苽洳襟E113中，形成了貫穿至少一些未燒結(jié)薄帶層的通路，因此各種未燒結(jié)薄帶層被層壓之前，將它們準(zhǔn)確地排列是合乎要求的。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，在大約40kg/cm2的壓力和大約900℃的峰溫度下層壓陶瓷未燒結(jié)薄帶。
在122步中，模壓層壓過的未燒結(jié)薄帶和金屬心板以在未燒結(jié)薄帶中形成隔板肋。下面更詳細(xì)地描述這個(gè)步驟。在124步中，在大約900℃的峰溫度下焙燒層壓的和模壓的制品。冷卻底板后，在126步中在柱隔板肋之間印制磷條，并烤干底板以添加磷?？墒褂猛ǔＳ糜趯⒘滋砑拥嚼鏑RT板的許多傳統(tǒng)方法中的任意方法，來涂布磷，并進(jìn)行用于添加它們的烘干。最后，在底板上涂布釉料一玻璃連接劑，將面板玻璃128置于底板之上，再次焙燒復(fù)合的面板和底板以熔化釉料，并將面板和底板連接起來。
如上所述，金屬心板的熱膨脹系數(shù)與面板的熱膨脹系數(shù)相匹配是合乎要求的。為達(dá)到此目的，因?yàn)閴A石灰浮法玻璃(熱膨脹系數(shù)大約為8.5×10-6/℃)的成本低，用它來作面板是合乎要求的。通過層壓不同的金屬，如Cu-Mo-Cu一般能合成出具有這個(gè)或其它任意數(shù)值的熱膨脹系數(shù)的金屬。在這個(gè)層壓制品中，外部金屬具有不同于內(nèi)部金屬熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)，層壓制品表現(xiàn)出兩者之間的中間值。確切數(shù)值依靠不同層的相對(duì)厚度和其它性能。然而，選擇滿足熱膨脹系數(shù)要求的現(xiàn)有的金屬或合金是更方便的。一種示例性的材料是熱膨脹系數(shù)為8.5×10-6/℃的金屬鈦。鈦是堅(jiān)固的材料，對(duì)任意重量百分比的金屬或金屬合金來說，它具有最高的強(qiáng)度。鈦是儲(chǔ)量豐富的金屬，可以非常大片的形式得到，而且，它是相當(dāng)便宜的。
與金屬心板一起，陶瓷未燒結(jié)薄帶是底板的主要的目錄組分。如圖2所示，由無機(jī)原材料，如MgO,Al2O3,SiO2,B2O3,P2O5,PbO,ZnO,TiO2和各種堿，堿金屬或重金屬氧化物或由它們形成的材料，制備未燒結(jié)薄帶。批料中按比例混合成分以得到所需的性能。在1400-1700℃，批料熔化并淬火。研磨得到的玻璃形成粉末。玻璃粉末同有機(jī)粘合劑、溶劑、表面活性劑和其它改性添加劑組合形成漿液。通過刮漿片工藝，漿液鋪展在平坦的表面上。形成大的陶瓷薄帶板的過程稱作“鑄塑”。通過這種方法形成的包括玻璃粉末的鑄塑薄帶在輥中易存儲(chǔ)。
選擇構(gòu)成薄帶的成分，既有無機(jī)氧化物，又有各種有機(jī)化合物，以提供所需的薄帶性能。對(duì)基材的形成來說，這些薄帶性能包括大面積鑄塑時(shí)成型能力、模壓形成隔板肋的能力和在焙燒過程中維持隔板形狀的能力。通常以1至2米寬，幾米長(zhǎng)的大小鑄塑未燒結(jié)陶瓷薄帶。為了進(jìn)行這樣大面積的鑄塑，將有機(jī)粘合劑加入配方中，使得在制造過程中，為加工提供高的抗撕強(qiáng)度。整個(gè)鑄塑中保證統(tǒng)一的薄帶厚度和均勻性也是合乎需要的。也可選擇有機(jī)組分以在標(biāo)稱壓力(10-10,000kg/cm2)下，促進(jìn)均勻?qū)訅骸?br> 當(dāng)陶瓷薄帶處于未燒結(jié)狀態(tài)即焙燒之前時(shí)，通過一次模壓步驟，可以在底板上形成隔板肋。適當(dāng)?shù)哪阂揽繉訅褐破返乃苄院驼硰椥粤鲃?dòng)性能的組合。主要由混入制備薄帶的漿液中的有機(jī)樹脂、漿液中無機(jī)陶瓷粉末的粒子大小和分布來控制這些流動(dòng)性能。
增強(qiáng)材料在模壓過程中的流動(dòng)的一個(gè)方法是模壓之前在有機(jī)溶劑中浸漬干燥的未燒結(jié)薄帶。溶劑降低薄帶的粘度使材料流入型板的槽中。下面描述了適合浸漬層壓制品的溶劑的示例性的配方。
在焙燒過程中，促進(jìn)隔板形成的有機(jī)物迅速燒盡。剩余的陶瓷粉末熔化并結(jié)晶。熔化和結(jié)晶的溫度以及結(jié)晶速率隨材料的不同而不同。下面描述的陶瓷薄帶組合物提供了所需的熔融和結(jié)晶性能，同時(shí)也提供了合乎要求的最終陶瓷層的性能，包括與金屬心板的熱膨脹系數(shù)匹配的熱膨脹系數(shù)。
在焙燒過程中，當(dāng)薄帶中的陶瓷材料熔化時(shí)，它們趨于流動(dòng)。結(jié)晶化阻礙了這種粘彈流動(dòng)，并促使固化。為了維持模壓進(jìn)未燒結(jié)薄帶的隔板形狀，理想情況下，陶瓷粉末組合物有僅稍微高于軟化點(diǎn)(對(duì)下面參考表3描述的未燒結(jié)薄帶組合物來說，其值為750-850℃)的結(jié)晶溫度。這使材料在軟化點(diǎn)變得更粘稠，并能充分流動(dòng)形成平滑表面。然而快速結(jié)晶化使玻璃維持由當(dāng)模壓或雕合未燒結(jié)狀態(tài)的薄帶時(shí)產(chǎn)生的隔板的形狀和形式。
通過將熱膨脹系數(shù)高于和低于所需值的玻璃復(fù)合在一起，可控制最終陶瓷的熱膨脹系數(shù)。為得到所需的熱膨脹系數(shù)，調(diào)整這些組分玻璃的比例。對(duì)于使最終底板中的應(yīng)力最小化并保證冷卻后板的平坦度來說，熱膨脹系數(shù)的控制是很重要的。表3中顯示了產(chǎn)生具有與鈦心板和浮法玻璃面板的熱膨脹系數(shù)相似的熱膨脹系數(shù)和其它所需的性能的陶瓷薄帶的重量百分比配方。
表3玻璃199.50-60.00玻璃20.50-40.00玻璃1是B2O3-ZnO-MgO-SiO2玻璃，其在1550℃下單獨(dú)熔化大約2小時(shí)并快速淬火形成玻璃，隨后通過標(biāo)準(zhǔn)的粉碎過程研磨成粉末。表4中顯示了玻璃1的配方范圍和一示例性的具體的配方。
表4-玻璃1范圍具體的ZnO15.00-50.0030.00MgO10.00-45.0025.00BaO5.00-30.00 20.00SiO210.00-45.0025.00例如玻璃2可以是鎂-鋁-硼-磷-硅酸鹽玻璃，硅酸鈣玻璃，硼酸鈣玻璃或鋇-M-硅酸溴玻璃，其中“M”是如Mg,Al,Ca等的一種或多種金屬，其以0至60重量百分比的比例與玻璃的其它組分混合在一起。計(jì)劃也可以加入如氟石、硅線石、尖品石或礬土之類的填料。表5中顯示了示例性玻璃2的配方范圍和此玻璃的兩種示例性的具體配方。
表5-玻璃2 范圍 具體的1具體的2SiO210.00-80.0019.53 16.12B2O35.00-60.00 17.16 6.05BaO 5.00-30.00 63.31 68.76Al2O30.00-60.00 0.00 9.07表3所示的玻璃組合物可以表6中所示的比例與有機(jī)溶劑混合，制造合適的未燒結(jié)薄帶。
表6玻璃組合物(表3)70.30溶劑1 13.80樹脂1 15.90或者，研磨成約10微米的粒子大小的玻璃1與研磨成約6.5微米的粒子大小的玻璃2和溶劑以表7中所示的比例范圍或表8中所示的具體比例混合以產(chǎn)生合適的未燒結(jié)薄帶。
表7玻璃140.00-70.00玻璃21.00-15.00溶劑110.00-30.00樹脂110.00-40.00表8
玻璃1 58.82玻璃2 6.54溶劑1 16.34樹脂1 18.30下面表9和10給出了溶劑1和樹脂1的示例性的配方。
表9-溶劑1甲基-乙基-酮 46.90乙醇 46.90魚油 6.20表10-溶劑1甲基-乙基-酮 36.00乙醇 36.00Monosanto#160增塑劑11.20Monsanto B-98樹脂 16.80也可使用可替換的溶劑或樹脂，溶劑2或樹脂2，取代溶劑1和樹脂1中的一個(gè)或兩個(gè)。表11和表12給出了這些可替換的溶劑和樹脂的重量百分比配方。
表11-溶劑2甲基-乙基-酮 48.10乙醇 48.10Hypermer PS-2 3.80表12-溶劑2甲基-乙基-酮 36.00乙醇 36.00
Monosanto#160增塑劑11.20Monsanto B-98樹脂 16.80由于使用B-79樹脂取代了B-98樹脂，樹脂2具有比樹脂1更低的粘度。這種粘度的降低使模壓的薄帶更易流進(jìn)模壓型板，從而便于隔板的形成。一般來說，使用低粘度和低玻璃化溫度的樹脂以降低未燒結(jié)薄帶的粘度。在上面的實(shí)施例中，B-79樹脂的玻璃化溫度是60℃至72℃，而B-98樹脂的玻璃化溫度是72℃至78℃。另外，通過加入如L7602之類的表面活性劑，可使粘度進(jìn)一步降低。表13和14給出了用樹脂2替代樹脂1的示例性的未燒結(jié)的薄帶的配方。表15和16給出了包括樹脂2和表面活性劑的示例性的配方。
表13玻璃140.00-70.00玻璃21.00-15.00溶劑110.00-30.00樹脂210.00-40.00表14玻璃158.82玻璃26.54溶劑116.34樹脂218.30表15玻璃140.00-70.00玻璃21.00-15.00
溶劑1 10.00-30.00樹脂2 10.00-40.00表面活性劑 0.50-5.00表16玻璃157.51玻璃26.39溶劑115.97樹脂217.89表面活性劑 2.24在700℃-1000℃的峰溫度范圍內(nèi)，為了鑄塑產(chǎn)生稠密玻璃-陶瓷的薄帶，組合以上材料。在LTCC-M加工過程中，焙燒過的材料顯示了相對(duì)低的介電常數(shù)(即大約5至10)和接近于0的收縮率。
圖2顯示了形成陶瓷未燒結(jié)薄帶的方法。此方法以原材料開始。如上所述，通過混合(214步)各自的批料，在如上所述的溫度和時(shí)間內(nèi)熔化(216步)批料，淬火(218步)熔化的混合物形成玻璃，并研磨玻璃形成粉末，來單獨(dú)制備玻璃1和，任選地，玻璃2。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，研磨玻璃1和玻璃2使粒子大小大約為6-12微米。然而發(fā)明者已測(cè)定出，有近似為15微米的更大粒子大小的配方使薄帶更好地流入模壓型板的槽中?；蛘?，為增強(qiáng)模壓過程中的流動(dòng)可噴霧干燥熔化的玻璃，以產(chǎn)生用于制造未燒結(jié)薄帶的單分散小球(直徑為5-40微米)。
下一步，222步中，以表6所示的比例將研碎的玻璃和填料同有機(jī)物質(zhì)組合在一起形成漿液。為了實(shí)現(xiàn)這步，玻璃粉末混合物首先徹底地與溶劑，然后與樹脂，任選地，與表面活性劑混合。也在222步中將漿液裝入例如1升的含150ml 3/8 ZrO2滾珠的研磨罐中，將研磨罐置于軋鋼機(jī)上至少2個(gè)小時(shí)，從而將漿液混合物蘑碎。然后將漿液粗濾進(jìn)容器以移去滾珠，邊攪拌邊排氣一分鐘。排氣不完全會(huì)使鑄塑薄帶中出現(xiàn)針孔或小氣泡。過度的排氣會(huì)除去太多的溶劑，這使?jié){液太粘稠。
使用刮漿刀技術(shù)，在224步中，漿液形成板材。這個(gè)過程中的第一步是測(cè)量排過氣的漿液的粘度。一般粘度在700和1100cps之間。接下來，在板的上表面上涂布SiO2隔離劑，制得3密耳的聚酯板。下一步，調(diào)整刮漿刀得到薄帶的所需的厚度。使用15密耳的刀峰開孔以獲得8密耳的未燒結(jié)薄帶厚度。然后將漿液倒入薄帶鑄塑機(jī)。最初以20cm/min的速度拉伸聚酯直至薄帶鑄塑機(jī)的輸出區(qū)域出現(xiàn)漿液。然后將拉伸速度增加到90cm/min。因?yàn)闈{液的磨蝕性，需要周期性地重新研磨或重新放置刮漿刀和薄帶冒口。在226步，在將板從薄帶鑄塑機(jī)上移去之前，干燥板至少30分鐘。作為一質(zhì)量控制步驟，在光盒子上看缺陷并在沿著鑄塑薄帶的幾個(gè)點(diǎn)上測(cè)量薄帶的厚度和密度。在120步，將未燒結(jié)薄帶層壓到金屬心板之前，在228步中，沖擊未燒結(jié)薄帶制得其上可涂布導(dǎo)體糊和填料糊的坯料，以在圖1的118步形成電極和接點(diǎn)回路。
圖3是包括金屬心板110和未燒結(jié)薄帶112的模壓底板的剖視圖?？蓪⒌装咫姌O交錯(cuò)置于圖3所示兩位置中的一個(gè)里。圖3也顯示了間距314、通道寬度316和隔板高度318的示例性的尺寸。
310處的電極是浸沒電極，而312處的電極是表面電極。等離子體顯示器裝置所用的底板電極是狹窄線路，其大小依靠相鄰柱間的間距或間隔和電極沉積入的通道的寬度。一般來說，等離子體顯示器裝置的通道寬度不超過150微米。將電極完全置于通道內(nèi)是合乎要求的。因?yàn)殡姌O位于薄的絕緣層之下，310處的浸沒電極通常是優(yōu)選的，這樣在底板制造過程中或顯示器裝置的操作過程中，電極不受磷的化學(xué)影響。另外，在裝置操作過程中，電極不與使磷產(chǎn)生的熒光的等離子體相接觸。提出了幾種形成電極的方法。
形成電極的一種方法是使用特殊設(shè)計(jì)的油墨或漿糊，例如銀的毫微粒子懸浮液或螯合銀溶液，將電極絲網(wǎng)印刷到未燒結(jié)薄帶上。為了提高絲網(wǎng)的尺寸公差，可使用與傳統(tǒng)的聚合物乳劑相比具有更好的尺寸穩(wěn)定性的、金屬乳劑絲網(wǎng)，例如由UTZ公司購(gòu)得的。
表17、18和19中列出了使用銀的毫微粒子懸浮液的合適的導(dǎo)電油墨組合物的重量百分比。
17-導(dǎo)電油墨銀粉(～0.1微米) 63.40-57.30Metz Cu-10 0.40-0.60樹脂334.00-3 9.0050％卵磷脂/50％松油醇2.20-3.10表18-導(dǎo)電油墨銀粉(～0.1微米) 60.48Metz Cu-10 0.51樹脂336.2950％卵磷脂/50％松油醇2.72表19樹脂3(VC-108)乙基纖維素N-3003.76乙基纖維素N-14 7.52丁基甲醇 53.22
十二烷醇 35.50表21和22中列出了使用螯合銀的合適的導(dǎo)電油墨組合物的重量百分比。
表21-導(dǎo)電油墨銀粉”EG”(～7.6微米)40.00-60.00樹脂酸銀 1.00-10.00Metz Cu-10 0.10-2.00VC-108 25.00-55.0050％卵磷脂/50％松油醇1.00-5.00表22-導(dǎo)電油墨銀粉”EG”(～7.6微米)55.44樹脂酸銀 5.04Metz Cu-10 0.51VC-108 36.2950％卵磷脂/50％松油醇2.72在隔板形成工藝之前，可將這些任一種導(dǎo)電油墨絲網(wǎng)印刷到未燒結(jié)薄帶上。發(fā)明者已測(cè)定出這些油墨組分在不破壞任何導(dǎo)體軌道時(shí)，經(jīng)得起隔板形成工藝，特別是高壓，同時(shí)維持優(yōu)良的導(dǎo)電性。
形成底板電極的另一種方法使用如圖4所示的預(yù)制的銀箔電極。示例性的電極結(jié)構(gòu)使用了純度高于95％，厚度大約為1密耳的銀箔410。通過化學(xué)蝕刻或機(jī)械穿孔可預(yù)先制得銀箔中的槽414。這樣制得的電極預(yù)型件可被層壓至未燒結(jié)陶瓷薄帶坯料上，任選地在隔板形成之前，用絕緣層覆蓋?；蛘?，可將箔電極預(yù)型件放置于預(yù)先形成和焙燒過的底材的通道內(nèi)。在后一種情況下，可用如上所述的一種玻璃配方噴涂底板并進(jìn)行后焙燒，或通過薄膜沉積過程，使絕緣薄層覆蓋整個(gè)底板。
在仍然另一種方法(圖未顯示)中，可將所需直徑的電線纏繞在電極的骨架上，并置于先前形成并焙燒過的隔板的通道內(nèi)。這種情況下，例如通過用如上所述的一種玻璃配方噴涂底材并進(jìn)行后焙燒，或通過薄膜沉積過程，使絕緣體薄層覆蓋整個(gè)底板。然后可用焊錫膏覆蓋電線的暴露端，使得它們與共焙燒的輸入/輸出墊連接起來。在這個(gè)示例性的實(shí)施方案中，通過焊錫逆流步驟形成電線間的接頭和輸入/輸出墊。將電線固定到輸入/輸出墊上之后可除去過量的銀。
在仍然另一種方法(圖未顯示)中，利用噴墨印刷，可將電極沉積在形成的隔板(焙燒之前或之后)的通道之內(nèi)。在這種情況下，油墨可與底板共焙燒或在油墨沉積到先前焙燒過的板之后進(jìn)行后焙燒。噴墨印刷的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可提供比絲網(wǎng)印刷更好的分離度。表23和24中顯示了使用噴墨印刷時(shí)，適合于用于形成電極的示例性的導(dǎo)電油墨。
表23-噴墨導(dǎo)電油墨銀粉”EG”(～7.6微米)12.765-0.135Metz Cu-10 0.035-0.065VC-108 80.00-91.0050％卵磷脂/50％松油醇7.20-8.80表24-噴墨導(dǎo)電油墨銀粉”EG”(～7.6微米)5.40Metz Cu-10 0.05樹脂386.4550％卵磷脂/50％松油醇8.10在陶瓷底板上形成電極的最后一種方法是在模壓之前，將電極印制到未燒結(jié)底材坯料上，并利用隔板形成工藝分隔電極且使電極與通道一致。
根據(jù)本方法，如上所述制得基本的LTCC-M未燒結(jié)結(jié)構(gòu)。圖5顯示了示例性的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在金屬板110上具有未燒結(jié)陶瓷坯料112。然后將比通道寬得多的電極510絲網(wǎng)印刷到陶瓷坯料上。例如使用現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷裝置，可印刷這些電極。線路間的孔隙514比電極寬度小。利用這種方法，在印刷過程中確保電極間無短路是不必要的。而且，據(jù)計(jì)劃在顯示器活性區(qū)域之內(nèi)，電極材料甚至可形成連續(xù)的帶式刮涂。
過程的下一步是，例如通過絲網(wǎng)印刷，用電介體(例如如上所述的一種玻璃配方)帶式刮涂整個(gè)結(jié)構(gòu)。隨后模壓未燒結(jié)底板形成如圖6所示的所需的隔板。因?yàn)楦舭逍纬蛇^程涉及到未燒結(jié)陶瓷材料112從電極間和電極下向上(如箭頭610所示的)的粘彈性流動(dòng)，它實(shí)際上分隔了延伸整個(gè)隔板612的電極材料510，使余下的電極材料準(zhǔn)確地處于通道之內(nèi)。
為了促進(jìn)分離，調(diào)整導(dǎo)電油墨組合物的順序可能是合乎需要的?？蓪⒃谀簻囟认乱姿榈挠袡C(jī)組分，例如松油醇中的Elvacite，加入油墨中。表25和26給出了適合用于本發(fā)明實(shí)施方案的導(dǎo)電油墨的示例性的配方。
表25-含有脆性樹脂的導(dǎo)電油墨銀粉”EG”(～7.6微米)87.00-84.30Metz Cu-10 0.50-0.80松油醇中15％Elvacite 204511.50-13.5050％卵磷脂/50％松油醇1.00-1.40表26-含有脆性樹脂的導(dǎo)電油墨銀粉”EG”(～0.1微米)85.23Metz Cu-10 0.71松油醇中15％Elvacite 204512.7850％卵磷脂/50％松油醇1.28根據(jù)如上所述的方法制得的模壓結(jié)構(gòu)可隨時(shí)焙燒。如圖6所示，面涂電介體512在模壓過程中不分離，因?yàn)檫@種材料在模壓溫度下不易碎。這樣看來，將這種工藝與如下所述的、其中在模壓之前在溶劑中浸漬未燒結(jié)薄帶的工藝組合起來是合乎需要的。這種浸漬改善了未燒結(jié)薄帶配料的流動(dòng)性，使材料112更易流動(dòng)形成隔板，也增強(qiáng)了面涂電介體512的柔韌性，使它在整個(gè)模壓過程中不破裂。
這種形成電極的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于較寬的電極線路，使模壓型板與電極模型一致從技術(shù)上說是較容易的。使印刷絲網(wǎng)與模壓型板相匹配可進(jìn)一步改善這種一致性。
例如可用如上所述的方法制得如上所述的、理想情況下具有大約161微米隔板間距的42”對(duì)角HDTV底板。大約125微米的寬度時(shí)這種顯示器的電極可進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。因?yàn)殚g距只是161微米，電極間的間隔只有30微米。這種間隔下，在相鄰電極件產(chǎn)生無意識(shí)的連接(即短路)是有可能的。然而即使有某些短路，這種形成電極的方法保證了模壓和共焙燒步驟之后無短路存在，因?yàn)樵谀哼^程中進(jìn)一步分離了電極。對(duì)于間距為大約165微米的30”對(duì)角XSVGA板來說，類似的幾何約束也存在。對(duì)這種類型的板來說，可印刷125微米寬的對(duì)角線路。如上所述的，可將電極的印制寬度伸展至整個(gè)帶式刮涂的極罕見的情況下。
在如上所述的實(shí)施例中，電極材料例如銀，表面覆蓋率是大約75-80％。這比傳統(tǒng)電極沉積所用的大約50％的覆蓋率大(例如80微米線路，80微米間隔)。然而這種技術(shù)使材料成本更高，使用這種技術(shù)導(dǎo)致的產(chǎn)率的增加會(huì)很好地補(bǔ)償這些成本。
如上所述，增強(qiáng)材料在模壓過程中流動(dòng)的一種方法是在有機(jī)溶劑中浸漬干燥的未燒結(jié)薄帶。溶劑降低了薄帶的粘度，使材料流進(jìn)型板的槽中。例如，利用絲網(wǎng)印刷裝置，將溶劑涂布在層壓的結(jié)構(gòu)上，可均勻地浸漬薄帶。據(jù)計(jì)劃浸漬混合物可包含一些用作著色劑的固體成分。顯示器技術(shù)中，眾所周知在紅、綠、藍(lán)無機(jī)發(fā)光材料下面的黑色背景增強(qiáng)了顯示的圖象的對(duì)比性。通過將黑著色劑例如氧化鈷或CERDEC顏料9585，加入浸漬劑中，可以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式實(shí)施顯示技術(shù)的這個(gè)方面。也可用浸漬劑中的固體調(diào)整薄帶表面的電阻。
在模壓之前，用于浸漬層壓的未燒結(jié)薄帶表面的示例性的溶劑包括如上參考表19所述的樹脂3(VC-108)，在松油醇、十二烷醇或其混合物中50/50重量百分比的卵磷脂。與樹脂3均衡的另一種示例性的混合物是5％至9％、優(yōu)選7％的松油醇。與樹脂3均衡的另一種示例性的混合物是7％至12％、優(yōu)選10％的十二烷醇。為了阻止干燥收縮，在浸漬之前，將薄帶共層壓到金屬上是合乎需要的。
即使不用這種技術(shù)，在124步(圖1所示)共焙燒板之前或之后，但在126步加入磷之前，也可將黑著色劑如氧化鈷或CERDEC顏料9585加入薄帶頂層的配方中或噴涂或絲網(wǎng)印刷到薄帶的頂層上。
權(quán)利要求
1.一種具有包括預(yù)定熱膨脹系數(shù)的金屬基材和在預(yù)定溫度下共焙燒的陶瓷隔板肋結(jié)構(gòu)的復(fù)合底板的等離子體顯示器裝置，其中陶瓷隔板肋結(jié)構(gòu)是由如下組分構(gòu)成的熱膨脹系數(shù)小于金屬基材熱膨脹系數(shù)的第一玻璃材料，將該第一玻璃材料配制成在焙燒溫度下回流；熱膨脹系數(shù)大于金屬基材熱膨脹系數(shù)的第二玻璃材料，其中按比例混合第一和第二玻璃材料以產(chǎn)生等于金屬基材熱膨脹系數(shù)的復(fù)合陶瓷材料。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體顯示器裝置，其中金屬基材由鈦制得；第一玻璃材料有重量百分比為如下的配方ZnO 15.00-50.00MgO 10.00-45.00BaO 5.00-30.00SiO210.00-45.00第二玻璃材料有重量百分比為如下的配方SiO210.00-80.00B2O35.00-60.00BaO 5.00-30.00Al2O30.00-60.00第一和第二玻璃材料混合物有重量百分比為如下的配方第一玻璃99.5-60.00第二玻璃0.50-40.00
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體顯示器裝置，其中第一玻璃材料有重量百分比為如下的配方ZnO 30.00MgO 25.00BaO 20.00SiO225.00
4.如權(quán)利要求2所述的等離子體顯示器裝置，其中第二玻璃材料有重量百分比為如下的配方SiO219.53B2O317.16BaO 63.31Al2O30.00
5.一種重量百分比配方限制如下的未燒結(jié)陶瓷薄帶玻璃1 40.00-70.00玻璃2 1.00-15.00溶劑10.00-30.00樹脂10.00-40.00其中玻璃1有重量百分比為如下的配方ZnO 15.00-50.00MgO 10.00-45.00BaO 5.00-30.00SiO210.00-45.00；且玻璃2有重量百分比為如下的配方SiO210.00-80.00B2O35.00-60.00BaO 5.00-30.00Al2O30.00-60.00
6.如權(quán)利要求5所述的的未燒結(jié)陶瓷薄帶，其中溶劑具有重量百分比為如下的配方甲基-乙基-酮 46.90乙醇 46.90魚油 6.20
7.如權(quán)利要求5所述的的未燒結(jié)陶瓷薄帶，其中樹脂具有重量百分比為如下的配方甲基-乙基-酮 36.00乙醇 36.00Monosanto#160增塑劑 6.20Monsanto B-98樹脂 16.80
8.如權(quán)利要求6所述的未燒結(jié)陶瓷薄帶，進(jìn)一步包含有以重量百分比范圍為0.5％至5％與其它組分組合的表面活性劑。
9.一種形成等離子體顯示器裝置底板的方法，該底板包括具有預(yù)定熱膨脹系數(shù)的金屬基材和陶瓷隔板肋，其包括如下步驟將未燒結(jié)陶瓷薄帶制成其熱膨脹系數(shù)與金屬心板的熱膨脹系數(shù)匹配的陶瓷；制備粘合到未燒結(jié)陶瓷薄帶上的金屬心板；將未燒結(jié)陶瓷薄帶層壓到金屬心板上；在溶劑中浸漬層壓的未燒結(jié)陶瓷薄帶；模壓未燒結(jié)陶瓷薄帶形成隔板肋；共焙燒粘合的和模壓的未燒結(jié)陶瓷薄帶及金屬心板形成底板。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中制備粘合到陶瓷薄帶上的金屬心板的步驟包括以每平方英寸大約10mg的量用釉料涂布金屬心板；在足以使釉料流動(dòng)的溫度下，在爐中加熱涂布的金屬心板。
全文摘要
一種具有包括金屬心板(110)和陶瓷隔板肋結(jié)構(gòu)的復(fù)合底板的等離子體顯示器裝置,其中利用作為在焙燒過程中回流的第一玻璃和具有相對(duì)高熱膨脹系數(shù)的第二玻璃組合體的未燒結(jié)陶瓷薄帶(112)形成隔板肋結(jié)構(gòu)。按比例組合這兩種玻璃,使得其與金屬基材的熱膨脹系數(shù)相匹配。
文檔編號(hào)C03C8/22GK1309623SQ9980876
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月17日
發(fā)明者阿提卡納爾·N·斯里拉姆, 阿紹爾·N·普拉布, 萊塞克·霍澤爾, 卡利帕達(dá)·帕利特 申請(qǐng)人:薩爾諾夫公司