CN1165812C - 光敏糊和使用该光敏糊的用于等离子体显示板的基材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光敏糊，它能够以较高的准确度均匀且迅速地形成具有预定形状的肋，同时抑制固化或煅烧情况下的收缩和变形。该光敏糊包含陶瓷粉末；含甲基丙烯酸类基团且分子量为232-290的硅烷偶联剂的粘合剂；软化点低于硅石软化点的玻璃粉末，其特征在于所述玻璃粉末的含量为20-50体积%，以粉末的总量计。

Description

光敏糊和使用该光敏糊的 用于等离子体显示板的基材
本发明涉及一经光辐照即能固化的光敏糊(photosensitive paste)，以及具有采用该光敏糊形成的肋，用于等离子体显示板(下文称为“PDP”)的基材。
背景技术
预期PDP可用于薄型大屏幕显示器。一般来说，PDP具有基材。典型的PDP基材包含一对玻璃平板和具有预定尺寸的肋(也被称为隔离肋或隔离件)，所述玻璃平板隔着所述肋以一定距离互相面对面。采用这种结构，肋能够将一对玻璃平板之间的空间进行分隔，形成多个放电显示室，故而其中可包含放电气体，如氖、氦或氙。
已经提出了多种方法来制造肋。例如，日本未审查的专利公开公报No.9-265905揭示了一种转移法，该方法包括如下步骤：对玻璃或陶瓷粉末、含有机添加剂的粘合剂和有机硅酸盐化合物的糊状混合物加热或光辐照，进行固化来制造模制品，然后对其煅烧制得肋。然而，糊状混合物的粘合剂中所含的有机添加剂对吸收光辐照通过光固化迅速制得模制品具有抑制作用。当具有由该混合物制得的肋的玻璃平板表面积很大时，往往难以在加热进行固化和煅烧时实现热控制。结果温度分布不均匀，因此肋往往不能获得预定的质量。在煅烧的情况下，粘合剂中所含的有机添加剂是烧掉的，对于最终形式的肋该有机添加剂基本上是不必要的。
除了上述出版物以外，其它出版物也揭示了用于制造肋的糊状混合物。例如，日本未审查专利公开公报No.8-50811揭示了一种光敏玻璃绝缘糊，它包含主要含有氧化铋和氧化锌的玻璃粉末和用作粘合剂的丙烯酸类共聚物。然而，当采用该糊料制得的模制品进行煅烧获得肋时，若粘合剂以上述相同方式烧掉的话，玻璃粉末也会同时熔化，转换到烧毁部分。结果，肋的体积比模制品体积小约20％，并伴随发生模制品的收缩。
由于上述玻璃粉末主要含有氧化铋和氧化锌，熔点低，因此该玻璃粉末即使在较低温度也容易流动。在煅烧的情况下，这种流动会导致模制品的变形，使得肋不再具有预定的形状。肋形状的不均匀性不仅会影响放电显示室的形状，使得颜色显示不均匀，而且会导致放电气体泄漏，造成PDP寿命缩短。
日本未审查专利公开公报No.8-119725揭示了一种光敏糊，它包含主要含有氧化铅的低软化点玻璃粉末和氧化铝粉末。作为一种常用于屏蔽辐照的材料，铅具有非常高的质量吸收系数。因此，即使主要含有铅的光敏糊暴露于光线下，由于铅吸收了光，往往需要很长时间才能固化。
附图的简要说明
图1是本发明PDP用基材的一个实施方案的部分分解透视图。
图2是本发明PDP用基材的生产过程图解的剖面图。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种光敏糊，它能够均匀且迅速地以较高准确度形成具有预定形状的肋，同时抑制在固化或煅烧情况下的收缩和变形，并提供使用该光敏糊的PDP用基材。
为解决上述问题完成了本发明。本发明提供一种光敏糊，它包含：
陶瓷粉末；
分子量为232-290的含甲基丙烯酸类基团(methacrylic group)的硅烷偶联剂作为粘合剂；
软化点低于硅石软化点的玻璃粉末，其特征在于：
所述玻璃粉末的含量为20-50体积％，以粉末的总量计。
本发明还提供一种等离子体显示板用基材，包括透明平板和整体地位于所述平板上的肋，其特征在于：
所述肋是由光敏糊形成，该光敏糊包含：
陶瓷粉末；
分子量为232-290的含甲基丙烯酸类基团的硅烷偶联剂作为粘合剂；
软化点低于硅石软化点的玻璃粉末，所述玻璃粉末的含量为20-50体积％，以粉末的总量计，
所述陶瓷粉末通过由所述硅烷偶联剂形成的二氧化硅互相结合，并与所述玻璃粉末结合。
上述术语“硅石”，当用于本发明的说明书时，是指本技术领域公认的普通二氧化硅。因此，其熔点通常约为1700℃。
详细说明
下面参照一些实施方案详细说明本发明。然而，本领域普通技术人员不难看出，本发明不局限于这些实施方案。注意在附图中相同或相应的部分被标上相同的数字。
在图1的部分分解透视图中示出了本发明PDP用基材的一个实施方案。该PDP用基材10是在所谓的AC型PDP中使用的，较好是具有两块由易得的钠钙玻璃制得的透明平板，即后板12和前板14，互相面对面隔开一段距离。在后板12和前板14之间有预定形状和预定尺寸的许多个肋16，用来分隔前板和后板之间的空间，从而可以形成许多个放电显示室18。在每个放电显示室18中，在后板12上沿肋具有寻址电极(address electrode)20，在前板14上垂直于肋16的方向具有由氧化铟锡(ITO)制得的透明总线电极(buselectrode)22。寻址电极20和总线电极22之间可容纳放电气体，如氖、氦或氙，由此可以放电发光。荧光层24以预定顺序位于每个寻址电极20上，从而可以实现颜色显示。在前板14和总线电极22上具有透明的介电层26覆盖着总线电极22，这样就抑制了总线电极22的溅射而延长PDP的寿命。
在该实施方案中，肋16由能够借助光辐照固化的透明光敏糊形成，整体地安装在后板12和前板14的至少一块板上。
更具体而言，该光敏糊基本上含有陶瓷粉末、由具有甲基丙烯酸类基团的硅烷偶联剂制得的粘合剂以及玻璃粉末，所述粘合剂中不含有机添加剂，有机添加剂在煅烧情况下是不必要的。
陶瓷粉末用来使肋具有预定的形状，较好是由氧化铝、硅石、氧化钛或硅灰石，或者它们的混合物组成，具有高强度。
粘合剂用来保持肋的形状。在该实施方案中，粘合剂具体是具有甲基丙烯酸类基团的硅烷偶联剂。当该硅烷偶联剂暴露于光线(如紫外线)下时，它形成能够通过甲基丙烯酸类基团容纳陶瓷粉末的网络，从而得以支承陶瓷粉末。
与由有机物质制得的粘合剂不同，由该硅烷偶联剂制得的粘合剂可形成具有高熔点的聚合二氧化硅。如上所述，当网络由硅烷偶联剂形成后，即使于较高温度煅烧，网络仍基本上由二氧化硅保持。从易得性角度考虑，该硅烷偶联剂较好是分子量约为232-290的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷或者γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷。
光敏糊的玻璃粉末用来使肋具有致密的结构，为的是增加其强度。这些玻璃粉末只要填满二氧化硅形成的网络和环绕该网络的陶瓷粉末之间的细小空间就基本上足够了。陶瓷粉末之间没有网络，所以不必用玻璃粉末填充陶瓷粉末之间的较大空间。结果，肋的强度只要用较少量的玻璃粉末就得以增强。所以即使玻璃粉末主要含有质量吸收系数高的铅，也几乎不会影响光固化的速率。还可限制使用由昂贵的低熔点玻璃制得的玻璃粉末。玻璃粉末的含量为20-50体积％，以糊中所含粉末的总量计，能增加肋的强度。
在此实施方案中，当网络与玻璃粉末一起被加热时，只要温度不达到构成网络的二氧化硅的熔点，网络就得以保持。因此，基本上不会发生本领域现有技术中所述的体积变化。即使体积发生变化，变化程度也很小。
当前板或后板由退火温度为550℃的钠玻璃制得时，玻璃粉末较好是具有比其退火温度低450-550℃的软化点。原因如下。具有该软化点的玻璃粉末在与钠钙玻璃制得的前板或后板一起加热时即使流动以致穿入该空间，也可以防止前板或后板的热变形。玻璃粉末基本上由含预定量铋、硼、锌、磷酸盐、铅、钛或其组合的铅玻璃、磷酸铝玻璃、硼酸钛玻璃、铋玻璃或锌玻璃组成，使其具有上述的软化点。为了在不考虑高质量吸收系数的情况下减少硅烷偶联剂的光固化时间，玻璃粉末较好是含有铋、硼、锌、磷酸盐、铅、钛或其组合。这时，它们的各自组成均无什么限制。考虑到光固化速率，在氧化锌的情况下，其含量较好至少是10-80重量％。
如有必要，光敏糊可含有无机酸(如盐酸或硝酸)用来对硅烷偶联剂进行水解，使得该光敏糊转换成溶胶。在这种情况下，光敏糊得以干燥而不胶凝，因此使陶瓷粉末处于分散状态。其粘度不随水的用量而变化，保持在1×104至1×105厘泊(cps)的范围内。
下面再参照图2说明PDP用基材的制造方法。图2示出了PDP用基材的制造方法流程图。
先制造模具30，它具有凹部28，对应于PDP用基材的肋的形状。然后，在模具30上施涂上述光敏糊32，使光敏糊填满凹部28(见步骤A)。具体而言，当光敏糊32具有上述粘度时，是可以很准确地填满凹部的。凹部28可具有梯形截面。也可以在凹部表面上施涂脱模剂(图中未示出)，使模具容易脱模。施涂在凹部28外面的过量光敏糊32用刮刀(图中未示出)除去，使模具30表面光滑(见步骤B)。
然后，在模具30上放置透明的后板12使其接触光敏糊32。如步骤C用箭头所示，紫外线(UV)透过后板12对光敏糊32进行辐照。这时，在光敏糊中不含有机添加剂或者向光敏糊加入铅的情况下，可以使紫外线只辐照硅烷偶联剂。结果，迅速完成了光敏糊的固化，形成模制品34，如步骤C所示。由于这一固化过程仅通过光辐照就得以完成，不必考虑在加热固化情况下的热控制。
在紫外线辐照之后，从模具30中取出与后板12整体结合的模制品34(见步骤D)。然后，将模制品34连同后板12一起放入煅烧炉中(图中未示出)，于预定温度煅烧获得肋16(见步骤E)。同样，在这种情况下，由于粘合剂中不含有机添加剂，不必考虑加热固化情况下的热控制。在煅烧前后，上述网络基本上得以保持，减少了模制品的收缩。因此，可以以良好准确度对应于模具凹部的形状制造出肋。
如有必要，在后板上的肋之间形成寻址电极，可以再将荧光层形成在寻址层上。然后，将事先在其上面形成了总线电极的透明前板通过肋装上去与后板面对面。在用密封材料将前板和后板的周边部分气密密封后，可以在前板和后板之间形成放电显示室。然后，对放电显示室减压抽空，再将放电气体引入放电室中，就制得了PDP用的基材。
本发明是根据AC型PDP用的基材加以说明的，但本领域普通技术人员不难了解，本发明还可用于DC型PDP用的基材。无论是AC型还是DC型PDP用的基材，电极的形成都可在形成肋之前进行之。
实施例
现参照以下一些实施例对本发明进行更详细的说明。可以理解，本发明不局限于以下实施例。
实施例1
为了制备光敏糊，将4克γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷(由NipponUnion Carbide Co.制造)用作硅烷偶联剂。还制备0.01N硝酸水溶液和乙醇的摩尔比为2∶1的混合溶液1克。将此溶液与硅烷偶联剂充分搅拌混合，然后将混合物于70℃静置12个小时使其反应。在70℃干燥反应产物，蒸发除去水和醇。
向经干燥的反应产物中加入0.05克Irgacure 819(二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦，由Ciba-Gigy Co.制造)作为光固化的引发剂，并加入0.05克POCA(磷酸盐丙氧基烷基多元醇)作为表面活性剂。
将80体积％的α-氧化铝与20体积％的玻璃粉末混合制得混合粉末，所述α-氧化铝的平均粒径为2.1微米(AL-45-2，由Showa Denko Co.，Ltd.制造)，所述玻璃粉末的平均粒径为3.6微米(软化点：483℃，0C-530，由OkunoSeiyaku-Kogyo Co.，Ltd.制造)，含有PbO-SiO2-B2O3作为主要组分。然后，将20克所述混合粉末加入上述产物获得光敏糊。
使用具有对应于肋形状的凹部的模具，在此凹部内填满光敏糊。将透明的后板放在该模具上，使其与凹部中的光敏糊接触。使用Ushio Denki Co.，Ltd.制造的紫外(UV)光源(商品名：Unicure)，进行波长为200-450纳米的UV辐照30秒。从模具上取下与后板形成一整体的模制品，然后在煅烧炉中于500℃煅烧，获得了肋。
本实施例的肋被证实即使用手指拿取或与玻璃板接触也不容易断裂。从下表1可见，只有当直径为10毫米、重量约2克的氧化铝球从肋的上方15毫米处落下时肋才会断裂，肋的表面硬度(用铅笔测得)不低于4H。此外可见，煅烧前后，在垂直于后板方向上肋的收缩率仅为2.6％。
实施例2
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是用混合70体积％的α-氧化铝和30体积％的玻璃粉末制得的混合粉末，代替80体积％α-氧化铝和20体积％玻璃粉末的混合粉末。
本实施例的肋被证实即使用手指拿取或与玻璃板接触也不容易断裂。从下表1可见，只有当氧化铝球从肋上方45毫米处落下时肋才会断裂，肋的表面硬度(用铅笔测得)不低于4H。此外可见，煅烧前后，在垂直于后板方向上肋的收缩率仅为2.5％。
实施例3
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是用混合60体积％的α-氧化铝和40体积％的玻璃粉末制得的混合粉末，代替实施例1的混合粉末。
本实施例的肋被证实即使用手拿取或与玻璃板接触也不容易断裂。从下表1可见，只有当氧化铝球从肋上方75毫米处落下时肋才会断裂，肋的表面硬度(用铅笔测得)不超过4H。此外可见，煅烧前后，在垂直于后板方向上肋的收缩率仅为3.9％。
实施例4
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是用混合50体积％的α-氧化铝和50体积％的玻璃粉末制得的混合粉末，代替实施例1的混合粉末。
本实施例的肋被证实即使用抓手拿取或与玻璃板接触也不容易断裂。从下表1可见，只有当氧化铝球从肋上方85毫米处落下时肋才会断裂，肋的表面硬度(用铅笔测得)不低于4H。此外可见，煅烧前后，在垂直于后板方向上肋的收缩率仅为11.6％。
比较例1
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是用混合90体积％的α-氧化铝和10体积％的玻璃粉末制得的混合粉末，代替实施例1的混合粉末。
本比较例的肋被证实即使用手拿取或与玻璃板接触也不容易断裂。此外可见，煅烧前后，在垂直于后板方向上肋的收缩率仅为1.1％。然而，如下表1所示，当氧化铝球从肋上方3毫米处落下时，肋就发生了断裂。还发现，用铅笔测得的肋表面硬度为2B。
比较例2
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是用混合30体积％的α-氧化铝和70体积％的玻璃粉末制得的混合粉末，代替实施例1的混合粉末。然而，制得肋的形状破坏得很厉害。结果是，煅烧前后，肋的收缩率无法测量，也无法进行氧化铝球的下落冲击试验。
比较例3
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是仅使用α-氧化铝代替α-氧化铝和玻璃粉末的混合粉末。
本比较例的肋被证实即使用手指指取或玻璃板接触也不容易断裂。此外可见，煅烧前后，在垂直于后板的方向上肋基本上不收缩。然而，如下表1所示，当氧化铝球从肋上方2毫米处落下时，肋就发生了断裂。还发现，用铅笔测得的肋表面硬度为4B。
比较例4
按实施例1所述基本相同的方式制备光敏糊并制得肋，不同的是仅使用玻璃粉末代替α-氧化铝和玻璃粉末的混合粉末。
本比较例的肋被证实即使用手指拿取或与玻璃板接触也不容易断裂。如下表1所示，当氧化铝球从肋上方40毫米处落下时，肋发生了断裂，肋的表面硬度(用铅笔测得)不低于4H。然而，明显可见煅烧前后，在垂直于后板方向上肋的收缩率为23.5％，是上述一些实施例的至少两倍。
                                     表1
  α-氧化铝的体积比(％) 低熔点玻璃的体积比(％) 对氧化铝球的抗冲击性   铅笔硬度    收缩率(％)
实施例1     80     20     15mm   ≥4H     2.6
实施例2     70     30     45mm   ≥4H     2.5
实施例3     60     40     75mm   ≥4H     3.9
实施例4     50     50     85mm   ≥4H     11.6
比较例1     90     10     3mm   2B     1.1
比较例2     30     70     -   -     -
比较例3     100     0     2mm   4B     0
比较例4     0     100     40mm   ≥4H     23.4

Claims (2)

1.一种光敏糊，它包含：
陶瓷粉末；
含甲基丙烯酸类基团且分子量为232-290的硅烷偶联剂的粘合剂；
软化点低于硅石软化点的玻璃粉末，其特征在于：
所述玻璃粉末的含量为20-50体积％，以粉末的总量计。
2.一种用于等离子体显示板的基材，包含透明平板和整体地位于所述平板上的肋，其特征在于：
所述肋是由光敏糊形成，该光敏糊包含：
陶瓷粉末；
含甲基丙烯酸类基团且分子量为232-290的硅烷偶联剂的粘合剂；和
软化点低于硅石软化点的玻璃粉末，所述玻璃粉末的含量为20-50体积％，以粉末的总量计，
所述陶瓷粉末通过由所述硅烷偶联剂形成的二氧化硅互相结合，并与所述玻璃粉末结合。
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