专利名称：模压的等离子体显示器底板的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种等离子体显示器装置和其制造方法，更特别地，本发明涉及到一种等离子体显示器，其中将电介体层层压至金属心板上形成底板，在介电层上或其之间放置金属电极，并且模压层压得到的层以在底板上形成肋。
背景技术：
一般的等离子体显示器包括都有玻璃片(例如，惯用的浮法玻璃)构成的面板和底板。在两板中的一个板上形成电接头和机械结构。例如，底板上可以有肋状结构，使得肋间的空间限制了直流电显示器中的像素或交流电显示器中的像素列。肋阻止了光的相互干扰，也就是说，阻止了光从一个像素泄漏到其相邻的像素。制造这些称作隔板肋的肋状结构，既对其所用的材料，又对其制造技术提出了挑战。
通过选择性地激发密闭的稀薄希有气体发射出的一束光，操作等离子体显示器。为产生紫外光，使气体混合物如He-Xe或Ne-Xe混合气体发光，从而制得彩色显示器。紫外光激发像素晶格中磷，由于受隔板肋的限制，在像素位置产生所需颜色的光。
一般的等离子体显示器底板含有在其表面具有多个大致平行的、相互隔开的第一电极的玻璃基材。在交流电显示器中，电介体如玻璃的薄层，一般覆盖这些电极。在第一电极之间玻璃基材的表面上，形成了隔板肋。在大于第一电极厚度的距离处，隔板肋从基材表面凸出来。红、绿、蓝无机发光材料层位于隔板间空间里交错的第一电极柱之上，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，可以静止在隔板肋上，使得由隔板肋将其与后面的玻璃基材隔开。
一般来说，隔板肋是限制底板上的槽或通道的分界物。交流电等离子体显示器一般具有形成像素列隔离物的隔板，因此在底板上具有连续的垂直的肋。相反，直流电等离子体显示器一般具有将每个像素与其所有的相邻物隔离开的肋状的隔板。因此对直流电显示器来说，肋结构具有正方形的晶格状的布局。任一情况下，显示器装置所需的分离度和它的大小决定了肋状结构的大小。一般的显示器中，肋是0.1至0.2mm高，0.03至0.2mm宽，间距为0.1至1.0mm。例如，对于55英寸对角的高明晰度电视显示器的底板来说大约211微米的隔板间距是合乎要求的，对于42英寸对角的高明晰度电视显示器的底板来说大约161微米的隔板高度是合乎要求的。理想情况下，这些隔板肋有低于200微米的高度和少于60微米的宽度。
如Wang等人的标题为“INSULATOR COMPOSITION,GREENTAPE,AND METHOD FOR FORMING PLASMA DISPLAY APPARTUSBARRIER RIB”的USP 5,674,634中所提到的，与底板分开可形成具有较低分离度的等离子体显示器装置的隔板肋，并用粘合剂使陶瓷隔板肋附着在底板上。通过将陶瓷未烧结薄带层压到陶瓷的或玻璃的底板上，砂磨未烧结薄带形成隔板间的通道，然后在炉中焙烧底板使未烧结薄带隔板转变为陶瓷隔板，也可在底板上形成隔板。
如Riddle等人的标题为“PLASMA DISPLAY AND METHOD OFMAKING SAME”的USP 5,747,931中提到的，通过模压未烧结的陶瓷薄带也可形成具有较低分离度的等离子体显示器底板。模压层压得到的未烧结陶瓷薄带，然后将模压的薄带粘合到金属基材上，可形成此专利中所述的等离子体显示器。
等离子体显示器装置的面板一般包括一排在其内表面上大致平行的、相互隔开的第二电极。这些第二电极基本与第一电极正交。一般为玻璃的电介体层覆盖第二电极。氧化镁层覆盖介电层。以合适的激发方式施加到电极上的电压维持并消除在隔板形成的区域内气体的等离子体。利用板周围的外部线路标定出每个像素的地址。隔板结构一般将发光限制于被标定地址的像素，消除相邻像素单元之间的电的和光的相互干扰。隔板将像素列隔离开，第一电极位于隔板之间的沟的下面。在直流电等离子体显示器中，玻璃或氧化镁不覆盖电极，隔板结构一般相互交错，在每个像素单元产生盒状结构。
虽然如上所述的结构和方法适合于低分离度的等离子体显示器，但是它们不能容易地用于制造如42英寸或55英寸高明晰度电视显示器之类的高分离度显示器。
发明概要本发明体现在具有包括金属基材和陶瓷隔板肋结构的复合底板的这类等离子体显示器装置中，其中用于形成底板的材料具有相似的热膨胀系数。
根据本发明的一个方面，使用作为在焙烧过程中回流的第一玻璃和有相对高的热膨胀系数的第二玻璃复合的未烧结陶瓷薄带形成陶瓷结构。
根据本发明的另一个方面，将未烧结的陶瓷薄带层压到金属基材上，然后在模压未烧结薄带形成肋之前在溶剂中浸渍层压薄带，从而在底板的内表面上形成通道。
根据本发明的仍然另一个方面，为了增强当模压未烧结薄带时微粒的流动，以15微米或更大的颗粒尺寸配制未烧结薄带的陶瓷组分。
根据本发明的另一个方面，在模压之前，使用金属乳剂板通过丝网印刷将电极印制在未烧结陶瓷薄带的一层或多层上，使得电极层覆盖所有的或基本上所有的未烧结的薄带层，并通过模压过程使电极隔离开。
根据本发明的仍然另一个方面，利用喷墨印刷技术可应用的导电油墨，将电极印制在未烧结陶瓷薄带的一层或多层上。
根据本发明的仍然另一个方面，由导电材料片形成电极，在模压底材之前或之后将电极应用到底板上。
附图的简要描述
图1是显示本发明的底板的制备方法的流程图。
图2是显示用于制造本发明的显示器底板的未烧结薄带的制备方法的流程图。
图3是根据本发明的模压底板的剖视平面图。
图4是由导电箔形成的电极结构的等容图。
图5是根据本发明一个方面的层压未烧结薄带和陶瓷结构的剖视平面图。
图6是模压步骤之后，图5所示的层压结构的剖视平面图。
发明的详细描述现在参考选择出来用于说明附图的具体实施方案，描述本发明。应该理解，在精神或范围内，本发明不限于下面说明和描述的实施方案。也应该理解，这些图象不是确定比例尺或有一定比例的。而且，为了更清楚地说明本发明示例性实施方案中所用的结构和方法，歪曲了这些图象。
具有例如1280水平像素、720竖直像素的高分离度的显示器装置，和具有例如1920水平像素、1080竖直像素的高明晰度的电视显示器装置，需要使隔板肋和电极的间距比由以上所述的任一现有的技术可靠获得的隔板肋和电极的间距更小。例如40英寸对角高分离度显示器有231微米的隔板间距和58微米的隔板宽度，42英寸对角高明晰度电视显示器有仅161微米的隔板间距和40微米的隔板宽度。当可靠地制造与这些具体情况一致的隔板时，如上所述的技术是有困难的。另外，不产生不需要的短路，在这些底材上形成电极可能是困难的。
为了改善等离子体显示器的加工工艺，已发展了一种类型的等离子体显示器，其中底板包括金属心板和在心板上伸展并粘合到心板上的电介体层。介电层的表面上和介电层之间是形成各种电极的金属条。通过形成电介体的薄的未烧结薄带层，并用金属条或形成电极的导电油墨覆盖至少某些未烧结薄带层的表面，制得底板。将未烧结薄带层层压到心板上，然后模压层压制品形成隔板肋，并在未烧结薄带层一起溶化并粘合到心板的温度下焙烧制品。在周围空气中实施焙烧操作，不需要特殊的气体。
根据本发明的等离子体显示器包括由玻璃(例如热膨胀系数为大约8.5×10-6/℃的浮法玻璃)制得的面板，底板具有与面板相似的热膨胀系数是合乎要求的。这阻止了在显示器操作过程中底板和面板之间连接的破坏。对于含有金属心板(心板上粘合有陶瓷材料层)的底板来说，使用新型材料和新型的材料加工系统以保证底板与玻璃面板一致。图1显示了形成根据本发明一个实施方案的底板时所用的各种步骤。
简而言之，等离子体显示器的组件是玻璃面板128和包括金属心板110、陶瓷未烧结薄带112、导电油墨114和磷油墨116的底板。在本发明的示例性的实施方案中，可由金属钛形成底板的金属心板110。参照图2，如下面所述的方法制得陶瓷未烧结薄带112。下面也描述了导电油墨的制备。可用许多常用的制备方法中的任意方法制备磷油墨，如彩色荧光灯所用的方法。
在过程的第一步、111步中，将粘合釉料涂布到金属心板上，使得金属心板能层压至未烧结薄带112上，制得金属心板。粘合釉料阻止在焙烧过程中钛的氧化，并使玻璃一陶瓷机械连接到钛金属上。示例性的粘合釉料既与钛又与玻璃一陶瓷化学相容，具有相对低的熔点，在焙烧过程的早期阶段能流动，这样限制了钛暴露在氧气下。适合这种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，在层压之前，可将市售得到的低熔点铅釉，例如Homet F-92涂布到金属心板的表面。通过混合三种玻璃(下面分别描述的玻璃A、玻璃B和玻璃C，下面分别描述)可形成其它可替换的釉料。一种示例性的釉料、釉料1是重量百分比范围为35-65％的玻璃A和65-35％的玻璃B与50％玻璃A和50％玻璃B的示例性混合物的混合物。通过混合重量百分比范围为35-65％的玻璃B和65-35％的玻璃C与50％玻璃B和玻璃C的示例性混合物，可形成另一种示例性的釉料，釉料2。通过混合重量百分比范围为10-50％的玻璃A和90-50％的玻璃C与50％玻璃A和玻璃C的示例性混合物，可形成另一种示例性的釉料、釉料3。
表1组分 范围％ 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中给出了其它的产生优良效果的釉料配方。
表2组分 范围％ 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
处理组分玻璃的微粒，使其颗粒尺寸小于二微米之后，通过喷射已知量(例如，每平方英寸10毫克)的玻璃粉末在有机溶剂中的悬浮液，玻璃沉积在钛基材的表面上，然后在峰焙烧温度通常为550℃的受控温度的炉子中预流动经涂布的基材。本发明者已测定出这种过程一般产生大于100磅/平方英寸的粘合强度。在等离子体显示器底板的制造和操作过程中，这样的粘合强度足以使钛和陶瓷结合在一起。另外，陶瓷和钛间的界面一般是气密的，不需要额外的密封以保存等离子体气体。
接下来，在113步中，制备铸塑未烧结陶瓷薄带。这步涉及到切割由下面参照图2描述的方法制备得到的未烧结薄带板得到坯料。过程的下一步是118步，其中使用下面所述的示例性组合物导电油墨，将电极印制在未烧结薄带上。如下所述，在未烧结薄带的几层上形成电极，并利用贯穿于未烧结薄带层的通路将电极互联起来。或者，底板包括只有柱电极的未烧结薄带单层。这些电极和通路使焙烧过的未烧结薄带形成陶瓷结构以容纳像素晶格和如沿着显示器的边缘装配的驱动电子设备之间的电接点。
该方法的下一步、120步是将113步中制得的未烧结薄带层坯料叠加在金属心板110上。在121步中，一步将未烧结薄带坯料层压并粘合到金属心板上。在本发明的示例性实施方案中，因为在制备步骤113中，形成了贯穿至少一些未烧结薄带层的通路，因此各种未烧结薄带层被层压之前，将它们准确地排列是合乎要求的。在本发明的优选实施方案中，在大约40kg/cm2的压力和大约900℃的峰温度下层压陶瓷未烧结薄带。
在122步中，模压层压过的未烧结薄带和金属心板以在未烧结薄带中形成隔板肋。下面更详细地描述这个步骤。在124步中，在大约900℃的峰温度下焙烧层压的和模压的制品。冷却底板后，在126步中在柱隔板肋之间印制磷条，并烤干底板以添加磷。可使用通常用于将磷添加到例如CRT板的许多传统方法中的任意方法，来涂布磷，并进行用于添加它们的烘干。最后，在底板上涂布釉料一玻璃连接剂，将面板玻璃128置于底板之上，再次焙烧复合的面板和底板以熔化釉料，并将面板和底板连接起来。
如上所述，金属心板的热膨胀系数与面板的热膨胀系数相匹配是合乎要求的。为达到此目的，因为碱石灰浮法玻璃(热膨胀系数大约为8.5×10-6/℃)的成本低，用它来作面板是合乎要求的。通过层压不同的金属，如Cu-Mo-Cu一般能合成出具有这个或其它任意数值的热膨胀系数的金属。在这个层压制品中，外部金属具有不同于内部金属热膨胀系数的热膨胀系数，层压制品表现出两者之间的中间值。确切数值依靠不同层的相对厚度和其它性能。然而，选择满足热膨胀系数要求的现有的金属或合金是更方便的。一种示例性的材料是热膨胀系数为8.5×10-6/℃的金属钛。钛是坚固的材料，对任意重量百分比的金属或金属合金来说，它具有最高的强度。钛是储量丰富的金属，可以非常大片的形式得到，而且，它是相当便宜的。
与金属心板一起，陶瓷未烧结薄带是底板的主要的目录组分。如图2所示，由无机原材料，如MgO,Al2O3,SiO2,B2O3,P2O5,PbO,ZnO,TiO2和各种碱，碱金属或重金属氧化物或由它们形成的材料，制备未烧结薄带。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。玻璃粉末同有机粘合剂、溶剂、表面活性剂和其它改性添加剂组合形成浆液。通过刮浆片工艺，浆液铺展在平坦的表面上。形成大的陶瓷薄带板的过程称作“铸塑”。通过这种方法形成的包括玻璃粉末的铸塑薄带在辊中易存储。
选择构成薄带的成分，既有无机氧化物，又有各种有机化合物，以提供所需的薄带性能。对基材的形成来说，这些薄带性能包括大面积铸塑时成型能力、模压形成隔板肋的能力和在焙烧过程中维持隔板形状的能力。通常以1至2米宽，几米长的大小铸塑未烧结陶瓷薄带。为了进行这样大面积的铸塑，将有机粘合剂加入配方中，使得在制造过程中，为加工提供高的抗撕强度。整个铸塑中保证统一的薄带厚度和均匀性也是合乎需要的。也可选择有机组分以在标称压力(10-10,000kg/cm2)下，促进均匀层压。
当陶瓷薄带处于未烧结状态即焙烧之前时，通过一次模压步骤，可以在底板上形成隔板肋。适当的模压依靠层压制品的塑性和粘弹性流动性能的组合。主要由混入制备薄带的浆液中的有机树脂、浆液中无机陶瓷粉末的粒子大小和分布来控制这些流动性能。
增强材料在模压过程中的流动的一个方法是模压之前在有机溶剂中浸渍干燥的未烧结薄带。溶剂降低薄带的粘度使材料流入型板的槽中。下面描述了适合浸渍层压制品的溶剂的示例性的配方。
在焙烧过程中，促进隔板形成的有机物迅速烧尽。剩余的陶瓷粉末熔化并结晶。熔化和结晶的温度以及结晶速率随材料的不同而不同。下面描述的陶瓷薄带组合物提供了所需的熔融和结晶性能，同时也提供了合乎要求的最终陶瓷层的性能，包括与金属心板的热膨胀系数匹配的热膨胀系数。
在焙烧过程中，当薄带中的陶瓷材料熔化时，它们趋于流动。结晶化阻碍了这种粘弹流动，并促使固化。为了维持模压进未烧结薄带的隔板形状，理想情况下，陶瓷粉末组合物有仅稍微高于软化点(对下面参考表3描述的未烧结薄带组合物来说，其值为750-850℃)的结晶温度。这使材料在软化点变得更粘稠，并能充分流动形成平滑表面。然而快速结晶化使玻璃维持由当模压或雕合未烧结状态的薄带时产生的隔板的形状和形式。
通过将热膨胀系数高于和低于所需值的玻璃复合在一起，可控制最终陶瓷的热膨胀系数。为得到所需的热膨胀系数，调整这些组分玻璃的比例。对于使最终底板中的应力最小化并保证冷却后板的平坦度来说，热膨胀系数的控制是很重要的。表3中显示了产生具有与钛心板和浮法玻璃面板的热膨胀系数相似的热膨胀系数和其它所需的性能的陶瓷薄带的重量百分比配方。
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℃下单独熔化大约2小时并快速淬火形成玻璃，随后通过标准的粉碎过程研磨成粉末。表4中显示了玻璃1的配方范围和一示例性的具体的配方。
表4-玻璃1范围具体的ZnO15.00-50.0030.00MgO10.00-45.0025.00BaO5.00-30.00 20.00SiO210.00-45.0025.00例如玻璃2可以是镁-铝-硼-磷-硅酸盐玻璃，硅酸钙玻璃，硼酸钙玻璃或钡-M-硅酸溴玻璃，其中“M”是如Mg,Al,Ca等的一种或多种金属，其以0至60重量百分比的比例与玻璃的其它组分混合在一起。计划也可以加入如氟石、硅线石、尖品石或矾土之类的填料。表5中显示了示例性玻璃2的配方范围和此玻璃的两种示例性的具体配方。
表5-玻璃2 范围 具体的1具体的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所示的玻璃组合物可以表6中所示的比例与有机溶剂混合，制造合适的未烧结薄带。
表6玻璃组合物(表3)70.30溶剂1 13.80树脂1 15.90或者，研磨成约10微米的粒子大小的玻璃1与研磨成约6.5微米的粒子大小的玻璃2和溶剂以表7中所示的比例范围或表8中所示的具体比例混合以产生合适的未烧结薄带。
表7玻璃140.00-70.00玻璃21.00-15.00溶剂110.00-30.00树脂110.00-40.00表8
玻璃1 58.82玻璃2 6.54溶剂1 16.34树脂1 18.30下面表9和10给出了溶剂1和树脂1的示例性的配方。
表9-溶剂1甲基-乙基-酮 46.90乙醇 46.90鱼油 6.20表10-溶剂1甲基-乙基-酮 36.00乙醇 36.00Monosanto#160增塑剂11.20Monsanto B-98树脂 16.80也可使用可替换的溶剂或树脂，溶剂2或树脂2，取代溶剂1和树脂1中的一个或两个。表11和表12给出了这些可替换的溶剂和树脂的重量百分比配方。
表11-溶剂2甲基-乙基-酮 48.10乙醇 48.10Hypermer PS-2 3.80表12-溶剂2甲基-乙基-酮 36.00乙醇 36.00
Monosanto#160增塑剂11.20Monsanto B-98树脂 16.80由于使用B-79树脂取代了B-98树脂，树脂2具有比树脂1更低的粘度。这种粘度的降低使模压的薄带更易流进模压型板，从而便于隔板的形成。一般来说，使用低粘度和低玻璃化温度的树脂以降低未烧结薄带的粘度。在上面的实施例中，B-79树脂的玻璃化温度是60℃至72℃，而B-98树脂的玻璃化温度是72℃至78℃。另外，通过加入如L7602之类的表面活性剂，可使粘度进一步降低。表13和14给出了用树脂2替代树脂1的示例性的未烧结的薄带的配方。表15和16给出了包括树脂2和表面活性剂的示例性的配方。
表13玻璃140.00-70.00玻璃21.00-15.00溶剂110.00-30.00树脂210.00-40.00表14玻璃158.82玻璃26.54溶剂116.34树脂218.30表15玻璃140.00-70.00玻璃21.00-15.00
溶剂1 10.00-30.00树脂2 10.00-40.00表面活性剂 0.50-5.00表16玻璃157.51玻璃26.39溶剂115.97树脂217.89表面活性剂 2.24在700℃-1000℃的峰温度范围内，为了铸塑产生稠密玻璃-陶瓷的薄带，组合以上材料。在LTCC-M加工过程中，焙烧过的材料显示了相对低的介电常数(即大约5至10)和接近于0的收缩率。
图2显示了形成陶瓷未烧结薄带的方法。此方法以原材料开始。如上所述，通过混合(214步)各自的批料，在如上所述的温度和时间内熔化(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，来单独制备玻璃1和，任选地，玻璃2。在本发明的示例性实施方案中，研磨玻璃1和玻璃2使粒子大小大约为6-12微米。然而发明者已测定出，有近似为15微米的更大粒子大小的配方使薄带更好地流入模压型板的槽中。或者，为增强模压过程中的流动可喷雾干燥熔化的玻璃，以产生用于制造未烧结薄带的单分散小球(直径为5-40微米)。
下一步，222步中，以表6所示的比例将研碎的玻璃和填料同有机物质组合在一起形成浆液。为了实现这步，玻璃粉末混合物首先彻底地与溶剂，然后与树脂，任选地，与表面活性剂混合。也在222步中将浆液装入例如1升的含150ml 3/8 ZrO2滚珠的研磨罐中，将研磨罐置于轧钢机上至少2个小时，从而将浆液混合物蘑碎。然后将浆液粗滤进容器以移去滚珠，边搅拌边排气一分钟。排气不完全会使铸塑薄带中出现针孔或小气泡。过度的排气会除去太多的溶剂，这使浆液太粘稠。
使用刮浆刀技术，在224步中，浆液形成板材。这个过程中的第一步是测量排过气的浆液的粘度。一般粘度在700和1100cps之间。接下来，在板的上表面上涂布SiO2隔离剂，制得3密耳的聚酯板。下一步，调整刮浆刀得到薄带的所需的厚度。使用15密耳的刀峰开孔以获得8密耳的未烧结薄带厚度。然后将浆液倒入薄带铸塑机。最初以20cm/min的速度拉伸聚酯直至薄带铸塑机的输出区域出现浆液。然后将拉伸速度增加到90cm/min。因为浆液的磨蚀性，需要周期性地重新研磨或重新放置刮浆刀和薄带冒口。在226步，在将板从薄带铸塑机上移去之前，干燥板至少30分钟。作为一质量控制步骤，在光盒子上看缺陷并在沿着铸塑薄带的几个点上测量薄带的厚度和密度。在120步，将未烧结薄带层压到金属心板之前，在228步中，冲击未烧结薄带制得其上可涂布导体糊和填料糊的坯料，以在图1的118步形成电极和接点回路。
图3是包括金属心板110和未烧结薄带112的模压底板的剖视图。可将底板电极交错置于图3所示两位置中的一个里。图3也显示了间距314、通道宽度316和隔板高度318的示例性的尺寸。
310处的电极是浸没电极，而312处的电极是表面电极。等离子体显示器装置所用的底板电极是狭窄线路，其大小依靠相邻柱间的间距或间隔和电极沉积入的通道的宽度。一般来说，等离子体显示器装置的通道宽度不超过150微米。将电极完全置于通道内是合乎要求的。因为电极位于薄的绝缘层之下，310处的浸没电极通常是优选的，这样在底板制造过程中或显示器装置的操作过程中，电极不受磷的化学影响。另外，在装置操作过程中，电极不与使磷产生的荧光的等离子体相接触。提出了几种形成电极的方法。
形成电极的一种方法是使用特殊设计的油墨或浆糊，例如银的毫微粒子悬浮液或螯合银溶液，将电极丝网印刷到未烧结薄带上。为了提高丝网的尺寸公差，可使用与传统的聚合物乳剂相比具有更好的尺寸稳定性的、金属乳剂丝网，例如由UTZ公司购得的。
表17、18和19中列出了使用银的毫微粒子悬浮液的合适的导电油墨组合物的重量百分比。
17-导电油墨银粉(～0.1微米) 63.40-57.30Metz Cu-10 0.40-0.60树脂334.00-3 9.0050％卵磷脂/50％松油醇2.20-3.10表18-导电油墨银粉(～0.1微米) 60.48Metz Cu-10 0.51树脂336.2950％卵磷脂/50％松油醇2.72表19树脂3(VC-108)乙基纤维素N-3003.76乙基纤维素N-14 7.52丁基甲醇 53.22
十二烷醇 35.50表21和22中列出了使用螯合银的合适的导电油墨组合物的重量百分比。
表21-导电油墨银粉”EG”(～7.6微米)40.00-60.00树脂酸银 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-导电油墨银粉”EG”(～7.6微米)55.44树脂酸银 5.04Metz Cu-10 0.51VC-108 36.2950％卵磷脂/50％松油醇2.72在隔板形成工艺之前，可将这些任一种导电油墨丝网印刷到未烧结薄带上。发明者已测定出这些油墨组分在不破坏任何导体轨道时，经得起隔板形成工艺，特别是高压，同时维持优良的导电性。
形成底板电极的另一种方法使用如图4所示的预制的银箔电极。示例性的电极结构使用了纯度高于95％，厚度大约为1密耳的银箔410。通过化学蚀刻或机械穿孔可预先制得银箔中的槽414。这样制得的电极预型件可被层压至未烧结陶瓷薄带坯料上，任选地在隔板形成之前，用绝缘层覆盖。或者，可将箔电极预型件放置于预先形成和焙烧过的底材的通道内。在后一种情况下，可用如上所述的一种玻璃配方喷涂底板并进行后焙烧，或通过薄膜沉积过程，使绝缘薄层覆盖整个底板。
在仍然另一种方法(图未显示)中，可将所需直径的电线缠绕在电极的骨架上，并置于先前形成并焙烧过的隔板的通道内。这种情况下，例如通过用如上所述的一种玻璃配方喷涂底材并进行后焙烧，或通过薄膜沉积过程，使绝缘体薄层覆盖整个底板。然后可用焊锡膏覆盖电线的暴露端，使得它们与共焙烧的输入/输出垫连接起来。在这个示例性的实施方案中，通过焊锡逆流步骤形成电线间的接头和输入/输出垫。将电线固定到输入/输出垫上之后可除去过量的银。
在仍然另一种方法(图未显示)中，利用喷墨印刷，可将电极沉积在形成的隔板(焙烧之前或之后)的通道之内。在这种情况下，油墨可与底板共焙烧或在油墨沉积到先前焙烧过的板之后进行后焙烧。喷墨印刷的一个优点是可提供比丝网印刷更好的分离度。表23和24中显示了使用喷墨印刷时，适合于用于形成电极的示例性的导电油墨。
表23-喷墨导电油墨银粉”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-喷墨导电油墨银粉”EG”(～7.6微米)5.40Metz Cu-10 0.05树脂386.4550％卵磷脂/50％松油醇8.10在陶瓷底板上形成电极的最后一种方法是在模压之前，将电极印制到未烧结底材坯料上，并利用隔板形成工艺分隔电极且使电极与通道一致。
根据本方法，如上所述制得基本的LTCC-M未烧结结构。图5显示了示例性的结构。这种结构在金属板110上具有未烧结陶瓷坯料112。然后将比通道宽得多的电极510丝网印刷到陶瓷坯料上。例如使用现有的丝网印刷装置，可印刷这些电极。线路间的孔隙514比电极宽度小。利用这种方法，在印刷过程中确保电极间无短路是不必要的。而且，据计划在显示器活性区域之内，电极材料甚至可形成连续的带式刮涂。
过程的下一步是，例如通过丝网印刷，用电介体(例如如上所述的一种玻璃配方)带式刮涂整个结构。随后模压未烧结底板形成如图6所示的所需的隔板。因为隔板形成过程涉及到未烧结陶瓷材料112从电极间和电极下向上(如箭头610所示的)的粘弹性流动，它实际上分隔了延伸整个隔板612的电极材料510，使余下的电极材料准确地处于通道之内。
为了促进分离，调整导电油墨组合物的顺序可能是合乎需要的。可将在模压温度下易碎的有机组分，例如松油醇中的Elvacite，加入油墨中。表25和26给出了适合用于本发明实施方案的导电油墨的示例性的配方。
表25-含有脆性树脂的导电油墨银粉”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-含有脆性树脂的导电油墨银粉”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根据如上所述的方法制得的模压结构可随时焙烧。如图6所示，面涂电介体512在模压过程中不分离，因为这种材料在模压温度下不易碎。这样看来，将这种工艺与如下所述的、其中在模压之前在溶剂中浸渍未烧结薄带的工艺组合起来是合乎需要的。这种浸渍改善了未烧结薄带配料的流动性，使材料112更易流动形成隔板，也增强了面涂电介体512的柔韧性，使它在整个模压过程中不破裂。
这种形成电极的方法的一个优点是由于较宽的电极线路，使模压型板与电极模型一致从技术上说是较容易的。使印刷丝网与模压型板相匹配可进一步改善这种一致性。
例如可用如上所述的方法制得如上所述的、理想情况下具有大约161微米隔板间距的42”对角HDTV底板。大约125微米的宽度时这种显示器的电极可进行丝网印刷。因为间距只是161微米，电极间的间隔只有30微米。这种间隔下，在相邻电极件产生无意识的连接(即短路)是有可能的。然而即使有某些短路，这种形成电极的方法保证了模压和共焙烧步骤之后无短路存在，因为在模压过程中进一步分离了电极。对于间距为大约165微米的30”对角XSVGA板来说，类似的几何约束也存在。对这种类型的板来说，可印刷125微米宽的对角线路。如上所述的，可将电极的印制宽度伸展至整个带式刮涂的极罕见的情况下。
在如上所述的实施例中，电极材料例如银，表面覆盖率是大约75-80％。这比传统电极沉积所用的大约50％的覆盖率大(例如80微米线路，80微米间隔)。然而这种技术使材料成本更高，使用这种技术导致的产率的增加会很好地补偿这些成本。
如上所述，增强材料在模压过程中流动的一种方法是在有机溶剂中浸渍干燥的未烧结薄带。溶剂降低了薄带的粘度，使材料流进型板的槽中。例如，利用丝网印刷装置，将溶剂涂布在层压的结构上，可均匀地浸渍薄带。据计划浸渍混合物可包含一些用作着色剂的固体成分。显示器技术中，众所周知在红、绿、蓝无机发光材料下面的黑色背景增强了显示的图象的对比性。通过将黑着色剂例如氧化钴或CERDEC颜料9585，加入浸渍剂中，可以相对简单的方式实施显示技术的这个方面。也可用浸渍剂中的固体调整薄带表面的电阻。
在模压之前，用于浸渍层压的未烧结薄带表面的示例性的溶剂包括如上参考表19所述的树脂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。与树脂3均衡的另一种示例性的混合物是5％至9％、优选7％的松油醇。与树脂3均衡的另一种示例性的混合物是7％至12％、优选10％的十二烷醇。为了阻止干燥收缩，在浸渍之前，将薄带共层压到金属上是合乎需要的。
即使不用这种技术，在124步(图1所示)共焙烧板之前或之后，但在126步加入磷之前，也可将黑着色剂如氧化钴或CERDEC颜料9585加入薄带顶层的配方中或喷涂或丝网印刷到薄带的顶层上。
权利要求
1.一种具有包括预定热膨胀系数的金属基材和在预定温度下共焙烧的陶瓷隔板肋结构的复合底板的等离子体显示器装置，其中陶瓷隔板肋结构是由如下组分构成的热膨胀系数小于金属基材热膨胀系数的第一玻璃材料，将该第一玻璃材料配制成在焙烧温度下回流；热膨胀系数大于金属基材热膨胀系数的第二玻璃材料，其中按比例混合第一和第二玻璃材料以产生等于金属基材热膨胀系数的复合陶瓷材料。
2.如权利要求1所述的等离子体显示器装置，其中金属基材由钛制得；第一玻璃材料有重量百分比为如下的配方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为如下的配方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为如下的配方第一玻璃99.5-60.00第二玻璃0.50-40.00
3.如权利要求2所述的等离子体显示器装置，其中第一玻璃材料有重量百分比为如下的配方ZnO 30.00MgO 25.00BaO 20.00SiO225.00
4.如权利要求2所述的等离子体显示器装置，其中第二玻璃材料有重量百分比为如下的配方SiO219.53B2O317.16BaO 63.31Al2O30.00
5.一种重量百分比配方限制如下的未烧结陶瓷薄带玻璃1 40.00-70.00玻璃2 1.00-15.00溶剂10.00-30.00树脂10.00-40.00其中玻璃1有重量百分比为如下的配方ZnO 15.00-50.00MgO 10.00-45.00BaO 5.00-30.00SiO210.00-45.00；且玻璃2有重量百分比为如下的配方SiO210.00-80.00B2O35.00-60.00BaO 5.00-30.00Al2O30.00-60.00
6.如权利要求5所述的的未烧结陶瓷薄带，其中溶剂具有重量百分比为如下的配方甲基-乙基-酮 46.90乙醇 46.90鱼油 6.20
7.如权利要求5所述的的未烧结陶瓷薄带，其中树脂具有重量百分比为如下的配方甲基-乙基-酮 36.00乙醇 36.00Monosanto#160增塑剂 6.20Monsanto B-98树脂 16.80
8.如权利要求6所述的未烧结陶瓷薄带，进一步包含有以重量百分比范围为0.5％至5％与其它组分组合的表面活性剂。
9.一种形成等离子体显示器装置底板的方法，该底板包括具有预定热膨胀系数的金属基材和陶瓷隔板肋，其包括如下步骤将未烧结陶瓷薄带制成其热膨胀系数与金属心板的热膨胀系数匹配的陶瓷；制备粘合到未烧结陶瓷薄带上的金属心板；将未烧结陶瓷薄带层压到金属心板上；在溶剂中浸渍层压的未烧结陶瓷薄带；模压未烧结陶瓷薄带形成隔板肋；共焙烧粘合的和模压的未烧结陶瓷薄带及金属心板形成底板。
10.如权利要求9所述的方法，其中制备粘合到陶瓷薄带上的金属心板的步骤包括以每平方英寸大约10mg的量用釉料涂布金属心板；在足以使釉料流动的温度下，在炉中加热涂布的金属心板。
全文摘要
一种具有包括金属心板(110)和陶瓷隔板肋结构的复合底板的等离子体显示器装置,其中利用作为在焙烧过程中回流的第一玻璃和具有相对高热膨胀系数的第二玻璃组合体的未烧结陶瓷薄带(112)形成隔板肋结构。按比例组合这两种玻璃,使得其与金属基材的热膨胀系数相匹配。
文档编号C03C8/22GK1309623SQ9980876
公开日2001年8月22日 申请日期1999年7月16日 优先权日1998年7月17日
发明者阿提卡纳尔·N·斯里拉姆, 阿绍尔·N·普拉布, 莱塞克·霍泽尔, 卡利帕达·帕利特 申请人:萨尔诺夫公司