专利名称：用于气体放电板的基板组件、其制造工艺以及气体放电板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于气体放电板的基板组件、基板组件的制造工艺以及使用该基板组件的气体放电板。
背景技术：
已经报道了各种用作气体放电板的板。在这些板中，三电极表面放电结构的AC型等离子体显示板(PDP)已经商业化了。由于PDP是具有宽视角的低外形(low profile)显示装置，所以吸引了很多注意力，并且已经进行了关于高清晰度和大屏幕PDP的开发，以扩展在高级视觉(High-Vision)领域中的应用。
图1是商业化的PDP结构的示意透视图。PDP具有粘在一起的前基板组件和后基板组件。各自由透明电极3和总线电极4构成的显示电极排列在作为前基板组件的基础的玻璃基板1上，并用介质层5覆盖，其上形成具有高的二次电子发射产率的MgO的保护层9，从而构成前基板组件。地址电极6排列在作为后基板组件基础的玻璃基板2上从而与显示电极交叉排列，在地址电极6之间提供用于分隔放电空间的阻挡肋(barrier rib)7，在由阻挡肋7分开的并覆盖地址电极6的区域上涂覆红、绿和蓝色荧光粉8，从而构成后基板组件。Ne-Xe气体封闭在由粘在一起的前基板组件和后基板组件之间形成的放电空间中。
介质层主要由玻璃材料构成，并通过丝网印刷玻璃膏或叠置片玻璃形成。除了玻璃材料，还提出了使用介电常数低于玻璃材料的聚合物(例如，日本待审专利公开No.Hei 6(1994)-234917)。更低介电常数的聚合物的使用能够降低气体放电板的驱动电压。
主要通过气相淀积工艺或在O2气氛中溅射Mg的工艺在介质层上形成MgO保护层9。除了这些工艺，还提出了包括通过丝网印刷等形成例如Mg的羟化物等含Mg有机化合物的膏膜、并烘烤膜以便从膜中去掉有机成分、从而形成MgO层9的湿工艺(例如，日本待审专利公开No.Hei 9(1997)-12976。与例如气相淀积工艺和溅射工艺等干处理工艺相比，在湿工艺中，由于制造装置不贵并且制造条件容易调整，所以可以降低制造成本。
但是，难以简单地结合具有低介电常数的聚合物的介质层和含Mg有机化合物保护层。当简单地结合它们时，出现介质层容易剥落的问题，这是由于(1)用于制取含Mg有机化合物的膏的溶剂使聚合物介质层恶化，并且(2)当通过烘烤去掉有机化合物中的有机成分时，在保护层中的溶剂或产生的应力破坏了具有大的表面摩擦力的聚合物介质层。
发明内容
本发明提供用于气体放电板的基板组件，包括在具有电极的基板上依次形成的介质层和MgO保护层，其中介质层是从基板一侧依次为有机介质层和无机介质层的叠层。
本发明还提供制造用于气体放电板的基板组件的工艺，包括在基板上形成有机介质层；通过溶胶-凝胶(sol-gel)、溅射或气相淀积工艺在有机介质层上形成无机介质层；在无机介质层上形成含有Mg的有机化合物层；以及烘烤有机化合物层，以形成MgO保护层。
本发明还提供气体放电板，包括在板的前面放置如上所述的基板组件作为前基板组件；面对前基板组件的后基板组件；以及在前后基板组件之间形成的放电空间，其中后基板组件具有用于限定放电空间和荧光粉的阻挡肋，阻挡肋形成在具有电极的基板上，荧光粉形成在阻挡肋的侧壁和由阻挡肋限定的基板上。
通过下文中给出的详细介绍，本发明的这些和其它目的将变得更加明显。但是，应当理解，详细介绍的和特定的例子虽然表示为本发明的优选实施例，但仅仅以说明的方式给出，因为根据本详细介绍，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域的技术人员是显然的。
图1是常规气体放电板(PDP)的示意透视图；图2是本发明的气体放电板(PDP)的示意透视图；图3(a)-(g)是用于说明制造本发明的气体放电板(PDP)的工艺的示意剖面图；图4(a)-(f)是用于说明制造本发明的气体放电板(PDP)的工艺的示意剖面图；图5(a)-(e)是用于说明制造本发明的气体放电板(PDP)的工艺的示意剖面图；图6(a)-(f)是用于说明制造本发明的气体放电板(PDP)的工艺的示意剖面图。
具体实施例方式
例如放在板的前侧上的用于本发明的气体放电板的基板组件包括从基板一侧依次形成的有机介质层、无机介质层和MgO保护层。本发明通过在有机介质层和保护层之间插入无机介质层，从而使有机介质层不直接接触保护层来解决上述问题。换句话说，本发明可以使无机介质层分散在形成保护层时产生的应力，从而防止有机介质层受到应力的负面影响。
虽然最好有机材料是能够耐受在后面介绍的无机介质层和保护层的热处理期间的温度的材料，并且更优选有机材料是使有机介质层具有比常规的低熔点玻璃介质层更低的介电常数的材料，但是在有机介质层中包含的有机材料可以是任何已知用于介质层的材料。常规的低熔点玻璃介质层的介电常数在9-13的范围内，并且最好有机材料是使有机介质层具有比常规介质层的介电常数除以2或更多还低的材料。另外，最好有机介质层的介电常数为大约2-9。介电常数用LCR表测量(测量频率100kHz)。
此外，最好有机介质层具有低于后面介绍的无机介质层的介电常数。
特别的，有机材料可以是聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅醚或聚硅氮烷。此外，聚硅醚和聚硅氮烷可以具有从烷基(例如，甲基、乙基和丙基等)、烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基和丙氧基等)和芳基(例如，苯基和萘基等，可选由甲基、乙基、甲氧基或乙氧基，或者氟、氯或溴原子等取代)选择的侧链。
虽然有机介质层的厚度根据特定的有机材料来确定，但最好为5-20μm。
形成有机介质层的工艺没有特殊的限定，可以是任何已知工艺。例如，可以通过将有机材料溶解或分散到例如二甲苯、丙烯乙二醇一甲醚醋酸盐等溶剂中形成膏，通过例如丝网印刷将膏涂覆到基板上，并通过加热硬化得到的涂覆膜。如果需要，可以在硬化之间干燥涂覆膜，从而去掉其中剩余的溶剂。
最好在无机介质层中含有的无机材料与有机介质层的有机材料和后面介绍的保护层的材料不会发生反应，并且具有高应力抵抗力(stress-resistance)。具体的，无机材料可以是SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、AlN、Si3N4或SiC，或者它们的混合物。由于有机介质层受到在气体放电板中放电产生的真空紫外线(ultra violet ray)的照射而分解有机介质层的有机材料并释放到放电空间中，从而可能导致气体放电板放电特性的恶化。为了防止有机材料被分解，最好采用氧原子和金属原子之间的键距小于原子真空紫外线的波长的金属氧化物的无机介质层。
虽然无机介质层的厚度根据特定的无机材料来确定，但最好为0.5-2μm。此外，最好无机介质层的介电常数为3-10。
形成无机介质层的工艺没有特殊的限定，可以是任何已知工艺。例如，溶胶-凝胶处理等湿处理和溅射处理等干处理以及提到的气相淀积工艺。
对于溶胶-凝胶处理，可以通过涂覆Si、Al、Ti、Zr等的醇盐或脂肪酸盐，或者循环聚硅氮烷(cyclic polysilazane)以及溶剂的膏形成涂覆膜，并在，例如，400-800℃下在氧或氮气氛中烘烤。
对于溅射工艺，可以在氧或氮气氛或者惰性气氛中通过用Si、Al、Ti、Zr、SiC等溅射靶形成无机介质层。对于气相淀积工艺，如果需要在有机介质层上淀积无机介质层，可以通过在真空中蒸发在无机介质层中包含的材料形成无机介质层。
形成MgO保护层的工艺没有特殊的限制。但是，通过形成和烘烤含Mg有机化合物层形成MgO保护层消除了对使用真空装置的需要，从而提供容易形成涂覆膜并且可以选择例如多孔体之体结构的优点。根据本发明，在有机介质层和保护层之间提供无机介质层，从而可以防止通过烘烤在保护层中产生的应力对有机介质层的负面影响。
最好保护层的厚度为0.5-1.5μm。
如果烘烤含Mg有机化合物层形成MgO保护层，对含Mg有机化合物层没有特殊的限制。例如，含Mg有机化合物层可以是一层Mg的醇盐或脂肪酸盐等。更具体的，可以是由公式Mg(OCOR1COOR2)2表示的一层单酯二元酸盐，其中R1是亚羟基或亚烷基，R2是烷基，如在日本待审专利公开No.Hei 9(1997)-12976中所介绍的；一层由公式Mg(OR)2表示的醇盐，其中R是可选由羟基构成的单价烃基或单价酰基，并且在酰基的情况下，两个R可以链接在一起形成二价酰基，如在日本待审专利公开No.Hei 6(1994)-162920中所介绍的；或者一层具有1-10个碳原子的脂肪族一元羧酸盐，如在日本待审专利公开No.Hei 9(1997)-12940中所介绍的。
形成有机化合物层的工艺没有特殊的限制，可以是任何已知工艺。例如，可以通过将上述有机材料中的一种溶解或分散到例如乙醇、丙烯乙二醇一甲醚醋酸盐等溶剂中形成膏，通过例如丝网印刷将膏涂覆到基板上，并通过烘烤硬化得到的涂覆层。如果需要，可以在硬化之间干燥涂覆层，从而去掉其中剩余的溶剂。
当通过加热(烘烤)形成有机介质层、无机介质层和保护层时，可以同时加热有机介质层和无机介质层，或者同时加热有机介质层、无机介质层和保护层。同时加热可以减少操作的数量。但是，为了实现同时加热，最好降低加热温度，从而这些层的材料不会互相混合，或者在加热之间先干燥材料，从而去掉其中含有的溶剂。
如果板包括有机介质层、无机介质层和保护层，并根据所需要的板结构适当地选择其它元件，则本发明的气体放电板的结构没有特殊限制。作为基板组件基础的基板没有特殊限制，并且可以是本领域中任何已知的基板。具体的，基板可以是例如玻璃基板、塑料基板等透明基板。在基板上形成的电极可以是Al、Cu、Cr等金属电极；Cr/Cu/Cr等三层结构的电极；或例如ITO、NESA等透明电极。
本发明还提供气体放电板，包括如上所述放在板的前面作为前基板组件的基板组件；面对前基板组件的后基板组件；以及在前后基板组件之间形成的放电空间，其中后基板组件具有用于限定放电空间和荧光粉的阻挡肋，阻挡肋形成在具有电极的基板上，荧光粉形成在阻挡肋的侧壁和由阻挡肋限定的基板上。
对于包含在后基板组件中的基板、阻挡肋和荧光粉没有特殊的限制，可以根据气体放电板的类型适当选择。
具体地，本发明的气体放电板可以是PDP、等离子体寻址的液晶板(PALC)等，其中优选PDP。下文中，将参考图2中的PDP结构进行说明。
图2中所示的PDP为三电极表面放电结构的AC型PDP。在该PDP中，由条形阻挡肋限定子像素。但是，本发明不仅可以在这种类型的PDP中应用，而且可以应用在任何类型的PDP中。例如，本发明可以应用在两电极相对放电结构的PDP和其中具有荧光粉的基板组件放在PDP的前侧的透射型PDP中。
图2的PDP包括前后基板组件。
前基板组件包括形成在玻璃基板1上的多个带状显示电极、覆盖显示电极的有机介质层5a、形成在有机介质层5a上的无机介质层5b以及形成在无机介质层上并暴露在放电空间中的保护层5c。
显示电极分别由ITO、NESA等透明电极3和总线电极4(例如，由Al、Cu、Cr等金属层或Cr/Cu/Cr三层构成)构成，如图1所示，并用来产生用于在显示电极之间显示的表面放电。
后基板组件包括多个形成在玻璃基板2上的带状地址电极6(每个由，例如Al、Cu、Cr等金属层或Cr/Cu/Cr三层构成)、多个形成在玻璃基板2上地址电极6之间的带状阻挡肋7和形成在阻挡肋之间的侧壁表面上的荧光粉8。图2的荧光粉8包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)荧光粉。
可以通过在玻璃衬底2上涂覆低熔玻璃(low-melting glass)和粘合剂，烘烤和喷砂(sandblasting)形成阻挡肋7。当用光敏树脂作为粘合剂时，可以通过用预定形状的掩模进行曝光并显影形成阻挡肋7，随后烘烤。
通过将在粘合剂溶液中的荧光粉微粒分散到溶剂中形成膏，并将膏涂到阻挡肋之间，随后在惰性气氛中烘烤形成荧光粉8。
可选地，可以通过已知的方法在于玻璃基板2上形成的介质层上形成阻挡肋7，从而覆盖地址电极6。
下面根据实施例详细说明本发明，其中本发明用于三电极表面放电结构的PDP的前基板组件。应当理解，本发明并不限于实施例。
实施例1
含有有机成分的聚硅氧烷SOG(OCDF9，由日本Tokyo OhkaKogyo Co.，Ltd.制造)通过丝网印刷涂覆到具有显示电极的玻璃基板11上(图3(a))，在150℃下干燥得到的基板30分钟，以形成涂覆膜12(图3(b))。在500℃下加热30分钟硬化涂覆膜12，形成厚度为10μm的有机介质层13(图3(c))。
在二甲苯中的四乙氧硅烷((CH3CH2O)4Si)的溶液(四乙氧硅烷浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到有机介质层13上，形成涂覆膜14(图3(d))，并且涂覆膜14在500℃下烘烤30分钟，以形成厚度为0.5μm的无机介质层15(图3(e))。
接下来，在乙醇中的Mg的羧酸盐(LC6-Mg，由日本NOFCorporation制造；羧酸盐己酸盐)溶液(Mg的羧酸盐的浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到无机介质层15上，并且将基板在100℃下加热30分钟去掉乙醇，形成厚度为0.5μm的MgO的保护层17(图3(g))。由此，完成前基板组件。
随后，前基板组件与用已知工艺制造的后基板组件相对，两个基板密封在一起，以限定它们之间的空间，并且空间填充放电气体。由此，完成气体放电板。
实施例2在二甲苯中的含有有机成分的聚硅氧烷SOG(OCDF9，由日本Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造)溶液(聚硅氧烷的浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到具有显示电极的玻璃基板11上(图4(a))，在150℃下加热基板30分钟，去掉二甲苯，以形成用于有机介质层的涂覆膜12(图4(b))。
在二甲苯中的四乙氧硅烷((CH3CH2O)4Si)的溶液(四乙氧硅烷浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到涂覆膜12上，形成涂覆膜14(图4(c))。在500℃下对涂覆膜12和14加热30分钟，从而硬化涂覆膜12并烘烤涂覆膜14，以同时形成厚度为10μm的有机介质层13和厚度为0.5μm的无机介质层15(图4(d))。
接下来，在乙醇中的Mg的羧酸盐(LC6-Mg，由日本NOFCorporation制造；羧酸盐己酸盐)溶液(Mg的羧酸盐的浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到无机介质层15上，并且将基板在100℃下加热30分钟去掉乙醇，形成涂覆膜16(图4(e))。在500℃下对涂覆膜16烘烤30分钟形成厚度为0.5μm的MgO保护层17(图e(f))。由此，完成前基板组件。
随后，前基板组件与用已知工艺制造的后基板组件相对，两个基板密封在一起，以限定它们之间的空间，并且空间填充放电气体。由此，完成气体放电板。
实施例3在二甲苯中的含有有机成分的聚硅氧烷SOG(OCDF9，由日本Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造)溶液(聚硅氧烷的浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到具有显示电极的玻璃基板11上(图5(a))，在150℃下加热基板30分钟，去掉二甲苯，以形成用于有机介质层的涂覆膜12(图5(b))。
在二甲苯中的四乙氧硅烷((CH3CH2O)4Si)的溶液(四乙氧硅烷浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到涂覆膜12上，形成用于无机介质层的涂覆膜14(图5(c))。
接下来，在乙醇中的Mg的羧酸盐(LC6-Mg，由日本NOFCorporation制造；羧酸盐己酸盐)溶液(Mg的羧酸盐的浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到涂覆膜14上，并且将基板在100℃下加热30分钟去掉乙醇，形成涂覆膜16(图5(d))。
通过在500℃下对涂覆膜12、14和16加热30分钟，硬化涂覆膜12并烘烤涂覆膜14和16，同时形成厚度为10μm的有机介质层13、厚度为0.5μm的无机介质层15和厚度为0.5μm的MgO保护层17(图5(e))。
随后，前基板组件与用已知工艺制造的后基板组件相对，两个基板密封在一起，以限定它们之间的空间，并且空间填充放电气体。由此，完成气体放电板。
实施例4在二甲苯中的含有有机成分的聚硅氧烷SOG(OCDF9，由日本Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造)通过丝网印刷涂覆到具有显示电极的玻璃基板11上(图6(a))，在150℃下加热基板30分钟去掉二甲苯，以形成涂覆膜12(图6(b))。在500℃下加热30分钟硬化涂覆膜12，形成厚度为10μm的有机介质层13(图6(c))。
通过溅射工艺在有机介质层13上形成厚度为0.5μm的SiO2无机介质层15(图16(d))。
接下来，在乙醇中的Mg的羧酸盐(LC6-Mg，由日本NOFCorporation制造；羧酸盐己酸盐)溶液(Mg的羧酸盐的浓度大约为10wt％)通过丝网印刷涂覆到无机介质层15上，并且将基板在100℃下加热30分钟去掉乙醇，形成涂覆膜16(图6(e))。在500℃下将涂覆膜16烘烤30分钟，形成厚度为0.5μm的MgO保护层17(图6(f))。由此，完成前基板组件。
随后，前基板组件与用已知工艺制造的后基板组件相对，两个基板密封在一起，以限定它们之间的空间，并且空间填充放电气体。由此，完成气体放电板。
因为无机介质层是插入在有机介质层和保护层之间，所以本发明使防止有机介质层在形成MgO保护层时从基板上脱落成为可能。
此外，本发明使得用湿处理形成有机介质层和保护层成为可能，并由此降低制造成本，因为与常规干处理相比，在湿处理中制造装置不贵，并且制造条件容易调整。
权利要求
1.一种用于气体放电板的基板组件，包括在具有电极的基板上依次形成的介质层和MgO保护层，其中介质层是从基板一侧依次为有机介质层和无机介质层的叠层。
2.根据权利要求1的用于气体放电板的基板组件，其中有机介质层由选自聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷和聚硅氮烷的材料构成。
3.根据权利要求2的用于气体放电板的基板组件，其中有机介质层由选自各自具有从烷基、烷氧基和芳基中选出的侧链的聚硅氧烷和聚硅氮烷的材料构成。
4.根据权利要求1的用于气体放电板的基板组件，其中无机介质层由从SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、AlN、Si3N4和SiC以及两种或多种混合物构成的组中选择的材料构成。
5.根据权利要求1的用于气体放电板的基板组件，其中无机介质层由氧原子和金属原子之间的键距小于原子真空紫外线的波长的金属氧化物构成。
6.根据权利要求1的用于气体放电板的基板组件，其中有机介质层具有小于无机介质层的介电常数。
7.根据权利要求1的基板组件，其中有机介质层的厚度为5-20μm，无机介质层的厚度为0.5-2μm。
8.根据权利要求1的基板组件，其中保护层的厚度为0.5-1.5μm。
9.一种制造用于气体放电板的基板组件的工艺，包括在基板上形成有机介质层；通过溶胶-凝胶、溅射或气相淀积工艺在有机介质层上形成无机介质层；在无机介质层上形成含有Mg的有机化合物层；以及烘烤有机化合物层，以形成MgO保护层。
10.一种气体放电板，包括在板的前面放置如权利要求1所公开的基板组件作为前基板组件；面对前基板组件的后基板组件；以及在前后基板组件之间形成的放电空间，其中后基板组件具有用于限定放电空间和荧光粉的阻挡肋，阻挡肋形成在具有电极的基板上，荧光粉形成在阻挡肋的侧壁和由阻挡肋限定的基板上。
全文摘要
一种用于气体放电板的基板组件，包括在具有电极的基板上依次形成的介质层和MgO保护层，其中介质层是从基板一侧依次为有机介质层和无机介质层的叠层。
文档编号H01J11/40GK1477672SQ03133110
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月23日 优先权日2002年7月23日
发明者
谷川 , 長谷川実, 豊田治 申请人:富士通株式会社