专利名称：等离子体显示板后板介质层的制作方法及具有该后板的等离子体显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及等离子体显示板后板介质层的制作方法及具有该后板的等离子体显 不器。
背景技术：
PDP是一种使用气体放电期间产生的等离子体激发荧光粉，以显示字符和图形的 显示装置。预订电压施加到装备在该PDP放电区域中的两个不同类型的电极上，从而在电 极之间产生等离子放电；并且等离子放电期间产生的紫外线激发放电单元表面上的荧光 层，由此产生图像的显示。在等离子体显示板中包含前面板和后面板，两者以相互对置的方式配置。在后面 板中包括后面板基板，在其上形成的条纹状电极，在其上形成电介质层，进而在介质层上再 形成障壁。就电介质层而言，通常是将含有玻璃粉末、载体以及需要的无机填充剂或无机颜 料等，充分混和经过辊轧等后续加工后，利用丝网印刷技术涂敷在玻璃基板上，通过干燥烧 结形成。同时，作为在PDP中使用的玻璃基板，通常在高于600°C时容易发生变型。因此，玻 璃膏应该在600度以下进行，所以需要用熔点较低的玻璃形成电介质层。以In3O为主要原料 的玻璃有合适的熔点，但是出于对环境问题的考虑，含1 的低熔点玻璃粉逐渐被淘汰，而 因为Bi2O3材料也具有与PbO类似的低熔点性质，目前后板介质材料越来越多的采用Bi2O3 体系玻璃来取代含1 玻璃。例如公开号CN1572747A中同时含有I^bO和Bi2O3，能够达到软化点在500 600°C 范围，玻璃的热膨胀系数在70 80X 10_7范围内。但是由于其中仍然含有1 ，对环境的污 染较大。公开号为CN1953941A中采用Bi2O3和ZnO作为降低玻璃熔点的主要材料。其作为 前板介质材料性能良好，但是由于现在的生产工艺中开始使用刻蚀法来制作障壁，这就要 求后板介质也要有很高的耐刻蚀性，而SiO的加入会使得介质玻璃的耐刻蚀性大大降低， 限制了其在后板介质的制作中的应用。然而，如果减少ZnO的含量则需要同时增加Bi2O3的 含量。因此在现有技术采用的后板介质浆料中，氧化铋含量较高，这不利于降低成本。通过 提高氧化钡的含量可以实现降低氧化铋含量。近年来有一些专利中还提出了使用无铅无铋 的介质材料，其主要是通过ZnO和碱金属氧化物来实现低熔点，但是同样也具有不耐酸的 缺点。因此，需要开发一种在后板上形成另一层电介质层的方法，在后板介质上形成一 层较薄的、具有较高耐酸性的电介质层。该电介质层应该能够在刻蚀过程中使后板介质与 刻蚀液分离，防止后板介质玻璃在刻蚀法制作障壁的过程中被过多刻蚀，从而提高后板介 质对电极的保护能力。钛酸钡(BaTiO3)作为一种介电材料已被广泛运用于电子产品中。可以采用多种 方法形成BaTiO3保护层，比如磁控溅射、电子束沉积和溶胶-凝胶法等。一般通过磁控溅射可以得到透明致密的BaTiO3膜，其厚度为从几十纳米到几百纳米。因此可以在原有的后 板介质层上再形成一层较薄的BaTiO3介电层，以达到在刻蚀过程中使后板介质与刻蚀液分 离的目的。通过使用这种结构，后板介质材料可以实现低铋甚至是无铋含量。
发明内容
本发明目的是在原有的后板介质材料上面形成一种较薄的BaTiO3保护层。该保 护层在刻蚀过程中能够将不耐酸的后板介质材料与刻蚀液分开，使后板介质材料在设计过 程中不用考虑其耐刻蚀性，实现低铋甚至无铋含量。同时，形成的BaTiO3薄膜还具有较高 的二次电子发射系数，可以通过二次电子发射实现放电电压的降低，减小PDP的功耗。本发明的等离子体显示板后板介质层的制作方法包括以下步骤首先在后板基板 上形成电极；然后在基板和电极上形成第一电介质层；接着在第一电介质层上形成第二电 介质层；该离子体显示板后板介质层由第一电介质层和第二电介质层构成。在等离子体显 示板后板的制作中，接着在第二电介质层上形成障壁。该第一电介质层可以是通过丝网印刷方法形成的，例如将第一电介质层丝网印刷 在基板上，并进行烧结，之后进行清洗和干燥，从而得到第一电介质层。形成第一电介质层 的方法不限于此，本领域技术人员公知的用于形成第一电介质层的方法均可用与本发明。在本发明的一种实施方式中，第二电介质层是通过溶胶-凝胶法形成的，包括以 下步骤首先通过将(A)钡盐、(B)钛醇盐、(C)钛醇盐稳定剂、(D)催化剂、和(E)溶剂混合 并搅拌使各组分均勻混合反应，并将混合溶液在50 90°C的温度下热处理1 6小时以制 备BaTiO3凝胶；向制得的BaTiO3凝胶中加入黏度调节剂并搅拌至完全溶解，从而制得第二 电介质层浆料，该第二电介质层浆料的黏度为15 40 · S ；将第二电介质层浆料印刷到 所述第一电介质层上，并在烧结炉中于250 500°C的温度下保温20 30分钟，从而得到 第二电介质层。在一种优选的实施方式中，BaTiO3凝胶是将混合溶液在60°C的温度下热处理3小 时而得到的，接着向制得的BaTiO3凝胶中加入黏度调节剂搅拌至完全溶解，并将第二电介 质层浆料的黏度调节至30 · S，以制得第二电介质层浆料；然后将第二电介质层浆料印刷 到第一电介质层上，并在烧结炉中于350°C保温30分钟，从而得到第二电介质层。在一种实施方式中，用于制备BaTiO3凝胶的(A)钡盐、(B)钛醇盐、(C)钛醇盐稳定 剂、(D)催化剂、和(E)溶剂的重量比为A B C D E = 13 15 16 20 0. 05 0.1 0.1 0.3 60 70，优选 14 15 17 19 0. 05 0. 1 0. 2 0. 3 60 65，更优选 15 17 0.05 0.2 64。(A)钡盐可以是醋酸钡、硝酸钡、硬脂酸钡等中的任一种，但不限于此。(B)钛醇盐为异丙醇钛、钛酸四丁酯等中的任一种，但不限于此。(C)钛醇盐稳定剂为邻苯二酚等，但不限于此。本领域技术人员公知的钛醇盐稳定 剂均可使用，优选使用邻苯二酚。(D)催化剂为盐酸等，但不限于此。本发明中使用的盐酸为15wt%的盐酸水溶液。(E)溶剂可以为本领域技术人员公知的用于制备BaTiO3凝胶的溶剂，例如松油醇、
丙三醇、二乙基卡必醇、二缩丙二醇正丙醚、三丙二醇单甲醚、二乙基溶纤剂等，优选使用松 油醇或丙三醇。
黏度调节剂可以为本领域技术人员公知的黏度调节剂，例如纤维素类树脂、丙烯 酸类树脂、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛类中的任一种。优选地，可以使用乙基纤维素或硝基 纤维素。在本发明的另一种实施方式中，第二电介质层是通过电子束蒸镀法形成的，包括 以下步骤采用BaTiO3作为靶材，在100 250°C，优选150 200°C的衬底温度，0. 01 0. lPa，优选0. 02 0. 04Pa的工作气压下实施蒸镀，蒸镀时间为10 60分钟，优选20 30分钟，从而得到BaTiO3薄膜。在通过电子束蒸镀法形成第二电介质层的一种优选的实施方式中，蒸镀是在 200°C的衬底温度，0. 02Pa的工作气压下实施的，蒸镀时间为30分钟。根据本发明的一种实施方式，本发明的BaTiO3薄膜的厚度为50 500nm，优选 200-300nm,更优选 300nm。也可以利用本领域技术人员公知的其他方法来形成第二电介质层，例如气相沉 积、磁控溅射和热蒸镀等方法。本发明还提供了一种等离子体显示板，该等离子体显示板的后板介质层是通过本 发明的方法制作的。采用本发明的方法制作等离子体显示板后板，所形成的第二层电介质层厚度一般 可以为几十纳米到几百纳米之间，并且在较低温度下进行热处理即可得到稳定的薄膜。采 用本发明的方法通过在后板保护介质层上形成一层较薄的BaTiO3电介质层，能够使得后板 介质层在进行障壁刻蚀时不受到酸液的侵蚀。同时避免使用铋含量较高的后板介质材料。 本发明的实施过程简单，且成本较低。
具体实施例方式除了上文所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他的目的、特征和优点。 下面将对本发明的其他的目的、特征和效果作进一步详细的说明。应该指出，以上说明和以下详细说明都是例示性的，旨在对所要求的本发明提供 进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领 域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明的本发明的等离子体显示板后板介质层的制作方法包括以下步骤首先在后板基板上形成电极。形成电极的方法是本领域技术人员公知的，本文中 不再赘述。然后，在基板和电极上形成第一电介质层，该第一电介质层可以通过丝网印刷或 涂覆的方法形成。第一电介质层的成分可以是现有技术中所使用的具有较高铋含量的后 板介质材料。例如，包含40 70wt % ^ Bi203、0 30w%^ B2O3、0 15wt %的Al2O3、0 40wt%的&ι0、以及0 15wt%的SW2的高铋含量介质玻璃粉。在另一种实施方式中，也可以使用用于前板介质等的不需要考虑耐刻蚀性能的材 料，其可以低铋甚至无铋含量的材料。例如，包含1 15衬％的SiO2UO 50wt%&B203、 30 &ι0、0 12wt%的至少一种碱金属氧化物以及3 BaO，其中 R表示选自K、Na或Li的碱金属。印刷完成后进行烧结，然后进行清洗干燥，从而得到第一 电介质层。
接着在第一电介质层上形成第二电介质层。该第二电介质层可通过电子束蒸镀法 或溶胶-凝胶法形成。除此之外，也可以利用本领域技术人员公知的其他方法来形成第二 电介质层，例如气相沉积、磁控溅射和热蒸镀等方法。在利用溶胶-凝胶法形成第二电介质层的实施方式中，首先将钡盐、钛醇盐、钛醇 盐稳定剂、催化剂、和溶剂混合并搅拌使各组分均勻混合反应，并将混合溶液在50 90°C 的温度下热处理1 6小时以制备BaTiO3凝胶；向制得的BaTiO3凝胶中加入黏度调节 剂并搅拌至完全溶解从而制得第二电介质层浆料，将该第二电介质层浆料的黏度为15 40 · S ；然后将该第二电介质层浆料印刷或涂覆到第一电介质层上，并在烧结炉中于 350 500°C的温度下保温20 30分钟，从而得到第二电介质层。所形成的BaTiO3薄膜 的厚度为约50 500nm，优选200 300nm。在一种具体实施方式
中，可以利用醋酸钡和异丙醇钛来制备BaTiO3凝胶。以醋酸 钡、异丙醇钛为原料，邻苯二酚作为钛醇盐稳定剂，使用盐酸为催化剂，溶剂为丙三醇来制 备。本发明中使用的催化剂为浓度约为15wt%的盐酸。将上述组分按一定的重量比混合， 之后用磁力搅拌器连续搅拌约3小时使各组分均勻混合以进行反应。其中各组分的重量比 (w/w)为醋酸钡异丙醇钛邻苯二酚盐酸丙三醇=15 17 0.05 0.2 64。 然后，将混合溶液放入烧杯中静置存放1小时，加入黏度调节剂(如乙基纤维素或硝基纤维 素)使胶体达到涂敷或印刷工艺所需要的黏度。在其他的实施方式中，也可以利用其他钡盐如硝酸钡、硬脂酸钡等和其他的钛盐 如钛酸四丁酯等来制备BaTiO3凝胶。可以使用的钛醇盐稳定剂包括邻苯二酚，但不限于此。可以使用的溶剂包括松油醇、丙三醇、二乙基卡必醇、二缩丙二醇正丙醚、三丙二 醇单甲醚、二乙基溶纤剂中的任一种，但不限于此。在热处理过程之后加入黏度调节剂，该黏度调节剂可以是纤维素类树脂、丙烯酸 类树脂、聚乙烯醇或者聚乙烯醇缩丁醛类中的任一种。如乙基纤维素、硝基纤维素等，但不 限于此。利用溶胶-凝胶法形成第二电介质层具有以下优点(1)液态反应物比熔融法所 用的粉料易混合均勻，可以实现在较低温度(如低于500°C )下形成介质层；( 能够很方 便地根据性能要求对第二介质层成分进行调整。在利用通过电子束蒸镀法形成第二电介质层的实施方式中，采用BaTiO3作为靶 材，在100 250°C，优选150 200°C的衬底温度，0. 01 0. lPa，优选0. 02 0. 04Pa的 工作气压下实施蒸镀，蒸镀时间为10 60分钟，优选20 30分钟，从而得到BaTiO3薄膜。 所形成的BaTiO3薄膜的厚度为约50 500nm，更优选200 350nm，最优选300nm。在制作等离子体显示板后板的情况下，可以在第二电介质层形成后在其上形成障 壁，从而完成等离子体显示板后板的制作。可通过参考下面的实施例更好地理解本发明，这些实施例用于说明的目的而不能 理解为以任何方式限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求限定。实施例实施例1 在玻璃基板上形成电极并在基板和电极上形成第一电介质层。用于制作第一电介质层的材料组成如表1所示。接着利用溶胶-凝胶法制备的浆料在第一电介质层上形成第 二电介质层。利用醋酸钡和异丙醇钛来制备BaTiO3凝胶。使用醋酸钡、异丙醇钛为原料，使用丙 三醇作为溶剂，使用邻苯二酚为钛醇盐稳定剂，并使用15wt%盐酸水溶液为催化剂。将15 重量份的醋酸钡、17重量份的异丙醇钛、0. 05重量份的邻苯二酚、0. 2重量份的盐酸以及65 重量份的丙三醇混合以得到混合溶液。用磁力搅拌器连续搅拌3小时使各组分均勻混合以 进行反应。然后将混合溶液置于在60°C水浴中，加入3重量份的乙基纤维素并搅拌至完全 溶解，直至胶体的黏度为30 · S，从而制得用于形成第二电介质层的BaTiO3浆料。利用丝网印刷方法将上述制得的BaTiO3浆料印刷在已形成电极和第一电介质层 的PDP的后板上，然后在烧结炉中于500°C保温30分钟，即得到本发明的第二层电介质层， 其厚度为200nm。实施例2 以与实施例1以相似方式制作实施例2的等离子体显示板后板。在玻璃基板上形成电极并在基板和电极上形成第一电介质层。用于制作第一电介 质层的材料组成如表1所示。接着利用溶胶-凝胶法制备的浆料在第一电介质层上形成第 二电介质层。利用硝酸钡和异丙醇钛来制备BaTiO3凝胶。使用硝酸钡、异丙醇钛为原料，使用 松油醇作为溶剂，使用邻苯二酚为钛醇盐稳定剂，并使用15wt%盐酸为催化剂。将15重量 份的硝酸钡、17重量份的异丙醇钛、0. 05重量份的邻苯二酚、0. 2重量份的盐酸以及64重 量份的松油醇混合以得到混合溶液。用磁力搅拌器连续搅拌3小时使各组分均勻混合以进 行反应。然后将混合溶液置于在60°C水浴中，加入4重量份的乙基纤维素并搅拌至完全溶 解，直至胶体的黏度为30 · S，从而制得用于形成第二电介质层的BaTiO3浆料。利用丝网印刷将BaTiO3浆料印刷在已形成电极和第一电介质层的PDP的后板上， 然后在烧结炉中于500°C保温30分钟，即得到本发明的第二层电介质层，其厚度为250nm。实施例3 以与实施例1以相似方式制作实施例3的等离子体显示板后板。在玻璃基板上形成电极并在基板和电极上形成第一电介质层。使用无铋玻璃粉作 为第一电介质层的材料，其组成如表1所示。接着利用溶胶-凝胶法制备的浆料在第一电 介质层上形成第二电介质层。利用硝酸钡和钛酸四丁酯钛来制备BaTiO3凝胶。使用硝酸钡、钛酸四丁酯为原料， 使用丙三醇作为溶剂，使用邻苯二酚为钛醇盐稳定剂，并使用15wt%盐酸水溶液为催化剂。 将15重量份的硝酸钡、17重量份的钛酸四丁酯、0. 05重量份的邻苯二酚、0. 2重量份的盐 酸以及65重量份的丙三醇混合以得到混合溶液。用磁力搅拌器连续搅拌3小时使各组分 均勻混合以进行反应。然后将混合溶液置于在60°C水浴中，加入3重量份的硝酸纤维素并 搅拌至完全溶解，直至胶体的黏度为35 *S，从而制得用于形成第二电介质层的BaTiO3浆 料。利用丝网印刷将BaTiO3浆料印刷在已形成电极和第一电介质层的PDP的后板上， 然后在烧结炉中于350°C保温60分钟，即得到本发明的第二层电介质层，其厚度为220nm。实施例4-5
以与实施例1以相似方式制作实施例4-5的等离子体显示板后板，区别在于用于 制备BaTiO3凝胶的各组分的体积比不同。其第一电介质层的材料和第二电介质层的材料 的组成，以及第二电介质层的制备工艺条件参数如表1所示。比较例以与实施例1以相似方式制作等离子体显示板后板介质层，但在第一电介质层上 不形成第二电介质层。表1 第一电介质层的材料的组成和第二电介质层的制备工艺条件
权利要求
1.一种等离子体显示板后板介质层的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤在后板的基板上形成电极；在所述基板和所述电极上形成第一电介质层；在所述第一电介质层上形成第二电介质层；所述离子体显示板后板介质层由所述第一电介质层和所述第二电介质层构成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电介质层是通过溶胶-凝胶法形 成的，包括以下步骤通过将(A)钡盐、(B)钛醇盐、(C)钛醇盐稳定剂、(D)催化剂、和(E)溶剂混合并搅拌使 各组分均勻混合反应，并将混合溶液在50 90°C的温度下热处理1 6小时以制备BaTiO3 凝胶；向制得的BaTiO3凝胶中加入黏度调节剂并搅拌至完全溶解，从而制得第二电介质层浆 料，所述第二电介质层浆料的黏度为15 40 · S ；将所述第二电介质层浆料涂覆或印刷到所述第一电介质层上，并在烧结炉中于350 500°C的温度下保温20 30分钟，从而得到所述第二电介质层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，(A)钡盐、(B)钛醇盐、(C)钛醇盐稳定剂、 (D)催化剂、和(E)溶剂的重量比为A B C D E = 13 15 16 20 0. 05 0.1 0.1 0.3 60 70，优选 14 15 17 19 0. 05 0. 1 0. 2 0. 3 60 65，更优选 15 17 0.05 0.2 64。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钡盐(A)为醋酸钡、硝酸钡、硬脂酸钡 中的任一种；所述钛醇盐(B)为异丙醇钛、钛酸四丁酯中的任一种；所述钛醇盐稳定剂(C) 为邻苯二酚；所述催化剂(D)为盐酸；所述溶剂(E)为松油醇、丙三醇、二乙基卡必醇、二缩 丙二醇正丙醚、三丙二醇单甲醚、二乙基溶纤剂中的任一种；所述黏度调节剂为纤维素类树 脂、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛类中的一种或多种，优选乙基纤维素、硝基 纤维素中的任一种。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述BaTiO3凝胶是将混合溶液在60°C的 温度下热处理3小时而得到的，接着向制得的BaTiOdf胶中加入黏度调节剂搅拌至完全溶 解，并将所述第二电介质层浆料的黏度调节至30 · S，以制得第二电介质层浆料；然后将 所述第二电介质层浆料涂覆或印刷到所述第一电介质层上，并在烧结炉中于350°C保温30 分钟，从而得到所述第二电介质层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电介质层是通过电子束蒸镀法 形成的，包括以下步骤采用BaTiO3作为靶材在0. 01 0. lPa，优选0. 02 0. 04Pa的工作气压下实施蒸镀， 衬底温度为100 250°C，优选150 200°C，蒸镀时间为10 60分钟，优选20 30分钟， 从而得到BaTiO3薄膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电子束蒸镀是在200°C的衬底温度， 0. 02Pa的工作气压下实施的，蒸镀时间为20分钟。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述BaTiO3薄膜的厚度为 50 500nm，优选 200 300nm，更优选 300nm。
9. 一种等离子体显示板，其特征在于，所述等离子体显示板的后板介质层是通过权利 要求1-8中任一项所述的方法制作的。
全文摘要
本发明提供了一种等离子体显示板后板介质层的制作方法，包括以下步骤在后板的基板上形成电极；在所述基板和所述电极上形成第一电介质层；在所述第一电介质层上形成第二电介质层；所述离子体显示板后板介质层由所述第一电介质层和所述第二电介质层构成。本发明还提供了一种包括第二电介质层的通过本发明方法制作的等离子体显示板。使用本发明方法制成的等离子体显示板后板可避免受到蚀刻液的侵蚀，并降低放电电压，减小PDP的功耗。
文档编号H01J17/49GK102087942SQ201010620429
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年9月30日
发明者商红凯, 李海燕, 薛道齐 申请人:四川虹欧显示器件有限公司