透明介质浆料和应用该浆料的等离子显示屏 【技术领域】
本发明涉及等离子体显示屏，尤其涉及用于形成等离子体显示屏的透明介质的浆料及形成该透明介质的方法。
背景技术
等离子体显示屏可以在光照较强环境下得到非常优异的画面，不必关闭周围的灯光就可以显示出清晰的图像。因此，等离子体显示屏非常适合视频会议和其它展示的需要。等离子体显示屏的另一个特点是其水平和垂直方向上的视角都能达到160度，即使坐在一个比较偏的位置也能对其画面一览无遗。与同样屏幕尺寸的电脑监视器和电视相比，等离子体电视机的重量也是最轻的。它的厚度只有9cm，它可以挂到墙上，安装在天花板上或是放在桌子上，而且不受磁场的干扰。等离子体电视机使用起来十分方便，几乎是即插即用，可以接收数据和视频信号
等离子体显示屏由前基板1、后基板7封接而成。前基板用透明导电层制作一组平行并由X和Y组成一对的显示电极2，为降低透明电极2的电阻，在其上再制作一层金属电极(如Ag电极、Cr-Cu-Cr电极)，又称汇流电极3，再在汇流电极3上覆盖透明介质层4和MgO保护层5。后基板上先制作一组平行的寻址电极8，其上覆盖一层白色介质层6，作反射之用。在白色介质层6上形成障壁10，障壁可以是条状，也可以是格子状，高度约100μm。障壁既作两基板之间的隔子，又作防止光串和电串之用。在障壁10的表面和白色介质层上分别依次覆盖红、绿、蓝三基色荧光粉9。三基色荧光粉分别为红色R：(Y，Ga)BO3:Eu，绿色G：Zn2SiO4:Mn，蓝色B：BaMgAl14O23:Eu2+。
位于前基板的透明介质层的主要作用是保护透明电极和汇流电极、积蓄电荷和限制放电电流。维持正常的放电状态，即要求透明介质层薄且其耐电压强度要高。因此，人们总希望透明介质层具有良好的绝缘性和较高的耐压值。如果介质层绝缘性能差，就会导致介质击穿，进而使电极断线；另一方面气体放电所产生的真空紫外光激发荧光粉所产生的可见光需要通过透明介质层，因而，为提高显示屏的亮度就要求介质层的透过率要高。
在介质层的制作过程中，一般通过将介质浆料印刷或者涂敷于已经制作好电极结构的玻璃基板上，然后干燥、烧结得到介质层。虽然介质层没有图形精度要求，但是对于前基板介质层来说，对膜层的透明度、膜厚的一致性以及表面平整度要求较高，在介质层中也不能有气泡、针孔和欠点等缺陷，因为这些缺陷将导致介质膜的耐击穿电压的下降。
介质浆料一般由无机玻璃粉、树脂粘结剂和溶剂组成。根据软化点的不同，介质浆料分为软化型和流动型两种。流动型是指介质的烧结温度远高于介质的软化点，流动型介质浆料烧结后透过率高、表面平整度高，但是与电极反应较大造成介质层绝缘性能的下降；软化型介质浆料的软化点与烧结温度接近，表面平滑性较差、透过率低，但是与电极反应小，介质层的绝缘性能良好。
现有技术中尚未找到理想的形成透明介质层的方法，以获得同时具有良好的介电性能和优异透光率的显示屏用透明介质层。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能同时改善等离子体显示屏的透明介质层的电性能和透光率的透明介质浆料。
根据本发明的透明介质浆料包括玻璃粉料和有机载体，其中，所述玻璃粉料是由不同粒径分布的单分散的玻璃粉组合而成。
在本发明的一种实施方式中，所述玻璃粉料是由D90＝3～10μm的无机粉料(粉料I)和D90＝200～800nm的无机粉料(粉料II)组合而成。
在本发明的一种优选实施方式中，所述玻璃粉料是由D90＝3～5μm的无机粉料(粉料I)和D90＝600～800nm的无机粉料(粉料II)组合而成。
在进一步优选的实施方式中，上述粉料I按重量计占玻璃粉末总量的70～98％。
在本发明地一种实施方式中，所述玻璃粉末按重量计为所述浆料的60～90％。
本发明的另一方面还提供一种用于形成等离子体显示屏的透明介质层的方法及应用该方法获得的等离子体显示屏。
本发明通过将两种或者多种粒径分布的单分散无机粉料粒子，按照适当的配比进行混合，再与有机载体混合来制备用于形成等离子体显示屏前基板透明介质层的浆料，采用该浆料可以降低通过例如丝网印刷、涂敷等方法形成的介质浆料层的粉体粒子之间的间隙，减少在进行高温烧结过程中透明介质层产生气泡、裂纹、剥离、针孔等空隙的可能性，降低透明介质层的厚度，从而提高透明介质层的透过率及耐击穿电压。
【附图说明】
图1是现有的等离子体显示屏的结构示意图。
【具体实施方式】
本发明的主要特点是，将不同粒径分布的单分散玻璃粉末进行合理的组合，用于形成等离子体显示屏的透明介质层。
本发明中的透明介质浆料主要由玻璃粉料和有机载体组成。玻璃粉料
可以用于本发明的无机玻璃粉料可以是现有技术中证明可用的所有种类的玻璃成分，包括，但不限于，含铅玻璃，例如PbO-B2O3-SiO2、PbO-B2O3-ZnO和PbO-B2O3-SiO2-ZnO；无铅磷酸盐玻璃，例如SnO-P2O5、ZnO-P2O5、R2O-R’O-P2O5(R为Li、Na、K；R’为Ba、Ca)、SnO-B2O3-P2O5和SnO-ZnO-P2O5；B2O3-BaO-ZnO系玻璃；Bi2O3-B2O3-BaO-ZnO系玻璃；以及Bi-B-Si系玻璃。
在本发明的一种优选实施方式中，采用的是Bi-B-Si系玻璃粉料，该粉料主要包括Bi2O3、B2O3、SiO2、CaO和ZnO，其中各组分的重量百分比分别为：Bi2O320～50％，B2O310～40％，SiO25～20％，CaO10～40％，ZnO30～70％，Al2O30.5～5％，其他可添加MgO、BaO、Na2O、K2O等氧化物组分调节玻璃粉的各项物理性能。以上各组分中B2O3由硼酸或者硼酐引入，Na2O、K2O由其Na2CO3、K2CO3引入，其余各组分均直接通过添加氧化物进行混合调配。
在制备符合本发明要求的玻璃粉体时，可以将市售的由适宜成分组成的具有不同粒径的玻璃粉料相混合，而直接得到所需的玻璃粉料。可替代地，是将不同的所需玻璃成分按所需的比例混合，经过熔制、成型和退火等常规步骤制成基础玻璃。然后，根据要求将基础玻璃粉粹至所需要的尺寸。在一典型的操作中，将所需玻璃成分在混料机混合均匀后，在高温固相烧结炉中在800～1300℃烧制20分钟以上，得到均匀的金属氧化物的混合液体，将其倒至玻璃压片机上压片后，在球磨罐中进行粗粉碎，再将粗粉碎之后的玻璃料在行星式球磨机中进一步细粉碎就可得到的无机粉料粒子，然后，采用适宜的方法，例如通过气流粉碎的方法，进一步将上述无机粉料粉碎至多种更小级别的尺寸。
在本发明的一种具体实施方式中，采用D90(至少90％体积的颗粒的直径)在3～10μm粒径范围的粉体I与D90在200～800nm粒径范围的粉体II的组合，优选地，其中粉体I占玻璃粉料总重量的70～98％。如果低于70％，则相应地要求使用过多的小粒径无机粉末，这无疑会提高生产成本；如果高于98％，则大颗粒玻璃粉之间的间隙得不到有效填充，从而得不到预期效果。
在本发明的一种优选实施方式中，采用D90在3～5μm粒径范围的粉体I与D90在600～800nm粒径范围的粉体II的组合，优选地，其中粉体I占玻璃粉料总重量的80～90％。
在本发明中，用于透明介质浆料的无机粉料总重量占浆料总重量的60～90％。如果低于60％，由于在涂覆的膜层中存在较多的有机介质，其将无机粉末过分地分散，从而延长了排气过程的时间并有可能在烧结后形成的介质层中还是有较多的间隙；如果高于90％，由于有机载体太少，不能使无机粉末混合均匀，也不利于浆料的均匀涂覆，同时，涂膜也不具有足够的粘接性。
有机载体
适用于本发明中的有机载体要求其对无机粉料有良好的分散性，并能防止无机粉料粒子之间的团聚；良好的成膜性及流平性能，以适应丝网印刷、涂敷过程的要求，能得到平滑的膜层；不会对无机粉料的烧结过程带来影响，在达到烧结温度之前要求有机载体已经基本分解完全，不会因为残留有机载体而造成气泡、针孔等缺陷。
符合上述要求的有机载体一般由高沸点的溶剂和起增稠作用的树脂组成。
选择溶剂组分的要求是树脂在溶剂中有较高的溶解度，能得到完全溶液；溶剂不与组合物中的其他组分发生反应；应当有适当的挥发性以适用于丝网印刷或者涂敷过程并能保证存贮过程中粘度的稳定。优选用于本发明中的溶剂为常压下的沸点在150～300℃之间的高沸点有机溶剂。这样的溶剂包括脂肪醇、脂肪醇酯，例如乙酸酯和丙酸酯；萜烯，如松油醇；乙二醇及其酯，如乙二醇单丁基醚和丁基溶纤剂乙酸酯；卡必醇酯，如丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯和卡必醇乙酸酯；(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)以及它们混和形成的溶剂。
上述的树脂要求其分解温度低且分解之后灰分低，所使用的树脂一般包括：醇酸树脂、(甲基)丙烯酸树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、乙基纤维素、硝基纤维素等，以及它们按照一定比例进行混合。所使用的树脂总重量占有机载体总重量的3～15％。
还可以在有机介质中使用适量的增塑剂或称增韧剂，以使介质层有较好的韧性，也能使浆料具有胶粘性。增塑剂可以是多种有机物，例如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，环氧大豆油，磷酸三甲苯酯，磷酸三苯酯，癸二酸二辛酯，氯化石蜡等，其加入量可以为有机载体的0～10wt％。
有机载体的总重量占浆料总重量的10～40％。
为进一步改善浆料的性能，还可选择性地在其中加入分散剂、防沉降剂、消泡剂、流平剂、触变调节剂等。
浆料的制备
按照预定的重量分别称取无机粉料于混合罐中，并加入预定重量的与之相应的有机载体，在高速剪切分散设备上进行分散混合，然后将混合好的浆料经过三轴辊轧机，进一步促进无机粉料的分散及其与有机载体的融合，至浆料中无机粉料的粒度小于10μm，将所得浆料经过过滤机过滤后进行真空脱泡即得最终的样品。
印刷及烧制条件
使用325目的不锈钢丝网进行印刷，将印刷好的玻璃基板置于150℃的干燥箱中约10分钟，测得干燥的膜层厚度约20μm。
所选择的烧制曲线为350℃保温脱气20分钟，然后升温至580℃并保温20分钟后降温。
实施例1
无机粉料的制备：按照以下配方：Bi2O3 19％，B2O3 14％，SiO29％，Al2O3 1.1，CaO 18％，ZnO 38％，MgO 0.9％称量各氧化物共2kg，混合均匀后在高温固相烧结炉中1200℃保温1小时，得到均匀的玻璃液。将该玻璃液倒至对辊压片机使其迅速冷却并压制成约1mm厚的玻璃碎片，将玻璃碎片放至球磨罐中在球磨机上进行粗粉碎至玻璃粉料的粒子小于1mm。将玻璃粉料在气流粉碎机上进一步进行细粉碎分别得到D90≈3μm以及D90≈700nm的两种玻璃粉料，将上述两种玻璃粉料按照重量比9∶1进行混合，得到用于配制浆料的无机粉料。
有机载体的制备：按照重量比6∶10∶84分别称量乙基纤维素、丁基卡必醇乙酸酯及松油醇，在搅拌的条件下加热至60℃并保温至乙基纤维素完全溶解得到均一透明的溶液。
浆料的制备：按照重量比7∶3将无机粉料和有机载体混合后，再高速剪切分散设备上进行分散混合，然后经过三轴辊轧机辊轧至粒度小于5μm，将所得浆料过滤后进行真空脱泡。测定粘度为23pa·s。
以此浆料通过丝网印刷的方法在玻璃基板上制作样品，采用分光光度计测定发射光波长在400～800nm时相对于基板玻璃的透过率为80～82％；在介电常数测试设备上测定在1MHz下的介电常数ε＝12～13。
实施例2
除两种玻璃粉料按照重量比8.5∶1.5混合配制无机粉料外，其余条件与实施例1相同，配制浆料。测定粘度为25pa·s。
以此浆料通过丝网印刷的方法在玻璃基板上制作样品，采用分光光度计测定发射光波长在400～800nm时相对于基板玻璃的透过率为77～80％；在介电常数测试设备上测定在1MHz下的介电常数ε＝11～13。
对比例1
无机粉料只采用D90≈3μm的玻璃粉料，其余条件与实施例1相同，配制浆料。测定粘度为28pa·s。
以此浆料通过丝网印刷的方法在玻璃基板上制作样品，采用分光光度计测定发射光波长在400～800nm时相对于基板玻璃的透过率为61～65％；在介电常数测试设备上测定在1MHz下的介电常数ε＝7～9。
本发明通过将两种或者多种不同粒径分布的单分散的无机粉料粒子，按照一定的配比进行混合，再与有机载体混合来制备透明介质浆料，从而在采用印刷或者涂敷方法形成的介质层中，大的无机粉料粒子之间的空隙被小的无机粉料粒子进行填充，使得涂覆的介质浆料膜中，玻璃粉末粒子之间的间隙减小，堆积更加紧密，减少了在进行高温烧结过程中透明介质层产生气泡、裂纹、剥离、针孔等空隙的可能性，透明介质层耐击穿电压得到提高，同时可以降低透明介质层的厚度，提高了透光率。
尽管通过特定实施方式已经详细地描述了本发明的精神，但这些实施方式仅是出于示例的目的而不是限制本发明。应该理解的是，本领域技术人员可以在不背离本发明的范围和精神的前提下，对于具体实施方式进行变化和修改。例如，本领域技术人员在获得上述教导之后，很容易想到不同于上述实施例所披露的粒径组合方式，这些皆应涵盖在本发明权利要求书所限定的范围之内。