專利名稱：：用于等離子顯示面板的介質玻璃粉及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種介質材料及其制備方法，更具體地，涉及一種用于等離子顯示面板的介質玻璃粉及其制備方法，以及包括該介質玻璃粉和有4幾載體的介質漿料及其制備方法。
背景技術：
：近年來，在用于電腦和電視等的圖像顯示的彩色顯示裝置中，等離子顯示面豐反(PlasmaDisplayPanel,簡稱PDP)作為輕薄的大型平板彩色顯示終端設備正日益引人矚目。等離子顯示面^反具有前玻璃基才反和形成于該基^反上的方文電用掃描電極，在掃描電極上形成有厚度為20~30jim的前板介質層。對于前板介質層，要求其可見光透過率高、高的耐電壓特性、合適的介電常數以及與前基板匹配的熱膨脹系數。目前，通常采用印刷法、涂覆法或者貼膜法先制備材料層，干燥后在500-600。C溫度范圍內以燒結的方式制作介質層。作為滿足上述特性要求的材料，富鉛體系玻璃粉通常被采用，但由于環保要求的提高，對污染環境物質的限制使用已成趨勢。鑒于此，本發明特提出無鉛體系的介質材料。另外，前板介質層高的透過率要求材料燒結時容易去除氣泡，沒有異常著色。這對介質材料，尤其無機粉體的純度、粒度及粒徑分布提出了很高的要求。只有當玻璃粉的純度高、粒度較小且粒徑分布窄時，制作的材料層才會越均勻平整，在粉體顆粒填充密度提高的同時，燒結階段的受熱面積增加，可以提高介質層的致密性，減少氣泡，沒有異色，獲得較高的可見光透過率。鑒于此，本發明提出了一種介質玻璃粉的制備方法。
發明內容本發明的一個目的是4是供一種無鉛環保型的主要用于形成PDP前面4反高透光率優質介質層的介質材4牛，具體i也涉及介質玻璃粉的配方(組成)。介質材料可以是印刷或涂覆用漿料，也可以是貼覆型干膜。當在本發明配方體系的玻璃粉中加入顏料、填料或導電物質等時，其還可以作為PDP后板介質材料、電極材料及其它封裝材料等。本發明的另一個目的是提供一種介質玻璃粉的制備方法，利用該方法可以獲得高純度、較小粒度及窄粒徑分布的玻璃粉。根據一個方面，本發明提供了一種介質玻璃粉，包括30~50wt。/o的Bi203、10~20wt。/o的B203、1~8wt。/o的Si02、10~20wt%的ZnO、10~20wt。/。的BaO、1~8wt。/o的K20。ot匕夕卜，才艮才居小生能調節需要還可以加入0~5wt。/。的A1203、0~5wt。/。的MgO、0~1wt%的CuO。該玻璃粉為一種無鉛環保型的主要用于形成PDP前面板高透光率優質介質層的介質材料。根據另一個方面，本發明提供了一種制備高純度、較小粒度及窄粒徑分布的玻璃粉的方法，該方法包括以下步驟(1)4安照成分及重量配比進4于配并+，并充分混合；(2)將配料投入到在燒結爐中預熱后的白金坩堝中，在850~1300°C下進4亍一次:溶制；(3)將熔制好的玻璃液軋片淬火，形成帶裂紋的玻璃碎片；(4)利用石皮碎才幾或3求磨才幾將^皮璃石年片4且并分石卒；以及(5)對所得到的玻璃粗粉料進行超細粉碎與分離，獲得所需粒度及理想粒徑分布的玻璃#分。其中，步驟(5)中利用氣流粉碎機對玻璃粗料進行超細粉碎與分離。在又一個方面，本發明提供一種用于等離子顯示面板的介質漿料和介質干膜，它們的無機組分為含有30~50wt。/。的Bi203、10~20wt。/。的B203、1~8wt。/o的Si02、10-20wt。/o的ZnO、10~20wt%的BaO、1~8wt。/。的K20的玻璃粉末。根據性能調節需要玻璃粉末中還可以力口入0—5wt。/o的A1203、0~5wt。/o的MgO、0~1wt%的CuO。本發明采用Bi系低玻粉代替高污染的Pb系低玻粉作為介質材料的無機組分，符合環保要求和趨勢，通過合理的調節玻璃粉配方，并采用白金坩堝熔制、氣流粉碎機超細粉碎等先進制備工藝獲得了性能優異、高純度、較小粒度及窄粒徑分布的玻璃粉。包含該玻璃粉的介質材料燒結時容易去除氣泡，沒有異常著色，粉體顆粒填充密度提高的同時，燒結階段的受熱面積增加，可以提高介質層的致密性，減少氣泡，制備的前板介質層均勻平整，可見光透過率高，濁度小，表面平整光滑，擊穿電壓高，而且熱膨脹系數與前基板相適應，可以良好地應用于PDP前板介質層。此外，在該玻璃粉中加入顏料、填料或導電物質等，還可作為PDP后板介質材料、電極材料及其它封裝材料等。圖1是等離子顯示面板的構造實例；圖2示出了根據本發明的實施例所制得的介質玻璃粉的掃描電4竟照片(SEM);以及圖3示出了根據本發明的實施例所制得的介質玻璃粉的粒度分布曲線。具體實施例方式以下將參照附圖對才艮據本發明的方法制備的玻璃4分進4亍具體描述，本領域4支術人員應該明了，以下的具體描述是為了《更于理解本發明，并不用來限制本發明的保護范圍。根據本發明的一個方面，本發明提供了一種無鉛環保型的主要用于形成PDP前面板高透光率優質介質層的介質玻璃粉。該玻璃粉包4舌Bi203、B203、ZnO、BaO,另外還含有Si02與K20。》匕外，根據性能調節需要可能還含有A1203、MgO、CuO。在本發明的具體實施方式中，玻璃4分包4舌30~50wt。/。的Bi203、10~20wt。/。的B203、1~8wt。/。的Si02、10~20wt。/o的ZnO、10~20wto/o的BaO、l~8wt0/"々K2O。此夕卜，才艮據性能調節需要還可以力口入0—5wt。/o的A1203、0~5wt。/o的MgO、0~1wt。/o的CuO。將^皮璃4分的成分組成限定在如上范圍的原因如下Bi203保持玻璃的穩定性，降低軟化點。含量為3050wt。/0。如果含量少于30wt。/。，則玻璃粉的軟化點將超過600。C;如果含量7多于50wt%,則熱膨脹系數過高，軟化點偏低，并4吏介質層著褐色，同時4尋增力口成本。B203降低玻璃析晶性和電導率，提高熱化學穩定性與介電常數，擴大玻璃化范圍，改善玻璃光澤。如果玻璃粉中的B203含量少于10wt。/0，則玻璃化困難；如果含量多于20wt。/0，則易發生分相。ZnO降低熱膨脹系數，降低軟化點，增加熱化學穩定性與耐石咸性。其含量為10~20wt%。如果含量少于10wt。/。，則達不到降低膨脹系數或軟化點的效果；而如果含量多于20wt%，則容易發生晶化，難以得到透明的燒結介質層。BaO降低玻璃軟化點，增大熱膨脹系數，并抑制玻璃分相。如果含量4氐于10wt%，則不能達到明顯的助熔與4是高透過率的效果；并且如果含量高于20wt%，則玻璃粉的熱膨脹系數偏大。Si02能有效的提高玻璃化轉變溫區，增加玻璃的熱化學穩定性和機械強度，降低電導率與介電損耗。如果其含量高于8wt。/。，則玻璃軟化點偏高；而如果其含量低于1wt%，則玻璃化困難，耐水性變差。K20降低玻璃的機械強度與玻璃化轉變溫區，降低化學穩定性，明顯增大熱膨脹系數，能夠抑制玻璃與電極的反應及電極周圍氣泡的生成，如果含量低于1wt%,在不能有效的抑制氣泡生成，介質層透明度不佳，而如果含量高于8wt。/。，則膨力長系凄t明顯偏大。MgO降低玻璃析晶性，增加玻璃高溫粘度，提高玻璃的化學穩定性和機械強度。如果含量超過5wt。/。，則3皮璃高溫粘度過大，均化效果不理想，優選將其含量控制在3wt。/。以下。A1203的作用與Si02類似。CuO作為玻璃添加劑，可以有效的抑制銀電極發色黃化現象，另外可以控制^皮璃的配位數、穩定性和遷移性。如果含量多于lwt°/。，則會發生介質層過度著色和穩定性惡化，優選其含量低于0.5wt%。此類玻璃粉能夠抑制與電極成分Ag或Cu的反應，消除電極邊緣氣泡，抑制玻璃著色。在常溫lMHz的頻率下，介電常數調整到8以上，優選為8.5以上，以同時確保介質層絕緣厚度和;汶電特性。該成分玻璃粉末透明性優異，具有與玻璃基板相適應的熱膨脹系在500-600。C的溫度區間，尤其是550-580°C的溫度區間燒結具有良好的流填特性。根據另一個方面，提供了一種制備高純度、較小粒度及窄粒徑分布的^皮璃4分的方法，該方法包4舌以下步艱《(1)按照成分及重量配比進行配料，并充分混合；(2)將配料投入到于燒結爐中預熱后的白金坩堝中，在850~1300。C下一次》容制；(3)將熔制好的玻璃液軋片淬火，以形成帶裂紋的玻璃^f爭片；(4)利用破石年才幾或J求磨才幾將玻璃石爭片粗4分石爭；以及(5)對所得到的玻璃粗粉料進行超細粉碎與分離，以獲得所需粒度及理想粒徑分布的玻璃4分。其中，步驟(5)中利用氣流粉碎機對玻璃粗料進行超細粉碎與分離。要將上述3皮璃4分應用于PDP的制作，需要制備成介質漿料或干膜的形式。所以，在又一個方面，本發明提供了一種用于等離子顯示面板的介質漿料，該漿料包括含有30~50wt。/。的Bi203、10~20wt。/。的B203、1~8wt。/。的Si02、10~20wt。/。的ZnO、10—20wt%的BaO、1~8wt。/。的K20的玻璃粉末以及含有樹脂和溶劑的有機載體。另外，根據性能調節需要還可以在玻璃粉中加入0~5wt%的A1203、0~5wt。/。的MgO、0~1wt。/。的CuO。在又一個方面，本發明提供了一種用于等離子顯示面板的介質干膜，該介質干膜的無機組分為含有30~50wt。/。的Bi203、10~20wt。/。的B203、1~8wt。/。的Si02、10—20wt。/。的ZnO、10~20wt%的BaO、1~8wt。/。的K20的玻璃粉末。另外，根據性能調節需要還可以在3皮璃4分中加入0-5wt。/o的A1203、0~5wt。/o的MgO、0~lwt。/o的CuO。當制備介質漿料或干膜時，除了以上玻璃粉和顏料或填料構成的無機組分外，還含有溶劑和樹脂混合或單獨構成的有才幾組分。作為溶劑，主要有a(p，力-松油醇等萜烯類、乙二S事一烷基(二烷基)醚類、二乙二醇一烷基(二烷基)醚類、乙二醇一烷基(二烷基)醚二乙酸酯類、二乙二醇一烷基(二烷基)醚二乙酸酯類、丙二醇一烷基(二烷基)醚類、丙二醇一烷基(二烷基)醚二乙酸酯類、甲醇、乙醇、異丙醇、1-丁醇等醇類。這些;容劑可以分別單獨4吏用，也可以兩種以上混合^f吏用。作為樹脂，主要有硝基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素等纖維系樹脂，聚丙烯酸丁酯、聚曱基丙烯酸酯等丙烯酸系^J"脂，丙烯酸系聚合體、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛等。這些樹脂可以分別單獨4吏用，也可以;昆合4吏用。另夕卜，為了提高材料性能，也可以在漿料中添加適量的分散劑、增塑劑等助劑。利用本發明制作的PDP不限定其結構，通常采用圖1所示的結構，特征在于顯示電極103、顯示掃描電極104、前板透明介質層105、尋址電極107、后板白色介質層108使用了上述介質材料或含有上述^皮璃4分末。關于PDP的制作，在前纟反制作過程中，首先，在前面Jf皮璃基4反101上用絲網圖形印刷、光刻或i里入等方法形成顯示電才及103、顯示掃描電極104;然后，用絲網印刷、涂#史或貼膜的方法在電才及103、104上制作厚度二十孩t米左右的前一反透明介質層105;4妄著，采用電子束蒸發或離子束轟擊的方式在前板透明介質105上形成幾百納米厚度的MgO保護層106。在后^反制作過程中，首先，在后面3皮璃基4反102上用絲網圖形印刷、光刻或i里入等方法形成尋址電才及107;然后，在尋址電才及107上用絲網印刷、平涂、輥涂或貼膜的方法制作厚度二十微米左右的下板白色介質層108;接著，在下板白色介質層108上用絲網圖形印刷、噴砂、一次或多次感光、剝離或模壓等方法形成高度為顯示電才及103、104間隙1.2~1.5倍的障壁109;最后，在障壁109形成的方文電空間122中，用絲網印刷、感光或噴墨的方法形成焚光體層IIOR、IIOG、IIOB。下面將詳細地介紹本發明的介質玻璃粉及其制備方法的實施方式，所述細節不用于限制本發明的范圍。只要按照權利要求所述方法制備的玻璃粉，均屬于本發明權利要求保護的范圍。首先，才艮據上述玻璃并分成分進4亍稱量、配泮牛，方丈入V型混泮牛才幾充分混合至均勻；然后，將白金坩堝在燒結爐中預熱一段時間，取出，將混合均勻的配料倒入坩堝中，并放入燒結爐中熔制，預熱與熔制溫度根據配方的不同選擇850~1300°C之間，熔制過程可以攪拌；待玻璃液均化澄清理想，將其倒入軋片機軋片淬火，形成帶裂紋的玻璃碎片；收集玻璃片，利用破碎機或球磨機將碎片粗粉碎，成為平均粒徑毫米級的粗粉末，符合超細粉碎進料要求；接著，將粗粉末投入氣流粉碎機，調節氣流粉碎工藝參數，對粗粉末進行超細粉碎加工，在旋風分離出料處獲得所需粒度及理想粒徑分布的玻璃粉。本發明制作的玻璃粉可以中值粒徑小于3nm、徑距小于1.5、方差小于0.8pm2。實例實例1首先，4安照以下配方40.3wt%(重量％)的Bi203、15.2wt%的B203、5wt。/。的Si02、15.8wt。/。的ZnO、18.1wt。/。的BaO、2.9wt%的K20、2.5wt。/。的A1203、0.2wt。/。的CuO稱量各氧化物，配料來源于氧化鉍、硼酸、碳酸鋇、氧化鋅、二氧化娃、碳酸鉀，將各成分放入V型混料機充分混合至均勻；然后，將白金坩堝放在燒結爐中預熱一段時間后取出，將混合均勻的配料倒入白金坩堝中，接著放入燒結爐中熔制，其中預熱與熔制的溫度為1200°C,熔制過程可以攪拌；待玻璃液均化澄清理想，將其倒入軋片機進行軋片淬火，以形成帶裂紋的玻璃碎片；收集玻璃片，利用破碎機或球磨機將碎片粗粉碎成平均粒徑為毫米級的粗粉末，以便符合超細粉碎進料的要求；接著，將所得到的粗粉末投入到氣流粉碎機中，調節氣流粉碎工藝參數，分級輪速度16500rpm，粉石爭壓力0.5MPa，對粗粉末進行超細粉碎加工，然后在旋風分離出料處進行分離，以獲得所需粒度及理想粒徑分布的玻璃粉。將熔制的玻璃液倒入模具中，自然冷卻后取出，使其成為直徑5mm，長度35~50mm的圓4主體，測定其在50~350。C之間的熱膨脹系數與玻璃轉變溫區。根據基板匹配要求，熱膨脹系數的范圍適合在80±5xl0力。C。按照以上操作對上述獲得的玻璃粉進行了熱膨脹系數、玻璃轉粒徑分布。結杲表明，采用實施例1中的各組分配比獲得的玻璃粉具有的熱膨月長系tt為77x10力。C、中^f直4立徑為2.95pm及沖立徑分布的徑3巨為1.44，如表1所示。介質漿料的制備及其性能首先，將5重量份的乙基纖維素、14重量份的丁基卡必醇乙酸酯、81重量份的松油醇70°C水浴加熱混合制成有機載體；然后將30重量份的有機載體和70重量份的上述玻璃粉混合，攪拌，用三輥禮制成粘度25Pa.s左右的介質漿泮牛。采用325目絲網在電才及103、104上印刷介質漿泮+,流平2分鐘，150。C干燥爐中保持5分鐘去除有機溶劑；最后在580。C燒結爐內保溫20分鐘，即在等離子體顯示面板的電極表面形成厚度24樣吏米的透明介質層105。利用紫外可見分光光度計測量該介質層在可見光區間的透過率，以波長550nm黃綠光透過率數值作比較。通常要求透過率在80%以上為佳。使用色彩色差儀測定表示介質層著色度的b值。從總的b值中減去Ag電才及和玻璃基^反的b之后得到的數值為介質層泛黃度。若b值低于1.5,基本未^L測到泛黃現象，所以b值4氐于1.5為佳。按照上面提及的操作對上述透明介質層進行了透過率、介電常數及泛黃度的測試，結果表明，可見光透過率為84%、著色度b值為1.10,如表1所示。13實例2-10采用與上述實例1相同的操作，不同之處在于按照表l中所列出的各組分含量，進行實例2-10的操作。結果表明，采用表l中所列出的組分含量基本上能夠實施本發明，具有與實例1的玻璃粉基本相同的各項基本物理性能。根據本發明實例所獲得的玻璃粉的電鏡照片示于圖2中，粒度分布曲線示于圖3中。乂人圖2與圖3中可以看出，所制-彈的^皮璃并分的粒度較小、并且粒徑分布較窄。表1為本發明所涉及的玻璃粉的10個實例的組分組成表，其中，百分比指的是重量百分比。比較例1隱10按照與實例1相同的操作進行比較例1-10,不同之處在于比#交例1-10中玻璃4分的各組分含量有部分在片又利要求的組分含量范圍之外。測得的比較例1-10的各項基本性能指標也列在下面的表1中。表l玻璃粉的組分含量及其性能<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在上述實例1-10中，通過調整各組分在玻璃4分中的重量百分比以及通過添加少量的A1203、MgO、CuO使玻璃粉的各項基本性能指標得以調整。從表l的結果可知，本發明的各實例提供的介質玻璃粉的熱膨脹系數、介質層透過率、泛黃度等性能參數都到達了優良的應用要》,，通過4安如下配方30~50wt。/o的Bi203、10~20wt。/o的B203、1~8wt。/。的Si02、10~20wt。/。的ZnO、10~20wt。/。的BaO、1~8wt%的K20所制得的^皮璃粉適于作為無鉛環^呆型的主要用于形成PDP前面板高透光率優質介質層的介質材料。而各組分含量在上述范圍之外的比較例所獲得的玻璃粉由于基本物理性能上的不足，并不適于作為無4&環4呆型的主要用于形成PDP前面纟反高透光率優質介質層的介質材料，集中在熱膨脹系數與透過率指標不符合。雖然已經通過具體實施例描述和說明了本發明，但應當理解，對本領域技術人員來說，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和等同替換。因此，本發明不限于已經在本文中描述的具體實施例。更確切地，本發明的4呆護范圍由所附的權利要求書限定。權利要求1.一種用于等離子顯示面板的介質玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉包含30～50wt％的Bi2O3、10～20wt％的B2O3、1～8wt％的SiO2、10～20wt％的ZnO、10～20wt％的BaO、1～8wt％的K2O。2.根據權利要求1所述的介質玻璃粉，其特征在于，所述介質玻璃粉還包含選自由A1203、MgO、以及CuO組成的組中的一種或多種物質。3.4艮據4又利要求2所述的介質玻璃并分，其特征在于，所述介質玻璃粉中A1203的含量為0~5wt%、MgO的含量為0~5wt%、而CuO的含量為0~1wt%。4.一種制備介質3皮璃4分的方法，其特4正在于，所述方法包4舌以下步驟1)按照所述玻璃粉的各組分及配比進行配料，并充分混合；2)將配料投入到于燒結爐中預熱后的白金坩堝中，在850~1300。C下進4亍一次》容制；3)將熔制好的3皮璃液軋片淬火，以形成帶裂紋的3皮璃石卒片；4)利用破碎機或球磨機將所述玻璃碎片粗粉碎；以及5)對玻璃粗粉料進行超細粉碎與分離，以獲得所需粒度及斗立徑分布的3皮璃4分。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟5)中利用氣流粉石爭機對所述玻璃粗粉料進行超細粉石卒與分離。6.—種用于等離子顯示面板的介質漿料，其特征在于，所述介質漿料包括權利要求1-3中任一項所述的介質玻璃粉，以及含有樹脂和溶劑的有機載體。7.根據權利要求6所述的介質漿料，其特征在于，所述玻璃粉采用根據權利要求4或5所述的方法制得。8.—種用于等離子顯示面板的介質干膜，其特征在于，所述干膜的無才幾組分為權利要求1-3中^壬一項所述的介質^皮璃并分。9.根據權利要求8所述的介質干膜，其特征在于，所述玻璃粉采用根據權利要求4或5所述的方法制得。全文摘要本發明提供了一種用于等離子顯示面板的介質玻璃粉及其制備方法，包含該介質玻璃粉以及含有樹脂和溶劑的有機載體的介質漿料及其制備方法。該介質玻璃粉包括30～50wt％的Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、10～20wt％的B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、1～8wt％的SiO<sub>2</sub>、10～20wt％的ZnO、10～20wt％的BaO、1～8wt％的K<sub>2</sub>O。此外，根據性能調節需要還可以加入0～5wt％的Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、0～5wt％的MgO、或0～1wt％的CuO。根據本發明的方法制備的玻璃粉性能優異、純度高、粒度較小及粒徑分布窄。包含該玻璃粉的介質材料燒結時容易去除氣泡，沒有異常著色，可以提高介質層的致密性，減少氣泡，制備的前板介質層均勻平整，可見光透過率高。文檔編號C03C3/066GK101684033SQ20081022346公開日2010年3月31日申請日期2008年9月28日優先權日2008年9月28日發明者丁海泉,建曹,陳雪生申請人:四川虹歐顯示器件有限公司