專利名稱：在基片上形成阻擋結構的方法及其形成的物體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在玻璃層形成空腔圖案(一系列空間)的方法。具體地講，本發明涉及一種對施加到基片的泡沫玻璃層進行化學蝕刻以便在泡沫玻璃層形成空腔圖案的方法。更具體地講，本發明涉及一種方法，可在泡沫玻璃層各向異性地進行蝕刻以形成空腔圖案。本發明還涉及具有通過化學蝕刻工藝在泡沫玻璃層形成的空腔圖案的物體。
等離子顯示屏經常用作許多裝置的視頻顯示屏，比如電視和顯示器。等離子顯示屏的結構包括一般是片狀的前和后玻璃基片，這些基片具有互相相對的內表面并在密封的屏面之間含有化學穩定的氣體。密封位于基片之間和屏面周邊上。絕緣層覆蓋的細長電極設置在兩個基片上，前玻璃基片上的電極橫向延伸到位于后玻璃基片上的電極。電極形成了氣體放電單元或像素，這些單元或像素可通過等離子顯示屏的電驅動裝置有選擇地帶電。
顯示屏一般設置熒光粉來增強發光性能，并因此增強顯示屏的激發效率。熒光粉還可以設置為像素，各像素具有至少三個次級像素或氣體放電單元，可分別發射紅、黃、藍三原色以提供彩色等離子顯示器。
等離子顯示屏后玻璃基片的傳統結構具有細長的氣體放電空腔或槽，相應的阻擋條將這些槽互相分開。這些間隔開的槽形成獨立的像素列。
各像素列因此獨立于槽另一邊的像素列。各像素列的互相獨立提供了很好的色分離和像素合成。使用了比槽更復雜的空腔圖案的其他結構幾何形狀已經得到應用，比如華夫餅干圖案、金剛石圖案、裝蛋箱或蜂巢圖案等。所有這些不同的圖案在下面將稱作空腔圖案。所有通常沿著空腔的側面或周邊的某種類型帶壁結構將稱作阻擋條。
可以使用許多方法在玻璃層形成氣體放電空腔圖案和阻擋條結構。阻擋條一般可通過某種類型的直接印刷或加工工藝，或者通過澆注或轉移形成整個層，接下來通過去除一部分層體以形成阻擋條結構。在后者中，去除一部分層體以形成空腔圖案將通過多種實施技術中的一種來實現，這些實施技術包括去除不需要的材料，如果整個層包含光敏元件的話。
在通過絲網印刷術直接印刷的情況下，絕緣糊印刷到電極之間形成阻擋條結構。利用絲網圖案絕緣糊印刷到電極之間。使用一個或多個玻璃組分經過一個或多個焙燒循環來使阻擋條達到所需的高度，從而形成了具有所需深度的空腔圖案。這種方法由于存在多次印刷時圖案難對準的問題將導致質量問題。這種印刷技術還難以應用于大面積，帶來分辨率限制的問題。
形成氣體放電阻擋條的另外方法是用照相平版印刷法在預先焙燒過的玻璃表面形成抗蝕層，其中被除去的面積是暴露的。暴露的面積其后將進行噴砂，用摩擦方式去除玻璃料并形成阻擋結構。一般地，在施加玻璃阻擋材料之前，可將原始絕緣層施加到電極圖案的上面。原始絕緣層在比阻擋條焙燒(或燒結)溫度更高的溫度下進行固化，可用來在噴砂時保護電極。玻璃阻擋層通過適當的工藝進行施加，比如絲網印刷術，并通過部分焙燒來形成后面工藝操作中要求的強度。然后抗蝕掩模形成，以保護并同時部分暴露進行焙燒的阻擋材料的不同區域。然后對玻璃層進行噴砂形成阻擋結構。通過噴砂形成的阻擋條然后在高溫下進行焙燒，對包括阻擋條的玻璃顆粒進行燒結。噴砂工藝很臟并且成本很高。
阻擋條結構還可以通過化學蝕刻在玻璃層上形成，可使用傳統的照相平版印刷技術對透明的玻璃進行化學蝕刻以形成類似與用噴砂方法形成的光致抗蝕掩模。然后對暴露的面積進行蝕刻，形成空腔圖案和阻擋條。該傳統的蝕刻工藝受到的限制之一是蝕刻具有顯著的各向同性性質，即，側向的蝕刻速率等于垂直向的蝕刻速率。這限制了在較高分辨率的條件下形成較深空腔圖案的能力。
若能提供一種利用有效的各向異性玻璃阻擋層蝕刻技術在玻璃阻擋層上形成較深空腔圖案的方法將是非常有利的。提供一種形成不會負面影響基片的阻擋條或不要求設置獨立的絕緣層來保護電極的方法也是有利的。
在泡沫玻璃層形成空腔圖案的方法包括提供帶有至少一個適合接受玻璃層的主表面的基片。施加至少一層玻璃糊狀組分到所述基片的主表面。然后通過至少一個焙燒循環，加熱所述基片和玻璃糊狀組分到足夠高的溫度，以得到粘接到所述基片主表面的泡沫玻璃層。化學蝕刻至少一部分泡沫玻璃層，得到泡沫玻璃層的至少一個阻擋條圖案。
在優選實施例中，基片是玻璃基片，對泡沫玻璃層進行蝕刻得到阻擋條，阻擋條在等離子顯示屏上形成了氣體放電槽。蝕刻的空腔圖案可以是簡單的直槽或是更復雜的幾何圖案，比如華夫餅干圖案、金剛石圖案、裝蛋箱或蜂巢圖案等。空腔圖案是由阻擋條結構形成和被阻擋條結構分開，阻擋條結構具有各種可能的截面輪廓或形狀，比如改進的I形或梯形。電極首先設置到玻璃基片，其后是施加均勻的玻璃絕緣層，在施加泡沫玻璃糊狀組分之前，對玻璃絕緣層進行焙燒。在形成泡沫玻璃層之后，在泡沫玻璃層蝕刻出具有光致抗蝕劑所限定圖案的槽。在泡沫玻璃層上蝕刻出的槽位于與電極位置對應的地方。
優選實施例所產生的物體適合用作等離子顯示屏的后基片，也可以用作某些等離子顯示設計的前基片。然后將熒光粉設置在槽中，當電極被激發時可增強氣體放電的發光度。如果希望單色顯示，可以不設置熒光粉。
等離子顯示屏以及其他平面顯示屏，比如場致發射顯示屏(FEDs)，用玻璃基片表面上的條狀圖案作為次像素元結構的一部分。圖案結構的側壁用作阻擋條的功能。多個對應的空腔圖案形成次像素或像素元的獨立列和/或行，這些次像素或像素元通過阻擋條互相分開。本發明提出了在等離子顯示屏上形成阻擋條的改進的工藝。
根據本發明，任何能夠與泡沫玻璃粘結的基片都適合用于本發明的方法。基片應當能夠耐受形成泡沫玻璃層的玻璃糊組元的焙燒溫度。適合的基片包括，如從玻璃、金屬、聚合物和陶瓷中選出的材料。本發明的方法的一個重要用途是將玻璃基片用于形成等離子顯示屏。傳統的浮法玻璃生產工藝生產的玻璃基片是符合本發明目的的適當玻璃基片的示例。
基片必須與泡沫玻璃層的組分互相兼容。基片的熱膨脹系數應當與泡沫玻璃層的熱膨脹系數適當配合，以便防止焙燒后的泡沫玻璃層冷卻時出現不應有的應力增加。應力增加可導致泡沫玻璃和基片之間和材料中間在隨后的時間里出現開裂或破碎。另外，基片的軟化點應當高于泡沫玻璃材料的軟化點。泡沫玻璃層的形成發生在較高溫度。因此，基片應當能夠耐受這些溫度，不發生變形。
將本發明的用于等離子顯示屏的方法包括使用粘結到基片表面的電極。等離子顯示屏的技術人員使用的傳統電極適合用于本發明的方法。電極由單層導電物質組成，如銀、金、銅、鋁、或其他導電金屬或合金。
或者，導電材料可以多層或疊層的形式施加，如鉻、銅和鉻的組合。電極通常使用傳統的實施技術施加到基片上。例如，電極可以通過絲網印刷術、真空濺射法、物理或化學氣相沉積和相關的圖案加工工藝來施加。電極通常以可延伸到基片一邊或兩邊的直線圖案或區域涂層的形式施加。各電極位于帶有圖案的泡沫玻璃層上要求的空腔位置。電極最好置于緊靠阻擋條圖案的空腔或槽區域的中心。應當知道，取決于應用場合，全部或部分電極可以或不可以位于空腔或槽的中心，全部或部分電極可延伸到完成的空腔或槽的一側或兩側。
除了泡沫玻璃層，絕緣層可隨意地施加到基片和任何粘結到基片的電極之上。絕緣層通常用作電極的保護阻擋層，防止在通過噴砂形成空腔圖案的過程中電極質量下降。本發明的空腔圖案形成方法不應當對電極有負面的影響。然而，選擇的絕緣層可能只從對器件操作有利來考慮。傳統的絕緣材料可以用于這個目的。但是，選擇的絕緣材料應當是不受化學蝕刻溶液影響。絕緣層可通過傳統的實施技術來施加，所屬領域的技術人員通常都了解這些技術。任何滿足膨脹系數要求的玻璃組分，其軟化點在基片和泡沫玻璃的軟化點之間并對泡沫玻璃蝕刻劑是惰性的，都可以使用。
本發明的泡沫玻璃是設置成基片上的層。泡沫玻璃層首先以糊狀組分施加，然后加熱到高溫，等離子顯示屏一般在500到560℃之間，形成泡沫玻璃層。該溫度范圍低于現有技術焙燒精制玻璃層所用的580到600℃的溫度范圍。
在本發明目的中，泡沫玻璃是一種其一部分體積由封閉氣泡組成的玻璃。在泡沫玻璃中的氣泡的數量或水平應足以提供各向異性的蝕刻速率。
糊狀材料一般包括玻璃顆粒(玻璃料)和粘結系統。玻璃料和粘結系統置于載體中形成糊狀。任何適合于制造透明玻璃的玻璃組分都適合用于本發明的方法。通常用于在等離子顯示屏上形成透明玻璃層的玻璃組分包括大約74％重量的PbO，大約13％重量的SiO2，大約13％重量的B2O3。與此相同的組分可以用于形成本發明的泡沫玻璃層。
另一種已經證明滿足要求的玻璃料包括的玻璃組分為大約80.5％重量的PbO，6％重量的SiO2，12％重量的B2O3，0.9％重量的NaO2和0.6％重量的Al2O3。第三種使用的玻璃料組分包括大約73.4％重量的PbO，15.5％重量的SiO2，9.6％重量的B2O3，0.9％重量的NaO2和0.6％重量的Al2O3。
與玻璃料和其他下面將加以討論的成分混合的介質，其組分包括大約10.0％重量乙基纖維素N-22(特拉華州，Wilmington市，Hercules公司制造)和大約90.0％重量的松油醇(混合異構體)，或8.0％重量的乙基纖維素N-22和92.0％重量的2，2，4三甲基-1，3-戍二醇單異丁酸酯。制備介質通過加熱溶劑到大約100℃，添加乙基纖維素，攪拌直至聚合物完全溶解，將介質冷卻到室溫，并將其儲存到封閉的容器中。
可以看到，取決于用途，可以使用另外的玻璃料和介質。例如。包含15％重量的丙烯酸酯樹脂(B67)(由Rohm and Haas公司制造)和85％重量的名為Texanol的得到專利的載體(由Eastman Chemical公司制造)的介質可以滿足要求。另一種可以使用的介質包括兩份的含有75％重量松油、10％重量乙二醇醚、14％重量的丙烯酸樹脂粘結劑、少于1％重量的表面活化劑。
粘結劑通常用于在加熱玻璃之前將玻璃顆粒和基片粘結起來。粘結劑的重要部分在加熱玻璃顆粒的過程中被蒸餾出。
本發明要求玻璃糊在足以軟化玻璃料的溫度進行加熱。在傳統的玻璃層形成工藝中，工藝步驟的順序首先是要求玻璃顆粒軟化。軟化的玻璃然后進行精煉除去所有封閉在內的空氣和高溫分解產物造成的氣泡。精煉工藝直接受到時間和溫度條件的影響，并涉及到玻璃的黏度。一旦精煉步驟完成，熔融的玻璃形成基本平的表面，然后進行冷卻和退火形成最后的玻璃層。
本發明的方法不完全精煉熔融的玻璃，在玻璃層中留下相當多的封閉的單元氣泡，以便對蝕刻工藝帶來正面作用。泡沫玻璃層具有足夠多的氣泡可提供各向異性的蝕刻速率。泡沫玻璃層應含有大約10％到60％體積的氣泡。泡沫玻璃層最好含有大約20％到50％體積的氣泡。封閉的單元氣泡的體積百分比可以由厚度差別來決定，即由一定重量的預定玻璃糊狀組分施加到基片一定面積上并進行煅燒直到形成完全精制玻璃的厚度和相同重量的相同組分施加到相同類型的基片上相同面積進行部分煅燒達到所要求的泡沫水平的玻璃厚度的差別來決定。例如，如果完全精制玻璃層是100微米厚，部分煅燒玻璃層的厚度是120微米厚，厚度的變化將為20微米，或20/100＝20％。由于厚度的變化主要是由部分煅燒的泡沫玻璃層中形成的氣泡造成，厚度的20％的變化導致17％(20/120)的氣泡體積的變化。
已經發現玻璃糊中的顆粒尺寸分布和顆粒尺寸對泡沫形成是很重要的。進行了實驗以研究IX2435玻璃的兩種不同磨粒的泡沫形成特征，該玻璃可從俄亥俄州的Cleveland市的Ferroy有限公司獲得。應當注意到，D10，D50，D90意味著測量樣品體積的10、50或90％具有等于或小于所述值的顆粒尺寸，即，在下面的第一種情況，標準磨粒樣品的10％具有小于或等于3.4微米的顆粒尺寸，而樣品的90％具有35.3微米或更小的顆粒尺寸。
Std標準磨粒顆粒尺寸(批號2371)D10-3.4微米D50-14.8微米D90-35.3微米SRRG磨粒顆粒尺寸(批號3179) D10-0.5微米D50-2.3微米D90-5.2微米兩種磨粒的顆粒尺寸分布是從Ferro有限公司得到。
這兩種玻璃粉末磨粒通過Ferro C-218載體/粘結劑系統得到玻璃糊。這種材料具有大約20％n-甲基丙烯酸丁酯，少于大約1％的潤濕劑和平衡余量的松油。印刷了這些玻璃糊的部件在21 zone BTU退火爐的一系列從500℃到600℃高臺溫度(zones 10-12)下進行煅燒整個循環周期時間的3小時(裝載到卸載)。下面的表顯示了從這個實驗中得到的數據和結果。
表一.兩種Tx 2435玻璃料顆粒尺寸的作為溫度函數的泡沫特征
所顯示的泡沫百分比是作為高臺溫度函數的兩種顆粒尺寸磨粒經過相同的三小時的加載到卸載BTU循環時間而得到。很清楚，在這個實驗的溫度范圍內較小顆粒尺寸的SRRG具有最好和一致的泡沫效果。
用于玻璃糊的玻璃料的顆粒尺寸和顆粒尺寸分布可影響所產生的泡沫玻璃層中泡沫的尺寸和數量。設置玻璃阻擋層的技術人員能夠確定所選擇的玻璃組分的顆粒尺寸和顆粒尺寸分布以得到具有所要求泡沫水平的泡沫玻璃阻擋層。一般地，較小的顆粒尺寸要比較大的顆粒尺寸能提供更好的泡沫效果。優選含有較小泡沫的泡沫玻璃層。通過在空腔圖案的暴露側壁上的形成大的空隙，較小尺寸泡沫不會對阻擋條的特征產生負面影響。
本發明的方法涉及對泡沫玻璃層進行化學蝕刻在泡沫玻璃層上形成至少一個阻擋條圖案。在噴射的蝕刻劑的直接作用力下，泡沫玻璃層進行各向異性蝕刻，這表示在垂直方向要比水平方向有更大的蝕刻速率。泡沫玻璃層中存在的泡沫與主要噴射到泡沫玻璃層表面的蝕刻劑溶液相接觸造成了在垂直蝕刻速率和水平蝕刻速率之間的差別。對于本發明，空腔圖案定義為槽、溝、或其他的圖案，比如華夫餅干圖案、金剛石圖案、裝蛋箱或蜂巢圖案等，這些結構圖案在蝕刻時從泡沫玻璃層的外表面或側壁延長到泡沫玻璃中，形成空腔或孔道。取決于頂層的保護性光致抗蝕劑圖案、蝕刻溶液、泡沫玻璃層成分和施加這些溶液所采用的技術，所形成的空腔圖案可以具有各種截面形狀和尺寸。
在優選實施例中，在泡沫玻璃層形成空腔圖案的方法包括提供具有至少一個適合接受泡沫玻璃層的主表面的基片。施加至少一層玻璃糊狀組分到所述基片的所述主表面。加熱所述基片和干燥玻璃糊狀組分到足夠高的溫度，得到粘接到所述基片的泡沫玻璃層。
圖1顯示了具有基片12和通過加熱玻璃糊狀組分得到的泡沫玻璃層14的物體10。泡沫玻璃層14然后進行化學蝕刻形成至少一個空腔圖案或槽(未顯示)。
在最優選的實施例中，本發明的方法的實施涉及到在等離子顯示屏的玻璃基片上形成空腔圖案或槽。圖2顯示了在等離子顯示屏上形成阻擋條的工藝。在第一步20，提供了帶有粘接到基片表面的電極的玻璃基片。基片和電極非強制地涂復絕緣層(步驟21)并在步驟22進行固化。
在步驟23，玻璃糊阻擋層然后施加到電極和基片上，并覆蓋如果存在的絕緣層。玻璃糊然后進行加熱，或固化，到較高的溫度形成泡沫玻璃層(步驟24)。
然后施加光致抗蝕劑(步驟25)，其后使其曝光和顯影(步驟26)為所要的氣體放電空腔形成相應的圖案和阻擋條。然后在泡沫玻璃上施加蝕刻溶液(步驟27)，形成所要求的空腔圖案。接下來清除光致抗蝕劑(步驟28)。最后在空腔圖案的表面上、阻擋條之間、電極之上涂復熒光粉。
本發明的方法要求施加玻璃糊到基片表面上和位于基片上的電極之上。玻璃糊組分可以通過傳統的實施技術來施加。例如，可以通過印刷、轉移、或將玻璃糊組分涂布到基片上。印刷工藝類似于目前施加玻璃糊層到基片上的技術人員所使用的工藝過程。本發明的方法不要求很多層要嚴格對準以形成空腔圖案和阻擋條。因此，本發明的玻璃糊組分的印刷比較容易。能夠印刷玻璃糊的商業印刷機可以用于本發明的方法。德國Teningen的American Thieme有限公司生產的Thieme Model 1025印刷機是可以用于印刷玻璃糊組元的印刷機的示例。
另外一種施加玻璃糊組分的方式可包括標準的轉移技術。例如，玻璃糊可以施加到帶狀層壓介質上，接下來再轉移到基片上。或者，玻璃糊通過滾筒涂復或類似方法轉移或涂布到基片上。所應用的技術可以根據特定的用途和玻璃糊的組分來變化。所屬領域的技術人員能夠確定施加玻璃糊組元所應用的技術。
要對施加到基片的玻璃糊的數量和厚度選擇以滿足工藝條件和所要的最終產品性能。印刷的厚度和厚度的均勻性對于形成最終泡沫玻璃阻擋層高度和阻擋層均勻性是重要的參數。玻璃糊通常以大約120微米到180微米的干燥厚度施加到VGA分辨對角線長42英寸等離子顯示屏。取決于玻璃內的泡沫水平，在這個厚度范圍內的玻璃糊將產生大約100微米到大約160微米厚度范圍的泡沫玻璃層。
玻璃糊組分在施加到基片上之后要進行干燥以蒸發大部分的載體。剩余的粘結劑組分將玻璃顆粒粘到一起并粘結到基片上。粘結強度應當足夠高，以允許進行其后的玻璃糊層的印刷和允許在煅燒玻璃顆粒之前處理有涂層的基片。所屬領域的技術人員能夠確定干燥的參數和溫度以有效地清除玻璃糊組分中的載體。在優選實施例中，一種傳送帶干燥機在大約90℃的溫度條件下使用。
泡沫玻璃層在具有較高溫度的煅燒周期期間形成。工藝步驟通常在退火爐中進行。退火爐定義為通道型爐，進行加熱的部件可置于其中的傳送帶、鏈、滾輪或步進式爐底上，可通過爐子的可控加熱區和冷卻區進行傳送。
形成泡沫玻璃層的溫度取決于與具體物體有關的多個因素。例如，退火爐的溫度可以取決于玻璃糊組分、基片的尺寸、玻璃糊中粘結劑組分、或玻璃糊組分的厚度。所屬領域的技術人員能夠確定適當的溫度以得到泡沫玻璃層。
物體在退火爐中的條件下保持一定的時間以便在玻璃組分中形成氣泡并不會完全地精煉玻璃。泡沫作用可以進行控制以得到希望厚度的泡沫玻璃層。在優選的實施例中，泡沫玻璃層含有10％到60％體積的氣泡。目標層高度可以通過控制施加的玻璃糊的厚度和在玻璃層中形成的泡沫水平來得到。泡沫的水平可以通過調節退火峰值溫度來控制。對于部分煅燒的部件，低峰值溫度通常可減少氣泡的尺寸和發生在玻璃層的精煉水平，因此可導致玻璃層中有所要數量的氣泡。
對于大部分用途，希望泡沫玻璃層具有特定的空腔陣列。傳統的照相平版印刷技術適合用于泡沫玻璃層來形成特定的圖案和陣列，防止泡沫玻璃層的某些區域進行化學蝕刻。為此目的，液體的或薄膜的光致抗蝕劑適合施加到泡沫玻璃層的暴露表面。然后通過傳統的應用條件和設備使光致抗蝕劑曝光和顯影。很重要的是抗蝕劑能形成可承受蝕刻劑的邊緣明顯的圖案。
空腔和對應的阻擋條通過用簡單的蝕刻劑材料蝕刻帶圖案的泡沫玻璃層來形成。一般地，蝕刻劑是稀酸如硝酸。然而，任何能夠蝕刻泡沫玻璃層的蝕刻液都適合于本發明的方法。蝕刻條件通常受到控制但并不限于通過調節蝕刻劑的濃度、蝕刻劑的溫度、和物體通過蝕刻劑噴射區的速度、噴射壓力和蝕刻表面與噴射的蝕刻劑的方位。優選的操作參數包括硝酸在水中的濃度范圍在0.4％到2.0％之間的稀硝酸蝕刻液，蝕刻劑的溫度可達到50℃。
泡沫玻璃層的化學蝕刻可具有各向異性的蝕刻速度。泡沫玻璃層中的氣泡與噴射的蝕刻劑接觸，使得蝕刻速率在垂直方向上要快過水平方向。垂直蝕刻速率和水平蝕刻速率的差別產生了阻擋條改進的的高度和寬度形狀比。這個作用是設置熒光粉在空腔以增強等離子放電亮度的等離子顯示屏特別希望的。另外，泡沫玻璃層原本由于玻璃中的氣泡而形成表面粗糙。表面粗糙增強了熒光粉粘接到阻擋條結構側壁的能力。
圖3和4顯示了使用現有技術熟悉的精煉玻璃層和根據本發明的泡沫玻璃層而得到的不同槽腔。在圖3中，精煉玻璃產生的傳統玻璃層30具有槽32和阻擋條34。槽32是各向同性蝕刻精煉玻璃層30的結果，其形狀基本是半圓柱形，截面是半圓形。
圖4顯示了本發明的方法制造的泡沫玻璃層40。泡沫玻璃層40包括槽42和阻擋條44。通過化學蝕刻泡沫玻璃層形成的槽42更具矩形形狀并在保持這個形狀的同時比通過現有蝕刻方法所形成的槽更加深。
本發明的方法適合于任何希望泡沫玻璃層具有阻擋條圖案或空腔圖案的應用場合。本發明的方法最好用于為等離子顯示屏提供帶有空腔圖案和對應的阻擋條結構的基片。
圖5A到5C顯示了本發明的方法用于制造等離子顯示屏的物體50。圖5A包括玻璃基片52，基片并帶有沉積到玻璃基片52表面上的電極54。泡沫玻璃層56沉積到玻璃基片52和電極54上。圖5B顯示了具有施加到泡沫玻璃層56上的光致抗蝕劑58的物體50。圖5C顯示了進行化學蝕刻泡沫玻璃層56后的物體50。蝕刻導致了電極54暴露在槽62中。阻擋條60通過應用光致抗蝕劑58而形成。阻擋條60將槽62分開。圖5D顯示了施加到玻璃基片上的電極54之上的非必須使用的絕緣層。
圖6顯示了根據本發明的進行各向異性蝕刻的泡沫玻璃層。蝕刻劑噴射的方向基本上垂直于抗蝕劑層和下面的泡沫玻璃層。顯示出蝕刻因子為2.2。盡管實際上各向異性可以大很多，但在正交于泡沫玻璃層的方向上的蝕刻距離要受到泡沫玻璃層厚度的限制。因此，如果泡沫玻璃層的厚度較大，在這個方向上的蝕刻距離將大于130微米，而橫向蝕刻距離將仍保持在59微米。因此，實際的各向異性程度將會大于2.2的有效各向異性程度。
下面的非限制性示例進一步說明了本發明。在這些示例中引用的特定材料和數量以及其他條件和細節等不能被擴展認為屬于現有技術，不應當認為可對本發明進行任何方式的限制。示例示例1下面是本發明用于形成彩色交流氣體放電顯示屏的后基片的阻擋條結構的示例。阻擋條結構可以具有可在相鄰條之間形成直槽的直線形狀，直槽是供放置熒光粉的；或可以具有更復雜的結構，仍然是用于分開不同顏色的熒光粉。
厚度為3mm的商業上可得到的碳酸鈉-氧化鈣-硅酸鹽浮法玻璃用作基片，該玻璃可從American Float Glass有限公司獲得。
具有均勻厚度的玻璃糊施加到浮法玻璃基片的表面，其中玻璃糊的干重為0.054克/cm2。玻璃糊包括玻璃料，其表面積在2.8-3.8m2/gm的量級，成分為74％的PbO，13％的SiO和13％的B2O3以及載體/粘結劑系統，栽體/粘結劑系統包含一份乙基纖維素，是位于特拉華州，Wilmington的Hercules有限公司的產品；9份的松油醇(混合的同分異構體)和大豆磷脂表面活性劑。在玻璃糊中的玻璃料為75％重量，介質為23.5％重量和大豆磷脂為1.5％重量。玻璃糊的粘度是在145帕斯卡·秒的量級。
玻璃糊使用Theime絲網印刷機和105目的絲網通過絲網印刷施加到基片上。要求進行多次印刷和干燥循環來達到所要求的厚度。帶有干玻璃糊層的基片然后在退火爐中520℃的最高溫度下焙燒整個周期3小時，形成泡沫玻璃層。產生的泡沫玻璃層厚度將是最終的阻擋條的高度。
在基片玻璃上形成的泡沫玻璃層然后使用照相平版印刷工藝形成圖案，照相平版印刷工藝使用的干膜抗蝕材料是由位于北卡羅來納州Research Triangle Park的光敏聚合物和電子材料(Photopolymer&Electronic Meterials公司，E.I.DuPont de Nemours公司生產的RistonCM106。這種材料層疊在泡沫玻璃層表面，然后使用照相器材曝光，在泡沫玻璃層表面產生所要圖案的負像。然后抗蝕劑與1％重量K2CO3溶液一起噴射，使圖案顯影并暴露出要進行蝕刻區域的泡沫玻璃，然后使用Atotech有限公司生產的噴射蝕刻器向泡沫玻璃噴含有5％硝酸溶液的液體進行蝕刻。其后，使用含3％重量硝酸溶液的液體將抗蝕劑從表面清除。得到的泡沫玻璃層厚度在130微米的量級。阻擋條的寬度，在本示例中是直線基座，大約在75微米，阻擋條的中心距為360微米。觀察到2.2蝕刻因子的有效各向異性蝕刻。示例2此示例類似于示例1，除了玻璃糊由含有68.5％重量的玻璃料(與示例1所使用的相同)構成，而不是75％重量。載體/粘結劑系統與示例1中的相同。除了添加了額外的6.5％重量的松油醇，使玻璃糊的粘度達到55帕斯卡·秒的量級。
使用這種玻璃糊要求更多的印刷和干燥次數以實現基片上的玻璃糊具有相同的干燥重量。這種玻璃糊產生的泡沫玻璃類似與示例1中得到的結果。示例3類似于示例1的泡沫玻璃層，除了玻璃糊用十三烷基磷酸鹽來代替大豆磷脂作為表面活性劑之外。用這種玻璃糊形成的泡沫玻璃顯示出泡沫性能或蝕刻性能沒有明顯的改變。示例4類似于示例1的泡沫玻璃層，除了玻璃料的成分為80.5％的PbO，6％的SiO和12％的B2O3以及1.5％的ZnO之外。玻璃料的表面積與示例1中的玻璃料的表面積的量級相同。用這種玻璃料糊形成的泡沫玻璃顯示出產生更多的泡沫，但具有近似的厚度。示例5類似于示例1的泡沫玻璃層，除了玻璃料的成分為73.4％的PbO，15.5％的SiO，9.6％的B2O3，0.9％的NaO以及0.6％的Al2O3之外。玻璃料的表面積與示例1中的玻璃料的表面積的量級相同。用這種玻璃料糊形成的泡沫玻璃顯示出產生更多的泡沫，但具有近似的厚度。示例6類似于示例1的泡沫玻璃層，除了組成玻璃糊的15.7％重量的第二介質成分代替了一部分的原來介質成分之外。第二成分包括8份乙基纖維素和92份的2，2，4三甲基-1，3-戍二醇單異丁酸酯。用這種玻璃料糊形成的泡沫玻璃顯示出產生較小的泡沫，蝕刻特性有很小的變化。
權利要求
1.一種可在基片的泡沫玻璃層上形成空腔圖案的方法，所述方法包括對至少一部分泡沫玻璃層進行化學蝕刻，得到所述泡沫玻璃層的至少一個空腔圖案。
2.一種可在基片的泡沫玻璃層上形成空腔圖案的方法，所述方法包括化學蝕刻至少一部分泡沫玻璃層，可得到由阻擋條分開的多種空腔。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，分開多種空腔的所述阻擋條的截面形狀類似I形。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述阻擋條的截面形狀是梯形。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，蝕刻所述泡沫玻璃層各向異性地進行。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述泡沫玻璃層粘接到所述基片。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基片是從玻璃、金屬、聚合物或陶瓷中選出的一種材料制成。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基片和所述泡沫玻璃層的熱膨脹系數可防止所述泡沫玻璃層冷卻期間所述基片和所述泡沫玻璃層之間出現不應有的應力增加。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述泡沫玻璃層包括一定的數量的大約10％到大約60％體積范圍內的泡沫。
10.一種可在基片的泡沫玻璃層形成空腔圖案的方法，包括提供具有至少一個適合接受泡沫玻璃層的主表面的基片；施加至少一層玻璃糊狀組分到所述基片的所述主表面；加熱所述基片和所述玻璃糊狀組分到足夠高的溫度，使所述玻璃糊狀層轉變為粘接到所述基片的泡沫玻璃層，和各向異性地化學蝕刻至少一部分所述泡沫玻璃層，得到所述泡沫玻璃層的至少一個空腔圖案。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述糊狀組分包含玻璃顆粒、粘結劑、載體、和表面活性劑。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述玻璃顆粒的軟化點低于所述基片的軟化點。
13.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述基片是從玻璃、金屬、聚合物或陶瓷中選出的一種材料制成。
14.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，化學蝕刻在所述泡沫玻璃層各向異性地進行。
15.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述玻璃糊狀層通過印刷、轉移或涂布所述糊狀組元施加到所述基片。
16.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在進行化學蝕刻所述泡沫玻璃層之前用光致抗蝕劑在所述泡沫玻璃層上形成圖案。
17.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，在施加所述至少一層所述玻璃糊狀組分之前，所述基片包括至少一個施加到基片上的電極。
18.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，在施加至少一層所述玻璃糊狀組分之前，將絕緣層粘接到所述基片上。
19.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，在施加所述至少一層所述玻璃糊狀組分之前，所述基片包括至少一個施加到基片上的電極，和粘接到所述基片的所述電極之上的所述絕緣層。
20.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述基片和所述泡沫玻璃層的熱膨脹系數在所述泡沫玻璃層冷卻期間可防止所述基片和所述泡沫玻璃層之間令人不應有的應力增加。
21.一種物體，包括基片；和粘接到所述基片的泡沫玻璃層，所述泡沫玻璃層具有至少一個空腔圖案。
22.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，所述物體具有泡沫玻璃層上由所述阻擋條分開的陣列。
23.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，所述物體具有泡沫玻璃層上由所述阻擋條分開的多種空腔圖案。
24.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，所述基片是從玻璃、金屬、聚合物或陶瓷中選出的一種材料制成。
25.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，所述基片和所述泡沫玻璃層的熱膨脹系數在所述泡沫玻璃層冷卻期間可防止所述基片和所述泡沫玻璃層之間出現令人不應有的應力增加。
26.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，所述基片包括至少一個施加到所述基片上的電極，所述電極位于所述泡沫玻璃層和所述基片之間。
27.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，絕緣層粘接到所述基片上，所述絕緣層位于所述基片和所述泡沫玻璃層之間。
28.根據權利要求21所述的物體，其特征在于，所述基片包括至少一個施加到所述基片上的電極，和粘接到所述基片和所述泡沫玻璃層之間的絕緣層。
29.一種等離子顯示屏，其包括玻璃基片和施加到所述基片的主表面的泡沫玻璃層，所述泡沫玻璃層具有至少一個空腔圖案，所述空腔圖案包含一種或多種熒光粉。
30.根據權利要求29所述的等離子顯示屏，其特征在于，具有泡沫玻璃層的所述基片是所述顯示屏的后基片，所述泡沫玻璃層具有一種或多種空腔圖案。
31.根據權利要求29所述的等離子顯示屏，其特征在于，具有泡沫玻璃層的所述基片是所述顯示屏的前基片，所述泡沫玻璃層具有一種或多種空腔圖案。
32.根據權利要求29所述的等離子顯示屏，其特征在于，所述玻璃基片包括至少一個粘接到所述基片的電極，所述電極位于所述基片和所述泡沫玻璃層之間。
33.根據權利要求29所述的等離子顯示屏，其特征在于，絕緣層粘接到所述玻璃基片和所述泡沫玻璃層之間，所述絕緣層定位在所述玻璃基片上的所述至少一個電極之上。
34.根據權利要求29所述的等離子顯示屏，其特征在于，所述泡沫玻璃層具有由阻擋條分開的陣列或多種空腔圖案。
35.一種場致發射顯示器(FED)，包括玻璃基片和施加到所述基片的主表面的泡沫玻璃層，所述泡沫玻璃層具有至少一個空腔圖案，所述空腔圖案包含一種或多種熒光粉。
全文摘要
一種化學蝕刻泡沫玻璃層的方法，可在泡沫玻璃層上形成至少一個空腔圖案。該方法利用帶有至少一個適合接受玻璃層的主表面的基片。至少一層玻璃糊狀組分施加到基片的主表面。然后加熱基片和玻璃糊狀組分，溫度高到足以得到粘接到基片主表面上的泡沫玻璃層。對至少一部分泡沫玻璃層進行化學蝕刻，得到泡沫玻璃層的至少一個空腔圖案。化學蝕刻泡沫玻璃層可具有各向異性的蝕刻速率。
文檔編號B32B17/06GK1446368SQ01811234
公開日2003年10月1日 申請日期2001年6月15日 優先權日2000年6月16日
發明者P·R·安德森, C·J·巴恩哈特, R·J·庫特徹爾, J·M·懷斯 申請人:納幕爾杜邦公司