專(zhuān)利名稱(chēng)：電介質(zhì)、含電介質(zhì)的顯示器以及電介質(zhì)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于顯示裝置顯示器的電介質(zhì)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及排列在顯示裝置中顯示器發(fā)光部分的電介質(zhì)。發(fā)明還涉及帶有所述電介質(zhì)的顯示器以及制造所述電介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已開(kāi)發(fā)出各類(lèi)平板顯示器。盡管不同的顯示器有不同的發(fā)光原理，但在各類(lèi)顯示器中都排列有電極，并通過(guò)在電極之間施加電壓來(lái)控制發(fā)光。例如，在FED(場(chǎng)致發(fā)射顯示器)中，將釋放自場(chǎng)致發(fā)射極的電子提供給熒光材料，從而發(fā)光。當(dāng)發(fā)光由調(diào)節(jié)所述電極開(kāi)/關(guān)來(lái)控制時(shí)，電介質(zhì)(絕緣體)被安裝在每個(gè)電極的附近用于各種用途。例如，將一種絕緣材料排列在導(dǎo)電部件之間以使各部件之間的區(qū)域絕緣。絕緣材料也可用于隔離電極。即使一種電介質(zhì)和絕緣體有相同的組成，它們依然有時(shí)被稱(chēng)為“電介質(zhì)”，有時(shí)被稱(chēng)為“絕緣體”，這主要取決于布置的位置和用途。因此，下文中我們把布置在電極周?chē)慕^緣材料稱(chēng)為“電介質(zhì)”。但是，下文所涉及到的技術(shù)范疇不受這種使用方法的限制。以下提到的技術(shù)中所指的“電介質(zhì)”包括“電介質(zhì)”和“絕緣體”。
玻璃粉末和無(wú)機(jī)填料可用作電介質(zhì)材料?？墒褂霉庵驴刮g劑的圖案印刷或蝕刻技術(shù)來(lái)形成電介質(zhì)圖案。然而，通過(guò)圖案印刷的方法很難形成精細(xì)的圖案。在使用光致抗蝕劑的蝕刻技術(shù)中，蝕刻對(duì)象常常僅局限于薄膜。因?yàn)椴贾迷诟鲗?dǎo)電部件之間的絕緣材料必須是厚膜，所以使用光致抗蝕劑的蝕刻技術(shù)不適合這種應(yīng)用。為了形成厚膜作為絕緣材料，已開(kāi)發(fā)了一種使用感光絕緣體厚膜漿料來(lái)構(gòu)成精細(xì)圖案的技術(shù)。
絕緣漿料的實(shí)例包括玻璃漿料和無(wú)機(jī)填充漿料。當(dāng)生產(chǎn)顯示器器件(比如平板顯示器)時(shí)，幾乎只能使用玻璃基材作為基材，燒成溫度也被限制在600℃或者更低，550℃或以下為最好。在這種情況下，如果這種漿料中包含無(wú)機(jī)填充物，則燒結(jié)將會(huì)受到限制，很難獲得致密的電介質(zhì)。因此，在制造顯示器時(shí)，最好使用主要由玻璃構(gòu)成的玻璃漿料。在此前提下，給出了下面使用感光絕緣體漿料來(lái)構(gòu)成精細(xì)圖案的技術(shù)。
日本未審公開(kāi)(Kokai)專(zhuān)利申請(qǐng)No.平8 -50811中公開(kāi)了在等離子平板顯示器中使用的感光玻璃漿料，其包含玻璃粉末、在側(cè)鏈或分子終端帶羧基和烯鍵不飽和基團(tuán)的丙烯酸共聚物、光活性化合物以及光致聚合引發(fā)劑。當(dāng)用這種感光絕緣玻璃漿料來(lái)形成電介質(zhì)圖案時(shí)，首先將玻璃漿料涂在基材上，接著通過(guò)烘干來(lái)使溶劑蒸發(fā)。然后使用光掩模曝光指定的圖案。曝光的結(jié)果是曝光部分的有機(jī)感光粘合劑發(fā)生交聯(lián)和聚合，但并未顯影。未曝光部分則是通過(guò)堿顯影來(lái)得到具有所需圖案的未燒結(jié)電介質(zhì)。之后，在所需溫度中進(jìn)行燒結(jié)以獲得電介質(zhì)。但是，日本未審公開(kāi)(Kokai)專(zhuān)利申請(qǐng)No.平8 -50811中既沒(méi)有公開(kāi)對(duì)所需基材有良好粘著性的厚膜類(lèi)電介質(zhì)，也沒(méi)有公開(kāi)絕緣性良好的電介質(zhì)。
日本未審公開(kāi)(Kokai)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2004-318116公開(kāi)了一種玻璃粉末型感光漿料，這種感光漿料是一種含粒徑在0.005-0.08μm之間的細(xì)氧化物顆粒、非所述細(xì)氧化物顆粒的無(wú)機(jī)顆粒和感光有機(jī)成分的感光漿料，所述細(xì)氧化物顆粒和所述有機(jī)成分的平均折射率N1以及非所述細(xì)氧化物顆粒的無(wú)機(jī)顆粒的平均折射率N2滿足以下公式-0.07≤N2-N1≤0.07(N2＞1.65)但是，該參考文件沒(méi)有公開(kāi)對(duì)所需基材有良好粘著性和具有良好絕緣性的厚膜類(lèi)電介質(zhì)。同時(shí)，含鉛玻璃也被用作所述玻璃粉末類(lèi)感光漿料。因?yàn)槿蚍秶鷥?nèi)的環(huán)保意識(shí)日漸增強(qiáng)，應(yīng)盡可能避免使用含鉛類(lèi)玻璃。另一方面，與用含鉛類(lèi)玻璃制造出的電介質(zhì)比較，要找到具有相同或更好特性(比如所述粘著性及/或絕緣性)的電介質(zhì)很困難。
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)所需基材具有良好粘著性和具有良好絕緣性的厚膜類(lèi)電介質(zhì)，同時(shí)，本發(fā)明最好提供一種環(huán)保的無(wú)鉛類(lèi)電介質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種電介質(zhì)，包含下層電介質(zhì)和在所述下層電介質(zhì)上形成的上層電介質(zhì)，所述下層電介質(zhì)包含第一主要玻璃粉末，所述上層電介質(zhì)包含第二主要玻璃粉末，所述第一主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)，所述第二主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和以最大量存在的主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足以下關(guān)系T1＜T3＜T2＜T3+30℃
本發(fā)明還涉及一種電介質(zhì)制造方法，具有以下步驟提供下層電介質(zhì)組合物組合物和上層電介質(zhì)組合物組合物，它們各自包含主要玻璃粉末、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑；提供基材；將所述下層電介質(zhì)組合物組合物涂覆在所述基材上；干燥所述下層電介質(zhì)組合物組合物和基材以形成下層電介質(zhì)；將所述上層電介質(zhì)組合物涂覆在所述下層電介質(zhì)上；干燥所述上層電介質(zhì)組合物以形成上層電介質(zhì)；在滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃關(guān)系式的燒成溫度下燒制所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)，在此關(guān)系式中，T1指下層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，T2指上層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，T3指體積量最大的主要玻璃粉末的燒成溫度。
當(dāng)下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)在這樣的條件下燒結(jié)時(shí)，即用于所述下層電介質(zhì)的第一主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)、用于所述上層電介質(zhì)的第二主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和燒成溫度(T3)滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃，可以獲得對(duì)基材有所需粘著性和良好絕緣性的電介質(zhì)。
圖1為一實(shí)例說(shuō)明圖，圖中在基材上形成兩層電介質(zhì)。
圖2為說(shuō)明帶有本發(fā)明電介質(zhì)的器件的圖形。
圖3為本發(fā)明電介質(zhì)制造方法中各步驟的流程圖。
圖4為在圖3中所示各步驟細(xì)節(jié)的圖形。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供一種電介質(zhì)，其特征在于所述電介質(zhì)具有下層電介質(zhì)和形成于所述下層電介質(zhì)之上的上層電介質(zhì)，用于所述下層電介質(zhì)的第一主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)、用于所述上層電介質(zhì)的第二主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和所述主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃關(guān)系。所述主要玻璃粉末是指，當(dāng)使用多種玻璃粉末時(shí)，測(cè)得體積含量最大的玻璃粉末(即為了確定T3)，所述燒成溫度(T3)是指第一主要玻璃粉末或者第二主要玻璃粉末中具有較大體積含量的主要玻璃粉末的燒成溫度。典型的燒成溫度為600℃或者更低。在一個(gè)實(shí)施例中，所述燒成溫度為550℃或者更低。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述燒成溫度在500℃到600℃之間。本發(fā)明電介質(zhì)可使用感光組合物或通過(guò)將漿料印刷成指定圖案而得到。
T1和T3最好滿足關(guān)系T3-30℃＜T1＜T3。同樣，在電介質(zhì)燒成溫度下，用于所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末可以是無(wú)定形的。
對(duì)于本發(fā)明的電介質(zhì)，按電介質(zhì)層玻璃成分的總量計(jì)，用于所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末可以占50-100體積％。所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)可以含有玻璃作為唯一無(wú)機(jī)成分。
對(duì)于本發(fā)明的電介質(zhì)，用于所述下層電介質(zhì)及上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末最好是鉍類(lèi)玻璃粉末。用于所述下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末最好是基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末或基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末最好是基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末或基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。
同樣，對(duì)于一個(gè)實(shí)施例中的所述電介質(zhì)(當(dāng)所述電介質(zhì)組合物是感光電介質(zhì)組合物時(shí))，用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末最好含有至少一種選自Fe、V、Ti、Cu和Co的元素。
另外，用于所述下層電介質(zhì)及上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末最好基本上不含鉛，所述下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)基本上不含填充物，和/或所述下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)基本上不含堿性化合物。
本發(fā)明包括含所述電介質(zhì)的顯示器裝置。
本發(fā)明還涉及一種電介質(zhì)制造方法，這種方法包括以下步驟提供下層電介質(zhì)組合物和上層電解質(zhì)組合物，它們各自包含主要玻璃粉末、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑；提供基材；將所述下層電介質(zhì)組合物涂覆在所述基材上；干燥所述下層電介質(zhì)組合物和基材，形成下層電介質(zhì)；將所述上層電介質(zhì)組合物涂覆在所述下層電介質(zhì)上；干燥所述上層電介質(zhì)組合物，形成上層電介質(zhì)；在滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃關(guān)系式的燒成溫度下燒制所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)，該關(guān)系式中，T1是下層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，T2是上層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，T3是體積含量最大的主要玻璃粉末的燒成溫度。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種帶有下層電介質(zhì)和形成于所述下層電介質(zhì)之上的上層電介質(zhì)的電介質(zhì)，用于所述下層電介質(zhì)的第一主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)、用于所述上層電介質(zhì)的第二主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和燒成溫度(T3)滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃的關(guān)系式。具體的，本發(fā)明的電介質(zhì)是一種厚膜類(lèi)電介質(zhì)，它提供所需的對(duì)基材(例如，基片，包括玻璃基片)的粘著性和非常好的絕緣性。因此，本發(fā)明的電介質(zhì)能夠被合理地布置在顯示器的發(fā)光部分中。由于本發(fā)明的電介質(zhì)有兩層，每層都有特定的相對(duì)軟化點(diǎn)，并在制造過(guò)程中采用特定的燒成溫度，因此具有優(yōu)秀的粘著性和絕緣性。
本發(fā)明的電介質(zhì)可使用感光組合物或通過(guò)將漿料印刷成指定圖案而獲得。使用感光組合物時(shí)，把單體和引發(fā)劑添加進(jìn)該感光組合物中。在感光組合物的涂層膜上輻照指定的圖案，隨后通過(guò)顯影獲得具有指定圖案的電介質(zhì)。使用感光組合物時(shí)，可以形成精細(xì)的圖案。還可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷等方式將漿料涂覆成指定的圖案。使用這種方法時(shí)，通過(guò)干燥和燒制涂層膜可以獲得具有指定圖案的電介質(zhì)。在這種情況下，用于所述下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)較好低于燒成溫度但高于比燒成溫度低30℃的溫度。換句話說(shuō)，T1和T3優(yōu)選滿足關(guān)系式T3-30℃＜T1＜T3。同樣，用于所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末在電介質(zhì)燒成溫度下最好是無(wú)定形的。按電介質(zhì)層中玻璃組分的總量計(jì)，用于所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的量較好占50-100體積％。采用上述條件可獲得所需的對(duì)基材的粘著性和絕緣性。所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)較好含有玻璃作為唯一的無(wú)機(jī)成分。
用于所述下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末優(yōu)選是鉍類(lèi)玻璃粉末。使用鉍類(lèi)玻璃粉末可進(jìn)一步改善對(duì)基材的粘著性和絕緣性。所述鉍類(lèi)玻璃粉末的實(shí)例包含基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末和基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。
如果用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末還含有至少一種選自Fe、V、Ti、Cu和Co的元素，則可進(jìn)一步改善所需的對(duì)基材的粘著性和絕緣性。
為了給全球環(huán)境保護(hù)作貢獻(xiàn)，所述下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)較好基本上不含鉛(基本無(wú)鉛)。所述下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)較好基本上不含無(wú)機(jī)填料(基本無(wú)無(wú)機(jī)填料)，這樣可以在低溫中進(jìn)行燒制，生產(chǎn)效率也能夠得到提高。同時(shí)，所述下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì)較好基本上不含堿性化合物(基本無(wú)堿性化合物)，這樣可以改善電介質(zhì)的電可靠性。
本發(fā)明的特征在于所述電介質(zhì)有兩層(下層電介質(zhì)和上層電介質(zhì))，并且用于所述下層電介質(zhì)的第一主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)，用于所述上層電介質(zhì)的第二主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)，和所述主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃的關(guān)系式。
各種參數(shù)影響著電介質(zhì)對(duì)基材層的粘著性及其絕緣性。這其中包括所用的玻璃的軟化溫度和燒成溫度之間的關(guān)系。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用軟化點(diǎn)低于燒成溫度的主要玻璃粉末時(shí)，可增強(qiáng)電介質(zhì)對(duì)基片或其它基材的粘著性，但是很可能由于玻璃激烈熔融而在玻璃中形成氣泡。這會(huì)給致密性帶來(lái)負(fù)面影響，也可能會(huì)增加絕緣性變差的可能性。另一方面，如果使用軟化點(diǎn)高于燒成溫度的玻璃粉末，幾乎沒(méi)有可能會(huì)出現(xiàn)氣泡，但是玻璃對(duì)基材層的粘著性會(huì)變差，這會(huì)增加不良粘著/不良絕緣性的可能性。
因?yàn)樗稣持院椭旅苄允菍?duì)立的特性，所以很難通過(guò)在基材上形成一個(gè)電介質(zhì)層來(lái)使電介質(zhì)同時(shí)滿足所述兩種特性。如圖1所示，在基材10上形成雙層結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層12(下層電介質(zhì)14，上層電介質(zhì)16)，便可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種特性。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)基片或其它基材層的良好粘著性，應(yīng)降低用于下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)。
當(dāng)將普通金屬制成的電極布置在上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)的上方和下方時(shí)，如果所述兩層電介質(zhì)層不具有足夠良好的致密性并形成針孔，則金屬便會(huì)滲入該針孔從而導(dǎo)致不良絕緣。因此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)應(yīng)升高用于上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，以保證易受金屬滲透的上層電介質(zhì)具有令人滿意的電介質(zhì)致密性。
基于上述結(jié)果，可以看出使上層電介質(zhì)組合物的軟化點(diǎn)高于下層電介質(zhì)組合物的軟化點(diǎn)是有利的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用具有特定軟化點(diǎn)的主要玻璃粉末時(shí)，如果提高燒成溫度，到一定燒成溫度時(shí)便可以獲得致密的電介質(zhì)。然而，如果燒成溫度提得過(guò)高，電介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生氣泡，這將會(huì)使電介質(zhì)的致密性劣化。同時(shí)，如上描述，當(dāng)電介質(zhì)有雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，如果上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)不能具有令人滿意的致密度，則下層電介質(zhì)可能會(huì)和上層電介質(zhì)分離。
合適的燒成溫度應(yīng)當(dāng)高于用于下層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，而低于用于上層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，用于上層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)和燒成溫度之間的溫度差不宜太大。換句話說(shuō)，用于所述下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)、用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和所述主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)應(yīng)當(dāng)滿足以下關(guān)系式T1＜T3＜T2＜T3+30℃。
基于上述結(jié)果，本發(fā)明者得到一個(gè)結(jié)論當(dāng)以?xún)蓪?上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì))形成電介質(zhì)時(shí)，并且上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)高于下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，且在T1＜T3和T3＜T2＜T3+30℃條件下進(jìn)行燒制時(shí)，可以獲得良好的對(duì)基材的粘著性和良好的絕緣性。這是本專(zhuān)利申請(qǐng)的重點(diǎn)。
電介質(zhì)組合物本發(fā)明中，制備上層電介質(zhì)組合物和下層電介質(zhì)組合物并分別用于形成上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)。
如果所述電介質(zhì)組合物是感光組合物，則該電介質(zhì)組合物包括(1)玻璃粉末、(2)單體、(3)引發(fā)劑、(4)樹(shù)脂粘合劑和(5)有機(jī)溶劑。如果這種電介質(zhì)組合物不是感光組合物，并且所述圖案是通過(guò)絲網(wǎng)印刷或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法形成的，那么可以從所述電介質(zhì)組合物中排除(2)單體和(3)引發(fā)劑。所述組合物還可包含抗氧化劑、抗稠化劑、紫外線吸收劑、或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的添加劑作為(6)其它添加劑(其它成分)。盡管并不必要，但所述電介質(zhì)組合物較好包含玻璃粉末(玻璃組分)作為唯一的無(wú)機(jī)成分。如果玻璃組分是唯一的無(wú)機(jī)成分，則在燒制過(guò)程中可在相對(duì)低的溫度下容易地獲得粉末組分的致密燒結(jié)結(jié)構(gòu)。
(1)玻璃粉末對(duì)于本發(fā)明的電介質(zhì)，控制用于上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)的主要玻璃的軟化點(diǎn)。如上描述，術(shù)語(yǔ)“主要玻璃粉末”這里是指，當(dāng)使用多種玻璃時(shí)，測(cè)得的具有最大體積含量的玻璃粉末。例如，如果組合物含有占體積50％的玻璃粉末A，占體積30％的玻璃粉末B，以及占體積20％的玻璃粉末C，那么主要玻璃粉末便是指玻璃粉末A。按用于形成電介質(zhì)層的電介質(zhì)中玻璃組分的總量計(jì)，所述主要玻璃粉末的含量較好占50-100體積％，更好占80-100體積％。用于上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末含量與用于下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末含量可以不同。
當(dāng)有兩種或者更多種主要玻璃時(shí)，如果至少一種主要玻璃符合本發(fā)明規(guī)定的軟化點(diǎn)要求，則認(rèn)為本發(fā)明要求得到滿足。例如，如果使用50體積％的玻璃A和50體積％的玻璃B，這時(shí)只要玻璃A、B中的任何一種滿足對(duì)軟化點(diǎn)的要求就是足夠了。
本發(fā)明中，用于上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)T2高于燒成溫度T3。同時(shí)，將T2定為不超過(guò)T330℃。更優(yōu)選的是，將T2定為不超過(guò)T315℃。即，T3＜T2＜T3+15℃。如果可以滿足這個(gè)溫度范圍，則在上層電介質(zhì)上就可以減少或杜絕針孔的形成，良好的致密性也能夠?qū)崿F(xiàn)從而可以預(yù)防不良絕緣。
本發(fā)明中，下層電介質(zhì)中主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)低于燒成溫度。優(yōu)選地，該軟化點(diǎn)低于燒成溫度但高于比該燒成溫度小30℃的溫度。即，T3-30℃＜T1＜T3。更具體地說(shuō)，T3-15℃＜T1＜T3。當(dāng)滿足這個(gè)溫度范圍時(shí)，則下層電介質(zhì)對(duì)基材的粘著就可以實(shí)現(xiàn)。
燒成溫度優(yōu)選在500-600℃之間，更優(yōu)選的是在520-570℃之間，以防金屬組分從電極擴(kuò)散到電介質(zhì)層，引起不良絕緣。本專(zhuān)利申請(qǐng)中的燒成溫度指的是涂層膜燒結(jié)時(shí)的最高加熱溫度。例如，如果溫度由室溫升至520℃并在520℃保持20分鐘，接著進(jìn)行冷卻，燒成溫度就是最高溫度520℃。
當(dāng)電介質(zhì)層中包含不同于主要玻璃粉末的玻璃粉末(下文中有時(shí)稱(chēng)為“次要玻璃粉末”)時(shí)，次要玻璃粉末的軟化點(diǎn)可以不同于主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，也可以超出本專(zhuān)利申請(qǐng)規(guī)定的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)范圍?？筛鶕?jù)需要使用不同組分的玻璃作為次要玻璃。
同時(shí)，用于所述下層電介質(zhì)和/或上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末最好在電介質(zhì)的燒成溫度下是無(wú)定形的。如果在燒成溫度下所述主要玻璃粉末是無(wú)定形的，則伴隨玻璃的熔融可均勻地實(shí)現(xiàn)密實(shí)過(guò)程。另一方面，如果所述主要玻璃粉末在燒成溫度下是結(jié)晶的，則伴隨著結(jié)晶密實(shí)會(huì)受到不利影響，從而導(dǎo)致不良絕緣。
盡管對(duì)主要玻璃粉末沒(méi)有特別的限制，但是考慮到對(duì)全球環(huán)境的影響，使用無(wú)鉛玻璃粉末是優(yōu)選的。例如，最好使用基本上不含鉛(基本無(wú)鉛)的鉍類(lèi)玻璃粉末。原因是，與其它無(wú)鉛玻璃相比，這種玻璃設(shè)計(jì)容易在500-600℃的低溫因玻璃熔融而形成致密的燒結(jié)膜。同時(shí)，由于可容易地設(shè)計(jì)玻璃，因此可容易地制造不含堿金屬(其存在于電介質(zhì)中是不希望的)的電介質(zhì)。本文中，術(shù)語(yǔ)“基本上不含鉛”意思是含有少量不可避免的鉛雜質(zhì)是允許的。鉛含量最好為100ppm或者更少，更優(yōu)選的是1ppm或者更少。如果鉛含量不能被現(xiàn)有水平分析器檢測(cè)出來(lái)就更好。
主要玻璃粉末優(yōu)選組成的例子是基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃和基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃。較好使用這些鉍類(lèi)玻璃的原因是因?yàn)榭梢栽谒璧能浕c(diǎn)(在500-600℃之間)獲得無(wú)定形玻璃。按電介質(zhì)層玻璃組分的總量計(jì)，基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃或基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃的總含量較好占40-100重量％。占100重量％的情況意味著所含的玻璃粉末全部都是基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃或基于Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃。
如果必要的話，也可以使用含有其它組分的主要玻璃粉末。其它組分的例子包括B-Si，Zn-B-Si，Al-B-Si，Bi-Zn-Si-Al等等。
所述上層電介質(zhì)所含的玻璃優(yōu)選地還含有至少一種選自Fe、V、Ti、Cu和Co的元素。當(dāng)玻璃中含有這些元素時(shí)，紫外線透射率會(huì)降低，曝光也會(huì)減少。因此，生產(chǎn)率會(huì)得到提高。按玻璃粉末的重量計(jì)，測(cè)得的以其氧化物重量表示的這些元素的重量較好占0.1-2.0重量％。
主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)可以通過(guò)差熱分析(DTA)來(lái)測(cè)量。
按電介質(zhì)組合物的總量計(jì)，所述主要玻璃粉末的含量常常占50-70重量％。然而，本發(fā)明并不受限于這一范圍。
(2)單體當(dāng)光線照射在電介質(zhì)組合物上時(shí)，所述單體便會(huì)聚合為聚合物。在曝光區(qū)，包含在所述組合物中的單體聚合成在顯影過(guò)程中不會(huì)被去除的固化物質(zhì)。
這里對(duì)單體的種類(lèi)沒(méi)有特定的限制。例如，可使用含有至少一種可以加成聚合的烯鍵不飽和化合物并帶有至少一個(gè)可聚合的烯鍵基團(tuán)的單體組分作為本發(fā)明可光致固化的單體組分。
這種化合物可在自由基存在下通過(guò)擴(kuò)鏈加成聚合啟動(dòng)聚合物的形成。這種單體化合物是非氣態(tài)的，也就是說(shuō)，其沸點(diǎn)高于100℃。它還可以是塑性有機(jī)聚合物粘合劑。
可以單獨(dú)使用或同其它單體一起使用的優(yōu)選單體的例子包括(甲基)丙烯酸叔丁酯、1，5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丙二醇(甲基)丙烯酸酯、癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-環(huán)己二醇二(甲基)丙烯酸酯、2，2-二羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、在美國(guó)專(zhuān)利No.3,380,381中所描述的化合物、2，2-二(對(duì)羥基苯基)-丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、聚氧乙基-1，2-二(對(duì)-羥乙基)丙烷二甲基丙烯酸酯、雙酚A二[3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羥丙基]醚、雙酚A二[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]乙醚、1，4-丁二醇二(3-甲基丙烯酰氧基-2-羥丙基)醚、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚氧丙基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，2，4-丁二醇三(甲基)丙烯酸酯、2，2，4-三甲基-13-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1-苯基乙二醇-1，2-二甲基丙烯酸酯、富馬酸烯丙酯、苯乙烯、1，4-苯二酚二甲基丙烯酸酯、1，4-二異丙烯基苯、1，3，5-三異丙烯基苯(這里，(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)。
適用的化合物是分子量至少為300的烯鍵不飽和化合物，例如C2-C15烷二醇或含有1-10醚鍵的聚烷二醇，在美國(guó)專(zhuān)利No.2,927,022中公開(kāi)的化合物，例如用具有烯鍵并能加成聚合的化合物，尤其是具有端基的化合物制造的烷二醇二丙烯酸酯或聚烷二醇二丙烯酸酯。美國(guó)專(zhuān)利No.2,927,022的全文以引用的方式插入本文作為本發(fā)明的一部分。
其他有用的單體可參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.5032490，該文獻(xiàn)全文以引用的方式插入本文作為本發(fā)明的一部分。
優(yōu)選的單體包括聚氧乙烯化的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙基化的季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇單羥基五丙烯酸酯和1，10-癸二醇二甲基丙烯酸酯。
其它優(yōu)選的單體包括單羥基聚己內(nèi)酯單丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量約200)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(分子量約400)。
單體含量可根據(jù)所使用的單體種類(lèi)適當(dāng)?shù)卮_定。一般而言，按電介質(zhì)組合物的總量計(jì)，單體的含量占2-10重量％。
(3)引發(fā)劑引發(fā)劑用于吸收光后啟動(dòng)單體的聚合。這里對(duì)引發(fā)劑的種類(lèi)沒(méi)有特別的限制。例如，一種在185℃或者更低的溫度下是非熱活性的，但暴露在光線下會(huì)生成自由基的引發(fā)劑可以在本發(fā)明中用作光引發(fā)劑。這些光引發(fā)劑包括取代的或未取代的多核醌，它們?cè)谔辑h(huán)共軛體系中有兩個(gè)分子內(nèi)環(huán)。實(shí)例包括9，10-蒽醌、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、八甲基蒽醌、1，4-萘醌、9，10-菲醌、苯并蒽-7，12-二酮、2，3-并四苯-5，12-二酮、2-甲基-1，4-萘醌、1，4-二甲基蒽醌、2，3-二甲基蒽醌、2-苯基蒽醌、2，3-二苯蒽醌、惹醌、7，8，9，10-四氫并四苯-5，1二酮和1，2，3，4-四氫苯并蒽-7，12-二酮。其他有用的光引發(fā)劑公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利No.2,760,863中了(然而，它們中的一些即便在如85℃的低溫時(shí)也是熱活性的；它們是鄰?fù)┗?vicinal ketaldonylalcohol)，例如苯偶姻或新戊偶姻(pivaloin)；苯偶姻的甲基和乙基醚或其它偶姻的醚；烴取代的芳香偶姻，包括α-甲基苯偶姻，α-烯丙基苯偶姻，α-苯基苯偶姻，噻噸酮及其衍生物，和氫給體)。美國(guó)專(zhuān)利No.2,760,863的全文以引用的方式插入本文作為本發(fā)明的一部分。
光還原染料和還原劑可用作引發(fā)劑。實(shí)例包括在美國(guó)專(zhuān)利No.2,850,445、No.2,875,047、No.3,09796、No.3,074,974、No.3,097,097和No.3,145,104中公開(kāi)的引發(fā)劑，還有吩嗪、噁嗪和醌，例如米克勒氏酮、乙基米克勒氏酮、二苯甲酮、其它帶有氫供體的2，4，5-三苯基咪唑基二聚物，包括無(wú)色染料，和它們的混合物(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.3,427,161、No.3,479,185、No.3,549,367)，所述文獻(xiàn)的全文以引用的方式插入本文作為本發(fā)明的一部分。在美國(guó)專(zhuān)利No.4,162,162中描述的敏化劑可以和光引發(fā)劑及光抑制劑一起使用。
引發(fā)劑的種類(lèi)和含量應(yīng)當(dāng)由所用單體的種類(lèi)來(lái)適當(dāng)?shù)貨Q定。一般而言，按電介質(zhì)組合物的總量計(jì)，引發(fā)劑的含量占0.1-5重量％。
(4)樹(shù)脂粘合劑樹(shù)脂粘合劑有助于形成有足夠硬度的電介質(zhì)。聚合物是由單體聚合形成的，以保證形成的電介質(zhì)有一定的硬度。然而在大多情況下，這是不夠的。因此，經(jīng)常在電介質(zhì)組合物中添加樹(shù)脂粘合劑。這里對(duì)樹(shù)脂粘合劑的種類(lèi)沒(méi)有特別的限制。如上描述，在導(dǎo)電組合物中，聚合物粘合劑是一種輔助的組分?？紤]到水性顯影的可能性，較好選擇具有高溶解度的樹(shù)脂粘合劑。下列粘合劑可以滿足所述條件。換句話說(shuō)，這些粘合劑包括(1)包括C1-C10丙烯酸烷酯、C1-C10甲基丙烯酸烷酯、苯乙烯、取代的苯乙烯或它們的混合物的非酸性共聚單體和(2)由含有烯鍵不飽和羧酸部分的酸性共聚單體(其至少占聚合物總重量的15wt％)制備的共聚物或互聚物(混合聚合物)。
組合物中存在的酸性共聚單體組分具有有效功能。在這些酸性功能團(tuán)的輔助下，可以在堿水溶液(例如0.4％的碳酸鈉水溶液)中進(jìn)行顯影。如果酸性共聚單體的濃度小于15％，則該組合物不能被堿水溶液完全洗凈。如果酸性共聚單體的濃度超過(guò)30％，則在顯影條件下該組合物具有低的穩(wěn)定性，并且在圖像形成部分只有局部顯影。合適的酸性共聚單體的實(shí)例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、或其它烯鍵不飽和的單羧酸，還有富馬酸、衣康酸、檸康酸、乙烯基琥珀酸、馬來(lái)酸、或其它烯鍵不飽和二羧酸，它們的半酯，有時(shí)還包括它們的酸酐，和它們的混合物。與丙烯酸聚合物相比，甲基丙烯酸聚合物是更優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诘脱醮髿庵锌梢愿鍧嵉厝紵?br>
如果所述非酸性共聚單體是所述丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸烷酯，則所述非酸性共聚單體至少占聚合物粘合劑重量的50％，最好占70-75％。如果所述非酸性共聚單體是苯乙烯或取代的苯乙烯，則所述非酸性共聚單體占聚合物粘合劑重量的50％，另外50重量％則由馬來(lái)酸酐或其他酸酐的半酯構(gòu)成。取代的苯乙烯較好是α-甲基苯乙烯。
盡管是非優(yōu)選的，但聚合物粘合劑的非酸性部分還可以含有約50重量％或更少的其它非酸性共聚單體來(lái)代替聚合物的丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烷酯、苯乙烯或取代的苯乙烯部分。實(shí)例包括丙烯腈、乙酸乙烯酯和丙烯酰胺。然而在這種情況下，因?yàn)橥耆紵兊酶щy，這種單體的量較好少于聚合物粘合劑總重量的約25％?？梢詥为?dú)使用或組合使用共聚物作為粘合劑，只要能滿足上述條件即可。除上述共聚物以外，還可以加入少量其它聚合粘合劑。實(shí)例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異丁烯、乙烯-丙烯共聚物或其它聚烯烴、和聚醚例如聚環(huán)氧乙烷和其它低級(jí)環(huán)氧烷。
這些聚合物可以用常用于丙烯酸酯聚合領(lǐng)域的溶液聚合技術(shù)制得。
通常，所述酸性丙烯酸酯聚合物可按如下步驟制成。將α-或β-烯鍵不飽和酸(酸性共聚單體)與一種或若干種可共聚的乙烯基單體(非酸性共聚單體)在沸點(diǎn)相對(duì)低(75-150℃)的有機(jī)溶劑中混合，得到10-60％的單體混合溶液。然后，在所獲得單體中加入聚合催化劑使之聚合。在常壓及溶液回流溫度下加熱所獲得混合物來(lái)之制造所述聚合物。在聚合反應(yīng)基本完成后，將形成的酸性聚合體溶液冷卻至室溫?；厥諛颖緛?lái)測(cè)量粘度、分子量和聚合物的酸當(dāng)量。
所述含酸的聚合物粘合劑的分子量?jī)?yōu)選的小于50000。
樹(shù)脂粘合劑的含量可根據(jù)單體的種類(lèi)和含量以及其它組分的種類(lèi)和含量來(lái)適當(dāng)?shù)貨Q定。一般而言，按電介質(zhì)組合物的總量計(jì)，樹(shù)脂粘合劑的含量在5-20重量％范圍內(nèi)。
(5)有機(jī)溶劑電介質(zhì)組合物包含有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑的主要作用是容易地在陶瓷基材或其他基材上涂覆電介質(zhì)組合物細(xì)粉末狀固體的分散液。因此，首先，最好使用能夠使所述粉末狀固體保持適當(dāng)穩(wěn)定并能使固體分散的有機(jī)溶劑。其次，最好使用其流變特性能夠?yàn)榉稚⒁禾峁┝己猛扛蔡匦缘挠袡C(jī)溶劑。
所述有機(jī)溶劑也可以是溶劑混合物。應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x擇溶劑組分，以便聚合物和其它有機(jī)組分能夠在溶劑中完全溶解。這種溶劑對(duì)于漿料組合物中的其它組分應(yīng)當(dāng)是不活潑的(不會(huì)與之反應(yīng))。為了即使在大氣壓下相對(duì)低的溫度下涂覆時(shí)，溶劑也能夠從分散液中蒸發(fā)，必須選擇具有高揮發(fā)性的溶劑。然而，不希望使用具有這樣揮發(fā)性的溶劑即在印刷操作過(guò)程中常溫下印網(wǎng)上漿料很快會(huì)干燥。用于漿料組合物的溶劑最好在常壓下有低于300℃的沸點(diǎn)，低于250℃則更好。這種溶劑的實(shí)例包括脂肪醇、醋酸酯或丙酸酯、和其它上述醇類(lèi)的酯；松木樹(shù)脂、α-或β-松油醇、或它們的混合物和其他萜烯；乙二醇、乙二醇單丁醚、丁基溶纖劑醋酸酯、和其它乙二醇的酯；丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、卡必醇醋酸酯、和其它卡必醇酯；和Texanol(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯)、以及其它適當(dāng)?shù)娜軇?br>
有機(jī)溶劑的量應(yīng)考慮涂覆電介質(zhì)組合物時(shí)需要的粘度，以及其他組分的種類(lèi)。一般而言，按電介質(zhì)組合物的總量計(jì)，有機(jī)溶劑的含量15-40重量％范圍內(nèi)。通常，添加有機(jī)溶劑可獲得漿料狀電介質(zhì)組合物。
(6)其它添加劑除所述組分之外，下列添加成分也可以添加到本發(fā)明的電介質(zhì)組合物中。這些添加劑的實(shí)例包括抗氧化劑、反增稠劑、紫外線吸收劑、染料等等。還可以將分散劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、剝離劑、反萃取劑、消泡劑和濕潤(rùn)劑這些在本領(lǐng)內(nèi)廣泛應(yīng)用的添加劑加入所述組合物中。適用的物質(zhì)可參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.532490，該專(zhuān)利全文以引用的方式插入本文。這些添加劑的含量沒(méi)有特別的限制，可根據(jù)其它材料的所需性能和種類(lèi)來(lái)作適當(dāng)?shù)貨Q定。然而，如果使用有機(jī)組分，為了預(yù)防燒制過(guò)程中添加劑起泡而引起的不良絕緣，最好將所添加的有機(jī)組分的量保持盡可能低。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，在上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)中基本上不含填料。如果不含填料，即便在更低的溫度下，通過(guò)玻璃的熔化也可以實(shí)現(xiàn)良好的致密性。在本文中術(shù)語(yǔ)“基本上不含填料”是指允許含有少量不可避免的填料雜質(zhì)。填料的含量最好占20重量％或更少，占5重量％或以下則更好。最優(yōu)選的是填料含量不能由現(xiàn)有分析設(shè)備檢測(cè)出來(lái)。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，在上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)中基本上不含堿性化合物。如果不含堿性化合物，就可以容易地避免電可靠性的劣化。這是因?yàn)榫哂懈哌w移率的堿離子會(huì)引起短路或其它問(wèn)題。本文中，術(shù)語(yǔ)“基本不含堿性化合物”是指允許含有少量不可避免的堿性化合物雜質(zhì)。按堿金屬的量計(jì)，堿性化合物的含量最好占1重量％或更少，占0.1重量％或以下則更好。最優(yōu)選的是堿性化合物的含量不能由現(xiàn)有分析設(shè)備檢測(cè)出來(lái)。
本發(fā)明包括一種具有所述電介質(zhì)的顯示器裝置。本發(fā)明的顯示板或顯示器件裝置可以使用場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)。例如，對(duì)FED而言，如圖2所示，通過(guò)在玻璃基材20上疊合負(fù)電極22、發(fā)射極24、柵絕緣膜26和柵電極28而形成的層疊體，在對(duì)置的位置上在玻璃基材30上疊合正電極32和熒光劑34形成的層疊體，光線36從發(fā)射極24提供給熒光劑34。這個(gè)結(jié)構(gòu)中，本專(zhuān)利申請(qǐng)的所述電介質(zhì)可作為柵絕緣膜26用于絕緣負(fù)電極22和柵電極28。在這種情況下，通過(guò)使用具有優(yōu)良精細(xì)圖案精度的所述電介質(zhì)，可改進(jìn)器件本身的耐用性。
本發(fā)明包括一種具有如下步驟的電介質(zhì)制造方法將含有玻璃粉末、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑的下層電介質(zhì)組合物涂覆在基材上；干燥所述下層電介質(zhì)組合物以形成下層電介質(zhì)；將含有玻璃粉末、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑的上層電介質(zhì)組合物涂覆在所述下層電介質(zhì)上；干燥所述上層電介質(zhì)組合物以形成上層電介質(zhì)；若用于所述下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)為T(mén)1、用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)為T(mén)2、燒成溫度為T(mén)3，則在滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃關(guān)系式的燒成溫度下燒結(jié)所述上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)。
本發(fā)明中的所使用的電介質(zhì)組合物可以是感光組合物。如果所述電介質(zhì)組合物是感光組合物，則所述上層電介質(zhì)組合物和下層電介質(zhì)組合物含有單體和引發(fā)劑。
下文中，將參照附圖解釋本發(fā)明的制造方法。在下面將要解釋的制造方法中，電介質(zhì)組合物是感光組合物。如果電介質(zhì)組合物是感光組合物，則可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方法把它涂成希望的圖案，接著對(duì)其干燥和燒制。更具體地，所述方法包括下列步驟(1)涂覆下層電介質(zhì)組合物；(2)干燥；(3)涂覆上層電介質(zhì)組合物；(4)干燥；(5)燒結(jié)上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)。圖3為說(shuō)明本發(fā)明電介質(zhì)制造方法的各步驟的流程圖。如圖所示，該制造方法包括步驟1-7。圖4更詳細(xì)的表示圖3所示的各步驟。
在第一步中，把含有玻璃粉末、單體、引發(fā)劑、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑的下層電介質(zhì)組合物(204)涂覆在基材(202)上(圖3102，圖4(A))。通過(guò)絲網(wǎng)印刷涂覆裝置(206)或使用涂覆器把所述下層電介質(zhì)組合物(204)涂在玻璃基材(202)的整個(gè)表面上。
在第二步中，干燥所述下層電介質(zhì)組合物，形成下層電介質(zhì)(208)(圖3104，圖4(B))。只要導(dǎo)電的[電介質(zhì)的]組合物能干燥，這里對(duì)干燥條件沒(méi)有特別的限制。干燥可使用紅外輸送式干燥機(jī)在100℃進(jìn)行10-20分鐘。優(yōu)選的，干燥的下層電介質(zhì)的厚度在10-40μm范圍內(nèi)。
在第三步中，將含有玻璃粉末、單體、引發(fā)劑、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑并且其軟化點(diǎn)高于所述下層電介質(zhì)組合物的軟化點(diǎn)的上層電介質(zhì)組合物(209)涂覆在所述下層電介質(zhì)(208)上(圖3106，圖4(C))?？墒褂玫谝徊街惺褂玫耐扛卜椒ㄟM(jìn)行涂覆。
在第四步中，干燥所述上層電介質(zhì)組合物以形成上層電介質(zhì)(210)(圖3108，圖4(D))?？梢允褂玫诙街兴枋龅母稍飾l件。優(yōu)選的，干燥的上層電介質(zhì)的厚度在10-40μm范圍內(nèi)。
在第五步中，將指定圖案曝光在所述下層電介質(zhì)(208)和上層電介質(zhì)(210)上(圖3110，圖4(E))?？梢岳缭诟稍锏纳蠈与娊橘|(zhì)(210)和下層電介質(zhì)(208)上形成具有電極圖案的光掩模(212)后進(jìn)行照射(214)來(lái)實(shí)施曝光。曝光條件取決于所有的上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)的組成和它們的膜厚。優(yōu)選的，使用100-300mJ/cm2的光以50-300μm的間隙進(jìn)行曝光。照射時(shí)間最好在5-30秒范圍內(nèi)。這樣，就可以獲得曝光的涂層膜(216)。
在第六步中，使曝光的涂敷膜顯影(圖3112，圖4(F))?？墒褂脡A溶液進(jìn)行顯影?？墒褂玫膲A溶液實(shí)例有0.4％的碳酸鈉溶液。可以通過(guò)把所述堿溶液(218)噴霧在基材(202)上的曝光的涂敷膜上，或者通過(guò)在堿溶液中浸漬帶有曝光的涂敷膜的基材(202)來(lái)獲得顯影的涂敷膜(220)。
在第七步中，在燒成溫度下燒結(jié)顯影的涂敷膜，實(shí)施燒成溫度高于用于所述下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，但是低于用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(圖3114，圖4(G))。燒制可以在具有指定溫度曲線的燒制爐中進(jìn)行。燒制過(guò)程中的最高溫度最好在500-600℃之間。燒制時(shí)間最好在1-3小時(shí)之間。燒制后，進(jìn)行冷卻便可以獲得有理想圖案的電介質(zhì)(222)。干燥后，下層電介質(zhì)的厚度和上層電介質(zhì)的厚度最好在5-20μm之間。
采用這種制造方法，可以獲得雙層(上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì))電介質(zhì)。同時(shí)，由于上層電介質(zhì)組合物的軟化點(diǎn)高于下層電介質(zhì)組合物的軟化點(diǎn)，并且燒成溫度高于用于所述下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，但是低于用于所述上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，因此可以獲得對(duì)基材有所需粘性并具有良好絕緣性的電介質(zhì)。
上面已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明中通過(guò)燒成溫度和用于所述上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的效果。本發(fā)明還有通過(guò)電介質(zhì)的雙層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的其它效果。即，當(dāng)形成單層電介質(zhì)時(shí)，如果該電介質(zhì)層中的某一部分沒(méi)有良好曝光，則該部分就不能良好固化，這可能會(huì)導(dǎo)致絕緣不良。另一方面，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明形成雙層電介質(zhì)時(shí)，即使形成針孔，形成在兩層中的針孔沿電介質(zhì)層的高度方向?qū)?zhǔn)的可能性也非常低。因此，可以預(yù)防不良絕緣。
除上述優(yōu)點(diǎn)外，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的制造方法形成雙層電介質(zhì)時(shí)，可以保證得到具有足夠厚度的電介質(zhì)。
實(shí)施例下文中，將參照實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不受限于這些應(yīng)用實(shí)例。下文的應(yīng)用實(shí)施例中，如果沒(méi)有特地說(shuō)明，百分比均是基于重量的。
實(shí)施例1-4，比較例1-42使用電介質(zhì)組合物以形成電介質(zhì)。這些電介質(zhì)組合物不是感光的，在這些組合物中不含單體和引發(fā)劑。
(A)玻璃粉末的準(zhǔn)備將表1中所列的組分混合來(lái)制備玻璃粉末。
表1
表2說(shuō)明這些玻璃粉末的軟化點(diǎn)和平均粒徑。
軟化點(diǎn)是通過(guò)差熱分析(DTA)的方法來(lái)測(cè)量的。
表2
(B)電介質(zhì)組合物的制備將玻璃粉末和一種介質(zhì)(26％的MMA/BMA/EA/MAA共聚物的Texanol溶液)按1∶1的重量比例混合，獲得漿料狀電介質(zhì)組合物A-P。表3說(shuō)明了電介質(zhì)組合物A-P的玻璃粉末組成(基于體積)。例如，包含在電介質(zhì)組合物A中的玻璃粉末是由100％體積的玻璃粉末A制成的。使用的玻璃組合物列表如下。
表3
(C)電介質(zhì)的形成如表4、5所示，使用電介質(zhì)組合物A-P用于形成23種帶有雙層結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)。形成電介質(zhì)的方法描述如下。
在絲網(wǎng)印刷機(jī)上安裝一個(gè)SUS-250目印網(wǎng)掩模，并使用該掩模在厚度為1.3毫米的鈉玻璃基材上印刷下層電介質(zhì)組合物，獲得5厘米×5厘米的正方形涂敷膜。印刷后，使用溫?zé)峥諝飧稍餇t在100℃下烘干20分鐘。獲得的烘干膜的厚度大約為12-15μm。然后，使用相同的空白掩模在實(shí)施烘干膜上印刷上層電介質(zhì)組合物。印刷后，用同樣的方法使用溫?zé)峥諝飧稍餇t在100℃下烘干30分鐘。如表4、5所示，獲得的雙層電介質(zhì)的烘干膜的厚度大約為23-30μm。獲得的雙層電介質(zhì)的形狀是5厘米×5厘米的正方形。
使用總共為3小時(shí)的燒結(jié)溫度曲線用輥底式爐燒結(jié)獲得的樣本，其中，保持520℃或570℃的最高溫度20分鐘。燒成溫度和用作上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)之間的關(guān)系也在表4、5中有所說(shuō)明。隨后對(duì)電介質(zhì)對(duì)基材的粘著性和其絕緣性進(jìn)行評(píng)定。然后，研究所有試樣中滿足良好評(píng)價(jià)結(jié)果的條件。
在這種情況下，評(píng)估電介質(zhì)對(duì)基材的粘著性、電介質(zhì)中的氣泡和電介質(zhì)的密度，還有上述絕緣性。
電介質(zhì)中的氣泡使用金屬顯微鏡(放大率100-200倍，在暗區(qū)和透射光的條件下)研究燒結(jié)電介質(zhì)樣本中的氣泡(大小和數(shù)量)。觀測(cè)到的不含氣泡的樣本被認(rèn)為是可以接受的。另一方面，含微級(jí)氣泡的樣本和觀測(cè)含3μm或更大氣泡的樣本被認(rèn)為是不可接受的。
同時(shí)還測(cè)量密度(4，5燒成密度f(wàn)ired density)。那些不含空隙、均勻熔化和幾乎不含氣泡的樣本被認(rèn)為是可以接受的。另一方面，那些帶少量均勻分布的泥裂縫或燒制過(guò)程中粉末的燒結(jié)收縮引起的氣泡的樣本，和那些表面粗糙以及嚴(yán)重泥裂縫和氣泡的樣本被認(rèn)為是不可接受的。
對(duì)基材的粘著性在上述氣泡觀測(cè)之后，用小鉗子來(lái)刮燒結(jié)樣本，看電介質(zhì)是否能從基材上移除。電介質(zhì)不能從基材移除并且沒(méi)有毀壞的那些樣本被認(rèn)為是可以接受的。另一方面，電介質(zhì)被從基材移除的那些樣本被認(rèn)為是不可接受的。
在表4、5中示出了所述評(píng)估項(xiàng)目的結(jié)果。表4說(shuō)明了當(dāng)所述燒成溫度的最高溫度是520℃時(shí)的評(píng)估結(jié)果，表5說(shuō)明當(dāng)所述燒成溫度的最高溫度是570℃時(shí)的評(píng)估結(jié)果。
表4
表5
正如我們從表4(當(dāng)所述燒成溫度為最高溫度520℃時(shí))中看到的一樣，在實(shí)施例1、2中，用于下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)，用于上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)，和主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足關(guān)系式T1＜T3＜T2＜T3+30℃時(shí)可以在氣泡、密度和對(duì)玻璃基材粘著性方面獲得良好的結(jié)果。另一方面，在不滿足所述軟化點(diǎn)和燒成溫度之間關(guān)系的比較例1-22中，三個(gè)評(píng)估項(xiàng)目中至少有一個(gè)有不好的結(jié)果。
同時(shí)，正如我們從表5(當(dāng)所述燒成溫度為最高溫度570℃時(shí))中看到的一樣，在實(shí)施例3、4中，在氣泡、密度和對(duì)玻璃基材粘著性方面可以獲得良好結(jié)果。另一方面，在比較例23-42中，三個(gè)評(píng)定項(xiàng)目中至少有一個(gè)有不好的結(jié)果。
實(shí)施例5-10為了證實(shí)即使使用感光成分來(lái)制作電介質(zhì)，本發(fā)明的效果也同樣可以實(shí)現(xiàn)，使用感光電介質(zhì)組合物來(lái)形成電介質(zhì)。表6說(shuō)明了上層電介質(zhì)組合物和下層電介質(zhì)組合物的組成。將玻璃粉末C和玻璃粉末F按1∶1的體積比例混合而成用作上電介質(zhì)組合物的玻璃粉末。單獨(dú)使用玻璃粉末B來(lái)作為下層電介質(zhì)組合物的玻璃粉末。
表6
表6中使用的每種組分的細(xì)節(jié)在表7中有說(shuō)明。
表7
使用所述上層電介質(zhì)組合物和下層電介質(zhì)組合物，改變曝光條件和顯影條件來(lái)形成表8實(shí)施例5-10所示的6種電介質(zhì)。電介質(zhì)的形成方法如下。
在絲網(wǎng)印刷機(jī)上安裝一個(gè)SUS-150目印網(wǎng)掩模，將其用于在厚度為1.3毫米的鈉玻璃基材上印刷下電介質(zhì)組合物。獲得5厘米×5厘米的正方形涂敷膜。印刷后，使用溫?zé)峥諝飧稍餇t在100℃下干燥20分鐘。獲得的烘干膜的厚度大約為20μm。然后，使用同一種印網(wǎng)掩模將上層電介質(zhì)組合物印刷在所述烘干膜上。印刷后，用同樣的方法使用溫?zé)峥諝飧稍餇t在100℃下烘干30分鐘。獲得的雙層電介質(zhì)的烘干膜的厚度大約為40μm。獲得的雙層電介質(zhì)具有5厘米×5厘米的正方形形狀。
使用具有能夠發(fā)射365納米光的高壓汞燈的紫外線曝光機(jī)通過(guò)光掩模對(duì)烘干薄膜進(jìn)行圖案曝光以便圖案評(píng)價(jià)。對(duì)于每一種樣本在80-240mJ/cm2范圍內(nèi)在3個(gè)曝光條件下進(jìn)行曝光。
另一方面，使用堿顯影裝置用0.4％的Na2O3水溶液作為顯影劑制得未曝光的干樣本。當(dāng)樣本被顯影時(shí)，記錄完全顯影所述干膜(達(dá)到透明所需的時(shí)間；TTC)所需的時(shí)間。中對(duì)所述曝光圖案的樣本進(jìn)行1.5或3倍TTC的顯影。換句話說(shuō)，可以獲得3個(gè)曝光條件×2個(gè)顯影條件的顯影樣本。
用總共為3小時(shí)的燒結(jié)曲線用輥底式爐燒結(jié)獲得的樣本，其中，保持520℃的最高溫度20分鐘。
對(duì)燒結(jié)樣本的所述氣泡、密度和對(duì)玻璃基材的粘著性進(jìn)行評(píng)估。使用的評(píng)估方法如上描述。評(píng)估結(jié)果在表8中有所說(shuō)明。每個(gè)燒結(jié)的電介質(zhì)的厚度是20μm。
表8
正如可以從表8中看到的，在實(shí)施例5-10中，用于下層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)，用于上層電介質(zhì)的主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)，和主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃的關(guān)系，可以獲得良好的氣泡、密度和對(duì)玻璃基材的粘著性的結(jié)果。這一結(jié)果說(shuō)明了當(dāng)使用感光組合物形成電介質(zhì)時(shí)，可以用相同的方法在T1＜T3＜T2＜T3+30℃的關(guān)系下獲得優(yōu)良的電介質(zhì)。
如上描述，在指定曝光條件和顯影條件下，對(duì)于本發(fā)明的電介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基材的良好粘著性和良好絕緣性。尤其是，即便是無(wú)鉛電介質(zhì)，這些特性也能實(shí)現(xiàn)。
通常，由于使用氧化鋁基材的混合微電路可以在高達(dá)850℃的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，因此即使將陶瓷填料等與玻璃混合，也能形成對(duì)基材具有良好粘著性和絕緣性的電介質(zhì)層。然而，很難形成使用玻璃基材作為基片的平板顯示器或器件。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的所述效果有著重要的意義，因?yàn)榭墒褂玫统杀緛?lái)形成電介質(zhì)，而不使用薄膜的昂貴制造工藝。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)，包含下層電介質(zhì)和在所述下層電介質(zhì)上形成的上層電介質(zhì)，所述下層電介質(zhì)包含第一主要玻璃粉末，所述上層電介質(zhì)包含第二主要玻璃粉末，所述第一主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)，所述第二主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和以最大體積存在的主要玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足以下關(guān)系T1＜T3＜T2＜T3+30℃。
2.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述上層電介質(zhì)和下層電介質(zhì)由感光組合物制成。
3.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于T1和T3還滿足下列關(guān)系T3-30℃＜T1＜T3。
4.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于一種或更多種主要玻璃粉末在燒成溫度時(shí)是無(wú)定形的。
5.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于，按所述下層電介質(zhì)中玻璃組分的總量計(jì)，所述第一主要玻璃粉末在所述下層電介質(zhì)中50到100體積％。
6.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于，按所述上層電介質(zhì)中玻璃組分的總量計(jì)，所述第二主要玻璃粉末在所述上層電介質(zhì)中占50到100體積％。
7.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于，按各自電介質(zhì)層中玻璃組分的總量計(jì)，所述第一主要玻璃粉末和所述第二主要玻璃粉末各自占其電介質(zhì)層的50到100體積％。
8.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述下層電介質(zhì)基本上由作為唯一無(wú)機(jī)成分的玻璃組成。
9.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述上層電介質(zhì)基本上由作為唯一無(wú)機(jī)成分的玻璃組成。
10.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上由作為唯一無(wú)機(jī)成分的玻璃組成。
11.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述第一主要玻璃粉末和所述第二主要玻璃粉末是鉍類(lèi)玻璃粉末。
12.如權(quán)利要求11所述的電介質(zhì)，其特征在于所述第一主要玻璃粉末選自Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末或Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。
13.如權(quán)利要求11所述的電介質(zhì)，其特征在于所述第二主要玻璃粉末選自Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末或Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。
14.如權(quán)利要求13所述的電介質(zhì)，其特征在于所述第二主要玻璃粉末進(jìn)一步包含至少一種選自Fe、V、Ti、Cu和Co的元素。
15.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上不含鉛。
16.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上不含填充料。
17.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上不含堿性化合物。
18.一種含有如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)的顯示器。
19.一種電介質(zhì)制造方法，具有如下步驟提供下層電介質(zhì)組合物和上層電介質(zhì)組合物，它們分別包含主要玻璃粉末、樹(shù)脂粘合劑和有機(jī)溶劑；提供基材；將所述下層電介質(zhì)組合物涂覆在所述基材上；干燥所述下層電介質(zhì)組合物和基材，形成下層電介質(zhì)；將所述上層電介質(zhì)組合物涂覆在所述所述下層電介質(zhì)上；干燥所述上層電介質(zhì)組合物，形成上層電介質(zhì)；在滿足T1＜T3＜T2＜T3+30℃關(guān)系的燒成溫度下燒制所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)，在所述關(guān)系式中，T1是下層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，T2是上層電介質(zhì)主要玻璃粉末的軟化點(diǎn)，T3是以最大體積存在的主要玻璃粉末的燒成溫度。
20.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述下層電介質(zhì)組合物和所述上層電介質(zhì)組合物均是感光組合物，它們還含有單體和引發(fā)劑，所述方法進(jìn)一步包括在所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)上曝光一個(gè)圖案或多個(gè)圖案，以形成曝光的下層電介質(zhì)和曝光的上層電介質(zhì)，并在所述上層電介質(zhì)形成后顯影所述曝光的電介質(zhì)層的步驟。
21.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于T1和T3還滿足下列關(guān)系T3-30℃＜T1＜T3。
22.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述燒成溫度在500℃-600℃范圍內(nèi)。
23.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述第一主要玻璃粉末或所述第二主要玻璃粉末在電介質(zhì)的燒成溫度下是無(wú)定形的。
24.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述第一主要玻璃粉末和所述第二主要玻璃粉末在電介質(zhì)的燒成溫度下是無(wú)定形的。
25.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于，按所述下層電介質(zhì)中玻璃組分的總量計(jì)，所述第一主要玻璃粉末在所述下層電介質(zhì)中占50到100體積％。
26.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于，按所述上層電介質(zhì)中玻璃組分的總量計(jì)，所述第二主要玻璃粉末在所述上層電介質(zhì)中占50到100體積％。
27.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于，按各自電介質(zhì)層中玻璃組分的總量計(jì)，所述第一主要玻璃粉末和所述第二主要玻璃粉末各自占其電介質(zhì)層的50到100體積％。
28.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述下層電介質(zhì)基本上由作為唯一無(wú)機(jī)成分的玻璃組成。
29.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述上層電介質(zhì)基本上由作為唯一無(wú)機(jī)成分的玻璃組成。
30.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上由作為唯一無(wú)機(jī)成分的玻璃組成。
31.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述第一主要玻璃粉末和所述第二主要玻璃粉末是鉍類(lèi)玻璃粉末。
32.如權(quán)利要求31中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述第一主要玻璃粉末選自Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末或Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。
33.如權(quán)利要求31中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述第二主要玻璃粉末選自Bi-Al-B-Si-Zn-Ba的玻璃粉末或Bi-Al-B-Si-Zn-Ca的玻璃粉末。
34.如權(quán)利要求33中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述第二主要玻璃粉末進(jìn)一步包含至少一種選自Fe、V、Ti、Cu和Co的元素。
35.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上不含鉛。
36.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上不含填充料。
37.如權(quán)利要求19中所述的電介質(zhì)制造方法，其特征在于所述下層電介質(zhì)和所述上層電介質(zhì)基本上不含堿性化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)厚膜類(lèi)電介質(zhì)，它有著對(duì)基材的理想粘著性和良好的絕緣性。本發(fā)明的電介質(zhì)包括由感光成分制成的下層電介質(zhì)和由感光成分制成并形成于所述下層電介質(zhì)之上的上層電介質(zhì)。用作所述下層電介質(zhì)的初級(jí)玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T1)、用作所述上層電介質(zhì)的初級(jí)玻璃粉末的軟化點(diǎn)(T2)和所述初級(jí)玻璃粉末的燒成溫度(T3)滿足以下關(guān)系T1＜T3＜T2＜T3+30℃。
文檔編號(hào)H01J9/02GK101060056SQ20071010534
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者早川佳一郎, 黑木正勝 申請(qǐng)人:E.I.內(nèi)穆?tīng)柖虐罟?br>