專利名稱：裝有由導(dǎo)電材料制成的電極的面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含玻璃基質(zhì)的面板，在其上生產(chǎn)至少一個由導(dǎo)電材料制成的電極。更具體地，本發(fā)明涉及生產(chǎn)電極的材料，尤其是當(dāng)所述面板用于制造顯示板如等離子體顯示板時。
為簡化說明并使問題更易理解，將根據(jù)等離子體顯示板的制造來描述本發(fā)明。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的，即本發(fā)明不局限于制造等離子體顯示板的方法，但在相似條件下，可在需要相同類型的材料的所有類型的方法中使用。
如同從現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，等離子體顯示板(PDPs)是平板篩型的顯示屏。存在幾種類型的PDP，所有類型均依據(jù)在一種伴隨有發(fā)光的氣體中的放電的相同原理來工作。通常，PDPs包含兩個由玻璃，通常是堿石灰型的玻璃制成的絕緣板，每個支撐至少一個導(dǎo)電電極的陣列并在它們之間確定一個氣體空間。將這些板連接在一起，使得電極的陣列正交，每個電極交叉點(diǎn)表示一種相應(yīng)于一個氣體空間的基本光電元件。
等離子體顯示板的電極必須顯示某些數(shù)量的特征。因此，它們必須具有低的電阻率。這是因?yàn)?，由于電極提供數(shù)千的晶胞，在電極中高的電流，可能瞬間達(dá)到500mA-1A的電流。而且，由于等離子體顯示板具有大的尺寸，可能具有直至60英寸的對角線，電極的長度很大。在這些條件下，由于與穿過電極的電流相關(guān)的壓降，太高的電阻可能導(dǎo)致發(fā)光效率的明顯損耗。
通常在等離子體顯示板中，電極的陣列被電介質(zhì)，通常是硼硅酸鹽玻璃的厚層所覆蓋。因此電極必須具有高的耐腐蝕性，尤其是在烘烤電介質(zhì)層的過程中；這是因?yàn)樵谠摲椒ǖ倪@個階段，電介質(zhì)層和電極之間的反應(yīng)，乃至面板的玻璃與電極之間的反應(yīng)導(dǎo)致電極的電阻的增加，并且這些反應(yīng)的產(chǎn)物導(dǎo)致電介質(zhì)層的透光、介電常數(shù)和擊穿電壓的降低。
目前，存在兩種生產(chǎn)等離子體顯示板的電極的技術(shù)。第一種技術(shù)包含沉積一種基于銀、金或相似的材料的膏劑或油墨。通過各種篩網(wǎng)印刷、氣相淀積和涂敷方法沉積這種導(dǎo)電性膠，通常具有大于或等于5μm的厚度。在這種情況下，在沉積過程中或用照相凹版印刷方法直接獲得電極。在電極由厚4-6μm的銀膏，通過篩網(wǎng)印刷沉積制成的情況下，這種厚膜技術(shù)使得獲得不受電介質(zhì)層的退火影響的低電極電阻，即R＝4-6mΩ成為可能。然而，為了獲得導(dǎo)電性，這項(xiàng)技術(shù)需要在高于500℃的溫度下特殊退火，并且為了將電極材料向電解質(zhì)中的擴(kuò)散最小化，這種擴(kuò)散可能降低顯示板的電特性和光特性，需要使用幾種特殊的電介質(zhì)層。
第二種技術(shù)包含金屬的厚膜沉積。在這種情況下，層的厚度為幾百埃至幾微米。通常用光刻法或通過銅或鋁的薄層的“升高”獲得電極，所述薄層是通過真空蒸發(fā)或通過噴鍍沉積得到。這種薄膜技術(shù)不需要退火以獲得電極的導(dǎo)電性。依據(jù)用于電極的材料，所述電極具有2-5μm的厚度，可能獲得R＝5-12mΩ的電極電阻。然而，在這種情況下使用的材料盡管具有高的電導(dǎo)率，在其烘烤過程中與玻璃基質(zhì)和電介質(zhì)層反應(yīng)，從而導(dǎo)致電極的電阻增加，并由于電極材料和電介質(zhì)層之間的反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物擴(kuò)散入電介質(zhì)導(dǎo)致電介質(zhì)層的形成被削弱。一串氣泡的形成減少了電介質(zhì)層的透明度，觀測它的介電常數(shù)和它的擊穿電壓。為彌補(bǔ)這個缺點(diǎn)，已建議沉積多層，所述多層包含例如Al-Cr，Cr-Al-Cr或Cr-Cu-Cr多層堆疊。這些多層能限制電介質(zhì)層的降解和在烘烤所述電介質(zhì)層過程中電極電阻的增加。然而，這項(xiàng)技術(shù)具有許多的缺點(diǎn)。它需要執(zhí)行更復(fù)雜的化學(xué)蝕刻方法，使用至少兩種不同的蝕刻液?；瘜W(xué)蝕刻后，每個堆疊層的寬度可不同，提供非常不規(guī)則的電極側(cè)壁，這促使氣泡在電介質(zhì)層的烘烤過程中易于捕獲。
因此，本發(fā)明的目的是通過提供一種新的在玻璃基質(zhì)上生產(chǎn)電極陣列的材料來彌補(bǔ)薄膜沉積技術(shù)的上述提及的缺點(diǎn)。
因此，本發(fā)明的主題是一種包含玻璃基質(zhì)的面板，在其上生產(chǎn)至少一種導(dǎo)電材料的電極，其特征在于，至少在所述電極和玻璃的接觸面和/或至少在所述電極和電介質(zhì)層的接觸面，電極的導(dǎo)電材料包含具有高于700℃的熔點(diǎn)的基于鋁的和/或基于鋅的金屬合金。
而且，基于鋁的和/或基于鋅的金屬合金包括至少0.01％重量的至少一種摻雜劑，其在合金中的性質(zhì)和比例被調(diào)整使得所述合金具有高于700℃的熔點(diǎn)；優(yōu)選地，調(diào)整摻雜劑的性質(zhì)使得相應(yīng)的合金不具有共晶體；優(yōu)選地，這種摻雜劑選自鈦，鋯，釩，鉻，鉬，鎢，錳，鐵(基于鋅的合金)和銻。通過使用這種合金生產(chǎn)電極，可能增加生產(chǎn)電極陣列的材料的熔點(diǎn)和電介質(zhì)層沉積到電極上所依據(jù)的溫度之間的溫差，所述依據(jù)的溫度通常為500℃-600℃；因此，尤其是在烘烤電介質(zhì)層的步驟中，由電極材料與電介質(zhì)層材料，乃至與基質(zhì)的玻璃的反應(yīng)產(chǎn)生的有害效應(yīng)被顯著地降低。
優(yōu)選選擇摻雜劑以便獲得具有與純的導(dǎo)電材料的電阻率盡可能接近的電阻率的合金。
從下述提供的本發(fā)明的一個實(shí)施方案的描述將使得本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)變得明顯，該描述涉及后附的附圖，其中-

圖1a-1d表示在橫斷面中，生產(chǎn)適于等離子體顯示板的面板的各種步驟。
為了清楚可見，這些附圖不是按比例繪制的。
如圖1a所示，在基質(zhì)10上實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案，所述基質(zhì)包含例如稱為浮法玻璃的玻璃。任選地，可退火或鑄造玻璃基質(zhì)。可使用其它類型的平板玻璃，尤其是硼硅酸鹽玻璃或硅鋁酸鹽玻璃。
如在圖1a中所示，為形成電極的陣列，將導(dǎo)電材料的薄層20沉積到基質(zhì)10上。該層20典型地具有0.01μm-10μm的厚度。根據(jù)本發(fā)明，該層包含基于鋁或基于鋅的金屬合金，所述合金具有高于純鋅或鋁的熔點(diǎn)，在這種情況下大于700℃。該金屬合金包括0.01％-49％重量的至少一種摻雜劑；以本質(zhì)上已知的方式調(diào)整所述摻雜劑的性質(zhì)和比例，使得所述合金具有高于700℃的熔點(diǎn)；優(yōu)選地，選擇這些摻雜劑以形成不具有共晶體的合金；優(yōu)選地，如下述說明，為了降低合金的膨脹系數(shù)和為了使得它更接近基質(zhì)和還有電介質(zhì)的膨脹系數(shù)，選擇這些摻雜劑以便具有比導(dǎo)電材料更低的膨脹系數(shù)；優(yōu)選地，這種摻雜劑選自錳，釩，鈦，鋯，鉻，鉬，鎢，鐵(基于鋅的合金)和銻；優(yōu)選地，該摻雜劑的比例是合金重量的2％左右。
為沉積導(dǎo)電材料的層20，使用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法；優(yōu)選地，使用真空沉積法，如真空噴鍍，真空蒸發(fā)或化學(xué)汽相淀積(CVD)。
根據(jù)本發(fā)明的變型(未顯示)，在真空噴鍍的情況下，使用例如幾個靶子，通過真空沉積可沉積多層。根據(jù)這個變型，適于與基質(zhì)接觸的部件的第一合金層將首先被沉積，接著是不具有摻雜劑的基于鋁或鋅的材料的導(dǎo)電層，然后是預(yù)接觸電介質(zhì)層的另一個合金層，第二個合金層的組合物可能不同于第一個合金層的組合物。
圖1b和1c用圖解表示沉積金屬層20后，電極陣列的產(chǎn)生，所述金屬層在當(dāng)前情況下，是具有高于700℃的熔點(diǎn)、基于鋁的合金。使用升高或照相凹版印刷型的已知方法生產(chǎn)電極21的圖案。如圖1b中所示，層20被保護(hù)層30覆蓋，然后被蝕刻。依靠使用的保護(hù)層的類型，即陽性或陰性保護(hù)層，通過用UV照射的掩膜30確定電極21的圖案。接著，使用單蝕刻溶液蝕刻電極本身，所述蝕刻溶液具有與用于純鋁的相同或相似的組成。
剛剛描述的制造電極陣列的方法使得可能獲得適于各種電極層的一致的寬度；因此獲得了可與通過制造由純鋁制成的電極而獲得的電極幾何形狀相匹敵的電極幾何形狀；更具體地，獲得了側(cè)壁，其比在多層如上述提及的已知的Al-Cr或Cr-Al-Cu或Cr-Cu多層的情況下更規(guī)則；而且，僅使用單一的蝕刻溶液，這是很經(jīng)濟(jì)的。
如圖1d中所示，然后使用常規(guī)的方法如懸浮液或干粉的篩網(wǎng)印刷，輥涂或噴涂，用電介質(zhì)的厚層22覆蓋電極21。如同已知的那樣，電介質(zhì)層包含玻璃或搪瓷，所述玻璃或搪瓷基于氧化鉛，氧化硅和氧化硼，基于氧化鉍，氧化硅和氧化硼，不含鉛，或基于氧化鉍，氧化鉛，氧化硅和氧化硼以混合物的形式存在。一旦已沉積電介質(zhì)層，在500℃-600℃的溫度下，以已知的方式退火組合件。
基于鋁的金屬合金作為導(dǎo)電層的應(yīng)用具有許多優(yōu)點(diǎn)，所述金屬合金具有高于700℃的熔點(diǎn)，并包括一種元素作為摻雜劑，所述元素選自鈦，鋯，釩，鉻，鉬，鎢，錳和銻。鈦，鋯，釩，鉻，鉬，鎢，錳和銻形成不具有共晶體的合金。與純鋁的660°熔點(diǎn)相比，包含2重量％釩或鈦的鋁合金具有約900℃的熔點(diǎn)。而且，包含2％錳的鋁合金的熔點(diǎn)是700℃，并且與純鋁的2.67μΩ.cm的電阻率相比，具有約4μΩ.cm的電阻率。另外，上述材料具有比鋁更低的膨脹系數(shù)，從而可能降低合金的膨脹系數(shù)，并使其接近基質(zhì)和電介質(zhì)層的膨脹系數(shù)。因此，在各種烘烤步驟過程中，在電介質(zhì)層和在氧化鎂層中出現(xiàn)的裂化的危險因此被降低。
下面提供的是理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的實(shí)例。由包含2％鈦、具有3μm厚度的鋁合金制成的電極在電介質(zhì)層在585℃下被烘烤1小時后具有25mΩ的R，這個值接近烘烤前獲得的值。在這種情況下，電極/玻璃界面具有均勻的金屬外觀，并且在電極/電介質(zhì)層界面不存在一串氣泡。作為一個比較，由具有3μm厚度的純鋁制成的電極具有一個R值，其從烘烤電介質(zhì)層前的10mΩ＇-變?yōu)樵诟哂?50℃的溫度下烘烤電介質(zhì)層1小時后的25μΩ。在這種情況下，金屬/玻璃界面的外觀是淺灰色并且是不均勻的，并在電極/電介質(zhì)層界面存在很多成串的氣泡。
本發(fā)明可適用于鋁合金的其它類型和適用于鋅合金，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種包含支撐用電介質(zhì)層覆蓋的導(dǎo)電電極陣列的玻璃基質(zhì)的面板，其特征在于至少在所述電極和所述玻璃之間的界面和/或至少在所述電極和所述電介質(zhì)層之間的界面，電極的導(dǎo)電材料包含基于鋁和/或基于鋅的金屬合金，所述金屬合金具有高于700℃的熔點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的面板，其特征在于除了所述堿金屬外，所述合金包含至少0.01％重量的至少一種摻雜劑，調(diào)整在合金中的攙雜劑的性質(zhì)和比例，使得所述合金具有高于700℃的熔點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的面板，其特征在于調(diào)整至少一種摻雜劑的性質(zhì)，使得相應(yīng)的合金不具有一種共晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3之一的面板，其特征在于至少一種摻雜劑選自鈦，鋯，釩，鉻，鉬，鎢，錳，鐵和銻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的面板，其特征在于當(dāng)堿金屬是鋁時，至少一種摻雜劑選自釩，鈦和錳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的面板，其特征在于在所述合金中，至少一種摻雜劑的重量比例是2％左右。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的面板，其特征在于電極包含至少一種所述合金的薄層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的面板，其特征在于電極包含薄層的堆疊，其包含-至少一種由所述合金組成的薄層，其與玻璃基質(zhì)接觸和/或與電介質(zhì)層接觸；和-由所述堿金屬組成的薄層。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的面板，其特征在于電介質(zhì)層由玻璃或搪瓷組成，所述玻璃或搪瓷基于氧化鉛，氧化硅和氧化硼，基于氧化鉍，氧化硅和氧化硼，不含鉛，或基于氧化鉍，氧化鉛，氧化硅和氧化硼以混合物的形式存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的面板，其特征在于它在制造顯示板如等離子體顯示板過程中使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面板，更具體地是等離子體顯示板，其包含基質(zhì)(10)，在基質(zhì)10上生產(chǎn)至少一個電極(21)，其由基于鋁和/或基于鋅的金屬合金組成的導(dǎo)電材料制成，所述金屬合金具有高于700℃的熔點(diǎn)；所述電極(21)預(yù)用電介質(zhì)層(22)覆蓋。因此，限制了從電極材料與電介質(zhì)層(22)材料之間的反應(yīng)，尤其是當(dāng)所述層被處理時產(chǎn)生的有害效應(yīng)。
文檔編號H01J11/02GK1443361SQ0181312
公開日2003年9月17日 申請日期2001年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月21日
發(fā)明者呂克·貝爾捷, 讓－皮埃爾·克勒索, 阿吉德·莫伊 申請人:湯姆森等離子體公司