顯示器制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上顯示器件制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告2011年12月8日一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^制作表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的實(shí)驗(yàn)過程，了解平板顯示器件核心部件的工作原理及制作方法，熟悉磁控濺射鍍膜、光刻、絲網(wǎng)印刷、真空系統(tǒng)中電子發(fā)射測試等在顯示器件中的應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、了解表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的原理并制作；2、學(xué)習(xí)平板顯示器件的完整制作過程；3、電子發(fā)射源的性能測試。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：學(xué)習(xí)和完成平板玻璃的清洗和退火處理。2. 器件電極制作：學(xué)習(xí)磁控濺射、光刻原理和應(yīng)用，完成器件電極的制作。3. 導(dǎo)電薄膜制作：學(xué)習(xí)導(dǎo)電薄膜材料選擇和導(dǎo)電薄膜的制備方法，完成導(dǎo)電薄膜的制作。4. 陽極熒光板制作：了

2、解絲網(wǎng)印刷原理，學(xué)習(xí)陽極熒光板的制作。5. 電子發(fā)射源性能測試：正確使用真空測試系統(tǒng)，完成電子發(fā)射源的電形成工藝、激活工藝及測試過程，對測試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論。6. 器件封接：學(xué)習(xí)（觀摩）陰極板和陽極板的封接，了解封接原理和過程。四、 實(shí)驗(yàn)過程首先各自選擇較干凈的玻璃，在各自的玻璃不好的一面右下角上刻上各自的的學(xué)號(hào)。1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：學(xué)習(xí)和完成平板玻璃的清洗和退火處理（1）玻璃基板清洗為保證平整度，實(shí)驗(yàn)中使用的玻璃是浮法玻璃。這種玻璃的兩個(gè)表面略有差異，但基本不影響實(shí)驗(yàn)。本組實(shí)驗(yàn)共有12塊玻璃片。清洗按如下步驟進(jìn)行： 制洗衣粉溶液，并將待洗玻璃片均勻分布置于溶液中浸泡約20分鐘。戴上橡膠手套后

3、用海綿反復(fù)擦洗玻璃片。擦洗過程中（以及之后所有過程中）盡量避免對玻璃表面的直接觸摸，僅可輕輕抓住玻璃片的邊緣部分。若要查看玻璃片是否洗凈，可先用大量自來水沖洗，再仔細(xì)觀察。若水既不凝成水滴也不成股流下，而形成均勻的水膜，則基本洗凈。否則重復(fù)的操作。用純凈水再次沖洗玻璃表面，確定清洗干凈后，用高壓氣流槍對玻片進(jìn)行預(yù)干燥，直到玻璃片上肉眼看不見水珠。將玻璃片正面朝上放入干燥爐內(nèi)。以最后放入的那塊玻璃片的時(shí)間為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在干燥爐內(nèi)干燥20分鐘以上。注意：先清洗好的玻璃片放上面，后清洗好的玻璃片放下面，避免先干燥的玻璃片被再次打濕而污染。玻璃片干燥完后小心取出，正面朝上放入潔凈的容器內(nèi)。容器應(yīng)事先做好

4、標(biāo)記，以免與其他組混淆。（2）玻璃板的退火處理玻璃在制造過程中由于受熱不均有可能在內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和缺陷。這將導(dǎo)致玻璃在重新受熱時(shí)有可能會(huì)發(fā)生不規(guī)則的形變。而本實(shí)驗(yàn)有多個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)經(jīng)歷較高的溫度，玻璃片的不規(guī)則微小形變會(huì)影響制作精度，因此在后續(xù)工藝前需要先對玻璃片進(jìn)行退火，以消除應(yīng)力。 退火溫度選在約500，這個(gè)溫度是高于后續(xù)所有工藝所要經(jīng)歷的最高溫度的，因此可以保證不會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力。退火的溫度是隨時(shí)間按階梯變化的。為節(jié)省空間和時(shí)間，并使玻璃片受熱均勻，退火爐有兩個(gè)爐室。當(dāng)玻璃片在其中一個(gè)爐室內(nèi)加熱時(shí)，另一個(gè)爐室同時(shí)準(zhǔn)備將溫度穩(wěn)定到下一個(gè)臺(tái)階，以充分利用空間和時(shí)間。2、磁控濺射鍍膜本次試驗(yàn)所用的磁控濺

5、射儀主要結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)真空室：準(zhǔn)備室和成膜室。兩個(gè)腔室相互配合使用，避免在處理多片玻片時(shí)，每次都從室內(nèi)大氣壓開始抽到高真空，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。首先將成膜室抽至高真空。再將玻片夾持至準(zhǔn)備室中安放好，關(guān)閉腔室門，對準(zhǔn)備室抽真空，同時(shí)打開加熱裝置，使鍍膜溫度為130度。準(zhǔn)備室抽到合適真空度后，玻片被轉(zhuǎn)移進(jìn)成膜室，開始鍍膜。鍍膜開始前，需濺射掉靶材料表面一層，即對靶材料進(jìn)行清洗，去掉靶材料表面氧化物，以免摻入雜質(zhì)。開始鍍膜，先鍍一層鎳（30秒），主要是為了使其他金屬與玻片附著更好；再鍍一層銅（2分鐘），主要目的是導(dǎo)電；最后再鍍一層鎳（3分鐘），主要目的是防氧化。鍍膜完成后，玻片被轉(zhuǎn)移回準(zhǔn)備室，取出。放

6、入下一塊玻片，重復(fù)上述過程。本實(shí)驗(yàn)一共鍍了6塊玻璃，每2人一塊。3、制作器件電極涂膠、甩膠首先配置好光刻膠。本次試驗(yàn)所用為正膠，即曝光部分的感光膠將被溶解，而未曝光部分將保留。因此顯影后圖像與掩模板相同。用滴管取適量滴在玻片上，輕輕傾斜玻片使膠液在整個(gè)玻璃片上均勻流動(dòng)。若玻片上有氣泡，可將玻璃片靠在燒杯上，用膠液反復(fù)沖刷。涂好膠后，將玻璃片放在甩膠臺(tái)上，蓋好蓋子，開始甩膠。注意：玻璃片要放在正中心，保證甩膠均勻，同時(shí)避免甩膠過程中由于轉(zhuǎn)速太快和受力不均，而使甩膠機(jī)振動(dòng)，進(jìn)而將雜質(zhì)落在玻璃片上；甩膠前一定要抽真空，將玻璃片固定在轉(zhuǎn)盤上；若不慎將膠液沾到手上，可用酒精棉擦干凈。前烘將甩完膠的玻璃片

7、正面朝上放入干燥爐內(nèi)，干燥約20分鐘。主要目的是為了增加光刻膠的粘附性，避免在顯影過程中剝落。曝光先將掩模版正面朝上放在曝光臺(tái)上，再將玻璃片要曝光的一面朝下對準(zhǔn)掩膜版輕輕放下，以十字線所確定的區(qū)域在玻璃片正中為好。最后蓋好蓋子，鋪好軟布，緩緩關(guān)上曝光機(jī)，曝光機(jī)自動(dòng)抽真空。抽完真空后手動(dòng)啟動(dòng)曝光。注意：對準(zhǔn)掩膜版時(shí)，玻片應(yīng)在掩膜版正上方移動(dòng)而不與掩膜版直接接觸，避免表面磨損；操作要小心謹(jǐn)慎，以免損壞儀器。顯影先配制顯影液，稱取4.5克的氫氧化鈉溶于1000毫升的水中，用玻璃棒攪拌至完全溶解，得到濃度為4.5的氫氧化鈉溶液；再將曝光后的玻片放入已配置好的顯影液中，戴上手套，捏著玻片側(cè)面，將玻片浸入

8、溶液中，不觸碰到容器壁，來回晃動(dòng)玻璃片，約20秒后取出，用自來水清洗干凈，用高壓氣流槍干燥后放在顯微鏡下觀察顯影后的圖像，并記錄下來。注意：可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整顯影時(shí)間。由于溶液濃度逐漸降低，后面的同學(xué)顯影時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長一些。以觀察到光刻膠剝落后再浸泡5 秒為準(zhǔn)。如有顯影不完全的情況，可再次顯影。圖（1）a 顯影良好的玻璃片圖（1）b 未顯影完全的玻璃片后烘 最后將玻片放入干燥爐內(nèi)再次進(jìn)行烘焙，其主要目的是堅(jiān)膜?？涛g 再將玻片用鑷子夾持放入已配置好的刻蝕液（硫酸高鈰和稀硝酸的混合液）中，輕輕晃動(dòng)，20秒后取出清洗干燥，再用顯微鏡觀察刻蝕后的圖像，并記錄下來。圖（2）a 刻蝕良好的玻璃片圖（2

9、）b 有缺陷的玻璃片4、陽極熒光板的制作選擇一塊干凈的ITO（氧化銦錫透明導(dǎo)電膜）導(dǎo)電玻璃，用酒精擦拭干凈。絲網(wǎng)印刷首先需要調(diào)整絲網(wǎng)印刷機(jī)的設(shè)置和網(wǎng)版的位置。將網(wǎng)版固定在印刷機(jī)上，將印刷臺(tái)面移動(dòng)至網(wǎng)版下方，調(diào)整網(wǎng)版和臺(tái)面、網(wǎng)版和油墨刮刀的距離，以油墨刮刀放下后放在刮刀和網(wǎng)版見得紙條恰好不能抽動(dòng)為宜。網(wǎng)版水平位置的調(diào)整主要靠目測，印刷窗口大概能將ITO玻璃片中間部分覆蓋即可。其次，固定網(wǎng)版，并在臺(tái)面的監(jiān)視器上將光標(biāo)定位在玻璃片的左上角和右下角。在網(wǎng)版上預(yù)先涂布熒光粉漿料，即可開始印刷。印刷前開啟真空泵，將玻璃片固定在臺(tái)面上。玻璃片的位置由預(yù)先做好的標(biāo)記決定。如果由于玻璃的誤差導(dǎo)致不能完全和標(biāo)記重

10、合，可平攤公差。最后開始印刷。將印刷臺(tái)面移至網(wǎng)版下方，啟動(dòng)自動(dòng)印刷程序。印刷過程中要隨時(shí)保持足夠的漿料，避免因漿料不足導(dǎo)致的印刷質(zhì)量的下降。將涂覆好熒光粉漿料的玻片放入干燥爐內(nèi)烘干，陽極熒光板制作即完畢。5、鈀導(dǎo)電膜制作檢測玻璃片上電極的導(dǎo)電狀態(tài)，用萬用表電阻檔直接測量。先用“200”檔測量單根電極的電阻，再用“20K”檔測量電極間電阻。若測得電極間電阻不大，則證明該兩根電極導(dǎo)通，不可用，做好標(biāo)記。同一個(gè)電極兩端間的電阻以小于10為宜。按先前涂膠甩膠前烘曝光顯影步驟制作鈀導(dǎo)電膜窗口。此次所用的掩膜版有兩塊，其中一塊是為了形成滴鈀溶液的窗口，另一塊則是為了留出電極兩端，方便檢測。故同一塊玻璃片需

11、曝光兩次，且制作導(dǎo)電膜窗口時(shí)需要對準(zhǔn)制作電極時(shí)留下的十字標(biāo)記?？蓛蓧K片子同時(shí)進(jìn)行曝光以節(jié)省時(shí)間。注意：由于需要使玻璃片和掩模板上的兩個(gè)十字完全重合即可，對準(zhǔn)難度較大，可直接將玻璃片放在掩膜版上移動(dòng)，用手指輕輕推動(dòng)，切不可太過用力。將顯影完畢后的玻璃片放入干燥爐內(nèi)干燥。同時(shí)配置好鈀溶液（金屬鈀溶在有機(jī)溶劑中），取出少量放在另一塊干凈的玻璃片上。將干燥好的玻片取出，用極細(xì)的有斜針口的針管，每次蘸取少量，在顯微鏡下或直接（若肉眼可看見）逐點(diǎn)滴在已制作好的窗口上，每塊玻璃片可選擇其中可用的兩條電極。注意：不能將鈀溶液一次性滴在所有窗口上，溶液可能會(huì)流動(dòng)而導(dǎo)致各窗口分布不均，進(jìn)而影響導(dǎo)電性能。將滴完鈀溶

12、液的玻璃片放入干燥爐內(nèi)再次干燥。此過程中鈀溶液將被氧化為氧化鈀。6、電子發(fā)射源性能測試圖（3）本實(shí)驗(yàn)所使用的真空系統(tǒng)圖A、加電形成測定玻片每對電極間的電阻，數(shù)據(jù)記錄如下：編號(hào)電極電阻()電極間電阻()X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4R1R2R3R4R5R6R7156.76.96.87.27.17.06.87.49.6207.47.27.07.37.07.07.07.1236.36.56.56.46.56.66.56.48.4358.42491110.61110.6109.6893.03.3M258.79.38.68.78.48.99.98.6277.67.47.57.48.27.67.67.4

13、150K63129278.636.828.6287.98.08.17.68.27.87.98.4然后從中選擇一個(gè)比較好的玻片做測試。將制作好的陰極板和陽極板按要求固定在真空室中，將引入的電壓加在電極兩端。為增強(qiáng)導(dǎo)電性，固定時(shí)用夾子同時(shí)夾住一小塊銅網(wǎng)。線路連接好后，關(guān)閉真空室抽真空，抽至8.4×10-4 Pa。注意開機(jī)順序：冷卻水總電源真空計(jì)機(jī)械泵分子泵。給陰極板電極加上漸增型三角波（峰值分別為12V、13V、14V），電壓步長為0.1V/S，運(yùn)行波形，每隔10s 記錄下相應(yīng)的電壓電流值。再次測量電阻，為183。B、性能測試分別給陽極加高壓500V、1000V、1500V、2000V，

14、同時(shí)陰極電極電壓從0V 開始，每次增加1V，直到電流有一個(gè)突降。在此過程中，陰極發(fā)射的電子打在陽極板的熒光粉上，發(fā)綠光。記錄下相應(yīng)的器件電流和發(fā)射電流，同時(shí)記錄玻璃片被點(diǎn)亮?xí)r所對應(yīng)的器件電壓值。對應(yīng)同一陽極電壓，至少反復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。圖（4）實(shí)際的發(fā)光情況7、封零在陽極板上鉆一個(gè)小孔，其主要是用于排氣，孔徑大小取決于所用的鉆孔機(jī)（直徑為2 毫米，非實(shí)心）?？状蚝煤?，將玻片清洗干凈。配置漿料 取出一定量的低玻粉放入小燒杯中，滴入適量的載體，調(diào)成糊狀，即為漿料。注意：低玻粉主要用途是降低玻璃的軟化點(diǎn)，此次實(shí)驗(yàn)所用低玻粉含氧化鉛，有毒。實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)戴上口罩，并注意通風(fēng)。將配好的漿料倒入一個(gè)大的注射器中，

15、利用注射器將漿料均勻涂在陰極板的玻璃框（玻璃框厚度為2 毫米，主要目的是保證陰極板和陽極板的距離）上。再放上陽極板，四周都用夾子夾好，同時(shí)將排氣管固定在打好的孔處。排氣管與陽極板連接處四周也涂上漿料。注意：四周的夾子保證玻片軟化后，兩極板間高度即為玻璃框高度。另一個(gè)夾子則保證排氣管不倒。安裝完畢后，將其放入加溫爐內(nèi)，嚴(yán)格按照特定的升溫曲線進(jìn)行加熱，緩慢升溫，高溫保溫，緩慢降溫。其主要是為了防止產(chǎn)生應(yīng)力。封接好后，利用排氣管將器件內(nèi)部抽真空并封口。五、 數(shù)據(jù)記錄確定電成型電壓所測試數(shù)據(jù)：電壓1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V電流18mA38mA59mA82mA107mA137mA178m

16、A223mA265mA301mA最后的測試結(jié)果如下：Ua=500V P=4.9×10-4PaUf1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12VIf01mA16mA38mA32mA20mA15mA15mA15mA16mA16mA16mAIe0000000000.1UA0.4UA1.2UAUa=1KV P=3.9×10-4PaUf1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12VIf01mA8mA30mA26mA16mA12mA13mA14mA15mA16mA16mAIe000000000.IUA0.2UA0.6UA1.4UAUa=1.5KV P=3.0×

17、10-4PaUf1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12VIf003mA26mA21mA15mA12mA12mA12mA14mA16mA16mAIe000000000.1UA0.2UA0.7UA1.7UAUa=2KV P=2.8×10-4PaUf1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12VIf01mA8mA35mA30mA16mA14mA13mA15mA15mA16mA17mAIe000000000.4UA0.7UA1.2UA2.1UA分析：陽極電壓一定時(shí)，隨著電極電壓增加，器件電流先增加后保持不變，發(fā)射電流一直上升。電極電壓一定時(shí)，對于不同陽極電壓，器件電流變化不大，發(fā)射電流隨著陽極電壓減小而略有降低。 極電壓越高，片