顯示器件制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、顯示器件設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)，了解SED的制作原理和大致工藝流程，掌握加工工藝中的一部分簡單操作，加深對(duì)顯示器制作工藝的認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)原理 SED基本原理是由電子撞擊熒光材料發(fā)光。SED將涂有熒光材料的玻璃板與鋪有大量微型電子發(fā)射器的玻璃底板平行擺放，而其中的微型電子發(fā)射器就是像素。SED顯示技術(shù)不需要電子束掃描，它和PDP、LCD一樣，都是“尋址顯示器”。SED電子發(fā)射源的兩級(jí)分別連接在驅(qū)動(dòng)電路的掃描極和信號(hào)極，當(dāng)掃描極和信號(hào)極同時(shí)接通時(shí)，發(fā)射源發(fā)射電子，陽極加速電子，轟擊熒光屏完成顯示任務(wù)。SED的優(yōu)點(diǎn)如下：1）由電子撞擊熒光粉發(fā)光，屬于自發(fā)光器件，不存在液晶顯示的可視角

2、不夠和響應(yīng)時(shí)間過長的問題。2）發(fā)光完全可控，不存在液晶顯示的背光泄漏或等離子顯示的預(yù)放電問題，黑色表現(xiàn)力大大提高。3）發(fā)光效率可達(dá)5lm/W，使其耗電量只有同規(guī)格的等離子和液晶顯示器的一半。4）由于采用與普通電視顯像管同樣的高壓熒光粉，可以達(dá)到優(yōu)于PDP和LCD的色彩飽和度及銳利的圖像。5）器件基本上是平面結(jié)構(gòu)，可以完全采用印刷工藝生產(chǎn)，使生產(chǎn)成本可以做到大大低于PDP和LCD。 三、SED制作流程1、 玻璃清洗與退火處理1） 檢查玻璃是否平整光滑，選擇合適的玻璃，并在板上的一面右下角刻上自己的學(xué)號(hào)。2） 將用于制作陰極板的玻璃基片在洗滌液（洗衣粉浸泡液即可）浸泡大約20分鐘 。3） 戴橡膠手

3、套用海綿仔細(xì)清洗，直至洗去玻璃基片表面所有污漬。4）用清水將玻璃基片上的清洗液沖干凈，再用去離子水沖洗玻璃基片，直至玻璃表面水完全鋪開。5）檢查玻璃基片表面是否有殘留污漬，若無則進(jìn)入下一步，否則返回上一步。6）用高壓氣槍吹去玻璃基片表面的水。7）將干凈的玻璃基片放入烘箱，在100攝氏度 下烘30分鐘后取出放入潔凈有蓋搪瓷方盤中備用。8）退火工藝是將洗好的玻璃板放入燒成爐中進(jìn)行，退火溫度為600攝氏度，時(shí)間為十分鐘。問題發(fā)現(xiàn)及思考分析： 檢驗(yàn)玻璃是否平整的簡便方法：在玻璃板上滴一滴水，觀察其形狀，若成圓形，證明其平整度好，反之則不然。 清洗玻璃的目的：除去玻璃基片表面的各種污漬，為之后的制作流程

4、打下良好基礎(chǔ)。若玻璃基片未潔凈，在其上鍍金屬膜會(huì)出現(xiàn)針孔和脫落等現(xiàn)象。 檢查玻璃是否潔凈：將玻璃片傾斜，水流在玻璃表面完全鋪開流下而未遇阻礙，則為佳。退火的作用：消除玻璃基片的內(nèi)應(yīng)力或控制結(jié)晶的過程，將基片加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈３忠欢〞r(shí)間，而后慢慢冷卻的操作。保證了玻璃基片在鍍膜過程中不會(huì)變形或裂紋，使玻璃片不易碎。用高壓氣槍吹除玻璃表層的去離子水時(shí)，要沿相同方向，防止出現(xiàn)水漬殘留。2、 器件電極制作（鍍膜） 我們采用磁控濺射鍍膜法在玻璃基片上鍍金屬薄膜作為器件電極制作。 磁控濺射工作原理：電子在電場的作用下，在飛向基片過程中與Ar原子發(fā)生碰撞，電離產(chǎn)生Ar+離子和新的電子；Ar+離子在電場作用

5、下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子和分子沉積在基片表面形成薄膜。工序過程：1） 將準(zhǔn)備好的玻璃基片放在鍍膜托盤上，一次放兩片，鍍膜面朝下。用托盤叉將托盤放入準(zhǔn)備室，然后戴上手套調(diào)整托盤位置，使卡口對(duì)齊。關(guān)閉準(zhǔn)備室艙門，開始給準(zhǔn)備室抽真空。2） 當(dāng)準(zhǔn)備室內(nèi)真空度達(dá)到高真空時(shí)，開啟準(zhǔn)備室與濺射室傳送通道，按線控器上的open按鈕將準(zhǔn)備室內(nèi)的鍍膜托盤傳送至濺射室，搖動(dòng)手柄將鍍膜托盤向上抓起，將傳送裝置送回準(zhǔn)備室，按close按鈕關(guān)閉連接通道。搖動(dòng)手柄將鍍膜托盤降下，準(zhǔn)備磁控濺射鍍膜。3） 載入磁控濺射鍍膜參數(shù)程序，開始鍍膜。第一組鍍膜參數(shù)為快速加熱至1

6、40攝氏度；然后慢速加熱基片至150攝氏度；氬氣氣氛下（流量20sccm)預(yù)濺射靶材20秒；氬氣氣氛下（流量25sccm）磁控濺射鍍鎳30秒；氬氣氣氛下（流量25sccm）磁控濺射鍍銅600秒；氬氣氣氛下（流量25sccm)磁控濺射鍍鎳240秒。4） 開啟準(zhǔn)備室與濺射室連接通道，啟動(dòng)傳送裝置將濺射室內(nèi)的鍍膜托盤傳回至準(zhǔn)備室，關(guān)閉連接通道。5） 開啟準(zhǔn)備室，用托盤叉將托盤取出，將鍍好膜的玻璃基片取下放入潔凈的有蓋搪瓷方盤中備用。6） 重復(fù)以上步驟為所有玻璃基片鍍上金屬薄膜。問題發(fā)現(xiàn)及思考分析： 從正反面觀察顏色不同的原因：第一層鎳的厚度遠(yuǎn)小于第三層鎳的厚度。 鍍?nèi)龑幽さ脑颍合儒円粚雍鼙〉逆噷樱?/p>

7、改善了接下來鍍的銅層的附著性能；接下來鍍一層較厚的銅，保證器件電極良好的導(dǎo)電性；最后鍍鎳保護(hù)之前鍍的較易氧化的銅層。85號(hào)和88號(hào)基片進(jìn)行了加熱處理，而其余四個(gè)片子（65、82、86、87）未進(jìn)行加熱處理，便于后期實(shí)驗(yàn)操作的對(duì)比。另外，85號(hào)玻璃鍍膜完成后發(fā)現(xiàn)鍍膜有大約1/5沒有覆蓋，原因是玻璃沒有完全平放在托盤內(nèi)，制作時(shí)有少量位移，但不影響后續(xù)過程。3、 器件電極制作（光刻） 采用光刻工藝制作器件電極。光刻工藝基本流程包括襯底準(zhǔn)備、涂膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜、刻蝕、去膠。1） 襯底準(zhǔn)備：即器件電極鍍膜工序。2） 涂膠。將鍍好金屬薄膜的玻璃基片取出，用滴管在金屬薄膜面上滴適量光刻膠，小心晃動(dòng)

8、玻璃基片，使光刻膠覆蓋整個(gè)膜面。將涂好光刻膠的玻璃基片放在旋轉(zhuǎn)甩膠機(jī)甩膠臺(tái)中心，按動(dòng)吸氣按鈕將玻璃基片固定在甩膠臺(tái)上，蓋上蓋子。先慢速甩9秒，再快速甩30秒將光刻膠均勻地甩涂到玻璃基片金屬膜上。按動(dòng)吸氣按鈕停止吸氣，將甩好膠的玻璃基片取下。3） 前烘：將甩好膠的玻璃基片放入烘箱中，在80攝氏度下烘30分鐘。前烘將光刻膠的溶劑烘干，使金屬薄膜表面的光刻膠固化，增強(qiáng)光刻膠膜與金屬膜表面之間的粘附性，保證曝光的重現(xiàn)性和顯影時(shí)成像良好 （曝光分別率高）4） 曝光：我們使用的是正性掩模板和正性光刻膠。將掩模板放在曝光臺(tái)上，掩膜面朝上，將前烘后的玻璃基片有光刻膠一面朝下放在掩模板上，器件電極圖像應(yīng)處于基片

9、中央。蓋上遮光板，設(shè)置抽真空時(shí)間6秒，曝光時(shí)間65秒 .曝光時(shí)間必須適當(dāng)。5） 顯影:顯影液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為千分之四的氫氧化鈉溶液。戴上橡膠手套將曝光后的玻璃基板放入顯影液中顯影。顯影時(shí)間大概是30秒。6） 堅(jiān)膜：將顯影后的玻璃基片放入烘箱中，在100攝氏度下烘60分鐘。堅(jiān)膜的目的是為了揮發(fā)掉殘存于光刻膠的溶劑，進(jìn)一步提高膠膜與襯底表面的粘附能力，并使膠膜致密堅(jiān)固，并可以增加膠層的抗刻蝕能力。也能消除駐波效應(yīng)。7）刻蝕：腐蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為百分之三十的硝酸加3克硫酸高鈰，其中硫酸高鈰起催化劑作用。用鑷子將堅(jiān)膜后的玻璃基片放入腐蝕液中。當(dāng)刻好的圖案清晰可見時(shí)可取出來用清水沖凈。用壓縮空氣吹干水漬后即可

10、拿到顯微鏡下觀察，若發(fā)現(xiàn)刻蝕不充分可繼續(xù)放入腐蝕液中刻蝕。7） 去膠：去膠液為百分之五到百分之十的氫氧化鈉溶液。 腐蝕液與曝光后光刻膠發(fā)生反應(yīng)，用清水沖凈玻璃基片殘留去膠液，用壓縮空氣吹干后放入潔凈的搪瓷方盤中備用。問題發(fā)現(xiàn)及思考分析： 涂膠和勻膠之間不能間隔時(shí)間過長，否則會(huì)出現(xiàn)膠層過厚，影響后續(xù)制作。顯影時(shí)間的長短需要自己控制（光刻部分金屬薄膜明顯露出來即可），也可在金像顯微鏡下觀察一下，顯影充分還是不足。時(shí)間過長，容易使膠膜發(fā)生軟化和膨脹，影響膠膜與襯底的粘附性能；時(shí)間過短，會(huì)引起反應(yīng)不充分，影響腐蝕出來的圖形精度，同時(shí)也會(huì)降低分辨率。另外，顯影過度，會(huì)出現(xiàn)圓角。如左下圖。左下圖為加熱基片

11、，右下圖為未加熱基片?？涛g過程中能觀察到鎳膜脫落。經(jīng)過對(duì)比，鍍膜階段加熱的基片刻蝕時(shí)間較短，未加熱的基片刻蝕時(shí)間較長。此外，同組成員的基片出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象，如右圖，原因是玻璃基片未清潔干凈。經(jīng)過加熱的玻璃各部分粘合程度較未加熱的玻璃要好一些。4、導(dǎo)電膜制作 導(dǎo)電膜制作依然需要用到光刻工藝和磁控濺射鍍膜工藝。先用光刻工藝在器件電極間細(xì)縫處刻出鍍膜窗口，再在鍍膜窗口部位用磁控濺射鍍上導(dǎo)電薄膜氧化鈀。具體的工藝流程不再重復(fù)敘述?；訜岷箦兩系膶?dǎo)電膜呈藍(lán)色，基片未加熱鍍上的導(dǎo)電膜呈銀白色。問題發(fā)現(xiàn)及思考分析：氧化鈀的作用：發(fā)射電子。出現(xiàn)問題：（1） 相同制作過程，組內(nèi)出現(xiàn)沒有明顯制作導(dǎo)電膜的區(qū)域，如左圖

12、。原因分析可能為第二次涂膠和勻膠間隔時(shí)間過長，局部膠過厚。解決：1.增加曝光時(shí)間和顯影時(shí)間，再做一次；2.去膠重做。 （2）出現(xiàn)如左圖一樣的磨損。原因分析可能為去氧化鈀層是應(yīng)力過大。 解決：具體影響不大，可能會(huì)影響電阻值，沒有彌補(bǔ)措施。（3）導(dǎo)電膜制作區(qū)域外周圍膠脫落。左圖下部有一些。原因分析可能為用高壓氣槍吹去表面水的時(shí)候風(fēng)速過大。解決：影響美觀，電阻增加，沒有補(bǔ)救措施。 此外，本過程有四種情況：兩次都加熱、第一次加熱第二次未加熱、第一次沒加熱第二次加熱以及兩次都沒加熱。實(shí)驗(yàn)效果有待后續(xù)流程檢驗(yàn)。5、陽極板制作我們?cè)贗TO薄膜玻璃上利用絲網(wǎng)印刷工藝印制一層熒光粉來制作陽極熒光板。具體過程如下

13、：1） 用酒精清洗ITO薄膜玻璃、絲網(wǎng)網(wǎng)面以及刮刀和擦板。2） 在絲網(wǎng)下面用不干膠帶貼出印刷區(qū)域。3） 調(diào)節(jié)印刷設(shè)備，主要調(diào)節(jié)三個(gè)距離，即絲網(wǎng)與印刷面距離3毫米、刮刀與印刷面微貼、擦板與絲網(wǎng)微貼（可用一張紙條測試）。4） 用CCD光學(xué)視覺對(duì)位系統(tǒng)進(jìn)行印刷區(qū)域?qū)ξ弧?） 在絲網(wǎng)上印刷區(qū)域靠刮刀一邊添加適量的印刷漿料（熒光粉）。6） 開啟真空吸住待印刷ITO薄膜玻璃，按動(dòng)按鍵將ITO玻璃送到絲網(wǎng)下開始印刷。7） 開閉真空將印刷好的ITO薄膜玻璃取下，換上另一片玻璃。8） 將印刷好的玻璃放在干燥爐的傳送帶上烘干。傳送帶的速度為200mm/min，干燥爐的四個(gè)爐區(qū)溫度分別為135攝氏度，105攝氏度，

14、105攝氏度，100攝氏度。9） 印刷完后的漿料可以收回。之后再清洗絲網(wǎng)以及刮刀和擦板。問題發(fā)現(xiàn)及思考分析： 熒光粉工作原理：電子轟擊熒光粉，使原子產(chǎn)生能級(jí)躍遷，當(dāng)原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，會(huì)輻射出光子。 第三步調(diào)節(jié)的三個(gè)距離，絲網(wǎng)與印刷面的距離不一定是3mm，要根據(jù)玻璃的厚度隨時(shí)調(diào)節(jié)。而刮刀與印刷面微貼、擦板與絲網(wǎng)微貼，可用一張紙條測試：將一張紙放在刮刀下，調(diào)節(jié)距離直到紙條可以被拉動(dòng)但感到阻力較大時(shí)即可。 用印刷機(jī)上的千分尺測得熒光粉的厚度普遍在1030um之間（一開始我們調(diào)節(jié)的距離還不夠小，老師又進(jìn)行了調(diào)節(jié)），并且熒光粉膜分布不均。 可以將陽極熒光板在紫外燈下觀察，可以發(fā)現(xiàn)熒光粉發(fā)出明亮的

15、綠色。操作過程中要時(shí)刻注意操作流程，不能省略跳步或順序顛倒。漿料不夠時(shí)要注意添加。6、 性能測試先選取極間電阻符合標(biāo)準(zhǔn)或大小均勻的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，之后再進(jìn)行其他試驗(yàn)。本次測試均在真空系統(tǒng)中進(jìn)行，操作流程嚴(yán)格按照規(guī)定，不能錯(cuò)序，組內(nèi)成員分工完成。數(shù)據(jù)整理：表一 電阻學(xué)號(hào)電極間電阻1電極間電阻2電極間電阻3電極間電阻4659.4k6.4k293k16k821.99k2.1k3.2k2.6k852000k140k322k465k860.0216k0.317k0.011k0.011k8744k128k52.7k30.3k8827k33k36k26k65號(hào)1、電形成前 陰極并聯(lián)電阻1.4k2、電形成電壓約

16、18V3、電形成后電壓經(jīng)多次測量分別為0.76k、0.74k、0.63k、1.1k。電流限為0.5AUd（V）Id(mA)Ie(uA)效率1234.550045.980057.870069.6000711.2600813.2600914.74001017.28001121.630.014.62E-071224.730.261.05E-051327.570.238.34E-061432.690.411.25E-051537.180.731.96E-051642.201.152.73E-051741.241.583.83E-051838.251.935.05E-051931.322.447.79E

17、-052027.423.141.15E-042122.533.261.45E-042218.143.662.02E-042315.974.772.99E-042411.785.234.44E-04由上表所得圖65號(hào)的四幅圖（有示波器數(shù)據(jù)繪得）注：電壓單位為V，電流單位為mA圖一 器件電壓、器件電流與時(shí)間的關(guān)系（電流被限）圖二 電形成圖三圖四圖五：圖二所對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線86號(hào)1、 電形成前電阻0.0037k2、 電形成后電阻0.141k3、 但實(shí)際上伏安特性曲線并沒有出現(xiàn)負(fù)阻特性，也就不存在真正地電形成。Ud（V）Id(mA)Ie(uA)效率10002182003400004768005850

18、0.011.18E-0869000.011.11E-08710000.011.00E-08811000.019.09E-0999800.022.04E-08108200.202.44E-07117000.304.29E-07125800.791.36E-06134531.092.41E-06144001.303.25E-06153600.92.50E-06163200.591.84E-06173000.361.20E-06182500.451.80E-06192200.311.41E-06202100.492.33E-06211700.422.47E-03221500.755.00E-05231500.392.60E-05241500.74.67E-06251200.494.08E-06261000.595.90E-06271001.311.31E-05上表對(duì)應(yīng)的圖：86號(hào)的三幅圖（有示波器導(dǎo)出的數(shù)據(jù)所得）圖一、圖二器件電壓器件電流隨時(shí)間的變化圖三圖四附88號(hào)板的對(duì)比圖:問題發(fā)現(xiàn)及思考分析：1.電阻值過大。原因可能為實(shí)驗(yàn)間