10Lecture10 等离子显示工艺

西安邮电学院光电信息工程教研室新型显示技术NewDisplayTechnology西安邮电学院光电信息工程教研室PDP工艺流程PDP工艺流程Sputtering：ITO涂布Photoresistcoating：光阻膜涂覆（感光保护膜）Etching：刻蚀ResistStripping：抗剥落处理Photopaste：感光胶Pasteprinting:胶印Agpaste：银胶Exposing：曝光Developing:显影Dielectric：电介质Magnet：磁体Beam：束Focusingcoil：聚焦线圈ScreenPrinting：丝网印刷（丝印）Squeegee：刮浆刀Mesh：丝网Paste：胶料Emulsion：感光乳剂RIBPasteCoating：障壁材料粘附Exposing：曝光Mask：光刻掩模Developing：显影Sand-Blasting：吹砂-Nozzle：喷嘴Cuttingpellet：砂粒BarrierRIB：障壁间隔Sealing：封接Dispenser：给料器Fritdispensing：烧料分配Dryingprebaking：干燥预烤Assembly：总装Fixedclip：固定夹Tubeconnect：接管Exhausting：抽气（抽真空）Gauge：计量仪Tipoff：封嘴4新型显示技术数据來源：中華映管5新型显示技术数据來源：中華映管6新型显示技术PDP工艺流程不论是上板工艺流程或下板工艺流程，一定由空白的平面透明玻璃基板开始玻璃基板要能承受热处理温度(450至600ºC)，不会有收缩或弯曲变形过大的问题发生产生收缩或弯曲变形过大时，将使得上、下板中的对位记号(AligmentMark)，及其他各层电路图案位置产生位移量产玻璃基板是采用高应力点的玻璃基板來解決热处理应力要求AsahiPD200有直接提供镀有ITO薄膜的玻璃基板7新型显示技术数据來源：中華映管8新型显示技术1、透明电极制作透明电极功能，是作为表面放电維持电极使用透明目的，是为了避免螢光粉被紫外線激发出之可見光被阻挡，使面板的亮度降低目前量产上所使用的透明电极材料，包括氧化銦錫(ITO，Tin-DopedIndiumOxide)氧化錫(SnO2，TinOxide)两种ITO膜的导电率与透光率较SnO2膜为佳9新型显示技术数据來源：中華映管10新型显示技术2、金属辅助电极制作透明电极的电阻值仍然过高，为避免在放电时电压下降过大，导致应用在大尺寸PDP时，无法产生均勻放电，故在其上方制作较窄的金属辅助电极(BusElectrode)，以增加其导电率目前量产上所使用的导电电极，包括有鉻/銅/鉻•銅导电率高，但工艺流程中亦被氧化增加电阻，且容易被封合胶浸蝕产生斷線•鉻抗氧化及耐蝕性均较銅佳•以濺鍍及湿式蝕刻制作，精密度佳銀-可用直接图案印刷，成本低11新型显示技术数据來源：中華映管12新型显示技术3、黑色对比层制作黑色对比层功能，是增加面板影像的对比，減少外界光的反射影响此层是形成於每个放电单元中，两条透明电极的两侧黑色对比层制作方式有两种直接图案印刷黃光湿式蝕刻法13新型显示技术4、透明介电层制作透明介电层功能，是在使用AC时作为儲存电荷的电容，及在驱动面板时提供壁电荷，以降低驱动电压透明介电层材料主要成份是玻璃粉，是以厚膜工艺流程中的平面印刷法为主平面印刷是网版上沒有图案(Pattern)，印刷上较有图案的印刷简单14新型显示技术数据來源：中華映管15新型显示技术5、保护层制作保护层目的，包括有在等离子体環境中耐離子撞擊，以保护其下部的各层材料较高的二次电子发射效率，以降低产生气体放电的最低啟動电压保护层材料以氧化鎂(MgO)为主MgO保护层制作方法，包括有漿料涂布法濺鍍法电子束蒸鍍法離子电鍍法等16新型显示技术数据來源：中華映管17新型显示技术1、数据电极制作数据(Data)电极功能，是作为写入数据用，亦称寻址电极(AddressElectrode)数据电极层所使用材料，与上板的金属辅助电极一样的，包括有銀电极、銀感光性胶膜或鉻/銅/鉻电极，目前主要以直接印刷银电极为主要工艺流程18新型显示技术数据來源：中華映管19新型显示技术2、白色反射层制作增加白色反射层目的，包括有提供一平坦表面，使得後續阻隔壁工艺流程容易制作保护数据电极免受到後續工艺流程的損傷增加螢光反射，以提高面板亮度工艺流程有两種方式直接以平面印刷法涂布介电层漿料压合介电层胶膜20新型显示技术3、阻隔壁制作(1)阻隔壁(Rib)功能主要有二：当做上、下玻璃板間的支撐物或間隔物(Spacer防止螢光粉的混色隨著对PDP对比與亮度要求，目前阻隔壁已分为上、下层两種顏色上层为黑色，目的是增加畫面之对比下层为白色可反射可見光，以增加畫面之亮度21新型显示技术3、阻隔壁制作(2)量产方式，以噴砂法为主流先在白色反射层上，以厚膜工艺流程方式，各別地依序涂布一定厚度的白色层與黑色层乾燥後進行噴砂最後進行燒結22新型显示技术数据來源：中華映管23新型显示技术4、螢光层制作螢光层是涂布在阻隔壁的两側與各阻隔壁之間，且相鄰两色間不可有混色現象一般多采用印刷方式，将不同色之螢光粉漿料分別地填入各阻隔壁之間，因此RGB三色需要印刷三次24新型显示技术数据來源：中華映管25新型显示技术5、封合层制作封合层目的，是为了将两片玻璃貼合在一起，且要能防止填充气体的漏气若有漏气現象则放电气体会有污染问题发生，且造成每个胞的啟動电压有很大变化目前封合层涂布方式，以点胶涂布机制作，当涂布完成後要先進行預熔步驟，将有机物質去除26新型显示技术数据來源：中華映管27新型显示技术数据來源：中華映管28新型显示技术封合和組裝工艺流程当上板工艺流程與下板工艺流程分別完成後，必須進行上、下两片玻璃基板貼合工作上板與下板工艺流程中，分別已有設計对位记号，利用自動对位貼合机将玻璃貼合在一起将玻璃抽气管固定貼合在背板的抽气口上，再将此組合面板同时進行烘烤與抽气工艺流程此工艺流程是将面板中的空气與烘烤中所产生的有机廢气排除，以避免影响後續所填充惰性气体的純度，而导致各胞的啟動电压变高，並降低面板壽命29新型显示技术数据來源：中華映管西安邮电学院光电信息工程教研室PDP制造流程及其技术发展31新型显示技术1.玻璃基板技术要求:表面平坦，应变点温度高，热膨胀系数与电极材料和介质材料匹配。实用材料：（1）普通平板钠钙玻璃优点：价格便宜，与已开发出的彩色PDP所用的其它材料相匹配。缺点：应变点低（一般为500℃左右），热稳定性差。（一）彩色AC-PDP的主要部件及其制作材料彩色AC-PDP主要部件前基板后基板排气管玻璃封接透明电极汇流电极介质层MgO膜荧光粉气体放电空间障壁介质层寻址电极32新型显示技术玻璃的几个特征温度转换温度指玻璃成塑性体与弹性体之间的分界温度。它相当于玻璃粘度为1013Pa.s时的温度。在此温度下，玻璃体内的应力大约需保温4h才可基本消除。退火温度它相当于玻璃粘度为1012Pa.s时的温度。在该温度时，玻璃处于塑性状态，玻璃体内应力只需保温4min就可基本消除。软化温度玻璃由塑性状态变为具有流动性能时的温度，称为软化温度。它相当于粘度为105Pa.s时的温度。33新型显示技术钠钙玻璃由于冷却速度不同造成热处理后的变形钠钙玻璃在电极浆料烧结后的产生的弯曲34新型显示技术（2）PDP专用基板玻璃优点：高应变点，如PD200（应变点570℃）、CS25（应变点610℃），热稳定性好。缺点：价格昂贵35新型显示技术PDP用玻璃基板生产厂家日本：主要有旭硝子、Central硝子、日本板硝子等公司。旭硝子于1991年前后与PDP厂家签订共同开发合司；1992年制成PDP用玻璃板；l995年夏购入PDP用玻璃基板的浮法生产设备，同年开始出售小批量产品；1996年7月发表关于PDP高应变温度玻璃的信息。其他：美国Corning公司和法国SaintGobain公司联合进行PDP用玻璃基板的生产。36新型显示技术（二）透明电极作用：透明电极仅设置在AC-PDP的前基板上，减少对可见光的阻挡，并与同一基板上设置的汇流电极成对构成放电用的电极，即显示电极。技术要求:可见光透过率高，电导率高，刻蚀性能优良。37新型显示技术实用材料：氧化铟锡（ITO）薄膜、SnO2薄膜。ITO膜采用氧化铟与氧化锡比值大致为9：1的混合物靶通过溅射法制取．膜层具有优良的光透射率及导电性。PDP用ITO膜的表面电阻从20—30／(每单位面积电阻，膜厚1500A)到1000／(膜厚500A)。38新型显示技术ITO薄膜特点：ITO工艺成熟，刻蚀性能良好，但在PDP工艺中经过高温处理时，阻值变化较大。SnO2薄膜特点：成膜工艺简单，成本低，且热稳定性好，但其刻蚀性能不易掌握。39新型显示技术（三）汇流电极和寻址电极汇流电极:▪作用:减小显示电极电阻▪要求:导电性能好，与透明导电薄膜附着力强▪制作材料和方法:Cr-Cu-Cr薄膜磁控溅射法制备薄膜，刻蚀成形Ag浆料丝网印刷图形，烧结制成光敏Ag浆料丝网印刷，光刻成形，烧结制成40新型显示技术寻址电极:▪要求:导电性能好，与基板玻璃附着力强。▪制作材料和方法:Ag浆料丝网印刷图形，烧结制成。光敏Ag浆料丝网印刷，光刻成形，烧结制成。41新型显示技术（四）介质层▪作用:(1)把电极与放电等离子体分隔开，限制了放电电流的无限增长，保护了电极；(2)使AC-PDP工作在存储模式,有利于降低放电的维持电压。▪材料:介质浆料主要由玻璃粉、树脂粘结剂、溶剂等组成。42新型显示技术介质浆料种类:(1)流动型介质烧结温度远高于介质的软化点。特点：透过率高，表面平滑性好，但与电极反应大，绝缘性能不如软化型浆料。(2)软化型介质的烧结温度在介质的软化点附近。特点：绝缘性能良好，与电极反应小，但表面平滑性差、透过率低。43新型显示技术两种介质层材料性能的比较44新型显示技术（五）介质保护膜▪作用:延长显示器的寿命；增加工作电压的稳定性；降低器件的着火电压；减小放电的时间延迟。45新型显示技术▪技术要求:①二次电子发射系数高；②表面电阻率及体电阻率高：s1012Ω/□，v1011Ω.m；③耐离子轰击；④击穿强度高：E(8-10)×106v/m；⑤与介质层的膨胀系数相近；⑥放电延迟小；⑦易于制备。46新型显示技术▪材料:可供选择的保护膜材料有：（1）碱金属氧化物（CsO）：优点是使PDP工作电压低，缺点是CsO在空气中极不稳定，难以制备保护膜。（2）碱土金属（ⅡA族）氧化物：BaO，MgO，CaO，SrO工作电压低，且提高了PDP的工作稳定性，但它们在空气中的稳定性也较差。（3）ⅢB及Ⅳ族氧化物：Al2O3，SiO2，TiO2，ZrO2，HfO2等，工作稳定性好，但工作电压高。47新型显示技术（4）La系金属氧化物：La2O3、CeO2等，工作电压低，工作稳定，但放电延时大。以上材料中，MgO薄膜不仅具有很强的抗溅射能力，而且有很高的二次电子发射系数，有利于提高PDP的寿命和降低PDP的工作电压；MgO薄膜最适合作为PDP的介质保护薄膜。48新型显示技术MgO晶体的性质MgO是一种面心立方晶体，其晶格常数为4.213Å，主要以(111)、(200)、(220)三种晶面取向存在。MgO的禁带宽度为6-7.8eV，逸出功为6.85eV-8.65eV。(1)物理特性：熔点为2827℃，折射率为1.7，对紫外区强烈的吸收，对可见光区透明，介电常数为9~10，表面电阻率ρs1012Ω/口，体电阻率高ρv=1011~1013Ω.m49新型显示技术(2)化学性质在室温下空气中发生以下反应：在高温下将发生以下反应：50新型显示技术（六）障壁▪作用:①保证两块基板间的放电间隙，确保一定的放电空间；②防止相邻单元间的光电串扰。▪技术要求:对障壁的要求是高度一致(偏差在5m以内)