显示器件制作实验报告

显示器件设计制作实验报告

一、实验目的

通过实验，了解SED的制作原理和大致工艺流程，掌握加工工艺中的一部分简单操作，加深对显示器制作工艺的认识。

二、实验原理

SED基本原理是由电子撞击荧光材料发光。SED将涂有荧光材料的玻璃板与铺有大量微型电子发射器的玻璃底板平行摆放，而其中的微型电子发射器就是像素。SED显示技术不需要电子束扫描，它和PDP、LCD一样，都是“寻址显示器”。SED电子发射源的两级分别连接在驱动电路的扫描极和信号极，当扫描极和信号极同时接通时，发射源发射电子，阳极加速电子，轰击荧光屏完成显示任务。SED的优点如下：

1）由电子撞击荧光粉发光，属于自发光器件，不存在液晶显示的可视角不够和响应时间过长的问题。

2）发光完全可控，不存在液晶显示的背光泄漏或等离子显示的预放电问题，黑色表现力大大提高。

3）发光效率可达5lm/W，使其耗电量只有同规格的等离子和液晶显示器的一半。

4）由于采用与普通电视显像管同样的高压荧光粉，可以达到优于PDP和LCD的色彩饱和度及锐利的图像。

5）器件基本上是平面结构，可以完全采用印刷工艺生产，使生产成本可以做到大大低于PDP 和LCD。

三、SED制作流程

1、玻璃清洗与退火处理

1）检查玻璃是否平整光滑，选择合适的玻璃，并在板上的一面右下角刻上自己的学号。2）将用于制作阴极板的玻璃基片在洗涤液（洗衣粉浸泡液即可）浸泡大约20分钟。

3）戴橡胶手套用海绵仔细清洗，直至洗去玻璃基片表面所有污渍。

4）用清水将玻璃基片上的清洗液冲干净，再用去离子水冲洗玻璃基片，直至玻璃表面水完全铺开。

5）检查玻璃基片表面是否有残留污渍，若无则进入下一步，否则返回上一步。

6）用高压气枪吹去玻璃基片表面的水。

7）将干净的玻璃基片放入烘箱，在100摄氏度下烘30分钟后取出放入洁净有盖搪瓷方盘中备用。

8）退火工艺是将洗好的玻璃板放入烧成炉中进行，退火温度为600摄氏度，时间为十分钟。问题发现及思考分析：

检验玻璃是否平整的简便方法：在玻璃板上滴一滴水，观察其形状，若成圆形，证明其平整度好，反之则不然。

清洗玻璃的目的：除去玻璃基片表面的各种污渍，为之后的制作流程打下良好基础。若玻璃基片未洁净，在其上镀金属膜会出现针孔和脱落等现象。

检查玻璃是否洁净：将玻璃片倾斜，水流在玻璃表面完全铺开流下而未遇阻碍，则为佳。

退火的作用：消除玻璃基片的内应力或控制结晶的过程，将基片加热到适当的温度并保持一定时间，而后慢慢冷却的操作。保证了玻璃基片在镀膜过程中不会变形或裂纹，使玻璃片不易碎。

用高压气枪吹除玻璃表层的去离子水时，要沿相同方向，防止出现水渍残留。

2、器件电极制作（镀膜）

我们采用磁控溅射镀膜法在玻璃基片上镀金属薄膜作为器件电极制作。

磁控溅射工作原理：电子在电场的作用下，在飞向基片过程中与Ar原子发生碰撞，电离产生Ar+离子和新的电子；Ar+离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子和分子沉积在基片表面形成薄膜。

工序过程：

1）将准备好的玻璃基片放在镀膜托盘上，一次放两片，镀膜面朝下。用托盘叉将托盘放入准备室，然后戴上手套调整托盘位置，使卡口对齐。关闭准备室舱门，开始给准备室抽真空。2）当准备室内真空度达到高真空时，开启准备室与溅射室传送通道，按线控器上的open 按钮将准备室内的镀膜托盘传送至溅射室，摇动手柄将镀膜托盘向上抓起，将传送装置送回准备室，按close按钮关闭连接通道。摇动手柄将镀膜托盘降下，准备磁控溅射镀膜。

3）载入磁控溅射镀膜参数程序，开始镀膜。第一组镀膜参数为快速加热至140摄氏度；然后慢速加热基片至150摄氏度；氩气气氛下（流量20sccm)预溅射靶材20秒；氩气气氛下（流量25sccm）磁控溅射镀镍30秒；氩气气氛下（流量25sccm）磁控溅射镀铜600秒；氩气气氛下（流量25sccm)磁控溅射镀镍240秒。

4）开启准备室与溅射室连接通道，启动传送装置将溅射室内的镀膜托盘传回至准备室，关闭连接通道。

5）开启准备室，用托盘叉将托盘取出，将镀好膜的玻璃基片取下放入洁净的有盖搪瓷方盘中备用。

6）重复以上步骤为所有玻璃基片镀上金属薄膜。

问题发现及思考分析：

从正反面观察颜色不同的原因：第一层镍的厚度远小于第三层镍的厚度。

镀三层膜的原因：先镀一层很薄的镍层，改善了接下来镀的铜层的附着性能；接下来镀一层较厚的铜，保证器件电极良好的导电性；最后镀镍保护之前镀的较易氧化的铜层。

85号和88号基片进行了加热处理，而其余四个片子（65、82、86、87）未进行加热处理，便于后期实验操作的对比。

另外，85号玻璃镀膜完成后发现镀膜有大约1/5没有覆盖，原因是玻璃没有完全平放在托盘内，制作时有少量位移，但不影响后续过程。

3、器件电极制作（光刻）

采用光刻工艺制作器件电极。光刻工艺基本流程包括衬底准备、涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀、去胶。

1）衬底准备：即器件电极镀膜工序。

2）涂胶。将镀好金属薄膜的玻璃基片取出，用滴管在金属薄膜面上滴适量光刻胶，小心晃动玻璃基片，使光刻胶覆盖整个膜面。将涂好光刻胶的玻璃基片放在旋转甩胶机甩胶台中心，按动吸气按钮将玻璃基片固定在甩胶台上，盖上盖子。先慢速甩9秒，再快速甩30秒将光刻胶均匀地甩涂到玻璃基片金属膜上。按动吸气按钮停止吸气，将甩好胶的玻璃基片取下。3）前烘：将甩好胶的玻璃基片放入烘箱中，在80摄氏度下烘30分钟。前烘将光刻胶的溶剂烘干，使金属薄膜表面的光刻胶固化，增强光刻胶膜与金属膜表面之间的粘附性，保证曝光的重现性和显影时成像良好（曝光分别率高）

4）曝光：我们使用的是正性掩模板和正性光刻胶。将掩模板放在曝光台上，掩膜面朝上，将前烘后的玻璃基片有光刻胶一面朝下放在掩模板上，器件电极图像应处于基片中央。盖上遮光板，设置抽真空时间6秒，曝光时间65秒..曝光时间必须适当。

5）显影:显影液为质量分数为千分之四的氢氧化钠溶液。戴上橡胶手套将曝光后的玻璃基板放入显影液中显影。显影时间大概是30秒。