障壁及其制作工艺

四川虹欧障壁及其制作工艺四川虹欧P-2主要内容•一、障壁基本概念•二、障壁制作方法•三、COC障壁制作工艺及设备•四、刻蚀法制作障壁相关材料介绍•五、与障壁制作相关的设计开发•六、障壁检查及修复四川虹欧P-3障壁基本概念四川虹欧P-4PANELMODULEDriverCircuitMemorySignalControlCircuitGlass四川虹欧P-5•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；③起反射层的作用，使荧光粉的发光产生反射从而提高亮度。•主要技术要求：对障壁的要求是高度一致(偏差在5m以内)，形状均匀，还要求具有可以支撑前基板的强度特性。在保证障壁强度的前提下，障壁宽度应尽可能窄，以增大单元的开口率，提高器件亮度。•障壁是构成PDP放电单元的基本要素，其高度和宽度直接影响放电空间的大小和控制驱动电路的动态范围，它们在全屏范围内的一致性更是决定显示器性能的重要指标。四川虹欧P-61）条状障壁几种常见的障壁结构•优点：•结构简单，易于制作；•能实现高精细化；•前后基板对位要求不严格。•缺点：•荧光粉涂敷面积小；•易发生光电串扰。•主要应用于42英寸SD级PDP四川虹欧P-72）井字形障壁•优点：增大荧光粉发光面积，提高发•光效率；有效避免光电串扰。•缺点：对位要求提高；排气困难。易于排气四川虹欧P-8四川虹欧P-9•消除行间串扰适合高分辨率3）Waffle障壁结构四川虹欧P-10红（R）、绿（G）、蓝（B）的单元位置成三角形结构，确保更大的放电空间，提高发光效率。各单元形态有蜂窝状的六边形结构和四边形结构等各种结构。4）DelTA障壁结构四川虹欧P-11•增大荧光粉的涂敷面积，增加单元中的有效发光面积，从而使亮度和光效都得到提高，同时备有一定的排气通道。•该结构对前后基板对位、ITO线条精度、障壁与寻址电极之间对位的要求提高，增加了制作难度。DelTA障壁结构四川虹欧P-125）其它障壁结构下面两种障壁结构是为了增大发光面积而在条状障壁结构基础上进行改进的结构示意图，第一个结构是在两个正常障壁之间加入一个辅助障壁，辅助障壁的两侧涂敷荧光粉从而增大发光面积，第二个结构是把障壁做成阶梯状以增大荧光粉的涂敷面积。四川虹欧P-13障壁制作方法四川虹欧P-14•障壁制作工艺一直都是PDP制造的瓶颈问题，也是影响PDP屏质量的一个重要因素，开发工艺简单、材料成本低的障壁制作技术是降低PDP制造成本的一项有效措施，因此制作工艺的改善和寻找新的材料一直是PDP屏工艺制作领域的热门话题。四川虹欧P-15障壁制作方法•丝网印刷法•喷砂法•感光性浆料法•刻蚀法•填充法•模压法•梳挤成型法四川虹欧P-161.丝网印刷法GlassPasteGlassScreenPrintingRepetition(10~15times)四川虹欧P-17•工艺步骤：印刷→干燥→印刷→干燥→……多次重复（10~15次），使障壁垒至所需高度→高温烧结形成障壁。•优点：设备简单便宜，材料利用率高。•缺点：受基板的厚度及平整度、刮刀的研磨状况和擦板压力等因素的影响，因此，存在对位不一致，高度不均匀等问题，且工艺复杂，难以实现精细化的要求。丝网印刷法四川虹欧P-182.喷砂法四川虹欧P-19喷砂法•工艺步骤：涂敷/印刷障壁材料→涂光刻胶/贴DFR→曝光→显影→喷砂→剥膜→高温烧结形成障壁。•优点：尺寸精度和断面形状良好，高度均匀，且能形成精细的图形，能够满足XGA及其以上精度产品的要求。•缺点：材料使用率低，工艺复杂，且存在砂粒的污染问题。四川虹欧P-203.感光性浆料法四川虹欧P-21感光性浆料法•工艺步骤：涂敷感光性浆料（第一层）→曝光→涂敷感光性浆料（第二层）→曝光→……→显影→高温烧结形成障壁。•缺点：工艺复杂，对位要求精度高，材料成本高。四川虹欧P-22PhotosensitiveGlassPasteUVExposureDevelop日本TORAY公司有一种感光性障壁浆料，不需要多次涂敷、曝光，可以一次性完全曝光，因此工艺非常简单，且不存在对位的要求，是制作障壁的一种非常理想的材料。四川虹欧P-234.刻蚀法GlassPastePhotoresistCoating&ExposureDevelop/EtchPhotoresistStrip四川虹欧P-24刻蚀法•工艺步骤：涂敷障壁材料（第一层）→干燥→涂敷障壁材料（第二层）→干燥→高温烧结→涂光刻胶→干燥→曝光→显影→刻蚀形成障壁→剥膜。•优点：障壁尺寸均一性好，效率高，且能形成精细的图形，能够满足XGA及其以上精度产品的要求。•缺点：材料使用率低。四川虹欧P-255.填充法ThickLayerResistExposure/DevelopSqueezingGlassPasteintogroovesStrip四川虹欧P-26填充法•工艺步骤：涂敷感光材料→曝光→显影形成与障壁相反的图形→填充障壁材料→除去感光胶→高温烧结形成障壁。•优点：材料损耗少，不存在环境问题，制作出的障壁高宽比大，形状呈典型的窄梯形。且使用的感光材料与障壁的剥离性好，障壁的侧面光滑无损伤。•缺点：注入障壁材料容易产生气泡。四川虹欧P-276.模压法四川虹欧P-28模压法•工艺步骤：先在基板上形成均匀厚度的障壁层,然后用已制作有障壁图形的金属模具对障壁层进行压制,取下模具,对障壁进行烧结。•优点：这种方法可以形成任意断面形状的障壁,材料利用率高,工艺简单,有望获得低成本、高质量障壁,因而是一种极有前途的障壁形成方法。四川虹欧P-29增大荧光粉发光面积四川虹欧P-307.梳挤成型法四川虹欧P-31梳挤成型法•工艺步骤：在基板上把浆料做成膜，前端有开口部的梳挤在浆料中移动，可以在基板上得到障壁状物。然后，通过干燥、烧结过程，在基板上形成条状的障壁。•优点：工艺非常简单，材料利用率高，设备成本低，能形成宽小的障壁，能对应高精度，高亮度PDP的要求。•对材料的要求：需要浆料能同时具有保形性和流动性两个相反的特性，并且梳挤极为高精度。2019/10/332LGMicronLGMicronSamsangSamsangMatsushiaMatsushiaPioneerPioneerHitachiHitachi——采用厂家采用厂家▲▲××▲▲材料成本材料成本▲▲障壁质量障壁质量▲▲▲▲工艺均一性工艺均一性▲▲××图形多样性图形多样性××多面取多面取▲▲××高分辨率高分辨率刻蚀法刻蚀法感光性浆料法感光性浆料法喷砂法喷砂法丝网印刷法丝网印刷法特性特性LGMicronLGMicronSamsangSamsangMatsushiaMatsushiaPioneerPioneerHitachiHitachi——采用厂家采用厂家▲▲××▲▲材料成本材料成本▲▲障壁质量障壁质量▲▲▲▲工艺均一性工艺均一性▲▲××图形多样性图形多样性××多面取多面取▲▲××高分辨率高分辨率刻蚀法刻蚀法感光性浆料法感光性浆料法喷砂法喷砂法丝网印刷法丝网印刷法特性特性Advantage▲Neutral×Disadvantage几种典型障壁制作方法之比较四川虹欧P-33COC障壁制作工艺及设备四川虹欧P-34GlassPaste障壁浆料涂敷/干燥/烧结Photoresist障壁PR涂敷/干燥障壁PR显影障壁PR剥膜障壁刻蚀刻蚀液剥膜液障壁PR曝光UV显影液刻蚀法制作障壁四川虹欧P-35COC障壁制作工艺流程后板介质烧结障壁涂敷前清洗障壁第一次涂敷干燥障壁第二次涂敷干燥障壁层烧结障壁PR涂敷前清洗障壁PR涂敷干燥障壁PR曝光障壁PR显影障壁刻蚀障壁PR剥膜障壁检查、修复荧光粉（R）涂敷四川虹欧P-361.障壁涂敷前清洗•清洗目的：除去后板介质层表面在烧结过程中产生的异物或杂质，以保证障壁涂敷质量。•清洗液：NaOH(aq)•浓度：2~4wt.%•温度：28~45℃•压力：1.0~2.0kgf/cm2•时间：35~70sec四川虹欧P-37设备基本结构辊刷高压淋洗Highpressureleaching泡沫清洗四川虹欧P-38RollBrushBubbleJet四川虹欧P-392.障壁涂敷•目的：在制作完后板介质的基板上均匀涂敷一定厚度的障壁浆料，以便通过刻蚀法得到一定高度的障壁结构。•管理项目：项目上层障壁下层障壁浆料粘度15000~18000cps15000~18000cps涂敷速度50mm/sec50mm/sec湿膜厚度300μm200μm有效区域膜厚均一性±5%±5%四川虹欧P-40障壁涂敷方向和涂敷区域四川虹欧P-413.障壁层干燥•干燥目的：障壁层涂敷完之后，经过干燥炉干燥才能固定在玻璃基板上，干燥目的是去掉障壁浆料中常温下不易挥发，高温下易挥发的溶剂。排气口炉体加热棒传送滚轮基板装载部升温区保温区降温区卸载部隧道式干燥炉示意图（单层）四川虹欧P-42BR干燥炉温曲线BR0204060801001201401600510152025303540150℃-7min16.3℃/min-10.0℃/min5℃/min四川虹欧P-434.障壁层烧结•烧结目的：涂敷的障壁层只有经过烧结才能去除浆料中的有机载体，才能使低熔点玻璃粉熔化并粘住浆料中的固体成分。隧道式烧结炉示意图（双层层）装载部升温区保温区降温区冷却区升降机入口出口四川虹欧P-44BR0100200300400500600010203040506070809010011012013017.1℃/min380℃-20min8.6℃/min560℃-20min-8.0℃/minBR烧结炉温曲线四川虹欧P-455.障壁PR涂敷前清洗•清洗目的：除去障壁层表面在烧结过程中产生的异物或杂质，以保证障壁PR涂敷质量。•清洗液：NaOH(aq)•浓度：2~4wt.%•温度：28~45℃•压力：1.0~2.0kgf/cm2•时间：35~70sec四川虹欧P-46设备基本结构四川虹欧P-476.障壁PR涂敷•目的：在烧结好的障壁层表面均匀涂敷一定厚度的光致抗蚀剂（Photoresist，PR胶），使其能满足障壁刻蚀要求。•管理项目：项目障壁PR浆料粘度75~90cps涂敷速度50mm/sec湿膜厚度85μm有效区域膜厚均一性±4%四川虹欧P-48障壁PR涂敷方向和涂敷区域BR-PR50”×6四川虹欧P-497.障壁PR干燥•干燥目的：障壁PR涂敷完之后，经过干燥炉干燥才能贴敷在障壁层上，干燥目的是去掉PR胶中常温下不易挥发，高温下易挥发的溶剂。排气口炉体加热棒传送滚轮基板装载部升温区保温区降温区卸载部隧道式干燥炉示意图（单层）四川虹欧P-50障壁PR干燥炉温曲线ITOPR&BRPR020406080100120140160051015202530110℃-8min-5.4℃/min5℃/min10℃/min四川虹欧P-518.障壁PR曝光•负性PR胶：曝光区域发生化学变化，其在未曝光前是易溶的，曝光后变成不溶或难溶，这样，当在特定溶剂中显影时，未曝光部分被洗去，曝光部分保留下来。障壁PR曝光量：40~80mJ/cm2Gap：100~200㎛四川虹欧P-529.障壁PR显影•显影目的：显影去除PR胶未曝光部分，将母版图形转移到PR胶上。•显影液：Na2CO3(aq)•浓度：0.3~0.5wt.%•温度：25~40℃•压力：1.0~1.5kgf/cm2•时间：140~160sec四川虹欧P-53设备基本结构四川虹欧P-5410.障壁刻蚀•目的：通过刻蚀液与障壁材料的反应，刻蚀得到一定宽度（顶宽、底宽）和高度的障壁结构。•主要工艺参数：•刻蚀液浓度•刻蚀液温度•喷射压力•喷射方式•基板移送速度•托盘间隔四川虹欧P-55•1）刻蚀液浓度•刻蚀液浓度是影响障壁刻蚀速率的主要因素，为达到一定的刻蚀速率，工艺过程中刻蚀液浓度必须在所要求的范围。浓度偏低，会使刻蚀速率降低，从而得不到所要求的障壁形状，浓度偏高，则会使刻蚀速率加快，造成障壁过刻蚀。•2）刻蚀