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紫外线在等离子显示屏及其生产中的应用吴海华(上海松下等离子显示器有限公司)摘要在等离子显示屏（PDP）生产过程中，广泛地应用着紫外线技术。紫外线清洗、紫外线曝光、紫外线固化等等都是十分重要的技术，同时紫外线技术也是一种有效保障PDP合格率的技术手段。本文介绍了紫外线在等离子显示屏及其生产中的应用。关键词等离子显示屏（PDP），紫外线，清洗，曝光，固化 Ultraviolet Technology Application in Plasma Display Panel and the Industry of PDP ManufactureWu Haihua(Panasonic Plasma Display Shanghai Co. Ltd.)Abstract In the industry of PDP manufacture, the technology of ultraviolet rays is used in many ways. Ultraviolet cleaning, ultraviolet exposure, ultraviolet curing, all play very important roles in the production process, and the technology of ultraviolet rays is also an effective measure to insure the yield rate of plasma display panel. In this paper, we introduced the ultraviolet technology application in PDP and the industry of PDP Manufacture.Keywords Plasma Display Panel, Ultraviolet Ray, Cleaning, Exposure, Curing1引言目前，电视机行业正面临着一场大的变革，传统的CRT管正逐步被以液晶显示（LCD）和等离子显示（PDP）为首的平板电视所取代。而等离子电视又以高亮度、高对比度、色彩还原性好、灰度丰富、可视角度大、无闪烁保护眼睛、环保制造、低厚度等优点备受广大用户，特别是中青年的青睐与关注。生产厂商中，日本松下一家独大，韩国则有三星、LG两大巨头，三家均拥有等离子显示屏制造的关键技术。随着国内用户需求量的增大，长虹已着手等离子电视机的制造以及显示屏的开发制造，中国将拥有自己的显示屏开发制造能力。等离子显示屏及其生产工艺中，紫外线（UV）有着相当重要的地位。紫外线按照波长分类可分为：长波紫外线（UVA，320450nm）、中波紫外线（UVB，280320nm）、短波紫外线（UVC，200280nm）、真空紫外线（Vacuum UV，10200nm），与等离子显示屏有着密切相关的紫外线，几乎涵盖了这所有四种波段的紫外线。本文主要介绍了紫外线在等离子屏中的作用、在生产过程中清洗、曝光、固化等技术方面的应用。2 紫外线在等离子显示屏中的作用 等离子，或称为离子化气体，其成分包括气体原子、阳离子及电子。在自然界中，如大气层外围的电离层等，都存在着等离子体。简言之，等离子体是一种给予气体很高的能量使其游离成离子与电子之状态。也有将等离子体称为电浆，等离子显示称为电浆显示。等离子显示屏的技术原理是利用气体在等离子cell（又可称为等离子管）中放电时产生的真空紫外线来激发三基色荧光粉，荧光粉再由紫外线激发转换出肉眼可见的三基色光线（见图1），再由三基色的巧妙混合，便能显示出肉眼可见的各种颜色。图1 每个等离子管单元是利用电极之间的Ne, Xe等惰性气体放电产生147nm, 173nm等的真空紫外线，激发管内壁上的荧光粉而发射可见光。以现常见等离子屏的Xe为例，单元中有Xe原子和少量电子在外加电场作用下，电子被加速，加速的电子碰撞Xe原子使Xe激发，导致电离Xe+，同时也产生亚稳态的激发粒子Xe*。1其过程可以写成：e+Xe Xe+2ee+Xe Xe*+e其中e是电子，Xe是处于基态的原子，Xe+是阳离子，Xe*是激发态的原子。被激发的Xe*之中由于谐振辐射能级的Xe产生的谐振辐射（147nm）激发荧光粉产生可见光。又同样的Xe*之中亚稳态能级的Xe*m与Xe碰撞产生Xe2，Xe2分解成2个Xe时产生分子辐射（173nm）激发荧光粉产生可见光。 可见，等离子屏的基础就是利用光激发材料引起发光，即光致发光。在实际材料中，总是有一部分能量会变成晶格振动能或者红外光，以热能的形势损耗掉。2在荧光灯中，灯丝加热使汞蒸发，汞蒸汽电离后发射紫外线激发荧光粉，能量效率约为80%-90%，无汞荧光灯能量效率约为35%，类似原理的等离子屏能量效率只在1%左右，为进一步提高紫外线的效率和显示屏亮度，减少屏的发热量，研发出高效率的荧光粉是当务之急。3 紫外线等离子显示屏生产中的应用 等离子屏制造工艺包括了一系列的浆料印刷、浆料涂布、曝光显影、干燥烧结、电子束蒸镀、封装排气、柔性电路bonding、边框密封等等多种重要技术，3.1 紫外线清洗技术 在生产的过程中，环境以及人员因素经常会造成加工部件的污染，在等离子屏上常会附着着油渍、灰尘等，如何去除这些杂质直接对后序工程有着很大的影响。此时这种高效、环保、安全的紫外线清洗技术就被运用到等离子屏的生产之中。 紫外线清洗洗技术是利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除粘附在材料表面上的有机物质，经过紫外线清洗后的材料表面可以达到“原子清洁度”。UV光源发射波长为185nm和254nm的紫外线，具有很高的能量,当这些光子作用到被清洗物体表面时,由于大多数碳氢化合物对185nm波长的紫外光具有较强的吸收能力, 并在吸收185nm波长的紫外光的能量后分解成离子、游离态原子、受激分子和中子，这就是所谓光敏作用。空气中的氧气分子在吸收了185nm波长的紫外光后也会产生臭氧和原子氧。臭氧对254nm波长的紫外光 同样具有强烈的吸收作用,臭氧又分解为原子氧和氧气。其中原子氧是极活泼的,在它作用下,物体表面上的碳和碳氢化合物的分解物可化合成可挥发的气体：二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而彻底清除了粘附在物体表面上的碳和有机污染物。清洗时，产品是以滚轮方式输送，低压水银灯产生紫外线照射。产品表面所累积紫外线能量越多，其表面与水的接触角越小，成反比关系。经紫外线清洗之后的表面达到原子清洁度，很好的良化了表面特性，给下道工序提供了优质的加工平台，从而能降低不良的发生概率。3.2紫外线曝光技术 在等离子屏的制造中，多道工序都运用到了紫外线曝光技术，包括多种不同类型的电极图形的形成、障壁图形的形成。曝光技术就是利用感光性浆料的光化学反应，将我们所需的图形准确地复制到被加工的玻璃基板上，然后通过显影显示出曝光后的图形。等离子屏的曝光具体工艺流程如下，见图2。3 图2 各种感光浆料的光敏剂种类的不同，加之电极膜厚多为数个m而障壁膜厚又高达数十个m，因此每一个浆料配方与膜厚都会有一个适合的波长、照度、曝光量的紫外线来进行曝光，等离子屏的曝光一般选用了波长为365nm和407nm这两种UV光源。各种不同的感光性浆料，经印刷、涂敷等厚膜技术加工后，进行干燥除去浆料中的溶剂，留下材料本体以及光敏剂，再对其进行平行光曝光，光敏剂受曝光发生光聚合反应，反应后的聚合物结合本体材料一齐硬化，在显影过程中不会被显影液冲掉，形成所要的图形，最后进行高温烧成，除去反应后的聚合物以及烧结本体材料。作为一种新型而又较为成熟的曝光技术，紫外线曝光质量涉及到多种因素，浆料的特性、玻璃基板的质量、设备的清洁度、UV光源的质量、紫外线的照度、曝光量、曝光方式、干燥条件等等，因此开发高分辨率、成本低、无污染的感光浆料，以及稳定曝光环境和曝光条件，才能促使等离子屏向高分辨率、高质量、低成本、环保的方向发展。3.3紫外线固化技术 紫外线固化技术主要应用于屏的边框密封。等离子屏在FPC绑定之后，需要树脂来密封屏边缘暴露出来的金属电极，以及加固FPC与屏的电气连接，见图3。加固密封图3此时高速固化、无污染的紫外线固化型树脂（又称之为UV固化胶）便被应用于此。紫外线固化型树脂主要由光引发剂、光聚合预聚物、活性稀释剂、流平剂、偶联剂、消泡剂等等组成。其中光聚合预聚物和活性稀释剂是感光组分，对UV固化胶的性能起决定作用。目前在电子工业封装中应用最多的是环氧丙烯酸醋体系，其主要特点是:成本低，可靠性好，光固化反应速率很快，固化后硬度和抗拉伸强度大，膜层光泽度高，耐溶剂性好。4紫外线固化技术便是利用紫外光（主要波长365nm，特殊场合254nm）照射UV固化胶后，以秒为单位快速固化、干燥的技术。为了达到高质高效的固化效果，等离子屏用的UV固化胶需要使用365nm波长的紫外线，光照量需1500mJ/cm23000mJ/cm2，因此通常使用高压水银灯。为了使光固化的连续作业以及排除水银灯产生的热量以及水银灯，在UV固化设备内需要专门的排气冷却系统以及反射红外线的滤光玻璃等。紫外线固化技术具有几大特征：工艺加工时间短，仅需数秒至数十秒不等；是单一液剂，不必和溶剂等混合，加工时不会产生废气污染，不会产生温室效应；UV照射前不会硬化，可修正操作；室温固化，能量利用率高，适合于不宜加热的材料粘结。3.4紫外线的其他应用 波长为200290nm的紫外线穿透能力强，能穿透细菌、病毒的细胞膜，给核酸以损伤，使细胞失去繁殖能力，达到快速杀菌的效果。在等离子屏的生产过程中应用于净水过程，使工业用水经过杀菌、过滤、去离子等一系列净化后进行循环使用，减少工业用水量。 另外，可使用147nm、222nm等等波长的紫外线灯管对产品进行检查，挑选适合类型紫外线对各种颜色荧光粉分别进行直接照射，使荧光粉直接发光，可检查荧光粉的漏涂、飞溅等等不良项目，预防不良产品流入后道工序，能提高产品合格率。4 结束语 等离子屏（PDP）自身就是依靠等离子体产生的紫外线来发光的自发光型显示屏，提高紫外线的利用率就能很好地的提高发光效率、降低额定功耗、增加使用寿命等。等离子屏的生产过程中，广泛的应用着