專利名稱:激光刻蝕oled顯示器陰極薄膜材料的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種運(yùn)用激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的微加工方法及其設(shè)備。
背景技術(shù):
近年來(lái),有機(jī)發(fā)光二極管(organic light emitting diode, 0LED)已經(jīng)成為非常熱門的新興平板顯示器產(chǎn)業(yè),主要是因?yàn)镺LED顯示器具有自發(fā)光、廣視角(達(dá)170度以上)、 反應(yīng)時(shí)間快(IPs量級(jí))、發(fā)光效率高、工作電壓低(3-10V),面板厚度薄(小于2mm)、可制作大尺寸與可彎曲式(撓性)面板,制程簡(jiǎn)單,且具有低成本的潛力(預(yù)計(jì)比TFT— LCD便宜約
20%) οOLED器件結(jié)構(gòu)大致可分為基板、陽(yáng)極、有機(jī)發(fā)光物質(zhì)和陰極等四個(gè)主要區(qū)域。為了將電子或者空穴有效注入有機(jī)材料,如前所述,降低注入能壘是第一要?jiǎng)?wù),由于大部分應(yīng)用于電致發(fā)光的有機(jī)材料的LUMO能級(jí)在2. 5eV-3. kV,及HOMO能級(jí)也在5_6eV,因此陰極必須是一個(gè)高功函數(shù)的金屬,才能得到最低的注入能壘。其中作為陰極區(qū)域,主要有透明導(dǎo)電氧化物(transparent conducting oxide,TC0)及金屬兩大類,自身具有良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定的化學(xué)性及形態(tài)和高透明度。其中透明導(dǎo)電氧化物有ΙΤ0、ZnO, AZO等;導(dǎo)電透明金屬主要有高功函數(shù)Ni、Au、及Pt。最常被當(dāng)作陰極導(dǎo)電體的金屬氧化物是氧化銦錫薄膜 (indium tin oxide,ΙΤ0),制作主要是以濺鍍或者化學(xué)氣相沉積。基板上制作陰極薄膜之后,一般需要在薄膜上刻蝕設(shè)計(jì)好電極圖形。傳統(tǒng)的電極制作是通過(guò)化學(xué)濕刻方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法從設(shè)計(jì)到蝕刻的過(guò)程中,設(shè)計(jì)到完成時(shí)間長(zhǎng),制程工序多,投入較多治具和日常耗材,需要較多人力,污染環(huán)境,耗能大,制作電極圖形的線寬較大(大于0. 1mm),使得整體OLED發(fā)光效率降低,所以此化學(xué)濕法刻蝕過(guò)程需要含多個(gè)工序的管控過(guò)程,加大良率及效率提升的難度,目前含有重金屬?gòu)U液廢氣處理也沒(méi)有很合適的辦法,制作好的電極圖形線寬比較大,發(fā)光效率低,成品的品質(zhì)低等固有缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,提供一種激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置及其方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)OLED顯示器的陰極進(jìn)行蝕刻,得到較細(xì)較穩(wěn)定的線寬, 且不損傷基底,從而克服傳統(tǒng)化學(xué)濕刻方法存在的工序復(fù)雜繁瑣、間距控制困難、選擇性不強(qiáng)、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置,特點(diǎn)是高頻率短脈沖激光器的輸出端布置有電動(dòng)光閘,電動(dòng)光閘的輸出端設(shè)置有電動(dòng)擴(kuò)束鏡,電動(dòng)擴(kuò)束鏡的輸出端布置有1/2波片,1/2波片的輸出端布置有偏振分光鏡,偏振分光鏡的輸出端布置有第一半透半反鏡和第一 45度反射鏡片,第一半透半反鏡的輸出端布置有第一聚焦鏡和第二 45度反射鏡片,第二 45度反射鏡片的輸出端布置有第二聚焦鏡,第一 45度反射鏡片的輸出端布置有第二半透半反鏡,第二半透半反鏡的輸出端布置有第三聚焦鏡和第三45度反射鏡片,第三45度反射鏡片的輸出端布置有第四聚焦鏡,第一聚焦鏡、第二聚焦鏡、第三聚焦鏡和第四聚焦鏡的輸出端正對(duì)于二軸吸附平臺(tái),所述二軸吸附平臺(tái)的上方布置有CCD對(duì)位觀察系統(tǒng),所述二軸吸附平臺(tái)上安裝有一組夾緊氣缸,所述二軸吸附平臺(tái)的一側(cè)布置有吹氣系統(tǒng),二軸吸附平臺(tái)的另一側(cè)安裝有集塵系統(tǒng),二軸吸附平臺(tái)的上表面還分布有支撐球。進(jìn)一步地,上述的激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置,所述第一半透半反鏡、第二半透半反鏡、第二 45度反射鏡片、第三45度反射鏡片、第一聚焦鏡、第二聚焦鏡、第三聚焦鏡和第四聚焦鏡置于光學(xué)箱中。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的方法,高頻率短脈沖激光器發(fā)出的激光由電動(dòng)光間控制開(kāi)關(guān)光,激光光束經(jīng)電動(dòng)光間后由電動(dòng)擴(kuò)束鏡對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束,改善光束傳播的發(fā)散角,使光路準(zhǔn)直,經(jīng)電動(dòng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直后光束到達(dá)1/2波片,由偏振分光鏡調(diào)節(jié)出兩路功率相同的光束,一路光束輸入至第一半透半反鏡,另一路光束輸入至第一 45度反射鏡片,所述第一半透半反鏡輸出兩路光束,一路光束經(jīng)第一聚焦鏡聚焦于OLED顯示器的陰極材料上,另一路依次經(jīng)第二 45度反射鏡片和第二聚焦鏡聚焦于OLED 顯示器的陰極材料上,所述第一 45度反射鏡片輸出光束至第二半透半反鏡,第二半透半反鏡輸出兩路光束,一路光束經(jīng)第三聚焦鏡聚焦于OLED顯示器的陰極材料上,另一路依次經(jīng)第三45度反射鏡片和第四聚焦鏡聚焦于OLED顯示器的陰極材料上,掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),圖形轉(zhuǎn)化在二軸吸附平臺(tái)上的OLED顯示器的陰極材料上進(jìn)行刻蝕,OLED顯示器的陰極材料通過(guò)支撐球支撐并由夾緊氣缸夾緊固定,OLED顯示器的陰極材料位于同一聚焦平面上,CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)將導(dǎo)入的定位標(biāo)拍攝并抓取靶標(biāo),蝕刻產(chǎn)生的粉塵由吹氣系統(tǒng)產(chǎn)生氣流,由集塵系統(tǒng)收集粉塵。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在
本發(fā)明采用不同波長(zhǎng)的高頻率的脈沖激光器作為激光源,對(duì)OLED顯示器陰極材料進(jìn)行激光蝕刻,使OLED顯示器陰極材料在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的,通過(guò)偏振分光鏡和半透半反鏡的配合,分出四路光束實(shí)現(xiàn)陰極區(qū)域線條刻蝕,產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過(guò)大流量積塵系統(tǒng)集塵,從而加工出無(wú)污染、線性穩(wěn)定、功能完好的OLED顯示器產(chǎn)品。不僅提高制程良率,提升產(chǎn)品品質(zhì)及使用壽命,而且刻蝕直線性好,激光刻蝕OLED顯示器陰極材料線寬可以做細(xì),發(fā)光效率變高,對(duì)于復(fù)雜的OLED顯示器曲面電極圖形都可實(shí)現(xiàn)高效率、高精度加工。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明 圖1 本發(fā)明的光路系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種應(yīng)用激光刻蝕OLED顯示器陰極的微加工方法及其系統(tǒng),激光蝕刻可以避免化學(xué)濕法固有缺點(diǎn),而且激光具有非接觸、無(wú)污染環(huán)境、易控制等特性,使其成為OLED顯示器陰極圖形線寬控制的重要應(yīng)用熱點(diǎn),并且逐漸會(huì)在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。運(yùn)用激光器蝕刻OLED顯示器陰極可以達(dá)到較穩(wěn)定的線寬,使陰極的線寬最細(xì)可以達(dá)到20um,生產(chǎn)時(shí)可以方便的更換蝕刻圖形,無(wú)廢棄物產(chǎn)生,可大量節(jié)省研發(fā)成本及縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。高精度控制系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),能進(jìn)行高效率蝕刻,快速、平穩(wěn)、重覆性高,能確保加工之穩(wěn)定度與精密度,大幅提升良率。如圖1所示,激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置,高頻率短脈沖激光器1 是波長(zhǎng)為190nm llOOnm、脈寬在IOOps 100ns、頻率在IOKHz 50MHz的激光器,高頻率短脈沖激光器1的輸出端布置有電動(dòng)光閘2,電動(dòng)光閘2的輸出端設(shè)置有電動(dòng)擴(kuò)束鏡3, 電動(dòng)擴(kuò)束鏡3的輸出端布置有1/2波片4,1/2波片4的輸出端布置有偏振分光鏡5,偏振分光鏡5的輸出端布置有第一半透半反鏡6和第一 45度反射鏡片16,第一半透半反鏡6的輸出端布置有第一聚焦鏡13和第二 45度反射鏡片17,第二 45度反射鏡片17的輸出端布置有第二聚焦鏡19,第一 45度反射鏡片16的輸出端布置有第二半透半反鏡7,第二半透半反鏡7的輸出端布置有第三聚焦鏡20和第三45度反射鏡片18,第三45度反射鏡片18的輸出端布置有第四聚焦鏡21,第一聚焦鏡13、第二聚焦鏡19、第三聚焦鏡20和第四聚焦鏡21 的輸出端正對(duì)于二軸吸附平臺(tái)11,二軸吸附平臺(tái)11的上方布置有CXD對(duì)位觀察系統(tǒng)15,二軸吸附平臺(tái)11上安裝有一組夾緊氣缸9,二軸吸附平臺(tái)11的一側(cè)布置有吹氣系統(tǒng),二軸吸附平臺(tái)11的另一側(cè)安裝有集塵系統(tǒng)12,二軸吸附平臺(tái)11的上表面還分布有支撐球10。其中,第一半透半反鏡6、第二半透半反鏡7、第二 45度反射鏡片17、第三45度反射鏡片18、 第一聚焦鏡13、第二聚焦鏡19、第三聚焦鏡20和第四聚焦鏡21置于光學(xué)箱14中。上述裝置用于刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料時(shí),高頻率短脈沖激光器1發(fā)出的激光由電動(dòng)光閘2控制開(kāi)關(guān)光,激光光束經(jīng)電動(dòng)光閘2后由電動(dòng)擴(kuò)束鏡3對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束,改善光束傳播的發(fā)散角,使光路準(zhǔn)直,經(jīng)電動(dòng)擴(kuò)束鏡3擴(kuò)束準(zhǔn)直后光束到達(dá)1/2波片4, 由偏振分光鏡5調(diào)節(jié)出兩路功率相同的光束,一路光束輸入至第一半透半反鏡6,另一路光束輸入至第一 45度反射鏡片16,第一半透半反鏡6輸出兩路光束,一路光束經(jīng)第一聚焦鏡 13聚焦于OLED顯示器的陰極材料8上,另一路依次經(jīng)第二 45度反射鏡片17和第二聚焦鏡 19聚焦于OLED顯示器的陰極材料8上,第一 45度反射鏡片16輸出光束至第二半透半反鏡 7,第二半透半反鏡7輸出兩路光束,一路光束經(jīng)第三聚焦鏡20聚焦于OLED顯示器的陰極材料8上,另一路依次經(jīng)第三45度反射鏡片18和第四聚焦鏡21聚焦于OLED顯示器的陰極材料8上,掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),圖形轉(zhuǎn)化在二軸吸附平臺(tái)11上的OLED顯示器的陰極材料8上進(jìn)行刻蝕,OLED顯示器的陰極材料8通過(guò)支撐球10支撐并由夾緊氣缸9夾緊固定,OLED顯示器的陰極材料8位于同一聚焦平面上,CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)15將導(dǎo)入的定位標(biāo)拍攝并抓取靶標(biāo),蝕刻產(chǎn)生的粉塵由吹氣系統(tǒng)產(chǎn)生氣流,由集塵系統(tǒng)12收集粉塵。光學(xué)箱14起到光路保護(hù)作用,有效的避免環(huán)境中的粉塵進(jìn)入光學(xué)控制系統(tǒng),對(duì)光學(xué)器件造成污染;光束進(jìn)入光學(xué)箱后,在通過(guò)半透半反鏡分光成四束光路,經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制各束光路間間距,再經(jīng)過(guò)軟件處理將圖形轉(zhuǎn)化在需要刻蝕的OLED顯示器的陰極材料8上。采用高頻率的短脈沖激光器,加工的材料為鎂銀合金和鋰鋁合金等導(dǎo)電材料,蝕刻基底為玻璃基底,激光聚焦在OLED顯示器陰極薄膜材料上,達(dá)到導(dǎo)電陰極材料的功率閾值而氣化,從而達(dá)到蝕刻效果。OLED顯示器陰極蝕刻圖形導(dǎo)入控制系統(tǒng)加工軟件中,將圖形按照對(duì)位圖層和使用四光路進(jìn)行加工。OLED顯示器的基板放置在平面度精度較高平臺(tái)上,放置產(chǎn)品夾緊氣缸打開(kāi),確保產(chǎn)品在加工過(guò)程中不移位。CXD自動(dòng)抓靶,只需第一次在軟件中建立模板,將導(dǎo)入的圖形的對(duì)位圖層靶標(biāo)位置與平臺(tái)坐標(biāo)中樣品靶標(biāo)位置一一設(shè)置對(duì)應(yīng),后續(xù)同一批次產(chǎn)品直接自動(dòng)抓靶即可完成定位;激光按照設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行蝕刻,在蝕刻的同時(shí)打開(kāi)積塵系統(tǒng),確保蝕刻產(chǎn)生的粉塵全部吸入集塵系統(tǒng)中,以提高高頻率的脈沖激光器蝕刻OLED顯示器陰極的工藝重復(fù)性和穩(wěn)定性。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是6軸直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)方式,使用光柵尺監(jiān)測(cè)和反饋位置信息,可以達(dá)到高精度的定位操作運(yùn)行;其四路分光系統(tǒng),可以通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)四路光束的間距位置,進(jìn)行加工圖形蝕刻。本發(fā)明采用不同波長(zhǎng)的高頻率的脈沖激光器作為激光源,對(duì)OLED顯示器陰極材料進(jìn)行激光蝕刻,使OLED顯示器陰極材料在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的,通過(guò)偏振分光鏡和半透半反鏡的配合,分出四路光束實(shí)現(xiàn)陰極區(qū)域線條刻蝕, 產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過(guò)大流量積塵系統(tǒng)集塵,從而加工出無(wú)污染、線性穩(wěn)定、功能完好的OLED顯示器產(chǎn)品。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,第一,提高制程良率,提升產(chǎn)品品質(zhì)及使用壽命,傳統(tǒng)化學(xué)蝕刻會(huì)傷及陰極導(dǎo)電材料,制具會(huì)導(dǎo)致OLED顯示器陰極材料壓傷或針孔等問(wèn)題,并且會(huì)殘留水、費(fèi)酸于OLED顯示器陰極材料上,并存在后期出貨的產(chǎn)品品質(zhì)隱患;第二,刻蝕直線性好,傳統(tǒng)化學(xué)蝕刻靠掩模版等步驟,線性不佳,容易缺角缺邊;第三,激光刻蝕OLED顯示器陰極材料線寬可以做細(xì),發(fā)光效率變高,傳統(tǒng)化學(xué)蝕刻制程必須在玻璃上將四條導(dǎo)線位置的陰極導(dǎo)電材料蝕刻后再印刷,因此需要較寬的空間,激光蝕刻制程則可以做細(xì)線寬,因此相同外型尺寸的觸控面板,采用激光刻蝕工藝的產(chǎn)品擁有較大的OLED顯示器區(qū)域;第四,對(duì)簡(jiǎn)化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響,對(duì)于復(fù)雜的 OLED顯示器曲面電極圖形都可實(shí)現(xiàn)高效率、高精度加工。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置,其特征在于高頻率短脈沖激光器(1) 的輸出端布置有電動(dòng)光閘(2),電動(dòng)光閘(2)的輸出端設(shè)置有電動(dòng)擴(kuò)束鏡(3),電動(dòng)擴(kuò)束鏡 (3)的輸出端布置有1/2波片(4),1/2波片(4)的輸出端布置有偏振分光鏡(5),偏振分光鏡(5)的輸出端布置有第一半透半反鏡(6)和第一 45度反射鏡片(16),第一半透半反鏡 (6)的輸出端布置有第一聚焦鏡(13)和第二 45度反射鏡片(17),第二 45度反射鏡片(17) 的輸出端布置有第二聚焦鏡(19),第一 45度反射鏡片(16)的輸出端布置有第二半透半反鏡(7),第二半透半反鏡(7)的輸出端布置有第三聚焦鏡(20)和第三45度反射鏡片(18), 第三45度反射鏡片(18)的輸出端布置有第四聚焦鏡(21),第一聚焦鏡(13)、第二聚焦鏡 (19)、第三聚焦鏡(20)和第四聚焦鏡(21)的輸出端正對(duì)于二軸吸附平臺(tái)(11),所述二軸吸附平臺(tái)(11)的上方布置有CXD對(duì)位觀察系統(tǒng)(15),所述二軸吸附平臺(tái)(11)上安裝有一組夾緊氣缸(9),所述二軸吸附平臺(tái)(11)的一側(cè)布置有吹氣系統(tǒng),二軸吸附平臺(tái)(11)的另一側(cè)安裝有集塵系統(tǒng)(12),二軸吸附平臺(tái)(11)的上表面還分布有支撐球(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置,其特征在于所述第一半透半反鏡(6)、第二半透半反鏡(7)、第二 45度反射鏡片(17)、第三45度反射鏡片 (18)、第一聚焦鏡(13)、第二聚焦鏡(19)、第三聚焦鏡(20)和第四聚焦鏡(21)置于光學(xué)箱 (14)中。
3.利用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)現(xiàn)激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的方法,其特征在于高頻率短脈沖激光器(1)發(fā)出的激光由電動(dòng)光閘(2)控制開(kāi)關(guān)光,激光光束經(jīng)電動(dòng)光閘 (2)后由電動(dòng)擴(kuò)束鏡(3)對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束,改善光束傳播的發(fā)散角,使光路準(zhǔn)直,經(jīng)電動(dòng)擴(kuò)束鏡(3)擴(kuò)束準(zhǔn)直后光束到達(dá)1/2波片(4),由偏振分光鏡(5)調(diào)節(jié)出兩路功率相同的光束,一路光束輸入至第一半透半反鏡(6),另一路光束輸入至第一 45度反射鏡片(16),所述第一半透半反鏡(6)輸出兩路光束,一路光束經(jīng)第一聚焦鏡(13)聚焦于OLED顯示器的陰極材料(8)上,另一路依次經(jīng)第二 45度反射鏡片(17)和第二聚焦鏡(19)聚焦于OLED顯示器的陰極材料(8)上,所述第一 45度反射鏡片(16)輸出光束至第二半透半反鏡(7),第二半透半反鏡(7)輸出兩路光束,一路光束經(jīng)第三聚焦鏡(20)聚焦于OLED顯示器的陰極材料(8) 上,另一路依次經(jīng)第三45度反射鏡片(18)和第四聚焦鏡(21)聚焦于OLED顯示器的陰極材料(8)上,掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),圖形轉(zhuǎn)化在二軸吸附平臺(tái)(11)上的OLED顯示器的陰極材料(8)上進(jìn)行刻蝕,OLED顯示器的陰極材料(8)通過(guò)支撐球(10)支撐并由夾緊氣缸 (9)夾緊固定,OLED顯示器的陰極材料(8)位于同一聚焦平面上,CXD對(duì)位觀察系統(tǒng)(15)將導(dǎo)入的定位標(biāo)拍攝并抓取靶標(biāo),蝕刻產(chǎn)生的粉塵由吹氣系統(tǒng)產(chǎn)生氣流,由集塵系統(tǒng)(12)收集粉塵。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光刻蝕OLED顯示器陰極薄膜材料的裝置及方法,高頻率短脈沖激光器的輸出端布置有電動(dòng)光閘和電動(dòng)擴(kuò)束鏡,電動(dòng)擴(kuò)束鏡輸出端布置有1/2波片,1/2波片輸出端布置有偏振分光鏡,偏振分光鏡輸出端布置有第一半透半反鏡和第一45度反射鏡片,第一半透半反鏡輸出端布置有第一聚焦鏡和第二45度反射鏡片,第二45度反射鏡片輸出端布置有第二聚焦鏡,第一45度反射鏡片輸出端布置有第二半透半反鏡,第二半透半反鏡輸出端布置有第三聚焦鏡和第三45度反射鏡片,第三45度反射鏡片輸出端布置有第四聚焦鏡,聚焦鏡輸出端正對(duì)于二軸吸附平臺(tái)。OLED顯示器陰極材料在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的,四路光束實(shí)現(xiàn)陰極區(qū)域線條刻蝕。
文檔編號(hào)B23K26/14GK102284789SQ20111021182
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者張偉, 狄建科, 趙裕興 申請(qǐng)人:蘇州德龍激光有限公司