CN101183708A - 一种有机电致发光二极管制造方法及其使用的缓冲转换腔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光二极管制造方法，包括高真空环境下在基板上沉积各有机功能层的镀膜阶段；缓冲转换腔体中的环境转换传递阶段；高纯N2环境的封装阶段；在缓冲转换腔体中通过外置电源对完成镀膜的基板进行电和气体处理。本发明在生产线上的传输转换腔体中对器件进行电和气体处理，通电时将会有较大电流流过器件短路缺陷处而将短路缺陷烧坏，氧气等气体处理可以将短路缺陷处氧化而使其丧失导电功能，从而把局部短路的缺陷区域去掉。

Description

一种有机电致发光二极管制造方法及其使用的缓冲转换腔

技术领域

本发明涉及了有机电致发光二极管的制造方法，本发明还涉及该制造方法中使用的缓冲转换腔。

背景技术

有机电致发光二极管(OLED)是一种有机电致发光器件，其发光机理是空穴和电子分别从阳极和阴极注入，然后通过各自的传输层后到达发光层，在发光层中空穴和电子复合而放出光子。根据材料能级不同，根据ΔE＝hv可以实现放出不同色彩的光。组成OLED的结构中，除阳极和阴极外，其余组分的材料几乎都是有机化合物材料；由于半导体材料本身传输能力限制，使得这些由有机物组成的结构不能太厚，以免驱动电压高。因此OLED对环境要求很高，目的是为了在制成过程中尽量减少环境对制成的污染。环境中的微粒直径为μm级，如果OLED的阴极和阳极间夹了μm级的微粒，那么必将会形成短路，而导致器件功能缺陷。

在现有的生产中采用净房来减少环境对制成的污染，但是事实上的净房不可能做到完全杜绝没有微粒，而且设计一个高洁净度净房的造价非常高，后期运行成本也很大。所以常由于无尘室的洁净度不足，使得杂质掉入有机发光元件中，而产生实质短路；这一现象成为OLED制造行业中不可能回避的问题。同样地，由于阳极基板的表面粗糙度过大，或者阴极上存在的针孔，亦可能造成短路的现象。在此，短路的产生使得电流仅由缺陷处通过，而无法驱动其它像素或同一像素中其它区域，形成了十字交叉状的黑线或暗线，影响了元件的发光效率以及画面显示效果。若有缺陷的元件在封装之前不能进行检测并将缺陷处修复，那么由于元件进行封装之后，无法对内部的个别像素进行缺陷的修复，在经过面板测试时发现其元件有短路现象时，则必须直接报废整个元件。这样不仅使产品的良品率和稳定性下降，更增加了产品的制造成本。从目前来看，OLED的制成良率已成为阻碍OLED行业发展的关键因素之一。

OLED在制作过程中会使用到镀膜装置和封装装置，在镀膜装置中进行有机发光元件各膜层的制作，在氧气和水气含量极低(一般为5ppm以下)的纯N2环境封装装置里封装。OLED的镀膜方法是在高真空环境中，利用热蒸发的方式加热材料，材料以分子流的形式在衬底上沉积成膜。而封装环境是高纯N2，压力略大于1个大气压。所以在OLED设备中必须用一个腔体来实现镀膜和封装两种环境间的转换。如图1中描述了OLED制作流程。镀膜阶段是高真空环境，有机材料在各个腔室里被热蒸发而沉积在玻璃衬底上，完成镀膜阶段后，通过环境转换腔体到高纯N2环境的封装阶段，完成了整个OLED的制作，然后从卸填机中取出。

连接镀膜装置与封装装置间的环境转换腔体叫缓冲腔(buffer)，起到传递转换功能，现有缓冲腔的结构如图2。腔体中有抽气和充气部分，另外有一个支撑架可以放置完成镀膜阶段的玻璃基板。缓冲腔经阀门21与镀膜装置部分连通，基板完成镀膜后被机械手从镀膜段传送到缓冲腔中。与外抽气泵相连的管道22；高真空泵23；高真空泵阀门24和低真空阀门25组成缓冲腔的抽气部分。抽真空时先开启阀门25，当腔体内气压达到一定设定值时开启阀门24，以实现高真空。腔体内设有支撑架26，用于放置完成镀膜阶段的玻璃基板，此支撑架由一个支柱和支撑台210组成。支撑台中为用于放置玻璃基板的凹槽，凹槽的周边为阶梯状，以保证玻璃能够放置在较稳当的位置。控制充气的阀门29和连接管道27组成一个对腔体里充气部分。缓冲腔经阀门28与封装部分连通，完成镀膜阶段的玻璃基板在缓冲腔体里被充完纯N2后被机械手通过阀门28传送到封装部分进入后续流程。现有的缓冲腔只是起到传递转换环境的功能，对缺陷无法进行在线修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能进行缺陷在线修复，提高OLED的制成良品率的有机电致发光二极管制造方法；

本发明的另目的在于提供一种上述方法中使用实现缺陷在线修复的缓冲转换腔。

为实现上述第一个目的，可通过以下的技术措施来实现：一种有机电致发光二极管制造方法，包括高真空环境下在基板上沉积各有机功能层的镀膜阶段；缓冲转换腔体中的环境转换传递阶段；高纯N2环境的封装阶段；其特征在于：在缓冲转换腔体中通过外置电源对完成镀膜的基板进行电处理，使基板正极接电源的负极、基板负极接电源的正极，利用二极管反压截止原理，基板上器件中流过短路缺陷处的电流将会明显大于没有短路缺陷的地方，从而把局部短路的缺陷区域烧坏去掉。

本发明外加电源输出的电压大小及方向可调，可随器件能承受电压的不同而随意改变，输出的电压可以为脉冲电压、负电压或恒定负电压。

本发明还可以同时选择性地向缓冲转换腔体里充入钝化活泼金属的气体，进一步消除短路缺陷区域。

本发明在缓冲转换腔体中根据所制作器件工艺选定采用加电和充入气体组合方式处理。

本发明的另一个目的，可通过以下的技术措施来实现：一种上述方法中使用的缓冲转换腔，腔体中包括抽气部分、充气部分和支撑架，支撑架由一个支柱和支撑台组成，支撑台中为用于放置基板的凹槽，其特征在于：所述凹槽中设有用于接触基板上的金属块电极的弹性金属顶针，顶针排布与基板电极排布相对应，以起到连接从而对基板进行电处理作用。

本发明缓冲转换腔中还设有气动压框，此压框能够上下运动，以压住玻璃与金属顶针接触。

本发明缓冲转换腔中凹槽的周边为阶梯状，以保证玻璃能够放置在较稳当的位置。

本发明在生产线上的传输转换腔体中对器件进行电和气体处理，通电时将会有较大电流流过器件短路缺陷处而将短路缺陷烧坏，氧气等气体处理可以将短路缺陷处氧化而使其丧失导电功能，从而把局部短路的缺陷区域去掉。

当此缓冲转换腔在生产线中作为传输腔体时，起到元件传输的作用；将有机发光元件从镀膜装置传输到封装装置；当需要缺陷修复时，根据制作器件的工艺要求输入电压、电流或气体，在此缓冲转换腔对其进行实时缺陷修复；使其能够在形成器件之前，实现在线缺陷修复，大大的提高良品率，降低器件对基板和制成环境的依赖。

附图说明

图1为OLED制作流程示意图；

图2现有技术中采用的缓冲转换腔结构示意图；

图3本发明中采用的缓冲转换腔结构示意图；

图4基板上的正负电极分布图；

图5凹槽中弹性顶针的分布图；

图6本发明中弹性顶针与基板上电极的连接示意图。

具体实施方式

OLED制作工艺流程如图1，OLED器件中的基板作为有机电致发光器件的支撑体，一般选用玻璃基板或者塑料基板，玻璃基板可以采用钙钠玻璃或者硼硅玻璃，塑料基板可以采用聚脂类或聚酰亚胺类化合物的材料。阳极为透明电极，制作在基板上，可以采用无机材料或者导电性高分子材料，无机材料一般为铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，或者采用金、铜、银等功函数高的金属。

把ITO刻成条状以供作为发光阳极，在延ITO方向和垂直于ITO方向上以旋转涂布的方法在基板上形成一层非导电的有机树脂材料(常用PSPI)，然后用曝光的方法形成所需图案。同时在垂直于ITO方向的PSPI上用旋转涂布方法做一层负性有机树脂材料以作为阴极隔离柱；如此一来，基板上的发光区就形成了以PSPI为网状的像素区。

在镀膜前把基板经过等离子处理，以增大ITO的功函数降低空穴注入势垒。然后依次镀有机膜，最后在纯N2环境中把基板与贴好干燥剂的后盖用环氧树脂(UV)胶贴合在一起。

OLED具体制成如下描述：

1、基板从装填机11中进入制作系统，并抽真空，然后经过等离子处理12以提高基板上ITO的功函数提高空穴注入同时可起到对基板的清洁作用；

2、在腔室13，14，15，16，17里可根据要求依次镀空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极金属层；

3、进入缓冲转换腔18，缓冲转换腔可起到转换镀膜真空环境和封装纯N2环境作用，同时也起到对基板的电和气体处理作用，以消除缺陷区域，实现器件的在线修复；电和气体处理组合方式为，通氧气同时对器件施加负电压、或通氧气同时对器件施加脉冲电压、或通氧气同时对器件施加恒定负电压。负压：器件正极接电源负极，器件负极接电源正极。脉冲电压是指电源的输出正负极会因时间而改变。

4、在手套箱19里完成在后盖上贴干燥剂并点UV胶。

5、在封装腔体110里把基板和已贴好干燥剂的后盖通过UV胶固化后连接在一起。

6、完成所有制成工序后，OLED从卸填机111中取出。

图中镀膜段的机械手112和封装段的机械手113可通过旋转和伸缩以实现基板在各个腔体内传送。

上述缓冲转换腔18的结构如图3所示，腔体中包括抽气部分、充气部分和支撑架，支撑架由一个支柱36和支撑台38组成，如图4、图5所示，支撑台38中开有用于放置基板43的凹槽310，缓冲转换腔中凹槽的侧边为阶梯状，凹槽310的阶梯状侧边安装有用于接触基板43上的电极金属块41、42的弹性金属顶针51、52，以起到连接从而对基板进行电处理作用。缓冲转换腔中还设有气动压框37，此压框37能够上下运动，以压住玻璃基板，使基板上的电极金属块与金属顶针紧密接触。

把可通电的支撑台板根据基板电极的排布，如图4，玻璃基板43上OLED器件46的正负连接脚通过负极引线44和正极引线45引出，负极引线44再连接到基板的负电极41，正极引线45再连接到基板的正电极42。将把支撑台38中为用于放置基板的凹槽310的阶梯状侧边设计成与基板电极排布相对应的顶针排布，具体结构如图5。每一个弹性金属顶针可根据基板上电极所需要正负电的情况经连接导线313接到外置电源39的正负极，其目的在于能使得通过弹性顶针把OLED器件通过外置电源39通电，外置电源39可改变电压大小和方向。电源可以输出负压或恒定负压，即器件正极接电源负极，器件负极接电源正极。电源也可以输出脉冲电压，指电源的输出正负极会因时间而改变。

玻璃基板43放到支撑台中的凹槽310上后，上部的气动压框37会压住玻璃基板，使基板上的电极金属块与金属顶针紧密稳定接触。用气动方法，上部压框能够进行上下来回运动，其行程可以调节，以使玻璃基板上的电极与弹性顶针能够接触良好为准。通气管道可连接两条或以上输入气体管道，由于考虑到镀膜部分与封装部分的环境不同，要求其中的一条通气管道一定可以输入N2，以实现环境转换之目的，其余管道可根据工艺需求设置。

如图3所示，在缓冲转换腔中的具体过程如下：

1、基板完成镀膜后经阀门31被机械手从镀膜段传送到缓冲转换腔中；

2、与外抽气泵相连管道32；高真空泵33；高真空阀门34和低真空阀门35组成抽气部分。抽真空时先开启阀门35，当腔体内气压达到一定设定值时开启阀门34，以实现高真空；

3、玻璃基板放到支撑台中的凹槽上后，上部的气动压框会把玻璃与金属顶针稳定接触。用气动方法，上部压框能够进行上下来回运动，其行程可以调节，以使玻璃上的电极与弹性顶针能够接触良好为准。

4、通过一个外加电源对弹性金属顶针通电，电源输出的电压、电流的大小及方向可调；顶针可与基板上的金属块接触以起到连接从而对基板进行电处理作用；

5、可选择性向缓冲转换腔里充入N2以起到转换真空和纯N2的作用；同时还可以充入其它对基板进行钝化处理性气体，如O2等；充气部分阀门开关311、312可根据需要自行设定；

6、基板在缓冲转换腔里被通电或气体处理后，并充完纯N2被机械手通过阀门314传送到封装部分进入后续流程。

Claims (7)

1.一种有机电致发光二极管制造方法，包括高真空环境下在基板上沉积各有机功能层的镀膜阶段；缓冲转换腔体中的环境转换传递阶段；高纯N2环境的封装阶段；其特征在于：在缓冲转换腔体中通过外置电源对完成镀膜的基板进行电处理，使基板正极接电源的负极、基板负极接电源的正极，利用二极管反压截止原理，基板上器件中流过短路缺陷处的电流将会明显大于没有短路缺陷的地方，从而把局部短路的缺陷区域烧坏去掉。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光二极管制造方法，其特征在于：外加电源输出的电压大小及方向可调，可随器件能承受电压的不同而随意改变；输出的电压为脉冲电压、负电压或恒定负电压。

3.根据权利要求1所述的有机电致发光二极管制造方法，其特征在于：同时向缓冲转换腔体里充入钝化活泼金属的气体。

4.根据权利要求1所述的有机电致发光二极管制造方法，其特征在于：在缓冲转换腔体中根据所制作器件工艺要求选定采用加电和充入气体组合方式处理。

5.一种上述方法中使用的缓冲转换腔，腔体中包括抽气部分、充气部分和支撑架，支撑架由一个支柱和支撑台组成，支撑台中为用于放置基板的凹槽，其特征在于：所述凹槽中设有用于接触基板上的金属块电极的弹性金属顶针，顶针排布与基板电极排布相对应。

6.根据权利要求5所述的缓冲转换腔，其特征在于：腔体中还设有用以压住基板上的金属块电极与金属顶针接触的气动压框，此压框可上下运动。

7.根据权利要求5所述的缓冲转换腔，其特征在于：缓冲转换腔中凹槽的侧边为阶梯状，弹性金属顶针分布在该阶梯状侧边上。

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