CN103882374B - 掩膜版、有机层加工方法、显示基板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种掩膜版、有机层加工方法、有机发光二极管显示基板制备方法，属于有机层加工技术领域，其可解决现有的有机发光二极管显示基板发光层中的辅助过孔制备难度高、良率低的问题。本发明的掩膜版分为透光区和遮光区，透光区与待去除的有机层区域对应，且透光区处设有光热转换材料，用于将光能转换为热能；遮光区处设有阻光层，用于阻挡光透过。本发明的有机层加工方法包括：使上述掩膜版具有光热转换材料的一侧与有机层接触；用激光照射掩膜版，使光热转换材料升温，利用光热转换材料产生的热能将对应透光区的有机层蒸发去除。本发明的掩膜版适用于对有机层进行加工，尤其适用于在有机发光二极管显示基板的发光层中形成辅助过孔。
Description
技术领域
本发明属于有机层加工技术领域，具体涉及一种掩膜版、有机层加工方法、有机发光二极管显示基板制备方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED)显示装置具有对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、使用温度范围广等优点，故获得了越来越广泛的应用。
如图1所示，有机发光二极管显示装置包括有机发光二极管显示基板2，有机发光二极管显示基板2的每个像素单元中有一个有机发光二极管，该有机发光二极管由在基板基底21上依次设置的阳极22、发光层23、阴极24组成。其中，各有机发光二极管的阳极22相互分开，并由薄膜晶体管阵列控制；而各有机发光二极管的发光层23和阴极24则连为一体，发光层可包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、有机发光材料层、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)等多层结构，阴极则可由金属制成。
对于顶发射型有机发光二极管显示装置，其阴极23需透光，故厚度必然很薄，电阻较大。为此。可在基板基底21上设置辅助电极25(可为网格状，当然不能与阳极等其他结构电连接)，而阴极24通过发光层23中的辅助过孔231与辅助电极25相连，形成“并联”形式，从而降低电阻。在制备带有辅助电极23的有机发光二极管显示基板2时，现有方法是在蒸镀形成发光层23的过程中使用精细金属掩膜版(FFM)，从而在形成发光层23的同时即直接在其中形成辅助过孔231，之后再形成阴极24，则阴极24自然通过辅助过孔231与辅助电极25相连。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：有机发光二极管显示基板的发光层为多层结构，需多次蒸镀才能形成，而在多次蒸镀中精细金属掩膜的对位难以保证绝对准确，故先形成的过孔可能在之后的蒸镀中被覆盖；同时，对精度很高的图形，其对应的精细金属掩膜的图形也很细小，容易在蒸镀过程中被堵住等；总之，现有的形成辅助过孔的方法技术难度高，良率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的有机发光二极管显示基板的发光层中的辅助过孔制备难度高、良率低的问题，提供一种可有效对有机层进行精确加工的掩膜版、有机层加工方法、有机发光二极管显示基板制备方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种掩膜版，其分为透光区和遮光区，所述透光区与待去除的有机层区域对应，且
所述透光区处设有光热转换材料，用于将光能转换为热能；
所述遮光区处设有阻光层，用于阻挡光透过。
优选的是，所述光热转换材料为吲哚菁绿、聚苯胺、碳纳米材料、贵金属纳米材料中的任意一种。
进一步优选的是，所述碳纳米材料为碳纳米管、石墨烯、还原性石墨烯中的任意一种；所述贵金属纳米材料为纳米金或纳米钯.
优选的是，所述光热转换材料的厚度在30nm至600nm之间。
优选的是，所述光热转换材料上还设有导热结构，用于传导由光热转换材料产生的热量。
进一步优选的是，所述导热结构的材料为钛、金、铂中的任意一种。
进一步优选的是，所述导热结构的厚度在20-1000nm之间。
优选的是，所述阻光层的材料为黑色光阻材料。
优选的是，所述掩膜版还包括：透明基底，所述光热转换材料、阻光层均设于所述透明基底上。
优选的是，所述掩膜版为圆筒状；所述光热转换材料位于所述圆筒状掩膜版的外侧。
优选的是，所述掩膜版还包括：位于所述遮光区中，并连接到所述透光区的导气槽。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种有机层加工方法，其包括：
使上述掩膜版具有光热转换材料的一侧与有机层接触；
用激光照射所述掩膜版，使光热转换材料升温，利用光热转换材料产生的热能将对应透光区的有机层蒸发去除。
优选的是，所述光热转换材料上还设有导热结构，所述导热结构与有机层接触。
优选的是，所述激光照射中使用的激光波长在300-2000nm之间，能量密度在1-20J/cm2之间，照射时间小于300秒。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种有机发光二极管显示基板制备方法，其包括：
在基板基底上形成辅助电极；
形成发光层；
使使上述掩膜版具有光热转换材料的一侧与发光层接触；
用激光照射所述掩膜版，使光热转换材料升温，利用光热转换材料产生的热能将对应透光区的发光层蒸发去除，从而在发光层中形成辅助过孔，所述辅助过孔通到所述辅助电极上表面；
形成阴极，所述阴极通过辅助过孔与辅助电极连接。
优选的是，所述光热转换材料上还设有导热结构，所述导热结构与有机层接触
优选的是，所述有机发光二极管显示基板为顶发射式有机发光二极管显示基板。
本发明的掩膜版分为遮光区和透光区，透光区处设有光热转换材料，因此，只要使光热转换材料与待加工的有机层(如发光层)接触，并用激光照射掩膜版，即可使光热转换材料升温，从而将与其接触的有机层蒸发除去，而激光不能透过遮光区，故对应遮光区的有机层保留，这样即可使有机层形成所需图形(如在发光层中形成过孔)。当用该掩膜版加工有机层时，是在有机层形成后再除去其中不需要的部分以形成所需图形，故无多次对位，加工精度较高，技术难度低，成品率高；同时，由于本发明的方法并非直接用激光照射有机层，故有机层也不会被激光破坏(因激光能量较大，故直接照射难免损伤有机层)。
本发明的掩膜版适用于对有机层进行加工，尤其适用于在有机发光二极管显示基板的发光层中形成辅助过孔。
附图说明
图1为有机发光二极管显示基板的剖面结构示意图；
图2为本发明的实施例1的一种掩膜版的剖面结构示意图；
图3为本发明的实施例1的另一种掩膜版的剖面结构示意图；
图4为本发明的实施例1的另一种掩膜版的剖面结构示意图；
图5为本发明的实施例1的另一种掩膜版的剖面结构示意图；
图6为本发明的实施例2的有机发光二极管显示基板制备方法中形成发光层后的剖面示意图；
图7为本发明的实施例2的有机发光二极管显示基板制备方法中掩膜版与发光层接触时的剖面示意图；
图8为本发明的实施例2的有机发光二极管显示基板制备方法中形成辅助过孔时的剖面示意图；
图9为本发明的实施例2的有机发光二极管显示基板制备方法中形成辅助过孔后的剖面示意图；
图10为本发明的实施例2的有机发光二极管显示基板制备方法中形成阴极后的剖面示意图；
其中附图标记为：1、掩膜版；11、遮光区；111、阻光层；12、透光区；121、光热转换材料；122、导热结构；19、透明基底；2、有机发光二极管显示基板；21、基板基底；22、阳极；23、发光层；231、辅助过孔；24、阴极；25、辅助电极；9、激光光源。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图2至图5所示，本实施例提供一种掩膜版1，该掩膜版1可用于除去有机层(如有机发光二极管显示基板的发光层)的特定部分，从而使剩余的有机层形成所需的图形(如在发光层中形成辅助过孔)。
本实施例的掩膜版1分为透光区12和遮光区11。
其中，遮光区11处设有阻光层111，用于阻挡光透过。该阻光层111可由光吸收率较低的树脂类材料制成，或者由具有高反射率的材料(如反射层)制成；优选的，阻光层111的材料可为黑色光阻材料。黑色光阻材料也就是在液晶显示装置中作为“黑矩阵(BM)”的材料，其通常主要由碱可溶性树脂和黑色的颜料构成，在本实施例中，优选使用具有较好耐热性的黑色光阻材料。
透光区12则允许光透过，并设有光热转换材料121，该透光区12的图形与要用该掩膜版1除去的有机层的图形对应。其中，光热转换材料121是指可接收光能，并将其转换为热能的材料。优选的，该光热转换材料121为碳纳米材料或贵金属纳米材料，也就是至少在一个维度上尺寸处于纳米量级的由碳或贵金属构成的材料，其中，贵金属主要指金、银、铂族的金属，具体的，碳纳米材料为碳纳米管、石墨烯、还原性石墨烯中的任意一种，而贵金属纳米材料为纳米金或纳米钯(又称“钯蓝”)。或者，光热转换材料121也可为吲哚菁绿、聚苯胺等。
由于透光区12处设有光热转换材料121，因此在使用掩膜版1时，只要将其具有光热转换材料121的一侧与待去除的有机层接触，再用激光从另一侧照射掩膜版1，则光热转换材料121会受到光照而发热，从而将与其接触的有机层(也就是对应透光区12的有机层)蒸发除去，而在遮光区11，光被阻光层111挡住，有机层不受光照也不受热，故会被保留下来；由此，有机层中对应透光区12的部分被除去，剩余部分即形成所需图形。当用该掩膜版加工有机层时，是在有机层形成后再除去其中不需要的部分以形成所需图形，故其无多次对位，加工精度较高，技术难度低，成品率高；同时，由于本发明的方法并非直接用激光照射有机层，故有机层也不会被激光破坏(因激光能量较大，故直接照射难免损伤有机层)。
具体的，该掩膜版1的形式是多样的；例如，优选的，可如图2所示，掩膜版1包括一透明基底19(如玻璃板)，在透明基底19的遮光区11设有阻光层111，而在透光区12处设有光热转换材料121。
当然，该掩膜版1也可以是其他形式。例如，阻光层111和光热转换材料121可不如图2所示位于透明基底19同一侧，而是如图3所示，分别设在透明基底19的两侧。或者，也可如图4所示，基底由不透明的材料制成，且在透光区12的位置镂空，镂空处填充有光热转换材料121，这样，填充有光热转换材料121的镂空处即成为透光区12，而未镂空的位置即为遮光区11，遮光区11的基底本身就是阻光层111。
总之，不论掩膜版1的形式如何，只要其分为透光区12和遮光区11，并在透光区12处设有光热转换材料121，而在遮光区11处设有阻光层111即可。
优选的，上述光热转换材料121的厚度在30nm至600nm之间。
显然，若光热转换材料121的厚度太大则其传热性能会受到影响，若厚度太薄则光会穿过光热转换材料121而直接照射有机层，从而造成有机层损坏；经研究发现，上述厚度范围的有机层比较合适。
优选的，如图2至图5所示，在光热转换材料121上还设有导热结构122，用于传导由光热转换材料121产生的热量。
光热转换材料121虽然能将光能转换为热能，但其导热性能未必好，故不一定能将热量很好的传递给有机层。为此，可在光热转换材料121上设置具有良好导热性能的导热结构122，通过导热结构122将热量更好的传递给有机层。
优选的，上述导热结构122的材料为钛、金、铂中的任意一种；也就是说，其优选为具有良好耐腐蚀性的导热金属。
以上的材料导热性好，且不会对有机层产生其他的不良影响，故是优选的。
优选的，上述导热结构122的厚度在20-1000nm之间。
同时，导热结构122可厚度较薄，直接贴在有机层表面以向其传热；或者，导热结构122也可具有较大的厚度(或者说“高度”)，从而可“插入”有机层中以更好的传热。
优选的，如图5所示，上述掩膜版1为圆筒状，而光热转换材料121(还可有导热结构122)位于圆筒状掩膜版1的外侧。
如前所述，本实施例的掩膜版1进行工作时，要将有机层蒸发，显然，蒸发必然产生气体，若该气体不能被及时导出，则可能影响工艺的正常进行。
为此，可如图5所示，将掩膜版1制成圆筒状，而长条状的激光光源9设在其内部，并向四周发光，从而圆筒状的掩膜版1工作时可边转动边前进(或者说“滚动”，激光光源9也要同步前进)，这样掩膜版1的不同部位可在不同时刻接触待处理有机层的不同位置，而每一时刻只有很小面积的掩膜版1与有机层接触，产生的气体可被及时导出。
优选的，在掩膜版1的遮光区11中还设有连接到透光区12的导气槽(图中未示出)。
也就是说，可在遮光区11中(如阻光层111中或透明基底19中)设置导气槽，且该导气槽连接到透光区12的位置，从而其可将有机层蒸发产生的气体及时分散导出，同样可减少气体对工艺的影响。
本实施例还提供一种有机层加工方法，其包括：
S11、使上述掩膜版1具有光热转换材料121的一侧与有机层接触。优选的，当光热转换材料121上设有导热结构122时，则导热结构122与有机层接触。
S12、用激光从远离有机层的一侧照射掩膜版1，使光热转换材料121升温，用光热转换材料121产生的热能将对应透光区12的有机层蒸发去除。
根据本实施例的方法，先使光热转换材料121或导热结构122与有机层接触，之后用激光照射掩膜版1，光热转换材料121升温，从而将与其(或导热结构122)接触的有机层蒸发，从而除去有机层的一部分，使剩余的有机层形成所需的图形。
优选的，上述激光照射中使用的激光波长在300-2000nm之间，能量密度在1-20J/cm2之间，照射时间小于300秒；具体可根据需要选择。其中，能量密度是指单位时间内照射在单位面积上的激光能量，经换算后其能量为焦耳。
显然，激光的参数对有机层加工是有重要影响的，其参数不合适可能损伤有机层或不能将有机层充分除去，经研究发现，以上的参数范围是比较合适的。
本实施例的方法可用于对有机层进行加工，例如处理液晶显示装置的彩膜基板上的彩色滤光膜等，但优选的，其可用于在有机发光二极管显示基板的发光层中形成辅助过孔。
实施例2：
如图6至图10所示，本实施例提供一种有机发光二极管显示基板2制备方法。
其中，有机发光二极管显示基板2包括基板基底21，在基板基底21上设有薄膜晶体管(包括栅极、源极、漏极、有源区、栅绝缘层等)、栅线、数据线、辅助电极25、阳极22、像素界定层(PDL)、发光层、阴极24等许多结构，其中，多数结构的形式、形成工艺、制备参数、制备顺序等都是已知的，且有多种不同的方法，故在本实施例中，只对与本发明相关的部分步骤进行介绍，本领域技术人员可根据需要选择其他结构的具体形成方法。
具体的，本实施例的方法包括：
S21、在基板基底21上形成辅助电极25。
当然，应当理解，此时基板基底21上可已经形成有薄膜晶体管、栅线、数据线、阳极22、像素界定层等其他结构，这些结构可通过常规的构图工艺形成，构图工艺包括涂布光刻胶、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等步骤；或者，这些结构也可在形成辅助电极25之后再形成，在此不再对其详细描述。
其中，辅助电极25可为网格状，且不与基板基底21上的其他结构(阳极22、栅极线、数据线)电连接。
S22、形成发光层23，得到如图6所示的结构。
该发光层23可由空穴注入层、空穴传输层、有机发光材料层、电子传输层、电子注入层等多各不同的层组成，可通过多次蒸镀形成。
S23、使上述掩膜版1具有光热转换材料121的一侧与发光层23接触。优选的，当光热转换材料121上设有导热结构122时，则导热结构122与发光层23接触。
也就是说，如图7所示，使掩膜版1具有光热转换材料121(或导热结构122)与发光层23接触；其中，掩膜版1透光区12对应发光层23上需要形成辅助过孔231的位置。
S24、用激光从远离发光层23的一侧照射掩膜版1，使光热转换材料121升温(若有导热结构122则其也相应升温)，从而利用光热转换材料121产生的热能将与其(或导热结构122)接触的发光层23(即对应透光区12的发光层23)蒸发去除，从而在发光层23中形成辅助过孔231，且该辅助过孔231通到辅助电极25的上表面。
也就是说，如图8所示，通过激光照射处于对应透光区12的发光层23，即在发光层23中形成辅助过孔231，且辅助过孔231应位于辅助电极25上方，从而连接辅助电极25，最终得到如图9所示的结构。
优选的，激光照射中使用的参数可为实施例1中描述的有机层加工参数，当然其具体数值可根据需要调整。
以上参数是最适用于处理发光层23的参数。
S25、如图10所示，形成阴极24，阴极24通过辅助过孔231与辅助电极25连接。
也就是说，通过蒸镀等工艺形成阴极24，由于发光层23中已形成有辅助过孔231，故阴极24自然填入辅助过孔231中，从阴极24与辅助电极25电连接，实现降低电阻的目的。
优选的，上述有机发光二极管显示基板2为顶发射式有机发光二极管显示基板。
也就是说，该有机发光二极管显示基板2的阴极24应当较薄，允许光透过，且在发光层23与基板基底21间还应当设有反光层(图中未示出)，从而发光层23发出的光从阴极24射出。
之所以优选顶发射式有机发光二极管显示基板，是因为其中的阴极24要透光，故厚度较薄，电阻较大，故更需要使用辅助电极25；但显然，本实施例也用于制备底发射式有机发光二极管显示基板。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种掩膜版，分为透光区和遮光区，所述透光区与待去除的有机层区域对应，其特征在于，
所述透光区处设有光热转换材料，用于将光能转换为热能；
所述遮光区处设有阻光层，用于阻挡光透过。
2.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，
所述光热转换材料为吲哚菁绿、聚苯胺、碳纳米材料、贵金属纳米材料中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，
所述碳纳米材料为碳纳米管、石墨烯、还原性石墨烯中的任意一种；
所述贵金属纳米材料为纳米金或纳米钯。
4.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，
所述光热转换材料的厚度在30nm至600nm之间。
5.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，
所述光热转换材料上还设有导热结构，用于传导由光热转换材料产生的热量。
6.根据权利要求5所述的掩膜版，其特征在于，
所述导热结构的材料为钛、金、铂中的任意一种。
7.根据权利要求5所述的掩膜版，其特征在于，
所述导热结构的厚度在20-1000nm之间。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的掩膜版，其特征在于，
所述阻光层的材料为黑色光阻材料。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的掩膜版，其特征在于，还包括：
透明基底，所述光热转换材料、阻光层均设于所述透明基底上。
10.根据权利要求1至7中任意一项所述的掩膜版，其特征在于，
所述掩膜版为圆筒状；
所述光热转换材料位于所述圆筒状掩膜版的外侧。
11.根据权利要求1至7中任意一项所述的掩膜版，其特征在于，还包括：
位于所述遮光区中，并连接到所述透光区的导气槽。
12.一种有机层加工方法，其特征在于，包括：
使权利要求1至11中任意一项所述的掩膜版具有光热转换材料的一侧与有机层接触；
用激光照射所述掩膜版，使光热转换材料升温，利用光热转换材料产生的热能将对应透光区的有机层蒸发去除。
13.根据权利要求12所述的有机层加工方法，其特征在于，
所述光热转换材料上还设有导热结构，所述导热结构与有机层接触。
14.根据权利要求12或13所述的有机层加工方法，其特征在于，
所述激光照射中使用的激光波长在300-2000nm之间，能量密度在1-20J/cm2之间，照射时间小于300秒。
15.一种有机发光二极管显示基板制备方法，其特征在于，包括：
在基板基底上形成辅助电极；
形成发光层；
使权利要求1至11中任意一项所述的掩膜版具有光热转换材料的一侧与发光层接触；
用激光照射所述掩膜版，使光热转换材料升温，利用光热转换材料产生的热能将对应透光区的发光层蒸发去除，从而在发光层中形成辅助过孔，所述辅助过孔通到所述辅助电极上表面；
形成阴极，所述阴极通过辅助过孔与辅助电极连接。
16.根据权利要求15所述的有机发光二极管显示基板制备方法，其特征在于，
所述光热转换材料上还设有导热结构，所述导热结构与有机层接触。
17.根据权利要求15或16所述的有机发光二极管显示基板制备方法，其特征在于，
所述有机发光二极管显示基板为顶发射式有机发光二极管显示基板。
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