CN113140684A - 微型oled显示屏及其亮点缺陷激光修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微型OLED显示屏及其亮点缺陷激光修复方法，采用一种掺杂金属的方式作为激光修复的辅助层，使用脉冲激光扫描微型OLED显示屏中有亮点缺陷的子像素，通过控制激光能量等工艺参数，使得掺杂的活泼金属在有机功能层内扩散，形成可控的微型短路通道，将子像素的阴阳极短路，使得被修复子像素不发光，从而消除屏幕内的亮点缺陷。本发明激光只需要处理像素内任意一处，即可实现整个像素的修复，可以修复高分辨率的微型OLED显示屏，被修复子像素完全熄灭，有较高的工艺稳定性，同时满足微型OLED显示屏的良率要求与可靠性。

Description

微型OLED显示屏及其亮点缺陷激光修复方法
技术领域
本发明涉及微电子及显示技术领域，具体涉及一种微型OLED显示屏及其亮点缺陷激光修复方法。
背景技术
OLED,即有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED),是20世纪中期发展起来的一种新型显示器件。OLED 具有超轻薄、全固态、主动发光、响应速度快、高对比度、无视角限制、工作温度范围宽、低功耗、低成本、抗震能力强和可实现柔性显示等诸多优点，被誉为“梦幻显示器”。OLED 显示器的优越性能和巨大的市场潜力,吸引全世界众多厂家和科研机构投入到 OLED 器件的生产和研发中。
由于AMOLED（有源矩阵有机发光二极管）的发展，大尺寸OLED显示屏通常采用TFT（薄膜晶体管）来驱动阳极供电。而对于微型OLED显示屏，则采用CMOS电路来完成驱动的功能。但由于制程良率的限制，底层驱动电路会存在部分坏点，晶体管无法被关断，导致OLED显示黑画面时有亮点的现象。尤其是针对一些特殊领域，高亮度的OLED器件，由于更大的负载压力，其亮点现象更加严峻。
业内采用激光修复的解决方案中，传统的方法是短路法，采用高能量的激光脉冲扫描底层驱动电路或有机功能层，将该层完全气化，从而实现栅漏极或阴阳极直接短接，实现短路。该方法对激光能量的控制要求较高，过高的能量会导致热影响严重，气化产生的热应力会难以释放，引起薄膜缺陷。由于OLED器件对封装层致密性有极高要求，该方法甚至容易引起封装层的损坏，导致不可逆转的破坏。过低的能量会导致少部分有机功能层残存，膜厚和成分的变化会引起电压变大，导致器件亮度异常增高，进一步加剧了亮点亮度。还有一种方法是阴极隔离法，通过切割将阴极与周围阴极切开从而实现电学断路，阻断电压传导。但现有的激光修复工艺只能应用在大尺寸OLED面板，对于微型OLED器件，其像素尺寸达到微米级别，像素之间的间距更是可能小于1um，由于激光修复设备的加工精度、光斑大小、光学衍射等问题在这一尺度的影响越发明显，在实际生产中，隔离法的工艺以及前道工艺的稳定性是一个关键性的问题。
发明内容
技术目的：针对现有技术中OLED微显示器解决亮点缺陷难以控制激光能量导致激光修复效果较差的缺陷，本发明公开了一种微型OLED显示屏及其亮点缺陷激光修复方法，采用掺杂金属层作为激光修复的辅助层，激光只需要处理像素内任意一点，即可实现整个像素的修复，对亮点不良像素具有较好的打灭效果，同时完全不影响周围正常像素，有较高的工艺稳定性。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种微型OLED显示屏，包括OLED衬底基板、阳极层、有机功能层、掺杂金属层和阴极层，所述OLED衬底基板上依次堆叠阳极层、有机功能层和阴极层，所述有机功能层包含电子传输层、空穴传输层和发光层；所述掺杂金属层采用真空热蒸发方式制作，掺杂厚度为亚纳米级，掺杂金属层通过共蒸的方式掺杂在有机功能层中的某一层中或有机功能层与阴极层之间。
优选地，所述阳极层采用金属材料、化合物材料或氧化物材料，阴极层采用金属材料或氧化物材料，掺杂金属层中掺杂金属采用金属原子或金属离子。
一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，应用于以上任一所述的一种微型OLED显示屏，包括以下步骤：
S1、寻找亮点缺陷：点亮微型OLED显示屏并显示黑场，移动运动平台，通过物镜寻找亮点缺陷，并记录亮点缺陷所处像素位置；
S2、激光修复：根据步骤S1中记录的亮点缺陷所处像素位置设定激光扫描路径，开始加工，通过激光作用生成短路通道，消除亮点缺陷；
S3、判断亮点缺陷是否全部清除，若是，则完成激光修复，若否，返回步骤S1。
优选地，所述步骤S2中通过激光作用生成短路通道，消除亮点缺陷，其具体过程为：找出亮点的位置，控制激光作用在亮点所在像素对应的阴极层、阴极层下方的掺杂金属层和有机功能层上，使得掺杂金属层中的掺杂金属扩散至亮点所在像素对应的整个有机功能层，形成短路通道，实现亮点所在像素处阳极层和阴极层的短路，消除亮点缺陷。
优选地，所述控制激光作用在亮点所在像素对应的阴极层、阴极层下方的掺杂金属层和有机功能层上的过程中，激光光斑的大小控制在小于子像素尺寸，即短路通道的尺寸小于子像素尺寸。
一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复系统，用于实现以上所述的一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，包括龙门支架、运动平台、slit光栅、物镜、激光器和控制系统，所述激光器用于向微型OLED显示屏发射特定频率和功率的激光，激光器正下方设有slit光栅，所述slit光栅用于将激光器发射的激光调整至指定大小的光斑，经过光路偏转到物镜，物镜用于工作人员检测亮点缺陷激光修复状态，所述物镜设置在龙门支架上，龙门支架用于移动物镜来调整激光聚焦深度；所述光斑作用在微型OLED显示屏上，微型OLED显示屏置于运动平台上，运动平台上还设有控制系统，所述控制系统用于控制运动平台的移动来选择激光加工的区域和扫描路径。
有益效果：本发明采用掺杂金属层作为激光修复的辅助层，激光只需要处理像素内任意一点，即可实现整个像素的修复，对亮点不良像素具有较好的打灭效果，同时完全不影响周围正常像素，有较高的工艺稳定性，同时对激光加工精度有较大容错，避免了像素大小与工艺精度的不兼容，满足微型OLED显示屏的良率要求与可靠性。
附图说明
图1为本发明的OLED微显示器结构示意图；
图2为本发明的激光修复后的OLED微显示器结构示意图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的一种微型OLED显示屏及其亮点缺陷激光修复方法做进一步的说明和解释。
如附图1所示，一种微型OLED显示屏，包括OLED衬底基板100、阳极层090、有机功能层080、掺杂金属层070和阴极层060，所述OLED衬底基板100上依次堆叠阳极层090、有机功能层080和阴极层060，所述有机功能层080包含电子传输层、空穴传输层和发光层；所述掺杂金属层070采用真空热蒸发方式制作，通过控制沉积速率，获取亚纳米级的掺杂厚度，掺杂金属层070通过共蒸的方式掺杂在有机功能层080中的任意一层中或有机功能层080与阴极层060之间。需要说明的是，本发明中一种微型OLED显示屏仅给出了必备的的器件结构层，在本发明的基础上新增其他的功能层均落入本发明的保护范围内。
其中，阳极层090采用金属材料、化合物材料或氧化物材料，在一些实施例中，阳极090采用导电性较好且可见光反射率较高的金属铝。阴极层060采用金属材料或氧化物材料，在一些实施例中，阴极层060采用厚度均匀的镁、钙金属膜。掺杂金属层070中掺杂金属采用金属原子或金属离子，在一些实施例中，掺杂金属材料为Na、K、Mg、Ca或Li，掺杂厚度为1~50埃，采用真空热蒸发方法、脉冲热沉积方法等技术制作。
本发明中的一种微型OLED显示屏，其制备方法为：
在微型OLED显示屏制备过程中掺杂金属。首先在OLED衬底基板100上真空沉积阳极层090并图案化成阵列；
进一步，在阳极层090表面真空蒸发沉积有机功能层080，并在其中某一层沉积的过程中采用共蒸的方式增加掺杂金属层070，最后在有机功能层080表面真空沉积阴极层060；
最后，完成上述微型OLED显示屏的制作及其封装制程。
本发明中的微型OLED显示屏尺寸在2英寸以内，子像素尺寸为微米级，在1um及以上。
如附图3所示，一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，应用于以上任一所述的一种微型OLED显示屏，包括以下步骤：
S1、寻找亮点缺陷：点亮微型OLED显示屏并显示黑场，移动运动平台，通过物镜寻找亮点缺陷，并记录亮点缺陷所处像素位置；
S2、激光修复：根据步骤S1中记录的亮点缺陷所处像素位置设定激光扫描路径，开始加工，通过激光作用生成短路通道，消除亮点缺陷；
S3、判断亮点缺陷是否全部清除，若是，则完成激光修复，若否，返回步骤S1。
步骤S2中通过激光作用生成短路通道，消除亮点缺陷，其具体过程为：找出亮点的位置，控制激光作用在亮点所在像素对应的阴极层060、阴极层060下方的掺杂金属层070和有机功能层080上，使得掺杂金属层070中的掺杂金属扩散至亮点所在像素对应的整个有机功能层080，形成短路通道，实现亮点所在像素处阳极层090和阴极层060的短路，消除亮点缺陷。
单个像素是由红、绿、蓝三个单色子像素并列摆放形成，因此亮点缺陷像素微观上是其中某个颜色的子像素在黑场时发光，激光加工的对象即为该子像素。具体地，控制激光作用在亮点所在像素对应的阴极层060、阴极层060下方的掺杂金属层070和有机功能层080上的过程中，激光光斑的大小控制在小于子像素尺寸，并且短路通道的尺寸小于子像素尺寸。
如附图2所示，激光入射光斑059通过slit光栅进行控制，要求大小小于子像素尺寸，有机功能层080与入射光斑059重叠位置发生熔融态变化，其中的掺杂金属层070发生扩散，将整个熔融区域变为低阻区，形成短路通道058。
金属材料在有机材料中掺杂时，一旦有机材料受到特定波段特定能量的激光照射，会转变为熔融态，此时各层之间界限消失，金属原子容易发生扩散，在光斑覆盖区域发生层间迁移。当各层的金属浓度符合电学传输要求，就形成了垂直方向的低阻通路。对于OLED器件而言，若产生了一个短路通路，整个子像素的载流子都倾向于沿着低阻通路传输，离开正常的复合发光区域，器件成为短路状态。
本发明采用掺杂金属层作为激光修复的辅助层，激光只需要处理像素内任意一点，即可实现整个像素的修复，对亮点不良像素具有较好的打灭效果，同时完全不影响周围正常像素，有较高的工艺稳定性，同时对激光加工精度有较大容错，避免了像素大小与工艺精度的不兼容，满足微型OLED显示屏的良率要求与可靠性。
此外，与现有技术中通过将子像素处的金属层走线进行激光切结和熔融，来消除亮点缺陷相比，本发明直接将激光作用在子像素处的阴极层060、掺杂金属层070和有机功能层080上，使得掺杂金属层070中的掺杂金属扩散至亮点所在像素对应的整个有机功能层080，形成短路通道，消除亮点缺陷，本发明的方法更加简洁，易于实施，对激光加工精度有较大容错。
本发明还包括一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复系统，用于实现以上所述的一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，包括龙门支架、运动平台、slit光栅、物镜、激光器和控制系统。龙门支架为大理石底座和金属支架组成，运动平台为丝杆电机驱动，slit光栅为狭缝大小0.1um*0.1um~1000um*1000um可变狭缝光栅，物镜为5x~100x倍率物镜，激光器为紫外、可见或红外波段激光器，根据实际情况选择。
激光器用于向微型OLED显示屏发射特定频率和功率的激光，在一些实施例中，激光频率为1~100Hz，激光功率为0.01uW~100nW，激光器正下方设有slit光栅，所述slit光栅用于将激光器发射的激光调整至指定大小的光斑，在一些实施例中，激光光斑大小被限定小于子像素大小，经过光路偏转到物镜，物镜用于工作人员检测亮点缺陷激光修复状态，所述物镜设置在龙门支架上，龙门支架用于移动物镜来调整激光聚焦深度；所述光斑作用在微型OLED显示屏上，微型OLED显示屏置于运动平台上，运动平台上还设有控制系统，所述控制系统用于控制运动平台的移动来选择激光加工的区域和扫描路径，扫描工艺的行进长度被限定小于子像素大小。控制系统获取亮点缺陷位置信息的过程为：根据事先质检得到的亮点实际物理位置，测量该亮点与显示画面边界的距离XY值，通过移动运动平台，在物镜的观察下找到显示画面的边界，再移动平台XY值的步进距离到达亮点位置。控制激光加工区域和扫描路径的具体过程为：加工区域由扫描长度与光斑宽度的乘积决定，扫描路径为一条或多条线段、圆弧或折线，其扫描路径的图案被限定小于子像素大小以内。
本发明通过控制激光能量等工艺参数，使得掺杂的活泼金属在有机功能层内扩散，形成可控的微型短路通道，将子像素的阴阳极短路，使得被修复子像素不发光，从而消除屏幕内的亮点缺陷。具体工艺参数为：激光能量功率0.1~10uW，光斑尺寸为0.1um*0.1um~10um*10um，激光频率1~100Hz。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种微型OLED显示屏，其特征在于：包括OLED衬底基板（100）、阳极层（090）、有机功能层（080）、掺杂金属层（070）和阴极层（060），所述OLED衬底基板（100）上依次堆叠阳极层（090）、有机功能层（080）和阴极层（060），所述有机功能层（080）包含电子传输层、空穴传输层和发光层；所述掺杂金属层（070）采用真空热蒸发方式制作，掺杂厚度为亚纳米级，掺杂金属层（070）通过共蒸的方式掺杂在有机功能层（080）中的某一层中或有机功能层（080）与阴极层（060）之间。
2.根据权利要求1所述的一种微型OLED显示屏，其特征在于：所述阳极层（090）采用金属材料、化合物材料或氧化物材料，阴极层（060）采用金属材料或氧化物材料，掺杂金属层（070）中掺杂金属采用金属原子或金属离子。
3.一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，应用于如权利要求1或2任一所述的一种微型OLED显示屏，其特征在于，包括以下步骤：
S1、寻找亮点缺陷：点亮微型OLED显示屏并显示黑场，移动运动平台，通过物镜寻找亮点缺陷，并记录亮点缺陷所处像素位置；
S2、激光修复：根据步骤S1中记录的亮点缺陷所处像素位置设定激光扫描路径，开始加工，通过激光作用生成短路通道，消除亮点缺陷；
S3、判断亮点缺陷是否全部清除，若是，则完成激光修复，若否，返回步骤S1。
4.根据权利要求3所述的一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，其特征在于，所述步骤S2中通过激光作用生成短路通道，消除亮点缺陷，其具体过程为：找出亮点的位置，控制激光作用在亮点所在像素对应的阴极层（060）、阴极层（060）下方的掺杂金属层（070）和有机功能层（080）上，使得掺杂金属层（070）中的掺杂金属扩散至亮点所在像素对应的整个有机功能层（080），形成短路通道，实现亮点所在像素处阳极层（090）和阴极层（060）的短路，消除亮点缺陷。
5.根据权利要求4所述的一种微型OLED显示屏的亮点缺陷激光修复方法，其特征在于：所述控制激光作用在亮点所在像素对应的阴极层（060）、阴极层（060）下方的掺杂金属层（070）和有机功能层（080）上的过程中，激光光斑的大小控制在小于子像素尺寸，即短路通道的尺寸小于子像素尺寸。
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