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TWI669179B - 雷射光束照射設備 - Google Patents

雷射光束照射設備 Download PDF

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TWI669179B
TWI669179B TW103137691A TW103137691A TWI669179B TW I669179 B TWI669179 B TW I669179B TW 103137691 A TW103137691 A TW 103137691A TW 103137691 A TW103137691 A TW 103137691A TW I669179 B TWI669179 B TW I669179B
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light
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laser beam
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韓圭完
姜球賢
李惠淑
全鎭弘
趙庚石
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三星顯示器有限公司
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Abstract

雷射光束照射設備包含雷射光源、用於控制由雷射光源所產生的光能的控制器、用於調整通過控制器的光之形狀的第一光學系統、用於調整通過第一光學系統的光之方向的掃描器、以及用於縮小通過掃描器的光束的F-θ透鏡。

Description

雷射光束照射設備
於2014年2月27日向韓國智慧財產局所申請的韓國專利申請案第10-2014-0023712號，且名稱為：「雷射光束照射設備及使用其之有機發光顯示設備的製造方法(Laser Beam Irradiation Apparatus and Manufacturing Method of Organic Light Emitting Display Apparatus Using the Same)」，藉由於本文中引用而併入其整體。
一或多個實施例係關於一種雷射光束照射設備。
顯示裝置可以包括可攜式平板顯示裝置。例如，平板顯示裝置可以包括具有寬廣視角、高對比度以及迅速的回應速度的電致發光顯示裝置。這些電致發光顯示裝置的優點係作為下一代顯示裝置而受到公眾關注。
例如，電致發光顯示裝置可以包括包含具有機材料的發光層的有機發光顯示裝置。這類發光層相較於無機發光顯示裝置係展示出提升的亮度、更高的驅動電壓以及更迅速的回應速度，並能夠顯示多種顏色。
傳統的有機發光顯示裝置可以具有包括插設於陽極與陰極 之間的發光層的一或多層有機層。隨著陰極的厚度減少，陰極的電阻會增加且IR位降的發生率也會增加，而導致降低之亮度。因此，使用了藉由將輔助電極與陰極連接來減低陰極電阻從而減低IR位降的方法。
一或多個實施例包括一種雷射光束照射設備。
根據一或多個實施例，雷射光束照射設備包含雷射光源、用於控制由雷射光源所產生的光能的控制器、用於調整通過控制器的光之形狀的第一光學系統、用於調整通過第一光學系統的光之方向的掃描器、以及用於縮小通過掃描器的光束的F-θ透鏡。
控制器可以包含聲光調變器(AOM)。
第一光學系統可以包含用於傳送通過控制器的一部分光的第一狹縫以及用於縮減通過第一狹縫的光之橫截面的尺寸的縮減器。
第一光學系統可以包含用於傳送通過控制器的一部分光的第二狹縫以及用於將通過第二狹縫的光轉換成平頂光束的均光器。
第一光學系統可以包含用於傳送通過控制器的一部分光的第三狹縫以及用於調整通過第三狹縫的光之橫截面的尺寸的變焦擴束器。
第一光學系統、掃描器及F-θ透鏡可以構成第一設置，並且可佈置複數個第一設置。光束分割光學系統可以佈置於控制器與複數個第一設置之間，而且由光束分割光學系統所分割的每束光可以入射 到每個第一設置。
光束分割光學系統可以包含一或多個半透明鏡。
1、2、3、4‧‧‧雷射光束照射設備
10‧‧‧薄膜電晶體
11‧‧‧主動層
12‧‧‧閘極電極
13‧‧‧源極電極
14‧‧‧汲極電極
20‧‧‧有機發光裝置
21‧‧‧陽極
22‧‧‧中間層
23‧‧‧陰極
31‧‧‧緩衝層
32‧‧‧閘極絕緣層
33‧‧‧層間絕緣層
34‧‧‧鈍化層
35‧‧‧平坦化層
36‧‧‧像素定義層
40‧‧‧輔助電極
100‧‧‧有機發光顯示設備
101‧‧‧基板
110‧‧‧雷射光源
120‧‧‧控制器
130、130a、130b‧‧‧第一光學系統
131‧‧‧第一狹縫
132‧‧‧縮減器
133‧‧‧第二狹縫
134‧‧‧均光器
135‧‧‧凸透鏡
136‧‧‧第三狹縫
137‧‧‧變焦擴束器
140‧‧‧掃描器
150‧‧‧F-θ透鏡
160‧‧‧光束分割光學系統
161‧‧‧反射鏡
162‧‧‧半透明鏡
221‧‧‧粒子
H‧‧‧接觸孔
L、L1、L2、L3‧‧‧雷射光束
S‧‧‧第一設置
藉由參照附圖詳細地描述例示性實施例，對於所屬技術領域中具有通常知識者來說，技術特徵將會變得顯而易見，其中：第1圖說明了根據實施例的雷射光束照射設備的示意圖；第2圖說明了根據另一實施例的雷射光束照射設備的示意圖；第3圖說明了根據另一實施例的雷射光束照射設備的示意圖；第4圖說明了根據另一實施例的雷射光束照射設備的示意圖；第5圖說明了根據實施例具有輔助電極的有機發光顯示設備的局部橫截面圖；以及第6A圖至第6D圖說明了根據實施例製造有機發光顯示設備的方法之階段圖。
例示性實施例現在將參照於附圖於下文中更充分地描述；然而，其可以體現為不同的形式以及並不應該被解釋為受限於本文中所闡述的實施例。而是，提供這些實施例係使得本公開內容將為徹底而 完整的，並且將充分地傳達例示性實施方式予所屬技術領域中具有通常知識者。
將理解的是，雖然用語「第一」、「第二」等可以使用於本文中以描述不同的組件，但是這些組件不應該由這些用語所限制。這些組件僅用於從另一組件中區分出一個組件。
除非於內文中另有定義，否則單數表述包括複數表述。如本文中所使用，用語「及/或」包括一或多個相關所列出的項目的任何及所有組合。此外，於以下的實施例中，將進一步理解到，於本文中所使用的用語「包含」及/或「具有」指出了所陳述的特徵或組件的存在，但並不排除一或多個其它特徵或組件的存在或附加。
於圖式中，為了清楚說明，層及區域的尺寸可能會被誇大。也將理解的是，當一個元件，例如，層、區域或組件被稱為「於」另一元件「上方」或「上」時，其可以直接地於其它元件的上方或上，或中間元件也可以存在。另外，還將理解的是，當元件被稱為「於」兩個元件「之間」時，其可以為於兩個元件之間的唯一元件，或一或多個中間元件也可以存在。於全文中，類似的參考符號表示類似的元件。
第1圖為示意地說明根據實施例的雷射光束照射設備1的圖式。
參照於第1圖，根據實施例的雷射光束照射設備1可以包含雷射光源110、控制器120、第一光學系統130、掃描器140及F-θ透鏡150。雷射光可以於雷射光源110，例如，雷射振盪器中產生。
控制器120控制由雷射光源110所產生的光能。例如，控制器120可以包含聲光調變器(AOM)。於雷射處理的情況下，以AOM 的施加電壓可以達致雷射能量的精確轉換、高速控制以及即時控制。
第一光學系統130可以調整從控制器120中所發出朝向掃描器140的光的橫截面，例如，形狀。第一光學系統130可以包含第一狹縫131及縮減器132。第一狹縫131傳送從控制器120中所發出的一部分光，例如，第一狹縫131僅傳送其中能量由控制器120所控制以具有平坦狀光束的高斯光束中心的預定部分。縮減器132縮減通過第一狹縫131的光之橫截面的尺寸。
掃描器140調整從第一光學系統130中所發出的光之方向。例如掃描器140可以為包含兩塊反射鏡的檢流計式掃描器。掃描器140可以藉由控制入射光束的x及y方向而決定處理部分(未表示)中的處理點。
F-θ透鏡150將從掃描器140中所發出的光束縮小，例如，F-θ透鏡150基本上減小入射到期望處理表面上的雷射光點的尺寸。詳細地說，通過F-θ透鏡150的雷射光束L1會傳遞到處理部分。雖然從雷射光源110中所發出的朝向F-θ透鏡150的光的入射角會改變，例如，由掃描器140調整約90度，但是由像差所引起的像場彎曲可得以藉由F-θ透鏡150來補償。例如，於具有寬廣的掃描像場的整個掃描區域中的光束品質中的像差可以消失或基本上可得以由F-θ透鏡150所減低，所以從F-θ透鏡150中所發出的且入射到期望處理表面上的雷射光束展示了具高能一致性的減低光束尺寸。
所以，當以雷射光束照射設備1進行雷射鑽孔時，從F-θ透鏡150中所發出的雷射光束L1會傳遞以入射，例如，直接地入射於處理部分上，亦即，期望的處理表面。如此，雷射光束L1可以傳遞到，例如，有機層，且在產生具縮小尺寸的粒子時於其中形成接觸孔。 第2圖為示意地說明根據另一實施例的雷射光束照射設備2的圖式。
參照於第2圖，根據實施例的雷射光束照射設備2可以包含雷射光源110、控制器120、第一光學系統130a、掃描器140及F-θ透鏡150。雷射光可以於雷射光源110中產生。
控制器120控制由雷射光源110所產生的光能。控制器120可以包含AOM。於雷射處理的情況下，以AOM的施加電壓可以達致雷射能量的精確轉換、高速控制以及即時控制。
第一光學系統130a可以調整通過控制器120的光之形狀。第一光學系統130a可以包含第二狹縫133、均光器134及凸透鏡135。第二狹縫133傳送通過控制器120的一部分光。通過第二狹縫133的光可以由均光器134及凸透鏡135轉換成平頂光束。處理質量可以藉由以第一光學系統130a形成平頂光束，並藉由，例如，於雷射鑽孔處理期間於處理區域中平衡雷射能量而改善。
掃描器140調整通過第一光學系統130a的光之方向。掃描器140可以為包含兩塊反射鏡的檢流計式掃描器。掃描器140可以藉由控制入射光束的x及y方向而決定處理部分(未表示)中的處理點。
F-θ透鏡150將通過掃描器140的光束縮小。通過F-θ透鏡150的光束會傳遞到處理部分。由於佈置了F-θ透鏡150，所以雖然朝向F-θ透鏡150的入射角會由掃描器140所改變，但是由像差所引起的像場彎曲可以補償。於具有寬廣的掃描像場的整個掃描區域中的光束品質中的像差可由F-θ透鏡150而消去。
當通過F-θ透鏡150的雷射光束L2傳遞到處理部分時，就可以進行雷射鑽孔。雷射光束L2可以傳遞到有機層並於其中形成接 觸孔。
第3圖為示意地說明根據另一實施例的雷射光束照射設備3的圖式。
參照於第3圖，根據另一實施例的雷射光束照射設備3可以包含雷射光源110、控制器120、第一光學系統130b、掃描器140及F-θ透鏡150。雷射光可以於雷射光源110中產生。
控制器120控制由雷射光源110所產生的光能。控制器120可以包含AOM。於雷射處理的情況下，以AOM的施加電壓可以達致雷射能量的精確轉換、高速控制以及即時控制。
第一光學系統130b可以調整通過控制器120的光之形狀。第一光學系統130b可以包含第三狹縫136及變焦擴束器137。第三狹縫136傳送通過控制器120的一部分光。變焦擴束器137調整從第三狹縫136中所發出的光之橫截面的尺寸。也就是說，傳遞到處理部分(未表示)的雷射光束的尺寸可以藉由變焦擴束器137調整。雷射光束的尺寸的調整範圍可以根據變焦擴束器137的放大率而改變。例如，於雷射鑽孔處理的情況下，可以獲得就雷射光束，亦即，從F-θ透鏡150中所發出的雷射光束L3的尺寸而言的可撓性。
掃描器140調整通過第一光學系統130b的光之方向。掃描器140可以為包含兩塊反射鏡的檢流計式掃描器。掃描器140可以藉由控制入射光束的x及y方向而決定處理部分中的處理點。
F-θ透鏡150將通過掃描器140的光束縮小。通過F-θ透鏡150的光束會傳遞到處理部分。由於佈置了F-θ透鏡150，所以雖然朝向F-θ透鏡150的入射角係由掃描器140所改變，但是由像差所引起的像場彎曲可得以被補償。於具有寬廣的掃描像場的整個掃描區域 中的光束品質中的像差可以藉由F-θ透鏡150而消失。
當從F-θ透鏡150中所發出的雷射光束L3傳遞到處理部分時，就可以進行雷射鑽孔。雷射光束L3可以傳遞到有機層並於其中形成接觸孔。
第4圖為示意地說明根據另一實施例的雷射光束照射設備4的圖式。
參照於第4圖，根據另一實施例的雷射光束照射設備4可以包含雷射光源110、控制器120、第一光學系統130、掃描器140、F-θ透鏡150及光束分割光學系統160。雷射光可以於雷射光源110中產生。
控制器120控制由雷射光源110所產生的光能。控制器120可以包含AOM。於雷射處理的情況下，以AOM的施加電壓可以達致雷射能量的精確轉換、高速控制以及即時控制。
第一光學系統130、掃描器140及F-θ透鏡150可以構成第一設置S。複數個第一設置S可以被佈置。值得注意的是，雖然第4圖說明了第1圖的第一光學系統130，但是第1圖-第3圖的第一光學系統130、130a及130b中的任何一個都可以使用於第一設置S中。
光束分割光學系統160可以插設於控制器120與第一設置S之間。從控制器120中所發出的光可以藉由光束分割光學系統160分割成複數個輸出光束。從光束分割光學系統160中所發出的每個輸出光束可以傳送到各自的第一設置S。光束分割光學系統160可以包含反射鏡161及一或多個半透明鏡162。從光束分割光學系統160中所發出的每個輸出光束可以在由反射鏡161反射之後藉由對應的半透明鏡162傳送到對應的第一設置S。一塊半透明鏡162可以佈置以對 應於一個第一設置S。
當通過第一設置S的雷射輸出光束傳遞到處理部分(未表示)時，就可以進行雷射鑽孔。雷射輸出光束可以傳遞到有機層並於其中形成接觸孔。由於單一雷射輸入光束分別地分裂成於雷射處理中所實施的複數個雷射輸出光束，所以可以提高生產率並可以減少處理時間。
第5圖為根據實施例具有輔助電極40的有機發光顯示設備100的橫截面圖。
參照於第5圖，有機發光顯示設備100可以包含陰極23及輔助電極40。有機發光裝置20及連接到有機發光裝置20的薄薄膜電晶體(TFT)10係提供於基板101上。於第5圖中，說明了一有機發光裝置20及一薄膜電晶體10，但是實施例並不受限於此，例如，有機發光顯示設備100可以包含複數個有機發光裝置20及複數個薄膜電晶體10。
有機發光顯示設備100可以根據有機發光裝置20的驅動是否由薄膜電晶體所控制而分類為被動矩陣(PM)或主動矩陣(AM)。亦即，有機發光顯示設備100可以為AM型或PM型。於下文中，AM型的有機發光顯示設備將會作為例子描述。
例如，由二氧化矽(SiO2)及/或氮化矽(SiNx)所形成的緩衝層31可以包含於基板101上。緩衝層31可以將基板101平坦化並防止雜質元素從基板101滲透。
薄膜電晶體10的主動層11可以作為半導體材料形成於緩衝層31上。主動層11可以形成以包含不同的材料。例如，主動層11可以包含無機半導體材料，例如非晶矽或結晶矽。於另一例子中，主 動層11可以包含氧化物半導體。再於另一例子中，主動層11可以包含有機半導體材料。
閘極絕緣層32可以形成以覆蓋主動層11。閘極電極12可以提供於閘極絕緣層32上，而層間絕緣層33可以形成以覆蓋閘極電極12。源極電極13及汲極電極14可以提供於層間絕緣層33上，而鈍化層34及平坦化層35可以依序地提供以覆蓋源極電極13及汲極電極14。
閘極絕緣層32、層間絕緣層33、鈍化層34及平坦化層35可以提供作為絕緣體，並且可以形成為具有一層或複數層結構的無機材料、有機材料或者有機或無機化合物。第5圖中的薄膜電晶體10的層狀結構為例子，且因此其他不同的結構亦可以應用到薄膜電晶體10。
有機發光裝置20的陽極21可以形成於平坦化層35的頂部上，而像素定義層36可以形成以覆蓋陽極21。於暴露一部分陽極21的開口形成於像素定義層36中之後，有機發光裝置20的中間層22可以通過開口形成於預定區域內。有機發光裝置20的陰極23可以形成以覆蓋所有像素。陽極21及陰極23的極性可以轉換。
陽極21可以提供作為透明電極或反射電極。當陽極21提供作為透明電極時，陽極21可以由，例如，氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)或氧化銦(In2O3)所形成。當陽極21提供作為反射電極時，陽極21可以包含由，例如，銀(Ag)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)或其化合物所形成的反射膜、以及也可以包含藉由使用，例如，氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)或氧化銦(In2O3) 所形成於反射膜上的膜。
陰極23可以形成為透明電極或反射電極。當陰極23提供作為透明電極時，陰極23可以纖薄地形成為於中間層22上所沉積的，例如，鋰(Li)、鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)/鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)/鋁(Al)、鋁(Al)、銀(Ag)、鎂(Mg)、鐿(Yb)或其化合物的薄膜。當陰極23提供作為反射電極時，陰極23可以藉由沉積，例如，鋰(Li)、鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)/鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)/鋁(Al)、鋁(Al)、鎂(Mg)或其化合物為預定的厚度而形成。
當有機發光顯示設備100為頂部發光型時，陰極23可以提供作為透明電極，並且陰極23的厚度可以非常纖薄。例如，陰極23的厚度可以為約1埃至約200埃。由於陰極23纖薄地形成，陰極23的電阻及IR位降的發生率可能會增加。因此，陰極23的電阻可以藉由輔助電極40而減低。
輔助電極40可以形成於平坦化層35上。輔助電極40可以由與陽極21相同的材料及相同的程序所形成。輔助電極40可以接觸，例如，直接地接觸，陰極23。輔助電極40可以經由通過中間層22所形成的接觸孔H來接觸陰極23。
於陽極21與陰極23之間提供的中間層22可以藉由利用低分子量有機材料或聚合物有機材料而形成。當使用低分子量有機材料時，電洞注入層(HIL)(未表示)、電洞傳輸層(HTL)(未表示)、電子傳輸層(ETL)(未表示)、電子注入層(EIL)(未表示)及其它可以層，以單一或複合結構，具中間層插設於其中而形成。聚合物有機材料可以具有其中於中間層22與陽極21之間進一步包含HTL(未表示)的結構。
中間層22可以包含接觸孔H以於陰極23及輔助電極40之間提供接觸。於以上所描述的本實施例中，中間層22形成於開口內以具有對應於每個像素的發光材料，但是本實施例並不受限於此，例如，不論像素的位置，一般都可以包含中間層22以對應於整個像素定義層36。中間層22可以，例如，藉由垂直地分層或混合包含發出紅光、綠光或藍光的發光材料的層而形成。如果發出白光，可以結合其它顏色的光。此外，如果發出白光，可以進一步提供顏色轉換層或濾色器。
以上所描述的有機發光裝置20可能由於材料如水分或氧氣所劣化。所以，封裝層(未表示)可以佈置以覆蓋有機發光裝置20。
第6A圖至第6D圖說明了根據實施例的有機發光裝置20的製造方法。
如第6A圖中所說明，形成了輔助電極40。輔助電極40可以形成於平坦化層35上。輔助電極40可以由與陽極21相同的材料所形成。輔助電極40可以由與陽極21相同的程序所形成。
然後，如第6B圖中所說明，中間層22形成於輔助電極40上。於覆蓋輔助電極40的邊緣的像素定義層36已形成於輔助電極40上之後，中間層22可以形成於像素定義層36上。
如第6C圖中所說明，接觸孔H形成於中間層22上。接觸孔H可以藉由照射雷射光束L而形成。雷射光束L可以藉由利用先前參照於第1圖-第4圖中的任何之一所描述的雷射光束照射設備而發射出，所以雷射光束L可以為雷射光束L1至L3的其中一種。
於照射雷射光束L的過程中所產生的粒子221可以於接觸孔H的形成期間以氣體的形式釋出。因此，可以防止由粒子221於接觸 孔H周圍所造成的污染，並且可以簡化形成與陰極23接觸的輔助電極40的過程。
詳細地說，於照射雷射光束L的過程期間所產生的每個粒子221的尺寸可以細小到足以以氣體的形式釋出。例如，於照射雷射光束L的過程中所產生的每個粒子221的尺寸可以小於約20nm。所以，由於藉由於中間層22上照射雷射光束L而形成接觸孔H的過程為於真空中進行，所以於照射雷射光束L的過程中所產生的粒子221可以以氣體形式釋出。因此，接觸孔H可以於最小限度污染元素下於真空中形成。
如第6D圖中所說明，陰極23可以形成於中間層22上。陰極23可以通過接觸孔H接觸輔助電極40。陰極23可以包含，例如，鋰(Li)、鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)/鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)/鋁(Al)、鋁(Al)、銀(Ag)、鎂(Mg)、鐿(Yb)或其化合物。陰極23的厚度可以為約1埃至約200埃。
於本文中揭露了例示性實施例，然而雖然採用了特定的用語，其只以一般性及描述性的意思來使用及詮釋，且並不是為了限制的目的。如任一所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見的是，於一些例子中，除非另有明確地指出，否則針對特定的實施例所描述的特點、特徵及/或元件可以單獨地使用或與針對其它實施例所描述的特點、特徵及/或元件結合使用。因此，所屬技術領域中具有通常知識者將理解的是，於不背離以下專利申請範圍中所闡述的本發明的精神及範圍下，可以於形式及細節上作出不同的改變。

Claims (6)

  1. 一種雷射光束照射設備，其包含：一雷射光源；一控制器，用於控制由該雷射光源所產生的光能；一第一光學系統，用於調整從該控制器中所發出的光之形狀；一掃描器，用於調整從該第一光學系統中所發出的光之方向；以及一F-θ透鏡，用於縮小從該掃描器中所發出的一光束；其中：該第一光學系統、該掃描器及該F-θ透鏡定義了一第一設置，該雷射光束照射設備包含複數個該第一設置，一光束分割光學系統係佈置於該控制器與該複數個第一設置之間，其中該光束分割光學系統的一輸出光束係入射到該複數個第一設置中對應之其中一個，且該光束分割光學系統包含一或多個半透明鏡。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射光束照射設備，其中該控制器包含一聲光調變器(AOM)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射光束照射設備，其 中該第一光學系統包含：一第一狹縫，用於傳送從該控制器中所發出的一部分光；以及一縮減器，用於縮減從該第一狹縫中所發出的光的一橫截面之尺寸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射光束照射設備，其中該第一光學系統包含：一第二狹縫，用於傳送從該控制器中所發出的一部分光；以及一均光器，用於將從該第二狹縫中所發出的光轉換成一平頂光束。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雷射光束照射設備，其中該第一光學系統包含：一第三狹縫，用於傳送從該控制器中所發出的一部分光；以及一變焦擴束器，用於調整從該第三狹縫中所發出的光的一橫截面之尺寸。
  6. 一種雷射光束照射設備，其包含：一雷射光源；一控制器，用於控制由該雷射光源所產生的光能；一第一光學系統，用於調整從該控制器中所發出的光之形狀； 一掃描器，用於調整從該第一光學系統中所發出的光之方向；以及一F-θ透鏡，用於縮小從該掃描器中所發出的光；其中該第一光學系統包含一狹縫，用於傳送從該控制器中所發出的一部分光，其中自該F-θ透鏡輸出的單一光直接入射於一處理表面上，以移除該處理表面的一部分。
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