一种用于显示器件的透明导电玻璃基板及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及显示技术领域，它特别涉及有机发光二极管(简称OLED)的透明导电基板玻璃领域。
背景技术
有机发光二极管OLED是一种新的显示器件，被誉为继CRT和LCD的第三代显示产品，是全固态化器件，耐冲压，工作环境、温度范围宽，响应速度快，可实现高速视频显示，视角宽，驱动电压及功耗低，制造成本低廉。透明导电玻璃简称ITO玻璃。
OLED的典型器件结构是在透明导电玻璃(ITO玻璃)基板上，利用真空热蒸发技术蒸发各有机功能层，最后蒸镀阴极材料，其发光机理是在阴阳极之间施加直流电压，当电压超过阈值电压时，OLED就会发光。
阳极材料包括ITO、IZO等透明薄膜材料，阴极材料为铝、银、镁等。为了叙述方便，假设阳极材料为ITO，阴极材料为铝。
如图1所示，假设有3个OLED，其中V0为施加在ITO阳极的直流电压，r为ITO阳极Cr焊盘在每个OLED之间的电阻；V1、V2、V3分别为施加在OLED1、OLED2和OLED3的电压，3个OLED通过金属阴极接地。
假设阳极电压是从右侧加到阳极上地，由于ITO存在一定电阻，而OLED本身具有内阻。当驱动电流流过阳极时，ITO上就会产生电压降。随着ITO电极与阳极Cr焊盘距离的增加(从右到左)，电压会越来越低。即靠近阳极Cr焊盘一侧的电压大于远离阳极Cr焊盘一侧的电压。OLED的阴极一般是金属，电阻率很低，不存在上述问题。但由于加在OLED各象素的电压降不一致，这就会导致施加在OLED象素上的电压降不一致，从右到左，电压越来越低。因为OLED是电流型器件，与无机二极管的伏安特性相似，电流与电压呈指数关系，而发光亮度与驱动电流成正比，所以电压的微小变化都会使OLED的发光亮度变化很大。最终的结果就是OLED象素从右到左亮度慢慢变暗。
如图3所示，现有的ITO玻璃基板的制作工艺是：在处理过的玻璃表面上1溅射ITO薄膜，经光刻工艺形成ITO条状电极8，再通过掩模溅射形成阳极Cr焊盘9和阴极Cr焊盘4，并形成紫外固化窗口10；在基板上涂敷聚酰亚胺绝缘材料，经光刻工艺形成图3所示的阴极分离器5和隔离象素的壁障7。
现有ITO玻璃基板导致OLED发光亮度不均匀的原因如图1所示。
ITO玻璃基板中ITO本身的电阻将形成电压降，随着ITO电极与阳极Cr焊盘的距离的增加(从右到左)，电压会越来越低。即加在第一个象素OLED1上的阳极电压V1大于加在象素OLED2上的阳极电压V2，依此类推。由于阴极材料一般用金属，其电阻率很低，不存在上述问题，即加在OLED1和OLED2上的阴极电压相等，为0v。这样加在OLEDI和OLED2、……OLEDn的阴、阳极电压差就不相等。因为OLED是电流型器件，与无机二极管的伏安特性相似，电流与电压呈指数关系，而发光亮度与驱动电流成正比，所以电压的微小变化都会使OLED的发光亮度变化很大。最终的结果就是OLED象素从右到左亮度慢慢变暗。
为了减小ITO电极上电阻较大的情况，目前一般采用在ITO电极边缘处镶汇流电极的方法，如图2所示。1是玻璃基板，2为ITO条状电极，3为汇流电极。汇流电极相当于在ITO电极上并联了一个小电阻，所以可减小ITO电极上的电阻。一般汇流电极采用金属材料，如Cr-Cu，虽然Cu的电阻率较低，但考虑到器件透光开口率问题，汇流电极上导电横截面积不能做得太大，根据欧姆定律可知电阻值与导电横截面积成反比，故带有汇流电极的ITO电极的电阻率有所降低，但改进有限，并没有从根本上解决问题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于显示器件的透明导电玻璃基板及其制备方法，它能够解决因ITO电极上的电压降而造成OLED发光亮度不均匀的问题，即采用基于本发明提供的透明导电玻璃基板制作的有机发光二极管OLED，具有均匀发光的特点。
本发明提供的一种用于显示器件的透明导电玻璃基板，如图5中所示，包括ITO基板玻璃1，包括在水平方向上有：N个ITO条状阳极8，N个阳极Cr焊盘9，N+1个用于隔离OLED像素的壁障7；在垂直方向上有：M个阴极Cr焊盘4，M个紫外固化窗口10，M+1个阴极分离器5，其中，M，N均为大于1的任意自然数，上述的N+1个用于隔离OLED像素的壁障7与M+1个阴极分离器5构成了M×N个矩阵单元，所述的矩阵单元用于制作OLED像素的区域6，其特征是它还包括，M个绝缘层11、过孔12，M个绝缘层11是制作在M个阴极Cr焊盘4上面，过孔12就是在每一个绝缘层11上形成的通道；当在蒸镀阴极金属材料后，每一个过孔12内充满阴极金属材料，如：铝、银、镁等金属，由每一个过孔12内的阴极金属材料组成分压电阻R1R2R3……Rn，n为自然数。
为了表述方便，图5仅描述了3×6矩阵单元的情况。
图5中的阴极Cr焊盘4和阳极Cr焊盘9是与电路印刷板中的驱动芯片的连接点；阴极分离器5是在垂直于ITO条状阳极8上形成的，它起到分离阴极的作用；壁障7起到隔离ITO阳极与金属阴极的作用。阴极分离器5和壁障7可以有效地抑制OLED器件的交叉串扰效应。阴极分离器5和壁障7形成用于制作OLED像素的区域6。
所述的分压电阻R1R2R3……Rn的确定方法，即由每一个过孔注入金属材料形成的分压电阻设计原则是：
首先确定Rn，因为
公式中，Rn为串联在阴极Cr焊盘方向上电阻，即各过孔注入金属材料形成的电阻，n为自然数，K为1条ITO条状阳极8的长度，x为OLED象素离ITO阳极Cr焊盘9的距离，d为ITO条状阳极8的宽度，R□为ITO条状阳极8的方阻。该公式定量描述了Rn由K，x，d，R□四个因素决定，如图4所示，当ITO玻璃一定的情况下，K，x，d，R□四个因素就已知，因此对于确定的ITO玻璃来说，Rn是可以知道的。OLED发光象素离ITO阳极Cr焊盘9距离越近，所串联的电阻就越大，随着OLED发光象素离ITO阳极Cr焊盘9距离的增加，其所串联的电阻逐渐减小。
然后，确定Sn，Sn是过孔的横截面积，根据欧姆定律：R＝ρ*L/S，可知，Rn∝1/Sn，。因此通过确定Sn可以确定Rn使得各OLED两端的电压降Vn大致相等。
需要说明的是，Rn还可由在绝缘层11中的多个过孔12形成。根据电阻并联规律，在阴极Cr焊盘4下端的绝缘层11上制作多个过孔12，通过制作多个过孔12形成的电阻的并联组成分压电阻Rn
本发明的创新就是在阴极Cr焊盘4增加绝缘层11和过孔12。绝缘层11所用材料为聚酰亚胺(PI)，过孔12就是一上下连通的小孔。
本发明可以通过调节绝缘层的横截面积和过孔的横截面积与数目，从而确定阴极和阴极Cr焊盘之间的电阻阻值。图5是调节PI绝缘层中过孔12的数目的示意图，只是本发明的一种实施方法。在最后蒸镀阴极材料时，阴极通过过孔12中的金属材料就可以与阴极Cr焊盘4连接到一起，同时过孔12中的金属材料形成R1、R2、R3……Rn。为了实现施加在OLED器件的电压大致相等，在绝缘层11中的过孔12数目必须严格控制，在图5中只是个示意图，不表明其确切数目。但在图5中，从右到左，绝缘层11中的过孔12数目是逐渐增多的，即电阻值从右到左慢慢减小，这样才能实现阴极和阴极Cr焊盘之间的电阻阻值慢慢减小。最终才能实现，施加在OLED各象素的电压降大致相等，提高OLED发光亮度的均匀性。
需要说明的是，本发明的实质是通过在阴极Cr焊盘4增加绝缘层11和过孔12，使得像素OLED1、OLED2、……OLEDn两端的电压降基本保持一致，这种方法也适用于包括无壁障和阴极分离器结构的透明导电玻璃基板；本发明的透明导电玻璃基板，可用于有机发光二极管，也可用于液晶显示器件(LCD)和无机电致发光显示器件(ELD)；本发明可以通过调节过孔的横截面积、形状与数目，从而调整阴极和阴极Cr焊盘之间的电阻阻值，图5是调节PI绝缘层中过孔12的数目的示意图，只是本发明的一种实施方法。
本发明提供的一种用于显示器件的透明导电玻璃基板的制备方法，包括下面的步骤：
第一步，在处理过的玻璃1表面上通过溅射工艺形成ITO薄膜；
第二步，经过光刻工艺形成ITO条状阳极8；
第三步，采用溅射工艺在ITO基板形成Cr薄膜，再利用光刻腐蚀工艺形成阳极Cr焊盘9，阴极Cr焊盘4和紫外固化窗口10；
第四步，在基板上涂敷聚酰亚胺绝缘材料；
第五步，采用光刻腐蚀工艺形成图5所示的隔离象素的壁障7和阴极分离器5；
其特征是它还包括下面的工艺步骤：
第六步，涂敷聚酰亚胺绝缘材料，在阴极Cr焊盘4上制作绝缘层11；
第七步，计算分压电阻R1R2R3……Rn的大小，设计每一个阴极Cr焊盘4所对应绝缘层11上过孔12的数量及每个过孔的横截面积Sn的大小；
第八步，采用套刻工艺，形成按第七步设计要求的包含过孔12的绝缘层11；
经过上述步骤后，就可以得到本发明的透明导电玻璃基板。
在后续制作OLED器件工艺中，通过蒸镀阴极金属材料，使过孔12内充满阴极金属材料，形成上述设计的阴极分压电阻Rn。
本发明的实质是：利用在阴极Cr焊盘4下端的绝缘层11，以及在绝缘层11上形成通道的过孔12；过孔12内的阴极金属材料组成如图2所示的电阻R1、R2、R3……Rn，n为自然数(n＝1，2，3……)，这些电阻可以使得在像素OLED1、OLED2、……OLEDn两端的电压降基本保持一致，因此，像素OLED1、OLED2、OLED3……OLEDn的发光亮度就可基本一致。
本发明创新：为了改善OLED发光亮度的不均匀性，本发明提出一种新的方案，如图3所示，简单地说就是在阴极和阴极Cr焊盘之间串联阻值不等的电阻R1R2R3……Rn，使得在像素OLED1、OLED2、……OLEDn两端的电压降基本保持一致。因为加在像素OLED1上的阳极电压V1大于加在像素OLED2上的阳极电压V2，故像素OLED1阴极和阴极Cr焊盘之间的电阻R1大于像素OLED2阴极和阴极Cr焊盘之间的电阻R2。只要设计得当，使加在像素OLED1上的阳极电压V1和阴极电压V4之差，和加在像素OLED2上的阳极电压V2和阴极电压V5之差(像素OLED2上的电压降)大致相等。就可使驱动像素OLED1和像素OLED2上的电流相等，从而二者的发光亮度相同，消除了因ITO电极上的电压降形成的OLED器件发光亮度的不均匀性问题。
本发明有以下优点：
(1)采用本发明中的ITO玻璃基板的OLED，显示屏发光亮度均匀。
(2)本发明中的ITO基板玻璃的壁障和阴极分离器，可以大大抑制交叉串扰发光现象。
(3)采用本发明中的ITO基板玻璃的OLED，有利延长使用寿命。
附图及附图说明
图1为普通ITO玻璃基板导致OLED发光亮度不均匀性的原理图：
其中有3个OLED，分别以OLED1、OLED2和OLED3表示，V0为施加在ITO阳极的直流电压，r为ITO阳极Cr焊盘在每个OLED之间的电阻，V1、V2、V3分别为施加在OLED1、OLED2和OLED3的电压，3个OLED通过金属阴极接地；
图2带有汇流电极的ITO玻璃基板结构示意图：
其中，1是玻璃基板，2是ITO条状阳极，3是汇流电极。
图3为现有的未加分压电阻的ITO玻璃基板的结构示意图：
其中，1是ITO基板玻璃，4是阴极Cr焊盘，5是阴极分离器，6是OLED象素，7是壁障，8是ITO阳极，9是阳极Cr焊盘，10是紫外固化窗口。
图4为本发明的ITO玻璃基板设计原理图；
图5为本发明带有分压电阻的ITO玻璃基板的结构示意图；
其中包括：1是ITO基板玻璃，4是阴极Cr焊盘，5是阴极分离器，6是OLED象素，7是壁障，8是ITO阳极，9是阳极Cr焊盘，10是紫外固化窗口，11是绝缘层，12是过孔。
图6为ITO玻璃基板阴极Cr焊盘结构剖面图：
其中，13是阴极，11是PI绝缘层，12是过孔，4是阴极Cr焊盘，7是壁障，1是基板玻璃。
图7也是ITO玻璃基板阴极Cr焊盘结构剖面图。
其中，13是阴极，11是PI绝缘层，12是过孔，4是阴极Cr焊盘，7是壁障，1是基板玻璃。
【具体实施方式】
实施例一、
本实施例中各条阴极与阴极Cr焊盘相连处的绝缘层采用一个孔结构，每个过孔面积S的大小可以调节各个像素OLED上的压降，使其基本相同。该种结构的工作原理是：
(1)利用过孔12内的阴极金属材料组成如图2所示的电阻R1、R2、R3……Rn，根据欧姆定律：R＝ρ*L/S，可知，Rn∝1/Sn，因此通过确定Sn可以确定Rn使得Vn(OLEDn两端的电压降)大致相等。
(2)过孔12内的阴极金属材料组成的电阻的各电阻阻值大小是这样确定的：
实施例二、
本实施例中各条阴极与阴极Cr焊盘相连处的绝缘层采用多孔结构，假定每一个过孔的横截面积是一样，该种结构的工作原理是：
(1)利用过孔12内的阴极金属材料组成如图2所示的电阻R1、R2、R3……Rn，根据并联电阻的求和公式：Rn＝R0/m式中，R0为一个过孔充满阴极金属材料后的电阻值，m为过孔的个数，可以知道，电阻的大小与过孔12的数目的多少成反比。
实施例三、
假设ITO透明导电玻璃基板上的ITO条状阳极的方阻R□为10Ω/□，ITO条状阳极的宽度d为50μm，长度K为30mm；每个象素尺寸50μm×200μm，隔离象素的壁障尺寸50μm×50μm，则每个象素节距为250μm。
在ITO条状阳极上相邻象素之间的电阻差值为
r=25050×10=50Ω]]>
而在ITO条状阳极方向上的总电阻值为
nr=30×10350×10=6000Ω,]]>
n＝30×103μm/250μm＝120
Rn代表第n条阴极Cr焊盘4上过孔形成的电阻值。
即ITO条状阳极的总电阻值nr为6000Ω。
如图5所示，阳极电压是从右侧的ITO阳极Cr焊盘加入，假设工作时阳极电压V0保持10v不变，OLED导通时等效电阻大约为9KΩ，则施加在ITO阳极Cr焊盘最右端的OLED驱动电流为
10v/(9000+50)Ω＝1.1mA
而施加在最左端OLED象素的驱动电流为
10v/(9000+1250)Ω＝79μA
我们知道OLED象素发光亮度与所加电压呈指数关系，因而使用传统ITO玻璃基板结构的OLED器件在工作时亮度会出现严重的不均匀现象。根据本发明的所述方法制作的发光亮度均匀的透明导电玻璃基板，它的每一个像素OLED上的电压降基本相同。