CN101969104B

CN101969104B - 一种具有纳米结构的oled制造工艺

Info

Publication number: CN101969104B
Application number: CN 201010286694
Authority: CN
Inventors: 王莉; 丁玉成; 原俊文; 罗钰; 何众贇; 邝俊生
Original assignee: XIAN RUITE RAPID MANUFACTURE ENGINEERING Co Ltd; Xian Jiaotong University
Current assignee: XIAN RUITE RAPID MANUFACTURE ENGINEERING Co Ltd; Xian Jiaotong University
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN101969104A

Abstract

本发明公开了一种具有亚微米结构的OLED制造工艺，包括下述步骤：(a)制备二氧化硅薄膜：通过磁控溅射在玻璃基片上覆上一层二氧化硅薄膜；(b)二氧化硅图形化：在步骤(a)所述的二氧化硅薄膜上制作纳米图形结构；(c)制作OLED结构阳极：在二氧化硅上均匀旋涂一层ITO导电溶胶，使其作为此OLED结构阳极；(d)在阳极上依次蒸镀空穴输运层，蒸镀发光层及电子输运层，最后蒸镀阴极。本发明的OLED制造工艺，容易便制作出适用于OLED器件的高精度的亚微米级结构，解决了OLED的玻璃上不易图形化的难题，使得导电透明ITO薄膜成膜更为均匀，ITO电极良品率高、出光率高。

Description

一种具有纳米结构的OLED制造工艺

技术领域

本发明属于OLED制造领域，涉及一种OLED制造工艺，尤其涉及一种具有纳米结构的0LED制造工艺。

背景技术

有机电致发光器件OLED在迅速的发展起来，纳米制造技术也在逐渐的积累。近几年，将纳米图形应用在OLED的制作工艺中已做了不少的尝试。理论上其可以显著的提高现有OLED的一些性能参数，如出光效率，载流子的复合率等。但是，在OLED器件上制作亚微米结构难度很大，针对OLED的玻璃上的图形化比较困难，例如采用纳米压印的办法，必须制作硬模具，但模具精度不能保证，压印尺寸精度不能保证，脱模又容易损伤微结构。另外为了增加OLED器件的寿命，提高OLED器件的发光性能，现在在OLED的图形化工艺之后，普遍采用添加缓冲层的方法以使后续制作的ITO电极平整。但是，这样就大大增加了缓冲层制作的工艺时间，并且减少制作良品率。另外，即使添加了缓冲层，ITO表面也不是绝对平整的，而是有一定的波浪起伏。这种起伏的波浪会产生SPPs表面等离子体激元效应，降低出光率。

因此，确有必要提供一种具有纳米结构的OLED制造工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有纳米结构OLED的制造工艺，以解决模具精度不能保证，压印尺寸精度不能保证，脱模容易损伤微结构等问题。

该工艺包括下述步骤：

(a)制备二氧化硅薄膜：通过磁控溅射在玻璃基片上覆上一层二氧化硅薄膜；

(b)二氧化硅图形化：在步骤(a)所述的二氧化硅薄膜上制作纳米图形结构；

(c)制作OLED结构阳极：在二氧化硅上均匀旋涂一层ITO导电溶胶，使其作为此OLED结构阳极；

(d)在阳极上依次蒸镀空穴输运层，蒸镀发光层及电子输运层，最后蒸镀阴极。

所述步骤(b)按照如下步骤：

首先，通过真空蒸镀的方式，在二氧化硅上覆上一层金属导电薄膜；然后涂胶，通过旋涂的方法把电子束光刻胶涂敷在金属导电薄膜表面；其次进行电子束光刻，使光刻胶图形化；再次用反应离子将图形从电子束光刻胶上转移到金属膜上，然后用有机溶剂去掉电子束光刻胶；第二次进行反应离子刻蚀，通过刻蚀把金属膜上的图形转移到二氧化硅薄膜上，即得到需要的图形，从而将纳米图形转移到二氧化硅薄膜上；最后用PH＝3.5的稀盐酸溶液去除金属膜。

所述步骤(b)进行电子束光刻按照如下步骤：首先通过旋涂的方法把光刻胶涂敷在二氧化硅表面；其次进行直写干涉光刻方法，使光刻胶图形化；再次用反应离子刻蚀将图形从抗蚀胶上转移到二氧化硅上；即得到需要的图形，从而将纳米图形转移到二氧化硅上；最后用有机溶剂去掉光刻胶。

所述步骤(c)中ITO导电溶胶是：氯化锡和硝酸铟以质量比9∶1溶解在去离子水中形成的溶胶，溶胶中溶质颗粒直径在5nm左右。

采用上述的具有纳米结构OLED的制造工艺，可以较容易制作出适用于OLED器件的高精度的亚微米级结构，解决了OLED在玻璃上图形化的难题，如采用纳米压印则必须制作硬模具，但模具精度不能保证，压印尺寸精度不能保证，脱模又容易损伤微结构。而且本工艺采用导电透明ITO薄膜作为OLED结构阳极，由于采用了溶胶旋涂工艺，使得ITO薄膜更好的同二氧化硅上的微纳图形结合，成膜更为均匀。

目前的工艺在OLED的图形化工艺之后，普遍采用添加缓冲层的方法以使后续制作的ITO电极平整，但这样就大大增加了缓冲层制作的工艺时间，此外即使添加了缓冲层，ITO表面也不是绝对平整的，而是有一定的波浪起伏。这种起伏的波浪会产生SPPs表面等离子体激元效应，降低出光率。采用本制造工艺则可以获得均匀的ITO阳极层，极大地改善上述缺点。

附图说明

附图1为具有利用电子束光刻方法制作高保真纳米结构的OLED器件制作流程图。

图1-a为磁控溅射二氧化硅薄膜的工艺图。

图1-b为蒸镀铝膜工艺图。

图1-c为电子束光刻胶涂覆工艺图。

图1-d为电子束光刻胶图形化工艺图。

图1-e为以电子束光刻胶作掩膜刻蚀铝膜工艺图。

图1-f为用有机溶剂去除电子束光刻胶工艺图。

图1-g为以铝作掩膜刻蚀二氧化硅薄膜工艺图。

图1-h为用酸溶液去除铝膜工艺图。

图l-i为旋涂一层ITO溶胶薄膜工艺图。

图1-g为传统的OLED制备工艺图。

其中：10为玻璃衬底，12为二氧化硅薄膜，14为铝薄膜，16为电子束光刻胶，18为ITO薄膜，110为空穴传输层，112为发光层及电子传输层，114为阴极铝。

附图2为具有利用直写干涉光刻技术方法制作高保真纳米结构的OLED器件制作流程图。

图2-a为磁控溅射二氧化硅薄膜的工艺图。

图2-b为光刻胶涂覆工艺图。

图2-c为光刻胶图形化工艺图。

图2-d为以光刻胶作掩膜刻蚀二氧化硅薄膜工艺图。

图2-e为用有机溶剂去除光刻胶工艺图。

图2-f为旋涂一层ITO溶胶薄膜工艺图。

图2-g为传统的OLED制备工艺图。

其中20为玻璃衬底，22为二氧化硅薄膜，26为光刻胶，28为ITO薄膜，210为空穴传输层，212为发光层及电子传输层，214为阴极铝。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式以及发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细描述。

本专利公布的方法对典型的利用电子束光刻方法制作高保真纳米结构的 OLED制作工艺过程包括以下步骤：

(1)如图1-a所示通过常温射频磁控溅射在透明的玻璃基片10上覆上一层二氧化硅薄膜12，在溅射速度(功率)调定后，溅射的时间越长，得到的层厚度越大，最终微结构的纵深越大；

(2)如图1-b所示在二氧化硅薄膜12上蒸镀铝薄膜14，蒸镀薄膜的电流和电压值，视镀膜设备具体型号，蒸发舟与蒸发源的实际接触情况调整，如本实施例中，电流选300A，电压1.8V，因为铝薄膜仅起到导电层和反应离子刻蚀中掩膜的作用，所以不必严格控制厚度，如可采用100nm左右的铝膜厚度，用晶振片探测膜厚。

(3)如图1-c所示在铝膜14上旋涂一层电子束光刻胶16，如可用ZEP胶，旋涂速度可在3800rpm；

(4)如图1-d所示用电子束直写的办法使电子束胶16图形化，图形化结构可以是光栅，点阵，如本实施例中，采用点阵结构，点阵直径在100～500nm，周期在200nm～800nm；

(5)如图1-e所示以图形化的电子束光刻胶16作掩膜，用添加氯气的氯化硼气体作为刻蚀气体反应离子刻蚀铝膜14，如本实施例中，用10sccm的氯气30sccm的三氯化硼混合气体刻蚀，压力，功率参数因刻蚀机具体型号而定，如本实施例中，压力24Pa，射频功率100W；

(6)如图1-f所示用丙酮溶液清洗去除图1e所示中的电子束光刻胶16；

(7)如图1-g所示以图形化的铝膜14作掩膜，用四氟化碳气体作为刻蚀气体反应离子刻蚀二氧化硅12。如本实施例中，用50sccm的四氟化碳反应气体，压力，功率参数因刻蚀机具体型号而定，如本实施例中，压力7Pa，射频功率100W；

(8)如图1-h所示用稀盐酸清洗去掉图1g所示的铝薄膜14得到具有纳米结构的基片；

(9)如图1-i所示用大量去离子水清洗(8)中得到的基片并烘干，然后用配制好的ITO溶胶，采用用旋涂转速为2000rpm。旋涂后得到的ITO薄膜18，并经过烘胶、紫外照射、退火过程，制成的薄膜具有较好的透光性和导电性，可作为OLED器件的阳极；可作为OLED器件的阳极；

(10)如图1-j所示在ITO薄膜18阳极上用传统的OLED制备方法，如先蒸镀NPB空穴传输层110，如本实施例中NPB的蒸镀电流为45A，电压为1.3V，膜厚为40nm、再蒸镀Alq3发光层及电子传输层112，如本实施例中Alq3的蒸镀电流为45A，电压为1.3V，膜厚为60nm、最后蒸镀Al层114作为阴极，如本实施例中Al的蒸镀电流为160A，电压为1.8V，膜厚为80nm，蒸镀薄膜的电流和电压值，视镀膜设备具体型号，蒸发舟与蒸发源的实际接触情况调整，各层蒸镀的膜厚用晶振片控制。

本专利公布的方法对直写干涉光刻技术方法制作高保真纳米结构的OLED制作工艺过程包括以下步骤：

(1)如图2-a所示通过常温射频磁控溅射在透明的玻璃基片20上覆上一层二氧化硅薄膜22，在溅射速度(功率)调定后，溅射的时间越长，得到的层厚度越大，最终微结构的纵深越大；

(2)如图2-b所示在二氧化硅薄膜22上旋涂一层UV胶26，旋涂速度可在3800rpm；

(3)如图2-c所示用直写干涉光刻技术加工使UV胶26图形化，图形化结构可以是光栅，点阵，如本实施例中，采用点阵结构，点阵直径在100～500nm，周期在200nm～800nm；

(4)如图2-d所示以图形化的UV胶26作掩膜，用四氟化碳气体作为刻蚀气体反应离子刻蚀二氧化硅22。如本实施例中，用50sccm的四氟化碳，压力，功率参数因刻蚀机具体型号而定，如本实施例中，压力7Pa，射频功率100W；

(5)如图2-e所示用丙酮溶液清洗去除UV胶26得到具有纳米结构的基片；

(6)如图2-f所示用大量去离子水清洗(5)中得到的基片并烘干，然后用配制好的ITO溶胶，采用用旋涂转速为2000rpm。旋涂后得到的ITO薄膜18，并经过烘胶、紫外照射、退火过程，制成的薄膜具有较好的透光性和导电性，可作为OLED器件的阳极；

(7)如图2-g所示在ITO薄膜阳极上用传统的OLED制备方法，如先蒸镀NPB空穴传输层210，如本实施例中NPB的蒸镀电流为45A，电压为1.3V，膜厚为40nm、再蒸镀Alq3发光层及电子传输层212，如本实施例中Alq3的蒸镀电流为45A，电压为1.3V，膜厚为60nm、最后蒸镀Al层214作为阴极，如本实施例中Al的蒸镀电流为160A，电压为1.8V，膜厚为80nm，蒸镀薄膜的电流和电压值，视镀膜设备具体型号，蒸发舟与蒸发源的实际接触情况调整，各层蒸镀的膜厚用晶振片控制。

上述实施例仅是本实用新型的较佳实施方式，详细说明了本实用新型的技术构思和实施要点，并非是对本实用新型的保护范围进行限制，凡根据本实用新型精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有纳米结构的OLED制造工艺,其特征在于，包括下述步骤：

(b)二氧化硅图形化：在步骤(a）所述的二氧化硅薄膜上制作纳米图形结构；首先，通过真空蒸镀的方式，在二氧化硅上覆上一层金属导电薄膜；然后涂胶，通过旋涂的方法把电子束光刻胶涂敷在金属导电薄膜表面；其次进行电子束光刻，使光刻胶图形化；再次用反应离子将图形从电子束光刻胶上转移到金属膜上，然后用有机溶剂去掉电子束光刻胶；第二次进行反应离子刻蚀，通过刻蚀把金属膜上的图形转移到二氧化硅薄膜上，即得到需要的图形，从而将纳米图形转移到二氧化硅薄膜上；最后用PH=3.5的稀盐酸溶液去除金属膜；

2.如权利要求1所述一种具有纳米结构的OLED制造工艺,其特征在于，所述步骤(b)进行电子束光刻按照如下步骤：首先通过旋涂的方法把光刻胶涂敷在二氧化硅表面；其次进行直写干涉光刻方法，使光刻胶图形化；再次用反应离子刻蚀将图形从抗蚀胶上转移到二氧化硅上；即得到需要的图形，从而将纳米图形转移到二氧化硅上；最后用有机溶剂去掉光刻胶。

3.如权利要求1所述一种具有纳米结构的OLED制造工艺,其特征在于，所述步骤(c)中ITO导电溶胶是：氯化锡和硝酸铟以质量比9:1溶解在去离子水中形成的溶胶，溶胶中溶质颗粒直径在5nm。