CN109244267A - 一种微米周期结构ito电极的oled及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种微米周期结构ITO电极的OLED及其制备方法，属于OLED生产制造技术领域，玻璃基板的正面依次设有ITO层、微米周期结构层、空穴注入层、空穴传输层、电子阻档层、发光层、空穴阻档层、电子传输层、电子注入层和金属电极层；玻璃基板的背面依次设有散射层和固化层。本发明OLED结构新颖，制备原理清晰，ITO微米周期结构是通过SiO2微纳米直径小球作ICP‑RIE掩膜完成，在有机发光层蒸镀前，使用H2O2、CO2的水气二流体处理ITO表面，增加ITO表面的功函数至5.3V左右，以提升电子空穴的注入效率，玻璃基板上形成散射层是通过紫外固化光学胶(NOA73)胶水，SiO2微纳米直径小球涂覆固化于玻璃基板，可以取得10～20%发光效率的提升，且工艺基础成熟，原材料容易取得，利于批量化生产。

Description

一种微米周期结构ITO电极的OLED及其制备方法
技术领域
本发明属于OLED生产制造技术领域，涉及一种OLED芯片结构及其工艺，具体的说是涉及一种微米周期结构ITO电极的OLED及其制备方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED)具有优异画面感，在消费电子类产品市场快速扩张，有机发光二极管被认为是显示器和照明的理想光源，但OLED的出光效率却落后于III-V族化合物半导体LED。随着磷光发光体或基于热激活延迟荧光的发光体的引入，OLED的内部量子效率已经有大幅度提升，为OLED成为超高效发光二极管打下基础。由于组成OLED材料折射率不同，有机界面处发生吸收和金属表面等离子体激发模式损耗使得OLED的出光效率大约在30%以内；为了提升OLED的出光效率，行业内和高校研究所提出了许多用于增加OLED出光效率的方案，从材料类型分，大致可以分类为内部层(有机有源层)和外部层(无机衬底表面层)两类，传统的内部层改善方案的工艺技术路线难度相对大且容易引起短路，局部退化等问题，而外部层的加工工艺存在电子空穴注入效率和发光效率低等不足，急需对其进行改进。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种微米周期结构ITO电极的OLED及其制备方法，通过对外部层工艺进行改进，包括在氧化铟锡(ITO)表面形成微米周期结构，在玻璃基板上形成散射层，以增加OLED的出光效率，ITO微米周期结构是通过SiO2微纳米直径小球作ICP-RIE掩膜完成，并在有机发光层蒸镀前，使用H2O2、CO2的水气二流体处理ITO表面，以增加其功函数，玻璃基板上形成散射层是通过紫外固化光学胶(NOA73)胶水，SiO2微纳米直径小球涂覆固化于玻璃基板，进一步提升电子空穴注入效率和发光效率，利于批量化生产。
本发明的技术方案是：一种微米周期结构ITO电极的OLED，包括玻璃基板；其特征在于：所述玻璃基板的正面依次设有ITO层、微米周期结构层、空穴注入层、空穴传输层、电子阻档层、发光层、空穴阻档层、电子传输层、电子注入层和金属电极层；所述玻璃基板的背面依次设有散射层和固化层。
所述ITO层的厚度为150～300nm。
所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻档层、发光层、空穴阻档层、电子传输层、电子注入层、金属电极层的厚度为均为10～500nm。
所述发光层为单色光R、G、B中的一种或是单色光R、G、B的组合构成的发光层。
所述金属电极层是Al层或LiF与Al的组合。
所述微米周期结构层是将具有SiO2小球铺排的ITO基板进行干蚀刻制程，其参数为上电极功率500W、下电极功率 200W、氯气流量 10sccm、三氯化硼流量40sccm以及氩气流量 10sccm，在ITO层表面形成0.3～3μm周期性结构，ITO层蚀刻深度范围30～100nm，SiO2小球直径为0.3～3μm。
所述散射层为微纳米SiO2小球，小球直径为0.3～2μm，散射层通过SiO2小球与紫外光固化光学胶充分混合后涂覆于玻璃衬底表面，涂覆厚度约为200～300μm，将膜用UV固化5～10min，UV处理后的散射层的平均厚度为150～280μm。
一种微米周期结构ITO电极的OLED的制备方法，包括如下步骤：
(1)在玻璃基板上蒸镀上ITO层，并在ITO层上铺排SiO2小球并进行干蚀刻制程形成，ITO层表面形成微米周期结构层；
(2)使用H2O2、CO2的水气二流体处理微米周期结构层；
(3)将完成处理的具有周期ITO结构的玻璃基板层置于真空蒸镀机台中，依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层、电子阻档层、发光层、空穴阻档层、电子传输层、电子注入层和金属电极层；
(4)在完成蒸镀有机层的玻璃基板上制作散射层，将散射层SiO2小球与紫外光固化光学胶充分混合后涂覆于玻璃基板表面，成膜后用UV固化5～10min形成固化层。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种微米周期结构ITO电极的OLED及其制备方法，本发明OLED结构新颖，制备原理清晰，在氧化铟锡(ITO)表面形成微米周期结构，在玻璃基板上形成散射层，可以增加OLED的出光效率，其中ITO微米周期结构是通过SiO2微纳米直径小球作ICP-RIE掩膜完成，在有机发光层蒸镀前，使用H2O2、CO2的水气二流体处理ITO表面，增加ITO表面的功函数至5.3V左右，以提升电子空穴的注入效率，玻璃基板上形成散射层是通过紫外固化光学胶(NOA73)胶水，SiO2微纳米直径小球涂覆固化于玻璃基板，可以取得10～20%发光效率的提升，且工艺基础成熟，原材料容易取得，利于批量化生产。
附图说明
图1 为本发明周期性结构示意图。
图2 为本发明OLED分层结构示意图。
图中：玻璃基板100、ITO层101、微米周期结构层102、空穴注入层103、空穴传输层104、电子阻档层105、发光层106、空穴阻档层107、电子传输层108、电子注入层109、金属电极层110、散射层200、固化层201。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-2所示，一种微米周期结构ITO电极的OLED，包括玻璃基板100；玻璃基板100的正面依次设有ITO层101、微米周期结构层102、空穴注入层103、空穴传输层104、电子阻档层105、发光层106、空穴阻档层107、电子传输层108、电子注入层109和金属电极层110；玻璃基板100的背面依次设有散射层200和固化层201。
如图1-2所示，一种微米周期结构ITO电极的OLED，ITO层101的厚度为150～300nm；空穴注入层103、空穴传输层104、电子阻档层105、发光层106、空穴阻档层107、电子传输层108、电子注入层109、金属电极层110的厚度为均为10～500nm；发光层为单色光R、G、B中的一种或是单色光R、G、B的组合构成的发光层；金属电极层110是Al层或LiF与Al的组合；微米周期结构层102是将具有SiO2小球铺排的ITO基板进行干蚀刻制程，其参数为上电极功率500W、下电极功率 200W、氯气流量 10sccm、三氯化硼流量40sccm以及氩气流量 10sccm，在ITO层表面形成0.3～3μm周期性结构，ITO层蚀刻深度范围30～100nm，SiO2小球直径为0.3～3μm；散射层200为微纳米SiO2小球，小球直径为0.3～2μm，散射层通过SiO2小球与紫外光固化光学胶充分混合后涂覆于玻璃衬底表面，涂覆厚度约为200～300μm，将膜用UV固化5～10min，UV处理后的散射层的平均厚度为150～280μm。
如图1-2所示，一种微米周期结构ITO电极的OLED的制备方法，包括如下步骤：
(1)在玻璃基板100上蒸镀上ITO层101，并在ITO层101上铺排SiO2小球并进行干蚀刻制程形成，ITO层101表面形成微米周期结构层102；
(2)使用H2O2、CO2的水气二流体处理微米周期结构层102；
(3)将完成处理的具有周期ITO结构的玻璃基板层置于真空蒸镀机台中，依次蒸镀空穴注入层103、空穴传输层104、电子阻档层105、发光层106、空穴阻档层107、电子传输层108、电子注入层109和金属电极层110；
(4)在完成蒸镀有机层的玻璃基板100上制作散射层200，将散射层200中SiO2小球与紫外光固化光学胶充分混合后涂覆于玻璃基板100表面，成膜后用UV固化5～10min形成固化层201。
如图1-2所示，一种微米周期结构ITO电极的OLED的制备原理如下：ITO表面形成微米周期结构层，这种周期性结构提升发光效率的机理主要有两方面，其一是缩短两极间距，OLED 组件属于层层堆栈三明治结构，两极间夹着有机材料，可视为简单的平行板结构，在ITO层上制作周期性结构后，蒸镀有机层，其周期性结构将被保留，当有机材料厚度不变时，其两极间的距离为 d，而当有周期性结构时因堆栈的关系缩短了两极间的距离为 d’，且根据平行板电场强度定义E=V/d，其中 E 为电场强度V为电压伏特 d 为平行板间距，当电压固定不变时，电场强度与平行板间距离成反比，因此两极间距离缩短时将能得到更强的电场强度获得更多的电荷。在不影响ITO体电阻的情况下，通过ITO层周期性结构，能有效地缩短两极间的距离，增加电子空穴的注入效率，从而提升高发光效率。其二是增加了电极与有机材料的接触面积，根据物理性质结构以最密堆积的方式排列方式计算面积，不同直径周期，面积可增加20%～50%，代表两极与有机材料间的接触面积增多，而接触面积的增加将使得电荷从两极输入至有机材料的密度增大，进而提升电子与空穴注入机率，且结构周期越小接触面积越大，其发光效率越高。

Claims (8)

1.一种微米周期结构ITO电极的OLED，包括玻璃基板(100)；其特征在于：所述玻璃基板(100)的正面依次设有ITO层(101)、微米周期结构层(102)、空穴注入层(103)、空穴传输层(104)、电子阻档层(105)、发光层(106)、空穴阻档层(107)、电子传输层(108)、电子注入层(109)和金属电极层(110)；所述玻璃基板(100)的背面依次设有散射层(200)和固化层(201)。
2.根据权利要求1所述的一种微米周期结构ITO电极的OLED，其特征在于：所述ITO层(101)的厚度为150～300nm。
3.根据权利要求1所述的一种微米周期结构ITO电极的OLED，其特征在于：所述空穴注入层(103)、空穴传输层(104)、电子阻档层(105)、发光层(106)、空穴阻档层(107)、电子传输层(108)、电子注入层(109)、金属电极层(110)的厚度为均为10～500nm。
4.根据权利要求1所述的一种微米周期结构ITO电极的OLED，其特征在于：所述发光层为单色光R、G、B中的一种或是单色光R、G、B的组合构成的发光层。
5.根据权利要求1所述的一种微米周期结构ITO电极的OLED，其特征在于：所述金属电极层(110)是Al层或LiF与Al的组合。
6.根据权利要求1所述的一种微米周期结构ITO电极的OLED，其特征在于：所述微米周期结构层(102)是将具有SiO2小球铺排的ITO基板进行干蚀刻制程，其参数为上电极功率500W、下电极功率 200W、氯气流量 10sccm、三氯化硼流量40sccm以及氩气流量 10sccm，在ITO层表面形成0.3～3μm周期性结构，ITO层蚀刻深度范围30～100nm，SiO2小球直径为0.3～3μm。
7.根据权利要求1所述的一种微米周期结构ITO电极的OLED，其特征在于：所述散射层(200)为微纳米SiO2小球，小球直径为0.3～2μm，散射层通过SiO2小球与紫外光固化光学胶充分混合后涂覆于玻璃衬底表面，涂覆厚度约为200～300μm，将膜用UV固化5～10min，UV处理后的散射层的平均厚度为150～280μm。
8.一种微米周期结构ITO电极的OLED的制备方法，其特征在于，制备权利要求1-7任一项所述的微米周期结构ITO电极的OLED，包括如下步骤：
(1)在玻璃基板(100)上蒸镀上ITO层(101)，并在ITO层(101)上铺排SiO2小球并进行干蚀刻制程形成，ITO层(101)表面形成微米周期结构层(102)；
(2)使用H2O2、CO2的水气二流体处理微米周期结构层(102)；
(3)将完成处理的具有周期ITO结构的玻璃基板层置于真空蒸镀机台中，依次蒸镀空穴注入层(103)、空穴传输层(104)、电子阻档层(105)、发光层(106)、空穴阻档层(107)、电子传输层(108)、电子注入层(109)和金属电极层(110)；
(4)在完成蒸镀有机层的玻璃基板(100)上制作散射层(200)，将散射层(200)SiO2小球与紫外光固化光学胶充分混合后涂覆于玻璃基板(100)表面，成膜后用UV固化5～10min形成固化层(201)。
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