TW201438321A - 提高oled結構中鋁反射率的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種提高OLED結構中鋁反射率的方法，所述OLED結構包括頂層ITO、中間反射層和底層ITO，所述中間反射層為鋁反射層，方法包括：形成一底層ITO；在所述底層ITO表面鍍所述鋁反射層，同時並通入充足氧氣，從而在所述鋁反射層表面均勻形成一氧化鋁膜層；調配所述鋁反射層的鍍膜速率直至所述氧化鋁膜層形成；在所述氧化鋁層表面形成所述頂層ITO。
Description
本發明涉及OLED製造工藝技術領域，尤其涉及一種提高OLED結構中鋁反射率的方法。
在OLED製造工藝領域，OLED一般為“三明治”結構，由ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經過電子和空穴傳輸層遷移到發光層，並在發光層中相遇，形成激子並使發光分子激發，後者經過輻射弛豫而發出可見光。如第一圖所示，OLED的“三明治”結構一般包括上層1，中間層2和底層3，上層1以Top-ITO覆蓋並作為OLED的陽極，中間層2以Ag作為反射材，底層3為Bottom-ITO，作為IC pad的接觸材，制程機台使用濺射（Sputter）鍍膜方式。
考慮到Ag材料的氧化特性需將Bottom-ITO與Ag/Top-ITO分成兩層來定義圖元區（pixel）與驅動區（driver）的圖形。另外，Ag的高反射率提供OLED調色的制程可控性，但是Ag的氧化性強（腐蝕性強），如第二圖所示，容易在金屬層，即中間層2表面發生凹陷與凸起（Hillock）（圖中的白色鏤空三角形所指代的特徵），使得薄膜表面粗糙起伏、膜質較不佳，而靶材的價格高出2-3倍，從而增加了製作的成本。關於金屬鋁，鋁的反射率(小於等於90%)雖不如銀，但其制程具有成熟性，且已經被廣泛地運用在TFT-LTPS的工藝中。
針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種提高OLED結構中鋁反射率的方法，以鋁完全替換原來的銀反射層，並在反射層表面形成氧化層（氧化鋁）且借由調配此氧化層的厚度與膜質折射率的搭配來增加整體的反射率，降低了材料成本。
本發明的其中一目的是通過下述技術方案實現的：
一種提高OLED結構中鋁反射率的方法，所述OLED結構包括頂層ITO、中間反射層和底層ITO，所述中間反射層為鋁反射層，其中：
形成一底層ITO；
在所述底層ITO表面鍍所述鋁反射層，同時並通入充足氧氣，從而在所述鋁反射層表面均勻形成一氧化鋁膜層；
調配所述鋁反射層的鍍膜速率直至所述氧化鋁膜層形成；
在所述氧化鋁層表面形成所述頂層ITO。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述氧化鋁膜層的層厚為5nm～50nm。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節功率、溫度與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節功率與溫度來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節功率與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節溫度與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述鋁反射層的鍍膜速率為5埃/秒～10埃/秒。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述氧化鋁膜層的膜質折射率為1.7～1.8。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述鋁反射層的厚度為2000埃。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，採用濺射鍍膜方式實現鍍膜過程。
與已有技術相比，本發明的有益效果可為：
通過在中間鋁反射層的表面鍍上一層氧化鋁膜層來改善中間反射層的反射率，經實際測試結果，反射率可以提高2%～3%，並進一步增強OLED調色的制程可控性。
本發明的其中一目的是通過下述技術方案實現的：
一種提高OLED結構中鋁反射率的方法，所述OLED結構包括頂層ITO、中間反射層和底層ITO，所述中間反射層為鋁反射層，其中：
形成一底層ITO；
在所述底層ITO表面鍍所述鋁反射層，同時並通入充足氧氣，從而在所述鋁反射層表面均勻形成一氧化鋁膜層；
調配所述鋁反射層的鍍膜速率直至所述氧化鋁膜層形成；
在所述氧化鋁層表面形成所述頂層ITO。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述氧化鋁膜層的層厚為5nm～50nm。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節功率、溫度與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節功率與溫度來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節功率與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，通過同時調節溫度與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的鍍膜速率。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述鋁反射層的鍍膜速率為5埃/秒～10埃/秒。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述氧化鋁膜層的膜質折射率為1.7～1.8。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，所述鋁反射層的厚度為2000埃。
上述提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中，採用濺射鍍膜方式實現鍍膜過程。
與已有技術相比，本發明的有益效果可為：
通過在中間鋁反射層的表面鍍上一層氧化鋁膜層來改善中間反射層的反射率，經實際測試結果，反射率可以提高2%～3%，並進一步增強OLED調色的制程可控性。
1．．．頂層ITO
2．．．中間反射層
21．．．氧化鋁膜層
3．．．底層ITO
第一圖示出了現有技術中OLED的結構示意圖；
第二圖示出了現有技術中在OLED中間反射層表面發生的入射光及反射光和折射光的模擬示意圖；
第三圖示出了本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法的OLED的結構示意圖；
第四圖示出了本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法的流程示意框圖；
第五圖示出了本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法的在鍍上氧化鋁後的中間反射層表面發生的理想入射光與反射光的模擬示意圖。
第二圖示出了現有技術中在OLED中間反射層表面發生的入射光及反射光和折射光的模擬示意圖；
第三圖示出了本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法的OLED的結構示意圖；
第四圖示出了本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法的流程示意框圖；
第五圖示出了本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法的在鍍上氧化鋁後的中間反射層表面發生的理想入射光與反射光的模擬示意圖。
下面結合原理圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。
如第三圖所示，本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中OLED結構包括頂層ITO 1、中間反射層2和底層ITO 3，中間反射層2為鋁反射層，在底層ITO 9表面鍍鋁反射層，即中間反射層2時並通入充足的氧氣，從而在中間反射層2，也即鋁反射層的表面均勻形成一層氧化鋁膜層21，氧化鋁膜層21表面光滑平整。
如第四圖所示，本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法包括下列步驟：
S1.形成一底層ITO 3；
S2.在底層ITO 3表面鍍鋁反射層2，同時並通入充足氧氣，從而在鋁反射層2表面均勻形成一氧化鋁膜層21；
S3.調配鋁反射層2的鍍膜速率直至氧化鋁膜層21形成；
S4.在氧化鋁層21表面形成頂層ITO 1。
在本發明的優選實施例中，中間反射層2的厚度為2000埃，氧化鋁膜層21的層厚為5nm～50nm，為了製備出符合上述要求的氧化鋁膜層21，可以通過同時調節功率、溫度與氧氣的流量來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率，也可以通過同時調節功率與溫度來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率，或者是通過同時調節功率與氧氣的流量來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率，還可以通過同時調節溫度與氧氣的流量來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率。
需要指出的是，鋁反射層2的鍍膜速率優選為5埃/秒～10埃/秒，氧化鋁膜層21的膜質折射率優選為1.7～1.8，鍍膜優選採用濺射鍍膜實現。
根據“薄膜光學理論”，薄膜光學理論以導納軌跡法（Admittance loci）為基礎，氧化鋁膜層垂直入射的反射率R由氧化鋁膜層的厚度d、消光係數k和膜質折射率n決定，由於光場強度會隨著光進入薄膜內所行進距離以指數關係衰減，與此相關的是消光係數k，參看第五圖所示，氧化鋁膜層21垂直入射的反射率R（主要為可見光，波長為450nm～680nm）計算公式如下：式（1）
其中，n-ik為金屬薄膜導納值（Admittance），此處為氧化鋁薄膜導納值，導納值指的是系統中電磁波的磁場（H）與電場（E）之比（Y=H/E）。式（2）
式（2）代表了金屬薄膜的特性，稱之為薄膜的特徵矩陣，簡稱膜矩陣，α-iβ為金屬薄膜導納值，δf=2πDf/λ0為氧化鋁Al2O3的相厚度(相鄰兩反射/折射光束的相位差)，ηf為氧化鋁的導納值(n=1.6)，將上述參數值代入公式（2）計算金屬膜的導納值，再代入上述公式（1）求得最大反射率。氧化鋁是相對低折射率的氧化膜(僅次於二氧化矽的1.45)，因表面的狀態與光厚度的改變，及其不易分解及散射很小的特性，會使得得到的實驗資料結果不相同。參看第五圖所示，氧化鋁膜層的存在使得折射幾乎完全消失，並且反射光與入射光基本處於同一直線上。
經實驗測試得到，表面鍍有氧化鋁膜層的鋁層的反射率要比單獨的鋁層的反射率提高約2%～3%，該資料為其他領域的應用資料，顯示器的部分待實驗結果加以驗證。
綜上所述，本發明實現了金屬鋁膜表面的缺陷修補及覆蓋，抑制金屬鋁表面的凹陷與突起（Hillock）現象，進而改善其反射率，並進一步增強OLED調色的制程可控性。
以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明並不限制於以上描述的具體實施例，其只是作為範例。對於本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本發明的範疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和範圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的範圍內。
如第三圖所示，本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法，其中OLED結構包括頂層ITO 1、中間反射層2和底層ITO 3，中間反射層2為鋁反射層，在底層ITO 9表面鍍鋁反射層，即中間反射層2時並通入充足的氧氣，從而在中間反射層2，也即鋁反射層的表面均勻形成一層氧化鋁膜層21，氧化鋁膜層21表面光滑平整。
如第四圖所示，本發明提高OLED結構中鋁反射率的方法包括下列步驟：
S1.形成一底層ITO 3；
S2.在底層ITO 3表面鍍鋁反射層2，同時並通入充足氧氣，從而在鋁反射層2表面均勻形成一氧化鋁膜層21；
S3.調配鋁反射層2的鍍膜速率直至氧化鋁膜層21形成；
S4.在氧化鋁層21表面形成頂層ITO 1。
在本發明的優選實施例中，中間反射層2的厚度為2000埃，氧化鋁膜層21的層厚為5nm～50nm，為了製備出符合上述要求的氧化鋁膜層21，可以通過同時調節功率、溫度與氧氣的流量來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率，也可以通過同時調節功率與溫度來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率，或者是通過同時調節功率與氧氣的流量來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率，還可以通過同時調節溫度與氧氣的流量來調配氧化鋁膜層21的鍍膜速率。
需要指出的是，鋁反射層2的鍍膜速率優選為5埃/秒～10埃/秒，氧化鋁膜層21的膜質折射率優選為1.7～1.8，鍍膜優選採用濺射鍍膜實現。
根據“薄膜光學理論”，薄膜光學理論以導納軌跡法（Admittance loci）為基礎，氧化鋁膜層垂直入射的反射率R由氧化鋁膜層的厚度d、消光係數k和膜質折射率n決定，由於光場強度會隨著光進入薄膜內所行進距離以指數關係衰減，與此相關的是消光係數k，參看第五圖所示，氧化鋁膜層21垂直入射的反射率R（主要為可見光，波長為450nm～680nm）計算公式如下：式（1）
其中，n-ik為金屬薄膜導納值（Admittance），此處為氧化鋁薄膜導納值，導納值指的是系統中電磁波的磁場（H）與電場（E）之比（Y=H/E）。式（2）
式（2）代表了金屬薄膜的特性，稱之為薄膜的特徵矩陣，簡稱膜矩陣，α-iβ為金屬薄膜導納值，δf=2πDf/λ0為氧化鋁Al2O3的相厚度(相鄰兩反射/折射光束的相位差)，ηf為氧化鋁的導納值(n=1.6)，將上述參數值代入公式（2）計算金屬膜的導納值，再代入上述公式（1）求得最大反射率。氧化鋁是相對低折射率的氧化膜(僅次於二氧化矽的1.45)，因表面的狀態與光厚度的改變，及其不易分解及散射很小的特性，會使得得到的實驗資料結果不相同。參看第五圖所示，氧化鋁膜層的存在使得折射幾乎完全消失，並且反射光與入射光基本處於同一直線上。
經實驗測試得到，表面鍍有氧化鋁膜層的鋁層的反射率要比單獨的鋁層的反射率提高約2%～3%，該資料為其他領域的應用資料，顯示器的部分待實驗結果加以驗證。
綜上所述，本發明實現了金屬鋁膜表面的缺陷修補及覆蓋，抑制金屬鋁表面的凹陷與突起（Hillock）現象，進而改善其反射率，並進一步增強OLED調色的制程可控性。
以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明並不限制於以上描述的具體實施例，其只是作為範例。對於本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本發明的範疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和範圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的範圍內。
1．．．頂層ITO
2．．．中間反射層
21．．．氧化鋁膜層
3．．．底層ITO
Claims (10)
- 一種提高OLED結構中鋁反射率的方法，所述OLED結構包括頂層ITO、中間反射層和底層ITO，所述中間反射層為鋁反射層，其特徵在於：
形成一底層ITO；
在所述底層ITO表面鍍所述鋁反射層，同時並通入充足氧氣，從而在所述鋁反射層表面均勻形成一氧化鋁膜層；
調配所述鋁反射層的鍍膜速率直至所述氧化鋁膜層形成；
在所述氧化鋁層表面形成所述頂層ITO。 - 如申請專利範圍第1項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，所述氧化鋁膜層的層厚為5nm～50nm。
- 如申請專利範圍第1項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，通過同時調節功率、溫度與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的形成速率和膜質折射率。
- 如申請專利範圍第1項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，通過同時調節功率與溫度來調配所述氧化鋁膜層的形成速率和膜質折射率。
- 如申請專利範圍第1項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，通過同時調節功率與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的形成速率和膜質折射率。
- 如申請專利範圍第1項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，通過同時調節溫度與氧氣的流量來調配所述氧化鋁膜層的形成速率和膜質折射率。
- 如申請專利範圍第3項至第6項中任意一項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，所述鋁反射層的鍍膜速率為5埃/秒～10埃/秒。
- 如申請專利範圍第3項至第6項中任意一項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，所述氧化鋁膜層的膜質折射率為1.7～1.8。
- 如申請專利範圍第8項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，所述鋁反射層的厚度為2000埃。
- 如申請專利範圍第1項之提高OLED結構中鋁反射率的方法，其特徵在於，採用濺射鍍膜方式實現鍍膜過程。
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