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
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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