專利名稱：一種具有亞微米結構的oled制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于OLED制造領域，涉及一種OLED制造工藝，尤其涉及一種具有亞微米結 構的OLED制造工藝。
背景技術：
有機電致發光器件OLED在迅速的發展起來，納米制造技術也在逐漸的積累。近幾 年，將納米圖形應用在OLED的制作工藝中已做了不少的嘗試。理論上其可以顯著的提高現 有OLED的一些性能參數，如出光效率，載流子的復合率等。但是，在OLED器件上制作亞微 米結構難度很大，針對OLED的玻璃上的圖形化比較困難，例如采用納米壓印的辦法，必須 制作硬模具，但模具精度不能保證，壓印尺寸精度不能保證，脫模又容易損傷微結構。另外 為了增加OLED器件的壽命，提高OLED器件的發光性能，現在在OLED的圖形化工藝之后，普 遍采用添加緩沖層的方法以使后續制作的ITO電極平整。但是，這樣就大大增加了緩沖層 制作的工藝時間，并且減少制作良品率。另外，即使添加了緩沖層，ITO表面也不是絕對平 整的，而是有一定的波浪起伏。這種起伏的波浪會產生SPPs表面等離子體激元效應，降低 出光率。因此，確有必要提供一種具有亞微米結構的OLED制造工藝。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有亞微米結構OLED的制造工藝，以解決模具精度不 能保證，壓印尺寸精度不能保證，脫模容易損傷微結構等問題。該工藝包括下述步驟(a)制備二氧化硅薄膜通過磁控濺射在玻璃基片上覆上一層二氧化硅薄膜；(b) 二氧化硅圖形化在步驟(a)所述的二氧化硅薄膜上制作納米圖形結構；(c)制作OLED結構陽極在二氧化硅上均勻旋涂一層ITO導電溶膠，使其作為此 OLED結構陽極；(d)在陽極上依次蒸鍍空穴輸運層，蒸鍍發光層及電子輸運層，最后蒸鍍陰極。所述步驟(b)按照如下步驟首先，通過真空蒸鍍的方式，在二氧化硅上覆上一層金屬導電薄膜；然后涂膠，通 過旋涂的方法把電子束光刻膠涂敷在金屬導電薄膜表面；其次進行電子束光刻，使光刻膠 圖形化；再次用反應離子將圖形從電子束光刻膠上轉移到金屬膜上，然后用有機溶劑去掉 電子束光刻膠；第二次進行反應離子刻蝕，通過刻蝕把金屬膜上的圖形轉移到二氧化硅薄 膜上，即得到需要的圖形，從而將納米圖形轉移到二氧化硅薄膜上；最后用PH = 3. 5的稀鹽 酸溶液去除金屬膜。所述步驟(b)進行電子束光刻按照如下步驟首先通過旋涂的方法把光刻膠涂敷 在二氧化硅表面；其次進行直寫干涉光刻方法，使光刻膠圖形化；再次用反應離子刻蝕將 圖形從抗蝕膠上轉移到二氧化硅上；即得到需要的圖形，從而將納米圖形轉移到二氧化硅
3上；最后用有機溶劑去掉光刻膠。所述步驟(c)中ITO導電溶膠是氯化錫和硝酸銦以質量比9 1溶解在去離子 水中形成的溶膠，溶膠中溶質顆粒直徑在5nm左右。采用上述的具有亞微米結構OLED的制造工藝，可以較容易制作出適用于OLED器 件的高精度的亞微米級結構，解決了 OLED在玻璃上圖形化的難題，如采用納米壓印則必須 制作硬模具，但模具精度不能保證，壓印尺寸精度不能保證，脫模又容易損傷微結構。而且 本工藝采用導電透明ITO薄膜作為OLED結構陽極，由于采用了溶膠旋涂工藝，使得ITO薄 膜更好的同二氧化硅上的微納圖形結合，成膜更為均勻。目前的工藝在OLED的圖形化工藝之后，普遍采用添加緩沖層的方法以使后續制 作的ITO電極平整，但這樣就大大增加了緩沖層制作的工藝時間，此外即使添加了緩沖層， ITO表面也不是絕對平整的，而是有一定的波浪起伏。這種起伏的波浪會產生SPPs表面等 離子體激元效應，降低出光率。采用本制造工藝則可以獲得均勻的ITO陽極層，極大地改善 上述缺點。
附圖1為具有利用電子束光刻方法制作高保真納米結構的OLED器件制作流程圖。圖Ι-a為磁控濺射二氧化硅薄膜的工藝圖。圖Ι-b為蒸鍍鋁膜工藝圖。圖1-c為電子束光刻膠涂覆工藝圖。圖Ι-d為電子束光刻膠圖形化工藝圖。圖Ι-e為以電子束光刻膠作掩膜刻蝕鋁膜工藝圖。圖Ι-f為用有機溶劑去除電子束光刻膠工藝圖。圖l_g為以鋁作掩膜刻蝕二氧化硅薄膜工藝圖。圖Ι-h為用酸溶液去除鋁膜工藝圖。圖Ι-i為旋涂一層ITO溶膠薄膜工藝圖。圖Ι-j為傳統的OLED制備工藝圖。其中10為玻璃襯底，12為二氧化硅薄膜，14為鋁薄膜，16為電子束光刻膠，18為 ITO薄膜，110為空穴傳輸層，112為發光層及電子傳輸層，114為陰極鋁。附圖2為具有利用直寫干涉光刻技術方法制作高保真納米結構的OLED器件制作 流程圖。圖2_a為磁控濺射二氧化硅薄膜的工藝圖。圖2_b為光刻膠涂覆工藝圖。圖2-c為光刻膠圖形化工藝圖。圖2_d為以光刻膠作掩膜刻蝕二氧化硅薄膜工藝圖。圖2_e為用有機溶劑去除光刻膠工藝圖。圖2_f為旋涂一層ITO溶膠薄膜工藝圖。圖2-g為傳統的OLED制備工藝圖。其中20為玻璃襯底，22為二氧化硅薄膜，26為光刻膠，28為ITO薄膜，210為空穴 傳輸層，212為發光層及電子傳輸層，214為陰極鋁。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
以及發明人給出的實施例對本發明作進一步的詳 細描述。本專利公布的方法對典型的利用電子束光刻方法制作高保真納米結構的OLED制 作工藝過程包括以下步驟(1)如圖Ι-a所示通過常溫射頻磁控濺射在透明的玻璃基片10上覆上一層二氧化 硅薄膜12，在濺射速度(功率)調定后，濺射的時間越長，得到的層厚度越大，最終微結構的 縱深越大；(2)如圖Ι-b所示在二氧化硅薄膜12上蒸鍍鋁薄膜14，蒸鍍薄膜的電流和電壓 值，視鍍膜設備具體型號，蒸發舟與蒸發源的實際接觸情況調整，如本實施例中，電流選 300A，電壓1. 8V,因為鋁薄膜僅起到導電層和反應離子刻蝕中掩膜的作用，所以不必嚴格控 制厚度，如可采用IOOnm左右的鋁膜厚度，用晶振片探測膜厚。(3)如圖1-c所示在鋁膜14上旋涂一層電子束光刻膠16，如可用ZEP膠，旋涂速 度可在3800rpm ；(4)如圖Ι-d所示用電子束直寫的辦法使電子束膠16圖形化，圖形化結構可以 是光柵，點陣，如本實施例中，采用點陣結構，點陣直徑在100 500nm，周期在200nm 800nm ；(5)如圖Ι-e所示以圖形化的電子束光刻膠16作掩膜，用添加氯氣的氯化硼氣體 作為刻蝕氣體反應離子刻蝕鋁膜14，如本實施例中，用IOsccm的氯氣30SCCm的三氯化硼 混合氣體刻蝕，壓力，功率參數因刻蝕機具體型號而定，如本實施例中，壓力24Pa，射頻功率 IOOff ；(6)如圖l_f所示用丙酮溶液清洗去除圖Ie所示中的電子束光刻膠16 ；(7)如圖l_g所示以圖形化的鋁膜14作掩膜，用四氟化碳氣體作為刻蝕氣體反應 離子刻蝕二氧化硅12。如本實施例中，用50sCCm的四氟化碳反應氣體，壓力，功率參數因刻 蝕機具體型號而定，如本實施例中，壓力7Pa，射頻功率100W ；(8)如圖Ι-h所示用稀鹽酸清洗去掉圖Ig所示的鋁薄膜14得到具有納米結構的 基片；(9)如圖l_i所示用大量去離子水清洗(8)中得到的基片并烘干，然后用配制好的 ITO溶膠，采用用旋涂轉速為2000rpm。旋涂后得到的ITO薄膜18，并經過烘膠、紫外照射、 退火過程，制成的薄膜具有較好的透光性和導電性，可作為OLED器件的陽極；可作為OLED 器件的陽極；(10)如圖l_j所示在ITO薄膜18陽極上用傳統的OLED制備方法，如先蒸鍍NPB 空穴傳輸層110，如本實施例中NPB的蒸鍍電流為45A，電壓為1. 3V，膜厚為40nm、再蒸鍍 Alq3發光層及電子傳輸層112，如本實施例中Alq3的蒸鍍電流為45A，電壓為1. 3V，膜厚為 60nm、最后蒸鍍Al層114作為陰極，如本實施例中Al的蒸鍍電流為160A，電壓為1. 8V，膜 厚為80nm，蒸鍍薄膜的電流和電壓值，視鍍膜設備具體型號，蒸發舟與蒸發源的實際接觸情 況調整，各層蒸鍍的膜厚用晶振片控制。本專利公布的方法對直寫干涉光刻技術方法制作高保真納米結構的OLED制作工藝過程包括以下步驟(1)如圖2-a所示通過常溫射頻磁控濺射在透明的玻璃基片20上覆上一層二氧化 硅薄膜22，在濺射速度(功率)調定后，濺射的時間越長，得到的層厚度越大，最終微結構的 縱深越大；(2)如圖2-b所示在二氧化硅薄膜22上旋涂一層UV膠26，旋涂速度可在 3800rpm ；(3)如圖2-c所示用直寫干涉光刻技術加工使UV膠26圖形化，圖形化結構可以 是光柵，點陣，如本實施例中，采用點陣結構，點陣直徑在100 500nm，周期在200nm 800nm ；(4)如圖2-d所示以圖形化的UV膠26作掩膜，用四氟化碳氣體作為刻蝕氣體反應 離子刻蝕二氧化硅22。如本實施例中，用50sCCm的四氟化碳，壓力，功率參數因刻蝕機具體 型號而定，如本實施例中，壓力7Pa，射頻功率100W ；(5)如圖2-e所示用丙酮溶液清洗去除UV膠26得到具有納米結構的基片；(6)如圖2-f所示用大量去離子水清洗(5)中得到的基片并烘干，然后用配制好的 ITO溶膠，采用用旋涂轉速為2000rpm。旋涂后得到的ITO薄膜18，并經過烘膠、紫外照射、 退火過程，制成的薄膜具有較好的透光性和導電性，可作為OLED器件的陽極；(7)如圖2-g所示在ITO薄膜陽極上用傳統的OLED制備方法，如先蒸鍍NPB空穴 傳輸層210，如本實施例中NPB的蒸鍍電流為45A，電壓為1. 3V，膜厚為40nm、再蒸鍍Alq3發 光層及電子傳輸層212，如本實施例中Alq3的蒸鍍電流為45A，電壓為1. 3V，膜厚為60nm、 最后蒸鍍Al層214作為陰極，如本實施例中Al的蒸鍍電流為160A，電壓為1.8V，膜厚為 80nm，蒸鍍薄膜的電流和電壓值，視鍍膜設備具體型號，蒸發舟與蒸發源的實際接觸情況調 整，各層蒸鍍的膜厚用晶振片控制。上述實施例僅是本發明的較佳實施方式，詳細說明了本發明的技術構思和實施要 點，并非是對本發明的保護范圍進行限制，凡根據本發明精神實質所作的任何簡單修改及 等效結構變換或修飾，均應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種具有納米結構的OLED制造工藝，其特征在于，包括下述步驟(a)制備二氧化硅薄膜通過磁控濺射在玻璃基片上覆上一層二氧化硅薄膜；(b)二氧化硅圖形化在步驟(a)所述的二氧化硅薄膜上制作納米圖形結構；(c)制作OLED結構陽極在二氧化硅上均勻旋涂一層ITO導電溶膠，使其作為此OLED結構陽極；(d)在陽極上依次蒸鍍空穴輸運層，蒸鍍發光層及電子輸運層，最后蒸鍍陰極。
2.如權利要求1所述一種具有納米結構的OLED制造工藝，其特征在于，所述步驟(b) 按照如下步驟首先，通過真空蒸鍍的方式，在二氧化硅上覆上一層金屬導電薄膜；然后涂膠，通過旋 涂的方法把電子束光刻膠涂敷在金屬導電薄膜表面；其次進行電子束光刻，使光刻膠圖形 化；再次用反應離子將圖形從電子束光刻膠上轉移到金屬膜上，然后用有機溶劑去掉電子 束光刻膠；第二次進行反應離子刻蝕，通過刻蝕把金屬膜上的圖形轉移到二氧化硅薄膜上， 即得到需要的圖形，從而將納米圖形轉移到二氧化硅薄膜上；最后用PH = 3. 5的稀鹽酸溶 液去除金屬膜。
3.如權利要求2所述一種具有納米結構的OLED制造工藝，其特征在于，所述步驟(b) 進行電子束光刻按照如下步驟首先通過旋涂的方法把光刻膠涂敷在二氧化硅表面；其次 進行直寫干涉光刻方法，使光刻膠圖形化；再次用反應離子刻蝕將圖形從抗蝕膠上轉移到 二氧化硅上；即得到需要的圖形，從而將納米圖形轉移到二氧化硅上；最后用有機溶劑去 掉光刻膠。
4.如權利要求1所述一種具有納米結構的OLED制造工藝，其特征在于，所述步驟(c) 中ITO導電溶膠是氯化錫和硝酸銦以質量比9 1溶解在去離子水中形成的溶膠，溶膠中 溶質顆粒直徑在5nm左右。
全文摘要
本發明公開了一種具有亞微米結構的OLED制造工藝，包括下述步驟(a)制備二氧化硅薄膜通過磁控濺射在玻璃基片上覆上一層二氧化硅薄膜；(b)二氧化硅圖形化在步驟(a)所述的二氧化硅薄膜上制作納米圖形結構；(c)制作OLED結構陽極在二氧化硅上均勻旋涂一層ITO導電溶膠，使其作為此OLED結構陽極；(d)在陽極上依次蒸鍍空穴輸運層，蒸鍍發光層及電子輸運層，最后蒸鍍陰極。本發明的OLED制造工藝，容易便制作出適用于OLED器件的高精度的亞微米級結構，解決了OLED的玻璃上不易圖形化的難題，使得導電透明ITO薄膜成膜更為均勻，ITO電極良品率高、出光率高。
文檔編號H01L51/56GK101969104SQ20101028669
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者丁玉成, 何眾贇, 原俊文, 王莉, 羅鈺, 鄺俊生 申請人:西安交通大學;西安瑞特快速制造工程研究有限公司