OLED器件制作关键步骤
摘要: 作为阳极的 ITO 表面状态好坏直接影响空穴的注入和与有机薄膜层间的界面电子状态及有机材料的成膜性。如果 ITO 表面不清洁,其表面自由能变小,从而导致蒸镀在上面的空穴传输材料发生凝聚、成膜不均匀。
OLED 器件制作包括:
ITO/Cr 玻璃清洗 ——→ 光刻 ——→ 再清洗 ——→ 前处理 ——→ 真空蒸发多层有机层( 4-5 层) ——→ 真空蒸发背电极 ——→ 真空蒸发保护层 ——→ 封装 ——→ 切割 ——→ 测试 ——→ 模块组装 ——→ 产品检验、老化实验以及 QC 抽检工序
ITO 的洗净及表面处理
作为阳极的 ITO 表面状态好坏直接影响空穴的注入和与有机薄膜层间的界面电子状态及有机材料的成膜性。如果 ITO 表面不清洁,其表面自由能变小,从而导致蒸镀在上面的空穴传输材料发生凝聚、成膜不均匀。通常先对 ITO 表面用湿法处理,即用洗涤剂清洗,再用乙醇,丙酮及超声波清洗或用有机溶剂的蒸汽洗涤,后用红外灯烘干。洗净后对 ITO 表面进行活化处理,使 ITO 表面层含氧量增加,以提高 ITO 表面的功函数,也可以用过氧化氢处理 ITO 表面,用比例为水:双氧水:氨水 =5 : 1 : 1 的混合溶液处理后 , 使 OLED 器件亮度提高一个数量级。因为过氧化氢处理会使 ITO 表面过剩的锡含量减少而氧的比例增加,使 ITO 表面的功函数增加从而增加空穴注入的几率。紫外线 - 臭氧和等离子表面处理
是目前制作 OLED 器件常用的两种方法,主要目的是:
1 .去除 ITO 表面残留的有机物。
2 .促使 ITO 表面氧化增加 ITO 表面的功函数。
经 过脱脂处理表面处理后的 ITO 表面的功函数约为 4.6 eV, 经过紫外线 - 臭氧或等离子表面处理过的 ITO 表面的功函数约为 5.0 eV 以上,发光效率及工作寿命都会得到提高。在对 ITO 玻璃进行表面处理是一定要在干燥的真空操作条件下进行,处理过的 ITO 玻璃不要在空气中放置太久,否则 ITO 玻璃就会失去活性。基板的平坦度对有机薄膜的型态 (morphology) 也有关键性的影响,由于与有机薄膜接触的表面粗糙度对表面型态有显著的影响,因 此在绝缘层及金属极的制作就需要选择平整的制作过程。
有机薄膜蒸镀工艺
OLED 器件在高真空腔室中蒸镀多层有机材料薄膜,膜的质量是关系到器件质量和寿命的关键。在真空腔室中有多个加热舟蒸发源和相应的膜厚监控系统、 ITO 玻璃基板固定装置及金属掩膜装置 (Mask) 。有机材料的蒸汽压比较高,蒸发温度在 100 -500℃ 之间,就其特征:
1 、蒸汽压高( 150 -450℃ )。
2 、高温条件下易分解,易变性。
3 、泡沫状态下导热性不好。
在 蒸发沉积有机材料薄膜时,蒸发输率控制在 3-5Å/ 秒,这样在 Φ60 ㎜的基板范围内薄膜的均匀度可达 350 ű25 Å 。使用导热性好的加热舟,使蒸发速度容易控制。常用的加热舟有金属钼和钽加热舟,为了使加热更均匀,再加上带盖的石英舟,它使加热得到缓冲。在进行有机 材料薄膜蒸镀时 , 一般基板保持室温 , 防止温度升高破坏有机材料薄膜 , 蒸发速度不宜过快或过慢 , 使膜厚度不均匀 , 过厚。蒸发多种材料分别在几个真空室中进 行,防止交叉污染。在彩色 OLED 器件制作中,含有掺杂剂的有机材料薄膜的形成,要采取掺杂剂材料与基质材料共蒸发的工艺,一般掺杂剂材料控制在 0.5~2% (占基质材料的摩尔数),要求 在控制基质材料和蒸发量的同时,严格控制掺杂剂材料在基质中的含量。
有机材料蒸镀示意图

有机材料蒸镀常见问题
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