OLED制备工艺

OLED的制备工艺目前在中国大陆，OLED显示器件的制备还处于实验室阶段，但已到达了中试的边缘，因此我们将主要讨论实验室的OLED制备工艺。不管是实验室、中试，还是量产，OLED器件的制备过程基本一致，主要区别在于器件的真空蒸镀设备上。实验室一般选用手动的真空蒸镀设备进行单片样品蒸镀，以便于制作种类不同的实验样品；中试线一般采用半自动的真空蒸镀设备进行连续的多片样品蒸镀，以便于小批量产品的切换；量产线一般采用全自动的真空蒸镀设备进行流水样品蒸镀（或采用线蒸镀技术与工艺），以便于提高良品率、降低产品成本。据悉，也有的机构正在研究尝试在量产线上用旋涂技术工艺进行生产OLED产品。OLED显示器件的制备工艺包括：ITO玻璃清洗→光刻→再清洗→前处理→真空蒸镀有机层→真空蒸镀背电极→真空蒸镀保护层→封装→切割→测试→模块组装→产品检验及老化实验等十几道工序，其几个关键工序的工艺如下。（1）ITO玻璃的洗净及表面处理ITO作为阳极其表面状态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。ITO表面的处理过程为：洗洁精清洗→乙醇清洗→丙酮清洗→纯水清洗，均用超声波清洗机进行清洗，每次洗涤采用清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法。然后再用红外烘箱烘干待用。对洗净后的ITO玻璃还需进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数。也可以用比例为水:双氧水:氨水=5:1:1混合的过氧化氢溶液处理ITO表面，使ITO表面过剩的锡含量减少而氧的比例增加，以提高ITO表面的功函数来增加空穴注入的几率，可使OLED器件亮度提高一个数量级。ITO玻璃在使用前还应经过“紫外线－臭氧”或“等离子”表面处理，主要目的是去除ITO表面残留的有机物、促使ITO表面氧化、增加ITO表面的功函数、提高ITO表面的平整度。未经处理的ITO表面功函数约为4.6eV，经过紫外线－臭氧或等离子表面处理后的ITO表面的功函数为5.0eV以上，发光效率及工作寿命都会得到提高。对ITO玻璃表面进行处理一定要在干燥的真空环境中进行，处理过的ITO玻璃不能在空气中放置太久，否则ITO表面就会失去活性。（2）ITO的光刻处理工艺（3）有机薄膜的真空蒸镀工艺OLED器件需要在高真空腔室中蒸镀多层有机薄膜，薄膜的质量关系到器件质量和寿命。在高真空腔室中设有多个放置有机材料的蒸发舟，加热蒸发舟蒸镀有机材料，并利用石英晶体振荡器来控制膜厚。ITO玻璃基板放置在可加热的旋转样品托架上，其下面放置的金属掩膜板控制蒸镀图案。在我们的真空蒸镀设备上进行蒸镀实验，实验结果表明，有机材料的蒸发温度一般在170℃～400℃之间、ITO样品基底温度在100℃～150℃、蒸发速度在1晶振点～10晶振点/秒（即约0.1nm～1nm/S）、蒸发腔的真空度在5×10-4Pa～3×10-4Pa时蒸镀的效果较佳。但是，有机材料的蒸镀目前还存在材料有效使用率低（〈10%）、掺杂物的浓度难以精确控制、蒸镀速率不稳定、真空腔容易污染等等不足之处，从而导致样片基板的镀膜均匀度达不到器件要求。（4）金属电极的真空蒸镀工艺金属电极仍要在真空腔中进行蒸镀。金属电极通常使用低功函数的活泼金属，因此在有机材料薄膜蒸镀完成后进行蒸镀。常用的金属电极有Mg/Ag、Mg:Ag/Ag、Li/Al、LiF/Al等。用于金属电极蒸镀的舟通常采用钼、钽和钨等材料制作，以便用于不同的金属电极蒸镀（主要是防止舟金属与蒸镀金属起化学反应）。金属电极材料的蒸发一般用加热电流来表示，在我们的真空蒸镀设备上进行蒸镀实验，实验结果表明，金属电极材料的蒸发加热电流一般在70A～100A之间（个别金属要超过100A）、ITO样品基底温度在80℃左右、蒸发速度在5晶振点～50晶振点/秒（即约0.5nm～5nm/S）、蒸发腔的真空度在7×10-4Pa～5×10-4Pa时蒸镀的效果较佳。（5）器件封装工艺OLED器件的有机薄膜及金属薄膜遇水和空气后会立即氧化，使器件性能迅速下降，因此在封装前决不能与空气和水接触。因此，OLED的封装工艺一定要在无水无氧的、通有惰性气体（如氩气）的手套箱中进行。封装材料包括粘合剂和覆盖材料。粘合剂使用紫外固化环氧固化剂，覆盖材料则采用玻璃封盖，在封盖?内加装干燥剂来吸附残留的水分。图3.4为由于水分入侵造成有机层的破坏。