專利名稱：一種以多孔氧化鋁為模板制備亞微米級結(jié)構(gòu)的oled制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種OLED制造工藝，尤其涉及一種具有亞微米級結(jié)構(gòu)的OLED制造工藝。
背景技術(shù)：
自1987年Tang等發(fā)表了有關(guān)OLED的第一篇論文以來，這種新型的電子器件一直受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。經(jīng)過20余年的努力，OLED器件已經(jīng)逐漸作為商業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入日常生活之中。然而，如何進(jìn)一步提高器件的效率仍有待進(jìn)一步的研究。理論上將微納結(jié)構(gòu)引入OLED中可以顯著的提高現(xiàn)其性能參數(shù)，如出光效率，載流子的復(fù)合率等。目前，將微納圖形應(yīng)用在OLED的制作工藝中已做了不少的嘗試。而現(xiàn)在亞微米級結(jié)構(gòu)的制備工藝，大多是采用電子束直寫、聚焦離子束直寫、全息激光技術(shù)等，均成本較高，且難以實現(xiàn)大面積制備。納米壓印光刻(NIL)作為納米尺度的圖型化技術(shù)之一，不受光學(xué)式光刻衍射極限的限制，具有成形分辨率高、效率高、成本低的特點，納米壓印光刻一直被國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)列為未來圖形化工藝的候選光刻技術(shù)之一，2004年被《MIT Review》譽為“可能改變世界的十大未來技術(shù)”之一，也是研究熱點之一。但使用納米壓印制備OLED中微結(jié)構(gòu)仍存在著模具尺寸難以做大，普遍采用的硬磨具壓印精度不能保證，模具重復(fù)使用效果不好等問題。因此，確有必要提供一種用于OLED中高效低成本且具有大面積制備前景的微納結(jié)構(gòu)的制造工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于具有亞微米級結(jié)構(gòu)OLED的制造工藝，以解決上述的問題。該工藝包括(a)模具制備過程，利用多孔氧化鋁模具翻模制備PDMS軟模具；(b)紫外固化膠圖形化步驟，在OLED的出光面上制備微納圖形結(jié)構(gòu)；(c)采用磁控濺射、真空熱鍍膜、溶液旋涂法等方式在圖形化的紫外固化膠上制備高折射率介質(zhì)層，本發(fā)明實例中采用了磁控濺射的方式制備氮化硅層；(d)OLED功能層制備，由陽極依序而上制備空穴輸運層，發(fā)光層，電子輸運層和陰極。
采用上述具有微納結(jié)構(gòu)OLED的制造工藝，放棄了以往制備亞微米級結(jié)構(gòu)的電子束直寫法，全息激光干涉法等成本高、效率低的工藝手段，采取了納米壓印的工藝，納米壓印光刻(NIL)作為納米尺度的圖型化技術(shù)之一，不受光學(xué)式光刻衍射極限的限制，具有成形分辨率高、效率高、成本低的特點，同時選用了具有亞微米級結(jié)構(gòu)并且具有大面積制備潛力的多孔氧化鋁作為模板，針對多孔氧化鋁金屬材質(zhì)易老損，變形后無法恢復(fù)的缺點，采用PDMS兩次翻模制備軟模具的制模工藝，PDMS良好的填充性能既保證了模具精度，其韌性也能提高模具的使用壽命，改善了以往硬模具重復(fù)使用效果不好等的缺點。本工藝采用了折射率較高的介質(zhì)層作為微結(jié)構(gòu)的蓋層，所選介質(zhì)層材料的化學(xué)、物理性質(zhì)穩(wěn)定，有保護微結(jié)構(gòu)層的作用，其高折射率同時能破壞光在OLED基片內(nèi)的全反射，對器件效率的提高有著積極作用。制備高折射率蓋層可以采取磁控濺射，熱蒸發(fā)鍍膜，溶液旋涂法等多種手段，也可選用二氧化鈦，氮化硅，硫化鋅等不同介質(zhì)層，本發(fā)明實例選用了磁控派射氮化娃制備介質(zhì)層的工藝。本發(fā)明結(jié)合了亞微米級結(jié)構(gòu)和高折射率介質(zhì)層兩種目前受到普遍認(rèn)可的提高OLED出光效率的手段，大大降低了現(xiàn)有圖形化技術(shù)的成本，同時且具有大面積制備的潛力。采用上述結(jié)構(gòu)，OLED的效率得到顯著提高，并且不影響基片上面的有機器件結(jié)構(gòu)，適用于任何發(fā)光結(jié)構(gòu)的OLED器件。


圖I為以多孔氧化鋁為模板制備PDMS軟模具的過程。圖Ia為PDMS灌注填充多孔氧化鋁模板工藝。圖Ib為PDMS的固化和脫模工藝。圖Ic為PDMS灌注填充圖Ib中得到的PDMS模具工藝。圖Id為PDMS的固化和脫模工藝。其中，10為多孔氧化鋁模板，12為PDMS填充劑，14為具有與多孔氧化鋁模具相反表面形貌的PDMS軟模具，18為具有與多孔氧化鋁相同表面形貌的PDMS軟模具。附圖2為壓印制備亞微米級結(jié)構(gòu)及OLED功能層制作流程圖。圖2a紫外固化膠的旋涂工藝。圖2b為紫外納米壓印工藝。圖2c為壓印完畢的脫模工藝。圖2d為在圖形化紫外壓印膠上磁控濺射氮化硅工藝。圖2e傳統(tǒng)OLED制備工藝。其中，20為OLED玻璃襯底，22為紫外固化膠，24為圖形化的紫外固化膠，26為磁控濺射的氮化硅層，28為OLED的ITO陽極層，210為空穴傳輸層NPB，212為發(fā)光層Alq3，214為陰極鋁層。附圖3為本實施例所采用的多孔氧化鋁模具及紫外固化膠紫外納米壓印結(jié)果的電鏡圖。附圖4為電壓IOV時具有亞微米級結(jié)構(gòu)及無結(jié)構(gòu)器件正面的光譜圖，其中符號■代表的曲線為普通平面玻璃制作的器件，符號□代表的曲線為基片底部具有亞微米級結(jié)構(gòu)的器件，由圖中可以看出，具有亞微米級結(jié)構(gòu)器件的光譜并未出現(xiàn)明顯偏移，相同電壓情況下強度有20%的提聞。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1-4，本專利公布的以多孔氧化鋁為模板以紫外納米壓印的方式在OLED上制備亞微米級結(jié)構(gòu)的工藝過程包括以下步驟(I)如圖la、Ib所示，在多孔鋁模板上覆蓋PDMS，所用的PDMS填充物以PDMS本體和固化劑以10 I的質(zhì)量比混合攪拌，均勻灌注在多孔氧化鋁表面，然后在真空箱中經(jīng)過數(shù)次抽真空排除接觸面和溶液中的氣泡；氣泡完全消失后將模板放入烘箱中以80攝氏度的溫度烘烤兩個小時，待PDMS充分固化后將PDMS從多孔氧化鋁模板上剝離下來；(2)如圖lc、Id所示，在⑴中得到的PDMS模具上再次澆注PDMS填充物，工藝同 步驟(I)，固化后進(jìn)行脫模得到所需的PDMS軟模具，具有與多孔氧化鋁相同的表面形貌；(3)如圖2a所示在OLED基底上用勻膠機旋涂一層紫外固化膠，一級轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rpm,時間為10秒；二級轉(zhuǎn)速設(shè)定為5000rpm，時間為40秒，得到的膜厚約為500nm ；(4)如圖2b、2c所示用步驟⑵中得到的PDMS軟模具使紫外固化膠圖形化，將PDMS軟模具放置旋涂有紫外固化膠的OLED基底上，在自制的壓印平臺上以5N/S的加壓速率，壓力增至100N/m2的時保持3分鐘，然后以5N/S的減壓速率除去壓力，最后用紫外光源對固化膠照射20秒，待固化膠固化完全后進(jìn)行脫模。(5)如圖2d所示，在圖形化的紫外固化膠上采用常溫射頻磁控濺射工藝制備氮化硅層，濺射功率選取150W，濺射的時間越長，厚度越大，對紫外固化膠層的保護越好，氮化硅的濺射速度為150nm/H，本發(fā)明實施例中氮化硅濺射時間為3小時。(6)如圖2e所示在OLED基片的陽極上進(jìn)行傳統(tǒng)的OLED制備方法，利用陽極材料專用洗滌劑、去離子水以及丙酮乙醇溶液對圖形化OLED基片的ITO—面進(jìn)行超聲清洗，之后將基片放置在紅外燈下烘干。然后采取真空鍍膜的方式依次蒸鍍OLED功能層，先蒸鍍空穴傳輸層NPB，如本實施例中NPB的蒸鍍電流為45A，電壓為I. 3V，膜厚為40nm、再蒸鍍發(fā)光層及電子傳輸層Alq3，如本實施例中Alq3的蒸鍍電流為45A，電壓為I. 3V，膜厚為60nm，最后蒸鍍Al層，如本實施例中Al的蒸鍍電流為280A，電壓為I. 8V，膜厚為80nm，蒸鍍薄膜的電流和電壓值，視鍍膜設(shè)備具體型號，蒸發(fā)舟與蒸發(fā)源的實際接觸情況調(diào)整，各層蒸鍍的膜厚用晶振片控制。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以多孔氧化鋁為模板壓印制備OLED上亞微米級結(jié)構(gòu)的工藝，其特征在于，包括如下步驟 (1)制備模具第一步，以聚二甲基硅氧烷為填充物在多孔氧化鋁模板上翻模；第二步，再次用聚二甲基硅氧烷為填充物在第一步得到的聚二甲基硅氧烷軟模具上翻模； (2)紫外固化膠圖形化用步驟(I)得到的聚二甲基硅氧烷為模具，用紫外納米壓印的方式在OLED基片上做微納米圖形結(jié)構(gòu)；壓印結(jié)束后用紫外光源對固化膠進(jìn)行曝光固化 ’最后脫豐吳; (3)采用磁控濺射氮化硅在圖形化的紫外固化膠上制備高折射率介質(zhì)層； (4)在陽極上制作OLED器件由陽極依序而上，在陽極上蒸鍍空穴輸運層，然后在空穴輸運層上蒸鍍發(fā)光層及電子輸運層，最后蒸鍍陰極。
2.如權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述多孔氧化鋁模板利用陽極二次氧化工藝制備，其尺度和深寬比可控，根據(jù)OLED的需要制備不同的微結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述多孔氧化鋁模板能進(jìn)行多次翻模得到聚二甲基硅氧烷軟模具，聚二甲基硅氧烷軟模具能翻模生成新的聚二甲基硅氧烷軟模具。
4.如權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述聚二甲基硅氧烷軟模具具有可撓曲性，在壓印時能加較大的壓印力、保持較長壓印時間，使固化膠在模具中充分填充。
5.如權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于采用真空熱蒸鍍法，磁控濺射法，溶液旋涂法制備高折射率介質(zhì)層。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于采用真空蒸發(fā)鍍膜法在紫外固化膠表面制備高折射率介質(zhì)層時，真空鍍膜機真空度在IXlO-3Pa的氣壓以下，將所選的高折射率材料加熱使其蒸發(fā)或升華從而沉積在圖形化的紫外固化膠表面。
7.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于采用溶液旋涂在粗糙基底表面制備高折射率介質(zhì)層時，需要將所選的高折射率材料溶于溶劑中，使用旋涂勻膠機將薄膜均勻的涂布在圖形化的紫外固化膠之上。
8.如權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于采用的溶劑不能與紫外固化膠發(fā)生反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以多孔氧化鋁為模板壓印制備OLED上亞微米級結(jié)構(gòu)的工藝，包括如下步驟(1)制備模具；(2)紫外固化膠圖形化；(3)采用磁控濺射氮化硅在圖形化的紫外固化膠上制備高折射率介質(zhì)層；(4)在陽極上制作OLED器件。本發(fā)明大大降低了現(xiàn)有圖形化技術(shù)的成本，同時且具有大面積制備的潛力，使OLED的效率得到顯著提高，并且不影響基片上面的有機器件結(jié)構(gòu)，適用于任何發(fā)光結(jié)構(gòu)的OLED器件。
文檔編號H01L51/56GK102629669SQ20121008815
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者丁玉成, 盧秉恒, 王莉, 羅鈺, 魏慧芬 申請人:西安交通大學(xué)