提升ito层空穴注入效率的方法和显示器件的阳极结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种提升ITO层空穴注入效率的方法和显示器件的阳极结构，所述方法应用于显示器件的阳极制作工艺中，包括：提供一预设有ITO区域的半导体结构；在位于所述ITO区域的半导体结构的上表面制备一ITO层；对所述ITO层进行预热后，于该ITO层的表面制备氧化石墨烯薄膜。所述阳极结构包括一具有ITO层的衬底结构，且该ITO层的上表面覆盖有一层氧化石墨烯。本发明方法通过在普通的ITO层上制备一层氧化石墨烯，形成新的阳极结构，使得ITO层的功函数增加，提升了空穴的注入效率，降低了驱动电压，进而能够增加显示器件的稳定性和使用寿命。
【专利说明】提升ITO层空穴注入效率的方法和显示器件的阳极结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种显示器件结构及其性能改进方法，尤其涉及一种提升ITO层空穴注入效率的方法和显示器件的阳极结构。
【背景技术】
[0002]氧化铟锡(Indium tin oxide,简称:ΙΤ0)由于其性质相当稳定,且导电性能好,还具有透光的特点，因此非常适合用于作为显示器件中的阳极导电材料，被广泛应用于OLED中。
[0003]由于氧化铟锡的功函数仅有4.5eV?4.8eV左右，低于大部分空穴传输材料的最高占据分子轨道(Highest occupied molecule orbital,简称:HOMO)能阶。另外,ITO 层表面如有碳氢化合物污染，会进一步造成其功函数的下降。
[0004]对于解决上述问题，目前业界普遍采用的措施是通过在ITO层沉积后，采用02等离子体或UV-臭氧对该ITO层表面进行处理，经过处理后ITO层表面的功函数升高至仅5eV。但是，这一数值仍然低于大部分电洞传输材料的Η0Μ0能阶约0.4eV。
[0005]中国专利(CN1781342A)公开了一种由氮等离子体处理的ITO膜的制备方法，包括使用氮等离子体处理ITO膜的表面等步骤。
[0006]通过该专利的方法虽然可以在一定程度上提高ITO层的功函数，但是提高的幅度有限，并不能达到大部分空穴传输材料的Η0Μ0能阶。
[0007]中国专利(CN102167523B)公开了一种紫外光照射改性ITO玻璃基板的方法，包括以下步骤:1)清洗ITO玻璃基板，并将ITO玻璃基板正面朝上放于紫外光灯中，照射I?30min ；2)按照体积比配制OTS-甲苯溶液，将照射好的ITO玻璃基板放入配置溶液中浸泡Is?40min，取出丙酮清洗后，烘干；3) ITO玻璃基板正面朝上再次置于紫外光等内进行照射I?50min，得到表面完全亲水的功能化ITO玻璃基板。
[0008]该专利通过紫外线照射的方法来提高ITO层的功函数，其提高的程度也十分有限，达不到大部分空穴传输材料的Η0Μ0能阶。
【发明内容】
[0009]鉴于上述问题，本发明提供一种提升ITO层空穴注入效率的方法和显示器件的阳极结构。
[0010]本发明解决技术问题所采用的技术方案为:
[0011]一种提升ITO空穴注入效率的方法，应用于显示器件的阳极制作工艺中，其中，所述方法包括:
[0012]提供一预设有ITO区域的半导体结构；
[0013]在位于所述ITO区域的半导体结构的上表面制备一 ITO层；
[0014]对所述ITO层进行预热后，于该ITO层的表面制备氧化石墨烯薄膜。
[0015]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，通过以下步骤形成所述ITO层:[0016]制备一层ITO薄膜覆盖所述半导体结构的上表面；
[0017]制备光刻胶覆盖所述ITO薄膜的上表面；
[0018]对所述光刻胶进行曝光、显影工艺后，刻蚀所述ITO薄膜形成所述ITO层。
[0019]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，在黄光环境下形成所述ITO层。
[0020]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，在制备所述氧化石墨烯薄膜之前，对所述ITO层进行清洗。
[0021]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，采用氧气等离子体工艺对所述ITO层进行清洗。
[0022]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，采用UV-臭氧工艺对所述ITO层进行清洗。
[0023]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，所述氧化石墨烯为多个单层薄膜组成的复合结构层；
[0024]其中，每个所述单层薄膜的厚度为0.55nm?1.5nm。
[0025]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，采用直流磁控溅射工艺制备所述氧化石墨烯，其功率为10?40W/cm。
[0026]所述的改善ITO空穴注入效率的方法，其中，在惰性气体或者其与氮气的混合气体的氛围中制备所述氧化石墨烯。
[0027]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，所述氛围的气压环境为1X10_3?I X lCr2tor;r。
[0028]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，所述惰性气体包括氦气、氩气、氖气、氪气、氙气中的任意一种或它们之间的组合。
[0029]所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其中，对所述ITO层进行预热的温度应控制在 50 ?300 0C ο
[0030]一种显示器件的阳极结构，其中，所述阳极结构包括一具有ITO层的衬底结构，且该ITO层的上表面覆盖有一层氧化石墨烯。
[0031]所述的ITO层结构，其中，所述氧化石墨烯由多个单层薄膜构成，每个该单层薄膜的厚度为0.55?1.5nm。
[0032]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0033]本发明方法通过在普通的ITO层上制备一层氧化石墨烯，形成新的阳极结构，使得ITO层的功函数增加，提升了空穴的注入效率，降低了驱动电压，进而能够增加显示器件的稳定性和使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
[0035]图1是传统OLED器件的结构示意图；
[0036]图2是本发明方法的步骤流程示意图；
[0037]图3是应用本发明ITO层结构的OLED器件的结构示意图。【具体实施方式】
[0038]本发明提供一种提升ITO层空穴注入效率的方法和显示器件的阳极结构。该阳极结构适用于有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,简称:0LED)显示器件的阳极制备中。
[0039]本发明方法的中心思想是当ITO层制备并形成所需要的图案后，蒸镀一层材质为氧化石墨烯(Graphene oxide,简称:G0)的缓冲层覆盖其表面，以利用氧化石墨烯材料的结构特性，使原本空穴的注入能障本身造成一个压降，此压降会造成原本ITO层与空穴传输层NPB间的能障缩小，以此来改善空穴注入效率。
[0040]如图1所示,一般OLED器件都包括玻璃基板(Glass substrate)、阳极(Anode)、空穴注入层(Hole-1njection layer,简称:HIL)、空穴传输层(Hole transport layer,简称:HTL)、发光层(Emission layer,简称:EML)、电子传输层(Electron transport layer,简称:ETL)和阴极(Cathode)。本发明提供的方法是在OLED器件制备的阳极制作工艺中进行的。
[0041]如图2所示，首先，制备一层ITO薄膜覆盖器件结构的表面，对于该ITO薄膜的制备可优选采用物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition,简称:PVD)进行。
[0042]然后，在ITO薄膜上涂覆光刻胶，并进行曝光和显影工艺，在该过程中，可优选在黄光环境下进行，经过曝光和显影工艺后的光刻胶中形成制备透明电极区域所需要的图案。
[0043]以该形成有图案的光刻胶为掩膜对其下方的ITO薄膜进行湿法刻蚀，使光刻胶中的图案转移至ITO薄膜中，以形成ITO层。
[0044]之后对ITO层的表面进行进一步的清理，以剥离器件表面残留的微量的碳氢化合物。
[0045]然后，将经过上述步骤后所形成的覆盖有ITO层的基板进行预热，使其温度控制在50°C?300°C之间(如50°C、100°C、150°C、300°C等)，并将其置于惰性气体与氮气混合的氛围中，其中，惰性气体可以是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种，也可以是上述集中气体的混合气体，并将惰性气体与氮气的混合气体的氛围压力控制在1X10_3?1X10_2托(torr)之间(如IX 10_3torr、5X 10_3torr、8X 10_3torr等),采用直流磁控派射的喷涂方法，将功率控制在10-40w/cm间(如10w/cm、20w/cm、30w/cm、40w/cm等),在ITO层表面喷涂一氧化石墨烯层，其中，该氧化石墨烯层为由厚度为0.55nm?1.5nm的单层氧化石墨烯构成的多层结构，其厚度可根据具体工艺需要来进行选择，当该氧化石墨烯层的厚度约厚时，空穴注入能障本身所造成的压降越大，控制该氧化石墨烯层的厚度可以得到最小的注入能障。该氧化石墨烯层的密度可以根据该层的分散液的浓度和喷涂时间来进行控制。
[0046]上述的氧化石墨烯层是一种石墨粉经化学氧化及剥离后的产物，为单一原子层，其可在横向尺寸扩展到数十微米，跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。被视为一种非传统形态的软性材料，可如同界面活性剂一般存在在界面中，并降低界面间的能量。
[0047]所以，本发明通过在ITO层上制备一层氧化石墨烯缓冲层，可以使得覆盖有该氧化石墨烯的ITO层的功函数增大，同时其空穴注入效率也相应升高，降低了驱动电压，进而增加了 OLED器件的稳定性和使用寿命。
[0048]下面提供两个优选实施例来对本发明方法进行详细说明。[0049]实施例1:
[0050]当工艺进行到对透明电极的表面进行进一步的清理，以剥离器件表面残留的微量的碳氢化合物后，对覆盖有ITO层的基板进行预热，使其温度保持在150°C之间，并将其置于IS气和氮气的混合气体氛围中，其中，IS气与氮气的占比为3:7，并控使该混合气体的内部压力为IX 10_3torr，采用直流磁控溅射的喷涂方法，将功率控制在15w/cm，在ITO层表面喷涂一氧化石墨烯层，其中，该氧化石墨烯层为由厚度为0.55nm?1.5nm的单层氧化石墨烯构成的多层结构，其厚度可根据具体工艺需要来进行选择，当该氧化石墨烯层的厚度越厚时，空穴注入能障本身所造成的压降越大，控制该氧化石墨烯层的厚度可以得到最小的注入能障。
[0051]实施例2:
[0052]当工艺进行到对透明电极的表面进行进一步的清理，以剥离器件表面残留的微量的碳氢化合物后，对覆盖有ITO层的基板进行预热，使其温度保持在150°C之间，并将其置于IS气和氮气的混合气体氛围中，其中，IS气与氮气的占比为1:4，并控使该混合气体的内部压力为IX 10_3torr，采用直流磁控溅射的喷涂方法，将功率控制在15w/cm，在ITO层表面喷涂一氧化石墨烯层，其中，该氧化石墨烯层为由厚度为0.55nm?1.5nm的单层氧化石墨烯构成的多层结构，其厚度可根据具体工艺需要来进行选择，当该氧化石墨烯层的厚度越厚时，空穴注入能障本身所造成的压降越大，控制该氧化石墨烯层的厚度可以得到最小的注入能障。
[0053]更进一步的，本发明的方法中，还可在制备氧化石墨烯层之前，先采用氧气电浆或紫外线照射对ITO层进行处理。
[0054]本发明还提供一种应用于显示器件中的阳极结构，该结构相对于现有的阳极具有较高的功函数和较高的空穴注入效率，该结构尤其适用于OLED器件的阳极制备中。
[0055]本发明的阳极结构包括一 ITO层和一缓冲层，该缓冲层覆盖于该ITO层的上表面，该缓冲层的材质为氧化石墨烯。
[0056]如图3所示，将该ITO层结构应用于OLED器件的阳极中，可以降低阳极的驱动电压，进而增加了 OLED器件的稳定性和使用寿命。
[0057]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【权利要求】
1.一种提升ITO空穴注入效率的方法，应用于显示器件的阳极制作工艺中，所述方法包括: 提供一预设有ITO区域的半导体结构； 在位于所述ITO区域的半导体结构的上表面制备一 ITO层； 对所述ITO层进行预热； 于该ITO层的表面制备氧化石墨烯薄膜。
2.如权利要求1所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，通过以下步骤形成所述ITO层: 制备一层ITO薄膜覆盖所述半导体结构的上表面； 制备光刻胶覆盖所述ITO薄膜的上表面； 对所述光刻胶进行曝光、显影工艺后，刻蚀所述ITO薄膜形成所述ITO层。
3.如权利要求2所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，在黄光环境下形成所述ITO层。
4.如权利要求1所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，在制备所述氧化石墨烯薄膜之前，对所述ITO层进行清洗。
5.如权利要求4所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，采用氧气等离子体工艺对所述ITO层进行清洗。
6.如权利要求4所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，采用UV-臭氧工艺对所述ITO层进行清洗。
7.如权利要求1所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯为多个单层薄膜组成的复合结构层； 其中，每个所述单层薄膜的厚度为0.55nm?1.5nm。
8.如权利要求1所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，采用直流磁控溅射工艺制备所述氧化石墨烯，其功率为10?40W/cm。
9.如权利要求1所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，在惰性气体或者其与氮气的混合气体的氛围中制备所述氧化石墨烯。
10.如权利要求9所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，所述氛围的气压环境为 I X 10 3 ?I X 10 2torr0
11.如权利要求9所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，所述惰性气体包括氦气、IS气、氖气、氪气、氣气中的任意一种或它们之间的组合。
12.如权利要求1所述的提升ITO空穴注入效率的方法，其特征在于，对所述ITO层进行预热的温度应控制在50?300°C。
13.—种显示器件的阳极结构，其特征在于，所述阳极结构包括一具有ITO层的衬底结构，且该ITO层的上表面覆盖有一层氧化石墨烯。
14.如权利要求13所述的ITO层结构，其特征在于，所述氧化石墨烯由多个单层薄膜构成，每个该单层薄膜的厚度为0.55?1.5nm。
【文档编号】H01L51/56GK103824975SQ201410070215
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】孙一歌, 康嘉滨, 鲁海生, 胡友元 申请人:上海和辉光电有限公司