CN112201678A - 高色彩饱和度硅基oled微型显示器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机发光二极管制造技术领域，特别涉及一种硅基OLED微型显示器及其制备方法，该显示器由硅基CMOS驱动电路基底、顶部发光多层复合阳极、蓝光有机发光层、增透层、量子点彩色过滤层、无机或高分子复合薄膜密封层以及玻璃盖片组成；该显示器的制备中运用干法刻蚀工艺制备复合阳极像素点，并应用掺杂方式实现蓝光有机发光层的制备。所述显示器具备光损耗少的特点。
Description
技术领域
本发明涉及有机发光二极管制造技术领域，特别涉及一种硅基OLED微型显示器及其制备方法。
背景技术
硅基OLED微型显示器是有机显示技术的重要分支。硅基OLED微型显示器具有自发光、厚度薄、质量轻、抗冲击、耐振动、视角大、响应时间短、高低温特性好、发光效率高、功耗低、集成度高、体积小、易于携带等优异特性。在军事、航空航天和个人消费电子等领域具有重要的应用前景。随着国家军事安全形式和个人对消费电子需求的发生变化，市场对高性能微型显示器的需求正越来越迫切。
目前，硅基OLED微型显示器器件是基于白光（white）+彩色过滤层（color filter）技术实现全彩色化显示，由于通白光过彩色滤光片时，部分光被滤光层吸收掉，亮度会有所损失，需要提高发光效率进行弥补，导致目前OLED器件的发光亮度较低，器件寿命较短；另外，采用白光+彩色过滤层的方式制备硅基OLED微型显示器器件，受限于OLED白光光谱和彩色过滤透过率光谱峰位的限制，器件色彩饱和度及色域较低，难以满足器件实际应用要求。
若利用精密的光罩与 CCD 像素对位技术制作硅基OLED微型显示器器件，开发三基色RGB像素独立发光技术，制备红、绿、蓝三基色发光中心，通过调节三种颜色组合的混色比和发光峰位，产生真彩色，使三色 OLED 元件独立发光构成一个像素；该技术能有效提升器件色彩饱和度，但由于硅基OLED微型显示器像素尺寸较小，接近微米级的范围，目前采用该技术应用于硅基OLED微型显示器像素点的制备，在工程上还难以实现。
因此，如何设计和制备出满足应用要求的高色彩饱和度的硅基OLED微型显示器器件，是实现硅基OLED微型显示器制造和产业化的关键或基础。
另外，目前阳极像素点主要采用湿法光刻工艺制备，在清洗环节过程中需要引入清洗剂，清洗时间过短则光胶残留严重，若清洗时间延长，则会造成阳极表面腐蚀恶化，引起器件电压升高或其他缺陷，限制了良品率提升，极大地影响器件制备工艺的稳定性和产品一致性问题。
发明内容
针对目前硅基OLED微型显示器存在色彩饱和度低，器件显示效果差的不足，本发明提出了基于量子点和高效率蓝光的硅基OLED微型显示器及其制备方法。
硅基OLED微型显示器，其特征在于该结构从下往上依次由硅基CMOS驱动电路基底、顶部发光多层复合阳极、蓝光有机发光层、增透层、量子点彩色过滤层、无机或高分子复合薄膜密封层以及玻璃盖片组成。
具体的，所述硅基CMOS驱动电路基底采用线宽为0.18µm、0.13µm、0.11µm或90nm硅基驱动电路。
具体的，所述发光多层复合阳极采用三层复合结构或两层复合结构，所述的三层复合结构从下往上由Cr、Al和AlN的材料组合，或Ti、Al和AlN的材料组合，或Ti、Al和TiN的材料组合中任意一种；所述的两层复合结构从下往上由Al和TiN的材料组合，或Ti和TiN的材料组合中任意一种；所述发光多层复合阳极厚度控制在40~100nm。
具体的，蓝光有机发光结构，从下往上依次由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和半透明阴极Mg：Ag组成。
具体的，增透层采用高折射率增透材料。
具体的，量子点彩色过滤层，由高分子基体材料和平行排列在高分子基体材料上的能够发射出红光量子点层、绿光量子点层以及透明光胶层组成。最优的，所述量子点层彩色过滤层采用石墨烯量子点或碲化镉量子点。
具体的，无机或高分子复合薄膜密封层由无机氧化物和派瑞林交替生产2-3周期构成，整体厚度控制在300~800nm，无机氧化物单层厚度50~100nm，派瑞林单层厚度100~500nm。
高色彩饱和度硅基OLED微型显示器制备方法，其特征包括以下步骤：
第一步，在硅基CMOS驱动电路基底上，先利用电子束蒸发、热蒸发、离子束辅助沉积等PVD方法依次制备发光多层复合阳极；
第二步，利用干法刻蚀工艺制备出阳极像素点；
第三步，通过掩膜方式在阳极像素点蒸镀蓝光有机发光结构以及增透层；所述蓝光有机发光结构由蓝光主体BH和蓝光客体材料BD通过掺杂方式实现蓝光发射；
第四步，通过涂覆的方式，在增透层材料上分别制备三基色量子点彩色过滤层。
第五步，在量子点彩色过滤层上分别制备三氧化二铝和派瑞林薄膜密封层。其中，薄膜密封层由三氧化二铝和派瑞林薄膜循环交替生产二周期形成；
第六步，在薄膜密封层上贴玻璃盖片进行保护。
进一步的，第二步所述的干法刻蚀工艺，具体操作为：在发光多层复合阳极上涂覆光阻材料，经过I线曝光、显影去胶流程，在像素点区域保留光阻层，在像素间距位置形成刻蚀窗口；然后利用ICP刻蚀设备，在F基或Cl基的等离子体氛围中，对介质化合物膜或金属膜层进行分步刻蚀；刻蚀完成后，去除光阻，完成阳极像素点精细化制作。
进一步的，为了提高电子或空穴注入或传输能力，可以在空穴注入层、空穴传输层和子传输层、电子注入层进行少量掺杂，提高器件空穴或电子注入和传输能力，最大限度实现载流子的复合平衡。
本发明的高色彩饱和度硅基OLED微型显示器结构与白光+彩色过滤层工艺相比，具有制备工艺流程短、工艺窗口宽、工艺稳定性易控制等优点，因此可降低器件整体制作成本，有利于实现工厂化批量生产。由于直接采用高效率蓝光有机发光结构，蓝光部分未经滤光，光损耗较少；该显示与现有的白光+彩色过滤层的方式制备硅基OLED微型显示器器件相比，其色彩饱和度及色域较大，弥补了市场蓝光有机发光结构硅基OLED微型显示器的市场空白，是目前白光硅基OLED微型显示器器件的优良替代方案；另外，本发明的复合阳极结构采用干法刻蚀工艺制备阳极像素点，有别于湿法阳极像素点制作工艺，对介质化合物膜或金属膜层进行分步刻蚀，实现硅基阳极像素点精细化制作。相对于湿法工艺，干法刻蚀可以避免阳极严重腐蚀，提高工艺窗口和产品一致性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2 多层复合阳极干法刻蚀阳极像素点形貌。
具体实施方法
实施例1：硅基OLED微型显示器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在8英寸0.13µm的硅基驱动电路上，先利用电子束蒸发、热蒸发、离子束辅助沉积等PVD方法制备三层阳极Cr/Al/AlN，三层阳极总厚度控制在20~100nm，其中，金属Cr厚度5~40nm、金属Al厚度20~50nm、AlN厚度1~3nm。
第二步，利用干法刻蚀工艺制备出阳极像素点，像素点尺寸大小3.3µm×9.9µm，像素间距0.8µm。
第三步，通过掩膜方式在阳极像素点分别蒸镀制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、半透明阴极Mg：Ag和高折射率的增透层材料。其中，发光层由蓝光主体BH和蓝光客体材料BD通过掺杂方式实现蓝光发射。为了提高电子或空穴注入或传输能力，可以在层空穴注入层、空穴传输层和子传输层、电子注入层进行少量掺杂。
第四步，通过涂覆的方式，在增透层材料上分别制备石墨烯红、绿、蓝三基色量子点彩色过滤层。
第五步，在量子点彩色过滤层上分别制备三氧化二铝和parylene薄膜密封层。其中，薄膜密封层由三氧化二铝和parylene薄膜循环交替生产二周期形成，其中，单层三氧化二100~250nm，单层parylene厚度200~500nm。
第六步，在薄膜密封层上贴玻璃片保护。
实施例2：硅基OLED微型显示器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在12英寸0.11µm的硅基驱动电路上，先利用电子束蒸发、热蒸发、离子束辅助沉积等PVD方法制备两层阳极Al/AlN，两层阳极厚度控制20~100nm范围，其中金属Al厚度20~50nm、AlN厚度1~3nm；
第二步，利用干法刻蚀工艺制备出阳极像素点，像素点尺寸大小5µm×15µm，像素间距1µm。
第三步，通过掩膜方式在阳极像素点分别蒸镀制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、半透明阴极Mg：Ag和高折射率的增透层材料。
第四步，通过涂覆的方式，在增透层材料上分别制备碲化镉量子点红、绿、蓝三基色彩色过滤层；
第五步，在碲化镉量子点彩色过滤层上分别制备三氧化二铝和派瑞林薄膜密封层。其中，薄膜密封层由三氧化二铝和派瑞林薄膜交替生产3周期形成。单层三氧化二铝100~200nm，单层派瑞林厚度150~500nm。
第六步，在薄膜密封层上贴玻璃片保护。
Claims (10)
1.硅基OLED微型显示器，其特征在于该结构从下往上依次由硅基CMOS驱动电路基底、顶部发光多层复合阳极、蓝光有机发光层、增透层、量子点彩色过滤层、无机或高分子复合薄膜密封层以及玻璃盖片组成。
2.如权利要求1所述的硅基OLED微型显示器，其特征在于硅基CMOS驱动电路基底采用线宽为0.18µm、0.13µm、0.11µm或90nm硅基驱动电路。
3.如权利要求1所述的硅基OLED微型显示器，其特征在于发光多层复合阳极采用三层复合结构或两层复合结构，所述的三层复合结构从下往上由Cr、Al和AlN的材料组合，或Ti、Al和AlN的材料组合，或Ti、Al和TiN的材料组合中任意一种；所述的两层复合结构从下往上由Al和TiN的材料组合，或Ti和TiN的材料组合中任意一种；所述发光多层复合阳极厚度控制在40~100nm。
4.如权利要求1所述的硅基OLED微型显示器，其特征在于蓝光有机发光结构，从下往上由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和半透明阴极Mg：Ag组成。
5.如权利要求1所述的硅基OLED微型显示器，其特征在于增透层采用高折射率增透材料。
6.如权利要求1所述的硅基OLED微型显示器，其特征在于量子点彩色过滤层由高分子基体材料和平行排列在高分子基体材料上的能够发射出红光量子点层、绿光量子点层以及透明光胶层组成。
7.如权利要求1所述的硅基OLED微型显示器，其特征在于无机或高分子复合薄膜密封层由无机氧化物和派瑞林交替生产2-3周期构成，整体厚度控制在300~800nm，无机氧化物单层厚度50~100nm，派瑞林单层厚度100~500nm。
8.高色彩饱和度硅基OLED微型显示器制备方法，其特征包括以下步骤：
第一步，在硅基CMOS驱动电路基底上，先利用电子束蒸发、热蒸发、离子束辅助沉积等PVD方法依次制备发光多层复合阳极；
第二步，利用干法刻蚀工艺制备出阳极像素点；
第三步，通过掩膜方式在阳极像素点蒸镀蓝光有机发光结构以及增透层；所述蓝光有机发光结构由蓝光主体BH和蓝光客体材料BD通过掺杂方式实现蓝光发射；
第四步，通过涂覆的方式，在增透层材料上分别制备三基色量子点彩色过滤层；
第五步，在量子点彩色过滤层上分别制备三氧化二铝和派瑞林薄膜密封层，
其中，薄膜密封层由三氧化二铝和派瑞林薄膜循环交替生产二周期形成；
第六步，在薄膜密封层上贴玻璃盖片进行保护。
9.如权利要求8所述的高色彩饱和度硅基OLED微型显示器制备方法，其特征在于第二步所述的干法刻蚀工艺，具体操作为：在发光多层复合阳极上涂覆光阻材料，经过I线曝光、显影去胶流程，在像素点区域保留光阻层，在像素间距位置形成刻蚀窗口；然后利用ICP刻蚀设备，在F基或Cl基的等离子体氛围中，对介质化合物膜或金属膜层进行分步刻蚀；刻蚀完成后，去除光阻，完成阳极像素点精细化制作。
10.如权利要求8所述的高色彩饱和度硅基OLED微型显示器制备方法，其特征在于第三步中在蓝光有机发光结构的空穴注入层、空穴传输层和子传输层、电子注入层进行少量掺杂，提高器件空穴或电子注入和传输能力，最大限度实现载流子的复合平衡。
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