2 0 0 6o L E D基金项目：上海市青年科技启明星计划( B 类) ( N o 0 6 Q B l 4 0 5 1 )不同表面预处理对有机电致发光显示器性能的影响庄筱磊徐洪光，张积梅，何钧，施展，周刚，余峰，黄浩上海广电电子股份有限公司；上海2 0 0 0 8 1r a y z h u a n g 1 6 3 c o m摘要本文从生产角度来研究基板表面的预处理工艺对O L E D 的影响，分别用u VO z o n e ，氧P l a s m a 以及两者相结合的表面处理，并按照生产工艺制作器件，对其接触角，方阻以及光电特性等测试结果来对各种表面处理的效果进行比较，结果表明以上处理都对改善了器件性能，不同程度提高了器件的清洁度，亮度和发光效率，其中u VO z o n e 和氧P l a s m a 结合的处理的效果最为显著，在1 0 V 时亮度达到7 9 9 2 0c d m 2 ，比其他两种处理方式亮度提高约2 5 。关键字有机电致发光显示器；表面预处理；接触角，发光效率1 引言自1 9 8 7 年T a n g 等首次制成低压直流驱动的有机电致发光显示器( O L E D ) 1 1 以来，其性能得到长足进步。现在O L E D已从实验室走进了生产厂房，各种单色，全彩的器件应用于手机。M p 3 等便携式数码产品上，其批量制造工艺日臻完善。在如今的O L E D 的生产工艺流程中，在基板进入真空镀膜工艺之前，通常会进行清洗和表面预处理工艺 2 】，而不同的生产厂商会使用不同的预处理方式，其中u VO z o n e 以及 氧P l a s m a 等是比较常见的表面预处理工艺。本文从生产角度来研究O L E D 基板表面的预处理工艺的效果，从接触角和方阻值，等方面进行测试比较，并进行u vO z o n e ，P l a s m a 以及两者相结合的表面处理后，按照生产工艺制作器件，通过对其的光电特性，发光效率【3 】等测试结果来对各种表面处理的效果进行比较，在实施生产中寻找最有效预处理工艺。2 8 62 实验对未清洗、清洗后、清洗后再进行u vO z o n e 处理、清洗后进行P l a s m a 处理和清洗后进行u v 处理和P l a s m a 处理的几块基板的I T O 表面进行了接触角，方阻，功函数的测试；并在不同表面处理的各个基板上按照生产工艺进行制作同样结构的绿色器件来进行光电参数特性的比较。各器件预处理工艺如下：器件1U vO z o n e 处理，器件2 氧P l a s m a 处理，器件3U VO z o n e 和氧P l a s m a 处理。结构如下：I T O ( 15 0 n m ) H I L ( 3 5 n m ) N P B ( 2 5 n m ) A l q 3 ( 3 5 n m ) ：C 5 4 5 T ( 1 ) A l q 3 ( 3 0 n m ) L i F ( 1 n m ) A l ( 1 0 0 n m )上述材料均为作为生产使用所购置的商品化量产材料。清洗工艺为标准生产没备：碱性清洗剂清洗。纯水清洗，超声清洗。纯净压缩空气吹干等工艺流程。并分别进行u vO z o n e 紫外臭氧处理；真空条件下R Fp l a s m a0 2 处理。有机材料蒸发速率为0 1 - 0 5 n m s 不等，阴极蒸发速率为0 5 n m s ；成膜真空度大约为8 1 0 6 P a 。基板I T O 表面的方阻由四探针方阻测试仪测得；接触角由S u r f a c ea n a l y s i ss y s t e m ( s A T ) 测量；器件的亮度，电流和电压由K e i t h l e y 2 4 0 0 ，M i n o l t aL S l 0 0 组建的I V L i 贝O 试系统测量。3 结果与讨论I T O 面电阻为1 1 9 9Q 口的基板在进行了清洗处理，清洗加上u VO z o n e 臭氧处理，清洗加上氧P l a s m a 处理，以及清洗后进行u vO z o n e 和P l a s m a 处理有四探针方阻仪所测得的I T O 面电阻的变化见表l ，各种表面处理的方式对于I T O 表面的面电阻的改变并程度不同，清洗，清洗加u V 的变化不到0 1Q ，口，清洗加P l a s m a 加u v 后的变化也只有0 1 3n 口，而最后进行P l a s m a 处理的方阻变化最大，氧P l a s m a 处理改变了了I T O 薄膜表面的导电性，使得I T O 的方阻有了一定的降低 4 1 。表1 比较各种表面预处理后方阻T a b l e1 C o m p a r i s o no ft h es h e e tr e s i s t a n c ea f t e rd i f f e r e n ts u r f a c ep r o - t r e a t m e n t s乎均方阻值O 口未清洗1 1 9 9清洗后1 1 9 5清洗+ U V1 1 9 2清洗+ P l a s m a1 1 7 8清洗+ U V + P l a s m a1 1 7 4清洗+ P l a s m a + U V11 8 6而由表2 可以看出，各种表面处理方式对于I T O 基板表面清洁度的提高都十分明显；清洗之后就能把接触角控制再1 0 度左右，而加上P l a s m a 的处理减小接触角但并不显著。加上u V 之后接触角则是控制在5 度左右，由此得出各种方式的组合中，最后进行u VO z o n e 的工艺的处理能够使基板表面清洁度最好，u v 高能量的紫外光除去表面沾染污染物的效果最为明显【5 】【6 1 。表2 各种表面预处理后接触角的变化 T a b l e2 C o m p a r i s o no ft h ec o n t a c ta n g l ea f t e rd i f f e r e n ts u r f a c ep r o - t r e a t m e n t s进行不同预处理的器件1 2 3 经测试。如图l ，2 电流一电压，亮度电压特性曲线，相同的电压下，器件3 ( U V 加P l a s m a ) 的电流最大。器件1 ( u v ) 的电流最小；器件1 工作电压为1 0 V 亮度为5 9 6 0 0 c d m 2 器件2 为6 1 6 9 0c d m 2 ，而器件3 在相同的工作电压亮度达到了7 9 9 2 0c d m 2 ；而且同样在I O V 下，器件3 的发光效率为4 3 8 1 m W ，器件2 为3 5 6l m W ，器件1 为3 9 2l m W ，经过u VO z o n e 氧P l a s m a 处理后的亮度最高，发光效率也最高。u VO z o n e 的处理可以将I T O 基板上残留有机物除去，而存在I T O 表面的缺陷可利用氧P l a s m a的表面改质处理，以增加正电荷注入，因此，u VO z o n e 及氧P l a s m a 处理，都能有效地降低起亮电压。提高表面功函数，提高器件发光效率 7 】【8 】【9 】。而实验结果表明u VO z o n e 加氧P l a s m a 处理工艺的效果对器件的亮度，发光效率的提高是最为显著的。芑 口 o ojUV o l t a g e 埘图1 不同预处理工艺器件的I V 曲线F i g1 E l e c t r i c a l ( I - V ) c h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tO L E Dd e v i c e sV o l t a g el 哪图2 不同预处理工艺的器件的L V 曲线F i g2 ，o p t i c a l ( L V ) c h a r a c t e r i s t i c sC u r r e n tl 矗，图3 不同预处理工艺器件的发光效率和电流曲线F i g3 C o m p a r i s o no ft h ee f f i c i e n c yf o rd i f f e r e n tO L E Dd e v i c e s产_点口u一啊蛹c董曙譬，flco-Fcou匠山啦uc曩c一_Ej4 结论实验证明在各种表面预处理工艺中，氧P l a s m a 处理对降低I T O 表面方阻的作用最大，u vO z o n e 的处理能够将器件表面的接触角降到最小，清洁度最好，而u VO z o n e 加上氧P l a s m a 的处理对提高器件亮度，发光效率的贡献最为显著。在生产工艺中，可以考虑配置u VO z o n e 和氧P l a s m a 的预处理没各，结合两种处理方式，使得生产的O L E D 的器件可以达到最佳的性能。参考文献【1 】C W ，T a n ga n dS A V a nS l y k e ，A p p l P h y s L e t t 5 1 ，9 1 3 ，( 1 9 8 7 ) 【2 】李文连，有机E L 产业发展的最新动态，液晶与显示，第1 6 卷第1 期2 0 0 1 年3 月7 7【3 】李文连，有机电致发光的效率，液晶与显示，第1 6 卷第2 期2 0 0 1年6 月1 2 0【2 】H y o u n g s i kK i m ，J u n h oL e ea n dC h i n h oP a r k ，S u r f a c eC h a r a c t e r i z a t i o no f0 2 一P l a s m a T r e a t e dI n d i u m T i n O x i d e ( I T O ) A n o d e sf o rO r g a n i cL i g h t E m i t t i n g D e v i c eA p p l i c a t i o n s ，J o u r n a lo ft h eK o r e a nP h y s i c a lS o c i e t y ，4 1 ，3 ，( 2 0 0 2 ) ，3 5 5【3 1K S u g i y a m a ，H I s h l ia n dY u k i o ，D e p e n d e n c eo fi n d i u m t i n o x i d ew o r kf u n c t i o no ns u r f a c ec l e a n i n gm e t h o da ss t u d i e db yu l t r a v i o l e ta n dX r a yp h o t o e m i s s i o ns p e c t r o s c o p i e s ，J A p p l P h y s 8 7 ，2 9 5 ，( 2 0 0 0 ) 1 4 】c C W u 。C I W u ，J C S t u r m ，A K a h n ，S u r f a c em o d i f i c a t i o no fi n d i u mt i no x i d eb yp l a s m at r e a t m e n t ：A ne f f e c t i v em e t h o dt Oi m p r o v et h ee f f i c i e n c y ，b r i g h t n e s s ，a n dr e l i a b i l i t yo fo r g a n i cl i g h te m i t t i n gd e v i c e