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研究生： 邱永昇
Yung-Sheng Chiu
論文名稱： 高效率高光色安定性螢光白光有機發光二極體之研製
Fabrication Study of High-efficiency and Color-stable Fluorescent White Organic Light-emitting Diodes
指導教授： 周卓煇
Jwo-Huei Jou
口試委員:
學位類別： 博士
Doctor
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2005
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 193
中文關鍵詞： 有機發光二極體 、白光元件 、高效率 、光色安定 、螢光
外文關鍵詞： organic light-emitting diodes, white-light device, high-efficiency, color-stable, fluorescence
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    • 利用薄層元件結構、適當之元件能階設計、選用高發光效率之紅、藍綠光染料，及能量轉移效率極佳之藍光主體材料，以溶劑預溶混合均勻之主、客發光材料混合物為源蒸鍍，我們製備了一系列高效率、高光色安定性螢光白光有機電致發光二極體（White Organic Light- Emitting Diode, WOLED）；所用主體材料為1,4-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl、1-tert-butyl-9,10-bis(2-naphtyl)anthracene、藍綠光染料di(tri-phenylamine)-1,4-divinylna-phthalene、綠光染料10-(2-benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyrano(6,7,8-l,j)quinolizine-11-one、紅光染料4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(julolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran；所搭配的電洞傳輸材料為N,N’-bis-(1-naphthy)-N,N’diphenyl-1,1’-biphenyl4-4’-diamine，電子傳輸材料為1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene；所得元件結構使電子、電洞容易進入發光層中，更可藉由高能量轉移效率的主體材料，將激態能量有效轉移至客發光分子，而得高發光效率；另外，所得摻雜染料分佈均勻之單一發光層，加上前述適當之元件結構，使電子、電洞容易被侷限在此發光層中再結合發光，不易因施加電壓變化而偏移至其他非發光層，故可得高光色安定性；所得三波長WOLEDs元件中，最大發光效率可達16 lm/W或19.2 cd/A，在元件亮度為100 cd/m2時，其1931國際照明標準委員會（Commission International de L’Eclairage，CIE）色座標為（0.359, 0.427），此元件最大發光亮度可達56,000 cd/m2；所得雙波長純白光WOLEDs元件中，發光效率最高者，可達6.6 lm/W或9.6 cd/A，在元件亮度為100 cd/m2時，其CIE色座標為（0.346, 0.343）；所得三波長純白光WOLEDs元件中，效率最高者達5.9 lm/W或8.5 cd/A，在元件亮度為100 cd/m2時，其CIE色座標為（0.339, 0.359）；所得各式白光或純白光WOLED元件，在亮度從100 cd/m2變化至10,000 cd/m2時，其所得CIE色座標變化，均小於（0.03, 0.03）。

    獻………………………………………………………………Ⅰ 摘要……………………………………………………………Ⅱ 致謝……………………………………………………………Ⅲ 目錄……………………………………………………………Ⅶ 表目錄………………………………………………………ⅩⅡ 圖目錄………………………………………………………ⅩⅢ 壹、緒論 ………………………………………………………1 貳、文獻回顧 …………………………………………………4 2-1、有機發光二極體的歷史發展……………………………4 2-2、發光原理…………………………………………………8 2-3、有機發光材料……………………………………………14 2-4、白光有機發光二極體之發展……………………………16 2-4-1、單層發光白光元件 …………………………………17 2-4-2、積層發光白光元件 …………………………………20 2-5、研究構想…………………………………………………24 參、實驗方法 …………………………………………………26 3-1、材料 ……………………………………………………26 3-2、蒸鍍裝置…………………………………………………26 3-3、蒸鍍速率之測定與校正…………………………………27 3-4、蒸鍍源之製備……………………………………………27 3-5、基材清洗 ………………………………………………28 3-6、元件之電路設計…………………………………………29 3-7、負電極之製備……………………………………………29 3-8、元件電流、電壓與亮度特性量測………………………29 3-9、發光效率之計算…………………………………………30 3-10、電致發光光譜量測…………………………………… 30 3-11、光激發光光譜量測…………………………………… 31 3-12、紫外光吸收光譜量測………………………………… 31 3-13、最高已填滿分子軌域及最低未填滿分子軌域量測 …31 肆、結果與討論 ………………………………………………33 4-1、溶劑預混法製備蒸鍍源對OLED元件之影響……………33 4-1-1、以共蒸鍍法製作之紅、藍、綠光OLED元件…………33 4-1-2、以溶劑預混法製作之紅、藍、綠光OLED元件………34 4-1-3、溶劑預混法與共蒸鍍法之比較………………………35 4-2、元件結構對WOLED元件之影響 …………………………36 4-2-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………36 4-2-2、電洞傳輸層厚度對元件發光效能之影響……………37 4-2-3、發光層厚度對元件發光效能之影響…………………38 4-2-4、電子傳輸層厚度對元件發光效能之影響……………40 4-3、紅光染料DCM2濃度對雙波長WOLED元件之影響 ………41 4-3-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………41 4-3-2、元件之亮度-電壓-電流密度關係……………………42 4-3-3、元件發光效率…………………………………………43 4-3-4、元件之電致發光光譜…………………………………46 4-3-5、元件之CIE色座標 ……………………………………47 4-3-6、元件光色安定性………………………………………48 4-4、綠光染料C545T濃度對三波長WOLED元件之影響 ……49 4-4-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………49 4-4-2、元件之亮度-電壓-電流密度關係……………………50 4-4-3、元件發光效率…………………………………………51 4-4-4、元件之電致發光光譜…………………………………53 4-4-5、元件之CIE色座標 ……………………………………53 4-4-6、元件光色安定性………………………………………54 4-5、主體材料對雙波長WOLED元件之影響 …………………55 4-5-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………55 4-5-2、元件之亮度-電壓-電流密度關係……………………55 4-5-3、元件發光效率…………………………………………56 4-5-4、元件之CIE色座標 ……………………………………58 4-6、電子傳輸層材料對雙波長WOLED元件之影響 …………59 4-6-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………59 4-6-2、元件之亮度-電壓-電流密度關係……………………59 4-6-3、元件發光效率…………………………………………60 4-6-4、元件之電致發光光譜…………………………………61 4-6-5、元件之之CIE色座標及光色安定性 …………………62 4-7、高效率藍綠光OLED元件…………………………………63 4-7-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………63 4-7-2、元件之亮度-電壓-電流密度關係……………………63 4-7-3、元件發光效率…………………………………………64 4-7-4、元件之電致發光光譜…………………………………67 4-7-5、元件CIE色座標 ………………………………………68 4-8、高效率三波長WOLED元件 ………………………………68 4-8-1、元件結構及鍍膜參數…………………………………68 4-8-2、元件之亮度-電壓-電流密度關係……………………69 4-8-3、元件發光效率…………………………………………70 4-8-4、元件之電致發光光譜…………………………………73 4-8-5、元件CIE色座標 ………………………………………74 4-8-6、元件光色安定性………………………………………74 伍、結論 ………………………………………………………76 陸、參考資料 …………………………………………………80 柒、表與圖 ……………………………………………………81 捌、發表著作…………………………………………………191

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