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研究生： 江伯軒
Po-Hsuan Chiang
論文名稱： 免電洞傳輸層之高效率藍光有機發光二極體
Hole-transporting-layer-free High-efficiency Fluorescent Blue Organic Light-emitting Diodes
指導教授： 周卓煇
Jwo-Huei Jou
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 73
中文關鍵詞： 高效率 、免電洞傳輸層 、有機發光二極體
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    • 本研究研製出免用電洞傳輸層之藍光有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）；其中，發光層所用之淺藍及藍光發光分子分別為trans-1,2-bis(6-(N,N-di-p-tolylamino)naphthalene-2-yl) ethane（BNE）以及2-(N,N-diphenylamino)-6-[4-(N,N-diphenylamino)- styryl]naphthalene（DPASN）；此元件結構為：導電陽極indium tin oxide（1250Å）/藍光發光層（300Å）/電子傳輸層1,3,5-tris(N-phenyl- benzimidazol-2-yl)benzene（400Å）/電子注入層lithium fluoride（10Å）/導電陰極aluminum（1500Å）；研究發現，使用淺藍色BNE時，驅動亮度10 cd/m2所需之電壓為2.7伏特；在100 cd/m2時，其能量效率為12.5 lm/W，光色座標為（0.18, 0.33）；使用藍色DPASN時，驅動電壓為3.0伏特，能量效率6.7 lm/W，光色座標（0.15, 0.20）；此元件獲致高效率的原因為：一、使用高自發光性之發光材料BNE以及DPASN，二、有較薄之元件結構，三、電洞由ITO注入發光層之能障為零，使電洞容易注入發光層；同時，電洞可有效侷限在發光層，等待電子進入發光層後，再結合放光。

    目錄 獻 I 摘要 II 致謝 III 目錄 VI 表目錄 IX 圖目錄 X 壹、 緒論 1 貳、 文獻回顧 3 2-1、有機發光二極體的歷史發展 3 2-2、發光原理 12 2-3、有機發光材料 21 2-4、藍光有機發光二極體之發展 26 2-4-1、藍光主發光體材料 28 2-4-2、藍光摻雜物 30 參、 實驗方法 32 3-1、材料 32 3-2、蒸鍍裝置 33 3-3、蒸鍍速率之測定與校正 35 3-4、基材清洗 36 3-5、元件之電路設計 37 3-6、電子注入材料與負電極之製備 38 3-7、元件電流、電壓與亮度特性量測 39 3-8、發光效率之計算 40 3-9、光致發光光譜（Photoluminescent spectrum, PL spectrum） 之量測 40 3-10、最高已填滿分子軌域（highest occupied molecular orbital, HOMO）及最低未填滿分子軌域（lowest unoccupied molecular orbital, LUMO）之量測 41 肆、 結果與討論 42 4-1、高效率藍光OLED元件 42 4-1-1、元件結構及鍍膜參數 42 4-1-2、元件能階結構 43 4-1-3、元件之電流密度-電壓關係 45 4-1-4、元件發光效率 46 4-1-5、元件各效能比較 47 4-2、高效率淡藍光OLED元件 48 4-2-1、元件結構及鍍膜參數 48 4-2-2、元件能階結構 49 4-2-3、元件電流密度與發光效率 50 4-2-4、元件各效能比較 52 4-3、免用電洞傳輸層高效率藍光元件 54 4-3-1、元件結構及藍色發光材料PL光譜 54 4-3-2、元件之發光效率 56 4-3-3、元件能階結構與高效率之原因 58 4-3-4、元件效率、電流密度及亮度之比較 61 伍、結論 65 陸、參考資料 66 附錄、個人著作目錄 72 表目錄 表一、不同色光之波長、HOMO-LUMO能階差及CIE座標 14 表二、所用有機材料的膜厚校正值 36 表三、不同電洞傳輸層之藍光元件數據比較 47 表四、不同電洞傳輸層之淡藍光元件數據比較 53 表五、有無電洞傳輸層各元件數據之比較 64 圖目錄 圖一、美國柯達公司於1987年首創異質接面之雙層元件結構及能階示意圖 5 圖二、英國劍橋大學Calvendish實驗室利用共軛聚合物所發表的單層有機電致發光元件結構圖 7 圖三、日本Saito研究群提出載子再結合區域位於具電洞傳輸功能的發光層上之元件結構 8 圖四、1991年Adachi等人發表的三層OLED元件結構圖 9 圖五、Kido教授在1992年提出載子再結合區域分別在具電洞與電子傳輸功能的發光層上之元件結構 10 圖六、有機電致發光元件之結構及能階示意圖 13 圖七、電子與電洞經再結合後之能量分配及能階示意圖 15 圖八、Förster與Dexter兩種能量轉移機制示意圖 17 圖九、1931國際照明標準委員會（Commission International de L’Eclairage）色座標 27 圖十、藍光發光材料BNE、DPASN以及DPVP之化學結構式33 圖十一、真空蒸鍍聚合系統之示意圖 34 圖十二、OLED元件之電路設計及其製作流程圖 38 圖十三、OLED元件之電流-電壓-亮度（I-V-B）及CIE色座標量測 示意圖 39 圖十四、藍光OLED元件結構圖 43 圖十五、藍光OLED能階結構圖 44 圖十六、電洞傳輸層對元件電流密度之影響 45 圖十七、電洞傳輸層對元件發光效率之影響 46 圖十八、淡藍光OLED元件結構圖 49 圖十九、淡藍光OLED能階結構圖 50 圖二十、電洞傳輸層對元件電流密度之影響 51 圖二十一、電洞傳輸層對元件發光效率之影響 52 圖二十二、有無電洞傳輸層OLED元件結構 55 圖二十三、藍色發光材料之PL光譜 56 圖二十四、有無電洞傳輸層對元件效率之影響以及三種藍光材料之 CIE色座標圖；插圖為不同藍光材料之效率與PL光譜關 係圖 58 圖二十五、藍光OLED能階結構圖：(a) 使用電洞傳輸層之結構；(b) 免電洞傳輸層結構；元件I與IV為淡藍光BNE元件；元 件II與V為藍光DPASN元件；元件III與VI為藍綠光 DPVP元件 60 圖二十六、有無電洞傳輸層對三種藍光元件效率之影響 62 圖二十七、有無電洞傳輸層對三種藍光元件電流密度之影響 63 圖二十八、有無電洞傳輸層對三種藍光元件亮度之影響 64

    陸、參考資料
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