控制激子在單一發光層的擴散得到高發光效率及高色穩定性之螢光白光有機發光二極體

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研究生：	王人仰 Ren-Yang Wang
論文名稱：	控制激子在單一發光層的擴散得到高發光效率及高色穩定性之螢光白光有機發光二極體 Efficient, Chromaticity-stable Fluorescent White Organic Light-Emitting Diodes by Controlling Exciton Diffusion in One Single Emitting Layer
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：	2005
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	108
中文關鍵詞：	白光有機發光二極體、高效率、色穩定性、螢光
外文關鍵詞：	white organic light-emitting diodes, efficient, chromaticity-stable, fluorescent
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白光有機發光二極體（White organic light-emitting diodes, WOLEDs）在高品質平面顯示器、平面照明、液晶顯示器背光源及光電產業的應用上，具有極大的應用潛力，因而受到極廣泛的重視；在此些應用中，亮度、效率及壽命為首要之考量；WOLEDs之發光層，可用磷光或螢光材料製成；目前，磷光系WOLEDs呈現極高亮度和極佳效率，可適用於未來的照明，但是，在高電流或高亮度需求下，像是在被動式矩陣有機發光二極體（passive matrix organic light-emitting diode）顯示應用時，其效率則將驟減，尚有改善之空間；相對地，螢光WOLEDs具有較長操作壽命而為顯示產業普遍使用，但是，效率卻仍較不足；相較於磷光系，效率更高之螢光WOLEDs，為當前發展的重要課題，尤其在大電流、高亮度之應用需求下。
藉由恰當之元件結構安排，以溶劑預溶混合均勻之主、客體混合物為源蒸鍍，並使用能量轉移效率極佳可發純藍光之主體，我們製成了一系列高效率高色安定性白光甚至純白之螢光二極體；所用主體為1-butyl-9,10-naphthalene-anthracene、紅光染料4-(dicyanomethylene)-2- methyl-6-(julolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran、及綠光染料2,3,6,7-tetrahydro- 1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-10-(2-benzothiazolyl)quinolizino-[9,9a,1gh]coumarin；所搭配的電洞傳輸材料為N,N’-bis-(1-naphthy)-N, N’diphenyl-1,1’-biphenyl-4-4’-diamine，其在此同時呈現了極佳的電子阻擋效果；所用的電子傳輸材料為2-2’-2”-(1,3,5-benzinetriyl)tris(1- phenyl-1-H-benzimidazole)，其亦扮演了極佳的電洞阻擋角色；所得的元件結構，使電子及電洞容易注入到發光層中，而且不易離開，致使效率提升；所得摻雜染料散佈均勻之單一發光層，加上前述結構，使電洞-電子易被侷限在主體層中再結合，而呈現高色安定性；所得雙波段白光二極體，效率最高者為7.5 lm/W，其Commission International de L’Eclairage（CIE）色座標為（0.423，0.426）；CIE為（0.346, 0.343）之純白元件，其效率為6.5 lm/W；三波段白光元件（0.324, 0.395）之最高效率則為6.7 lm/W；亮度從100 變化到 10,000 cd/m2間，所有元件之光色變化差異皆小於（0.007, 0.006）。

目錄
壹、緒論…………………………………………………………………..1
貳、文獻回顧……………………………………………………………..5
2-1、有機發光二極體的歷史發展……………………………………5
2-2、發光原理………………………………………………………..10
2-3、有機發光二極體材料之發展……………………………….….16
2-4、白光有機發光二極體之研究…………………………………..21
2-4-1、單層發光白光元件………………………………………...22
2-4-2、積層發光白光元件………………………………………..26
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……………………………………….33
3-4、蒸鍍源之製備………………………………………………….34
3-5、基材清洗……………………………………………………….34
3-6、元件之電路設計……………………………………………….35
3-7、電流、電壓與亮度元件特性量測…………………………….36
3-8、發光效率之計算……………………………………………….36
3-9、電致發光光譜（Electroluminescent spectra, EL spectra）量測……………………………………………………………....37
3-10、光激發光光譜（Photoluminescent spectra, PL spectra）量測……………………………………………………………..37
3-11、紫外光吸收光譜（ultraviolet visible absorption, UV-Vis absorption）量測………………………………………………37
肆、結果與討論…………………………………………………………39
4-1、單色有機發光二極體…………………………………………...39
4-1-1、藍光有機發光二極體……………………………………...39
4-1-2、紅光有機發光二極體……………………………………..39
4-2、蒸鍍源製備方法……………………………………………….40
4-3、雙波長螢光白光有機發光二極體……………………………..42
4-3-1、元件結構及鍍膜參數……………………………………...42
4-3-2、元件之面電流-電壓-亮度關係圖…………………………42
4-3-3、元件發光效率……………………………………………..43
4-3-4、元件之CIE 1931色座標………………………………….45
4-3-5、元件之電致發光光譜……………………………………..46
4-3-6、元件光色安定性…………………………………………...47
4-4、三波長螢光白光有機發光二極體…………………………….48
4-4-1、元件結構及鍍膜參數……………………………………..48
4-4-2、元件之面電流-電壓-亮度關係圖………………………….48
4-4-3、元件發光效率……………………………………………..49
4-4-4、元件之CIE 1931色座標…………………………………..50
4-4-5、元件之電致發光光譜……………………………………...50
4-4-6、元件光色安定性…………………………………………...51
4-5 、電子傳輸層對螢光白光有機發光二極體發光特性之影響……………………………………………………………..52
4-5-1、元件結構及鍍膜參數……………………………………..52
4-5-2、元件之面電流-電壓-亮度關係圖…………………………52
4-5-3、元件發光效率……………………………………………...53
4-5-4、元件之CIE 1931色座標………………………………….54
4-5-5、元件之電致發光光譜……………………………………...55
伍、結論…………………………………………………………………56
陸、參考資料……………………………………………………………58










表目錄
表一、實驗中所使用的材料膜厚校正比值……………………………65
表二、單色OLEDs 發光特性表………………………………………66
表三、雙波長螢光WOLEDs 發光特性表…………………………….67
表四、三波長螢光WOLEDs 發光特性表……………………………68
表五、不同電子傳輸層之雙波長WOLEDs發光特性表……………..69













圖目錄
圖一、美國柯達公司於1987年首創採用的異質接面之雙層元件結構及能階示意圖………………………………………………….70
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OLED結構圖………… ………………………………………...71
圖三、日本Saito研究群提出載子再覆合區域位於具電洞傳輸功能的發光層上之OLED結構……… ………………………………72
圖四、1991年Adachi等人所發表的三層OLED結構圖……… ……73
圖五、Kido教授在1992年提出載子再覆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…………………………….74
圖六、OLED之元件結構及能階示意圖………………… …………..75
圖七、電子與電洞經再結合後之能量分配及能階示意圖……………76
圖八、Shirota教授提出元件之能階示意圖...........................................77
圖九、國際照明標準委員會（Commission International de L’Eclairage）
色座標………………………………………………….…….…78
圖十、單層WOLEDs 結構，(a)三波長元件，（b)雙波長元
件………………………………………………………………..79
圖十一、積層WOLEDs 結構，（a）三波長元件，（b）雙波長元件……………………………………………………………..80
圖十二、WOLEDs 所用有機材料NPB、BANE、DCM2及C545T之化學結構示意圖……………………………………………..81
圖十三、WOLEDs所用電子傳輸材料TPBi、BCP及Alq3之化學結構示意圖………………………………………………………..82
圖十四、真空蒸鍍系統示意圖………………………………………..83
圖十五、元件電路設計圖及其製作流程……………………………..84
圖十六、標準紅、綠、藍及白光之CIE 1931色座標位置圖……….85
圖十七、單色光OLEDs 之元件結構圖………………………………86
圖十八、單色光OLEDs 之CIE 1931 色座標位置圖………………..87
圖十九、單色光OLEDs 之EL光譜圖……………………………….88
圖二十、雙波長WOLEDs 結構圖…………………………………….89
圖二十一、DCM2 濃度對雙波長WOLEDs 亮度-電壓特性之影響…………………………………………………………..90
圖二十二、DCM2 濃度對雙波長WOLEDs 電流-電壓特性之影響…………………………………………………………..91
圖二十三、DCM2 濃度對雙波長WOLEDs 發光效率之影響………92
圖二十四、BANE之PL光譜與DCM2 和C545T之UV-Vis吸收
光譜圖……………………………………………………..93
圖二十五、DCM2 濃度對雙波長WOLEDs CIE 1931色座標之影響………………………………………………………….94
圖二十六、DCM2 濃度對雙波長WOLEDs EL光譜圖之影響……95
圖二十七、三波長WOLEDs 結構圖………………………………..96
圖二十八、C545T 濃度對三波長WOLEDs 亮度-電壓之影響……97
圖二十九、C545T 濃度對三波長WOLEDs 電流-電壓之影響…....98
圖三十、C545T 濃度對三波長WOLEDs 發光效率之影響…….....99
圖三十一、C545T 濃度對三波長WOLEDs CIE 1931 色座標之影響…………………………………………………………100
圖三十二、C545T 濃度對三波長WOLEDs 的EL光譜之影響…..101
圖三十三、不同電子傳輸層之雙波長WOLEDs元件結構…………102
圖三十四、電子傳輸層對雙波長WOLEDs 亮度-電壓特性之影響…………………………………………………………103
圖三十五、電子傳輸層對雙波長WOLEDs 電流-電壓特性之影響…………………………………………………………104
圖三十六、電子傳輸層對雙波長WOLEDs 發光效率之影響…….105
圖三十七、雙波長WOLEDs之能階示意圖………………………..106
圖三十八、電子傳輸層對雙波長WOLEDs 色座標位置於5 V及10 V
操作電壓下之影響………………………………………107
圖三十九、不同電子傳輸層之雙波長WOLEDs ，於10 V操作電壓
下的EL 光譜圖………………………………………….108

                                

1. C. W. Tang, and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lette. 1987, 51, 913.
2. J. H. Burroughs, D. D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks, K. Mackay, R. H. Friend, P. L. Burn, and A. B. Holmes, Nature 1990, 347, 539.
3. B. W. D’Andrade and S. R. Forrest, Adv. Mater. 2004, 16, 18.
4. B. W. D’Andrade, R. J. Holmes, S. R. Forrest, Adv. Mater. 2004, 16, 624.
5. Commission Internationale de L’eclairage (CIE), Method of measuring and specifying colour rendering properties of light sources, Publication Report No. 13.2, 1974.
6. Commission Internationale de L’eclairage (CIE), Colorimetry, Publication Report No. 15.2, 1986.
7. Lighting Handbook, 8th ed., IESNA, New York 1993.
8. G. Cheng, F. Li, Y. Duan, J. Feng, S. Liu, S. Qiu, D. Lin, Y. Ma, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4224.
9. M. Pope, C. E. Swenberg, Electronic Process in Organic Crystals and Polymers, Second Edition, Oxford University Press, New York, 1999.
10. R. C. Kwong, S. Lamansky, M. E. Thompson, Adv. Mater. 2000, 12, 1134.
11. M. Ikai, S. Tokito, Y. Sakamoto, T. Suzuki, Y. Taga, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 156.
12. F. Nüesch, D. Berner, E. Tutiš, M. Schaer, C. Ma, X. Wang, B. Zhang, L. Zuppiroli, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 323.
13. C. H. Chuen, Y. T. Tao, F. I. Wu, and C. F. Shu, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 4609.
14. A. R. Duggal, J. J. Shiang, C. M. Heller, D. F. Foust, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 3470.
15. B. W. D’Andrade, S. R. Forrest, Adv. Mater. 2004, 16, 1585.
16. A. Bernanose, M. Conet, P. Vouauzx, J. Chem. Phys. 1953, 50, 64.
17. P. Pope, H. P. Kallmann, and P. J. Magnante, Chem. Phys. 1963, 38, 2042.
18. W. Helfrich, W. G. Schneider, Phys. Rev. Lett. 1965, 14, 229.
19. W. Helfrich, W. G. Schneider, J. Chem. Phys. 1966, 44, 2902.
20. D. F. Williams, M. Schadt, Proc. IEEE 1970, 58, 476.
21. P. S. Vincett, W. A. Barlow, R. A. Hann, G. G. Robert, Solid Thin Films 1982, 94, 171.
22. R. H. Patridge, Polymer 1983, 24, 733.
23. S. A. VanSlyke, C. W. Tang, and L. C. Robert, US. Pat. 1988, No. 4,720,432.
24. C. W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, J. Appl. Phys. 1989, 65, 3610.
25. R. H. Friend, J. H. Burroughes, and D. D. Bradley, US. Pat. 1993, No. 5,247,190.
26. C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys. 1988, 27, L713.
27. M. Era, C. Adachi, T. Tsutsui, S. Saito, Chem. Phys. Lett. 1991, 178, 488.
28. J. Kido, M. Kohda, K. Okuyama, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1992, 61, 761.
29. J. Kido, M. Kimura, K. Nagai, Science 1995, 267, 1332.
30. J. Kido, H. Shionoya, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 2281.
31. J. Shi and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1997, 70, 1665.
32. G. E. Jabbour, B. Kippelen, N. R. Armstrong, and N. Peyghambarian, Appl. Phy. Lett. 1998, 73, 1185.
33. J. Kido, and T. Mizukami, US. Pat. 2000, No. 6,013,384.
34. N. C. Greenham, R. H. Friend, A. R. Brown, D. D. C. Bradley, K. Pichler, P. L. Burns, A. Kraft, and A. B. Holmes, Proc. SPIE 1994, 1910, 84.
35. M. A. Baldo, D. F. O’Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Nature 1998, 395,151.
36. C. Adachi, M. A. Baldo, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 2001, 90,5048.
37. Y. Shao and Y. Yang, Appl. Phy. Lett. 2005, 86, 073510.
38. A. Dodabalapur, Bell Lab., Solid State Com. 1997, 102, 259.
39. S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 1.
40. K. Sugiyama, D. Yoshimura, T. Miyamae, T. Miyazaki, H. Ishii, Y. Ouchi, K. Seki, J. Appl. Phys. 1998, 83, 4928.
41. T. Förster, Ann. Phys. 1948, 6, 55.
42. D. L. Dexter, J. Chem. Phys. 1953, 21, 836.
43. M. A. Lampert, P. Mark, Current Injection in Solids 1970, New York, Academic Press.
44. S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 8.
45. S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 9.
46. J. Yang, J. Shen, J. Appl. Phys. 1998, 84, 2105.
47. Z. Liu, J. Pinto, J. Soaves, E. Pereira, Synth. Metals 2001, 122, 177.
48. K. A. Higginson, X. Zhang, F. Padaimitrakoppulos, Chem. Mater. 1998, 10, 1017.
49. S. A. VanSlyke, C. H. Chen, C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 2160.
50. G. Sakamoto, C. Adachi, T. Koyama, Y. Taniguchi, C. D. Merritt, H. Murata, Z. H. Kafafi, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 766.
51. C. Giebeler, H. Antoniadis, D. D. C. Bradley, Y. Shirota, J. Appl. Phys. 1999, 85, 608.
52. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 815.
53. L. Do, E. Ham, N. Yamamoto, and M. Fujihira, Mol. Cryst. Liq.Cryst. 1993, 280, 373.
54. C. Hosokawa, H. Higashi, and T. Kusumoto, Appl. Phys. Lett. 62, 1993, 3238.
55. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1993, 63, 2627.
56. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 815.
57. S. A. VanSlyke, C. H. Chen, and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 2160.
58. K. Chondroudis and D. B. Mitzi, Appl. Phys. Lett. 2000, 69, 58.
59. C. H. Chen, Chemistry（The Chinese Chem. Soc., Taipei）1996, 54, 125.
60. Y. Shirota, Y. Kuwabara, H. Inada, Appl. Phys. Lett. 1994, 65, 807.
61. C. Adachi, K. Nagai, N. Tamoto, Appl. Phys. Lette. 1995, 66, 2679.
62. Y. Sato, S. Ichinosawa, H. Kanai, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 1998, 4, 40.
63. Y. Hamada, T. Sano, H. Fujii, Y. Nishio, H. Takahashi, and K.Shibata, Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 3338.
64. D. G. Ma, G. Wang, Y. F. Hu, Y. G. Zhang, L. X. Wang, X. B. Jing, and F. S. Wang, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 1296.
65. L. S. Hung, and C. W. Tang, US. Pat. 1997, No. 5,677,572.
66. M. A. Baldo, D. F. Brlen, and S. R. Forrect, US. Pat. 2000, No. 6,097,147.
67. F. Li and H. Tang, Appl. Phy. Lett. 1997, 70,1233.
68. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 815.
69. J. H. Jou, Y. S. Chiu, R. Y. Wang, C. P. Wang, Y. C. Huang, C. S. Lin, C. H. Cheng, C. I. Chao, 2005 International Display Manufacturing Conference and Exhibition, 2005.
70. S. Naka, K. Shinno, and H. Anada, Electron. Trans. IEICE. 1997, 80, 1114.
71. 林瑋哲, 碩士論文, 國立清華大學材料科學與工程研究所, 2004.
72. J. T. Lim, M. J. Lee, N. H. Lee, Y. J. Ahn, C. H. Lee, D. H. Hwang, Curre. Appl. Phys. 2004, 4, 327-330.
73. G. Lei, L. Wang, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 5403.
74. R. H. Jordan, A. Dodabalapur, M. Strukelj, and T. M. Miller, Appl. Phys. Lett. 1996, 68, 1192.
75. S. R. Forrest, R. S. Desphande, and V. Bulovic, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 888.
76. Y. S. Huang, J. H. Jou, W. K. Weng, and J. M. Liu, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2782.
77. G. Cheng, F. Li, Y. Duan, J. Feng, S. Liu, S. Qiu, D. Lin, Y. Ma, and S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4224.
78. Y. F. Zhang, G Cheng, Y. Zhao, J. Y. Hou, and S. Y. Liu, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 011112.
79. J. Kido, Organic Electroluminescence Material and Display, 2001, Chap17.
80. J. Kido, Organic Electroluminescence Material and Display, 2001, Chap23.
81. F. Li, G. Cheng, Y. Zhao, J. Feng, S. Liu, M. Zhang, Y. Ma, and J. Shen, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 4716.
82. G. Li, and J. Shinar, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 5359.
83. S. Tokito, T. Iijima, T. Tsuzuki, and F. Sato, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 2459.
84. G. Cheng, Y. Zhao, Y. Zhang, S. Liu, F. He, H. Zhang, and Y. Ma, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 4457.
85. T. S. Liu, Y. S. Wu, M. T. Lee, H. H. Chen, C. H. Liao, and C. H. Chen, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 4304
86. D. Qin and Y. Tao, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 113507.
87. V. Bulovic, A. Shoustikov, M. A. Baldo, E. Bose, V. G.Kozlov, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 455.
88. 劉醇炘, 碩士論文, 國立交通大學應用化學研究所, 2002.
89. V. Bulovic, R. Deshpande, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Chem. Phys. Lett. 1999, 308, 317.
90. H. Nakamura, H. Ikeda, H. Kawamura, H. Higashi, H. Tokailin, K. Fukuoka, C. Hosokawa, and T. Kusumoto, SID 1999, 99 Digest 446.
91. E. I. Haskal, Synthetic Metals 1997, 91, 187.

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