以藍光聚芴高分子衍生物為主體材料之高效率白光有機發光二極體

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研究生：	周宏興 Hung-Hsing, Chou
論文名稱：	以藍光聚芴高分子衍生物為主體材料之高效率白光有機發光二極體 Efficient White Organic Light-Emitting Diodes Using Blue-emitting Polyfluorene Derivative
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：	105
中文關鍵詞：	有機電致發光二極體、白光、溶液製程、聚芴
外文關鍵詞：	Organic Light-Emitting Diodes, white light, solution-processed, Polyfluorene
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本研究提出一種以溶液製程製作之單一發光層白光有機電致發光二極體 (White Organic Light-Emitting Diodes, WOLEDs)，此白光發光層是將紅光染料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyle-6-(1,1,7,7-tetra- methyljulolidyl-9-enyl) 4H-pyran (DCJTB) 及綠光染料 10- (2-benzo- thiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)-benzo-pyropyrano(6,7-8-i,j)quinolizin-11-one (C545T)，以溶劑溶解摻混於一可發藍光之主體材料poly [(9,9-dioctylfluo-renyl-2,7-diyl)-alt-co-(9-hexyl- 3,6-carbazole)] (PF-9HK)經旋塗乾燥後而得。
首先，製備以PF-9HK為發光材料的高分子藍光二極體，所得結果，是以7 mg/mL的濃度為最佳，元件最大發光亮度與效率分別為7,240 cd/m2與1.14 lm/W，故本研究的白光有機二極體都將以此藍光濃度來摻混小分子染料。
接著，在PF-9HK中加入一高效率紅光發光小分子染料 DCJTB，由於DCJTB的紫外光吸收光譜與PF-9HK的光致發光光譜有良好的重疊，表DCJTB可藉由能量轉移自PF-9HK吸收激態能量來發出紅光，所得之雙波段白光有機二極體具一CIE色座標為(0.349, 0.335)之純白光色；其最大發光效率與亮度分別為1.44 lm/W與5,700 cd/m2；當發光亮度由100 cd/m2增加至最大亮度時，其CIE色座標從(0.356 , 0.343)藍移至(0.305 , 0.281)。
最後，再加入一高效率綠光發光小分子染料C545T，此三波段白光有機二極體元件結構為 indium tin oxide/poly (3,4-ethyl- enedioxythiophene): poly (styrenesu-onate)/PF-9HK:C545T:DCJTB /bis-(2-methyl-8-quinolin-olate)-4-(phenylphenolato)alu-minum/tris (8- hydroxy-quinoline)aluminum/lithium-fluoride/aluminum，所得白光之Commission Internationale de l’Eclairage 座標為(0.340, 0.352)的純白光色，在7 V電壓下，最大發光效率為2.8 lm/W，最大發光亮度為8,710 cd/m2。
此元件之高發光效能，可歸因於，藍光主體PF-9HK優異之載子注入及傳輸能力，增進了載子覆合及激子形成效率所致；本研究之白光發光層乃以簡易之物理方法摻混，形成一混合均勻之發光層，而無需複雜之化學摻混，乃提供了一更簡易製備白光元件之方法。

壹、緒論………………………………………………………………….1
貳、文獻回顧…………………………………………………………4
2-1 有機電致發光元件之發展歷史…………………….………..4
2-2 發光原理………………………………………….…………..7
2-3 有機電致發光材料之發展……………….………………....13
2-4 OLED與PLED之比較………………………….……..…….20
2-4-1材料方面……………………………….……………21
2-4-2設備方面……………………………….……………21
2-4-3製程方面………………………………….…………22
2-4-4元件特性方面…………………………….…………22
2-5 白光有機電致發光元件………………………….…………22
          2-5-1 單一發光層白光元件……………………………23
          2-5-2 積層發光白光元件………………………………28
參、實驗方法……………………………………………….….………32
3-1 材料…………………………………………………………32
3-2 元件之電路設計……………………………………………32
3-3 基材清潔……………………………………………………33
3-4 主體與發光染料溶液之配製………………………………33
3-5 旋轉塗佈…………………………………………………34
3-6 真空蒸鍍………………………………………………….34
3-7 電流、電壓與亮度元件特性量測………………………35
3-8 發光效率之計算…………………………………………35
肆、結果與討論…………………………………………………….36
     4-1 藍光元件……………………………………………………36
4-1-1 元件結構與製程參數………………………………36
4-1-2 藍光主體PF-9HK濃度對元件發光效能之影響…36
4-2 雙波段白光元件.......................................37
4-2-1 元件結構與製程參數…………………………..….37
4-2-2 主體發光光譜與染料吸收光譜……………....…….38
4-2-3 電致發光光譜………………………………….……38
4-2-4 摻混濃度與光色之關係……………………….……39
4-2-5 光色安定性…………………………………….……40
4-2-6 紅光染料DCJTB摻混量對元件效能之影響.….…..42
     4-3 三波段白光元件……………………………………………43
4-3-1元件結構與製程參數……………………………..….43
4-3-2 主體發光光譜與染料吸收光譜……………...….….44
4-3-3 紅光染料DCJTB濃度對元件之影響………….…..44
4-3-3-1 電致發光光譜.....................................44
4-3-3-2 摻混濃度與光色之關係…………………..…...45
4-3-3-3 光色安定性………………………………..…...46
4-3-3-4 紅光染料DCJTB摻混量對元件效能之影響…47
4-3-4 綠光染料C545T濃度對元件之影響……………….48
4-3-4-1 電致發光光譜…………………………….....…48
4-3-4-2 摻混濃度與光色之關係…………………..…...49
4-3-4-3 光色安定性…………………………..………...50
4-3-4-4 綠光染料C545T摻混量對元件效能之影響....50
伍、結論……………………………………………………………….52
陸、參考資料………………………………………………………….53
















表目錄
表一、蒸鍍材料的膜厚校正。………………………………………….60
表二、藍光主體PF-9HK摻混濃度對藍光元件發光效能之影響。….61
表三、DCJTB摻混濃度對色座標之影響。…………………………….62
表四、紅光染料DCJTB摻混濃度對雙波段白光元件發光效能之影響。
……………………………………………………………..……………63
表五、紅光染料DCJTB摻混濃度對三波段白光有機元件發光效能之影響；所摻混之綠光染料C545T為0.4 wt%。………………….…..64
表六、綠光染料C545T摻混濃度對三波段有機白光元件發光效能之影響；所摻混之紅光染料DCJTB為0.3 wt%。……………………..65
















圖目錄
圖一、雙層元件之結構及能階示意圖。…………………………….….66
圖二、英國劍橋大學Calvendish實驗室所發表之第一個利用共軛高分子材料，配合溶液塗佈的方式，製備單層高分子有機電致發光元件。
..…………………………………………………………………………67
圖三、載子再結合區域位於具電洞傳輸功能的發光層上。…..………68
圖四、載子再結合區域位於發光層上。………………………..………69
圖五、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。.70
圖六、有機電致發光元件之結構及能階示意圖。……………..………71
圖七、一摻雜染料的有機電致發光元件之結構及能階示意圖。…...72
圖八、電子與電洞經再結合後之能量分配及能階示意圖。…………73
圖九、單層型白光元件結構，(a)全波段，(b)雙波段。………………74
圖十、積層型白光元件結構，(a)全波段，(b)雙波段。…………..…75
圖十一、本研究所使用之有機材料化學結構式。…………………….76
圖十二、元件之電路設計及製作流程。……………………………….77
圖十三、本研究所使用之真空蒸鍍裝置。…………………………….78
圖十四、藍光元件結構圖。…………………………………………….79
圖十五、藍光主體PF-9HK濃度對藍光元件發光亮度之影響。……80
圖十六、藍光主體PF-9HK濃度對藍光元件發光效率之影響。……81
圖十七、雙波段白光元件結構圖。…………………………………..…82
圖十八、藍光主體PF-9HK之光致發光光譜及紅光DCJTB發光染料之紫外光吸收光譜圖。…………………………………………………83
圖十九、紅光染料DCJTB摻混濃度對雙波段白光元件電致發光光譜之影響。…………………………………………………………………84
圖二十、紅光、綠光、藍光及純白光之CIE 1931色座標位置。…..85
圖二十一、紅光染料DCJTB摻混濃度對雙波段白光元件發光光色之影響。……………………………………………..………………….….86
圖二十二、發光亮度對雙波段白光元件電致發光光譜之影響；所掺混之紅光DCJTB濃度為0.5 wt%。………………………….……….…..87
圖二十三、紅光染料DCJTB摻混濃度對雙波段白光元件發光亮度之影響。……………………………………………………………………88
圖二十四、紅光染料DCJTB摻混濃度對雙波段白光元件發光效率之影響。………………………………………….……………….………..89
圖二十五、紅光染料DCJTB摻混濃度對雙波段白光元件電流之影響。………………………………………………………………………90
圖二十六、雙波段白光元件能階示意圖。...........................................91
圖二十七、三波段白光元件結構圖。…………………………….……92
圖二十八、藍光主體PF-9HK之光致發光光譜及紅光DCJTB與綠光C545T發光染料之紫外光吸收光譜圖。………………………………93
圖二十九、紅光染料DCJTB摻混濃度對三波段白光元件電致發光光    譜之影響；所摻混之綠光染料C545T為0.4 wt%。……..…….…….94
圖三十、紅光染料DCJTB摻混濃度對三波段白光元件發光光色之影響；所摻混之綠光染料C545T為0.4 wt%。…………………….…….95
圖三十一、發光亮度對三波段白光元件電致發光光譜之影響；所掺混之綠光C545T與紅光DCJTB濃度均為0.4 wt%。……………….……96
圖三十二、紅光染料DCJTB摻混濃度對三波段白光元件發光亮度之影響；所摻混之綠光染料C545T為0.4 wt%。………………….……97
圖三十三、紅光染料DCJTB摻混濃度對三波段白光元件發光效率之影響；所摻混之綠光染料為0.4 wt%。………………………………..98
圖三十四、紅光染料DCJTB摻混濃度對三波段白光元件電流之影響；所摻混之綠光染料為0.4 wt%。………………………………….99
圖三十五、綠光染料C545T摻混濃度對三波段白光元件電致發光光  譜之影響；所摻混之紅光染料DCJTB為0.3 wt%。………………..100
圖三十六、綠光染料C545T摻混濃度對三波段白光元件發光光色之   影響；所摻混之紅光染料DCJTB為0.3 wt%。…………………….101
圖三十七、發光亮度對三波段白光元件電致發光光譜之影響；所掺混之綠光C545T與紅光DCJTB濃度分別為0.5 wt% 與0.3 wt%。...102
圖三十八、綠光染料C545T摻混濃度對三波段白光元件發光亮度之影響；所摻混之紅光染料DCJTB為0.3 wt%。…………..….…….103
圖三十九、綠光染料C545T摻混濃度對三波段白光元件發光效率之影響；所摻混之紅光染料DCJTB為0.3 wt%。………….……..…..104
圖四十、綠光染料C545T摻混濃度對三波段白光元件電流之影響；所摻混之紅光染料DCJTB為0.3 wt%。…………………….………105

                                

1. C. W. Tang, and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lette. 51, 913 (1987).
2. J. R. Sheats, H. Antoniadis, M. Hueschen, W. Leonard, J. Miller, R. Moon, D. Roitman, and A. Stocking, Science 273, 884 (1996).
3. A. Dodabalapur, Solid State Commun 102, 259 (1997).
4. C. Adachi, T. Tsutsui ,and S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys. 27, L269 (1988).
5. P. E. Burrows and S.R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 64, 2285 (1994).
6. C. Hosokawa, M. Eida, M. Matsuura, K. Fukuoka, H. Nakamura, and T. Kusumoto, Synth. Met. 91, 3 (1997).
7. P. E. Burrows, G. GU. V. Bulovic, Z. Shen, S.R. Forest, and M. E. Thompson, IEEE Trans. Electron Devices 44, 1188 (1997).
8. B. W. D’Andrade and S. R. Forrest, Adv. Mater. 16, 1585 (2004).
9. S. Miyata and H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Breach, New York 335 (1997).
10. Z. Zhang, X. Jiang, and S. Xu, Thin Soild Films. 363, 61 (2000).
11. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 65, 815 (1994).
12. B. W. D’Andrade, R. J. Holmes, and S. R. Forrest, Adv. Mater. 16, 624 (2004).
13. J. H. Burroughes, D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks, K. D. Mackay, R. H. Friend, P. L. Burn, and A. B. Holmes, Nature 347, 539 (1990).
14. M. Suzuki, S. Tokito, M. Kamachi, K. Shirane, and F. Sato, J. photopolymer Science and Technology 16, 309 (2003).
15. G. K. Ho, H. F. Meng, S. C. Lin, S. F. Horng, C. S. Hsu, L. C. Chen, and S. M. Chang, Appl. Phys. Lett. 85, 4576 (2004).
16. G. Tu, Q. Zhou, Y. Cheng, L. Wang, D. Ma, X. Jing, and F. Wang, Appl. Phys. Lett. 85, 2172 (2004).
17. X. Gong, W. Ma, J. C. Ostrowski, G. C. Bazan, D. Moses, and A. J. Heeger, Adv. Mater. 16, 615 (2004).
18. P. Pope, H. P. Kallmann, and P. J. Magnante, Chem. Phys. 38, 2042 (1963).
19. R. H. Patridge, Polymer 24, 733 (1983).
20. S. A. VanSlyke, C. W. Tang, and L. C. Robert, US. Pat. No.4, 720, 432 (1988).
21. C. W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, J. Appl. Phys. 65, 3610 (1989).
22. R. H. Friend, J. H. Burroughes, and D. D. Bradley, US. Pat. No. 5, 247, 190 (1993).
23. C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys. 27, L713 (1988).
24. M. Era, C. Adachi, T. Tsutsui, S. Saito, Chem. Phys. Lett. 178, 488 (1991).
25. J. Kido, M. Kohda, K. Okuyama, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 61, 761 (1992).
26. J. Kido, M. Kimura, K. Nagai, Science 267, 1332 (1995).
27. J. Kido, H. Shionoya, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 67, 2281 (1995).
28. M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 75, 4 (1999)
29. A. Dodabalapur, Bell Lab., Solid State Com. 102, 259 (1997).
30. T. Forster, Discuss. Faraday Soc. 27, 7 (1959)
31. D. Dexter, J. Chem. Phys. 21,836(1953)
32. S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, Chap 1 (1997).
33. K. Sugiyama, D. Yoshimura, T. Miyamae, T. Miyazaki, H. Ishii, Y. Ouchi, K. Seki, J. Appl. Phys. 83, 4928 (1998).
34. M. A. Lampert, P. Mark, Current Injection in Solids, New York, Academic Press (1970).
35. S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, Chap 8 (1997).
36. S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, Chap 9 (1997).
37. J. Yang, J. Shen, J. Appl. Phys. 84, 2105 (1998).
38. Z. Liu, J. Pinto, J. Soaves, E. Pereira, Synth. Metals 122, 177 (2001).
39. K. A. Higginson, X. Zhang, F. Padaimitrakoppulos, Chem. Mater. 10, 1017 (1998).
40. S. A. VanSlyke, C. H. Chen, C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 69, 2160 (1996).
41. G. Sakamoto, C. Adachi, T. Koyama, Y. Taniguchi, C. D. Merritt, H. Murata, Z. H. Kafafi, Appl. Phys. Lett. 75, 766 (1999).
42. C. Giebeler, H. Antoniadis, D. D. C. Bradley, Y. Shirota, J. Appl. Phys. 85, 608 (1999).
43. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 64, 815 (1994).
44. L. Do, E. Ham, N. Yamamoto, and M. Fujihira, Mol. Cryst. Liq.Cryst. 280, 373 (1993).
45. C. Hosokawa, H. Higashi, and T. Kusumoto, Appl. Phys. Lett. 62, 3238 (1993).
46. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 63, 2627 (1993).
47. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 64, 815 (1994).
48. S. A. VanSlyke, C. H. Chen, and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 69, 2160 (1996).
49. K. Chondroudis and D. B. Mitzi, Appl. Phys. Lett. 69, 58 (2000).
50. Y. Sato, S. Ichinosawa, H. Kanai, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 4, 40 (1998).
51. Y. Hamada, T. Sano, H. Fujii, Y. Nishio, H. Takahashi, and K.Shibata, Appl. Phys. Lett. 71, 23 (1997).
52. D. G. Ma, G. Wang, Y. F. Hu, Y. G. Zhang, L. X. Wang, X. B. Jing, and F. S. Wang, Appl. Phys. Lett. 82, 8 (2003).
53. H. Shirakawa, Polymer Journal 2(2), 231 (1971).
54. Y. Yang, E. Westerweele, C. Zhang, P. Smith, and A. J. Heeger, J. Appl. Phys. 77 (2), 15 (1995).
55. Peter K. H. Ho, Magnus Granstrom, Richard H. Friend, and Neil C. Greenham, Adv. Mater., 10, 769 (1998)
56. W. Ma, P. K. Iyer, X. Gong, B. Liu, D. Moses, G. C. Bazan, and A. J. Heeger, Adv. Mater. 17, 3 (2005).
57. B. W. D’Andrade, R. J. Holmes, and S. R. Forrest, Adv. Mater. 16, 624 (2004).
58. J. H. Kim, P. Herguth, M. S. Kang, Alex K. Y. Jen, Y. H. Tseng and C. F. Shu, Appl. Phys. Lett. 85, 1116 (2004).
59. S. Naka, K. Shinno, and H. Anada, Electron. Trans. IEICE. 80, 1114 (1997).
60. G. Leising, S. Tasch; C. Brandstatter, W. Graupner, S. Hampel, E. J. W. List, F. Meghdadi, C. Zenz, P. Schlichting, U. Rohr, Y. Geerts, U. Scherf, K. Mullen, Synth. Metals. 91, 41 (1997).
61. R. W. T. Higgins, A. P. Monkman, H. G. Nothofer, and U. Scherf, Appl. Phys. Lett. 79, 6 (2001).
62. F. Li, G. Cheng, Y. Zhao, J. Feng, S. Liu, M. Zhang, Y. Ma, and J. Shen, Appl. Phys. Lett. 83, 4716 (2003).
63. Y. Duan, Y. Zhao, G. Cheng, W. Jiang, J. Li, Z. Wu, J. Y. Hou, and S. Y. Liu, Semicond. Sci. Technol. 19, L32-L34 (2004).
64. M. Suzuki, S. Tokito, M. Kamachi, K. Suirane and F. Sato, J. Photopolymer Science and Technology. 16, 309 (2003).
65. X. Gong, W. Ma, J. C. Ostrowski, G. C. Bazan, D. Moses and A. J. Heeger, Adv. Mater. 16, 615 (2004).
66. H. A. A. Attar, A. P. Monkman, M. Tavasli, S. Bettington and M. R. Bryce, Appl. Phys. Lett. 86, 121101 (2005).
67. S. R. Forrest, R. S. Desphande, and V. Bulovic, Appl. Phys. Lett. 75, 888 (1999).
68. Y. S. Huang, J. H. Jou, W. K. Weng, and J. M. Liu, Appl. Phys. Lett. 80, 2782 (2002).
69. Y. Xu, J. Peng, Y. Mo, Q. Hou and Y. Cao Appl. Phys. Lett. 86, 163502 (2005).
70. J. Kido, Organic Electroluminescence Material and Display, Japan, chap17 (2001).
71. J. Kido, Organic Electroluminescence Material and Display, Japan, chap23 (2001).
72. G. Li, and J. Shinar, Appl. Phys. Lett. 83, 5359 (2003).
73. S. Tokito, T. Iijima, T. Tsuzuki, and F. Sato, Appl. Phys. Lett. 83, 2459 (2003).
74. G. Cheng, Y. Zhao, Y. Zhang, S. Liu, F. He, H. Zhang, and Y. Ma, Appl. Phys. Lett. 84, 4457 (2004).
75. V. Bulovic, A. Shoustikov, M. A. Baldo, E. Bose, V. G.Kozlov, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Chem. Phys. Lett. 287, 455 (1998).
76. V. Bulovic, R. Deshpande, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Chem. Phys. Lett. 308, 317 (1999).
77. Commission Internationale de L’eclairage (CIE), Colorimetry, Publication Report No. 15.2, (1986).
78. C. H. Chen, C. W. Tang, J. Shi and K. P. Klubek, Thin Solid Films 363, 327 (2000).
79. V. Bulovic, Organic Optoelectronics, Lecture 17.(2003)

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