使用避免過多激子於客體上產生之元件結構製備高效率高色安定性純白光有機電致發光二極體

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研究生：	王俊然 Chun-Jan Wang
論文名稱：	使用避免過多激子於客體上產生之元件結構製備高效率高色安定性純白光有機電致發光二極體 Efficient, Color-stable Pure-White Organic Light-Emitting Diode with Device Architecture Preventing Excessive Exciton Formation on Guest
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、高色安定性、純白光、有機發光二極體
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摘要
本研究利用元件能階搭配、新穎發光層主客體結構與高效率之主體材料，製備出高效率、高色安定性之雙波段純白光有機電致發光二極體；所使用之電洞傳輸層材料為N,N,N’,N’-(etraaph-thalene-2-yl) phenylenediamine，發光層為螢光藍光主體2-(N,N-diphenyl-amino)-6-[4- (N,N-diphenylamino)styryl] naphthalene，摻雜橘黃光染料5,6,11,12-tetra- phenylnaphthacene (Rubrene)，電子傳輸層為1,3,5-tris(N-phenyl-benzi- midazol-2-yl)benzene；此元件結構，降低了載子注入能障，並使載子注入後，有效侷限於發光層中；所形成在發光層之主客體能階，使電洞較容易注入到主體而致在主體產生激子；此激子激發主體放光之外，部分則經由能量傳遞之方式，激發客體分子放光；如此，亦可避免客體分子上激子過多而產生淬熄現象(quenching)，進而提升發光效率與色安定性；當Rubrene摻雜濃度為0.5 wt%時，所得之純白白光元件，在亮度為100 cd/m2下，發光效率可達9.5 lm/W (10.6 cd/A)，最大亮度為18,000 cd/m2；當亮度由100增加至10,000 cd/m2時，其光色座標由(0.321, 0.357)改變至(0.315, 0.344)，色偏僅有(0.006, 0.013)。

目錄
摘要    I
致謝    II
目錄    IV
表目錄    VII
圖目錄    IX
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    13
2-3、有機發光二極體材料之發展    21
    2-3.1、陽極材料    22
    2-3.2、電洞傳輸材料    22
    2-3.3、電子傳輸材料    23
    2-3.4、電子注入材料    24
    2-3.4、陰極材料    25
  2-4、白光有機發光二極體之發展    25
    2-4.1、單層發光白光元件    29
    2-4.2、積層發光白光元件    33
參、實驗方法    39
  3-1、材料    39
  3-2、蒸鍍裝置    40
  3-3、蒸鍍速率之測定與校正    41
  3-4、蒸鍍源之製備    43
  3-5、元件之電路設計    43
  3-6、基板清洗    44
  3-7、有機層的製備    45
  3-8、負電極的製備    45
  3-9、發光效率之量測與計算    46
  3-10、電致發光光譜之量測    47
肆、結果與討論    48
  4-1、藍光有機電致發光二極體    48
  4-2、橘黃光有機電致發光二極體    50
  4-3、雙波段白光有機電致發光二極體    51
    4-3.1、雙波段白光OLED元件結構    51
    4-3.2、元件亮度與電壓之關係    51
    4-3.3、元件面電流密度與電壓之關係    54
    4-3.4、元件發光光色與效率    56
    4-3.5、元件色安定性    60
伍、結論    63
陸、參考文獻    64
附錄、個人著作目錄    71

表目錄
表一、本研究所使用的有機材料膜厚校正比值    42
表二、單色OLED發光特性表    49
表三、以DPASN為主體之雙波段白光OLED元件發光特性表    53
表四、以ADN為主體之雙波段白光OLED元件發光特性表    54

圖目錄
圖一、美國科達公司於1987年首創採用異質介面的雙層元件(a)結構及(b)能階示意圖    6
圖二、英國劍橋大學Calvendish實驗室利用共軛高分子所發表的單層PLED結構圖    7
圖三、日本九州大學Saito教授研究群提出載子在結合區域位於具電洞傳輸功能之發光層的OLED元件結構    8
圖四、日本九州大學Saito教授研究群提出之三層式OLED元件結構    8
圖五、1992年日本山形大學Kido教授提出載子再結合區域分別具電洞與電子傳輸功能之發光層的OLED元件結構    9
圖六、2002年德國Dresden大學Leo教授研究團隊發表p-i-n結構之OLED元件能階示意圖    11
圖七、2006年美國普林斯頓大學Forrest教授研究團隊發表螢磷光混合型白光OLED(a)元件結構與(b)能量傳遞示意圖    12
圖八、OLED之元件結構及能階示意圖    14
圖九、電子與電洞經再結合後之能量分配及能階示意圖    18
圖十、(a)Förster與(b) Dexer兩種能量傳遞機制示意圖    19
圖十一、影響OLED的元件效率因素示意圖    21


圖十二、國際照明標準委員會（Commission International de L’ Eclairage）色座標圖    27
圖十三、單層型白光OLED元件結構示意圖，(a)三波段白光，(b)雙波段白光    28
圖十四、積層型白光OLED元件結構示意圖，(a)三波段白光，(b)雙波段白光    28
圖十五、白光OLED所使用之有機發光材料化學結構示意圖    39
圖十六、真空熱真蒸鍍系統示意圖    41
圖十七、OLED元件電路設計示意圖及其製作流程    44
圖十八、OLED元件之電流-電壓-亮度及CIE色座標量測示意圖    46
圖十九、單色光OLED之(a)元件結構與(b)能階結構示意圖    48
圖二十、單色OLED在元件發光亮度為100 cd/m2時之EL光譜    49
圖二十一、單色OLED在發光亮度為100 cd/m2時CIE1931色座標位置圖    50
圖二十二、雙波段白光OLED之(a)元件結構與(b)能階結構示意圖    51
圖二十三、Rubrene摻雜濃度對以DPASN為主體之雙波段白光OLED元件發光亮度之影響    52
圖二十四、Rubrene摻雜濃度對以ADN為主體之雙波段白光OLED元件發光亮度之影響    54

圖二十五、橘黃光染料Rubrene摻雜濃度對以DPASN為主體之雙波段白光OLED元件電流密度之影響    55
圖二十六、橘黃光染料Rubrene摻雜濃度對以ADN為主體之雙波段白光OLED元件電流密度之影響    56
圖二十七、不同Rubrene摻雜濃度對以DPASN或ADN為主體之白光OLED元件發光效率與光色之結果    57
圖二十八、橘黃光染料Rubrene摻雜濃度對以DPASN為主體之雙波段白光OLED元件EL光譜之影響    58
圖二十九、橘黃光染料Rubrene摻雜濃度對以ADN為主體之雙波段白光OLED元件EL光譜之影響    59
圖三十、以DPASN為主體之白光元件，在亮度為(a)100與(b)10,000 cd/m2下之電子、電洞分佈示意圖    61
圖三十一、以ADN為主體之白光元件，在亮度為(a)100與(b)10,000 cd/m2下之電子、電洞分佈示意圖    62

                                

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