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研究生： 林瑋哲
Wei-Je Lin
論文名稱： 雙波段白光有機電致發光元件
指導教授： 周卓煇
Dr. 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： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 75
中文關鍵詞： 有機電致發光元件 、白光元件 、摻雜 、色偏
外文關鍵詞： Organic Light Emitting Devices, OLED, White, Rubrene
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    • 本研究提出二種新型雙波段白光有機電致發光元件（Organic Light Emitting Devices, OLED），是以真空蒸鍍法，將N,N-bis-(1- naphthyl)-N,N-diphenyl-1,1-bi phenl-4,4-diamine（NPB），5,6,11,12- tetrapheny-lnaphthacene（Rubrene） doped 1,4-bis(2,2-diphenylvinyl) biphenyl（DPVBi）及tris（8-hydroxy quinoline）aluminum（Alq3），依序鍍覆於ITO（indium tin oxide）玻璃上，其結構為ITO/NPB/ Rubrene doped DPVBi/Alq3/LiF/Al。藉由改變Rubrene摻雜量，以調整元件之發光光色，並探討Rubrene摻雜量對OLED元件發光特性的影響。

    實驗結果顯示，Rubrene 摻雜量在0.5 ﹪時，可得到CIE 1931色座標( 0.292 , 0.290 )之光色，於8 V偏壓下，元件最大發光亮度為6090 cd/m2，於4.25 V的驅動電壓下，可得到最佳之發光效率2.20 lm/W。而元件之發光特性，以1 ﹪Rubrene 摻雜量為最佳，在8 V時，元件具有最大發光亮度10200 cd/m2，以及於4 V的驅動電壓下，可達最佳之發光效率3.71 lm/W，其CIE 1931色座標為( 0.442 , 0.403 )。

    為有效減少白光元件色偏的發生，於元件中加入bathocuproine（BCP）作為電洞阻礙層（Hole Blocking Layer，HBL），其結構為ITO/NPB/Rubrene doped DPVBi/BCP/Alq3/LiF/Al。BCP的加入，能有效減少白光元件色偏現象的發生，當Rubrene摻雜量為0.6 ﹪時，於操作電壓5 V∼9 V下，其CIE 1931色座標皆在（0.33±0.005 , 0.31±0.005）區間內，其發光光色並無明顯改變。

    壹、緒論 1 貳、文獻回顧 4 2-1 有機電致發光的歷史發展 4 2-2 有機電致發光元件材料之發展 7 2-3 發光原理 11 2-4 白光元件 14 2-4-1單層發光層元件 15 2-4-2積層型發光層元件 18 參、實驗方法 23 3-1 材料 23 3-2 蒸鍍裝置 23 3-3 單體沈積速率之鑑定 23 3-4 共蒸鍍 24 3-5 基材清洗步驟 24 3-6 元件之電路設計 25 3-7 電致發光光譜量測 25 3-8 電流、電壓與亮度關係曲線圖之量測 26 3-9 發光效率之計算 26 肆、結果與討論 27 4-1 石英震盪膜厚計之校正 27 4-2 Rubrene摻雜量對元件發光特性之影響 28 4-2-1元件結構與製程參數 28 4-2-2電致發光光譜 28 4-2-3 CIE 1931色座標 30 4-2-4 CIE 1931色座標與電壓關係 31 4-2-5元件之亮度-電壓-面電流關係 31 4-2-6元件發光效率 33 4-3 電洞阻礙層對白光元件發光特性之影響 33 4-3-1元件結構與製程參數 33 4-3-2 CIE 1931色座標 34 4-3-3 CIE 1931色座標與電壓關係 34 4-3-4元件之亮度-電壓-面電流關係 35 4-3-5元件發光效率 35 伍、結論 37 陸、參考資料 39 表目錄 表一、OLED之應用產品 43 表二、實驗中所使用的材料膜厚校正比值及固定的製程條件 44 表三、摻雜0.5 ﹪Rubrene時，電壓對元件之CIE 1931色座標之影響 45 表四、Rubrene含量對元件發光效率之影響 46 表五、摻雜0.6 ﹪Rubrene時，電壓對元件之CIE 1931色座標之影響 47 表六、Rubrene含量對元件發光效率之影響 48 圖目錄 圖一、美國柯達公司於1987年首創採用的異質接面之元件結構 49 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 50 圖三、載子再結合區域位於具電洞傳輸功能的發光層上 51 圖四、1989年Adachi等人所發表的有機電致發光元件結構圖 52 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 53 圖六、有機電致發光元件之結構及能階示意圖 54 圖七、電子與電洞經再結合後之能量分配及能階示意圖 55 圖八、單層型白光元件結構，(a)全波段元件，(b)雙波段元件 56 圖九、積層型白光元件結構，(a)全波段元件，(b)雙波段元件 57 圖十、電致發光分子之化學結構示意圖 58 圖十一、真空蒸鍍聚合系統之示意圖 59 圖十二、元件電路設計及其製作流程示意圖 60 圖十三、NPB之膜厚校正曲線 61 圖十四、Alq3之膜厚校正曲線 62 圖十五、雙波段白光OLED元件結構 63 圖十六、雙波段白光OLED元件結構 64 圖十七、雙波段白光元件之電致發光光譜圖（EL spectra） 65 圖十八、紅光、綠光、藍光及白光之CIE 1931色座標位置 66 圖十九、Rubrene 摻雜量對元件之CIE 1931色座標之影響 67 圖二十、摻雜0.5 ﹪Rubrene時，電壓對元件之CIE 1931色座標之影響 68 圖二十一、Rubrene 摻雜量對元件亮度－電壓關係圖之影響 69 圖二十二、Rubrene 摻雜量對元件面電流－電壓關係圖之影響 70 圖二十三、Rubrene摻雜量對元件之CIE 1931色座標之影響 71 圖二十四、摻雜0.6 ﹪Rubrene時，電壓對元件之CIE 1931色座標之影響 72 圖二十五、Rubrene摻雜量對元件亮度－電壓關係圖之影響 73 圖二十六、Rubrene摻雜量對元件面電流－電壓關係圖之影響 74 圖二十七、雙波段白光元件能階示意圖 75

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