3.6 有機電激發光二極體元件製作與光電性質量測
3.6.3 元件光電性質討論
本系列聚芴高分子皆具備良好的熱穩定性，並不會在元件製作的 過程中因為烘烤的製程而有所變質，對於一般有機溶劑如甲苯或氯仿 都有不錯的溶解度，而且有足夠的分子量提供較佳的成膜性，有利於 採用旋轉塗佈的元件製程。所有雙層元件之光電性質如表 3-5 所述。
而所製作出的有機發光二極體元件，我們也分別做了電激發光光譜 (EL spectra)、電流密度及亮度對電壓關係圖(J-V-B curve)，其結果如 圖 3-9 ~圖 3-20 所示。
圖3-8 元件結構示意圖。
圖 3-9 F-T50 之 EL 光譜圖(16V)。
圖 3-10 F-T50 之 J-V-B 關係圖。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
Current density_F-T50 Brightness_F-T50
Voltage (V) Current density (mA/cm2 )
0
圖 3-11 DPF-T5 之 EL 光譜圖(10V)。
圖3-12 DPF-T5 之 J-V-B 關係圖。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
Current density_DPF-T5 Brightness_DPF-T5
圖3-13 DPF-T25 之 EL 光譜圖(11V)。
圖3-14 DPF-T25 之 J-V-B 關係圖。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
圖3-15 DPF-T50 之 EL 光譜圖(13V)。
圖3-16 DPF-T50 之 J-V-B 關係圖。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
Current density_DPF-T50 Brightness_DPF-T50
Voltage (V) Current density (mA/cm2 )
0
圖 3-17 TAZ5-DPF-T45 之 EL 光譜圖(12V)。
圖3-18 TAZ5-DPF-T45 之 J-V-B 關係圖。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
Current density_TAZ5-DPF-T45 Brightness_TAZ5-DPF-T45
Voltage (V) Current density (mA/cm2 )
0
圖 3-19 TAZ-T50 之 EL 光譜圖(12V)。
圖3-20 TAZ-T50 之 J-V-B 關係圖。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
Current density_TAZ-T50 Brightness_TAZ-T50
F-T50 是將 TBADN 與具有長碳鏈的 Fluorene(PFO)作共聚，希望 藉由長碳鏈的導入能有效改善 TBADN 同聚物(homopolymer)溶解度 不佳的問題；雖然長碳鏈的導入成功改善了高分子材料的溶解度，但 是由雙層元件的結果顯示，最大發光效率僅有 0.11 cd/A，而且光色偏 藍綠。為了解決上述發光效率及光色上的問題，所以我們決定調整 TBADN 與 Fluorene 衍生物間在高分子主鏈中的含量，希望高分子主 鏈將所吸收到的能量以較有效的方式如 Host-dopant 的能量轉移機制 來提升材料發光的效率；另外為了解決一般高分子材料於薄膜態易有 低能階處，約-3.06 eV，有利於電子從陰極端(Al：-4.3 eV)注入發光層
中，故提高了整體的發光效率。另外聚芴高分子本質上是以傳輸電洞 為主的材料，而 TBADN 則為一 ambipolar 的分子[60]，於載子的傳輸 上理應不具決定性的影響力，故推測之前所合成的高分子，F-T50 與 DPF-T5 ~ DPF-T50，電洞仍然是主要被傳輸的載子，所以我們決定藉 由在高分子的側鏈導入具有傳導電子能力的官能基如 1,2,3-三氮唑 先前預期電子電洞傳輸較為平衡的狀態；至於 TAZ5-DPF-T45 也並未 達到預期能再次提升發光效率，推測原因為電子電洞並未於發光層中 有效的再結合。我們由圖 3-20 電流密度對操作電壓關係圖可看出，
在較低電壓處，TAZ5-DPF-T45 的電流密度明顯較 DPF-T50 來得要高 上許多，代表有某種載子(電子或電洞)過多；由於 TAZ5-DPF-T45 與 DPF-T50 在高分子結構上相近，而且其經由電化學量測推算後的 LUMO 能階值亦相近(約-3.04 eV)，理論上都有利於電子從陰極端的 注入，再加上所添加的 1,2,3-三氮唑的芴衍生物有助於傳導電子，故 於元件結果中顯示過多的載子應為電子。所以此系列藍光材料在未來
於元件結構的改進部份，可以在電洞注入層(PEDOT)與發光層中再加 入一層具有傳導電洞能力的電子阻擋層(PVK) [61]，也可以視情況於陰 極 與 發 光 層 中 再 多 加 一 層 具 有 傳 導 電 子 能 力 的 電 洞 阻 擋 層 ( 1,3,5-tris(1-phenyl- 1H-benzimidazol-2-yl)benzene, TPBI ) [62]，用以促 進載子於發光層內的平衡，增加電子與電洞再結合的機率，達到高發
Current Density (mA/cm2 )
Voltage (V)
表 3-5 含蒽聚芴高分子在元件結構為 ITO/PEDOT:PSS/Polymer/
Max. brightness
(cd/m2) 403g 425c 741d 1650f 505e 220e
Max. LE (cd/A) 0.11 0.08 0.18 0.39 0.14 0.18
Max. PE (lm/W) 0.75 0.91 0.78 0.70 0.72 0.77
EL λmax (nm) 488g 448c 456d 484f 456e 456e
CIE ( x, y ) (0.22, 0.35)g (0.18, 0.21)c (0.18, 0.24)d (0.22, 0.33)f (0.23, 0.29)e (0.19, 0.23)e
(i) Von:turn-on voltage LE:luminance efficiency PE:power efficiency EL:electroluminescence.
(ii) a.Recorded at 1 cd/m2 b.Recorded at 20 mA/cm2 c.Recorded at 10 V d.Recorded at 11 V e. Recorded at 12 V f. Recorded at 13 V g. Recorded at 16 V.
第4章 結論
本 研 究 成 功 的 利 用 Suzuki polymerization 與 Yamamoto polymerization 合成出含 Anthracene 與 Fluorene 衍生物的藍光高分 子，並經由各種化學及物理性質的量測與探討，其結果皆顯示這些材 料於元件的應用上是大有可為的。
所合成出的材料 F-T50、DPF-T5~DPF-T50、TAZ5-DPF-T45 與 TAZ-T50，皆具有不錯的熱穩定性，其 Td高於 331 oC，而 Tg則高於 80 oC，明顯的優於聚芴高分子的同聚物(homopolymer)，並且已足以 承受 PLED 元件需加熱烘烤的製程。
第5章 參考文獻
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