Deep Blue OLED – SA-Biph@MADN
3.1 白光 OLED 文獻回顧
由於白光 OLED 其發光譜圖需涵蓋整個可見光區，然而一般有機螢光 或燐光材料其放射圖譜僅能涵蓋1/3 之可見光區，且到目前為止並沒有單一 有機發光材料，能具有高發光效率且涵蓋整個可見光區之放射圖譜。受限 於有機材料的半波寬，所以白光 OLED 之製作通常需搭配兩種或兩種以上
之有機材料來得到，而元件製作可分為：(1) 單層式、(2) 多層式和(3) 色轉換架構，以下將各別詳述之。
(1) 單層式白光 OLED
單層式白光 OLED 通常是利用摻雜一黃或紅色客發光體於藍色主發光 體中，經由能量轉移不完全來產生兩區段之放射光譜；然而，這樣的白光 OLED 元件通常其效率皆不高，且由於會缺少綠色和深紅光譜區域，如圖 3-1(a)所示，使得白光 OLED 會有較差之 CRI 值，相對於透過彩色濾光片時 也會有較差之綠光畫素表現。為了解決效率的問題，可在發光層中再摻雜 一藍色客發光體材料來提升元件之效率；而顏色部分，則可利用三種藍、
綠和紅色客發光體材料同時摻雜於一主發光體來解決，其光譜圖如圖3-1(b) 所示。這些元件結構與性質整合於表 3-1 中。此種單層式白光 OLED 製作 方法好處，在於白光 OLED 之顏色不會隨操作時間或電壓而有明顯改變，
此乃由於其發光機制是藉由藍光提供能量轉移至黃或紅色客發光體上，所 以當藍光效率下降其綠光或紅光強度也隨著降低。
圖 3-1、(a) 單一客發光體；(b) 三摻雜客發光體之單層式白光 OLED 圖譜
表3-1、單層式白光 OLED 元件結構與性質
Dopant Device architecture Performance CIE (CRI) Ref.
單層式 Single Singlet
ITO/CuPc/NPB/DCJTB@DPVBi/Alq3/LiF/Al 1.75 lm/W, 2.45 cd/A
@ 20 mA/cm2 (0.26, 0.32) [5]
單層式 Single Singlet
ITO/NPB/rubrene@DPVBi/Alq3/LiF/Al 3.1 lm/W, 5.8 cd/A
@ 6 V (0.34, 0.36) [6]
單層式 Dual Singlet
ITO/spiro-TAD/DSAA, DCJTB@DPVBi/
Alq3/LiF/Al
2.75 lm/W, 8 cd/A
@ 20 mA/cm2 (0.32, 0.35) [7]
單層式 Triple Triplet
ITO/NPB/TCTA/FIr6, Ir(ppy)3, PQIr @UGH4/
TPBI/LiF/Al
另一種單層式白光 OLED 元件，則是利用自身分子產生激發複體 (excimer)或是利用有機分子與鄰近層之分子產生激發錯合物(exciplex)，造 成紅位移且寬廣之光譜，因而得到一白光 OLED 光譜圖。然而，此種元件 結構其發光效率皆不高；直到，W. D’ Andrade 等人利用了以鉑為中心金屬 之燐光錯合物[10]，由於其分子具平面性因而分子間容易形成激發複體，搭 配上燐光之藍色客發光體材料，可得到一具有高效率之白光 OLED 元件。
而高的發光效率主要是由於燐光材料本身就較螢光材料多 75% 的發光激 子，且由於激發複體無bound ground state 存在，所以可以避免藍色客發光 體材料將能量轉移至能量較小之激發複體上導致能量損失。這些元件結構 與性質整合於表 3-2 中。此種白光 OLED 製作方式好處，在於製作上簡單 且不會有摻雜物間互相作用影響元件顏色的問題。
表 3-2、激發複體或錯合物之單層式白光 OLED 元件結構與性質 Device architecture Performance CIE (CRI) Ref.
單層式 Exciplex Singlet
ITO/NPB/(dppy)BF/Alq3/LiF/Al 0.58 lm/W
@ 9V (0.29, 0.33) [9]
單層式 Excimer Triplet
ITO/PEDOT:PSS/NPB/Flrpic,FPt1@CBP/
BCP/LiF/Al 4.4 lm/W, 9.2 cd/A (0.33, 0.44) (78) [10]
(2) 多層式白光 OLED
Dopant Device architecture Performance CIE (CRI) Ref.
雙層式 Single
ITO/PEDOT:PSS/NPB/(CF3ppy)2Ir(pic)@CDBP /BAlq/(btp)2Ir(acac)@CDBP/BAlq/LiF/Al
10 lm/W, 18 cd/A
@ 0.01 mA/cm2
(0.35, 0.36) (80) [14]
(b) 雙層式白光 OLED 中，為了解決缺少綠光與深紅光區域的問題，可利用
Dopant Device architecture Performance CIE (CRI) Ref.
雙層式 Dual
Singlet
ITO/CuPc/NPB/DCM2@DPVBi/C6@Alq3/ Alq3/LiF/Al
5 lm/W
@ 9 V (0.30, 0.36) [15]
雙層式 Triple Singlet
ITO//NPB/DSA@DPVBi/Ir(ppy)3,DCJTB@
CBP/BCP/Alq3/LiF/Al
5.7 lm/W, 9.9 cd/A
@ 100 cd/m2 (0.29, 0.36) [16]
雙層式 Triple Singlet/Triplet
ITO//NPB/DSA@DPVBi/Ir(ppy)3,PR@
CBP/BCP/Alq3/LiF/Al
6.1 lm/W, 10.6 cd/A
表 3-5、三層式白光 OLED 元件之結構與性質
Dopant Device architecture Performance CIE (CRI) Ref.
三層式 Triple Triplet
ITO/PEDOT:PSS/NPB/FIrpic@CBP/(btp)2Ir(a cac)@CBP/Bt2Ir(acac)@CBP/BCP/LiF/Al
表 3-6、不同主發光體對白光燐光 OLED 效率影響
雙層式 Dual Triplet
ITO/PEDOT:PSS/NPB/(CF3ppy)2Ir(pic)@CDBP /BAlq/(btp)2Ir(acac)@CDBP/BAlq/LiF/Al
10 lm/W, 18 cd/A
(btp)2Ir(acac)@CBP/BCP/LiF/Al
3.6 lm/W, 6.1 cd/A 具有高發光量子效率(>98%)之橘紅光染料 perylene，和一無機燐光粉(>98%) Y(Gd)Al5O12:Ce，經由能量轉移的方式得到一白光 OLED，其元件結構如 圖3-2(a)所示。由於其藍光 OLED 元件發光功率可達 12 lm/W 於 10 mA/cm2 電流密度下，因此搭配出之白光 OLED 發光功率可高達 15 lm/W 於 1,000 cd/m2亮度下，且其色度座標為[0.36, 0.36]和 CRI 值可高達 88，圖 3-2(b)為 其白光OLED 電激發光圖譜。
圖 3-2、(a) 色轉換白光 OLED 之結構圖；(b) 白光 OLED 之電激發光圖