緒論

第一章、緒論

1.1 前言

科技日新月異，過去厚重的陰極射線管(cathode ray tube, CRT)已無法 應付人們的訴求，於是有了帄面液晶顯示器(LCD)，其具有輕薄、耗電量 低、便攜的特點，使可應用性大幅提升，可用於手機、筆記型電腦、數 位相機等產品上，但很不幸的，由於液晶本身的特性，仍然具有視野角 度不理想及操作溫度範圍不夠寬廣等諸多問題仍頇克服。

而近年來有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode, OLED)的技 術趨近成熟化，此類材料更是有機會超越 LCD 帄面顯示技術。由於此類 有機發光二極體具有自發光、低操作電壓(3~10 V)、廣視角(170˚以上)、

快速應答(~1 μs)、輕薄(<2 mm)、操作溫度範圍廣(-40~+200 ˚C)、高對比、

可撓曲性質及其機械強度強¹。種種的跡象表現出 OLED 其具有的優勢遠

2

視¹。

直到 1987 年的鄧青雲博士(Ching W. Tang)研究團隊²發表以真空蒸鍍 法將可傳遞電子特性之 Tri-(8-hydroxyquinolino)Alumuium (Alq₃)及具有 傳遞電洞特性的雙胺化物(diamine)HTM-2 蒸鍍在兩電極中間形成異質接 面(Heterojuction Architecture)的雙層式結構 OLED 元件(圖 1.1)，可使電洞 與電子侷限在電子傳輸層與電洞傳輸層之介面附近再結合，大幅提升了 元件的性能。圖二為日本 SONY 公司在 2003 年發售的 13 吋 OLED 帄面 顯示器，圖片中可明顯看出 OLED 顯示器比 LCD 螢幕輕薄了許多(僅 3 毫米)，色彩更加鮮艷，儘管售價驚人，但也表明了，OLED 具有極大的 市場潛力。

圖 1.1 1987 年 柯 達 公 司 發 表 OLED 結 構 示 意 圖 ¹

3

圖 1.2 Sony 所 開 發 的 OLED 顯 示 器 (摘 錄 自 zol.com.cn 網 站 20100620)

1.3 OLED 發光原理與元件結構

有機發光二極體元件發展至今，最好的元件型態為三層式的結構(圖 1.3 左)，有機發光層被電子傳輸層(electron transporting layer; ETL)、電洞 傳輸層(Hole transporting layer; HTL)所包夾，在 ETL、HTL 之上分別又鍍 上陽極及陰極。為了讓光能順利自元件穿透，陽極需為透光材料，通常

4 molecular)為主。雙極性分子為分子具有提供電子(electron donor; D)和接 受電子的能力(electron acceptor; A)，又稱為 D-A 分子，藉由改變 D-A 結 構，提升與傳輸材料能階的匹配性，降低電子、電洞注入能障，提高元 件效率々也可望使用在單層元件，達到簡易製程目的。目前由

Michael C.

5

Pett

1.5 有機磷光發光主體(Phosphorescent Hoster)

當我們以電激發元件時，電子、電洞再結合產生激子的過程，會有單 (triplet-triplet annihination)，會導致元件效率降低¹。為了排除這些缺點，

學者們將磷光材料以摻混方式分散在主發光體中，藉由兩者能隙的能量 轉移(圖 1.4)¹，提升元件的效率。

6

圖 1.4 有機磷光元件中主客發光體間能量轉移示意圖¹

但是一個合適的主發光體仍頇具有以下的特性，1.頇具足夠大的三重 態能階，避免客發光體的能量回傳至主發光體。2.良好的載子傳輸能力，

若主發光體同時具備傳遞電子電洞的功能，那麼載子的再結合率會增 加，量子效率也會跟著提升。3.有穩定的熱性質與良好的成膜性，若將 OLED 材料製作成元件，元件溫度會隨著操作而提升，若材料熱性質不 好，便容易在元件內部結晶，形成介電破壞，降低元件效率與操作壽命。

在本研究中主要以有機材料為探討目標，希望藉由螢光分子材料的設 計，能夠提高元件效能，根據前面的討論主要是以高效率的雙極性螢光 分子以及磷光摻雜物的主體材料為研究的重點，對於這些材料的基本要 求以及限制將在文獻回顧中逐一討論。

7 緩慢，這是因為藍光具有較高的能隙(energy band gap)，導致驅動電壓(Von) 較高，也會影響元件的生命週期。其放光波長也易受到分子共軛長度的