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Introduction
Pope博士的研究小组於1963年,首先在偏压400 V以上 的蒽单晶(Anthracene)观察到电激发光(EL)的现象. 1987年美国Kodak公司Tang等人利用热蒸镀方式将Alq 和HTM-2制作成异质结构的OLED,并具有低驱动电压 和高量子效率的特性,为一大突破. 1990年英国剑桥大学Burroughws的研究小组发表以共 轭高分子材料PPV(Poly p-phenylene vinylene)为发光层 的OLED元件.
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一般电洞传输层有机材料(4)
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电洞传输层材料特性探讨
有机EL元件的寿命与电洞传输层材料的Tg值有直 接的关系. 若发光层为Alq3,电洞传输层分别为TPD与αNPD,则使用寿命以Tg值高的α-NPD较长. 改良结构:在电洞传输层和ITO层间插入耐热性 ITO 及安定性高的Cu-Phthalocyanines (CuPc)有机层, 则元件的寿命均有所改善. 材料改良:以萘基(Naphthyl, G10H7)为末端基之 TPTE可使Tg值达到147 °C而有较长之寿命.
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有机化合物之玻璃转移温度Tg
在高分子材料中,有几个相变化非常重要(1)玻璃转移 (glass transition),(2)结晶(crystallization),(3)熔解(melting). 玻璃转移温度的探讨观点: (1)结构观点:材料由熔溶态降温的过程,由於降温太快或材料本身不够规整 而无法使部份甚至全部的原子排列成三度空间的有序结构.则材料由流体转 变成部份非晶质甚至完全非晶质的玻璃态结构.这个过程即称为玻璃转移. 反之由玻璃态加温至玻璃转移温度,材料亦会转变成橡胶态. (2)分子运动观点:其实在上面的分子运动介绍时即已提到.玻璃态与橡胶态 的分子运动差异主要是玻璃态时分子运动的规模较小.通常数个原子一起运 动(一方面是因为温度低另一方面是自由体积小).相反的橡胶态的分子运动 规模大多了.通常数十个原子,数个分子链一起动. (3)物性的观点:由於在玻璃转移前后的结构与分子运动均有相当大的差异, 因此物性上亦有很大的差异.例如玻璃态的运动过程,只有非常局部的结构 有变化.因此机械强度没有太大的变化.呈现出硬而脆的物性.而橡胶态的 运动过程,结构变化的范围较大.於是可大量变形而呈现出软而韧的物性.
有机薄膜构造的变化是元件特性的致命因素. 薄膜构造的变化与Tg值的高低有关并影响其结晶. 发光层的Alq3其Tg 为170°C,电洞传输层之TPD的Tg 为60 °C(TPD有高的电洞移动率,但Tg太低而元件寿命短). 以TPD为基本架构而形成星状结构之高分子m-MTDATA,其 Tg值为75°C,若分子构造更进一步增大,可能提高为100°C 以上. 最近报导显示利用2个Spiro结合TPD构造其Tg可高达140°C的 Spiro-TPD新化合物. 另有研究人员表示使TPD进行多量化聚合反应而形成多量化 TPD可使Tg提升至145°C(五量体TPD),考量成膜性,四量体 TPD(TPTE)的特性较佳且Tg为130 °C.
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OLED元件结构简介
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1987年两层型构造之OLED结构图
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传统式分子OLED之有机层和上下电极 所构成元件基本结构
电子传输层(ETL):TPD有机材料 发光层(EML):Alq2(Blue)和Alq3(Green) 电洞传输层(HTL):TAZ有机材料 阴极:低功函数的金属和合金(Mg-Ag,Li-Al) 阳极:薄而透明半导体性质的铟锡氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)
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电洞传输层与发光层所形成典型 的二层型元件结构
电洞传输层的基本要求:ITO阳极的费米准位和电洞传输层之 最高占有分子轨道(HOMO)准位之间电位差值要小,以利於电 洞的注入.
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电洞传输层材料(HTL)
有机发光二极体
(Organic Light Emitting Diode,OLED)
材料系统简介
Reporter:陈俊荣 Adviser:郭艳光 博士 Date:2004/04/06
Outline
Introduction OLED元件结构简介 OLED元件材料介绍 待续…
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一般电洞传输层有机材料(1)
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一般电洞传输层有机材料(2)
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一般电洞传输层有机材料(3)
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈PD和TPTE所构成 三种不同元件的亮度变化关系
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电洞传输层的离子化位能(Ionization Potential, IP) 对元件特性之影响
IP值低的有机材料可以得到较高的电洞移动率. 电洞传输层的IP值小则与ITO费米准位(Fermi Level)的差值较小,使电洞易於传输. ITO的功函数约为4.5~5.0 eV,而代表性的电洞 传输材料之IP值约为5.4 eV IP 5.4 eV. 低IP值材料:m-MTDATA,四量体TPTE及CuPu 等. 良好的电洞传输层材料特性(1)高Tg值 (2)高电子 亲和性 (3)低IP值.
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OLED元件材料介绍
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OLED各层材料
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电洞传输层材料(HTL)
电洞传输层材料发展重点: (1)提高热稳定性 (2)降低电洞传输层与阳极(ITO)间界面的位能差. 主要材料:芳香族胺基化合物为最多. 非晶体状态薄膜的安定性是影响有机EL元件之电性可靠度的因素之 一.(成长均匀致密的非晶体薄膜) 非晶体薄膜的安定性与玻璃转移温度(Tg)有直接关系,元件在操作 情形下,温度升高影响元件寿命和材料的玻璃转移温度特性. 理想有机EL元件所用之有机化合物应有如下条件: (1)电洞移动率高(2)电化学安定性(3)离子化位能(IP)小(4)电子亲合力 (EF)小(5)玻璃转移温度高(6)真空蒸著性好(7)薄膜成形优等. 电极界面接触不良和薄膜之不均匀将引起驱动电压上升和发光亮度 下降.
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待续……
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单层型有机EL元件结构
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双层型A,B有机EL元件结构
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参层型A,B有机EL元件结构
载体块:Carrier Block
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