oled相关知识

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1、13有機半導體材料前言早在1960年代初期，Pope等人在Anthracene之有機芳香族化合物晶體上入數百伏之跨壓下，發現存在電流流通與發光的現象，而啟開後人研究有機發光之大門。在後續的二十餘年間，因其元件特性距離實用仍有相當大的距離，因此仍專注在其相關的發光機制與電荷傳導等基礎研究。及至80年代末期，美國科達公司實驗室利用真空蒸鍍有機薄膜的技術和異質接面(heterojunction)多層有機膜(multilayer)之元件特性。諸如操作電壓＜10V，量子效率＞1﹪，與元件穩定性等均已有大幅之改善，因而激增有機電激發光元件之實用性，也引發全球

2、OEL之研究熱潮。另一方面則是在聚合物散料上的發展也令人囑目。Patridge在80年代初期便發表PVK材料(polyvinylcarbazole)亦具有機光導體之性質。此一發現，使得有機化合物在發光體上之應用更趨於廣泛。然而在1990年有機發光材料又有更進一步地發展。英國劍橋大學卡文迪實驗室(CalvendishLab)發表第一個利用聚苯基乙烯(PPV,Polyp-phenylenevinylene)之共軛聚合物(conjugatepolymer)製成的OEL元件。由於此類共軛聚合物具有類似半導體的特性與簡易的製程，從而激起對OEL元件的研究熱

3、。而各種的研究材料，諸如摻雜發光的染料小分子或大分子之OEL元件，甚至在塑膠基板上可彎曲之OEL元件等均是被研究的主題。可見OEL13之研究廣度與深度，而應用範圍也隨之更加寬廣。由於大部分OEL元件都具有類似二極體的特性，因此OEL又稱有有機發光二極體(OLED)，而目前其最潛力之應用即在平面顯示器之發揮。以下圖一摘述OEL發展的簡史。圖一OEL發展簡史元件製作流程OEL的元件製作流程(如圖二)，包含了ITO玻璃的處理、有機層蒸鍍、金屬層蒸鍍、元件封裝及元件測試，依序簡述如下：13圖二有機電激發光元件的製作流程(一)ITO(導電透光膜銦氧化錫)玻

4、璃的處理所使用的ITO玻璃，面電阻(sheetresistance)Rs約為25Ω/sq，ITO的厚度約為1000Å。ITO玻璃於鍍膜前先需經過適當的清洗程序，為表面擦拭後，依序浸於清潔劑、去離子水、丙酮及異丙酮中各以超音波振盪十分鐘，在至於烘箱內烘乾，最後ITO的表面再經氧氣之電漿處理過。ITO玻璃的清潔程序應於無塵室中進行，盡量防止灰塵為力的附著，以免所製得的元件會有漏電流產生。(二)膜層蒸鍍真空系統使用Cryopump以降低真空時的水氣的殘存含量，鍍膜時的真空度為6×10-6Torr；有基層與金屬層的蒸鍍皆採熱阻絲加熱的方式，前者使用石英坩

5、堝，以鎢絲圈直接加熱，蒸鍍速度約為2Å/s；後者使用鉭舟直接加熱，蒸鍍速度約為5Å/s。(三)封裝與測試水氣與氧氣的影響OEL的元件效能甚巨，因此元件最後的封裝工作十分重要，元件的封裝程序採用UV-Curingepoxy封裝，在一充滿乾燥的手套箱進行。元件的測試利用Keithley13電源供應量測系統配合TopconBM-8型的輝度計，可同步量測出OEL元件之I-V-B的特性關係。使用壽命的測試條件為在空氣與常溫環境下，以定電流密度模式連續操作以封裝的元件，操作製亮度衰減為初始值得一半時結束測試。有機發光材料與元件原理OEL元件的薄膜是採用熱蒸鍍

6、的方式，薄膜的的成長是靠分子間的凡得瓦力作用而推疊成，薄膜的結構偏屬於無結晶(amorphous)，薄膜的成長相當容易，並不需要像無機發光二極體的磊晶(epitaxy)程序考慮到得格配位的間題。OEL是以有機分子為主之態半導體元件，而無機發光元件(EL)則是以原子為主之材料。相較而言，OEL之元件特性來自其分子之作用力而EL是來自其原子之作用力。一般而言，有機分子是共價鍵化合物，因其電子被區域化(localization)，故其通導性不佳，如烷類。然而有一類有機分子因其具有π—電子，而在適當組合下，這些π—電子不會被區域化(delocalizat

7、ion)，而其鍵結是以單、雙鍵方式交互形成，故此類分子稱為共軛分子(conjugatemolecule),而其特性是因π—電子能夠在其共軛π—軌域上移動，故具有電通性。利用此類之分子單體(monomer)便能聚合產生「共軛聚合物」(conjugatepolymer)。最早的共軛聚合物即為聚乙烯(PA)，其具有高導度。目前被發現或較重要之共軛導電聚合物包括：聚呲咯(PPy)、聚塞吩(PT)、聚苯胺(PAn)、聚對位苯(PPP)、聚苯基乙烯(PPV)和聚塞吩乙烯(PTV)等。見下圖三：13圖三一些常用共軛導電聚合物之化學結構因其導電度範圍介於導體與半

8、導體之間，故其應用範圍非常廣，可用於導體、電子元件(electrouicdevices)、電磁波遮蔽體(EMIShielding)、抗靜