OLEDOLED 各各各各層材料層材料層材料層材料簡介簡介簡介簡介2013.12.18Outline1.OLED發光原理2.OLED結構3.各層材料說明OLED 發光原理發光原理OLED元件是將具有通電發光特性之有機材料夾在兩片電極元件是將具有通電發光特性之有機材料夾在兩片電極之間，之間，對此元件施加電對此元件施加電壓，驅使電子與電洞分別由陰極與陽極注入。當電子與電洞在發光層中相遇再結合，壓，驅使電子與電洞分別由陰極與陽極注入。當電子與電洞在發光層中相遇再結合，將將產產生激子，並進一步激發發光層中的發光分子。處於激發態的發光分子，將很快生激子，並進一步激發發光層中的發光分子。處於激發態的發光分子，將很快回到其基本態，並在此過程中，放出能量，有部分是以光的形式回到其基本態，並在此過程中，放出能量，有部分是以光的形式出現。出現。 OLED 各層結構各層結構OLED 各層介紹各層介紹Anode(陽極陽極)陽極陽極材料的要求材料的要求/功能功能: 1.透光度好透光度好 2.高功高功函數函數(易搶電子易搶電子) 3.功函數與電洞注入層或電洞功函數與電洞注入層或電洞傳輸層匹配傳輸層匹配 4.低電阻低電阻 5.表面型態平整表面型態平整 常見的陽極材料常見的陽極材料: 氧化氧化銦銦錫錫(Indium Tin Oxide, ITO) 氧化氧化銦銦鋅鋅(Indium Zinc Oxide, IZO)ITO比m-MTDATA易形成電洞，a形成電洞後經由路徑b將電洞轉移至電洞注入層或電洞傳輸層OLED 各層介紹各層介紹HIL(電洞注入層電洞注入層)材料材料的要求的要求/功能功能: 1.功函數與陽極材料功函數與陽極材料“匹配匹配” 2.與陽極材料及電洞傳輸層的附著性與陽極材料及電洞傳輸層的附著性良好良好 3.表面型態穩定，表面型態穩定，平整平整常見的電洞注入層材料常見的電洞注入層材料:青花青花化物化物(Phthalocyanines) eg.CuPc濺濺度碳膜度碳膜(Sputtered Carbon)導電導電高分子高分子(Conductive polymers) TCTA、TPOTA、m-MTDATA、p-MTDATAm-TDATAOLED 各層介紹各層介紹HTL(電洞傳輸層電洞傳輸層)材料材料的要求的要求/功能功能: 1.傳輸電洞傳輸電洞 2.功函數與電洞注入層及發光功函數與電洞注入層及發光層匹配層匹配 3.載子侷限載子侷限作用作用 (僅電僅電洞容易洞容易傳輸傳輸) 4.表面型態穩定，表面型態穩定，平整平整常見的電洞傳輸層材料常見的電洞傳輸層材料: 芳香胺類芳香胺類(Aromatic amine) 如如:Naphta-phenyl benzidene (NPB) TPD、1-TNATA1-TNATANPBTPDOLED 各層介紹各層介紹EML(發光層發光層)材料材料的要求的要求/功能：功能： 1.功函數與電洞注入層及發光功函數與電洞注入層及發光層匹配層匹配 2.載子複合載子複合作用作用(電光轉換侷限層電光轉換侷限層) 3.高電光轉換效率高電光轉換效率 4.發出特定色發出特定色Green & RedBlueDoping：主主發光體發光體材料和材料和各種各種具客具客發光體以發光體以共蒸鍍共蒸鍍( co-evaporation )或或分散分散( disperse )的的方式，利用方式，利用能量轉移能量轉移( energy transfer )或或載子捕獲載子捕獲( carrier capture )而結合得到而結合得到各種不同的光色及高效率電激發光元件及各種不同的光色及高效率電激發光元件及各種不同的光色。各種不同的光色。 Doping(參雜參雜)C-545T(綠光綠光)DCJTB (紅光紅光)Perylene (藍光藍光)磷磷光與螢光光與螢光當當電子吸收能量從基態躍遷至激態後，若馬上從躍回至基態的話，此時放出的光電子吸收能量從基態躍遷至激態後，若馬上從躍回至基態的話，此時放出的光為螢光，但若無法馬上回到基態為螢光，但若無法馬上回到基態(因電子相位等因素因電子相位等因素)而有做而有做intersection crossing後再回到基態的話，此時發出的光稱為磷光，通常磷光的後再回到基態的話，此時發出的光稱為磷光，通常磷光的lifetime比較長，且能量比較長，且能量較螢光低較螢光低能能夠夠將激態電子的三重態以磷光方式發光的材將激態電子的三重態以磷光方式發光的材均是有機均是有機屬化合物，其中中心屬化合物，其中中心屬均是過渡屬均是過渡屬，如：鋨屬，如：鋨(Os)、銥、銥(Ir)、鉑、鉑(Pt)、銪銪(Eu)、釕釕(Ru)等等磷光材料簡介磷光材料簡介RedGreenBlueOLED 各層介紹各層介紹ETL(電子傳輸層電子傳輸層)材料的要求材料的要求/功能功能: 1.傳輸電子傳輸電子 2.陰極修正作用陰極修正作用 3.載子侷限載子侷限作用作用(僅電子容易傳輸僅電子容易傳輸) 4.功函數與功函數與電子注入電子注入層及發光層及發光層匹配層匹配常見材料：有機金屬錯合物、含氧氮雜環類、含常見材料：有機金屬錯合物、含氧氮雜環類、含Si, F, B類類ZnBTZ(有機金屬錯合物有機金屬錯合物)HTM-2(含氧氮雜環類含氧氮雜環類)PyPySiPyPy(含含Si, F, B類類)OLED 各層介紹各層介紹EIL(電子注入層電子注入層)材料材料的要求的要求/功能功能: 1.功函數功函數與陰極材料匹配與陰極材料匹配 2.與陰極與陰極材料及材料及電子傳輸電子傳輸層的附著性層的附著性良好良好 3.表面型態穩定，表面型態穩定，平整平整常用常用材料：材料：鋁鋁/氟化鋰氟化鋰(Al/LiF)OLED 各層介紹各層介紹Cathode(陰極陰極)材料材料的要求的要求/功能功能: 1.低功函數低功函數 2.功函數與電子注入層或電子功函數與電子注入層或電子傳輸層匹配傳輸層匹配 3.高導電性高導電性 4.化性安定化性安定 常見材料常見材料: 鋁鎂合金鋁鎂合金(Mg/Ag) 鋁鋰合金鋁鋰合金(Al/Li)金屬易金屬易產產生自由電子，電子於生自由電子，電子於陰極陰極a產產生後經由生後經由路徑路徑b將電將電子轉移至電子注入層或電子傳子轉移至電子注入層或電子傳輸輸層中層中結論結論OLED 材料使用重點：材料使用重點：各層功函數需匹配各層功函數需匹配表面平坦、型態穩定表面平坦、型態穩定附著性良好附著性良好各層厚度均有搭配性之最佳各層厚度均有搭配性之最佳值值，非愈厚愈好，非愈厚愈好目前研究重點：目前研究重點：u陽極：透明度增加，陽極：透明度增加，Flexible應用應用uHTL層：層：Tg提升提升 (LifeTime增加增加)uEML層：紅光及藍光的磷光材料壽命提升及顏色優化層：紅光及藍光的磷光材料壽命提升及顏色優化uETL層：提供電子傳輸速率層：提供電子傳輸速率(增加發光效率增加發光效率)uEIL及陰極：低功含數且穩定性高及陰極：低功含數且穩定性高