從IDW看OLED之發展趨勢(上)

 

刊登日期:2016/3/16
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葉翰政/工研院材化所

第22屆國際顯示器研討會(International Display Workshops;IDW)發表的論文數目總計365篇,涵蓋"Active Matrix Displays"、"FPD Manufacturing, Materials and Components"、"EL Displays and Phosphors"、"OLED Displays and Related Technologies" 、"3D/Hyper-Realistic Displays and Systems"、"Flexible Electronics"、"Electronic Paper"與"MEMS and Emerging Technologies for Future Displays and Devices"…等14個專題。

在有機發光二極體(OLED)方面,為了開發高效率且穩定的 OLED元件,研究的重點回歸到基礎的有機材料性質,如有機膜層中分子的排列方向和 TADF 發光機制的應用,期望 OLED元件能達到 100 %內部量子效率。透過有機分子的設計及製程技術的調整,控制有機分子成膜的排列方向和膜層密度,對 OLED元件特性有重大影響,例如:(1) 應用於發光層材料,可增加發光取出的比例,提升元件的發光效率。(2) 應用於電荷傳輸材料的有機膜層,可加速電荷的移動率,降低元件的操作電壓。因此,有機分子成膜特性的控制技術及其觀察、分析和評量方法的建立,為未來提升 OLED元件技術的重要課題。

早期 OLED發光材料均以螢光材料為主,但近年來磷光材料合成及純化技術逐漸成熟,現階段高效率 OLED元件幾乎都採用磷光材料。自從日本九州大學 Adachi 教授提出 TADF OLED元件之後,許多韓國的大學相繼發表利用 TADF 機制開發 OLED元件技術的研究,顯示 TADF 材料的發展潛力。其 TADF 分子的設計重點:(1)單重態及三重態兩者之間的能階差距小。(2)高 PL 量子效率。(3)在 TADF 材料分子內導入異質原子:可解決延遲激子(Delayed Exciton)的壽命太長,造成效率 Roll-off 嚴重,元件的半衰壽命短等缺點。

OLED目前是以降低製程成本以及開發高效率、長壽命材料為主要研究方向。降低製程成本方面,希望可以利用溶液製程來提升蒸鍍製程的材料使用率,未來溶液製程 OLED元件的壽命表現如果有重大突破,將可以大大降低 OLED的製程成本,使 OLED應用普及化指日可待。而開發高效率長壽命材料方面,目前主要還是以藍光材料為開發重點,主要針對磷光材料以及TADF材料,除了藍光材料本身,也有針對搭配的主發光體材料 Host 去研究,希望可以解決藍光材料表現較差的問題,使得 OLED可以在顯示器或是照明上有更多的應用。OLED相關內容將介紹如下。

OLED材料開發及相關應用
■ Recent Progress on the Understanding of Molecular States in OLED Films: Molecular Orientation, Packing, and Mixing
D. Yokoyama / Yamagata Univ., Japan
為提升OLED元件的效率及穩定性,越來越多的研究著重於有機膜層的基本性質,此篇論文回顧近年分子排列方向及膜層密度影響OLED元件特性的研究。有機膜層分子排列方向的分析方法:
(1) VASE(Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry) Analysis (圖一)
 


圖一、VASE分析方法

(2) Angle Dependent PL (圖二)



 
圖二、Angle dependent PL分析方法

(3) Simple Model-free Estimation from Absorption (圖三)



 
圖三、Simple Model-free Estimation from Absorption分析方法

利用方法(3) Simple Model-free Estimation from Absorption分析方法比較蒸鍍製程與溶液製程的有機膜層分子排列方向的差異,發現蒸鍍製程的有機膜層分子排列方向較傾向水平排列,而分子結構與水平排列的程度相關 (圖四、五) ----以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。


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