有機電激發光元件鋁金屬陰電極厚度之影響

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姓名

羅世奎(Shih-Kuei Lo) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學研究所碩士在職專班

論文名稱

有機電激發光元件鋁金屬陰電極厚度之影響

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摘要(中)

本論文提出一種新的方法來製備有機電激發光元件；此方法為在元件蒸鍍完適當厚度的鋁金屬陰電極後，以RF 電漿轟擊鋁金屬陰電極，使金屬電極形成一原金屬以及其自身氧化物層之複合結構，實驗結果顯示，以本方法可降低元件因殘留於基板表面粉塵(dust)所造成之漏電流，進而消除cross talk的問題。此元件結構的優點為在現有的製程環境下，無需添購其他的設備，即可提高元件之整流比(rectification ratio)；除此之外，適當的金屬氧化層還可作為保護層，以避免元件因外界環境的侵蝕而損壞。

摘要(英)

The research paper is to raise a new process to modify organic light emitting display (OLED) and to produce a no cross talk display .The advantage of this process is more simple, no need to purchase any new equipment. This device with a multi-electrode contains a pure Al layer and its own oxidation layer. This process can modify device with O2 plasma and produce an oxidation layer on present Al metal. It can reduce device causing leakage current due to dust residue under surface of substrate and increase the rectification ratio. This oxidation layer can be a protection layer and avoid any damage caused by outside circumstance.

關鍵字(中)

★ 被動式有機電激發光面板
★ 有機電激發光元件

關鍵字(英)

★ ELectroluminescence display
★ cross talk
★ leakage current
★ OLED

論文目次

中文摘要…………………………………………………… Ⅰ
英文摘要…………………………………………………… Ⅱ
誌謝………………………………………………………… Ⅲ
目錄………………………………………………………… Ⅳ
圖目錄……………………………………………………… Ⅶ
表目錄……………………………………………………… Ⅸ
1. 緒論………………………………………………………1
2. 文獻回顧…………………………………………………3
2.1 發光原理……………………………………………3
2.2 有機電激發光元件與顯示器………………………7
2.3 文獻分析……………………………………………12
2.4 研究構想……………………………………………18
3. 實驗與設備………………………………………………20
3.1 製程材料…………………………………………20
3.1.1 有機材料………………………………………20
3.1.2 金屬電極材料…………………………………20
3.1.3 玻璃基材與ITO…………………………………20
3.2 元件製程設備與製程………………………………22
3.2.1 製程設備………………………………………22
真空腔體與鞤泵……………………………22
前處理設備…………………………………22
有機材料蒸鍍設備…………………………24
金屬電極蒸鍍設備…………………………24
點膠機………………………………………26
紫外光曝光機………………………………26
加熱平板……………………………………26
氮氣手套箱…………………………………26
螢光光譜儀…………………………………27
3.2.2 基材的清洗……………………………………27
3.2.3 ITO玻璃基板之表面處理……………………28
3.2.4 有機材料的蒸鍍程序…………………………29
3.2.5 電極的蒸鍍……………………………………29
3.2.6 元件的封裝……………………………………30
3.3 電壓-電流密度(V-J)特性的量測…………………32
3.4 整流比(Rectification ratio，R)之定義與量測33
3.5 亮度(Brightness)的量測…………………………33
3.6 效率(Emission Efficiency)的量………………34
3.7 電激發光光譜(Electroluminescence spectroscopy，
EL)與螢光光譜(Photoluminescence spectroscopy，
PL)量測……………………………………………36
3.8 氧氣電漿所使用的條件……………………………36
4. 結果與討論………………………………………………39
4.1 粉塵對元件之影響…………………………………39
4.2 電壓-電流密度曲線關係……………………………39
4.2.1 未經氧氣電漿處理元件與鋁電極之膜厚效應…39
4.2.2 經過表面氧化處理之元件………………………44
4.3 電壓-亮度曲線關係…………………………………48
4.4 電壓-效率曲線關係…………………………………48
4.5 光譜分析……………………………………………50
4.5.1 電激發光光譜……………………………………50
4.5.2 螢光光譜…………………………………………50
4.6 鋁金屬氧化後之阻抗變化………………………52
5. 結論………………………………………………………54
6. 參考文獻…………………………………………………56
圖目錄
圖2.1 有機電激發光元件之結構及能階示意圖………………5
圖2-2 電子與電洞再結合後之能量分配與能階示意圖………6
圖2-3 雙層異質結構OLED ITO/Diamine/Alq3/Mg:Ag及
Diamine與Alq3之分子結構示意圖……………………8
圖2-4 載子再結合區(recombination zone)示意圖………10
圖2-5 PMOLED顯示面板結構示意圖…………………………13
圖2-6 矩陣式OLED等效電路與cross talk示意圖…………14
圖2-7 OLED面板之cross talk示意圖………………………15
圖2-8 粉塵所造成漏電流之示意圖…………………………16
圖2-9 金屬電極表面氧化層結構示意圖……………………19
圖3-1 NPB之化學結構圖……………………………………21
圖3-2 OLED試量產蒸鍍機台與手套箱機構圖………………23
圖3.3 有機腔體示意圖………………………………………25
圖3.4 金屬腔體示意圖………………………………………25
圖3-5 元件封裝示意圖………………………………………31
圖3.6 電壓與電流關係量測之裝置圖………………………35
圖3.7 電壓與發光強度關係量測之裝置圖…………………35
圖3.8 電激發與螢光光譜之裝置圖…………………………37
圖4-1 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al在正向
偏壓，電壓-電流密度關係曲線………………………42
圖4-2 元件在固定電壓(+10V)下，金屬膜厚-電流密度關係
圖…………………………………………………………42
圖4-3 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al在逆
向偏壓下之電壓-電流密度關係曲線…………………43
圖4-4 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al在經
過氧氣電漿表面處理前後之整流比關係對照…………43
圖4-5 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al(500 Å)
鋁金屬陰電極表面氧化前後之電壓-電流密度關係曲線…45
圖4-6 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al(500 Å)
鋁金屬陰電極表面氧化前後整流比之比較……………46
圖4.7 表面氧化處理前後之64*128 dot matrix panel………47
圖4-8 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al(500 Å)
鋁金屬陰電極表面氧化後之電壓-亮度關係曲線………49
圖4-9 元件： ITO/NPB(600Å)/Alq(600Å)/LiF(5Å)/Al(500Å)
鋁金屬陰電極表面氧化前後之電壓-效關係曲線………49
圖4-10 元件：ITO/NPB(600Å)/Alq3(600Å)/LiF(5Å)/Al(500 Å)
鋁金屬陰電極表面氧化前後之電激發光光譜比較……51
圖4-11 Alq3 layer表面氧化前後之螢光光譜比較……………51
圖4-12 鋁金屬氧化後阻抗變化曲線……………………………53
表目錄
表1 氧氣電漿所使用的條件………………………………………38

參考文獻

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物性及其在發光二極體上之應用”，國立清華大學化學工程研究
所博士論文，民國88年。

指導教授

李正中(Cheng-Chung Lee)

審核日期

2003-1-27

推文