research
簡介：
為提高能源效率，實現OLED成為次世代平面照明技術，OLED照明必須符合高亮度、高效率、高演色性、長壽命的基本要求；應用自然能源，結合熱電材料、熱電元件等，以驅動OLED照明元件，節能效果更佳。
高效率OLED倚賴幾個材料與元件結構因素，第一是發光分子本身的效率，第二是主體分子之激態能量轉移效率，第三是電子/電洞注入傳輸至發光層主體的效率，第四是電子/電洞被侷限在發光層的效率；前兩項依賴新材料的設計與開發；在OLED結構中，電子/電洞注入的能障越小、傳輸速率越大，可以致使越大量電子/電洞更容易進入到發光層主體，經再結合而產生更大量激子；相對於發光層主體的LUMO與HOMO能階，緊鄰發光層前後的兩層材料，若具有更高阻擋電子/電洞離開的能障，可以使已經進入之電子/電洞被侷限在所欲之發光層內，而增加再結合機率產生更高發光效率；此後兩項依賴元件結構的設計與製作；根據最佳元件結構設計，另外可以規範出理想之電子/電洞注入與阻礙材料，以及主體與發光分子材料，以做為新材料研究開發之依據；此外，陽極與陰極材料之選擇以及表面改質，亦可據此而行。
高品質高演色性照明白光，需要數個可以涵蓋從紅到紫色光譜的電激發光分子；然而，深紅與深藍發光分子卻是目前最缺乏的一環，其中，藍或紫光吸收能量最高，本身可以產生高效率電激發光者甚少，而需要深藍光、紫光或紫外光型主體材料才能有效激發光色，這些需要仰賴新材料的開發、及與其配合之元件結構設計。
重要研究成果：
2002年，首次發表當時效率紀錄世界最高之多發光層白色有機發光二極體 (Applied Physics Letters 80 (15): 2782-2784 APR 15 2002) ，所發表此篇論文，至今被引用58次；2005年，發表目前效率紀錄世界最高之單發光層純白螢光有機發光二極體(Organic Electronics, 7, 8-15 2006)，此新元件結構亦使所得白光光色非常安定；在使用兼具發光客體特性與助主體功能分子於發光層時，在可應用亮度下，獲致發光效率為16 lm/W的白色螢光有機發光二極體，最大亮度為56,000流明；此新元件結構所得效果接近Forrest(Princeton)所發表的白色磷光有機發光二極體，其最大效率為26 lm/W，在100流明時為14 lm/W，在10,000流明時為3 lm/W，我們的螢光型白色有機發光二極體，在10,000流明時為7 lm/W。2006年，我們發表長壽命之WOLED，經用創新元件結構，壽命可提升5倍(Applied Physics Letters 89, 243521)。
簡介：
1963年，Pope等人利用蒽(Anthracene)單晶，在高電壓下，觀察到電致發光現象，開啟了OLED的研究熱潮；但因此元件的驅動電壓過大，且之後十幾年的研究並未有進一步提升，而無法邁入實用化階段。
1987年，鄧青雲博士等人，利用有機薄膜技術，製作雙層式的元件結構，大幅提昇有機電致發光元件特性及穩定性，確立OLED實用化的基礎。OLED依有機發光材料種類，可區分為：小分子材料及高分子材料兩大類； 小分子OLED，如前所述，是美商柯達公司鄧青雲等人，率先使用真空蒸鍍方式製成；高分子OLED (或稱PLED)，則由英國劍橋大學的研究小組，在1990年，以溶液製程製作，優點是可利用塗佈法或噴墨印刷製造，基板限制較小，在發展大尺寸照明元件上，有極高的吸引力。
2005年，我們實驗室，利用濕式製程，旋塗製作小分子白色OLED，為濕式製程製作白光元件提供新的方向。
2006年，我們實驗室，提出利用溶劑預混法製備之蒸鍍源，以改善共蒸鍍製程不易控制濃度之缺點；應用此新穎製程，本實驗室順利研製出多種結構新穎、發光效率世界最高的螢光型WOLED。
大面積OLED照明元件之要求，在製程方面，需維持高良率、高再現性與高薄膜均勻度；在元件特性方面，需高演色性之白光。若使用乾式蒸鍍製備大面積OLED，需拉長基材與鍍源間之距離，及更高潔淨度與更高真空之製備環境，而增加製程之困難與成本。因此本實驗室亦將結合新穎奈米壓印技術，以研究可供大面積OLED照明元件製備之元件及技術；在不增加製程難度之前提，利用奈米壓印技術之長處，將紅、綠、藍光元件，矩陣式或圖案式製備於基板上，混合多種波段光色，以得接近自然光之優質照明白光。
重要研究成果：
我們新近發明了兩項WOLED製程方法，先後獲得校方審查通過，著手申請我國及美國的專利中，其一為<白光有機電致發光二極體及製造方法>，另一為<新式有機電激發光製造方式>；前項發明，使得WOLED可以利用濕式製程製作主要發光層，突破柯達OLED關鍵專利與英國CDT之PLED關鍵專利的保護，讓小分子系白光元件得以利用濕式製程大面積與成捲式製造，所發表論文(Applied Physics Letters 87 (4) 043508)如審查委員所評論:“Such a device structure would get around certain limiting patent coverage, and if for that reason alone this paper should be published.”；後項發明，使得WOLED之主要發光層可以利用蒸鍍以取代共蒸鍍製作，高效率、多波段、高演色性、高色安定性WOLEDs，因此可以精準快速研製而成，有助於更亮、更高效率WOLEDs之研究進展；我們也願意提供這樣的技術與經驗，協助有興趣研究高效率、高亮度WOLED的學者與業界，讓我國OLED相關光電科技與產業的發展更加快速。
簡介：
在應用上，OLED元件壽命，一直是最重要的一項課題；在非長效使用之情況下，OLED或可派上用場；但是，在TV等顯示用途，十萬小時之壽命，是一門檻要求；在照明應用時，更長壽命的OLED，才能真正促成節能環保之目的。
全面觀之，OLED壽命問題或其破壞問題不一而足；在基板阻氣問題之外，有最根本的主助發光材料壽命問題、元件結構設計問題、電極氧化問題、鋁電極尖刺問題、應力接著問題、結晶化或交互擴散問題、有機分子介電崩潰問題、焦耳熱破壞問題…等等；而且，已知OLED較LCD對水敏感一萬倍；在在這些說明了：有未來性的OLED，卻正面對著空前的挑戰，尤其是在使用可撓式基材後，尤其是元件在反覆捲放之後。
目前，以玻璃為基板之OLED，部份元件壽命，或足以達到要求；但可撓式OLED之元件壽命，卻遠遠不足，尚待解決；相較於玻璃，可撓式塑膠基材具有輕量化、薄型化、易裁切與耐衝擊等優點；然而，高分子材料對於水、氧的隔絕性，遠不如玻璃基材；因此，研製阻氣、阻水性良好之可撓式基板，與提升封裝技術，將是一項重要的課題。
可撓式OLED在撓曲時，所受之應力，為影響元件壽命的一項重要因素；2003年，Anna B. Chwang 等人，於APL發表封裝可撓式OLED的方法，文中提到，可撓式OLED受到一定應力變形後，元件封裝結構破壞，造成元件壽命大幅降低；可撓式OLED受力變形時，其有機與無機層間，亦可能產生破壞；研製耐撓曲之封裝材料與技術，因此顯為重要。
重要研究成果：
OLED元件懼氧怕水，封裝便成為必要，傳統封裝室中，尚需裝填吸水劑；我們利用同腔體蒸鍍方式，直接在元件上製作吸濕薄膜，使OLED元件壽命更佳，此方法亦可施用在可撓式元件上，此項發明，獲得我國及日本專利。
簡介：
OLED因具有低耗電量、高發光效率、高亮度、廣視角、高應答速度、製程簡單和無背光系統等優點，極有可能在未來取代液晶顯示器，成為下世代顯示器技術的主流；依據美國iSuppli/Stanford Resources財經研究指出，2004年全球有機發光顯示器產值達一百五十億新台幣，2010年時，其產值預估將大幅成長9倍，增加至一千二百億元新台幣；OLED雖屬美、日光電科技之強勢領域，歐、韓尚未稱強，國內有意投資者日眾，無論從研發或製造觀點，此乃值得全力衝刺之關鍵領域；特別是可撓式塑膠基材，因較玻璃基材更具有輕量化、薄型化、易裁切與耐衝擊等優點，而廣受矚目；可撓式OLED之關鍵技術決定於透明塑膠基板，但是由於塑膠基板本身的尺寸安定性差，又因後製程高溫的環境因素，而有耐較高溫度的需求；因此，開發高尺寸安定性、高耐熱性及透光性佳之塑膠基板，乃一重要課題。
表一 所示為常見塑膠基板的基本特性。在顯示器的應用上，高穿透度是必要的條件，而這些基板的穿透皆在可應用的範圍，唯耐熱性不佳及熱膨脹係數偏高。
表一、常見塑膠基板的基本特性
|
|
unit |
PET |
PEN |
PC |
PES |
Colorless PI |
基板規格 |
|
|
Thickness |
µm |
100 |
75 |
150 |
100 |
50 |
-- |
|
|
Specific Gravity |
g/cm3 |
1.30 |
1.36 |
1.20 |
1.37 |
1.42 |
-- |
|
|
Water Absorption |
% |
0.3 |
0.3 |
0.2 |
1.4 |
0.1-2.5 |
≦0.2 |
|
|
Refractive Index |
-- |
1.40 |
1.74 |
1.59 |
1.65 |
TBD |
~1.5 |
|
|
Light Transmittance |
% |
90.4 |
88 |
92.4 |
90.2 |
90 |
≧90 |
|
|
Tg |
℃ |
70 |
120 |
145 |
225 |
≧300 |
≧200 |
|
|
Using Temp. |
℃ |
120 |
180 |
125 |
180 |
≧300 |
≧200 |
|
|
Heat Shrinkage |
% |
MD |
1 |
0.5 |
0.7 |
TBD |
0.18 |
TBD |
|
TD |
0.5 |
0.2 |
0.5 |
0.05 |
|
|||
|
CTE |
ppm/℃ |
17 |
21 |
70 |
55 |
60 |
≦20 |
|
註：TBD-to be determined；MD-machine direction；TD-transverse direction
因此，本實驗室計畫以可撓式基板製作高效率高色安定性OLED，其中包含研究各種可撓式基材對OLED元件之影響、製備新型可撓式透明基材、以奈米顆粒改質可撓式透明基板以及摻雜改質ITO導電薄膜等方向，以期能在可撓式OLED方面能有更重大的突破，加速可撓式OLED顯示器的問世。
本實驗室研製之可撓式OLED元件
簡介：
近來發現，將奈米點單獨置入OLED元件各層之間，或使用適當比例的奈米材料摻混於有機材料中，均可有效增進元件發光效能；如：Carter等人於1997年的研究，將粒徑30~50nm之SiO2及TiO2氧化物奈米微粒，摻混於橘紅光poly(2-methoxy-5-2'-ethylhexyl-oxy)-1,4- phenylene-vinylene (MEH-PPV) 高分子材料中，提高元件注入電流密度與亮度約一次方，於5 V時，發光亮度10,000 cd/m2及外部量子效率1 %；Valery Bliznyuk等人，將奈米點塗佈於ITO基板上，使元件發光效能提升。
奈米點若摻混濃度適當，且分佈均勻，可使奈米點兼具載子傳輸或激發層功能；但奈米點會影響有機層的表面型態，且自身導電性差，易影響電荷注入、傳輸與激子再結合區，而減低發光效率；因此，S. Coe-Sullivan等人，利用碳鏈相與苯環相之間的相分離現象，將電洞傳輸層材料N, N-diphenyl-N,N-bis (3-methylphenyl)-(1,1-biphenyl)-4,4-diamine (TPD)與TOPOCdSe量子點相混後旋轉塗佈，使量子點相分離至表面，進而形成單層CdSe量子點，改善上述缺陷而提升效率。
重要研究成果：
我們曾發現，將奈米點導入可旋塗的發光層中，可以提升效率15%，由於不斷的嘗試，我們進一步發現，將恰當的奈米點導入在恰當的元件層狀結構中，可以提升效率230%，讓可溶液製程的白光OLED，效率進展到10.3 lm/w，是新的世界紀錄。