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不再溶解的有機發光二極體

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:Feb 20, 2003

編輯 Agape 報導

德國的科學家發現一種特殊的聚合物﹐在經過紫外線照射後不會受有機溶劑的影響。這個特性使得他們能比照傳統的光罩蝕刻製程﹐製造出多層的紅藍綠三色有機發光二極體。

由於製程簡單﹑成本低﹑可與塑膠基版結合﹑以及適合大面積製造﹐有機半導體所製成的光電元件﹐一直是近幾年來科學家們研究的熱門課題。而有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode, OLED) ﹐由於用途廣泛﹐更是學界與工業界開發研究的重點對象。Sciscape在上個月為讀者們所報導的﹐使用熱顯像技術所製成的薄膜電晶體﹐便是這個研究方向的成果之一。本文所要介紹的﹐是德國的科學家﹐從改進材料的角度著手﹐製造OLED的研究結果。

目前OLED的製造﹐大致有真空與溶液兩種方式。前者具有可以將不同的材料逐層累積的優點﹐而後者則是製造手續簡單(spin-coating即可)﹐ 且成本較低。就商業的角度來看﹐似乎後者的發展潛力較大。但是﹐由於所要鍍膜的有機材料﹐多半需要先溶於有機溶劑中以進行spin-coating﹐製程將受到限制﹐無法作逐層的鍍膜(後來所要鍍上材料的溶劑會將先前已鍍上的材料溶解)。

為了解決這個問題﹐德國慕尼黑大學的C. David Muller與其研究小組﹐開發出一種有機化合物﹐具有與光阻(photoresist) 類似的特性﹕經紫外線照射後﹐會產生crosslink而不再溶解於溶劑中。這個特性﹐使得這種材料可以使用傳統光罩蝕刻的製程﹐選擇性地將材料中要作為元件的部份以紫外線照射﹐然後用鍍膜所用的溶劑將未被照射部份的材料清除。最重要的是﹐一旦材料中的crosslink形成﹐就不再受溶劑的影響。如此﹐就可以將含其它不同材料的溶劑﹐使用spin-coating方式﹐完成逐層的鍍膜。

Muller等人所使用的有機材料﹐是稱為oxetane-functionalized spirobifluorene-co-cluorene的聚合物。是將diboronic ester(一種酯類) 與兩種以上的芳香族溴化物(aromatic bromide) ﹐以tetrakis-(triphenylphosphine)-palladium(0) 為觸媒﹐在攝氏87度的溫度下溶於以tri-potassium phosphate為鹼基的甲苯(含少許乙醇)與水的混合物中48小時。若芳香族溴化物在溶劑中的相對比例不同﹐則合成的聚合物其電光特性(electroluminescence﹐ EL) 就不同﹐即通以電流會發出不同顏色的可見光。

為了試驗如此合成的聚合物是否適合製成OLED﹐Muller等人將其EL特性與以不含芳香族溴化物製成的OLED比較。他們發現﹐使用新材料製成的發紅光及藍光的OLED﹐其表現與使用傳統材料製成的元件不相上下。至於發綠光的OLED﹐其效率則是原來的92%。此外﹐他們也利用光罩蝕刻的方式﹐製造含三層有機聚合物﹐可發出紅藍綠光的OLED。各個顏色的OLED其效率並沒有比單層OLED差﹐證明了這種聚合物對製程的穩定性。

Muller與其研究小組聲稱﹐雖然熱顯影及其它非蝕刻的鍍膜技術已證明在OLED或有機半導體元件的製造上﹐有重要的貢獻。但是若談到商業化量產﹐可能還不及他們在材料上的突破來得有希望。身為受惠的消費者﹐無論最後是那一項技術所製成的產品能成功地問世﹐我們都樂觀其成。

原始論文:

C. David Muller et al., Multi-colour organic light-emitting displays by solution processing, Nature 421, 829 (2003)

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Jan 25, 2003] 用雷射“寫”出來的電晶體

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    科景

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