高分子發光二極體平面顯示器 (上)

自從Toshiba-Matsushita 公司於SID 2002國際顯示器大展中展示利用噴印法﹙Ink-jet printing, IJP﹚製作的17 吋高分子發光二極體﹙PLED﹚平面顯示器，接著2004年Philips與Seiko-epson 亦展示利用同樣方法製作13-in 與 40-in之WXGA PLED TV。雖說有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED)技術成熟度高於PLED，且已攻佔大部分MP3與手機﹙Mobile phone﹚次面板市場，但是在大型化平面顯示器﹙FPD﹚，PLED似乎更佔優勢。主要原因即在元件製程方法不同。

有機發光二極體元件又分為小分子型與高分子型，其主要分別在於分子量。一般小分子之分子結構以一個單位為主，因此僅具單一功能，分子量大都小於5000，製程方式以真空蒸鍍為主。高分子材料為了能將各種功能，如：電子傳遞、電洞傳遞、溶解度…等聚其一身，故分子結構常結合了許多不同單位，再共聚而成，且顧及材料穩定性，故分子量在不影響溶解度下，愈大愈好。由於其可溶解於一般溶劑，故元件製程採用旋塗(Spin-coating)、噴印(Ink-jet printing, IJP)、網印(Screen printing)….等液態製程。由於電激發光高分子﹙Light-emitting polymer, LEP﹚集各種功能於一身，故PLED元件結構與製程皆為目前所有FPD中最為簡單者，但是其材料技術卻是最為困難的。小分子OLED因採用真空蒸鍍製程，所以OLED FPD之解析度可由蒸鍍遮罩﹙Mask ﹚精度來決定，因此可製作高解析度FPD，旦亦因採真空蒸鍍製程，因此製作大面板時，技術困難度亦加倍增加，例如：遮罩的熱膨脹因素、鍍膜的均勻性、真空度的維持…等。而PLED因採常溫、常壓的IJP製程，屬直接畫素﹙pixels﹚製程，較不受到FPD尺寸之影響，唯在製作高精度FPD時，IJP製程有較高的技術困難度。

PLED高分子材料

電激發光高分子於1990年劍橋大學J.H. Burroughes…等學者發表，利用Wessling方法合成出液態PPV precursor，旋塗成膜後再以真空加熱至180~300^。C，12hrs，製作出以 PPV共軛高分子為發光材料的PLED。然而以PPV前驅物製作PLED，尚需經過長時間的真空熱聚合步驟，不適合商業化量產製程。因此其後學者採用Glich 脫鹵聚縮合（dehydrohalogenation condensation polymerization）方法，將氧烷基(alkoxyl group)接到PPV苯環上，使得PLED可以簡易的旋塗方式製作元件。但是因PPVs屬於 p-type高分子半導體，電子/電洞載子未能平衡，至使光電效率不足；且PPVs主鏈上的共軛鍵，亦會造成其熱穩定性不足；另外由於PPVs之分子結構，使得其能隙範圍僅能達到2.0 ~ 2.6 eV﹙藍綠光 ~ 紅橘光﹚，無法應用於全彩FPD。

1998年Dow Chem.研究群基於p-n載子平衡觀念，以發藍光之Fluorene單體為核心，導入p-型與n-型之推拉電子基與其共聚，不僅將電激發光高分子發光顏色拓展到全光域(400~700nm)，且大幅提昇了材料穩定性與光電效率。如今，PF共聚物已成為市場上最為廣泛的PLED材料，SID 2005 CDT公司已將LEP的壽命提昇至萬小時以上，代表著不久的將來，全彩PLED FPD即將於市場上現身。