臺灣博碩士論文加值系統

本論文分為兩個部份，第一部份針對製備一系列高效率白光OLED元件做討論，該系列白光元件之發光層主要由含重金屬的磷光材料所構成，第二部份針對開發螢光與磷光混合型白光元件做討論，該混合型白光元件中之綠光與紅光發光層由含重金屬的磷光材料所構成，藍光發光層則由一高效率藍光螢光材料所構成。
在第一部份中，我們嘗試以新型Os重金屬紅光磷光材料搭配FIrpic藍色磷光材料，製成雙波段白光OLED元件並探討其結果，希望藉由此一高效率紅光磷光材料的導入能在元件的效率上有重要的改善，此外為了進一步改善元件內電荷的傳輸平衡，利用改變電子傳輸層材料，來追求高效率的白光OLED元件。
在第二部份中，以單重激發態光激子阻擋層隔開螢光發光層與磷光發光層的混合式白光結構，搭配新型Os重金屬的紅光磷光材料與藍光螢光材料追求高效率的雙波段白光OLED元件，並探討其元件特性；再進一步加入綠光磷光材料追求高效率的三波段白光OLED元件。

The thesis is divided into two parts, and Part One is the preparation for a series of high-efficiency white OLED devices. The series of white light-emitting layer components are mainly by the phosphorescent materials containing heavy metals. Part Two combines the fluorescence and phosphorescence for the development of hybrid white components. The mixed components of white light-emitting layer of the green and red phosphors contained heavy metals from the materials in which the blue light-emitting layer by a high-efficiency blue fluorescent material has been included.

In Part One, We tried the new Os metal red phosphorescent materials to collocate blue phosphorescent materials. We made two dual-band white light OLEDs by these two material components and discussed the results. It has been desired to use this high-efficiency red phosphorescent material to improve the efficiency of the devices. Furthermore, to improve transfer balance of charge in the device, we used the electron transport layer materials to pursue high-efficiency white OLED devices.

In Part Two, a singlet excited state exciton blocking layer has been used to separate multi-layer white structure of fluorescent light-emitting layer and the phosphorescent light-emitting layer. We studied the collocation of a red phosphorescent material with Os heavy metals and the blue fluorescence materials to seek the high efficiency dual-band white light OLED device. We discussed the devices physical characteristic. Finally, the green phosphorescent material was included to seek the three-band high-efficiency white OLED devices.

目錄
指導教授推薦書…………………………………………………………i
口試委員審定書…………………………………………………………ii
授權書……………………………………………………………………iii
致謝………………………………………………………………………iv
中文摘要…………………………………………………………………v
英文摘要…………………………………………………………………vi
目錄………………………………………………………………………viii
圖表目錄…………………………………………………………………xi
第一章 序論…………………………………………………………1
1.1 前言…………………………………………………………1
1.2 研究動機與文獻回顧………………………………………4
第二章 文獻回顧及理論基礎………………………………………7
2.1 有機發光二極體的發展……………………………………7
2.2 有機電激發光二極體的發光原理…………………………9
2.3 小分子發光元件與高分子發光元件的區別………………12
2.4 白光有機電激發光二極體結構……………………………15
2.5 照明的單位…………………………………………………21

第三章 實驗裝置及實驗方法………………………………………23
3.1 實驗藥品……………………………………………………23
3.2 使用儀器……………………………………………………24
3.3 實驗流程……………………………………………………25
3.4 實驗步驟……………………………………………………26
第四章 雙波段下發光型白光元件…………………………………30
4.1 元件結構……………………………………………………30
4.2 實驗結果與討論……………………………………………31
4.2.1 雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度…31
4.2.2 雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸層材料…43
4.3 結論…………………………………………………………55
第五章 混合型白光元件……………………………………………56
5.1 元件結構……………………………………………………56
5.2 結果與討論…………………………………………………59
5.2.1雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件………59
5.2.2雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件…………68
5.2.3三波段混合型摻雜主客發光體白光元件…………78
5.3 結論…………………………………………………………91

第六章 未來展望……………………………………………………92
第七章 參考文獻……………………………………………………93



圖表目錄
圖2-1 蔥(anthracene) 8
圖2-2 Tang 與 VanSlyke 所用元件結構 8
圖2-3 PPV 化學結構 8
圖2-4 主客發光體間的能量傳遞機制 11
表2-1 OLED與PLED比較 13
圖2-5 OLED各層所使用的材料 14
圖2-6 互補波長的相對應關係 15
圖2-7 D.Qin所發表的白光結構 17
圖2-8 TPP化合物結構 17
圖2-9 Forrest 分層的混合式白光元件結構及能階圖 19
圖2-10 傳統與串聯式OLED 20
表2-2 光度學與放射學常用單位之比較表格 22
圖3-1 實驗流程示意圖 25
圖4-1 雙波段下發光型白光元件的客發光體材料結構 30
圖4-2 雙波段下發光型白光元件的結構 30
圖4-3雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的電流密度與電
壓關係圖 33
圖4-4雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的亮度與電壓的
關係圖 35
圖4-5雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的亮度與電流密
度關係圖 36
圖4-6雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的外部量子效率
與電流密度關係圖 38
圖4-7雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的發光效率與電
流密度關係圖 39
圖4-8雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的發光功率效率
與電流密度關係圖 39
圖4-9雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度的電激發光強度
與波長關係圖 41
表4-1 雙波段下發光型白光元件改變紅光發光層厚度在電流密度
20 mA/cm2的量測結果總整理 42
表4-2 雙波段下發光型白光元件改變紅光的發光層厚度在電流密度
100 mA/cm2量測結果總整理 42
圖4-10雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材的電流密度與電壓
關係圖 44

圖4-11雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料的亮度與電壓
關係圖 46
圖4-12雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料的亮度與電流密
度關係圖 47
圖4-13 電子傳輸層的能階圖 47
圖4-14雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料的外部量子效率
與電流密度關係圖 50
圖4-15雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料的發光效率與
電流密度關係圖 50
圖4-16雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料的發光功率效率
與電流密度關係圖 51
圖4-17雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料的電激發光強度
與波長的關係圖 53
圖4-18積分球量測最好的雙波段下發光型白光元件的發光功率效率
與電流密度關係圖 53
表4-3雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料在電流密度
20 mA/cm2的量測結果總整理 54
表4-4雙波段下發光型白光元件改變電子傳輸材料在電流密度
100 mA/cm2的量測結果總整理 54
圖 5-1 使用材料結構圖 56
圖 5-2混合型白光元件結構圖 58
圖5-3 雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的電流密度與電壓
關係圖 60
圖5-4雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的亮度與電壓
關係圖 62
圖5-5雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的亮度與電流密度
關係圖 62
圖5-6雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的外部量子效率與
電流密度關係圖 63
圖5-7雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的發光效率與
電流密度關係 64
圖5-8雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的發光功率效率與
電流密度關係圖 64
圖5-9雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的電激發光強度與
波長關係圖 66
表5-1雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的在電流密度
20 mA/cm2的量測結果總整理 67
表5-2雙波段混合型無摻雜主客發光體白光元件的在電流密度
100 mA/cm2的量測結果總整理 67
圖5-10雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件的電流密度與電壓
關係圖 69
圖5-11雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件的亮度與電壓
關係圖 71
圖5-12雙波段混合系統式摻雜主客發光體白光元件的亮度與
電流密度關係圖 71
圖5-13雙波段混合系統式摻雜主客發光體白光元件的外部量子效率
與電流密度關係圖 73
圖5-14雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件的發光效率與
電流密度關係圖 74
圖5-15雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件的發光功率效率與
電流密度關係圖 74
圖5-16雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件的電激發光強度與
波長關係圖 76
表5-3 雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件在電流密度
20 mA/cm2的量測結果總整理 77

表5-4 雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件在電流密度
100 mA/cm2的量測結果總整理 77
圖5-17 三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的電流密度與電壓的
關係圖 79
圖5-18三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的亮度與電壓的
關係圖 81
圖5-19三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的亮度與電流密度的
關係圖 81
圖5-20三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的外部量子效率與
電流密度關係圖 83
圖5-21三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的發光效率與
電流密度關係圖 83
圖5-22三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的發光功率效率與
電流密度關係圖 84
圖5-23三波段混合型摻雜主客發光體白光元件的電激發光強度與
波長的關係圖 87
表5-5三波段混合型摻雜主客發光體白光元件在電流密度
20 mA/cm2的量測結果總整理 88

表5-6 三波段混合型摻雜主客發光體白光元件在電流密度
100 mA/cm2的量測結果總整理 88
圖5-24雙波段混合型摻雜主客發光體白光元件效率圖 89
圖5-25三波段混合型摻雜主客發光體白光元件效率圖 90

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