臺灣博碩士論文加值系統

深藍色螢光有機發光二極體在顯示器與照明方面佔據了一個重要的地位，然而具有高效率表現的深藍光主體材料並不常見。在本篇論文中，以菲作為核心合成出一系列新型菲衍生物PtTp、PtTpPy、PtPyBIM、PtPyCz。菲具有比同分異構物的蒽擁有較大能隙，並且具有良好的熱穩定性。將此些菲衍生物作為主體材料，並摻雜藍色螢光客體材料(BCzVBi、TSTA或DPAVBi)，具有良好的效率表現。其中以PtPyCz作為主體材料，摻雜BCzVBi、TSTA或DPAVBi製成的元件，具有不錯的外部量子效率、電流效率與功率效率表現。以BCzVBi為客體材料時，最大外部量子效率為9.0 %，最大的電流與功率效率分別為11.1 cd/A和10.0 lm/W，CIE為(0.14, 0.14)。改換DPAVBi為客體材料時，可達到最大外部量子效率9.8 %，CIE為(0.14, 0.26)。由此可知，以菲衍生物作為主體材料製成的藍色螢光元件是具有潛力的。

Deep blue fluorescent organic light-emitting diodes (FOLEDs) are important for OLED display and lighting; however, high-performance hosts designed for deep blue FOLEDs are very rare. In this thesis, the new series of phenanthrene derivatives PtTp, PtTpPy, PtPyBIM and PtPyCz were synthesized. The phenanthrene possesses high thermal stability and high energy gap compared with the anthracene. More importantly, these materials can serve as a host material for the blue fluorescent dopants (BCzVBi, TSTA and DPAVBi) with excellent efficiencies. Among the four phenanthrene derivatives, PtPyCz show best performance for the BCzVBi, TSTA and DPAVBi devices with excellent external quantum efficiencies as well as current and power efficiencies. Particularly, BCzVBi doped device achieve maximum external quantum efficiency (EQE) over 9.0 %, current efficiency of 11.1 cd/A and power efficiency of 10.0 lm/W with the CIE co-ordinates of (0.14, 0.14) and DPAVBi doped device show maximum EQE over 9.8 % with the CIE co-ordinates of (0.14, 0.26). The phenanthrene derived compounds are promising host materials for the fluorescence blue device.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 X
第一章 緒論 1
第一節 有機電激發光之法展與演進 4
第二節 發光材料之放光機制 6
第三節 OLED元件結構與發光原理 8
第四節 主體與客體能量傳遞 10
第五節 OLED元件發光效率 13
第六節 OLED元件壽命 16
參考文獻 18
第二章 菲衍生物之設計合成及應用於藍色有機發光二極體主體材料之研究 20
第一節 前言與研究動機 21
第二節 菲衍生物主體材料的合成與鑑定 26
第三節 菲衍生物主體材料光物理性質與理論計算探討 33
第四節 菲衍生物材料之熱穩定性、能階及載子傳輸特性 40
第五節 菲衍伸物應用於藍色螢光元件之研究 51
結論 86
實驗部分 87
參考文獻 104
附錄一 量測原理、藥品、儀器與元件製作 106
附錄二 核磁共振光譜資料 112
附錄三 X-ray 單晶繞射結構分析 143
圖目錄
圖1 1 OLED與LCD螢幕比較 3
圖1 2 LG OLED wallpaper電視 3
圖1 3 多層有機膜之綠光元件結構 5
圖1 4 有機高分子元件結構 5
圖1 5 螢光、磷光放光機制 6
圖1 6 OLED元件結構圖 8
圖1 7 為OLED發光原理示意圖 9
圖1 8 激發態電子組態 10
圖1 9 Förster transfer與Dexter transfer能量轉移示意圖 11
圖1 10 有機電激發光元件之發光效率機制圖 13
圖2 1 BTP之化學結構 22
圖2 2 DOPPP之化學結構 22
圖2 3 PPT與m-PPT之化學結構 23
圖2 4 PPyP之化學結構 25
圖2 5 PtTp、PtTpPy、PtPyBIM、PtPyCz之化學結構 26
圖2 6 化合物1~5之合成步驟與分子結構 28
圖2 7 化合物6~10之合成步驟與分子結構 29
圖2 8 菲衍生物主體材料PtTp,化合物11, 12合成步驟與分子結構 30
圖2 9 菲衍生物主體材料之合成步驟與分子結構 31
圖2 10 PtTp之ORTEP圖與二面角角度 32
圖2 11 PtTpPy之ORTEP圖與二面角角度 32
圖2 12 PtPyBIM之ORTEP圖與二面角角度 33
圖2 13 PtTp在溶液、薄膜態之吸收與放射光譜 35
圖2 14 PtTpPy在溶液、薄膜態之吸收與放射光譜 35
圖2 15 PtPyBIM在溶液、薄膜態之吸收與放射光譜 36
圖2 16 PtPyCz在溶液、薄膜態之吸收與放射光譜 36
圖2 17 PtTp分子間的堆疊 37
圖2 18 PtTpPy主要軌域之電子雲分佈圖 38
圖2 19 菲衍生物HOMO、LUMO之電子雲分佈圖 39
圖2 20 PtTp、PtTpPy、PtPyBIM、PtPyCz之TGA圖 41
圖2 21 PtTp之DSC圖 42
圖2 22 PtTpPy之DSC圖 42
圖2 23 PtPtBIM之DSC圖 43
圖2 24 PtPyCz之DSC圖 43
圖2 25 PtTp之AC-II圖 45
圖2 26 PtTpPy之AC-II圖 45
圖2 27 PtPyBIM之AC-II圖 46
圖2 28 PtPyCz之AC-II圖 46
圖2 29 PtTp、PtTpPy、PtPyBIM、PtPyCz的單一電洞元件 48
圖2 30 PtTp、PtTpPy、PtPyBIM、PtPyCz的單一電子元件 48
圖2 31 PtTp的單一電洞與單一電子元件 49
圖2 32 PtTpPy的單一電洞與單一電子元件 49
圖2 33 PtPyBIM的單一電洞與單一電子元件 50
圖2 34 PtPyCz的單一電洞與單一電子元件 50
圖2 35 藍色螢光元件所使用的材料之化學結構圖 52
圖2 36 元件A之EL放光光譜 53
圖2 37 元件 A之元件能階圖 54
圖2 38 元件B~D之元件能階圖 55
圖2 39 元件D、E之EL放光光譜 57
圖2 40 元件E~H之元件能階圖 59
圖2 41 元件E~H之EL放光光譜 59
圖2 42 元件E~H之電流密度與亮度對電壓作圖 60
圖2 43 元件E~H之外部量子效率與亮度對電流密度作圖 60
圖2 44 元件E~H之外部量子效率對亮度作圖 61
圖2 45 元件E~H之功率效率對電流密度作圖 61
圖2 46 元件E~H之電流效率對電流密度作圖 62
圖2 47 元件H~O之元件能階圖 65
圖2 48 元件H~J之EL放光光譜 65
圖2 49 元件J~L之EL放光光譜 66
圖2 50 元件L~N之EL放光光譜 66
圖2 51 元件O~S之元件能階圖 68
圖2 52 元件O~S之EL放光光譜 69
圖2 53 元件O~S之電流密度與亮度對電壓作圖 69
圖2 54 元件O~S之外部量子效率與亮度對電流密度作圖 70
圖2 55 元件O~S之外部量子效率對亮度作圖 70
圖2 56 元件O~S之功率效率對電流密度作圖 71
圖2 57 元件O~S之電流效率對電流密度作圖 71
圖2 58 元件T~W之元件能階圖 73
圖2 59 元件T~W之EL放光光譜 73
圖2 60 元件T~W之電流密度與亮度對電壓作圖 74
圖2 61 元件T~W之外部量子效率與亮度對電流密度作圖 74
圖2 62 元件T~W之外部量子效率對亮度作圖 75
圖2 63 元件T~W之功率效率對電流密度作圖 75
圖2 64 元件T~W之電流效率對電流密度作圖 76
圖2 65 元件X~AB之元件能階圖 77
圖2 66 元件X~AB之EL放光光譜 78
圖2 67 元件X~AB之電流密度與亮度對電壓作圖 78
圖2 68 元件X~AB之外部量子效率與亮度對電流密度作圖 79
圖2 69 元件X~AB之外部量子效率對亮度作圖 79
圖2 70 元件X~AB之功率效率對電流密度作圖 80
圖2 71 元件X~AB之電流效率對電流密度作圖 80
圖2 72 元件AC~AG之元件能階圖 82
圖2 73 元件AC~AG之EL放光光譜 83
圖2 74 元件AC~AG之電流密度與亮度對電壓作圖 83
圖2 75 元件AC~AG之外部量子效率與亮度對電流密度作圖 84
圖2 76 元件AC~AG之外部量子效率對亮度作圖 84
圖2 77 元件AC~AG之功率效率對電流密度作圖 85
圖2 78 元件AC~AG之電流效率對電流密度作圖 85

表目錄
表2 1 光物理性質 34
表2 2 PtTpPy主要電子垂直躍遷能量與軌域貢獻 38
表2 3 PtTp、PtTpPy、PtPyBIM、PtPyCz之熱性質 41
表2 4 菲主體材料以AC-II測量計算之HOMO、LUMO與能隙 45
表2 5 元件A~D性質與效率 55
表2 6 元件 D、E性質與效率 57
表2 7 元件E~H性質與效率 58
表2 8 元件H~O性質與效率 64
表2 9 元件O~S性質與效率 68
表2 10 元件T~W性質與效率 72
表2 11元件X~AB性質與效率 77
表2 12 元件AC~AG性質與效率 82

第一章
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第二章
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