本論文主要是研究白光高分子電激發光元件，研究內容分為兩部份，第一部份是針對主體高分子BP105與客體高分子RP119上的材料特性分析，進而觀察它們彼此能量轉移的現象，接著個別將主體高分子BP105與客體高分子RP119製作成發光元件並量測其光電特性，由光電特性與材料特性分析的結果可作為在主體高分子BP105摻雜客體高分子RP119比例上的依據，製程元件其結構為ITO/PEDOT:PSS/BP105:RP119(100:2)/LiF/Ca/Al，而得到最佳化的白光，亮度為11580cd/m2、效率為3.07cd/A、CIE座標為(0.34,0.36)。
第二部份，為了使元件有更高的效率，本研究在電洞傳輸層PEDOT:PSS內摻雜了glycerol來提升其導電度，其結構為ITO/PEDOT:PSS: glycerol /BP105:RP119(100:2)/LiF/Ca/Al，而元件亮度可提升至16040cd/m2、效率可達到為3.46cd/A、CIE座標為(0.34,0.36)。
添加了glycerol至PEDOT:PSS作為電洞傳輸層後，元件的亮度部份提升了約40%、效率部分提升了約13%，而操作電壓在9~14V時，顏色的純度則是沒有明顯的改變，CIE座標為(0.34,0.36)。

In this study, we investigated optoelectronic properties of white polymer light-emitting diodes. In the first part, we studied the energy transfer mechanism between the host material BP105 and the guest material RP119. By controlling the concentration of the dopant material, with the configuration of ITO/PEDOT:PSS/BP105:RP119/LiF/Al, we achieved the max luminance of 11580 cd/m2,luminance efficiency of 3.07cd/A with the CIE coordinate of (0.34, 0.36).
In the second part, we added glycerol into HTL(Hole Transporting Layer) in order to enhance the conductivity. The structure of the device is ITO/glycerol:PEDOT:PSS/BP105:RP119(100:2)/LiF/Ca/Al, and the max luminance is 16040cd/m2, the luminance efficiency is 3.46cd/A,CIE coordinate is (0.34, 0.36).
The luminance of the device with glycerol was 40% increased, the efficiency increased up to 13%. The CIE coordinate keep at (0.34, 0.36) between 9 and 14 voltage.

誌 謝 I
中文摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 ..X
第一章 導論 ...1
1-1有機電激發光元件(OLED)簡介與原理...........................................1
1-2高分子電激發光元件(PLED)簡介...................................................5
1-3有機電激發光元件特性與發光原理................................................9
1-3-1內、外部量子效率..................................................................9
1-3-2 基本光學特性.......................................................................10
1-3-3 CIE座標.................................................................................11
1-4 研究動機.........................................................................................12
第二章 實驗原理 ...15
2-1電激發光元件之發光原理..............................................................15
2-2-1有機及無機電激發光機制概略比較....................................15
2-1-2 有機電激發光元件發光機制簡述…...................................18
2-2 有機電激發光元件掺雜技術.........................................................19
2-3 高分子電激發光元件能量轉移機制.............................................21
2-3-1 Förster能量轉移....................................................................21
2-3-2 量子產率與臨界轉移距離...................................................22
2-3-3 Dexter能量轉移....................................................................26
2-4 摻雜濃度淬熄效應.........................................................................27
第三章 實驗器材與實驗流程 ...28
3-1實驗材料..........................................................................................28
3-2實驗設計..........................................................................................29
3-3實驗器材..........................................................................................31
3-3-1 製程儀器介紹.......................................................................31
3-3-2 量測儀器介紹.......................................................................33
3-4 實驗步驟.........................................................................................38
3-4-1材料吸收係數........................................................................38
3-4-2薄膜電阻量測法....................................................................39
3-4-3高分子電激發光元件製作流程............................................40
3-4-3-1 ITO陽極圖形化..........................................................41
3-4-3-2 基板清洗....................................................................42
3-4-3-3 高分子電激發光元件製作........................................43
3-4-3-4 高分子電激發光元件製程圖解................................45
第四章 結果與討論 ....47
4-1 材料性質分析.................................................................................47
4-1-1 吸收係數...............................................................................47
4-1-2 量子產率...............................................................................50
4-1-3 發光材料的吸收與放光光譜分析.......................................52
4-2 基礎高分子電激發光元件製程.....................................................53
4-2-1 基礎藍光高分子電激發光元件製作...................................53
4-2-2 基礎紅光高分子電激發光元件製作...................................55
4-3 高分子藍光材料BP105摻雜入高分子紅光材料RP119之白光電激發光元件製作..................................................................................58
4-4 白光高分子電激發光元件之優化-電洞傳輸層改質....................60
4-4-1 不同濃度G-PEDOT之阻值量測..........................................60
4-4-2 以不同濃度之G-PEDOT為電洞傳輸層之白光電激發光元件製作........................................................................................ 62
4-5 白光高分子電激發光元件成果比較............................................64
第五章 總結、未來工作 ….65
5-1 總結.................................................................................................65
5-2 未來工作.........................................................................................66
參考文獻.. 67


圖目錄
圖1-1 Anthracene化學結構 3
圖1-2 Alq3化學結構………………………………..…………….…..….3
圖1-3 HTM-2化學結構 3
圖1-4 OLED基本結構與發光原理 4
圖1-5 PPV化學結構 5
圖1-6 RO-PPV化學結構…………………………………………………5
圖1-7 CN-PPV化學結構……………………………….…...…….….…5
圖1-8 PF化學結構………………………………………………………..6
圖1-9 MEH-PPV化學結構……………………………………….……..6
圖1-10 PANI化學結構………………………………………………….6
圖1-11 PET化學結構……..………………..……….…….….…....……6
圖1-12旋轉塗佈圖解……………………………………………………7
圖1-13 CIE 1931色度座標圖………………………………….……….12
圖1-14有機電激發光元件全彩畫的方式………………………….…..12
圖1-15有機白光發光元件製作方式……………………………...……13
圖2-1 (a)有機半導體傳輸模式……………………..……….…………..16
圖2-1 (b)無機半導體傳輸模式……………………………………….…16
圖2-2 LUMO與HOMO的位能圖……………………………………..17
圖2-3 (a)電子、電洞注入(b)傳導電荷(c)電子、電洞再結合放出光子..18
圖 2-4分子能階圖.......................................................................................18
圖2-5元件能接分佈圖…………………………………………………..20
圖2-6 電子、電洞再結合後之能量分佈圖…………………………….21
圖2-7 Förster能量轉移機制……………………………………………..22
圖2-8激發衰變圖………………………………………………………..24

圖2-9 Dexter能量轉移…………………………………………………..26
圖3-1 PEDOT：PSS分子結構………………………..…….………..…29
圖3-2實驗流程圖..................................................................................... 30
圖3-3鎢舟加熱原理……………………………………………………..32
圖3-4電漿清洗機結構……………………….........................................32
圖3-5表面輪廓儀結構圖解…………………………………………….34
圖3-6表面輪廓儀量測原理.....................................................................34
圖3-7紫外光-可見光光譜儀光學系統模型………………...……..…...35
圖3-8光電量測系統架………………………………….………..….….37
圖3-9薄膜電阻量測法示意圖.................................................................40
圖3-10元件製程流程圖………………………………………………...40
圖3-11 ITO陽極圖形...............................................................................42
圖3-12洗淨後之ITO玻璃……………………………………………..45
圖3-13塗佈電洞傳輸層PEDOT：PSS..................................................45
圖3-14擦拭主動區以外之PEDOT：PSS……………………………..45
圖3-15塗佈高分子發光層…………………………………………......45
圖3-16擦拭主動區以外之高分子發光層…..………………………....46
圖3-17蒸鍍LiF和Ca作為電子注入層……........................................46
圖3-18蒸鍍 Al作為元件陰極...............................................................46
圖3-19元件封裝…………………………..............................................46
圖4-1不同濃度BP105在THF溶液之吸收光譜..................................47
圖4-2不同濃度RP119在THF溶液之吸收光譜..................................48
圖4-3不同濃度BP105在THF溶液之吸收曲線(A-c curve)................49
圖4-4不同濃度RP119在THF溶液之吸收曲線(A-c curve)................49
圖4-5 Standard(Coumarin1)與BP105 在THF溶液中的吸收光譜.......50
圖4-6 Standard(Coumarin1)與RP119 在THF溶液中的吸收光譜圖...51
圖4-7 Standard(Coumarin1)與BP105在THF溶液中的PL光譜.........51
圖4-8 Standard(Coumarin1)與BP119在THF溶液中的PL光譜.........51
圖4-9 BP105與BP119在THF溶液中的吸收及PL光譜....................52
圖4-10 BP105基礎元件之發光層不同厚度之電流密度-電壓曲線圖.53
圖4- 11 BP105基礎元件之發光層不同厚度之亮度-電壓曲線圖……53
圖4-12 BP105基礎元件之發光層不同厚度之發光效率-電壓曲線圖.54
圖4-13 BP105基礎元件之EL光譜…………………………….…..….54
圖4-14 BP105基礎元件之CIE座標………………………………..….55
圖4-15 RP119基礎元件之電流密度-電壓曲線圖..................................56
圖4-16 RP119基礎元件之亮度-電壓曲線圖..........................................56
圖4-17 RP119基礎元件之發光效率-電壓曲線圖…………........…......56
圖4-18 RP119基礎元件之EL光譜.........................................................57
圖4-19 RP119基礎元件之CIE座標.......................................................57
圖4-20 BP105摻雜不同比例的RP119之元件EL光譜........................58
圖4-21 BP105摻雜不同比例的RP119之元件CIE座標...................... 59
圖4-22操作電壓 vs CIE(x,y軸)………………………………….…….59
圖4-23不同濃度G-PEDOT -導電率…….…………………………..….61
圖4-24以不同濃度G-PEDOT為電洞傳輸層之白光元件之電流密度-電壓曲線圖……………………………………………………………....62
圖4-25以不同濃度G-PEDOT為電洞傳輸層之白光元件之亮度-電壓曲線圖..……………………………………………………………...…...63
圖4-26以不同濃度G-PEDOT為電洞傳輸層之白光元件之發光效率-電壓曲線圖................................................................................................63

表目錄
表1-1旋轉塗佈與噴墨列印之比較 8
表1-2各種有機白光發光元件製作方式之優缺點 13
表2-1有機與無機半導體使用之電荷載子分類 16
表3-1偏差比爾定律濃度誤差比例 39
表4-1 BP105與RP119之莫耳吸收係數 49
表4-2 BP105與RP119在THF溶液中的量子產率 52
表4-3不同EML(B015)厚度之光電特性表……………..……… 54
表4-4 RP119基礎元件之光電特性表 57
表4-5 BP105摻雜不同比例的RP119之元件CIE座標 59
表4-6 BP105摻雜RP119比例為100:2時的光電特性 59
表4-7不同濃度G-PEDOT的電阻率與導電率 61
表4-7 G-PEDOT之白光發光元件之光電特性表 63
表4-8歷年各期刊所發表白光高分子電激發光元件 64

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