本論文主要為合成三種多環藍光芳香烴之聚芳香醚高分子並應用於有機發光二極體之研究，我們利用有機發光二極體中常見的主、客體摻雜系統，主體材料採用咔唑(Carbazole)的二醇衍生物，分別搭配蒽(Anthracene)、聯蒽(BiAnthracene)、芘(pyrene)的二氟衍生物，聚合成三種交替式(alternate)的高分子。一般而言，Carbazole衍生物為一很好的磷光材料且有大的三重激發態能量，許多文獻都以此為主體材料，而Anthracene、BiAnthracene、Pyrene衍生物為常見的發藍光材料，由於主體材料Carbazole衍生物的放光光譜與三種客體材料衍生物的吸收光譜有很大的重疊區域，預期當主、客體衍生物合成為高分子後會有良好的能量轉移情況，也會擁有好的發光效率。本論文採用縮合聚合方式來合成聚芳香醚高分子，此種高分子可保留小分子材料的發光特性、色純度與高效率，同時可提升熱穩定性，且又擁有高分子的易加工特性。
合成出的三種藍光高分子CzAn、CzBAn、CzPy都具有良好的熱穩定性，Td5%都在430 oC以上，CzBAn的Td5%更高達500 oC，而玻璃轉移溫度Tg則介於220至230 oC，單體合成為高分子後其熱穩定性都有明顯的提升。比較三種高分子的放光光譜，CzPy無論在溶液態或是薄膜態的放光強度都是最大的，CzPy因結構易於聚集堆疊導致其薄膜態紅移情況明顯，而CzBAn則紅移最小。三種高分子理論CIE坐標圖的y軸皆小於0.15，都擁有不錯的藍光光色。相對量子效率方面，CzAn與CzBAn的量子效率皆大於標準品PFO，而CzPy的量子效率則最低。
綜合以上結果，本研究成功合成出三種光色優異、高熱穩定性的藍光高分子材料，未來如能製作成PLED元件，相信其應具有潛力能夠作為深藍光有機發光二極體的材料。

In this research, a series of blue light poly(arylene ethers)s containing polycyclic aromatic hydrocarbons have been synthesized. We investigated their characteristic and studied in blue organic light-emitting diodes. We used organic light-emitting diodes in host and guest doping system. We designed Carbazole diol derivative as the host material and Anthracene, BiAnthracene and Pyrene difluoro derivatives as the guest materials.
All polymers have good thermal properties. The polymers showed the pyrolysis temperature (Td 5%) up to 430 oC and the pyrolysis temperature (Td 5%) of polymer CzBAn reached to 500 oC which was better than other polymers. The glass transition temperature (Tg) were between 220 oC to 230 oC. The polymer CzPy exhibited the highest PL intensity and the largest red-shift because of high coplanarity of Pyrene. The polymer CzBAn showed the shortest red-shift. All polymers were demonstrated excellent blue color with theoretical Commisssion Internationale de L’Eclairage (CIEy) coordinate values of y < 0.15. In relative quantum efficiency, as compared with standard PFO, the polymer CzAn and CzBAn showed higher efficiency and the polymer CzPy was the lowest.

論文審定書 i
致謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2有機發光二極體之發展歷史 2
1.3有機發光二極體OLED和PLED的比較 5
1.4有機發光二極體原理 6
1.5能量轉移機制 8
1.5.1輻射能量轉移 9
1.5.2非輻射能量轉移 9
1.6量子效率 10
1.7濃度淬熄效應 11
1.8多環芳香烴類 12
1.9文獻回顧 13
1.10研究動機 18
第二章 實驗材料及實驗儀器介紹 19
2.1實驗材料 19
2.2熱分析儀器 19
2.2.1熱重分析儀(Thermogravimetric analyzer，TGA) 19
2.2.2熱示差掃描卡量計(Differential scanning calorimetry，DSC) 20
2.3光學分析儀器 21
2.3.1紫外與可見光光譜儀(UV-Vis Spectrometer，UV-Vis) 21
2.3.2螢光光譜儀(Fluorescence spectrometer，PL) 22
2.4材料鑑定分析儀器 24
2.4.1凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatograph，GPC) 24
2.4.2核磁共振光譜儀(Nuclear Magnetic Resonance，NMR) 25
2.4.3基質輔助雷射脫附游離飛行質譜儀(MALDI/TOF-TOF) 26
2.4.4光電子光譜分析儀(Photoelectron spectroscopy in air，PESA) 27
2.4.5光激量子效率量測系統 Photoluminescence quantum yield measurement system (PLQY) 28
2.4.6表面輪廓儀(Surface Profiler) 30
第三章 實驗 31
3.1使用藥品總表 31
3.2衍生物實驗流程 32
3.3 Carbazole衍生物(Cz)合成 34
3.4 Anthracene衍生物(An)合成 38
3.5 Bianthracene衍生物(BAn)合成 39
3.6 Pyrenen衍生物(Py)合成 40
3.7藍光高分子合成 41
3.7.1高分子CzAn 41
3.7.2高分子CzBAn 42
3.7.3高分子CzPy 43
第四章 結果與討論 44
4.1藍光高分子之合成 44
4.2熱穩定性分析 46
4.2.1熱重分析儀(Thermogravimetric analyzer，TGA) 46
4.2.2熱示差掃描卡量計(Differential scanning calorimetry，DSC) 48
4.3光學分析 50
4.3.1單體光譜分析 50
4.3.2高分子光譜分析 53
4.4高分子理論CIE 60
4.5材料能階量測 62
4.6相對量子效率 66
第五章 結論與未來工作 69
參考文獻 70
附錄 74

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