本研究內容的主軸可分為兩個部分四個主題，第一個部分為有機發光二極體(Organic light-emitting diode, OLED)在全彩顯示器上之研究，其中我們針對畫素並置法(第四章)及彩色濾光片法(第五章)個別做開發及討論。而第二部份為有機發光二極體在白光照明上之研究，在這裡我們分別以三原色白光元件(第六章)及串聯式白光元件(第七章)做為此部份之主題。
在畫素並置法方面，我們除了藍光元件的製作外，更利用高效率螢光材料1,3,5-Tri(1-pyrenyl) benzene(TPB3)本身在不同製程條件下，可調變出藍光及綠光放光的特點，分別選擇適當的客體材料C545T(綠光客體材料)及DCJTB(紅光客體材料)摻雜進而製作出超高亮度(分別為166000 cd/m2及70600 cd/m2)、高色純度且穩定的綠光及紅光元件。如此一來，在此三光色元件的搭配下將可製作出色域(color gamut)為53.3%的全彩有機發光顯示器，且由於綠、紅畫素之結構使用相同主體發光材料TPB3，這將使畫素並置法全彩顯示器的製程能夠更為簡化，量產成本能夠更為降低。
在彩色濾光片法方面，吾人使用改良過後具高導電率的G-PEDOT當作白光PLED的緩衝層(buffer layer)，進而使白光PLED元件亮度可由11580 cd/m2提升至16040 cd/m2，其提升幅度高達40%，並將此白光PLED元件與彩色濾光片基板做結合，進而製作出高亮度、色域為54.5%之全彩顯示器。
在三原色白光OLED研究上，我們分別設計了三發光層白光元件及單一發光層白光元件，此兩元件皆呈現出高亮度、高效率、高穩定性、高色純度的特性，非常適合在白光照明上之應用。(1)在三發光層白光元件結構為ITO(1300A)/NPB(500A)/TPB3(200A)/DPVBi：2% DSB(150A)/Alq3：2%DCJTB (150A)/Alq3(350A)/ LiF(8A)/Al(2000A)時，元件最大亮度可達55800 cd/m2，最大電流效率為4.55 cd/A，最大功率效率為3.85 lm/W，CIE 座標為(0.33, 0.32)。(2)在單一發光層白光元件設計上，吾人發展出有別於傳統的混光機制，在元件結構為ITO(1300A)/NPB(650A)/TPB3:6%DSB:0.6%DCJTB(400A)/Alq3(300A)/LiF(8A) /Al(2000 A)時，元件最大亮度可達95200 cd/m2，最大電流效率為5.9 cd/A，最大功率效率為4.06 lm/W，CIE 座標為(0.34, 0.39)。
最後，在串聯式白光元件的研究上，除使用有機摻雜金屬(Alq3:Li)/金屬氧化物(MoO3)當作連接層製作串聯式元件外，更進一步對連接層傳輸及載子產生的特性做一系列探討。最後以改良後的連階層結構Alq3:Li/HAT-CN製作新型串聯式白光元件，而此元件經由連接層膜層優化後，呈現出在20 mA/cm2驅動電流下，元件的起始電壓可以有效降低，而功率效率可以有將近10%的提升至2.24 lm/W，最大亮度可達到71790 cd/m2，CIE座標為(0.30, 0.39)。

OLEDs for display and lighting applications were studied. Both RGB and color filter technologies were discussed in the display section; meanwhile, RGB white light and tendem white light were discussed in the lighting section.
A high performance RGB white display using 1,3,5-tri(1-pyrenyl) benzene (TPB3), C545T (166000 cd/m2) and DCJTB (70600 cd/m2) has been prepared with a 53.3% color gamut.
For the color display using PLED technology, a glycerol modified PEDOT (G-PEDOT) is used as buffer layer material. Luminance of the white PLED display increases significantly from 11580 cd/m2 to 16040 cd/m2. A 54.5% color gamut color display is prepared using the white PLED device with a color filter.
RGB white device with maximum luminance of 55800 cd/m2, maximum luminance efficiency of 4.55 cd/A, maximum power efficiency of 3.85 lm/W, and CIE coordinate of (0.33, 0.32) is prepared with a device structure of ITO(1300A)/NPB(500A)/TPB3(200A)/DPVBi：2% DSB(150A)/Alq3：2% DCJTB (150A)/ Alq3(350A)/LiF(8A)/Al(2000A). A high performance single emission layer white OLED device is also prepared. This single-layer device achieves a maximum luminance of 95200 cd/m2, maximum luminance efficiency of 5.9 cd/A, maximum power efficiency of 4.06 lm/W, and CIE coordinate of (0.34, 0.39) with a device structure of ITO(1300A)/NPB(650A)/TPB3:6% DSB:0.6% DCJTB(400A)/Alq3(300A)/LiF(8A)/Al(2000A).
Optimization of a tandem OLED device is conducted using a Alq3：Li/ HAT-CN interlayer. It is found that turn-on voltage is reduced effectively using the Alq3：Li/ HAT-CN interlayer at 20 mA/cm2. Power efficiency is increased to 2.24 lm/W, and maximum luminance of 71790 cd/m2 is achieved with a CIE coordinate of (0.30, 0.39).

中文摘要 i
Abstract iii
目錄 v
圖目錄 x
表目錄 xx
第一章 緒論 1
1-1 有機發光二極體的發展與歷史沿革 1
1-2 OLED元件的基本結構 2
1-3 OLED元件基本發光原理 4
1-4 OLED元件材料之介紹 6
1-4-1 高分子發光材料 6
1-4-2 小分子發光材料介紹 7
1-4-2-1 電洞注入層材料 7
1-4-2-2 電洞傳輸層材料 7
1-4-2-3 電子傳輸層材料 8
1-4-2-4 主發光層材料 9
1-4-2-5 客發光體材料 9
1-4-2-6 藍光客發光體材料 10
1-4-2-7 綠光客發光體材料 10
1-4-2-8 紅光客發光體材料 12
1-5 OLED發光效率之定義和測量方法 14
1-6 有機電激發光元件的色彩學原理 17
1-6-1 色彩學原理 17
1-6-2 CIE1931色座標 18
1-7 參考文獻 20
第二章 理論基礎與研究動機 22
2-1 有機電激發光元件之發光原理 22
2-1-1 有機及無機電激發光機制概略比較 22
2-1-2 有機電激發光元件發光機制簡述 25
2-2 有機電激發光之能量轉移機制 26
2-2-1 輻射能量轉移 26
2-2-2 非輻射能量轉移 27
2-2-2-1 Forster能量轉移與臨界轉移距離(Critical transfer distance) 27
2-2-2-2 Dexter能量轉移機制 32
2-3 OLED掺雜技術 33
2-4 濃度淬息效應 35
2-5 彩色濾光片特性 36
2-6 電容概論 41
2-7 研究動機 43
2-8 研究架構 46
2-9 參考文獻 47
第三章 實驗方法與設備 48
3-1 實驗材料 48
3-2 實驗設備 49
3-2-1 製程設備 49
3-2-2 量測設備 52
3-3 實驗步驟 64
3-3-1 ITO基板蝕刻 64
3-3-2 ITO基板清潔 65
3-3-3 小分子有機與金屬薄膜製程 66
3-3-4 高分子有機與金屬薄膜製程 67
3-3-5 元件封裝製程 69
3-3-6 彩色濾光片製作 70
3-3-7 在CF基板上製作白光高分子電激發光元件 71
3-3-8 薄膜電阻量測法 73
第一部份 有機發光元件於顯示器全彩技術之開發 74
第四章 紅綠藍三光色基礎元件之研究 77
4-1 簡介 77
4-2 基礎藍光元件之研究 78
4-2-1 藍光有機材料之分析 78
4-2-2 基礎藍光元件特性分析 79
4-3 TPB3材料之研究 85
4-3-1 裂解溫度測試 85
4-3-2 薄膜型態(morphology) 87
4-4 基礎綠光元件之研究 93
4-4-1 綠光有機材料之分析 93
4-4-2 基礎綠光元件特性分析 96
4-5 基礎紅光元件之研究 105
4-5-1 紅光有機材料之分析 105
4-5-2 基礎紅光元件特性分析 108
4-6 參考文獻 116
第五章 白光PLED搭配彩色濾光片全彩顯示器之研究 118
5-1 簡介 118
5-2 有機材料BP105與RP119之分析 120
5-3 基礎高分子白光電激發光元件之製作 122
5-4 白光電激發光元件之優化-電洞傳輸層改質 124
5-4-1 不同濃度G-PEDOT之阻值量測 124
5-4-2 G-PEDOT白光電激發光元件之製作 126
5-5 G-PEDOT WPLED結合彩色濾光片製作全彩顯示器 132
5-5-1 彩色濾光片分析 132
5-5-2 G-PEDOT WPLED結合彩色濾光片全彩顯示器之製作 135
5-6 參考文獻 142
第二部份 有機發光元件於照明應用之白光開發 144
第六章 三原色白光有機電激發光元件之研究 147
6-1 簡介 147
6-2 三原色三發光層白光元件之研究 150
6-2-1 雙發光層白光元件特性分析 150
6-2-2 三發光層白光元件特性之分析 157
6-3 三原色單一發光層白光元件之研究 170
6-3-1 元件材料分析 170
6-3-2 三原色單一發光層白光元件之分析 172
6-4 參考文獻 187
第七章 串聯式白光元件之研究 189
7-1 簡介 189
7-2 基礎白光發光單元與原型串聯式白光元件之分析 192
7-3 新型連接層材料選取 196
7-4 新型串聯式白光元件之分析 200
7-4-1 連接層Alq3：Li摻雜濃度之優化 201
7-4-2 連接層HAT-CN膜厚之優化 204
7-4-3 原型、新型串聯式白光元件之比較 207
7-5 連接層特性分析 210
7-5-1 連接層載子傳遞特性分析 211
7-5-1-1 連接層內單一載子電洞傳遞特性分析 212
7-5-1-2 連接層內單一載子電子傳遞特性分析 214
7-5-2 連接層載子產生特性分析 215
7-6 參考文獻 221
第八章 總結 224

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