近年來因為分子設計的精進對於有機光電材料的發展具有重大的貢獻，而在共軛有機化合物中，笓基(Pyrene)因具有較剛硬的平面性發光團，使其衍生物具有極佳的螢光量子產率及高熱穩定性。在有機電激發光元件製程中又分成濕製程和乾製程，乾製程常利用真空蒸鍍製成有機薄膜及光電元件，故具高熱穩定性之材料可確保製作過程及後續應用時材料穩定性，但是這種方法要製作大尺寸面板有一定的困難度，而在濕製程中通常利用溶液狀態來製作，例如旋轉塗佈法。這種方法要製作大尺寸面板相對容易許多，而且在製程上也比小分子來的簡單，成本也比較低。在本研究中我們以實驗室合成之新的芳香基雙芴環衍生物材料2,2',7,7'-tetra-(pyren-1-yl)-9,9'-spirobifluorene (TPSBF) 製作有機電激發光件，我們希望可以利用製程穩定方法同時達到較好的光色而且同時具有高發光亮度。
本研究在分析材料基本特性的實驗過程中得知，此材料TPSBF具有高發光效率以及高熱穩定性，所以便使用製程方法較簡便的濕製程製作成元件。首先以元件結構ITO(170 nm)/PEDOT: PSS(50 nm)/PVK :TPSBF(40%)(90 nm)/BPhen(30 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)製作成標準藍光元件。此元件在電流密度500 mA/cm2的時候，最大亮度為4130cd/m2 ，發光效率為1.9cd/A以及功率效率為0.9 lm/W。
而TPSBF本身即為小分子，所以之後以真空蒸鍍製程來製作有機電激發光元件，但是在分析材料基本特性的實驗過程中發現，相同的單一發光材料TPSBF，控制不同厚度所製作出的蒸鍍薄膜，經由螢光光譜儀測得的PL光譜中，出現了單一發光材料具有不同放光波段的現象產生，而經由藉由AFM搭配光譜波形分析，發現在蒸鍍薄膜中，有存在三種放光機制:
A. 材料本身放光 → 450 nm
B. 材料聚集放光 → 500 nm
C. 共軛波長較長之分子放光 → 550 nm
且當薄膜厚度較厚的時候，所呈現出的光譜有寬光譜的趨勢，可以利用厚度調控單一材料發白光製作成元件。
最後我們以2,2',7,7'-tetra-(pyren-1-yl)-9,9'-spirobifluorene (TPSBF)為我們的發光層材料用來製作小分子元件。其元件結構為:ITO(170 nm)/2T-NATA(15 nm)/NPB(65 nm)/TPSBF(50 nm)/Alq3(30 nm)/ LiF(0.8 nm)/Al(200 nm)，在1300 mA/cm2得到最大亮度57680 cd/m2，CIE座標(0.29，0.36)的白光元件，最大發光效率為6.51cd/A，最大功率效率為4.07 lm/W。

Recently, “Pyrene” is a well-known substitutive group because the rigid structure and hole-injection ability of pyrene units can improve the thermal and electronic properties of blue OLED materials. The aromatic ring of pyrene not only improves the thermal and hole-injection ability of derivatives, but also provides high photoluminescence (PL) efficiency and high carrier mobility. Through these characteristics we can understand that the electron-rich pyrene derivatives can enhance the properties of OLED device.
In this study, we developed low-molecular-weight structures with spiro-type molecules based on 9,9-spirobifluorene and fabricated the OLED device with the structure of ITO(170 nm)/PEDOT:PSS(50 nm)/PVK:TPSBF (40%)(90 mm)/BPhen (30 nm)/ LiF(1 nm)/Al(200 nm). It exhibited a maximum luminance at 500 mA/cm2 of 4130 cd/m2 with the Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) of (0.16 , 0.16), and the maximum current and power efficiency were 1.9 cd/A and 0.9 lm/W, respectively. We concluded that TPSBF has good emission efficiency according to device performances.
The PL maximum of the thick film of TPSBF, prepared by vacuum vapor deposition appears broadband spectrum, that resulted from the aggregation of the pyrene moieties. From Atomatic Force Microscopy (AFM) results, we propose three emission mechanisms.

1. Intramolecular spectrum → 450 nm
2. Molecular aggregation spectrum → 500 nm
3. Longer conjugation spectrum of intermolecular → 550 nm
We could fabricate the organic white light emitting device with a single and thicker emitting layer TPSBF and the more broadband emitting spectrum can be obtained.
Finally, we fabricated the organic white light emitting device with a structure of ITO(170 nm)/2T-NATA(15 nm)/NPB(65 nm)/TPSBF(50 nm)/Alq3(30 nm)/LiF(0.8 nm)/Al(200 nm). It exhibited a maximum luminance at 1300 mA/cm2 of 57680 cd/m2, the maximum current and power efficiency were 6.51 cd/A and 4.07 lm/W, respectively, and with good CIE coordinate of (0.29 , 0.36).

誌謝 i
中文摘要 iii
Abstract v
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 有機電激發光二極體之發展起源與簡介 3
1-3 OLED元件的基本結構 6
1-3-1 雙層A型 6
1-3-2 雙層B型 6
1-3-3 三層式結構 6
1-3-4 多層式結構 6
1-4 有機電激發光元件材料之介紹 8
1-4-1 電洞注入層材料 8
1-4-2 電洞傳輸層材料 9
1-4-3 電子傳輸層材料 10
1-4-4 主發光層材料 11
第二章 理論基礎與實驗動機 16
2-1 OLED元件發光原理 16
2-2 OLED發光效率之定義與測量方法 20
2-3 濃度淬息效應 22
2-4 有機材料的發光特性 23
2-5 研究動機 24
第三章 實驗製程及步驟 27
3-1 實驗流程 27
3-2 實驗藥品 29
3-3 儀器簡介 30
3-3-1 製程儀器 30
3-3-2 量測分析儀器 34
3-4 小分子OLED之製作流程介紹 46
3-4-1 基板ITO玻璃前處理 47
3-4-2 有機材料蒸鍍 49
3-4-3 陰極蒸鍍 51
3-4-4 封裝製程 52
3-5 元件製作與量測 53
3-5-1 元件製作 54
3-5-2 元件量測 55
第四章 結果與討論 56
4-1 TPSBF材料特性 56
4-2 濕製程藍光元件特性探討 58
4-3 寬光譜現象探討 64
4-3-1 TPSBF裂解測試 66
4-3-2 薄膜表面型態(Morphology) 69
4-4 TPSBF為主發光層材料之元件探討 77
第五章 總結 85
參考文獻 86

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