本實驗室所開發之順式二苯乙烯/芴螺旋體系統之衍生物應用於有機光電材料已有10年歷史。在此，我們延續順式二苯乙烯/芴螺旋體系統，以含氮雜環之模板合成出一系列1-氮二苯環庚烯/芴螺旋體之衍生物，並在C3及C8位置上引入不同拉電子官能基及芳香胺官能基，期望能透過此全新模板發展出高效率之電子傳輸層以及客體發光材料。此外，我們合成出具有雙極性特徵之吖啶/芴螺旋體衍生物，嘗試將其應用於綠色磷光元件之電子傳輸層材料。
第一部分，我們於1-氮二苯環庚烯片段引入苯氰基、嘧啶、吡啶，將其應用於綠色磷光元件之電子傳輸層時，1-aza-STIF-mPhCN 和1-aza-STIF-ppy有最好的效能。在亮度1000 cd/m2下時，外部量子效率分別為 19.8% 和 20.5%，電流效率和功率效率分別為68.6 cd/A、67.6 lm/W和72.3 cd/A、58.5 lm/W。應用於藍色螢光元件時，1-aza-STIF-pmPh 和1-aza-STIF-ppy有亮眼的表現。在亮度1000 cd/m2下時，外部量子效率分別為 6.8% 和 7.3%，電流效率和功率效率分別為10.1 cd/A、3.6 lm/W和10.8 cd/A、5.5 lm/W。
第二部分，我們於1-氮二苯環庚烯片段引入二苯胺、三苯胺，將其應用於藍色螢光材料，在亮度1000 cd/m2下，搭配主體材料α,β-ADN時，摻雜 3 wt%的 dpa-aza-STIF-tpa 有最好的效能，在亮度 1,000 cd/m2 下，外部量子效率為 4.0%，電流效率和功率效率分別為 5.4 cd/A 、 2.3 lm/W，並且 CIEy座標為0.19，此外，摻雜1 wt%時CIEy座標為0.09，為具有潛力之深藍螢光客體材料。
第三部分，我們以吖啶/芴螺旋體為模板引入苯氰基，將其應用於綠色磷光元件之電子傳輸層材料時，以FNAc-mPhCN元件效能略勝一籌，在亮度1000 cd/m2下時，外部量子效率為 17.4% ，電流效率和功率效率分別為61.4 cd/A、55.6 lm/W。

Derivatives of cis-stilbene/fluorene system which applied to organic optoelectronic materials have been developed by our group for more than ten years. As a rational extension of our existing STIF systems, a series of spirally configured 1-azadibenzosuberene/fluorene (1-aza-STIF) derivatives were synthesized based on 1-azadibenzosuberenone template. Five different electron withdrawing groups or two different arylamino groups were attached on the C3 and C8 position of the core template. We expected that these compounds could be applied to electron-transporting materials (ETMs) and blue-emitting dopants in OLED applications in hope to achieve high efficiency by ultilizing the brand-new template. Moreover, two acridine/fluorene derivatives provided with bipolar characteristics have been synthesized and were applied to green phosphorescent organic light-emitting diodes (PHOLEDs) as ETMs.
Phenylcyano groups, pyrimidinyl groups, pyridinyl groups were chosen to optimize the electron-transporting properties based on previous experience. The green PHOLEDs using 1-aza-STIF-mPhCN and 1-aza-STIF-ppy , respectively, as electron transport layers exhibited the best performance with EQEs of 19.8% and 20.5%, CEs/PEs of 68.6 cd/A / 67.6 lm/W, and 72.3 cd/A / 58.5 lm/W at 1000 cd/m2. The blue fluorescent device fabricated by using 1-aza-STIF-pmPh and 1-aza-STIF-ppy, respectively, as electron transport layer showed the best performance with EQEs of 6.8% and 7.3%, CEs/PEs of 10.1 cd/A / 3.6 lm/W, and 10.8 cd/A / 5.5 lm/W at 1000 cd/m2, respectively.
In addition, arylamino groups were widely used as blue-emitting and hole-transport materials. Herein, we synthesized three compounds that acted as blue dopants by choosing diphenylamino groups and triphenylamino groups. When combined with the host material α,β-ADN, 3 wt% dpa-aza-STIF-tpa exhibited best performance with EQE of 4.0%, and CE/PE of 5.4 cd/A / 2.3 lm/W and CIEy of 0.19 at 1,000 cd/m2. Moreover, the device showed the CIEy of 0.09 at 1,000 cd/m2 when doping with 1 wt% dpa-aza-STIF-tpa, indicating it’s potential for deep-blue emitter.
On the other hand, two spirally configured acridine/fluorene derivatives which were combined with phenylcyano groups were applied to green PHOLEDs as ETMs. The results of device performance showed that FNAc-mPhCN were slightly better than the other, with EQE of 17.4%, and CE/PE of 61.4 cd/A / 55.6 lm/W at 1000 cd/m2.

第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 有機電激發光二極體之發展 3
第三節 有機電激發光二極體之原理 5
3-1 激發 5
3-2 緩解 5
3-3 發光機制 7
3-4 電激發主客體系統發光機制 8
第四節 有機電激發光二極體材料 11
4-1 電洞注入材料 (Hole Injection Materials) 11
4-2 電洞傳輸材料 (Hole Transporting Materials) 12
4-3 電洞阻擋材料 (Hole Blocking Materials) 13
4-4 電子傳輸材料 (Electron Transporting Materials) 14
4-5 電子注入材料 (Electron Injection Materials) 15
4-6 發光材料 (Emitting Materials) 16
第五節 有機電激發光二極體材料之電荷移動率 18
第六節 有機電激發光二極體之光色 19
第七節 有機電激發光二極體之效率 21
7-1 量子產率 21
7-2 發光效率及電源效率 23
第八節 元件內部之能量轉移 24
8-1 分子間能量轉移 24
8-2 產生焦耳熱 24
第九節 OLED 壽命42 24
9-1 有機膜的穩定性 24
9-2 激發態的穩定性 25
9-3 正電荷的累積 25
第二章 1-氮二苯環庚烯/芴螺旋體衍生物於有機電激發光二極體之新型電子傳輸材料的應用 26
第一節 研究背景 26
第二節 文獻回顧 34
第三節 分子設計、合成及 X-ray 結構解析 45
3-1 分子設計與合成 45
3-2 X-ray 結構解析 49
第四節 熱性質、理論計算、光物理、電化學之探討 58
第五節 元件結果與討論 77
5-1 元件製作、封裝與量測 77
5-2 綠色磷光之電子傳輸層元件 79
5-3 藍色螢光之電子傳輸層元件 91
5-4 藍色磷光之電子傳輸層元件 102
第三章 1-氮二苯環庚烯/芴螺旋體衍生物於有機電激發光二極體之新型螢光客體的應用 107
第一節 文獻回顧 107
第二節 分子設計、合成及X-ray 結構解析 112
2-1 分子設計與合成 112
2-2 X-ray 結構解析 114
第三節 熱性質、理論計算、光物理、電化學之探討 119
第四節 元件結果與討論 126
4-1 藍色螢光客體元件 126
4-2 綠色磷光之電洞傳輸層元件 134
第四章 吖啶/芴螺旋體衍生物於有機電激發光二極體之新型電子傳輸材料的應用 139
第一節 文獻回顧 139
第二節 分子設計與合成 145
第三節 熱性質、理論計算、光物理、電化學之探討 147
第四節 元件結果與討論 154
第五章 結論與未來展望 160
第一節 結論 160
第二節 未來展望 161
第六章 儀器設備與實驗 164
第一節 分析儀器 164
第二節 蒸鍍相關資訊 167
2-1 真空蒸鍍材料 167
2-2 元件製作及蒸鍍 168
第三節 實驗步驟及數據分析 169
參考文獻 197
附錄壹、核磁共振光譜

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