藍色磷光OLED文獻回顧

在文獻中已被證明，磷光材料中，主客發光體三重激發態能階的相互 關係會對元件效率有相當大的影響^9-13；一般而言，在綠光與紅光的元件中，

最 常 用 到 的 主 發 光 體 材 料 為4,4’-bis(9-carbazolyl)-2,2’-biphenyl (CBP)(圖 A-1.)，然而此材料無法應用於藍色磷光的OLED元件，主因在於CBP的T₁(最 低三重激發態)比綠光或紅光客發光體材料的T₁高，但是卻比藍色磷光材料 iridium(III)bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C²’]picolinate (FIrpic)^9,12,14,16 (圖A-2.)的T1低，因此如果拿CBP當作藍色磷光材料的主發光體時，能量會 容易從藍色磷光材料中回傳到CBP的T1能階，並經由非輻射緩解釋放能量，

而使發光效率下降(圖A-3.)。

圖 A-1. CBP 之結構 圖 A-2. FIrpic 之結構

圖A-3. 能階比較圖

因此，為了解決以 CBP 做為藍色磷光元件中主發光體材料所發 生的能量回傳問題，M. E. Thompson 等人用 1,3-bis(9-carbazolyl)benzene (mCP)^12,13(圖 A-4.)來取代 CBP 作為藍色磷光元件的主發光體材料；該 化合物具有比FIrpic 高的最低三重激發態能階(T₁=2.9 ev)，因此能量較 不會回傳到mCP 上，使得最後藍光元件效率獲得提升。

圖A-4. mCP 之結構

此外，Shizuo Tokito等人亦在CBP中間的biphenyl group上引入兩個甲基 來降低原本CBP分子的共軛，以提升分子的最低三重激發態能階；其所發展 的 改 良 型 主 發 光 體 材 料 4,4’-bis(9-carbazolyl)-2,2’-dimethyl-biphenyl (CDBP)⁹(圖A-5.)經證實利用在藍色磷光電激發光元件時具有較佳的效率表

現。

圖 A-5. CDBP 之結構

除了mCP與CDBP以外，一些含有矽(Si)原子的化合物也開始被應用為 磷 光 的 主 發 光 體 材 料 ， M. E. Thompson 等 人 所 發 展 的

p-bis(triphenylsilyly)benzene (UGH2)

因此很適合應用在像是FIr6(圖A-7.)這種發光波長更短的藍色磷光材料。

圖A-6. UGH2之結構 圖A-7. FIr6之結構

此外，Chin-Ti Chen實驗室則藉由在mCP上導入了含有矽原子之官能團 來合成一新穎之主發光體材料3,5-bis(9-carbazolyl)tetraphenylsilane (SimCP) (圖A-8.)，經實驗證實應用為藍色磷光電激發光元件之主發光體材料時，具 有相當良好的元件表現¹⁷。

圖A-8. SimCP 之結構

另外，Chung-Chih Wu實驗室也發展了一同時具有carbazole與UGH2

特 點 的 主 發 光 體 材 料

9-(4-tertbutylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole (Czsi) ( 圖 A-9.) 來應用在藍光磷光電激發光元件，該化合物應用於藍色磷光電激發光元 件中時亦能得到相當良好的元件效率¹⁸。

圖 A-9. CzSi 之結構

1-3. 研究動機

目前應用於藍色磷光元件主發光體的材料中，不論是 mCP 或是 UHG 系列的化合物，都有一個共通的缺點，即熱穩定性不佳，mCP 的玻璃轉移 溫度(T_g)為 55℃，UGH 系列的化合物也都不到 60℃；此外，一些高效率的 主發光體材料(ex. SimCP 或 CzSi)雖具有良好的元件效率，然而其材料的製 備過於複雜，可能會影響該材料未來之應用性。因此在本論文中希望能以 較簡易之合成方式來製備具有較佳熱穩定性的化合物來應用於高效率藍色 磷光OLED 元件。在 a 部分中，主要合成一含有 fluorene 與 silane 官能團之 小分子主發光體材料，除了藉由fluorene 來提高分子之熱穩定性與對客發光 體之分散性，也希望silane 基團的導入能使元件中主發光層具有較平衡之電 荷分佈以利於電子與電洞再結合。在b 部分中，則以 triphenylamine 為中心 主體，並在其三個phenyl 上接上三個 cardo fluorene 分子，希望藉由 fluorene 來提高分子之熱穩定性與對客發光體之分散性，期望在該化合物中能摻雜 較高濃度的磷光材料而不至於有明顯之焠熄現象產生，進而提高元件之效 率與穩定性。