Polyfluorene (PF) is a well-known conjugated polymer which can
be utilized as an emitting material for organic light emitting
device (OLED). The excited polyfluorene normally emits blue light
with high quantum efficiency. However, the emission spectrum is
often accompanied by an undesired feature in the green spectral
region. This is normally attributed to the formation of excimer and
the existence of fluorenone group in the system. Our research
explores the origins of the green emission peaks in the system of
poly(9,9-bis(2- ethylhexyl)fluorene-2,7-diyl) or (PF2/6) and its
random copolymer with anthracene. The polymer films were annealed
at different temperatures in environments with controlled amount of
oxygen. The films were also irradiated by UV light. It was found
that the increase of oxygen concentration and annealing temperature
accelerated the oxidation of fluorene into fluorenone group. The UV
irradiation also caused the oxidation process. The incorporation of
anthracene groups into polyfluorene is found to reduce the
oxidation process. Study in dilute solution showed that the
presence of fluorenone defects caused the decrease of quantum
yield. Study in mixed solvent indicated that the presence of
fluorenone defects promoted the formation of excimers, which led to
strong green emission.
Rakchart Traiphol, Nipaphat Charoenthai
Laboratory of Advanced Polymers and Nanomaterials, Department of
Chemistry and Center for Innovation in Chemistry, Faculty of
Science, Naresuan University, Phitsanulok 65000
*Corresponding authors e-mails: [email protected],
[email protected] Tel: +66-5596-3451
“The First Higher Education Research Promotion Congress” (HERP
CONGRESS I)
Color Stability of Polyfluorene Derivatives: Effects of Thermal
Annealing and UV Light Irradiation
ความเสถยีรของสีของสารอนุพนัธ์พอลฟิลูออรีน:
ผลของการอบด้วยความร้อนและการฉายแสงยูวี
การเปล่ียนแปลงโครงสร้างของพอลิเมอร์
Abstract
วิธีการทดลอง
วดัคา่การดดูกลืนแสงและคายแสง
OLED
ใช้สมบัติการเปล่งแสงของโมเลกุลสารอินทรีย์โดยตรงดงันัน้สีท่ีได้จึงมีความสว่างและสดใสดูเหมือนจริงนอกจากนีแ้ล้วยงัใช้พลงังานไฟฟ้าในการท
างานต ่ากว่าจอแสดงภาพแบบอ่ืนๆ มีความบาง น า้หนักเบา
และมีความยืดหยุน่สงูรวมทัง้มีลกัษณะท่ีโปร่งใส
ดสูวยงามมากยิ่งขึน้
เทคโนโลยี OLED
Polyfluorene(PF2/6) Poly(fluorene-co-anthracene) n X Y
Photophysical Changes of Polymeric Films Upon UV Light
Irradiationc
การศึกษาสเปกตราการคายแสงในตัวท
าละลายผสมระหว่างคลอโรฟอร์มและเมทธานอล 80% v/v
พบว่าการมีหมู่ฟลอูอรีโนนในสายโซ่พอลิเมอร์มีผ ลช่ ว ยส่ ง เ ส ริ ม ใ
ห้ เ กิ ด ก า รเปลง่แสงสีเขียว
สรุปผลการทดลอง
0
0.05
0.1
0.15
0.2
300 400 500 600
Wavelength (nm)
Absorb
ance
PF-co-Ant20%
0
0.5
1
400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
PL
in
tensity (
arb
.units)
0
0.5
1
400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
PL
in
tensity (
arb
.units)
0
0.5
1
1.5
2
400 450 500 550 600 650
Wavelength (nm)
PL
inte
nsity (
arb
. units)
Irradiation time
พอลิฟลอูอรีนเป็นคอนจเูกตพอลิเมอร์ท่ีเปลง่แสงอยู่ในช่วงสีน
า้เงินเข้ม จึงมีคุณสมบตัิท่ีสามารถจะน
าไปใช้ในอุปกรณ์เปล่งแสงจากสารอินทรีย์ได้
แต่อย่างไรก็ตามพอลิเมอร์ชนิดนีมี้ปัญหาท่ีส
าคญัเก่ียวกบัความเสถียรของสีท่ีเปลง่ออกมา
เน่ืองจากสีท่ีเปลง่ออกมาของพอลิเมอร์นี
้จะเปลี่ยนไปเป็นสีเขียวเม่ือมีความร้อนเกิดขึน้และเม่ือโดนรังสียู
วีจากหมู่คี โตนท่ีเกิดขึน้จากการเกิดปฏิกิ ริยา
ออกซิเดชั่นจากความร้อนและแสงดังนัน้เม่ือท าการเติมหมู่แอน
ทราซีนเข้าไปในสายโซ่หลักของพอลีฟลูออรีนจะมีผลต่อการเคลื่อนท่ีของไพอิเลก็ตรอนซึง่จะสง่ผลตอ่สมบตัิของการเปลง่แสง
e-
e-
e-
e-
e-
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
300 350 400 450 500 550
Wavelength (nm)
Absorb
ance
PF-co-Ant5%
0
0.05
0.1
0.15
0.2
300 350 400 450 500 550
Wavelength (nm)
Absorb
ance
PF2/6
การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนัเกิดเป็นหมู่ฟลูออรีโนนในสายโซ่หลกัของพอลิฟลูออรีน
Effects of Fluorenone Defects on the Green Emission
เตรียมฟิล์มบาง
UV 0-60 นาที
สารละลาย PF 2/6และโคพอลิเมอร์ ใน
คลอโรฟอร์ม
Photophysical Changes of PF2/6 Films Upon Oxygen Content and
Thermal Annealing 180 oC
380 430 480 530 580 630Wavelength (nm)
PL inte
nsity (
arb
.units)
Degraded PF
Original PF
380 430 480 530 580 630Wavelength (nm)
PL inte
nsity (
arb
.units)
Original PFcoAnt5
Degraded PFcoAnt5
380 430 480 530 580 630Wavelength (nm)
PL
in
ten
sity (
arb
.un
its)
Original PFcoAnt20
Degraded PFcoAnt20
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
300 350 400 450 500Wavelength (nm)
Ab
so
rba
nce
0124723
Annealing time (h)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
410 460 510 560 610Wavelength (nm)
Norm
aliz
ed P
L inte
nsity (
arb
.units)
0124723
Annealing time (h)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
300 350 400 450 500Wavelength(nm)
Absorb
ance
0124723
Annealing time (h)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
410 460 510 560 610Wavelength (nm)
Norm
aliz
ed
PL
in
ten
sity (
arb
.un
its)
0124723
Annealing time (h)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
300 350 400 450 500
Wavelength (nm)
Absorb
ance
0124723
Annealing time (h)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
410 460 510 560 610Wavelength (nm)
Norm
aliz
ed P
L inte
nsity (
arb
.units)
0124723
Annealing time (h)
O2 = 110 Pa O2 = 8,510 Pa
O2 = 21,110 Pa
Acknowledgements: We would like to thank CHE-HERP-NRU (054027)
for
financial support
จากการศึกษาพบว่าการเพิ่มปริมาณของออกซิเจนและอณุหภูมิของการอบมีผลท
าให้เกิดการออกซิเดชันเป็นหมู่ฟลูออรีโนนไ ด้ดี ขึ น้ และ การฉายแสงยู
วี ก็ท า ใ ห้เ กิ ดป ฏิ กิ ริ ย า ออกซิ เ ด ชัน ไ ด้ เ ช่ น กั น
นอกจากนีย้ังพบว่าการมีหมู่แอนทราซีนเข้าไปในสายโซ่ของพอลิฟลูออรีนยังช่วยลดการเกิดออกซิเดชันเป็นหมู่ฟลอูอรีโนนได้
การศึกษาในสารละลายเจือจางพบว่าก า ร เ กิ ด หมู่ ฟ ลู อ อ รี โ น น
มี ผ ลท า ใ ห้ประสิท ธิภาพการคายแสงลดลงด้วย ส
าหรับการศึกษาในระบบตัวท าละลายผสม พบว่าการมีหมู่ฟลอูอรีโนนมีผลท
าให้เกิดเอ็กไซเมอร์ ได้มากขึน้ ซึ่งมีผลท
าให้เกิดการเปลง่แสงสีเขียวได้มากขึน้หรือ สารโคพอลิ
เมอร์ในการทดลองนีส้ามารถเปลง่แสงสีน า้เงินท่ีคอ่นข้างเสถียร
ดงันัน้จึงมีศักยภาพในการน าไปประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยี OLED ได้
