专利摘要:
本發明係提供用於有機電激發光裝置之式(I)之化合物:□其中,X1、X2、X3、Y、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、及Ar7係如同說明書中之定義。
公开号:TW201309675A
申请号:TW101129315
申请日:2012-08-14
公开日:2013-03-01
发明作者:Balaganesan Banumathy;Yi-Huan Fu;Kun-Feng Chiang;Fang-Shih Lin;Zheng-Feng Ye;Chang-Ying Chu
申请人:E Ray Optoelectronics Tech Co;
IPC主号:C07D401-00
专利说明:
用於有機電激發光裝置之化合物及使用該化合物之有機電激發光裝置
本發明係有關於用於電子傳輸/注入及發光之層之新穎材料,以及使用該材料之有機電激發光裝置,更具體而言,係有關於提供電激發光裝置表現高發光效率,較長壽命及低驅動電壓之用於有機電激發光(EL)裝置之材料。
為滿足有機發光裝置(OLED)的應用,已更重視新穎有機材料之開發。此等裝置,因為在製造顯示輝亮發光率的高密度畫素顯示器上提供有成本優勢,更具有長壽命、高效率、低驅動電壓及廣色域,而具商業性吸引力。
典型的OLED包括至少一夾置於陽極與陰極之間之有機發光層。當施加電流時,陽極注入電洞且陰極注入電子至該一層或多層有機層。被注入的電洞及電子各自遷移(migrate)至相反的帶電荷電極。當電子及電洞侷限在相同的分子上時,形成“激子(exciton)”,該激子係具有受激發能態的侷限化電子-電洞對。當激子通過發光機制鬆弛時,光被發射出來。為了提升此等裝置的電荷傳輸能力及發光效率,已於發光層旁結合一層或多層之額外層體,例如電子傳輸層及/或電洞傳輸層,或電子阻擋層及/或電洞阻擋層。先前技術文獻中已充分發表在主體材料摻雜另一材料(客體),以提升裝置性能及調整色度。全文併入本文參考之第4769292、5844363及5707745號美國專利案中敘述了數種OLED材料及裝置組構。
製造具多層薄膜結構之有機EL顯示器之原因包含使該等電極及有機層之間之界面安定。此外,在有機材料中,該電子及電洞之遷移率(mobility)明顯不同。因此,若使用相稱之電洞傳輸層及電子傳輸層,電洞及電子可有效地傳輸至該發光層。此外,若在該發光層中該電洞及電子之密度平衡時,可增加發光效率。適當地組合該上述有機層可增進該裝置效率及壽命。然而,其難以找到滿足所有實際顯示器應用之需求的有機材料。
參(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)係業經廣範使用之電子傳輸材料之一。然而,其發出強綠光,並且使用該材料之裝置係以較高驅動電壓驅動。因此,相較於該傳統材料,找到於所有實施面向皆具有優異特性,如高效率、低驅動電壓及操作安定性之電子傳輸分子,係為關鍵。
業經廣泛報導,具有咪唑基、唑基及噻唑基的有機小分子係作為用於電子注入及傳輸層之材料,如文獻Chem.Mater.2004,No.16,p.4556中所揭示者。
第5645948及5766779美國專利揭露一種代表性材料,1,3,5-參(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBI),係用於電子傳輸且發出藍光。TPBI在苯之1、3、5-取代位具有三個N-苯基苯并咪唑基,並作為電子傳輸材料及發光材料兩者。然而,TPBI的操作安定性較低。
第6878469號美國專利揭露一種化合物,其中,該2-苯基苯并咪唑基鍵結至蒽架構之C-2,C-6位置。US 20080125593及KR 20100007143揭露一種電子傳輸材料,包括在其分子骨架中之咪唑并吡啶基或苯并咪唑基,該電子傳輸材料表現出低驅動電壓及高效率。然而,該等材料亦缺乏操作安定性。
1.本發明對於解決上述問題進行廣泛的研究,並藉由用於有機電激發光裝置之具特定結構之通式(I)所示之化合物解決該問題:
其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環(delocalized ring)之部份。
2.本發明之另一態樣中,提供製備該通式(I)所示之特定化合物之程序。
3.可藉由真空沉積法或旋塗法(spin coating)之手段將本發明通式(I)所示之化合物製成非晶形(amorphous)薄膜,以用於有機電激發光裝置。
4.本發明進一步的態樣係有關於有機電激發光裝置,其係使用上揭通式(I)所示之化合物,在電子傳輸層或電子注入層中作為單一材料或與n-型摻雜子材料組合。
5.本發明之另一態樣係有關於有機電激發光裝置,其係使用上揭通式(I)所示之化合物在發光層或電洞阻擋層或電子阻擋層中。
6.本發明又一態樣係有關於有機電激發光裝置,係在該發光層中與螢光或磷光發光體組合使用上揭通式(I)所示之化合物。
7.此外,本發明通式(I)所示之化合物,係用於製造螢光或磷光有機電激發光裝置。
8.一種包括本發明通式(I)所示之化合物的有機電激發光裝置,係將該化合物施用於上述任何有機層中,並表現出較長壽命、較佳熱安定性及高效率及低驅動電壓。
9.此外,本發明係藉由將本發明通式(I)所示之有機化合物施用於上述任何有機層中,而可提供發白光之有機電激發光裝置。
將藉由以下的具體實施例加以闡明本發明的詳細內容。根據本發明說明書中所含的揭露內容,本技術領域中具通常知識者能瞭解到本發明的優點及功效。
通式(I)表示本發明之用於有機電激發光裝置之化合物。該通式(I)表示之複數較佳化合物實例係示於表1,但不限於此。
在式(I)中,其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環之部份。

通式(I)所示之例示性化合物1-1至1-62,可藉由流程圖1至8中所示的一系列反應所製備,但不限於此。




用於製備上述通式(I)所示化合物之2-氯-4,6-二芳基三可容易地藉由J.Org.Chem,1969,No.34,p.4125;及Chem.Ztg,1912,No.36,p.738.揭示之習知技術所製備。
經鹵素取代之芳基苯并咪唑、苯并噻唑及苯并唑及其對應之硼酸或硼酸酯可藉由Ziyi等人在Advanced Functional material 2008,No.18,p.584及專利文獻WO 2009126691中揭示之合成製程製備。
顯示於上述流程圖中用於本發明之通式(I)所示之化合物之合成之多種經取代之咔唑、苯并咔唑及萘并咔唑中間體衍生物可藉由其他引用文獻習知之製程製備。
依據本發明之具體實施例,如上述式(I)所示之化合物可包含在有機電激發光裝置(EL)之有機層中,因此本發明之有機電激發光裝置在基板上具有至少一設於互相堆疊之陽極及陰極之間之有機層,其中,該有機層包含如前述上揭式(I)表示之化合物。在此,該有機層可為發光層、電洞阻擋層、電子傳輸層或電子注入層或電洞傳輸層。該包含式(I)所示之化合物之有機層可較佳為包含在該電子傳輸/注入層中及與電注入摻雜子(n/p型)組合。
欲用於該電子傳輸層之導電(n/p型)摻雜子係較佳為有機鹼性/鹼金屬錯合物,含有選自鋰及銫之至少一金屬的鹼性/鹼金族金屬之氧化物、鹵化物、碳酸鹽、磷酸鹽,或鉬及鎢之氧化物。該等有機金屬錯合物係上揭專利文件中習知者,並且可自其中選擇其他及合適的錯合物並且使用於本發明。
該電子傳輸/電子注入層中上揭電注入摻雜子之含量較佳為在25 wt%至75 wt%之範圍。
此外,該任何式(I)所示之化合物可被包含在在發光層及電子傳輸層之間之層。該發光層可包含螢光及磷光摻雜子及該各別對應之螢光及磷光主體發光體。 本發明之較佳實施例
接著,將參照圖式說明本發明的有機EL裝置結構,但不以此為限。
第1圖為繪示本發明具體實施例之有機發光裝置100之示意圖,有機發光裝置100可包含基板110、陽極120、電洞注入層130、電洞傳輸層140、發光層150、電子傳輸層160、電子注入層170及陰極180。可依序沉積該等上揭之層製造有機發光裝置100。
第2圖為繪示本發明具體實施例之有機發光裝置200之示意圖,有機發光裝置200可包含基板210、陽極220、電洞注入層230、電洞傳輸層240、激子阻擋層245、發光層250、電子傳輸層260、電子注入層270及陰極280;
第3圖為繪示本發明具體實施例之有機發光裝置300之示意圖,有機發光裝置300可包含基板310、陽極320、電洞注入層330、電洞傳輸層340、發光層350、激子阻擋層355、電子傳輸層360、電子注入層370及陰極380;
可反向製造第1至3圖所示結構之有機發光裝置。在該相反結構中,可視需要增加或移除一層或多層。
電洞注入層、電洞傳輸層、電子阻擋層、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層中使用的材料可選自他處引用文獻中發表者。
舉例來說,形成電子傳輸層之電子傳輸材料不同於形成發光層之材料且具有電洞-傳輸特性,以促進電子傳輸層中的電洞遷移率,並能防止發光層及電子傳輸層間之游離電位(ionization potential)差引起的累積作用。
此外,其全文併入參考之第5844363號美國專利揭露一種撓性及透明基板-陽極組合。如全文併入參考之第20030230980號公開美國專利所揭露,p-摻雜電洞傳輸層的例子為m-MTDATA以50:1的莫耳比摻雜有F4-TCNQ。如全文併入參考之第20030230980號美國申請案所揭露,氮-摻雜電子傳輸層的例子為BPhen以1:1的莫耳比摻雜有Li。其全文併入參考之第5703436及5707745號美國專利揭露陰極的例子,其包含具有下述之化合物陰極:上覆有透明、導電性、濺鍍沉積之ITO層之金屬(如鎂:銀)薄層。其全文併入參考之第6097147號美國專利與第20030230980號美國專利敘述阻擋層的原理及使用。全文併入參考之第20040174116號美國專利則提供注入層的例子。其全文併入參考之第20040174116號美國專利中可找到保護層的說明。
亦可使用未詳細述及的結構及材料,例如其全文併入參考之第5247190號美國專利揭露的聚合性材料構成之OLEDs(PLEDs)。再者,可使用具有單層有機層之OLEDs。可如其全文併入參考之第5707745號美國專利將OLEDs堆疊。
除非另有詳細說明,各實施例的任意層可藉由任意合適的方法沉積。關於有機層,較佳方法包含:例如其全文併入參考之第6013982及6087196號美國專利所敘述之熱蒸鍍法(evaporation)、噴墨法(ink-jet);例如其全文併入參考之第6337102號美國專利所述之有機氣相沉積法(OVPD);以及例如其全文併入參考之第10/233,470號美國專利臨時申請案所述之藉由有機蒸氣噴射印刷(organic vapor jet printing OVJP)之沉積法。其他適用的沉積方法包含旋塗法及其他溶液為主的方法。較佳的是,溶液為主的方法係在氮或惰性氣體氛圍中進行。關於其他層,較佳的方法包含熱蒸鍍法。較佳的圖案化方法包含:通過光罩、冷焊之沉積法,例如其全文併入參考之第6294398和6468819號美國專利所敘述者;以及與沉積法有關的圖案化,例如噴墨法及OVJD。當然地,可使用其他方法。可改質用於沉積之材料改質成使其與特定沉積法相容。
本發明的有機電激發光裝置可應用於單一裝置、其結構配置成陣列之裝置、或具有陽極與陰極配置成X-Y矩陣之裝置。對螢光或磷光OLED裝置結構而言,當用作為組合有n-型摻雜子之電子傳輸/注入層時,相較傳統的裝置,本發明之有機EL裝置展現明顯改善之壽命安定性,而且,更甚者,當應用於單色、全色彩或多色彩顯示或發光產品時,本發明的有機電激發光裝置可表現的較為優異。 實施例
以下將參照實施例更詳細地說明本發明;然而,其將不受限於這些實施例,且除非該等實施超過本發明的實質內容,可將其簡化成以各種模式實施。 9-乙醯基-3-溴咔唑
藉由與乙酸酐(3體積)及微量濃硫酸回流之方式,將20克之3-溴咔唑轉換成其乙醯衍生物。以水沉析產出灰白色固體,之後以正己烷洗滌及在真空下乾燥以得到定量之23克9-乙醯基-3-溴咔唑。及依照相同製程製備咔唑、苯并咔唑及二苯并咔唑之N-乙醯衍生物。 9-溴-11H-苯并[a]咔唑
9-溴-11H-苯并[a]咔唑係依據J.Med.Chem.,1986,29(3),p 380所提供製程所合成。 12-溴-7H-二苯并[a,g]咔唑
將10.3克之7H-二苯并[a,g]咔唑在0℃攪拌溶解於二氯甲烷(150毫升)中。滴加溴之二氯甲烷溶液(3.1克,二氯甲烷溶液)。在室溫攪拌2小時後,將該溶液倒入200毫升之水中,過濾,及以500毫升水洗滌。以乙醇再結晶該白色殘留物及產出12-溴-7H-二苯并[a,g]咔唑無色結晶(10.8克)。 3,6-二溴咔唑
3,6-二溴咔唑係依據Macromol.Chem.Phys.1994,195,p2353所提供製程所合成。 合成例1(化合物1-17之合成)
將5.8克之9-乙醯基-3-溴咔唑及14.0克之4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基硼酸的混合物在30毫升之甲苯中一起攪拌。添加0.02克之肆(三苯基膦)鈀、6.9克之碳酸鉀,並添加10毫升之乙醇水溶液及在氮氣下回流6小時。以水終止該反應並移除該甲苯層及通過矽藻土(celite)管柱。
結合該有機層,之後在真空下以旋轉濃縮機蒸發以產出8.3克之9-乙醯基-3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑白色固體。
之後取出該固體(8.3克)以進一步使用1.0克KOH之THF(20毫升)溶液、甲醇(10毫升)及水(6毫升)在回流溫度去保護。之後使用乙酸乙酯萃取該反應混合物;用無水硫酸鎂乾燥該有機層並在真空下蒸發至乾燥。接續使用甲苯:己烷(1:2)作為洗提劑進行氧化矽凝膠管柱層析,產出8.0克之3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑。
在氮氣下將上述取得之3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(8.0克)溶解至50毫升之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺中。添加0.9克之氫化鈉及在室溫攪拌1小時。之後將溶於乾燥N,N’-二甲基甲醯胺(20毫升)之2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三(6.0克)溶液添加至該反應混合物中。進一步另外攪拌3小時。將該反應混合物倒入水中沉澱出該產物。之後將得到之固體以甲醇洗滌及在真空下乾燥以得到8.5克之9-(4,6-二苯基-1,3,5-三-2-基)-3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑,為化合物1-17(72%)。
化合物1-17顯示熔點為296℃以及玻璃轉移溫度為141℃。UV吸收及該光致發光光譜係示於第10圖。
1H-NMR係示於第4圖。
1H NMR(CDCl3,δ):9.12(dd,2H);8.70(dd,4H);8.20(d,1H);8.05(d,1H);7.95(d,1H);7.79(d,1H);7.72(m,5H);7.70(m,8H);7.54(m,3H);7.42(m,3H);7.39(m,3H);7.37(m,1H)。 合成例2(化合物1-26之合成)
接續上述製程,進行鈴木偶合反應(Suzuki coupling),將6.7克之9-溴-11-乙醯基-11H-苯并[a]咔唑及14.0克之4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基硼酸在30毫升之甲苯中一起攪拌。添加0.02克之肆(三苯基膦)鈀、6.9克之碳酸鉀及添加10毫升之乙醇水溶液及在氮氣下回流6小時。以水終止該反應及移除該甲苯層並通過矽藻土管柱。結合該有機層,接著在真空下以旋轉濃縮機蒸發以產出9.5克之11-乙醯基-3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-11H-苯并咔唑白色固體。
之後取出該固體(9.5克)以進一步使用1.0克KOH之THF(20毫升)溶液、甲醇(10毫升)及水(6毫升)在回流溫度去保護。之後使用乙酸乙酯萃取該反應混合物;用無水硫酸鎂乾燥該有機層並在真空下蒸發至乾燥。接續使用甲苯:己烷(1:2)作為洗提劑進行氧化矽凝膠管柱層析,產出9.0克之3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-11H-苯并咔唑。
在氮氣下將所得之3-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-11H-苯并咔唑(9.0克)溶解至50毫升之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺中。添加1.0克之氫化鈉及在室溫攪拌1小時。之後將溶於乾燥N,N’-二甲基甲醯胺(20毫升)之2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三(6.0克)之溶液添加至該反應混合物中。進一步另外攪拌3小時。將該反應混合物倒入水中沉澱出該產物。之後將所得到之該固體以甲醇洗滌及在真空下乾燥以得到11.0克之11-(4,6-二苯基-1,3,5-三-2-基)-2-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-11H-苯并[a]咔唑,為化合物1-26(84%)。
化合物1-26顯示熔點為310℃。UV吸收及光致發光光譜係示於第11圖。
1H-NMR係示於第5圖
1H NMR(CDCl3,δ):9.20(s,1H);8.65(dd,4H);8.17(m,2H);8.06(t,2H);7.96(d,2H);7.74(m,5H);7.55(m,10H);7.43(m,4H);7.28(m,2H)。 合成例3(化合物1-11之合成)
接續上述製程,進行鈴木偶合反應,將3.4克之7-乙醯基-12-溴-7H-二苯并[a,g]咔唑及3.8克之4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基硼酸在30毫升之甲苯中一起攪拌。添加0.01克之肆(三苯基膦)鈀、2.7克之碳酸鉀及添加10毫升之乙醇水溶液及在氮氣下回流6小時。以水終止該反應及移除該甲苯層並通過矽藻土管柱。結合該有機層,接著在真空下以旋轉濃縮機蒸發以產出4.6克之7-乙醯基-12--[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑白色固體。
之後取出該固體(4.6克)以進一步使用0.5克KOH之THF(20毫升)溶液、甲醇(10毫升)及水(6毫升)在回流溫度去保護。之後使用乙酸乙酯萃取該反應混合物;用無水硫酸鎂乾燥該有機層並在真空下蒸發至乾燥。接續使用甲苯:己烷(1:2)作為洗提劑進行氧化矽凝膠管柱層析,產出4.3克之12-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑。
在氮氣下將所得之12-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑(4.3克)溶解至50毫升之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺。添加0.5克之氫化鈉及在室溫攪拌1小時。之後將溶於乾燥N,N’-二甲基甲醯胺(20毫升)之2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三(3.0克)之溶液添加至該反應混合物中。進一步另外攪拌3小時。將該反應混合物倒入水中沉澱出該產物。之後將所得到之該固體以甲醇洗滌及在真空下乾燥以得到5.0克之7-(4,6-二苯基-1,3,5-三-2-基)-12-[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑,為化合物1-11(81%)。
化合物1-11顯示熔點為356℃。
1H-NMR係示於第6圖
1H NMR(CDCl3,δ):9.23(s,1H);9.01(d,2H);8.66(d,2H);8.56(d,4H);8.46(d,2H);8.16(m,4H);8.01(d,2H);7.87(t,3H);7.73(m,3H);7.63(m,5H);7.48(t,2H);7.23(m,2H);7.17(m,2H)。 合成例4(化合物1-35之合成)
接續上述製程,進行鈴木偶合反應,將7.4克之9-乙醯基-3,6-二溴咔唑及14.0克之4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基硼酸在30毫升之甲苯中一起攪拌。添加0.03克之肆(三苯基膦)鈀、7.0克之碳酸鉀及添加10毫升之乙醇水溶液及在氮氣下回流6小時。以水終止該反應及移除該甲苯層並通過矽藻土管柱。結合該有機層並且之後在真空下以旋轉濃縮機蒸發以產出10.5克之9-乙醯基-3,6-雙[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑白色固體。
之後取出該固體(10.5克)以進一步使用2.0克KOH之THF(40毫升)溶液、甲醇(20毫升)及水(12毫升)在回流溫度去保護。之後使用乙酸乙酯萃取該反應混合物;用無水硫酸鎂乾燥該有機層並在真空下蒸發至乾燥。接續使用甲苯:己烷(1:2)作為洗提劑進行氧化矽凝膠管柱層析,產出9.0克之3,6-雙[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑。
在氮氣下將所得之3,6-雙([4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(9.0克)溶解至50毫升之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺。添加1.0克之氫化鈉及在室溫攪拌1小時。之後將2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三(6.0克)之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺(20毫升)溶液添加至該反應混合物中。進一步另外攪拌3小時。藉由將該反應混合物倒入水中沉澱出該產物。之後將所得到之該固體以甲醇洗滌及在真空下乾燥以得到9.8克之9-(4,6-二苯基-1,3,5-三
-2-基)-3,6-雙[4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑,為化合物1-35(82%)。
化合物1-35顯示玻璃轉移溫度為183℃。UV吸收及光致發光光譜係示於第12圖。
1H-NMR係示於第7圖
1H NMR(CDCl3,δ):9.16(d,1H);8.82(d,1H);8.74(s,1H);8.73(d,2H);8.69(d,2H);7.94(d,2H);7.81(d,1H);7.73(d,4H);7.71(d,1H);7.70(m,6H);7.65(m,6H);7.52(d,3H);7.34(m,3H);7.19(m,9H)。 合成例5(化合物1-21之合成)
將5.8克之9-乙醯基-3-溴咔唑及5.7克之(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基硼酸之混合物在30毫升之甲苯中一起攪拌。添加0.03克之肆(三苯基膦)鈀、4.2克之碳酸鉀及添加10毫升之乙醇水溶液及在氮氣下回流6小時。以水終止該反應及移除該甲苯層並通過矽藻土管柱。結合該有機層並且之後在真空下以旋轉濃縮機蒸發以產出6.7克之9-乙醯基-3-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-9H-咔唑白色固體。
之後取出該固體(6.7克)以進一步使用1.0克KOH之THF(20毫升)溶液、甲醇(10毫升)及水(6毫升)在回流溫度去保護。之後使用乙酸乙酯萃取該反應混合物;用無水硫酸鎂乾燥該有機層並在真空下蒸發至乾燥。接續使用甲苯:己烷(1:2)作為洗提劑進行氧化矽凝膠管柱層析,產出6.4克之3-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-9H-咔唑。
在氮氣下將所得3-[(4-苯并[d]咪唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(6.4克)溶解至60毫升之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺。添加0.9克之氫化鈉及在室溫攪拌1小時。之後將2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三(5.0克)之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺(20毫升)溶液添加至該反應混合物中。進一步另外攪拌3小時。藉由將該反應混合物倒入水中沉澱出該產物。之後將所得到之該固體以甲醇洗滌及在真空下乾燥以得到7.7克之9-(4,6-二苯基-1,3,5-三-2-基)-3-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-9H-咔唑,為化合物1-21(75%)。
化合物1-21顯示玻璃轉移溫度為193℃。
1H-NMR係示於第8圖
1HNMR(CDCl3,δ):9.34(m,2H);8.85(m,3H);8.60(s,1H);8.30(m,4H);8.03(m,5H);7.94(d,2H);7.68(m,4H);7.43(m,4H)。 合成例6(化合物1-36之合成)
接續上述製程,進行鈴木偶合反應,將3.8克之7-乙醯基-12-溴-7H-二苯并[a,g]咔唑及2.7克之(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基硼酸在30毫升之甲苯中一起攪拌。添加0.02克之肆(三苯基膦)鈀、2.1克之碳酸鉀及添加10毫升之乙醇水溶液及在氮氣下回流6小時。以水終止該反應及移除該甲苯層並通過矽藻土管柱。結合該有機層並且之後在真空下以旋轉濃縮機蒸發以產出4.1克之7-乙醯基-12-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑白色固體。
之後取出該固體(4.1克)以進一步使用0.5克KOH之THF(20毫升)溶液、甲醇(10毫升)及水(6毫升)在回流溫度去保護。之後使用乙酸乙酯萃取該反應混合物;用無水硫酸鎂乾燥該有機層並在真空下蒸發至乾燥。接續使用甲苯:己烷(1:2)作為洗提劑進行氧化矽凝膠管柱層析,產出3.4克之12-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑。
在氮氣下將所得之12-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑(3.4克)溶解至50毫升之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺中,添加0.5克之氫化鈉及在室溫攪拌1小時。之後將2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三(2.1克)之乾燥N,N’-二甲基甲醯胺(20毫升)溶液添加至該反應混合物中。進一步另外攪拌3小時。藉由將該反應混合物倒入水中沉澱出該產物。之後將所得到之該固體以甲醇洗滌及在真空下乾燥以得到3.9克之7-(4,6-二苯基-1,3,5-三-2-基)-12-[(4-苯并[d]噻唑-2-基)苯基]-7H-二苯并[a,g]咔唑,為化合物1-36(78%)。
化合物1-36顯示熔點為330℃。
1H-NMR係示於第9圖
1H NMR(CDCl3,δ):9.21(s,1H);8.99(d,1H);8.78(d,1H);8.66(m,5H);8.52(d,1H);8.08(m,6H);7.64(m,11H);7.39(t,2H)。 實施例1(有機EL裝置之製備)
使用前,在基板裝載至蒸鍍系統前,基板先用溶劑去除油污,並在UV臭氧中清洗。接著將基板輸送至真空沉積腔室,以將所有其他的層體沉積在基板頂部上。在接近10-6 Torr(托)的真空下,從受熱的晶舟(boat)藉由沉積法依下列順序沉積如第2圖中所示之下列層體:
a)電洞注入層,30奈米(nm)厚,HAT-CN,b)電洞傳輸層,110奈米厚,N,N’-二-1-萘基-N,N’-二苯基-4,4’-二胺基聯苯(NPB);c)發光層,30奈米厚,包括摻雜有3體積% BD之BH;(BH及BD取自昱鐳光電科技股份有限公司,台灣)
d)電子傳輸層,15奈米厚,包含化合物1-17,並摻雜有Liq;e)電子注入層,1奈米厚,LiF;以及f)陰極:約為150奈米厚,包含Al。
裝置結構可標示為:ITO/HAT-CN(30 nm)/NPB(110 nm)/BH-3% BD(30 nm)/化合物1-17(15 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)。
在沉積這些層體之後,將該裝置從沉積腔室輸送至封裝用之乾燥箱中,並接著用UV-可固化環氧樹脂與含水氣吸氣劑的玻璃蓋封裝該裝置。該有機電激發光裝置具有3 mm2的發射面積。將獲得的有機電激發光裝置連接至外部電源,且施加直流電壓,測得表2中所示發光特性。
在室溫下使用固定電流源(KEITHLEY 2400 Source Meter,Keithley Instruments,Inc.,Cleveland,Ohio製造)以及光度計(PHOTO RESEARCH SpectraScan PR 650,Photo Research,Inc.,Chatsworth,Calif.製造)評估本發明所有製得之裝置的EL特性。
在室溫及各種初始發光率下,根據該發光層的顏色,藉由驅動固定電流通過該裝置,測試裝置的操作壽命(或穩定度)。使用國際照明委員會(Commission Internationalede l’Eclairage;CIE)的色座標描述顏色。
各別使用化合物1-26及1-36在該電子傳輸層中依照實施例1之製程製造實施例2及實施例3。 比較例1(有機EL裝置之製備)
將有機磷光電激發光裝置製造成結構類似實施例1的層體結構,除了用Alq3代替電子傳輸層中的化合物1-17。裝置的結構可標示成:ITO/HAT-CN(30 nm)/NPB(110 nm)/BH-3% BD(30 nm)/Alq3(15 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)。
該等實施例中製備之該等有機EL裝置之發光之波峰波長、最大發光效率、驅動電壓及功率效率及在初始發光為2000輝度(nits)之壽命(T90)係示於表2。該等有機EL裝置之EL光譜及壽命特性比較係示於第13圖及第14圖。
用於實施例4之有機EL裝置係依照下述裝置結構,使用化合物1-17作為阻擋層(BL)而製造。
ITO/HAT-CN(20 nm)/NPB(160 nm)/3% PRD-PH1+PH2(30 nm)/BL(10 nm)/50% ET2-50% Liq(30nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm),其中,ET2係電子傳輸材料及PRD係磷光紅光摻雜子,其結構係列於下;PH1及PH2係主要之磷光主體材料,取自昱鐳光電科技股份有限公司,台灣。
比較例2係依照上述結構製造,但無阻擋層。
該實施例中製備之有機EL裝置之該發光之波峰波長、最大發光效率、驅動電壓及功率效率及在初始發光為6000輝度之壽命(T90)係示於表3。該等有機EL裝置之EL光譜及壽命特性之比較係示於第15圖及第16圖。
本發明不應受限於上述實施例、方法及實例,而該具體實施例及方法係落入所主張之本發明範籌與精神。 (產業利用性)
如上述詳細說明,使用本發明之用於EL裝置之材料之有機EL裝置因其具有低驅動電壓及合適之長壽命而極為有用。
因此,本發明之有機EL裝置可應用於平面顯示器、行動電話顯示器、利用平面發光特性的光源、訊息看板(sign-boards),且具有高科技價值。
本發明已透過例示性較佳具體實施例加以說明。然而,須瞭解的是,本發明範圍不受限於所揭露的態樣。因此,請求項的範圍應作最寬廣解釋,以涵蓋所有此等變化及類似態樣。
100,200,300‧‧‧有機發光裝置
110,210,310‧‧‧基板
120,220,320‧‧‧陽極
130,230,330‧‧‧電洞注入層
140,240,340‧‧‧電洞傳輸層
150,250,350‧‧‧發光層
160,260,360‧‧‧電子傳輸層
170,270,370‧‧‧電子注入層
180,280,380‧‧‧陰極
245,355‧‧‧激子阻擋層
第1圖係本發明之具體實施例之有機發光裝置之一實例之剖面圖。
第2圖係本發明另一具體實施例之有機發光裝置之實例之剖面圖;第3圖係本發明另一具體實施例之有機發光裝置的實例之剖面圖;第4圖顯示依據本發明之化合物No.1-17之1H-NMR光譜;第5圖顯示依據本發明之化合物No.1-26之1H-NMR光譜;第6圖顯示依據本發明之化合物No.1-11之1H-NMR光譜;第7圖顯示依據本發明之化合物No.1-35之1H-NMR光譜;第8圖顯示依據本發明之化合物No.1-21之1H-NMR光譜;第9圖顯示依據本發明之化合物No.1-36之1H-NMR光譜;第10圖顯示依據本發明之化合物No.1-17之UV吸收光譜及光致發光光譜;第11圖顯示依據本發明之化合物No.1-26之UV吸收光譜及光致發光光譜;第12圖顯示依據本發明之化合物No.1-35之UV吸收光譜及光致發光光譜;第13圖顯示依據本發明之有機電激發光裝置之實施例1至3及比較例1之電激發光光譜;第14圖顯示依據本發明之有機電激發光裝置之實施例1至3及比較例1之發光對時間圖表;第15圖顯示依據本發明之有機電激發光裝置之實施例4及比較例2之電激發光光譜;以及第16圖顯示依據本發明之有機電激發光裝置之實施例4及比較例2之發光對時間圖表。
100‧‧‧有機發光裝置
110‧‧‧基板
120‧‧‧陽極
130‧‧‧電洞注入層
140‧‧‧電洞傳輸層
150‧‧‧發光層
160‧‧‧電子傳輸層
170‧‧‧電子注入層
180‧‧‧陰極
权利要求:
Claims (7)
[1] 一種用於有機電激發光裝置之式(I)之化合物: 其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環之部份。
[2] 一種用於有機電激發光裝置之阻擋層,包括:式(I)之化合物 其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環之部份。
[3] 一種有機電激發光裝置,包括具有式(I)之化合物及電注入摻雜子之電子傳輸層 其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環之部份。
[4] 一種有機電激發光裝置,包括電洞阻擋層;以及電子阻擋層,其中,該電洞阻擋層及該電子阻擋層之一包括選自式(I)之化合物 其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環之部份。
[5] 一種形成有機電激發光裝置之方法,包括下列步驟:在基板上形成電洞注入層;在該電洞注入層上形成電洞傳輸層;形成發光層;以及在該發光層上形成具有電注入摻雜子及式(I)之化合物之電子傳輸層; 其中,X1、X2、X3、及Y獨立地表示選自由N、O、B、及S組成群組之雜原子,以至少2個雜原子形成環結構;X1、X2、X3、Y可為相同或相異;Ar1、Ar2、Ar3、及Ar4各獨立表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;Ar5、Ar6、及Ar7各表示經C1-16烷基取代之C6-14芳香烴基、經C6-18芳基取代之C6-14芳香烴基、未經取代之C6-14芳香烴基;或含有選自由N、O、及S組成群組之雜原子之C3-15雜環芳香烴基;或經C1-16烷基取代之C6-24縮合多環芳基、經C6-18芳基取代之C6-24縮合多環芳基、未經取代之C6-24縮合多環芳基,並且,Ar5、Ar6及Ar7各可形成離域環之部份。
[6] 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,該電注入摻雜子係Liq、CsF、Cs2CO3、MoO3、W2O3中之一者。
[7] 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,以該電子傳輸層之總重量計,該電注入摻雜子係佔25 wt%至75 wt%之範圍。
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法律状态:
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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US13/492,036|US9353085B2|2011-08-26|2012-06-08|Compound for organic electroluminescent device and organic electroluminescent devices using the same|
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