TW201030012A - Materials for organic electroluminescent devices - Google Patents
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.201030012 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關式A ([(NnN)CuL2])之單核中性銅(1)錯 合物,和有關其於製造光電組件之用途,
式A G 其中ΝηΝ代表鉗合性N-雜環性配位體,其係經兩個 氮原子鍵結於銅原子,且L係彼此獨立地爲膦或胂配位 體。兩個配位體L亦可彼此鍵結,產生二價配位體。此情 況下,a) ΝηΝ必須係單負價,且兩個配位體(膦或胂配位 體)必須係中性(較佳具體實施態樣),或b) ΝηΝ必須係中 性,且該兩個膦/胂配位體必須一起爲帶單價負電,故單 核銅(I)錯合物係爲電中性。 ® 【先前技術】 顯示螢幕及照明技術領域現在有明顯的改變。將可能 製造厚度小於〇. 5 mm之平板顯示器或照明區。此等之特 徵爲許多吸引人的性質。因此,例如可發展照明區作爲具 有極低能量消耗壁紙。然而,特別令人感興趣的是將可製 造具有目前尙未達成之色彩逼真度、亮度及視角獨立性、 低重量及極低電力消耗之彩色顯示螢幕。可將顯示螢幕設 ' 計成剛性或可撓形式之微型顯示器或具有數m2面積之大 型顯示螢幕,但亦可爲透射型或反射型顯示器。另外可採 -5- 201030012 用簡易且節約成本之製造方法,諸如網版印染、噴墨印染 或真空昇華。與習用平板顯示螢幕比較,此點有利於極平 價之製造。此種新穎技術係基於OLED-有機發光裝置之原 理。 此類組份主要係由有機層構成,如圖1圖解且以簡化 方式所示。於電壓例如5 V至10 V下,負電子自傳導性 金屬層(例如鋁陰極)離開,進入電子傳導薄層,且於正陽 極方向移動。後者係由例如透明、導電性氧化銦錫薄層構 成,正電荷載子("電洞")自該層移動進入有機電洞傳導 層。此等電洞於與電子相反方向移動,更精確說來,是朝 向負陰極移動。中心層-發光劑層-亦由有機材料構成,另 外含有特殊發光劑分子,兩電荷載子於該處或該處附近重 組,導致發光劑分子之能量激態。激態隨後在發光時釋出 其能量。若發光劑分子係位於電洞-或電子傳導層,則其 亦可省略分離之發光劑層。 Ο LED組件可具有大型面積設計作爲照明元件,或可 爲極小之設計作爲用於顯示器之像素。建構高效Ο LED之 關鍵因素係爲所使用之發光材料(發光劑分子)。此等要求 可依各種方式使用有機或有機金屬化合物達成。可證明 OLED之光產率在使用有機金屬物質(所謂三重態發光劑) 時可明顯大於完全有機發光劑材料。因爲此項性質,故進 —步發展有機金屬材料係具有基本重要性。OLED之功能 已有極頻繁描述[i-vi]。裝置之特別高效率可使用具有高 發射量子產率之有機金屬錯合物來達成。此等材料經常稱 -6- 201030012 爲三重態發光劑或磷光發光劑。得知此知識已有一段時間 [i-v]。已有許多保護性權利應用或頒給三重態發光劑卜士 X i X ] ° 三重態發光劑具有在顯示器(作爲像素)及在照明區 (例如作爲發光性壁紙)中生成光的極大潛能。已有極大量 之三重態發光劑材料申請取得專利,同時亦技術性地採用 於第一裝置中。目前之解決方式具有缺點/問題,更精確 0 地於以下領域中: • 發光劑於OLED裝置中之長期安定性, • 熱安定性, • 對水及氧之化學安定性, • 化學變化性, • 重要發光色彩之可取得性, • 製造再現性, • 電流轉變成光之高效率達成性, G · 於高效率之同時的極高發光密度達成性, • 使用平價發光劑材料, • 所使用材料之毒性/所使用發光元件之棄置, • 發展發藍光OLEt)。 有機金屬三重態發光劑已成功地被用作OLED中之發 光劑材料。尤其,已可以紅色及綠色發光三重態發光劑, 建構極有效之OLED。然而,發藍光OLED之製造持續遭 遇相當大之困難。除了缺乏用於發光劑之適當基質材料、 適當之電洞-及/或電子-傳導性基質材料外,其中之一主要 201030012 困難係目前已知可用之三重態發光劑的數量極爲有限。因 爲發藍光三重態發光劑之最低三重態與基態間的能量分隔 極大,故發射經常因爲非放射性激態(尤其是金屬中心 dd*態)之熱佔用而於分子內淬滅。先前用以製造發藍光 OLED之嘗試中,主要採用來自鉛族之有機金屬化合物, 例如Pt(II)、lr(III)、〇s(ll)。以下描述某些結構式(1至4) 以爲實例。
然而,目前使用之發藍光三重態發光劑在許多層面中 脅 具有缺點。尤其,該等化合物之合成需要複雜、多階(例 如二或多階)及耗時之反應。此外,該等有機金屬化合物 之合成經常於極高溫度(例如T 2 100°C)在有機溶劑中進 行。儘管合成複雜性極大,但經常僅達到中度或較差之產 率。此外,因爲合成使用稀有貴金屬鹽,故結果是目前可 得之發藍光三重態發光劑的價格極高(達€ ΙΟΟΟ/g之數量 -8 - 201030012 級)。此外,在某些情況下,發射量子產率仍低,且需要 改良材料之長期化學安定性。 該種選自鉑族之有機金屬化合物的備擇物可爲使用其 他較平價過渡金屬(尤其是銅)的有機金屬錯合物。得知發 光性銅(I)錯合物已有一段時間,例如具有芳族二亞胺配 位體(例如1,1〇-啡啉)之銅(I)錯合物具有強烈紅光激發光 [XX]。相同地,已描述許多展現強烈發光而具有N-雜芳族 ❹ [xxi]及/或膦配位體之雙核及多核銅(I)錯合物 [xxii,xxiii,xxiv] ° 已有某些銅(I)錯合物被提議來作爲OLED發光劑材 料。JP 2006/228936 (I. Toshihiro)描述具有含氮雜芳族配 位體之雙核及三核Cu、Ag、Hg及Pt錯合物(尤其是具有 經取代吡唑)的用途。WO 2006/032449 A1 (A. Vogler等人) 已描述具有三牙三膦配位體及小型陰離子性配位體(例如 鹵素、CN、SCN等)之單核銅(I)錯合物的用途。然而,與 φ 已假設者 [xxv]不同地,此者極可能爲雙核錯合物 [X XV i]。已於 US 2005/0221115 A1 (A. Tsuboy am a 等人)提 出具有二亞胺配位體(例如1,1〇-啡啉)之電激發光銅(I)錯 合物作爲具有連接此類錯合物之有機聚合物。於OLED及 LEC [xxviii](發光電化學電池)中作爲綠色及紅色三重態 發光劑之各種銅(I)/二亞胺錯合物及銅叢集物[XX vii]亦已 描述[xxix]。具有橋連二牙配位體之雙核Cu錯合物係描 述方令 WO 2005/054404 A1 (A. .Tsuboyama 等人)中。 201030012 【發明內容】 本發明係有關式A之單核、中性銅(I)錯合物,和有 關其於光電組件中之用途。 广N、> Ια
L
式A 於式A(以下亦稱爲[(NnN)CuL2])中,ΝηΝ代表鉗合 性Ν-雜環性配位體,其係經兩個氮原子鍵結於銅中心, 且L彼此獨立地代表膦或胂配位體,其中兩個配位體l 亦可彼此鍵結,產生二價配位體,或其中一個配位體L或 兩個配位體L亦可鍵結於ΝηΝ,產生三價或四價配位 體。此情況下, a) ΝηΝ必須係單負價且兩個配位體L(膦及/或胂配 位體)必須係中性(較佳具體實施態樣),或 b) ΝηΝ必須係中性且兩個配位體L(膦及/或胂配位 體)必須一起爲帶單價負電’故式Α之銅(I)錯合物整體係 電中性。 本發明式A單核、中性銅⑴錯合物之特定具體實施 態樣係由式I至IX化合物表示且說明於下文。 201030012
式I至IX中所使用之符號及下標的意義係說明於下 文。 目前所示之許多銅錯合物通常具有非中性而是帶電的 缺點。某些情況下,此於一般光電組件之製造及操作中產 生問題。例如,帶電錯合物缺乏揮發性,妨礙藉由真空昇 華來塗覆’且帶電發光劑可能造成在傳統〇 LED操作期間 201030012 因爲筒電場強度而致之非期望的離子移動。 在所有情況下,式I至IX之銅(I)錯合物皆爲電中 性’因爲CU(I)係帶單價正電,且配位體中之一者帶單價 負電°本發明單核中性銅(1)錯合物因而具有一個帶單價 負電配位體及一個中性配位體。 爲了使錯合物適於作爲OLED之藍色三重態發光劑, 其So-T!能量分離必須夠大(S()=電子基態,Tl=最低激發 三重態)。該能量分離應大於22,000 cm·1,較佳大於 2 5,000 cnT1。本發明錯合物符合此項要求。具有較小 So-Ti能量分離之錯合物亦適用於綠色或紅色發射。 A)陰離子性配位體N-B-N及中性配位體L或 L-B’-L(膦及胂,單價或二價) 較佳者係式I及II之錯合物,即
具有帶單價負電配位體’故將Cu(I)中心離子之單價 正電荷中和。此等式中 201030012
z2-z4每次出現時係相同或相異地爲N或CR ; R 在每一次出現時係相同或相異地選自 Η、D、 F ' Cl ' BR ' I > CN > N〇2 ' ^ C( = 0)R] > Si(R')3 ' @ 具有1至4〇個C原子之直鏈烷基、烷氧基或烷硫基或具 有3至40個C原子之支鏈或環狀烷基、烷氧基或烷硫基 或具有2至4〇個C原子之烯基或炔基(其中每一基團可經 一或多個R1基團取代,其中一或多個非相鄰CH2基團可 由以下基團置換:R1 C = C R 1、C s C、S i ( R 1 ;) 2、G e (R1) 2、 SniR1)]、C = 0、C = S、C = Se、CsNR1、P^OMR1)、SO、 S02、NR1、0、S或CONR1,且其中一或多個H原子可由 以下置換:D、F、Cl、BR、1' CN或N02)'具有5至60 φ 個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其可於每—情況下 由一或多個R1基團取代)、具有5至60個芳族環原子的 方串(基或雜方氧基(其可經一'或多個基團R1取代)或此等 系統之組合’其中二或更多個相鄰取代基R可隨意地形成 單環或多環之脂族、芳族或雜芳族環系統,其可經一或多 個基團R1取代; R1在每一次出現時係相同或相異地選自H、D、F、 CN、具有丨至20個C原子之脂族烴基、具有5至3〇個 芳族環原子之芳族或雜芳族環系統,其中一或多個Η原 子可由以下置換· D、F、Cl、br、I或CN,其中二或更 -13- 201030012 多個相鄰取代基R3可彼此形成單環或多環之脂族、芳族 或雜芳族環系統; Y 在每一次出現時係相同或相異地爲 Ο、S或 NR ; (B)係爲R2B,其中R具有前述意義,例如H2B、 Ph2B、Me2B、等(其中 Ph =苯基,Me =甲 基),且其中B代表硼; “ ”表示形成錯合物鍵結之原子;且 “ 表示經B鍵結於第二單元之原子。 此等配位體以下稱爲N-B-N。 以下實例係用以說明此等配位體:
-14- .201030012 此等結構亦可經一或多個基團R取代。 此外式Ul至VI之陰離子性配位體亦可以爲以下 通式之氮配位體: 0
@_^
Ύ 其中Z2 - z9具有如同前文針對z2 - z4定義之相同意 義’且其中R、Y及符號"*,,與”#"係具有如同前文定義之 相同意義,且另外: B "係爲中性橋,尤其在每一次出現時係相同或相異地 爲選自以下之二價橋:NR、BR、〇、CR2、SiR2、C = NR、 C = CR2、S、S = 0 ' S〇2、PR 及 P( = 〇)R。 Φ 含有橋B”之氮配位體在下文稱爲N-B"-N’且不含橋 者係稱爲ΝηΝ。 以下實施例係用以說明此等配位體:
-15- 201030012 此等結構亦可經一或多個基團R取代。 因而產生具有通式III至VI之錯合物:
其中:
L 係爲單牙膦或胂配位體R3E (其中 E = P或
As); L-B’-L係爲膦基或胂基(R2E#,其中E = P或As),其 係經由橋B’鍵結於另一基團L,因而形成雙牙配位體;且 B' 係爲伸烷基或伸芳基或該兩基團之組合,或 、-NR-或-SiR2·。 本發明較佳具體實施態樣中,E係等於磷。 打算說明此點: -16 - 201030012 L之實例
Ph3P、Me3P、Et3P、Ph2MeP、Ph2BnP、(環己基)3P、 (PhO)3P、(MeO)3P ' PI13AS、Me〗 As、Et3 As、PhMeAs、 PhiBn As ' (環己基)3As (Ph =苯基,Me =甲基,Et =乙 基,Bn = 苄基)。 L - B I - L之實例:
-17- 201030012
V〜〇〇R: PR。
R2P^〇>R2 r2P-S-pr2 R.P PR〇
等 配位體L及L-B’-L在此亦可經一或多個基團R取 代,其中R具有前述意義。 -18- 201030012 B )中性配位體N - B " -N及陰離子性配位體L_ B,,,_ L 如前文所陳述,型式[(NnN)Cu(R3P)2]An或
二亞胺配位體,(PnP)=: 雙牙膦配位體,An =陰離子]之Cu(I)錯合物已被描述爲 發光材料且亦已使用於光電組件。式VII及VIII之金屬 錯合物的新穎特色係爲中性,此係其可以有利地使用於對 應之應用的原因。
氮雜環係如A)所定義,但橋B"係爲中性。此產生中 性氮配位體,諸如例如:
該配位體在此亦可經一或多個基團R取代。 其係由以下L-B"-L或N’nN’表示。 L亦如 A)所定義。B"’係爲帶單價負電橋,諸如 -19- 201030012 R2B(CH2)2或碳硼烷。帶單價負電膦配位體之實例因此可 以爲下列者:
該配位體在此亦可經一或多個基團R取代。 前文提及之中性及帶單價負電的氮及膦配位體已自過 ® 渡金屬配位化學得知。US 6649801 B2 (J.C. Peters等人) 及US 5627 1 64 (S. Gorun等人)已描述某些具有含硼配位 體之兩性離子過渡金屬錯合物作爲潛在觸媒。因爲N-雜 芳族基團(尤其吡唑基團)之激態及膦與胂配位體之激態能 量極高,這些配位體常於發光過渡金屬錯合物中用爲輔助 配位體(即,其不涉及ΊΊ-SC躍遷,此係爲發光之原因)。 專利 WO 2005 1 1 8606 (H. Konno)、CN 1 624070 A (Ζ. Η.
Lin)及 US 20020 1 8244 1 Α1 (Μ. E. Thompson 等人)徹底描 -20- 201030012 述作爲發光劑之lr(III)、Pt(II)、Os(II)錯合物,其含有作 爲發色團之2-苯基吡啶型及作爲輔助配位體之吡唑硼酸 酯之環金屬化配位體。 所述之A)帶單價負電之氮配位體N-B-N (或N-B”-N 及ΝηΝ)及中性配位體L或L-B’-L,及B)中性配位體N-B”-N (或N'nN')及帶單價負電配位體L-B"’-L之組合於具 有四配位Cu(I)中心離子之金屬錯合物中令人驚異地產生 φ 強光激發光材料。兩個配位體N-B-N (或Ν-Β”-Ν, ΝηΝ)及 L-B'-L或Ν-Β"-Ν (或NON')及L-B",-L的金屬原子及(雜) 芳族部分皆涉及該發光之基礎且與HOMO-LUMO躍遷有 關之電子躍遷。此係說明於圖4中,其例證顯示錯合物之 限制軌域。 C)於N配位體及L之間具有橋之錯合物 較佳者爲式IX之中性錯合物:
式IX 此式中,E及F所示之N雜環彼此獨立地具有與前述 A、B、C或D所示雜環的相同意義。B""彼此獨立地具有 與前文提及之橋或B”’相同的意義或亦可表示 單鍵。下標P彼此獨立地代表〇、1、2或3,較佳係表示 201030012 〇、1或2,特佳係0或1,其中至少一個描述N雜環與L 間之橋的下標P不等於〇。P = 〇於此處係意指橋 B""不 存在。爲了得到中性錯合物,由E及F所表示之N雜環 及橋B""之電荷必須適當地選擇,使得該電荷補償Cu(I) 離子之電荷。 如前文所陳述,本發明化合物係使用於電子裝置。此 處電子裝置係意指包含至少一層的裝置,該層包含至少一 種有機化合物。然而,該組件亦可包含無機材料或完全由 無機材料建構之層。 該電子裝置較佳地選自有機電激發光裝置(0 LED)、 有機積體電路(〇-IC)、有機場效電晶體(〇-FET)、有機薄 膜電晶體(O-TFT)、有機發光電晶體(0-LET)、有機太陽能 電池(o-sc)、有機光學偵測器、有機光受體、有機場淬滅 裝置(O-FQD)、發光電化學電池(LEC)、有機雷射二極體 (〇-雷射)、OLED感測器’尤其是未密封隔離外界之氣體 及蒸汽感測器及有機電漿子發光裝置(D. M. Koller等人, Nature Photonics 2008,1-4),但較佳爲有機電激發光裝置 (OLED)。 該有機電激發光裝置係包含陰極、陽極及至少一層發 光層。除了此等層之外,其亦可包含其他層,例如在每一 情況下,一或多層電洞注入層、電洞-傳輸層、電洞-阻檔 層、電子-傳輸層、電子—注入層、激子-阻擋層及/或電荷 生成層。亦可在兩發光層間導入具有例如激子阻擋功能之 中間層。然而,應指出此等層中每一層非必要存在。此處 -22- 201030012 之有機電激發光裝置可包含一層發光層或複數層發光層。 若存在複數層發光層,則此等層較佳地總共具有複數個介 於3 80 nm及75 0 nm之間的發光最大値,整體上產生白光 發射,即,發光層使用可發螢光或磷光之各種發光化合 物。特佳者係三層系統,其中該三層展現藍色、綠色及橙 色或紅色發射(基本結構參見例如WO 05/011 013)。 本發明較佳具體實施態樣中,採用本發明式A及I至 φ IX之錯合物作爲發光光電組件之發光劑層中的三重態發 光劑。尤其經由配位體N-B-N (或N-B"-N及ΝηΝ)及L或 L-B’-L發光劑物質的組合亦可以得到藍色發射色彩(參見 以下實施例1至3),其中,在使用具有較低位置三重態 之其他配位體時,亦可合成具有其他發射色彩(綠色,紅 色)之發光Cu(I)錯合物(亦參見實施例4)。 本發明式A及I至IX之錯合物亦可用作於光電組件 之吸收劑層中(例如於有機太陽能電池中)的吸收劑材料。 〇 在本發明具體實施態樣中,此類型光電組件中發光劑 或吸收劑層之銅(I)錯合物比例係爲100%。備擇具體實施 態樣中,發光劑或吸收劑層中銅(I)錯合物之比例係i %至 99%。 於光學發光組件(尤其OLED)中作爲發光劑之銅(1)錯 合物的濃度較佳係介於1%及10%之間。 可與銅(I)錯合物組合使用之適當基質材料較佳%胃 自芳族酮、芳族隣氧化物及芳族亞颯及颯,例如根@ w〇 04/01 3080、WO 04/093207、WO 06/005 62 7 或未公開申 g靑 -23- 201030012 案 DE 102008033943.1,三芳基胺,咔唑衍生物,例如 WO 05/03 9246、US 2005/0069729、JP 2004/2883 8 1、EP 1 205527或WO 08/0 868 5 1揭示之CBP (Ν,Ν-雙味唑基聯 苯)及咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物,例如根據 WO 07/063 754或 WO 08/056746,氮昨唑衍生物,例如根據 ΕΡ 1617710、ΕΡ 1617711、ΕΡ 1731584、JP 2005/347 1 60 、雙極性基質材料,例如根據WO 07/ 1 3 7 7 2 5,矽烷,例 如根據 WO 05/1 1 1 1 72,氮硼呃類(azaboroles)及醒酸酯, 例如根據WO 06/1 1 7052,三哄衍生物,例如根據未公開 申請案 DE 1 02008036982.9、WO 07/063754 或 WO 08/056746,鋅錯合物,例如根據 EP 652273或 WO 09/062578,及二氮砂呃(diazasilol)及四氮砂呃衍生物, 例如根據未公開申請案DE 1〇2〇〇8〇56688.8。亦可較佳地 使用二或更多種此等基質材料之混合物,尤其至少一種電 洞-傳輸基質材料及至少一種電子-傳輸基質材料。 亦可在有機電激發光裝置之另一層中使用本發明化合 物’例如在電洞-注入或-傳輸層或在電子-傳輸層中。因 爲銅(I)離子之相對容易氧化性,該等材料亦特別適於作 爲電洞-注入或電洞-傳輸材料。 通常,所有一般使用於有機半導體領域(尤其是有機 電激發光裝置領域)之其他材料,例如電洞-注入及-傳輸 材料、電子-注入及-傳輸材料、電洞-阻擋材料、激子-阻 檔材料等’可根據本發明使用於其他層。熟習此技術者因 此可在無發明步驟下’採用與本發明化合物組合之有機電 -24- 201030012 激發光裝置已知之所有材料。 本發明亦有關電子裝置,尤其前文提及之電子裝置, 其包含此處所述之銅(I)錯合物。此處之電子組件可較佳 地爲有機發光組件、有機二極體、有機太陽能電池、有機 電晶體、有機發光二極體、發光電化學電池、有機場效電 晶體或有機雷射。 另外較佳者有電子裝置’尤其有機電激發光裝置,其 〇 特徵爲藉昇華方法塗覆一或多層,其中該等材料係於真空 昇華單元中’在低於1〇_5 mbar’較佳低於1〇-6 mbar之起 始壓力下’藉氣相沈積塗覆。然而,起始壓力亦可甚至更 低,例如低於1 (Γ7 mbar。 亦有一種較佳電子裝置’尤其有機電激發光裝置,其 特徵爲一或多層係藉OVPD (有機氣相沈積)方法或借助載 體-氣體昇華塗覆’其中該等材料係於介於1〇-5 mbar及1 bar之間的壓力下塗覆。此方法之特殊情況係〇Vjp (有機 ® 蒸汽噴射印刷)方法’其中材料係直接經噴嘴塗覆且因此 經糸口構化(例如 M. S. Arnold 等人,Appl. Phys· Lett. 2008, 92, 053301) ° 另有一種較佳電子裝置’尤其是有機電激發光裝置, 其特徵爲一或多層係自溶液製得,諸如例如藉旋塗法,或 藉任何所需之印刷法,諸如例如網版印染、膠版印刷或平 版印刷,但特佳爲LITI (光誘發熱成像、熱轉移印刷)或 噴墨印刷。可溶化合物_其係藉例如適當之取代而製得-係 此目的所需。塗覆亦可藉濕式化學方法藉膠體懸浮液來進 -25- 201030012 行。若藉膠體懸浮液以濕式化學方法進行該塗覆,則粒度 較佳係< 10 nm,特佳< 1 nm。 此等方法通常係熟習此技術者已知,可在無發明步驟 下塗覆至包含本發明化合物的有機電激發光裝置。亦可爲 其中將複數個前文提及之方法組合以用於不同層的倂合方 法。本發明亦有關此等方法。 本發明化合物極適用於電子裝置,且產生(尤其是使 用有機電激發光裝置)高效率、長使用壽命及良好色彩座 標。 參考資料 [']C. Adachi, M. A. Baldo, S. R. Forrest, S. Lamansky, Μ. E. Thompson, R. C. Kwong, Appl. Phys. Lett. 2001, 78,1622. Π X. H. Yang, D. C. Muller, D. Neher, K. Meerholz, Adv. Mater. 2006,18, 948; X. H. Yang, D. Neher, Appl. Phys. Lett. 2004,84,2476.
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製備 _ [ Cu (C Η 3 CN )4 ] (P F 6) (〇 · 1 8 6 g,0.5 0 0 mm ο 1)及雙(2 ·二 苯基膦基苯基)醚(pop,0.269 g, 0.500 mmol)於乙腈(15 ml) 中之溶液於氬氛圍下攪拌30分鐘。隨後將K[H2Bpz2] (0.093 g, 0.500 mmol)添加至溶液中,形成之混合物於氬 氛圍下攪拌另外2小時。濾出形成之白色沉澱物且以5 ml
'H-NMR (CDCI3, 29 8 K) : δ 7.59 (d, 2Η), 7.05-7.22 (m,br, 20Η), 6.78-6.87 (m,br, 6H), 6.68-6.71 (m,br, 2H), 5.84 (t, 2H), 5.30 (s, 2H) ° ^Ci'HJ-NMR : 5 128.2, 1 29.2, 1 30.6, 1 32.8, 1 34.0, 1 34.3,1 40.1. ^Pl'HJ-NMR: δ -17.23 (s), -18.75 (s). ES-MS : m/e = 749.3 (MH + , 100.0%), 750.3 (58.0%), 748.2 (24.0%), 752.3 (21.5%), -29- 201030012 753.3 (4.8 %). EA:實驗値 C, 61.72; Η, 4.52; N, 6.7 2 % ;計算値 C,6 1.9 3 ; Η , 4 · 5 9 ; N,6 · 7 2 (針對 C43H38BCUN4OP2CI2). 結晶結構 此錯合物之ORTEP影像係顯示於圖3。 光激發光性質 此錯合物之光激發光性質係顯示於圖4。 實施例2 [Cu(H2B(5-Me-pz)2)(p〇p)]
製備 合成路徑類似[Cu(H2Bpz2)(pop)](實施例1)。產率 81%。W-NMR (CDCI3,298 K) : <5 7.5 2 (d, 2H), 7.35- 7.29 (m,br, 10H), 7.22 (d, 4H), 7.12 (t, 8H), 6.99 (td, 2H), 6.86 (td, 2H), 6.72-6.67 (m,br, 2H), 6.61-6.58 (m, 2H), -30- .0.201030012 5.76 (d, 2H), 1.46 (s, 6 H ).13 C { 1 H }-NMR : 119.6, 124.1, 128.1, 128.2, 129.2, 130.4 1 3 3.8, 1 3 3.4, 1 3 4.5,1 34.7,1 3 5.4,1 48.9,1 57 31P{'H}-NMR: (5-14.89 (s), -16.18 (s), MS: m/e = MH + , 772.2 (100.0%), 778.2 (22.2%),78 1 .2 (6.8%). EA :實驗値 C,68. 7.33% ;計算値 C, 68.00 ; H, 5.19 ; δ 14.07, 103.1, 132.5, 132.6, -17.14 (s). ES-(5 7.0%), 7 8 0.2 45 ; H, 5.10; N, N,7.21 (針對
C49H43BOUN8OP 2CI2)· 結晶結構 此錯合物之ORTEP影像係顯示於圖5 光激發光性質 此錯合物之光激發光性質係顯示於圖 〇 實施例3 [Cu(Bpz4)(p〇p)] 6 o -31 - 201030012
製備 合成路徑類似[Cu(H2Bpz2)(p〇P)](實施例1)。產率 79%。】H-NMR (CDCI3,2 98 K) : δ 7.38 (br, 4H), 7.05- 7.24 (m,b r,2 0 Η),6 · 7 6 - 6 · 9 8 (m,br,6 Η),6.6 8 - 6.7 1 (m,b r, 2H), 5.85 (t, 4H), 5.30 (s, 4H). ,3C{'H}-NMR : δ 104.4, 106.3, 120.3, 124 •4, 124.8, 126.4, 128. 2, 128.3, 128.5, 128.6, 129.3, 129 • 7, 130.8, 131.5,131. 6, 131.8, 132.0, 133.2, 133.3, 133 • 4, 133.8, 134.0, 134. 1 , 135.3, 135.9, 141.7, 157.8, 157. 9, 158.1. 31 Pl'Hj-NMR : δ -14. 37 (s). ES-MS - m / e = 8 8 1.4 (MH +,10 0.0%), 8 82.4 (63.0%), 8 8 3.4 (59.0%), 8 84. 3 (26.1 %), 8 80.4 (2 3.2 % ), 8 8 5.4
(6 · 3 % ) , 8 8 6.3 ( 1 · 4 % ) . E A :實驗値 C,6 1 . 5 5 ; H , 4 · 4 8 ; N, 1 1 · 6 3 % ;計算値 C , 6 0 · 8 5 ; H , 4.4 8 ; N,1 1 . 5 9 (針對 C49H43BCuN8OP2C12)。 結晶結構 32- 201030012 此錯合物之ORTEP影像係顯示於圖7 光激發光性質 此錯合物之光激發光光譜係顯示於圖 實施例4 [Cu(H2Bpz2)(dppb)]
Η Η
合成路徑 合成路徑類似[Cu(H2Bpz2)(pop)](實 80%。h-NlVlR (CDCI3,298 Κ): δ 7.3 8 7.24 (m,br, 2 0Η), 6.76-6 · 9 8 (m,br, 6Η), 6 2H), 5.85 (t, 4H), 5.30 (s, 4H). 13C { 103.0, 128.4, 128.5, 128.6, 128.9, 129.0 132.5, 132.9, 133.0, 133.1, 133.8, 134.1 134.6, 134.7, 139.9, 142.7, 143.2, 143.6. 3 δ -1.96 (s), -7.37 (s). ES-MS : m/e 10 0.0 % ), 6 5 8.1 (5 2.4 % ), 65 6.1 (3 4.6 % ), 661.1 (4.2%). EA:實驗値: C, 65.42 施例1 )。產率 (br, 4H), 7.05-.6 8 - 6.7 1 (m ,br, 'H}-NMR : δ ,1 29.2, 1 3 0.3, ,1 3 4.3, 1 3 4.5, 'p {'H} -nmr : =65 7.1 (MH + , 660.1 ( 1 4.1 %), ;H, 4.86 ; N, -33- 201030012 8.4 2 % ;計算値:C,6 5.8 1 ; Η,4.9 1 ; N,8.5 3 (針對 C49H43BCUN8OP2). 結晶結構 此錯合物之ORTEP影像係顯示於圖9。 光激發光性質 [Cu(Bpz4)(pop)]之純多晶型物質形式的光激發光光譜 係顯示於圖1 0。 實施例5 : OLED裝置 本發明銅錯合物可使用作爲OLE D裝置中之發光劑物 質。例如’可在由ITO陽極、包含PEDOT/PSS之電洞導 體、本發明發光劑層、隨意地存在之電洞-阻擋層、電子-導體層、用以改善電子注入之LiF或CsF薄中間層及金屬 電極(陰極)構成之典型OLED層結構中達成良好功率效 率。此等總厚度爲數百nm之各種層可塗覆至例如玻璃基 材或另一載體材料上。對應之試樣裝置係顯示於圖1 1。 圖11所示之層的意義如下: 1 ·所使用之載體材料可爲玻璃或任何其他適當之固 體或可撓性透明材料。 2. ITO =氧化銦錫。 3. PEDOT/PSS =聚伸乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸。 此係水溶性電洞-導體材料(HTL =電洞傳輸層)。 201030012 4 ·經常縮寫爲E M L之發光劑層包含本發明發光劑物 質。此材料可溶於例如有機溶劑中,其使得可防止下方的 PEDOT/PSS層溶解。本發明發光劑物質係於防止或大幅 限制自淬滅過程或三重態-三重態消滅之濃度下使用。已 證實大於2%且低於I2%之濃度極爲適合。 5· ETL =電子-傳輸材料。例如,可使用氣相可沈積 之AIq3。厚度爲例如40nm。 Q 6.例如CsF或LiF之極薄中間層降低電子-注入障壁 且保護ETL層。此層通常藉氣相沈積塗覆。就進一步簡 化之OLED結構而言,可隨意地省略ETL及CsF層。 7-導電性陰極層係藉氣相沈積塗覆。AI代表一實 例。亦可使用Mg: Ag(10: 1)或其他金屬。 施加於裝置之電壓爲例如3至15 V。 進一步之具體實施態樣係由圖12及13顯示,其中包 含本發明發光劑物質之OLED裝置係藉真空昇華技術製 ❿ 得。 圖13所示之層的意義如下: 1. 所使用之載體材料可爲玻璃或任何其他適當之固 體或可撓性透明材料。 2. ITO =氧化銦錫。 3. HTL =電洞傳輸層。α-NPD,在例如40 nm厚度 下可用以達成此目的。圖13所示結構可藉介於層2及3 之間的適當其他層補充,其改善電洞注入(例如銅酞青 (CuPc,例如 1〇11111厚))。 -35- 201030012 4·電子-阻擋層係用以確認到達陽極之電子傳輸受到 抑制’因爲此電流僅造成歐姆損失(厚度,例如3 0 nm)。 若HTL層已係本徵較差電子導體,則此層可省略。 5. 發光劑層包含本發明發光劑材料或由彼組成。就 本發明昇華物質而言,此可藉昇華塗覆。該層厚度可爲例 如介於50 nm及200 nm之間。就本發明發射綠色或紅色 之發光劑材料而言,適於使用一般基質材料,諸如CBP (4,4’_雙(N-咔唑基)聯苯)。就本發明發射藍光發光劑材料 _ 而言,可採用UHG基質材料(參見,例如,Μ. E. Thompson 等人,Chem. Mater. 2004,1 6, 4743)或其他所謂寬能隙基質 材料。 6. 該電洞-阻擋層係打算用以降低由送至陰極之電洞 流所造成的歐姆損失。此層可例如具有20 nm之厚度。適 當之材料爲例如BCP (4,7 -二苯基-2,9 -二甲基啡啉=貝 托靈(bathocuproin))。 7. ETL=電子-傳輸材料。例如,可使用氣相可沈積 馨 之Alq3。厚度爲例如40 nm。 8. 例如CsF或LiF之極薄中間層降低電子-注入障壁 且保護ETL層。此層通常藉氣相沈積塗覆。 9. 導電性陰極層係藉氣相沈積塗覆。A1代表一實 例。亦可使用Mg : Ag (10 : 1)或其他金屬。 施加於裝置之電壓爲例如3 V至1 5 V。 實施例6:來自溶液之有機電激發光裝置的製造及特 -36- 201030012 徵測定 藉下述一般方法製得LED。在個別情況下,此適於特 別情況(例如層厚變化以達到最佳效率或色彩)。 製造OLED之一般方法: 該等組件之製造係基於聚合物發光二極體(PLED)之製 造,其已多次描述於文獻中(例如於 WO 2004/037887 ❹ A2)。此情況下,本發明化合物連同所提及之基質材料或 基質材料組合物一起溶於甲苯、氯苯或DMF。此情況 下’若待藉旋塗法達成之裝置的典型層厚爲80 nm,則該 等溶液之典型固體含量係介於1 0及25 g/Ι之間。類似前 文提及之一般方法,製得具有以下結構之OLED。 PEDOT 20 nm (自水旋塗;購自BAYER AG之 PEDOT;聚[3,4-伸乙二氧基-2,5-噻吩]) ❿ 基質+發光劑 8 0 n m,1 0重量%發光劑(自甲苯、 氯苯或DMF旋塗)
Ba / Ag l〇nm 之 Ba / 150nm 之 Ag 作爲陰極。 經結構化ITO基材及用於所謂緩衝層之材料 (PEDOT,實際上爲PEDOT : PSS)係市售品(ΙΤ〇,得自 Technoprint 及其他,PEDOT : PSS 如得自 H.C. Starck 之 Clevios Baytron P 水性分散液)。 先前技術之發光劑E1及基質Μ的結構係清楚描述於 下文: -37- 201030012
發光劑E1 (US 2005/0221115)
M1 (DE10200856688.8)
(DE102008033943.1) (DE102008033943.1) 發射層係藉著於惰性氣體氛圍中(此情況爲氬)藉旋塗 法塗覆’且藉由於120 °c加熱10分鐘而乾燥。最後,藉 真空氣相沈積塗覆鋇及銀陰極。經溶液加工之裝置係藉標 準方法測定特徵:所提及之OLED實例尙未最佳化。 表1顯示於1〇〇 cd/m2下之效率及電壓與色彩。 -38- 201030012 表1:裝置結果
Ex. 基質 發光劑 於 100cd/m2 之 EQE[%] 於 100cd/m2 之電壓 CIE x/y —_ - Ex. 7 (對照例) M1 (20%) M3 (70%) 發光劑E1 4.3 8.4 0.45/ 0.49 Ex. 8 M1 (65%) M3 (25%) Ex. 1 5.7 5.6 0.12/ 0.26 Ex. 9 M3 Ex. 2 3.0 6.5 0.11 / 0.23 Ex. 10 M2 (55%) M3 (35%) Ex. 3 3.5 6.3 0.12/ 0.25 Ex. 11 M1 (20%) M3 (70%) Ex. 4 9.3 4.8 0.46/ 0.52 【圖式簡單說明】 較佳具體實施態樣係來自(尤其)圖中所示之本發明銅 φ (I)錯合物及使用彼等所得之實驗數據。圖式顯示下列 者: 圖1顯示OLED發揮功能模式的圖示及簡化表示法 (所塗覆層僅具有例如約300 nm之厚度);
圖2顯示限制軌道線:[Cu(pz2BH2)(pop)]之HOMO (左)及 LUMO (右)(參見實施例 1) (DFT計算係於 B3LYP/LANL2DZ理論能階下進行。所使用之開始幾何係 爲[C u (p z 2 Β Η 2) (ρ ο p)])之結晶結構; 圖3顯示[Cu(H2Bpz2)(pop)]分子之ORTEP影像; 圖4顯示以純多晶型物質(a)及以PMMA膜中摻雜劑 -39- " 201030012 (b)之形式硏究的[Cu(H2BpZ2)(pop)]之光激發光光譜; 圖 5 顯示[Cu(H2B(5-Me-pz)2)(pop)]分子的 ORTEP 影 像; 圖6顯示純多晶型物質形式之[Cu(H2B(5_Me-pz)2) (pop)]的光激發光光譜; 圖7顯示[Cu(Bpz4)(pop)]分子之0RtEP影像; 圖8顯示純多晶型物質形式的[Cu(BpZ4)(pop)]之光激 發光光譜; 爲 圖 9 顯示[Cu(H2Bpz2)(dppb)]分子之 ORTEP 影像; 圖10顯示純多晶型物質形式的[Cu(Bpz4)(pop)]之光 激發光光譜; 圖11顯示具有發光劑層之OLED裝置的實例,其包 含本發明銅錯合物,其可藉濕式化學方法塗覆(層厚數據 係例示値); 圖12顯示可藉真空昇華技術製得之〇LED的裝置實 例’其發光劑層中包含本發明錯合物;且 參 圖13顯示差動、高效率〇LED裝置的實例,其包含 本發明可昇華銅錯合物作爲發光劑材料。 【主要元件符號說明】 1 :載劑材料,玻璃 2 :陽極,氧化銦錫(ΐτο) 3 :電洞傳輸層 4 :電子阻擋層 -40- 201030012
5 :發光劑層 6 :電洞阻擋層 7 :電子傳輸層 8 :中間層 9 :陰極 -41
Claims (1)
- 201030012 七、申請專利範面 1 · ~種式A之中性化合物式A 其中:ΝηΝ代表鉗合性N-雜環性配位體,其係經由兩個氮 原子鍵結於銅中心Cu ; L 係彼此獨立地爲膦或胂配位體,其中兩個配位體 L亦可彼此鍵結,產生二價配位體,或其中一個配位體L 或兩個配位體L亦可鍵結於ΝηΝ,產生三價或四價配位 ΟεΗΙ 體。 2-如申請專利範圍第1項之化合物,其中 a) ΝηΝ係爲單負價且兩個配位體L係中性或b) ΝηΝ係爲中性且兩個配位體L 一起帶有單價負 電,故式Α化合物整體係爲電中性。 3.如申請專利範圍第1或2項之化合物,其具有式I 或 II ··-42- ,201030012其中*表示形成錯合物鍵結之原子,且#表示經B鍵結 於第二單元之原子,且以下適用於所用之其他符號: Z2-Z4每次出現時係相同或相異地爲N或CR ; R 在每一次出現時係相同或相異地選自 H、D、 ❹ F、Cl、BR、I、CN、N〇2、N(Ri)2、¢:( = 0)111、SUR1)]、 具有1至40個C原子之直鏈烷基、烷氧基或烷硫基或具 有3至4〇個C原子之支鏈或環狀烷基、烷氧基或烷硫基 或具有2至4〇個C原子之烯基或炔基,其中每一基團可 經一或多個基團R1取代,其中一或多個非相鄰CH2基團 可由以下基團置換:R^C^CR1、C ξ C、Si(R〗)2、 Ge(R')2 ' Sn(R')2 ' C = 0 ' C = S ' C = Se ' C = NR' ' PpOHR1)、SO、S02、NR1、〇、S 或 CONR1,且其中一 φ 或多個H原子可由以下置換:d、F、C卜BR、I、CN或 N〇2’具有5至60個芳族環原子之芳族或雜芳族環系 統’其可在每一情況下可經一或多個基團Rl取代,具有 5至60個芳族環原子的芳氧基或雜芳氧基,其可經一或 多個基團R取代,或此等系統之組合,其中二或更多個 相鄰取代基R可隨意地形成單環或多環之脂族、芳族或雜 方族環系統,其可經一或多個基團R1取代; R1在每一次出現時係相同或相異地選自H、D、F、 〇>^、具有1至20個(:原子之脂族烴基、具有5至3〇個 -43- 201030012 芳族環原子之芳族或雜芳族環系統,其中一或多個Η原 子可由以下置換:〇、尸、(:1、;811、1或€]^,其中二或更 多個相鄰取代基R3可彼此形成單環或多環之脂族、芳族 或雜芳族環系統; Υ 在每一次出現時係相同或相異地爲 〇、S或 NR ; L 係爲單牙膦或胂配位體 R3E (其中 E = P或 As); (B)係爲R2B,其中R具有前述意義,例如H2B、 Ph2B、Me2B、((WhNhB 等(其中 Ph =苯基,Me =甲 基)。 或2項之化合物,其具有式4.如申請專利範圍第1 III、IV、V 或 VI :式IV式VI -44- 201030012 其中L具有申請專利範圍第3項所示之意義,且另 外: L-B'-L係爲膦基或胂基(R2E#,其中E = P或As) ’其 係經由橋鍵結於另一基團L,因而形成雙牙配位體; B’ 係爲伸烷基或伸芳基或該兩基團之組合’或 …NR-或-SiR2-;其中z2至z9具有如同申請專利範圍第3項所定義之 心至24的意義,且其中R、Y及符號及"#"具有如同申 ® 請專利範圍第3項所定義之意義’且另外: B "係爲中性橋,尤其在每一次出現時係相同或相異地 舄選自以下之二價橋:NR、BR、〇、CR2、SiR2、C = NR、 C = CR2、S、S = 0、S〇2、PR 及 P( = 〇)R。 5.如申請專利範圍第1或2項之化合物’其具有式 VII 或 VIII : -45 - 201030012其中該氮雜環或經由N配位之基團、橋B"及L係如 申請專利範圍第3項所定義,且其中另外: 參 B”'係爲帶單價負電橋,諸如r2B(CH2)2或碳硼烷。 6.如申請專利範圍第1或2項之化合物,其具有式 IX :其中由E及F所示之N雜環彼此獨立地具有如同在 申請專利範圍第3及4項中由A、B、C或D表示之經N 配位之基團的相同意義,且B ” ”彼此獨立地具有如同申請 專利範圍第3、4及5項所提及之橋(B)、B1、B"或B"之 相同意義或亦可表示單鍵;此外··下標P彼此獨立地代表 〇、1、2或3,其中至少一個描述N雜環與L間之橋的下 -46- 201030012 標P不等於0。 7. 如申請專利範圍第1或2項之化合物,其中配位 體L中配位原子Ε係等於磷。 8. —種如申請專利範圍第1項之化合物於電子裝置 中之用途。 9. 一種電子裝置,較佳選自有機電激發光裝置 (OLED)、有機積體電路(〇_IC)、有機場效電晶體(〇_ 〇 FET)、有機薄膜電晶體(Ο-TFT)、有機發光電晶體(〇_ LET)、有機太陽能電池(〇_sc)、有機光學偵測器、有機光 受體、有機場淬滅裝置(〇_FqD)、發光電化學電池 (LEC)、有機雷射二極體(〇-雷射)、〇led感測器,尤其未 密封隔離外界之氣體及蒸汽感測器及有機電漿子發光裝 置’其包含一或多種如申請專利範圍第〗項之化合物。 1 〇·如申請專利範圍第9項之電子裝置,其中如申請 專利範圍第1項之化合物係於發光光電組件之發光劑層中 〇 作爲發光劑或於光電組件之吸收劑層中作爲吸收劑材料或 作爲電荷傳輸材料,尤其係作爲電洞-傳輸材料。 丄1·如申請專利範圍第9或10項之有機電子發光裝 置’其中如申請專利範圍第1項之化合物係與基質材料組 合採用’其中該基質材料係較佳地選自芳族酮、芳族膦氧 化物、芳族亞颯、芳族碾、三芳基胺、昨哩衍生物、U引噪 并咔唑衍生物、氮咔唑衍生物、雙極性基質材料、矽烷、 氮硼呃類(azaborole)、醒酸酯、三哄衍生物、鋅錯合物、 二氮砂呃(diazasilol)或四氮砂呃衍生物,及此等基質材料 -47- 201030012 中二或更多者之混合物。 12.—種製造如申請專利範圍第9項之電子裝置的方 法,其特徵爲藉由昇華方法塗覆一或多層,或特徵爲藉 OVPD (有機氣相沈積)方法或借助載體-氣體昇華塗覆一或 多層,或特徵爲自溶液或藉任何所需印刷方法製得〜或多 層。-48-
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