TW201400456A - 包含多層電洞傳輸層之有機發光裝置以及包含其之有機發光顯示設備 - Google Patents

包含多層電洞傳輸層之有機發光裝置以及包含其之有機發光顯示設備 Download PDF

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Abstract

一種有機發光裝置包含位於第一及第二電極之間之發光層、位於發光層及第一電極之間且包含第一電洞傳輸化合物及第一電子受體之第一電洞傳輸層、位於發光層及第一電洞傳輸層之間且包含第二電洞傳輸化合物之第二電洞傳輸層、位於發光層及第二電洞傳輸層之間且包含第三電洞傳輸化合物及第二電子受體之第三電洞傳輸層、位於發光層及第三電洞傳輸層之間且包含第四電洞傳輸化合物之第四電洞傳輸層、以及包含嘧啶系化合物之電子傳輸層。

Description

包含多層電洞傳輸層之有機發光裝置以及包含其之有機發光顯示 設備
相關申請案之交互參照
本申請案主張於2012年6月27日向韓國智慧財產局提出之申請案之優先權效益，該申請案號為10-2012-0069476，本申請案之揭露藉此併入其全部內文以作為參考。
有機發光裝置，其為自發光裝置，具有例如廣視角、極佳對比、快速反應、高亮度、極佳驅動電壓特性之優點，且可提供彩色影像。由於這些特性，有機發光裝置已更備受關注。
實施例可藉由提供包含基材、設置於基材上之第一電極、設置於相對第一電極之第二電極、設置於第一電極及第二電極之間之發光層、設置於發光層及第一電極之間且包含第一電洞傳輸化合物及第一電子受體之第一電洞傳輸層、設置於發光層及第一電洞傳輸層之間且包含第二電洞傳輸化合物之第二電洞傳輸層、設置於發光層及第二電洞傳輸層之間且包含第三電洞傳輸化合物及第二電子受體之第三電洞傳輸層、設置於發光層及第 三電洞傳輸層之間且包含第四電洞傳輸化合物之第四電洞傳輸層、設置於發光層及第四電洞傳輸層之間之緩衝層、以及設置於發光層及第二電極之間且包含嘧啶系化合物之電子傳輸層之有機發光裝置而被理解。
第一電洞傳輸化合物及第三電洞傳輸化合物係分別獨立地包含以化學式1表示之化合物，第二電洞傳輸化合物及第四電洞傳輸化合物係分別獨立地包含以化學式2表示之化合物：
在化學式1中，Ar11及Ar12係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；e及f係分別獨立地為0至5之整數；R51至R58以及R61至R69係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷 氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基以及經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基中之一者；以及R59為經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之萘基、經取代或未經取代之蒽基、經取代或未經取代之聯苯基以及經取代或未經取代之吡啶基中之一者，
在化學式2中，Ar1至Ar3係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；a及b係分別獨立地為0至5之整數；c為1至5之整數；R1至R5係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代 之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(R31)(R32)(R33)、-N(R34)(R35)以及含氮原子基中之一者，其中R1至R5中至少一者為含氮原子基；d為0至5之整數。
R11至R23係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(R36)(R37)(R38)及-N(R39)(R40)中之一者。
R31至R40係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基及經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基中之至少一者。
含氮原子基為選自5-員芳香環基、6-員芳香環基以及自5-員芳香環基及6-員芳香環基融合之9-員芳香環基之具有至少一氮原子作為環原子之環基。
第一電子受體及第二電子受體係可分別獨立地包含下列化合物501及502之至少一者：
以第一電洞傳輸層之重量為100重量份為基礎，第一電子受體之量係可為自約1重量份至約3重量份。
以第三電洞傳輸層之重量為100重量份為基礎，第二電子受體之量係可為自約1重量份至約3重量份。
第一電洞傳輸層及第三電洞傳輸層可相同，且第二電洞傳輸層及第四電洞傳輸層可相同。
第一電洞傳輸層可具有約50 Å至約400 Å之厚度，且第二電洞傳輸層可具有約200 Å至約800 Å之厚度。
緩衝層可包含第一電洞傳輸化合物。
緩衝層可具有約100 Å至約800 Å之厚度。
嘧啶系化合物可以下列化學式3表示：化學式3
在化學式3中，Ar21、Ar22及Ar23係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；R71、R72及R73係分別獨立地為經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基；以及g、h及i係分別獨立地為0至5之整數。
嘧啶系化合物可具有自約-2.4 eV至約-2.8 eV之最低未填滿分子軌域(lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)能階，以及可具有自約-6.5 eV至約-6.0 eV之最高填滿分子軌域(highest occupied molecular orbital，HOMO)能階。
嘧啶系化合物包含下列化合物701至704之至少一者：
第一電極及第一電洞傳輸層可彼此接觸。
有機發光裝置更可包含位於第二電極及發光層之間之電子注入層。
電子注入層包含喹啉鋰(lithium quinolate，LiQ)、氟化鋰(lithium fluoride，LiF)及下列化合物101之至少一者：
實施例也可藉由提供包含源極電極、汲極電極、閘極電極及主動層之電晶體以及上述有機發光裝置之任一者，其中源極電極及汲極電極之一者電性連接至有機發光裝置之第一電極而被理解。
100‧‧‧有機發光裝置
110‧‧‧基材
120‧‧‧第一電極
140‧‧‧電洞傳輸層
141‧‧‧第一電洞傳輸層
142‧‧‧第二電洞傳輸層
143‧‧‧第三電洞傳輸層
144‧‧‧第四電洞傳輸層
150‧‧‧緩衝層
160‧‧‧發光層
170‧‧‧電子傳輸層
190‧‧‧第二電極
藉由參照附圖詳細地描述其例示性實施例，對本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言特色將顯而易見，其中：第1圖係為依據一例示性實施例之有機發光裝置之結構之剖面示意圖；第2圖係為依據一例示性實施例之第1圖中形成有機發光裝置之層之能階之概念圖；第3圖係為依據例子1及比較例1製得之有機發光裝置之電流密度對驅動電壓之圖；以及第4圖係為描述例子1及比較例1之有機發光裝置之壽命特性之圖。
在此將參閱附圖更詳細地描述實施例；然而，其可以不同形式而實施且不應被理解為限制於此所闡述之實施例。更確切地說，這些實施例備提供使得此揭露將為徹底且完整，並且將充分地傳遞實施例之實施於本發明所屬技術領域中具有通常知識者。
如在此所使用，術語"及/或"包含相關所列相關之一個或多個之任一及全部組合。在元件列表之前例如“至少一者”之詞句，改變整個列表之元素而不改變列表中之各個元素。
第1圖係為依據一例示性實施例之有機發光裝置100之結構之剖面示意圖。
請參閱第1圖，有機發光裝置100包含：基材110；設置於基材110上之第一電極120；設置於相對第一電極120之第二電極190；設置於第一電極120及第二電極190之間之發光層(emission layer，EML)160；設置於發光層160及第一電極120之間且包含第一電洞傳輸化合物及第一電子受體之第一電洞傳輸層(hole transport layer，HTL)141；設置於發光層160及第一電動傳輸層141之間且包含第二電洞傳輸化合物之第二電洞傳輸層142；設置於發光層160及第二電洞傳輸層142之間且包含第三電洞傳輸化合物及第二電子受體之第三電洞傳輸層143；設置於發光層160及第三電洞傳輸層143之間且包含第四電洞傳輸化合物之第四電洞傳輸層144、設置於發光層及第四電洞傳輸層之間之緩衝層150、以及設置於發光層160及第二電極190之間且包含嘧啶系化合物之電子傳輸層(electron transport layer，ETL)170。
在一些實施例中，有機發光裝置100可為彼此依序堆疊之基材110、第一電極120、電洞傳輸層140、緩衝層150、發光層160、電子傳輸層170及第二電極190之堆疊結構。電洞傳輸層140可具有包含第一電洞傳輸層141、第二電洞傳輸層142、第三電洞傳輸層143及第四電洞傳輸層144之多層結構。多層電洞傳輸層140可適用於頂部發光型或底部發光型之發光裝置。
相較之下，依據例如包含單層電洞傳輸層之現有有機發光裝置，電洞傳輸層使用摻雜p型摻質或混合高導電性電洞注入材料以降低有機發光裝置之驅動電壓之電洞傳輸材料而形 成，藉以提高電洞注入特性。然而，由於使用電洞傳輸材料以提高電洞傳輸特性之過量電荷之注入，此方法可能降低有機發光裝置之驅動電壓。此外，電洞傳輸材料可能因電子注入至有機發光裝置而退化，因此接近電洞傳輸層及發光層之間之界面的發光可能伴隨著增加之非輻射淬火，故可能降低有機發光裝置之效率及壽命。
因此，在例示性實施例中，有機發光裝置100可包含具有不同能階之至少二電洞傳輸材料之多層電洞傳輸層140，而電洞傳輸層140之一些層可摻雜電子受體。
在有機發光裝置100之多層電洞傳輸層140中，第一電洞傳輸層141及第三電洞傳輸層143可分別以不同電子受體摻雜。
第一電洞傳輸層141中之第一電子受體可強烈地拉自化學反應產生之電子以及第一電洞傳輸化合物，並釋放電洞。因此，第一電洞傳輸層141具有提高導電性之自由電洞之增加量，故第一電洞傳輸層141之降低注入勢壘可有利於電洞之注入及傳輸，且因此可降低有機發光裝置之驅動電壓。
同樣地，第三電洞傳輸層143中之第二電子受體可強烈地拉自化學反應產生之電子以及第三電洞傳輸化合物，並釋放電洞。因此，第三電洞傳輸層143具有提高導電性之自由電洞之增加量，故第三電洞傳輸層143之降低注入勢壘可有利於電洞之注入及傳輸，且因此可降低有機發光裝置之驅動電壓。
基於第一電極120及第一電洞傳輸層141之間之界面之降低阻抗以及進一步包含第三電洞傳輸層143及第四電洞傳 輸層144分別具有相同於第一電洞傳輸層141及第二電洞傳輸層142之特性，多層電洞傳輸層140可提高有機發光顯示裝置之穩定性。
在有機發光裝置100中，形成多層電洞傳輸層140之每一層可自以不同能階之電洞傳輸材料而形成。特別地，第一電洞傳輸層141可包含第一電洞傳輸化合物及第一電子受體；第二電洞傳輸層142可包含第二電洞傳輸化合物；第三電洞傳輸層143可包含第三電洞傳輸化合物及第二電子受體；以及第四電洞傳輸層144可包含第四電洞傳輸化合物。
第一電洞傳輸化合物及第三電洞傳輸化合物可分別獨立地包含以化學式1表示之化合物：
在上述化學式1中，Ar11及Ar12係可分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基。詞語C6-C30之伸芳基意指 伸芳基包含形成伸芳基之6至30的碳。
在一些實施例中，Ar11及Ar12係可分別獨立地為經取代或未經取代之伸苯基、經取代或未經取代之伸並環戊二烯基(pentalenylene group)、經取代或未經取代之伸茚基(indenylene group)、經取代或未經取代之伸萘基(naphthylene group)、經取代或未經取代之伸薁基(azulenylene group)、經取代或未經取代之伸並環庚三烯基(heptalenylene group)、經取代或未經取代之伸二環戊二烯並苯基(indacenylene group)、經取代或未經取代之乙烯合萘基(acenaphthylene group)、經取代或未經取代之伸茀基(fluorenylene group)、經取代或未經取代之伸萉基(phenalenylene group)、經取代或未經取代之伸菲基(phenanthrenylene group)、經取代或未經取代之伸蒽基(anthrylene group)、經取代或未經取代之伸丙[二]烯合茀基(fluoranthenylene group)、經取代或未經取代之伸聯三苯基(triphenylenylene group)、經取代或未經取代之伸芘基(pyrenylene group)、經取代或未經取代之伸蒯基(chrysenylene group)、經取代或未經取代之伸稠四苯基(naphthacenylene group)、經取代或未經取代之伸苉基(picenylene group)、經取代或未經取代之伸苝基(perylenylene group)、經取代或未經取代之伸五苯基(pentaphenylene group)或經取代或未經取代之伸稠六苯基(hexacenylene group)。
在上述化學式1中，e及f係可分別獨立地為0至5之整數。
當e及/或f為0，化學式1中之咔唑環(carbazole ring)及/或氟環(fluorene ring)可直接連結位於化學式1中間之氮原子。舉例來說，e及f可分別獨立地為0、1或2，但不限於此。 若e為2或以上，至少二Ar11可相同或不同。若f為2或以上，至少二Ar12可相同或不同。
在化學式1中，R51至R58以及R61至R69係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基(amidino group)、聯氨(hydrazine)、腙(hydrazone)、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基以及經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基中之一者。
在化學式1中，R59可為經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之萘基、經取代或未經取代之蒽基、經取代或未經取代之聯苯基以及經取代或未經取代之吡啶基中之一者。
第一電洞傳輸化合物及第三電洞傳輸化合物係可分別獨立地包含以下列化學式1A表示之化合物：化學式1A
在化學式1A中，R51、R59、R61及R62與上述有關化學式1中定義者相同。
舉例來說，第一電洞傳輸化合物及第三電洞傳輸化合物可包含下列化合物301，但不限於此。
第二電洞傳輸化合物及第四電洞傳輸化合物係可分別獨立地包含以下列化學式2表示之化合物：
在上述化學式2中，Ar1至Ar3係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基。
在一些實施例中，Ar1至Ar3係可分別獨立地為經取代或未經取代之伸苯基、經取代或未經取代之伸並環戊二烯基(pentalenylene group)、經取代或未經取代之伸茚基(indenylene group)、經取代或未經取代之伸萘基(naphthylene group)、經取代或未經取代之伸薁基(azulenylene group)、經取代或未經取代之伸並環庚三烯基(heptalenylene group)、經取代或未經取代之伸二環戊二烯並苯基(indacenylene group)、經取代或未經取代之乙烯合萘基(acenaphthylene group)、經取代或未經取代之伸茀基(fluorenylene group)、經取代或未經取代之伸萉基(phenalenylene group)、經取代或未經取代之伸菲基(phenanthrenylene group)、經取代或未經取代之伸蒽基(anthrylene group)、經取代或未經取代之伸丙[二]烯合茀基(fluoranthenylene group)、經取代或未經取 代之伸聯三苯基(triphenylenylene group)、經取代或未經取代之伸芘基(pyrenylene group)、經取代或未經取代之伸蒯基(chrysenylene group)、經取代或未經取代之伸稠四苯基(naphthacenylene group)、經取代或未經取代之伸苉基(picenylene group)、經取代或未經取代之伸苝基(perylenylene group)、經取代或未經取代之伸五苯基(pentaphenylene group)或經取代或未經取代之伸稠六苯基(hexacenylene group)。
在上述化學式2中，a及b係可分別獨立地為0至5之整數。當a及/或b為0，化學式2中之咔唑環(carbazole ring)及/或氟環(fluorene ring)可直接連結位於化學式2中間之氮原子。舉例來說，a及b可分別獨立地為0、1或2，但不限於此。若a為2或以上，至少二Ar1可相同或不同。若b為2或以上，至少二Ar2可相同或不同。
在化學式2中，c可為1至5之整數。由於c為1至5之整數，Ar3總是在化學式1之化合物中。舉例來說，c可為1或2之整數，但不限於此。若c為2或以上，至少二Ar3可相同或不同。
在化學式2中，R1至R5係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(R31)(R32)(R33)、 -N(R34)(R35)以及含氮原子基中之一者，其中R1至R5中至少一者可為含氮原子基，其中R31至R35將於後面描述。
在一些實施例中，R1至R5係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C10之烷基、經取代或未經取代之C1-C10之烷氧基、經取代或未經取代之C5-C10之芳香基或含氮原子基，且R1至R5中至少一者可為含氮原子基。
含氮原子基為選自5-員芳香環基、6-員芳香環基之環基及自5-員芳香基及6-員芳香基融合之9-員芳香環基之具有至少一氮原子作為環原子之環基。舉例來說，含氮原子基可以下列化學式4A至4P中之一者表示。
在化學式4A至4P中，Z12、Z13、Z14及Z15可分別 獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、甲基、乙基、丙基或丁基中之一者。舉例來說，在化學式4A至4P中，Z12、Z13、Z14及Z15可皆為氫原子。在化學式4A至4P中，p為1至6之整數。若p為2或以上，至少二Z12可相同或不同。
在化學式2中，d可為0至5之整數。舉例來說，d可為0、1或2，但不限於此。若d為2或以上，至少二R1可相同或不同。
在化學式2中，R11至R23可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(R36)(R37)(R38)及-N(R39)(R40)中之一者。
在一些實施例中，R12至R18及R21至R23可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類中之一者；且R11、R19及R20可分別獨立地為氫原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基、萘基、蒽基、茀基或芘基中之一者，但不限於此。
在-Si(R31)(R32)(R33)、-N(R34)(R35)、-Si(R36)(R37)(R38)及-N(R39)(R40)、R31至R40之官能基中係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C5-C60之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基以及經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基中之一者。在一些實施例中，R31至R40係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之甲基、經取代或未經取代之乙基、經取代或未經取代之丙基、經取代或未經取代之丁基、經取代或未經取代之戊基、經取代或未經取代之己基、經取代或未經取代之甲氧基、經取代或未經取代之乙氧基、經取代或未經取代之丙氧基、經取代或未經取代之丁氧基、經取代或未經取代之戊氧基、經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之萘基、經取代或未經取代之蒽基、經取代或未經取代之茀基以及經取代或未經取代之芘基中之一者，但不限於此。
在化學式2中，R1可為含氮原子基；而c及d可分別獨立地為1或2。在化學式2中，R2至R5中至少一者可為含氮原子基。
第二電洞傳輸化合物及第四電洞傳輸化合物可分別獨立地包含化學式2A至2K表示之化合物中之至少一者：
在化學式2A至2K中，Ar1及Ar2係可分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；a及b可分別獨立地為0至5之整數；R1a、R1b及R3係可分別獨立地為含氮原子基；R11、R19及R20係可分別獨立地為經取代或未經取代之C1-C30之烷基以及經取代或未經取代之C5-C30之芳香基中之一者。含氮原子基如上述說明書所描述。
在化學式2A至2K中，Z1至Z4係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽 類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C5-C30之芳香基、經取代或未經取代之C5-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C5-C30之芳硫基、-Si(Q1)(Q2)(Q3)及-N(Q4)(Q5)中之一者，其中，當x或y可為至少二之數字，複數個Z1或Z2係可相同或不同。在化學式2A至2K中，x可為1至8之整數；且y可為1至3之整數。
Q1至Q5係可分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基及經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基中之一者。
舉例來說，第二電洞傳輸化合物及第四電洞傳輸化合物可分別獨立地為下列化合物2、8、14、15、16、20、31及35中之至少一者，但不限於此：
第一電洞傳輸化合物可具有高度電洞移動率以及高度電洞注入能力。第二電洞傳輸化合物可具有較低電洞移動率以及相較於第一電洞傳輸化合物較高之電子捕捉功能。
第三電洞傳輸化合物及第四電洞傳輸化合物之間之關係可相同於第一電洞傳輸化合物及第二電洞傳輸化合物之間之 關係。第三電洞傳輸化合物可具有高度電洞移動率以及高度電洞注入能力。第四電洞傳輸化合物可具有較低電洞移動率以及相較於第三電洞傳輸化合物較高之電子捕捉功能。舉例來說，第四電洞傳輸化合物之最高填滿分子軌域能階(HOMO)較低於第三電洞傳輸化合物約0.1eV至約0.2eV。第四電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階(LUMO)較低於第三電洞傳輸化合物約0.1eV至約0.2eV。
一般而言，當發光發生於接近電洞傳輸層及發光層之間之界面時，由於增加之非輻射淬火，有機發光裝置可具有降低之效率及壽命。就這一點而言，可捕捉發光層及相鄰電洞傳輸層之間界面之電子之材料可用以降低非輻射淬火，其為導電性以提高有機發光裝置之壽命。
因此，具有較佳電子捕捉功能之第二電洞傳輸化合物可用於相較於第一電洞傳輸層141較接近發光層160之第二電洞傳輸層142。同樣地，具有較佳電子捕捉功能之第四電洞傳輸化合物可用於相較於第三電洞傳輸層143較接近發光層160之第四電洞傳輸層144。
第二電洞傳輸化合物可藉由捕捉第二電洞傳輸層142中之電子而降低激子淬火，且因此可提高有機發光裝置之壽命。第四電洞傳輸化合物可藉由捕捉第四電洞傳輸層144中之電子而降低激子淬火，且因此可提高有機發光裝置之壽命。
特別地，電子捕捉大多發生於最接近發光層160之第四電洞傳輸層144，降低激子淬火，且因而提高有機發光裝置之壽命。
若第二電洞傳輸化合物及第一電洞傳輸化合物之間之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階有很大的差異時，驅動電壓可能會過度地增加。
在一些實施例中，第二電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階可較低於第一電洞傳輸化合物約0.1eV至約0.2eV，且第二電洞傳輸化合物之最高填滿分子軌域能階可較低於第一電洞傳輸化合物約0.1eV至約0.2eV。當第一電洞傳輸化合物及第二電洞傳輸化合物之間之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階之差異在這些範圍內時，電子可在不需過度提高驅動電壓下被捕捉，故可有利於注入電荷之遷移。
同樣地，在一些實施例中，第四電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階可較低於第三電洞傳輸化合物約0.1eV至約0.2Ev，且第四電洞傳輸化合物之最高填滿分子軌域能階可較低於第三電洞傳輸化合物約0.1eV至約0.2eV。當第三電洞傳輸化合物及第四電洞傳輸化合物之間之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階之差異在這些範圍內時，電子可在不需過度提高驅動電壓下被捕捉，故可有利於注入電荷之遷移。
第一電洞傳輸化合物之電洞移動率可較高於第二電洞傳輸化合物之電洞移動率。若滿足此條件，有機發光裝置之驅動電壓可在不需過度增加下到達令人滿意的程度。同樣地，第三電洞傳輸化合物之電洞移動率可較高於第四電洞傳輸化合物之電洞移動率。
第一電子受體及第二電子受體可分別獨立地為包含至少一氰基之化合物。在一些實施例中，第一電子受體及第二電子 受體可分別獨立地為四氰二甲基苯醌(tetracyanoquinonedimethane，TCNQ)及2,3,5,6-四氟-四氰-1,4-苯並二甲基苯醌(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyano-1,4-benzoquinonedimethane，F4-CTNQ)，但不限於此。
第一電子受體及第二電子受體係可分別獨立地包含下列化合物501及502之至少一者：
以第一電洞傳輸層14之重量為100重量份為基礎，第一電子受體之量係可為自約1重量份至約3重量份。第一電子受體可為第一電洞傳輸層141中不同形式之任一者，舉例來說，可為均勻地或於均勻地分散於第一電洞傳輸層141中。當第一電子受體之量在此範圍內，電洞之適當量可產生於第一電洞傳輸層141中。相似於第一電子受體，以第三電洞傳輸層143之重量為100重量份為基礎，第二電子受體之量係可為自約1重量份至約3重量份。第二電子受體可為第三電洞傳輸層143中不同形式之任一者，舉例來說，可為均勻地或於均勻地分散於第三電洞傳輸層143中。當第二電子受體之量在此範圍內，電洞之適當量可產 生於第三電洞傳輸層143中。
有機發光裝置100可具有依序於彼此之基材110、第一電極120、包含第一電洞傳輸化合物及第一電子受體之第一電洞傳輸層141、包含第二電洞傳輸化合物之第二電洞傳輸層142、包含第一電洞傳輸化合物及第一電子受體之第三電洞傳輸層143、包含第四電洞傳輸化合物之第四電洞傳輸層144、緩衝層150、發光層160、電子傳輸層170及第二電極190之結構。
因此，在依據一例示性實施例之有機發光裝置100中，第一電洞傳輸層141及第三電洞傳輸層143為相同，而第二電洞傳輸層142及第四電洞傳輸層144為相同，有機發光裝置100之多層電洞傳輸層140可被解釋為包含二重複單元，每一包含第一電洞傳輸層141及第二電洞傳輸層142。由於有機發光裝置100包含具有重複單元之多層電洞傳輸層140，製造過程可被簡化。第一電洞傳輸層141之厚度可為約50 Å至約400 Å，且第二電洞傳輸層142之厚度可為約200 Å至約800 Å。當第一電洞傳輸層141及第二電洞傳輸層142之厚度在這些範圍內，電洞之移動率可在不需實質上增加驅動電壓下而被適當地控制。
緩衝層150可設置於發光層160及第四電洞傳輸層144之間。當發光層160及第四電洞傳輸層144彼此接觸時，第四電洞傳輸層144可撤回自發光層160之電子，因而降低發光層160之壽命。為了降低及/或避免此可能性，緩衝層150可設置於發光層160及第四電洞傳輸層144之間以避免上述之拉電子並提高有機發光裝置之壽命。緩衝層150可依據自發光層160發出光線之波長而補償光線之光共振距離，因而可增加效率。緩衝層150可自具有高度電洞移動率之第一電洞傳輸化合物，或自以第一電子 受體摻雜之第一電洞傳輸化合物而形成。
在一些實施例中，緩衝層150可使用下列化合物301而形成：
緩衝層可具有約100 Å至約800 Å之厚度。當緩衝層150之厚度在此範圍內時，緩衝層150可在不需過度增加驅動電壓下依據自發光層160發出光線之波長而補償光共振距離，因而增加有機發光裝置之效率。
第一電洞傳輸層141及第二電洞傳輸層142可彼此接觸，當第一電洞傳輸層141及第二電洞傳輸層142彼此接觸時，可提高電荷平衡。同樣地，第三電洞傳輸層143及第四電洞傳輸層144可彼此接觸。當第三電洞傳輸層143及第四電洞傳輸層144彼此接觸時，可提高電荷平衡。
有機發光裝置100可包含位於發光層160及第二電極 190之間之包含嘧啶系化合物之電子傳輸層170。嘧啶系化合物可以下列化學式3表示。
在化學式3中，Ar21、Ar22及Ar23係可分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；R71、R72及R73係可分別獨立地為經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基；以及g、h及i係可分別獨立地為0至5之整數。經取代之C6-C30之伸芳基之非限制性例子為其中一氫原子以吡啶基(pyridinyl group)、吖啶基(acridinyl group)或喹啉基(quinolinyl group)取代之未經取代之C6-C30之伸芳基。
嘧啶系化合物具有相較於現有之電洞傳輸材料較高約0.5 eV之最低未填滿分子軌域能階以及較低之電子移動率。當上述嘧啶系化合物使用於具有包含電子受體之多層電洞傳輸層之有機發光裝置，有機發光裝置之壽命特性可明顯地提高。
在一些實施例中，嘧啶系化合物可為化合物701至704之至少一者：
現有發光裝置之電子傳輸層係藉由同時沉積電子傳輸材料及含金屬化合物而形成。然而，依據一例示性實施例，有機發光裝置100之電子傳輸層170可藉由僅沉積嘧啶系化合物而形成，其可簡化製造流程。
第一電洞傳輸層141及第一電極120可彼此接觸。由於第一電洞傳輸層141使用摻雜第一電子受體之第一電洞傳輸化合物而形成，第一電洞傳輸層141及第一電極120之間之界面之阻抗可降低，且形成電洞注入層(hole injection layer，HIL)是不需要的。
電子注入層(electron injection layer，EIL，未繪示)更可設置於電子傳輸層170及第二電極190之間。
就這一點而言，電子注入層可以含金屬化合物，舉例來說，其可為鋰(lithium，Li)錯合物而形成。鋰錯合物之非限制性例子為喹啉鋰(lithium quinolate，LiQ)、氟化鋰(lithium fluoride，LiF)及下列化合物101：
當電子注入層使用喹啉鋰(lithium quinolate，LiQ)、氟化鋰(lithium fluoride，LiF)及上述化合物101而形成時，電子注入層可具有令人滿意之電子注入及傳輸特性。
在一些實施例中，有機發光裝置100可具有包含“第一電極/使用摻雜第一電子受體之第一電洞傳輸化合物之第一電洞傳輸層/使用第二電洞傳輸化合物之第二電洞傳輸層/使用摻雜第二電子受體之第三電洞傳輸化合物之第三電洞傳輸層/使用第四電洞傳輸化合物之第四電洞傳輸層/緩衝層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/第二電極”之結構，或者是包含“第一電極/使用摻雜第一電子受體之第一電洞傳輸化合物之第一電洞傳輸層/使用第二電洞傳輸化合物之第二電洞傳輸層/使用摻雜第一電子受體之第一電洞傳輸化合物之第三電洞傳輸層/使用第二電洞傳輸化合物之第四電洞傳輸層/緩衝層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/第二電極”之結構。
第2圖係為依據一例示性實施例之第1圖中形成有機發光裝置之層之能階之概念圖。
請參閱第2圖，第一電洞傳輸層141可包含摻雜第一電子受體之第一電洞傳輸化合物，而第三電洞傳輸層143可包含參雜第二電子受體之第三電洞傳輸化合物，其中第一電洞傳輸化合物及第三電洞傳輸化合物可為化學式1所示之化合物，故在最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階中第一電洞傳輸層141及第三電洞傳輸層143可為相似。第二電洞傳輸層142可包含第二電洞傳輸化合物，而第四電洞傳輸層144可第四電洞傳輸化合物，其中第二電洞傳輸化合物142及第四電洞傳輸化合物144可為化學式2所示之化合物所構成，故在最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階中第二電洞傳輸層142及第四電洞傳輸層144可為相似。
第一電子受體及第二電子受體具有相當低之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階，其於第2圖之第一電洞傳輸層141及第三電洞傳輸層143中以虛線表示。由於第一及第二電子受體之這些特性，分別包含第一及第二電子受體之第一電洞傳輸層141及第三電洞傳輸層143可有利於降低有機發光裝置之驅動電壓。
相較於第一電洞傳輸層141中之第一電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階，第二電洞傳輸層142中之第二電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階可個別較低約0.1 eV。同樣地，相較於第三電洞傳輸層143中之第三電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階，第四電洞傳輸層144中之第 四電洞傳輸化合物之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階可個別較低約0.1 eV。因此，第二電洞傳輸層142及第四電洞傳輸層144可捕捉電子，故可降低激子淬火。
電子傳輸層170之嘧啶系化合物可具有自約-2.4 eV至約-2.8 eV之最低未填滿分子軌域能階，以及自約-6.5 eV至約-6.0 eV之最高填滿分子軌域能階。當嘧啶系化合物之最低未填滿分子軌域能階及最高填滿分子軌域能階在這些範圍內時，有機發光裝置之壽命可提高至令人滿意之程度。電子傳輸層170之最高填滿分子軌域能階可較低於發光層160之最高填滿分子軌域能階，而電子傳輸層170之最低未填滿分子軌域能階相似於發光層160之最低未填滿分子軌域能階。舉例來說，電子傳輸層170可具有約-6.2 eV之最高填滿分子軌域能階。
下文中，有機發光裝置100之結構，以及製造其之方法，依據例示性實施例，將參閱第1圖而描述。
基材110，其可為用於一般有機發光二極體之任一基材，可為玻璃基材或具有極佳機械強度、熱穩定性、穿透度、表面平滑度、處理容易及防水性之透明塑膠基材。
第一電極120可藉由真空沉積或濺鍍第一電極形成材料於基材而形成。當第一電極120構成陽極，具有高功函數之材料可使用為第一電極形成材料以有利於電洞注入。第一電極120可為反射電極或穿透電極。例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)之透明且導電材料可用以形成第一電極120。使用鎂(Mg)、鋁(Al)、鋁-鋰(Al-Li)、鈣(Ca)、鎂-銦(Mg-In)、鎂-銀(Mg-Ag)或其類似物以形成為反射電極。第 一電極120可包含兩種不同材料。第一電極120可具有不同結構之任一者，且在一些實施例中，可具有包含兩種不同材料之雙層結構。
多層電洞傳輸層140可形成於第一電極120上。多層電洞傳輸層140可具有依序彼此堆疊，例如直接於上之第一電洞傳輸層141、第二電洞傳輸層142、第三電洞傳輸層143及第四電洞傳輸層144之堆疊結構。
首先，第一電洞傳輸層141可藉由使用不同方法之任一者而形成於第一電極120上，例如真空沉積、濕式法、雷射轉印方法、或其類似物。當第一電洞傳輸層141使用真空沉積而形成，真空沉積條件可依據用以形成第一電洞傳輸層141之化合物以及第一電洞傳輸層141之所需結構及熱特性而改變。舉例來說，沉積條件可於約100℃至500℃之溫度，真空壓力約10-8至約10-3torr，以及沉積速度約0.01至約100埃/秒而實施。然而，沉積條件不限於此。
當第一電洞傳輸層141使用例如旋轉塗布之濕式法而形成，塗布條件可依據用以形成第一電洞傳輸層141之化合物以及第一電洞傳輸層141之所需結構及熱特性而改變。舉例來說，塗布速度可為約2000rpm至約5000rpm之範圍，而塗布後實行熱處理以移除溶劑之溫度可為約80℃至約200℃之範圍。然而，塗布條件不限於此。第一電洞傳輸層141可自摻雜第一電子受體之第一電洞傳輸化合物而形成。以第一電洞傳輸層141之重量為100重量份為基礎，第一電子受體之量係可為自約1重量份至約3重量份。第一電洞傳輸層141可具有約50 Å至約400 Å之厚度。當第一電洞傳輸層141之厚度在此範圍內時，第一電洞傳輸層141 可具有令人滿意之電洞傳輸能力以及在不須實質上增加驅動電壓下產生適當量之電荷。
第二電洞傳輸層142可藉由真空沉積、濕式法或雷射轉印方法而形成於第一電洞傳輸層141上。當第二電洞傳輸層142使用真空沉積或旋轉塗布而形成，沉積及塗布之條件相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成第二電洞傳輸層142之材料而改變。形成第二電洞傳輸層142之材料可為上述第二化合物。第二電洞傳輸層142可具有約200 Å至約800 Å之厚度。當第二電洞傳輸層142之厚度在此範圍內時，第二電洞傳輸層142可在不須實質上增加驅動電壓下具有令人滿意之電洞傳輸能力以及令人滿意之電洞移動率。
第三電洞傳輸層143可藉由真空沉積、濕式法或雷射轉印方法而形成於第二電洞傳輸層142上。當第三電洞傳輸層143使用真空沉積或旋轉塗布而形成，沉積及塗布之條件相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成第三電洞傳輸層143之材料而改變。第三電洞傳輸層143可自摻雜第二電子受體之第三電洞傳輸化合物而形成。第三電洞傳輸化合物可為如第一電洞傳輸化合物之相同材料。第二電子受體可為如第一電子受體之相同材料。以第三電洞傳輸層143之重量為100重量份為基礎，第二電子受體之量係可為自約1重量份至約3重量份。第三電洞傳輸層143可具有約50 Å至約400 Å之厚度。當第三電洞傳輸層143之厚度在此範圍內時，第三電洞傳輸層143可具有令人滿意之電洞傳輸能力以及在不須實質上增加驅動電壓下產生適當量之電荷。
第四電洞傳輸層144可藉由真空沉積、濕式法或雷射轉 印方法而形成於第三電洞傳輸層143上。當第四電洞傳輸層144使用真空沉積或旋轉塗布而形成，沉積及塗布之條件相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成第四電洞傳輸層144之材料而改變。形成第四電荷傳輸層144之材料可為第四電洞傳輸化合物。形成第四電洞傳輸化合物之材料可為如第二電洞傳輸化合物之相同材料。第四電洞傳輸層144之厚度可為約200 Å至約800 Å之範圍內。當第四電洞傳輸層144之厚度在此範圍內時，第四電洞傳輸層144可在不須實質上增加驅動電壓下具有令人滿意之電洞傳輸能力。
緩衝層150可形成於第四電洞傳輸層144上。當緩衝層150使用真空沉積或旋轉塗布而形成時，沉積及塗布之條件相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成緩衝層150之材料而改變。緩衝層150可使用第一電洞傳輸化合物而形成。
緩衝層150之厚度可為約100 Å至約800 Å之範圍內。當緩衝層150之厚度在此範圍內時，無過度增加驅動電壓可發生，依據自發光層160發出光線之波長而補償光線之光共振距離，故可有機發光裝置可提高效率。
發光層160可形成於緩衝層150上。當發光層160使用真空沉積或旋轉塗布而形成時，沉積及塗布條件相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成發光層160之材料而改變。
發光層160可使用磷光主體、螢光主體、磷光主體或磷光或螢光摻質而形成。適當已知主體之非限制性例子為4,4'-N,N'- 二咔唑-聯苯(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl，CBP)、9,10-二-萘-2-基-蒽(9,10-di-naphthalene-2-yl-anthracene，ADN，見下列化學式)、TPBI(見下列化學式)、TBADN(見下列化學式)及E3(見下列化學式)。
適當紅色摻質之非限制性例子為PtOEP、Ir(piq)3(見下列化學式)及Btp2Ir(acac)(見下列化學式)。
適當綠色摻質之非限制性例子為Ir(ppy)3(ppy=苯基吡啶，見下列化學式)、Ir(ppy)2(acac)(見下列化學式)及Ir(mpyp)3(見下列化學式)。
適當藍色摻質之非限制性例子為F2Irpic(見下列化學式)、(F2ppy)2Ir(tmd)(見下列化學式)、Ir(dfppz)3(見下列化學式)、DPVBi(見下列化學式)、4,4'-雙(4-二對甲苯基胺基苯乙烯基)聯苯(4,4'-bis(4-diphenyl aminostyryl)biphenyl，DPAVBi，見下列化學式)、2,5,8,11-四叔丁基苝(2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene，TBPe，見下列化學式)。
當發光層160包含主體及摻質時，以主體之重量為100重量份為基礎，摻質之量可為約0.01重量份至約15重量份。然而，摻質之量不限於此。
發光層160之厚度可自約100埃至約1000埃，且在一些實施例中，可為約100埃至約600埃。當發光層160之厚度在此範圍內，發光層160可在實質上不增加驅動電壓下具有提高之發光特性。
然而，當發光層160使用磷光摻質而形成，為了降低及/或避免三激子或電洞擴散至電子傳輸層170之可能性，電洞阻擋層(未繪示)可藉由例如真空沉積、濕式法、雷射轉印或其他類似物而形成於電子傳輸層170及發光層160之間。
當電洞阻擋層(HBL)使用真空沉積或旋轉塗布而形成時，沉積及塗布條件相似於電洞注入層(HIL)之形成，即使沉積及 塗布之條件可依據用以形成電洞阻擋層之材料而改變。舉例來說，電洞阻擋層可使用噁二唑衍生物(oxadiazole derivative)、三唑衍生物(triazole derivative)或啡啉衍生物(phenanthroline derivative)而形成。電洞阻擋層之厚度可為約50 Å至約1000 Å之範圍，且在一些實施例中，可為約100 Å至約300 Å。當電洞阻擋層之厚度在此範圍內時，電洞阻擋層在不須實質上增加驅動電壓下提高電洞阻擋能力。
接著電子傳輸層170可使用例如真空沉積、濕式法或雷射轉印方法之不同方法中任一者而形成於發光層160或電洞阻擋層上。電子傳輸層170可僅使用一種嘧啶系化合物而形成。嘧啶系化合物可為上述化學式3所示之化合物。電子傳輸層170之厚度可為約100 Å至約1000 Å之範圍，且在一些實施例中，可為約150 Å至約500 Å。當電子傳輸層170之厚度在此範圍內時，電子傳輸層170在不須實質上增加驅動電壓下具有令人滿意之電子傳輸能力。當電子傳輸層170使用真空沉積或旋轉塗布而形成時，沉積及塗布條件相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成電子傳輸層170之材料而改變。
有利於自陰極注入電子之電子注入層(EIL，未繪示)可形成於電子傳輸層170上。電子注入層形成材料之非限制性例子為喹啉鋰(LiQ)、氟化鋰(LiF)及上述化合物101。形成電子注入層之沉積及塗布條件可相似於第一電洞傳輸層141之形成，即使沉積及塗布之條件可依據用以形成電子注入層之材料而改變。電子注入層之厚度可為約1 Å至約100 Å之範圍，且在一些實施例中，可為約3 Å至約90 Å。當電子注入層之厚度在此範圍內時，電子注入層在不須實質上增加驅動電壓下具有令人滿意之電子注入 能力。
第二電極190可設置於電子注入層上。第二電極190可為陰極，其為電子注入電極。用以形成第二電極190之金屬可為具有低功函數之金屬、合金或導電化合物、或其混合物。在一些實施例中，第二電極190可使用鋰(Li)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鋁-鋰(Al-Li)、鈣(Ca)、鎂-銦(Mg-In)、鎂-銀(Mg-Ag)或其類似物而形成。在一些實施例中，為了製造頂部發光之發光裝置，透明電極可以氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)或氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)而形成。
雖然依據例示性實施例製造有機發光裝置之方法參閱第1圖描述於上，實施例不限於具有第1圖之結構之有機發光裝置。
有機發光裝置可包含於包含電晶體之有機發光顯示裝置。
依據例示性實施例，有機發光顯示裝置包含具有源極電極、汲極電極、閘極電極及主動層之電晶體；以及上述包含多層電洞傳輸層之有機發光裝置，其中電晶體之源極電極及汲極電極之一者電性連接至有機發光裝置之第一電極。
電晶體之主動層可為不同形式之任一者，例如非晶矽層、多晶矽層、有機半導體層或氧化物半導體層。
如在此所使用，“未經取代之C1-C30之烷基”(或“C1-C30之烷基”)為線性C1-C30之支鏈烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、二級丁基、戊基、異戊基及己基。經取代之C1-C30之烷基之例子為至少一氫原子以氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、 胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、C1-C30之烷基、C2-C30之烯基、C2-C30之炔基、C1-C30之烷氧基、C3-C30之環烷基、C3-C30之環烯基、C6-C30之芳香基、未經取代之C6-C30之芳氧基、C6-C30之芳硫基、C2-C30之雜芳基、-N(Q101)(Q102)及-Si(Q103)(Q104)(Q105)(Q106)中之一者取代之未經取代之C1-C30之烷基(其中Q101至Q106係分別獨立地為氫原子、C1-C30之烷基、C2-C30之烯基、C2-C30之炔基、C1-C30之烷氧基、C6-C30之芳香基及C2-C30之雜芳基)。
如在此所使用，未經取代之C2-C30之烯基(或“C2-C30之烯基”)為在未經取代之C2-C30之烷基的中間或末端具有一碳-碳雙鍵之碳氫鏈。未經取代基之C2-C30之烯基之例子為乙烯基、丙烯基、丁烯基。在未經取代之C2-C30之烯基中之至少一氫原子可以前述經取代之C1-C30之烷基之取代基而取代。
如在此所使用，未經取代之C2-C30之炔基(或“C2-C30之炔基”)為在C2-C30之烷基的中間或末端具有至少一碳-碳三鍵之烷基。未經取代基之C2-C30之炔基之例子為乙炔基及丙炔基。經取代之C2-C30之炔基為其中至少一氫原子可以前述經取代之C1-C30之烷基之取代基而取代之經取代之C2-C30之炔基。
如在此所使用，未經取代之C1-C30之烷氧基(或“C1-C30之烷氧基”)可以化學式-OA表示(其中A為上述之未經取代之C1-C30之烷基，且其非限制性例子為甲氧基、乙氧基及異丙氧基)。經取代之C1-C30之烷氧基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C1-C30之烷基。
如在此所使用，未經取代之C3-C30之環烷基(或“C3-C30 之烷氧基”)可為飽和之C3-C30之單環、雙環、或三環非芳香碳氫基。其非限制性例子為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基及十氫化萘基(decahydronaphthalenyl groups)。經取代之C3-C30之環烷基可為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C3-C30之環烷基。
如在此所使用，未經取代之C3-C30之環烯基(或“C3-C30之環烯基”)可為未飽和之C3-C30之單環、雙環、或三環非芳香碳氫基。其非限制性例子為環戊烯基及環己烯基。經取代之C3-C30之環烯基可為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C3-C30之環烯基。
未經取代之C6-C30之芳香基為具有包含至少一芳香環之具有6至30個碳原子之環碳芳香系統。未經取代之C6-C30之伸芳基為具有包含至少一芳香環之具有6至30個碳原子之環碳芳香系統之二價官能基。當芳香基及伸芳基具有至少二環時，其可經由一單鍵而彼此融合。經取代之C6-C30之芳香基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C6-C30之芳香基。經取代之C6-C30之伸芳基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C6-C30之伸芳基。
如在此所使用，未經取代之C6-C30之芳氧基可以化學式-OA2表示(其中A2為經取代或未經取代之C6-C30之芳香基)。經取代之C6-C30之芳氧基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C6-C30之芳氧基。
如在此所使用，未經取代之C6-C30之芳硫基可以化學 式-SA3表示(其中A3為經取代或未經取代之C6-C30之芳香基)。經取代之C6-C30之芳硫基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C6-C30之芳硫基。
如在此所使用，未經取代之C2-C30之雜芳基為具有至少一芳香環及至少一碳原子以及至少一非碳異原子(例如，選自於氮、氧、磷及硫之族群)之一價官能基。未經取代基之C2-C30之雜伸芳基為具有至少一芳香環及至少一碳原子以及至少一非碳異原子(例如，選自於氮、氧、磷及硫之族群)之二價官能基。就這一點而言，當雜芳基及雜伸芳基具有至少二環時，其可經由一單鍵而彼此融合。經取代之C2-C30之雜芳基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C2-C30之雜芳基。經取代之C2-C30之雜伸芳基為其中至少一氫原子以前述經取代之C1-C30之烷基之相同取代基而取代之C2-C30之雜伸芳基。
如在此所使用，經取代之苯基、經取代之萘基、經取代之蒽基、經取代之聯苯基或經取代之吡啶基可為其中至少一氫原子以氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、C1-C30之烷基、C2-C30之烯基、C2-C30之炔基、C1-C30之烷氧基、C3-C30之環烷基、C3-C30之環烯基、C6-C30之芳香基、未經取代之C6-C30之芳氧基、C6-C30之芳硫基、C2-C30之雜芳基、-N(Q101)(Q102)及-Si(Q103)(Q104)(Q105)(Q106)中之一者取代之苯基、萘基、蒽基、聯苯基或吡啶基(其中Q101至Q106係分別獨立地為氫原子、C1-C30之烷基、C2-C30之烯基、C2-C30之炔基、C1-C30之烷氧基、C6-C30之芳香基及C2-C30之雜芳基)。
下文中，例示性實施例將參閱以下合成例子而詳細地描 述。就這一點而言，例子及比較例被提供以設定為一或以上之實施例之具體細節。然而，將被理解的是實施例不限於所述之具體細節。此外，比較例被設定以凸顯特定實施例之特定特性，且不解釋為所列舉實施例之限制範圍或一定為在各方面之本發明之範疇之外。
例子1
(裝置結構=ITO/化合物301：化合物501/化合物35/化合物301：化合物501/化合物35/化合物301/發光層/化合物701/LiF/Al)
為了製造陽極，康寧15Ω/cm2(1200埃)之ITO玻璃基材切至50 mm×50 mm×0.7 mm之尺寸，接著於異丙醇及純水超音波震盪5分鐘，並接著照射紫外線(UV)30分鐘並曝曬於臭氧。所得之玻璃基材置於真空沉積裝置。
化合物301及化合物501真空共沉積於ITO玻璃之表面上以形成具有厚度約100埃之第一電洞傳輸層，接著化合物35真空沉積於第一電洞傳輸層上以形成具有厚度約400埃之第二電洞傳輸層。接著，化合物301及化合物501以重量比約98：2真空共沉積於第二電洞傳輸層上以形成具有厚度約200埃之第三電洞傳輸層，且接著化合物35真空沉積於第三電洞傳輸層上以形成具有厚度約400埃之第四電洞傳輸層。
化合物301真空沉積於第四電洞傳輸上以形成具有厚度約230埃之緩衝層。
ADN及DPVBi以重量比約98：2真空共沉積於緩衝層上以形成具有厚度約200埃之發光層。化合物701真空沉積於發光 層上以形成具有厚度約300埃之電子傳輸層。
氟化鋰真空沉積於電子傳輸層上以形成具有厚度約10埃之電子注入層，且Al真空沉積於電子注入層上以形成具有厚度約3000埃之LiF/Al電極，藉以完成有機發光裝置之製造。
比較例1
(裝置結構=ITO/化合物301：化合物501/化合物35/化合物301：化合物501/化合物35/化合物301/發光層/化合物801/LiF/Al)
有機發光裝置以相同於例子1之方式製造，除了化合物 801取代化合物701以藉由真空沉積於發光層上形成具有厚度約300埃之電子傳輸層。
比較例2
(裝置結構=ITO/2-TNATA：F4-TCNQ/2-TNATA/發光層/化合物701/LiF/Al)
有機發光裝置以相同於例子1之方式製造，除了2-TNATA及F4-TCNQ以重量比約98：2真空沉積於玻璃基材之表面上以形成具有厚度約100埃之p型摻質層，且2-TNATA真空沉積於p型摻質層上以形成具有厚度約400埃之電洞傳輸層。
評估例
例子1及比較例1及2之有機發光裝置之驅動電壓、發光效率、CIE(x，y)色座標及壽命係藉由使用PR650(光度儀)光源量測單元(購自PhotoResearch公司)而測得。結果顯示於下列表1。
表1
請參閱表1，例子1之有機發光裝置具有相似於比較例1及2之有機發光裝置之發光特性。特別地，例子1之有機發光裝置具有相較於比較例1及2之有機發光裝置約10%之差異。
第3圖係為依據例子1及比較例1之有機發光裝置之電流密度對驅動電壓之圖。請參閱第3圖，例子1之有機發光裝置中驅動電壓對電流密度之關係在無任一明顯差異下相似於比較例1之有機發光裝置。
第4圖係為描述例子1及比較例1之有機發光裝置之壽命特性之圖。
請參閱第4圖，例子1之有機發光裝置具有相較於比較例1之有機發光裝置較佳之壽命曲線圖。特別地，在97%之例子1之有機發光裝置中，即，到達97%之最初亮度之時間，超過500小時(約700小時或更長)，指示例子1之有機發光裝置相較於具有約500小時之97%之比較例1之有機發光裝置具有較長之壽命。
藉由總結及回顧，有機發光裝置可具有包含依序排列之設置於基材上之陽極、電洞傳輸層(HTL)、發光層(EML)、電子傳輸層(ETL)及陰極之結構。電洞傳輸層、發光層及電子傳輸層可 為以有機化合物形成之有機薄膜。
具有上述堆疊結構之有機發光裝置之工作原理包含施加於陽極及陰極之間之電壓、自陽極經由電洞傳輸層移動至發光層之電洞注入、以及自陰極經由電子傳輸層移動至發光層之電子注入。電洞及電子(載子)重新結合於發光層中以產生激子。當激子自激發狀態下降到基態時，光線發出。
使用於電洞傳輸層中之電洞傳輸材料可具有高能力以注入及傳輸電洞，因此可降低裝置之驅動電壓。然而，雖然使用具有上述高度電洞移動率之電洞傳輸材料可明顯地降低裝置之驅動電壓，裝置可能具有明顯的低效率及壽命。因此，形成使用p型摻雜材料於陽極及發光層之間之電洞注入層以及形成使用電洞傳輸材料於發光層之電洞傳輸層已被努力進行。
此方法可降低有機發光裝置之驅動電壓。然而，上述高導電之電洞傳輸材料之使用可能導致過量電荷之注入，以及有機發光裝置之壽命降低。此外，光線發出可能發生於接近電洞傳輸層及發光層之間之界面，導致增加知非福射淬火，其也可能降低有機發光裝置之效率及壽命。
相較之下，實施例有關於具有低驅動電壓、高效率及壽命特性之有機發光裝置。實施例也有關於包含多層電洞傳輸層之有機發光裝置及顯示設備，其使用具有摻雜電子受體之不同能階之電子傳輸化合物而獲得。舉例來說，由於平衡電洞及電子之間之注入及流動，包含多層電洞傳輸層之有機發光裝置，其可使用具有摻雜電子受體之不同能階之電子傳輸化合物而獲得，可具有低驅動電壓、提高之發光效率及壽命特性。
實施例更有關於具有摻雜電子受體之多層電洞傳輸層之有機發光裝置，其具有提高之電荷平衡、提高之穩定性以及提高之發光效率及壽命。由於有機發光裝置之電子傳輸層自嘧啶系化合物而形成，共沉積是不需要的，故有激發光裝置之製造過程可被簡化。此外，自嘧啶系化合物形成之電子傳輸層可具有低載子移動率，因此有機發光裝置之壽命可提高。
例示性實施例已在此揭露，雖然採用了具體用語，其僅用以解釋通用及描述性意義且不作為限制。因此，將被本發明所屬技術領域中具有通常知識者理解的是，在不脫離本發明下列申請專利範圍之精神及範疇下可以不同形式及細節進行改變。
100‧‧‧有機發光裝置
110‧‧‧基材
120‧‧‧第一電極
140‧‧‧電洞傳輸層
141‧‧‧第一電洞傳輸層
142‧‧‧第二電洞傳輸層
143‧‧‧第三電洞傳輸層
144‧‧‧第四電洞傳輸層
150‧‧‧緩衝層
160‧‧‧發光層
170‧‧‧電子傳輸層
190‧‧‧第二電極

Claims (20)

  1. 一種有機發光裝置，包含：一基材；一第一電極，位於該基材上；一第二電極，相對該第一電極；一發光層，位於該第一電極及該第二電極之間；一第一電洞傳輸層，位於該發光層及該第一電極之間，該第一電洞傳輸層包含一第一電洞傳輸化合物及一第一電子受體；一第二電洞傳輸層，位於該發光層及該第一電洞傳輸層之間，該第二電洞傳輸層包含一第二電洞傳輸化合物；一第三電洞傳輸層，位於該發光層及該第二電洞傳輸層之間，該第三電洞傳輸層包含一第三電洞傳輸化合物及一第二電子受體；一第四電洞傳輸層，位於該發光層及該第三電洞傳輸層之間，該第四電洞傳輸層包含一第四電洞傳輸化合物；一緩衝層，位於該發光層及該第四電洞傳輸層之間；一電子傳輸層，位於該發光層及該第二電極之間，該電子傳輸層包含一嘧啶系化合物，其中該第一電洞傳輸化合物及該第三電洞傳輸化合物係分別獨立地包含以化學式1表示之一化合物，該第二電洞傳輸化合物及該第四電洞傳輸化合物係分別獨立地包含以 化學式2表示之一化合物： 其中，在化學式1中，Ar11及Ar12係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；e及f係分別獨立地為0至5之整數；R51至R58以及R61至R69係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基以及經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基中之一者；以及 R59為經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之萘基、經取代或未經取代之蒽基、經取代或未經取代之聯苯基以及經取代或未經取代之吡啶基中之一者， 其中，在化學式2中，Ar1至Ar3係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；a及b係分別獨立地為0至5之整數；c為1至5之整數；R1至R5係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、 經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(R31)(R32)(R33)、-N(R34)(R35)以及含氮原子基中之一者，其中R1至R5中至少一者為含氮原子基；d為0至5之整數；R11至R23係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(R36)(R37)(R38)及-N(R39)(R40)中之一者；R31至R40係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基及經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基中之至少一者；以及 該含氮原子基為選自5-員芳香環基、6-員芳香環基以及自5-員芳香環基及6-員芳香環基融合之9-員芳香環基之具有至少一氮原子作為環原子之環基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第一電洞傳輸化合物及該第三電洞傳輸化合物係分別獨立地包含以化學式1A表示之一化合物： 其中，在化學式1A中，R51、R59、R61及R62與化學式1中定義的相同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第一電洞傳輸化合物及該第三電洞傳輸化合物係分別獨立地包含下列化合物301：化合物301
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第二電洞傳輸化合物及該第四電洞傳輸化合物係分別獨立地包含化學式2A至化學式2K所示之化合物之至少一者： 其中，在化學式2A至化學式2K中，Ar1至Ar2係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；a及b係分別獨立地為0至5之整數；R1a、R1b及R3係分別獨立地為含氮原子基；R11、R19及R20係分別獨立地為經取代或未經取代之C1-C30之烷基及經取代或未經取代之C6-C30之芳香基中之一者；Z1至Z4係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽 類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基、-Si(Q1)(Q2)(Q3)及-N(Q4)(Q5)中之一者，其中，當x或y為至少二之數字，複數個Z1至Z2為相同或不同；Q1至Q5係分別獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氫氧基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、聯氨、腙、羧基及其鹽類、磺酸根及其鹽類、磷酸根及其鹽類、經取代或未經取代之C1-C30之烷基、經取代或未經取代之C2-C30之烯基、經取代或未經取代之C2-C30之炔基、經取代或未經取代之C1-C30之烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30之環烷基、經取代或未經取代之C6-C30之芳香基、經取代或未經取代之C6-C30之芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30之芳硫基及經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基中之一者；x為1至8之整數；以及y為1至3之整數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第二電洞傳輸化合物及該第四電洞傳輸化合物係分別獨立地包含下列化合物2、8、14、15、16、20、31及35之至少一者：
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第一電子受體及該第二電子受體係分別獨立地包含下列化合物501及502之至少一者：化合物501 化合物502
  7. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第一電子受體之量係為以該第一電洞傳輸層之重量為100重量份為基準，自約1重量份至約3重量份。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第二電子受體之量係為以該第三電洞傳輸層之重量為100重量份為基準，自約1重量份至約3重量份。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第一電洞傳輸層及該第三電洞傳輸層相同，且該第二電洞傳輸層及該第四電洞傳輸層相同。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光裝置，其中該第一電洞傳輸層具有約50 Å至約400 Å之厚度，且該第二電洞傳輸層具有約200 Å至約800 Å之厚度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該緩衝層包含該第一電洞傳輸化合物。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該緩衝層包含下列化合物301：化合物301
  13. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該緩衝層具有約100 Å至約800 Å之厚度。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該嘧啶系化合物以下列化學式3表示： 其中，在化學式3中，Ar21、Ar22及Ar23係分別獨立地為經取代或未經取代之C6-C30之伸芳基；R71、R72及R73係分別獨立地為經取代或未經取代之C2-C30之雜芳基；以及 g、h及i係分別獨立地為0至5之整數。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光裝置，其中該嘧啶系化合物具有自約-2.4 eV至約-2.8 eV之最低未填滿分子軌域能階，以及具有自約-6.5 eV至約-6.0 eV之最高填滿分子軌域能階。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光裝置，其中該嘧啶系化合物包含下列化合物701至704之至少一者：
  17. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中該第一電極及該第一電洞傳輸層彼此接觸。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包含位於該第二電極及該發光層之間之一電子注入層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之有機發光裝置，其中該電子注入層包含喹啉鋰、氟化鋰及下列化合物101之至少一者：
  20. 一種有機發光顯示設備，包含：包含一源極電極、一汲極電極、一閘極電極及一主動層之一電晶體以及申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，該源極電極及該汲極電極中之一者電性連接至該有機發光裝置之該第一電極。
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