TW202110789A - 電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本申請案係關於包含含有至少兩種不同化合物之混合物的有機層之電子裝置。
Description
本申請案係關於電子裝置,其依序包含陽極、第一電洞傳輸層、第二電洞傳輸層、發光層、與陰極。第一電洞傳輸層含有兩種不同化合物之混合物。
在本申請案內文中,電子裝置是指所謂有機電子裝置,其含有有機半導體材料作為功能材料。更特別地,這些是指OLED (有機發光二極體、有機電致發光裝置)。這些是具有包含有機化合物之一或多層且在施加電壓時發光的電子裝置。OLED之結構與功能的普通原理為該領域之習知技術者已知。
電洞傳輸層是指能夠在電子裝置運作時傳輸電洞之層。更特別地,在含有發光層的OLED中該層是配置於陽極與該發光層之間的層。
在電子裝置(尤其OLED)中,人們在改善性能數據(尤其使用期、效率、操作電壓與色純度)方面表現出很大興趣。在這些方面,仍無法找到任何完全令人滿意的解決方案。
電洞傳輸層對上述電子裝置之性能數據有大影響。其可能在陽極與發光層之間以個別電洞傳輸層形式存在,或者在陽極與發光層之間以多個電洞傳輸層例如2或3個電洞傳輸層形式存在。電洞傳輸層除了其電洞傳輸功能之外還可能具有電子阻擋功能,這是指其阻擋電子從發光層通往陽極。此功能在直接鄰接陽極側上的發光層之電洞傳輸層方面特別符合希望。
先前技術中已知的用於電洞傳輸層之材料主要是胺化合物類,尤其是三芳基胺化合物類。這樣的三芳基胺化合物類的例子是螺二茀胺類、茀胺類、茚並茀胺類、菲胺類、咔唑胺類、呫噸胺類、螺二氫吖啶胺類、聯苯胺類及這些具有一或多個胺基之結構元件的組合物,這只不過是一個選擇,並且本領域之習知技術者知道另外的結構類型。
出人意料地,現在已經找到含有陽極、陰極、發光層、第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層(其中該第一電洞傳輸層含有兩種不同化合物之混合物)的電子裝置具有比根據先前技術之電子裝置(其中該第一電洞傳輸層係由單一化合物形成)更佳的性能數據。更特別地,和根據先前技術之上述裝置比較,這樣的裝置之使用期改善了。
本申請案因此提供一種電子裝置,其包含:
- 陽極,
- 陰極,
- 發光層,其配置於陽極與陰極之間,
- 第一電洞傳輸層,其配置於陽極與發光層之間且含有兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物:
其中
Z在每次出現時是相同或不同且係選自CR1
與N,其中Z當鍵結至基時是C;
X在每次出現時是相同或不同且係選自單鍵、O、S、C(R1
)2
與NR1
;
Ar1
與Ar2
在每次出現時是相同或不同且係選自具有6至40個芳族環原子且經一或多個R2
基取代之芳族環系統,及具有5至40個芳族環原子且經一或多個R2
基取代之雜芳族環系統;
R1
與R2
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R3
、CN、Si(R3
)3
、N(R3
)2
、P(=O)(R3
)2
、OR3
、S(=O)R3
、S(=O)2
R3
、具有1至20個碳原子之直鏈烷基或烷氧基、具有3至20個碳原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基、具有2至20個碳原子之烯基或炔基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統;其中二或多個R1
或R2
基可彼此連接且可形成環;其中上述該烷基、烷氧基、烯基與炔基及上述該芳族環系統與雜芳族環系統各自經R3
基取代;及其中上述該烷基、烷氧基、烯基與炔基中一或多個CH2
基可經下列置換:-R3
C=CR3
-、-C≡C-、Si(R3
)2
、C=O、C=NR3
、-C(=O)O-、-C(=O)NR3
-、NR3
、P(=O)(R3
)、-O-、-S-、SO或SO2
;
R3
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、Cl、Br、I、CN、具有1至20個碳原子之烷基或烷氧基、具有2至20個碳原子之烯基或炔基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統;其中二或多個R3
基可彼此連接且可形成環;及其中上述該烷基、烷氧基、烯基與炔基、芳族環系統與雜芳族環系統可經一或多個選自F與CN的基團取代;
n是0、1、2、3或4,其中當n=0時,Ar1
基不存在且氮原子直接鍵結至式的其餘部分;
及
- 第二電洞傳輸層,其配置於第一電洞傳輸層與發光層之間。
當n=2時,兩個Ar1
基成功地鍵結成一串,如-Ar1
-Ar1
-。當n=3時,三個Ar1
基成功地鍵結成一串,如-Ar1
-Ar1
-Ar1
-。當n=4時,四個Ar1
基成功地鍵結成一串,如-Ar1
-Ar1
-Ar1
-Ar1
-。
下列定義適用於本申請案中使用之化學基團。該定義是適用的,除非提出任何更具體之定義。
在本發明內文中,芳基是指單一芳族環(即苯)或稠合芳族多環(例如萘、菲或蒽)。在本申請案內文中,稠合芳族多環是由二或多個彼此稠合之單一芳族環組成。這裡環之間的稠合是指環彼此共享至少一個邊。在本發明內文中,芳基含有6至40個芳族環原子。芳基未含有雜原子作為任何芳族環原子。
在本發明內文中,雜芳基是指單一雜芳族環(例如吡啶、嘧啶或噻吩)或稠合雜芳族多環(例如喹啉或咔唑)。在本申請案內文中,稠合雜芳族多環是由二或多個彼此稠合之單一芳族環或雜芳族環組成,其中該芳族與雜芳族環中至少一者是雜芳族環。這裡環之間的稠合是指環彼此共享至少一個邊。在本發明內文中,雜芳基含有5至40個芳族環原子,其中至少一者是雜原子。雜芳基的雜原子較佳地選自N、O與S。
芳基或雜芳基,其各自可經上述基團取代,尤其是指由下列衍生之基團:苯、萘、蒽、菲、芘、二氫芘、䓛、苝、聯伸三苯、苯並苊、苯並蒽、苯並菲、稠四苯、稠五苯、苯並芘、呋喃、苯並呋喃、異苯並呋喃、二苯並呋喃、噻吩、苯並噻吩、異苯並噻吩、二苯並噻吩、吡咯、吲哚、異吲哚、咔唑、吡啶、喹啉、異喹啉、吖啶、啡啶、苯並-5,6-喹啉、苯並-6,7-喹啉、苯並-7,8-喹啉、啡噻𠯤、啡㗁𠯤、吡唑、吲唑、咪唑、苯並咪唑、苯並咪唑並[1,2-a]苯並咪唑、萘並咪唑、菲並咪唑、吡啶並咪唑、吡𠯤並咪唑、喹㗁啉並咪唑、㗁唑、苯並㗁唑、萘並㗁唑、蒽並㗁唑、菲並㗁唑、異㗁唑、1,2-噻唑、1,3-噻唑、苯並噻唑、嗒𠯤、苯並嗒𠯤、嘧啶、苯並嘧啶、喹㗁啉、吡𠯤、啡𠯤、㖠啶、吖咔唑、苯並咔啉、啡啉、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、苯並三唑、1,2,3-㗁二唑、1,2,4-㗁二唑、1,2,5-㗁二唑、1,3,4-㗁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑、1,3,5-三𠯤、1,2,4-三𠯤、1,2,3-三𠯤、四唑、1,2,4,5-四𠯤、1,2,3,4-四𠯤、1,2,3,5-四𠯤、嘌呤、喋啶、吲𠯤與苯並噻二唑。
在本發明內文中,芳族環系統是系統,其不必僅含有芳基,而是其還可含有一或多個與至少一個芳基稠合之非芳族環。這些非芳族環僅僅含有碳原子作為環原子。此定義所涵蓋之基團的例子是四氫萘、茀與螺二茀。此外,術語「芳族環系統」包括由二或多個經由單鍵彼此連接之芳族環系統組成的系統,例如聯苯基、聯三苯基、7-苯基-2-茀基、聯四苯基與3,5-二苯基-1-苯基。在本發明內文中,芳族環系統在環系統中含有6至40個碳原子且沒有雜原子。「芳族環系統」之定義不包括雜芳基。
雜芳族環系統符合上述芳族環系統之定義,不同之處在於其必須含有至少一個雜原子作為環原子。如芳族環系統的情況,雜芳族環系統不必僅僅含有芳基與雜芳基,而是還可含有一或多個與至少一個芳基或雜芳基稠合之非芳族環。非芳族環可僅僅含有碳原子作為環原子,或者其還可含有一或多個雜原子,其中該雜原子較佳地選自N、O與S。這樣的雜芳族環系統之一個例子是苯並吡喃基。此外,術語「雜芳族環系統」是指由二或多個經由單鍵彼此鍵結之芳族或雜芳族環系統組成之系統,例如4,6-二苯基-2-三𠯤基。在本發明內文中,雜芳族環系統含有5至40個選自碳與雜原子的環原子,其中該環原子中至少一者是雜原子。雜芳族環系統之雜原子較佳地選自N、O與S。
如本申請案中所定義之術語「雜芳族環系統」與「芳族環系統」從而在下列方面彼此不同:芳族環系統不能具有雜原子作為環原子,而雜芳族環系統必須具有至少一個雜原子作為環原子。此雜原子可以非芳族雜環之環原子或以芳族雜環之環原子形式存在。
根據上述定義,術語「芳族環系統」涵蓋任何芳基,及術語「雜芳族環系統」涵蓋任何雜芳基。
具有6至40個芳族環原子之芳族環系統或具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統尤其是指由上述在芳基與雜芳基項下的基團衍生之基團,及由下列衍生之基團:聯苯基、聯三苯基、聯四苯基、茀、螺二茀、二氫菲、二氫芘、四氫芘、茚並茀、參茚並苯、異參茚並苯、螺參茚並苯、螺異參茚並苯、茚並咔唑,或由上述基團之組合衍生的基團。
在本發明內文中,具有1至20個碳原子之直鏈烷基與具有3至20個碳原子之支鏈或環狀烷基及具有2至40個碳原子之烯基或炔基(其中個別氫原子或CH2
基也可經上述在基團之定義中的基團取代)較佳地是指甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、2-甲基丁基、正戊基、二級戊基、環戊基、新戊基、正己基、環己基、新己基、正庚基、環庚基、正辛基、環辛基、2-乙基己基、三氟甲基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、環戊烯基、己烯基、環己烯基、庚烯基、環庚烯基、辛烯基、環辛烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基或辛炔基。
具有1至20個碳原子之烷氧基或烷硫基(其中個別氫原子或CH2
基也可經上述在基團之定義中的基團置換)較佳地是指甲氧基、三氟甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基、正戊氧基、二級戊氧基、2-甲基丁氧基、正己氧基、環己氧基、正庚氧基、環庚氧基、正辛氧基、環辛氧基、2-乙基己氧基、五氟乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、甲硫基、乙硫基、正丙硫基、異丙硫基、正丁硫基、異丁硫基、二級丁硫基、三級丁硫基、正戊硫基、二級戊硫基、正己硫基、環己硫基、正庚硫基、環庚硫基、正辛硫基、環辛硫基、2-乙基己硫基、三氟甲硫基、五氟乙硫基、2,2,2-三氟乙硫基、乙烯硫基、丙烯硫基、丁烯硫基、戊烯硫基、環戊烯硫基、己烯硫基、環己烯硫基、庚烯硫基、環庚烯硫基、辛烯硫基、環辛烯硫基、乙炔硫基、丙炔硫基、丁炔硫基、戊炔硫基、己炔硫基、庚炔硫基或辛炔硫基。
在本申請案內文中,用語二或多個基團可一起形成環尤其應是指二個基團藉由化學鍵彼此連接。此外,然而,上述用語也應是指,若二個基團中之一者是氫,則第二個基團結合至氫原子所鍵結的位置而形成環。
電子裝置較佳為有機電致發光裝置(OLED)。
較佳電子裝置之陽極是具有高功函數之材料。較佳地,陽極具有大於4.5 eV的功函數(相對於真空)。第一,具有高氧化還原電位之金屬適合此目的,例如Ag、Pt或Au。第二,金屬/金屬氧化物電極(例如Al/Ni/NiOx
、Al/PtOx
)也可能是較佳的。對某些應用而言,電極中至少一者應當是透明的或部分透明的以便輻射照射有機材料(有機太陽能電池)或發光(OLED、O-LASER)。在這種情況下較佳陽極材料是導電混合金屬氧化物。特佳為銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。另外較佳為導電性摻雜型有機材料,尤其是導電性摻雜型聚合物。此外,陽極也可能是由二或多層組成,例如ITO中間層與金屬氧化物(較佳為鎢氧化物、鉬氧化物或釩氧化物)外層。
較佳電子裝置之陰極是具有低功函數的金屬、由各種金屬構成之金屬合金或多層結構,該各種金屬例如鹼土金屬、鹼金屬、主族金屬或鑭系元素(例如Ca、Ba、Mg、Al、In、Mg、Yb、Sm等)。此外合適為由鹼金屬或鹼土金屬與銀構成之合金,例如由鎂與銀構成的合金。在多層結構情況下,除上述金屬之外,也可以使用具有相對高功函數之另外的金屬(例如Ag或Al),在該情況下一般使用例如金屬組合(比如Ca/Ag、Mg/Ag或Ba/Ag)。也可能較佳地在金屬陰極與有機半導體之間導入具有高介電常數的材料之薄中間層。為此目的可用材料之例子是鹼金屬或鹼土金屬氟化物,還有對應氧化物或碳酸鹽(例如LiF、Li2
O、BaF2
、MgO、NaF、CsF、Cs2
CO3
等)。為此目的也可以使用喹啉酸鋰(LiQ)。此層厚度較佳為0.5與5 nm之間。
該裝置之發光層可為螢光發光層或磷光發光層。該裝置之發光層較佳為螢光發光層,尤其較佳為發藍螢光發光層。在螢光發光層中,發光體較佳為單重態發光體,亦即在裝置運作時由激發單重態發光之化合物。在磷光發光層中,發光體較佳為三重態發光體,亦即在裝置運作時由激發三重態發光或由具有更高自旋量子數的狀態(例如五重態)發光之化合物。
在一個較佳實施態樣中,使用之螢光發光層是發藍螢光層。
在一個較佳實施態樣中,使用之磷光發光層是發綠磷光發光層或發紅磷光發光層。
合適磷光發光體尤其是化合物,其當適當地激發時發光(較佳為可見光區),及也含有至少一個原子序大於20 (較佳為大於38)且少於84,更佳為大於56且少於80之原子。較佳為使用含有銅、鉬、鎢、錸、釕、鋨、銠、銥、鈀、鉑、銀、金或銪之化合物類,尤其是含有銥、鉑或銅之化合物類作為磷光發光體。
一般來說,根據先前技術之磷光OLED使用的及有機電致發光裝置領域之習知技術者已知的所有磷光錯合物類都適用於本發明之裝置。
下表顯示用作為磷光發光體之較佳化合物:
較佳螢光發光化合物係選自芳基胺類。在本發明內文中,芳基胺或芳族胺是指含有三個直接鍵結至氮之經取代或未經取代芳族或雜芳族環系統的化合物。較佳地,這些芳族或雜芳族環系統中至少一者是稠合環系統,更佳為具有至少14個芳族環原子。上述環系統之較佳例子是芳族蒽胺類、芳族蒽二胺類、芳族芘胺類、芳族芘二胺類、芳族䓛胺類或芳族䓛二胺類。芳族蒽胺是指其中二芳基胺基直接鍵結至蒽基(較佳地在9位置)之化合物。芳族蒽二胺是指其中兩個二芳基胺基直接鍵結至蒽基(較佳地在9、10位置)之化合物。芳族芘胺類、芘二胺類、䓛胺類與䓛二胺類被類似地定義,其中二芳基胺基鍵結至芘(較佳地在1位置或1、6位置)。另外的較佳發光化合物是茚並茀胺類或茚並茀二胺類、苯並茚並茀胺類或苯並茚並茀二胺類、與二苯並茚並茀胺類或二苯並茚並茀二胺類、及具有稠合芳基之茚並茀衍生物。同樣較佳為芘芳基胺類。同樣較佳為苯並茚並茀胺類、苯並茀胺類、伸長苯並茚並茀類、啡㗁𠯤類、與連接至呋喃單元或噻吩單元之茀衍生物。
下表顯示用作為螢光發光體之較佳化合物:
在一個較佳實施態樣中,電子裝置之發光層含有僅一種基質化合物。已知基質化合物是指非發光化合物的化合物。此實施態樣在螢光發光層情況下尤其佳。
在一個替代較佳實施態樣中,電子裝置之發光層含有僅兩種或多種(較佳為僅兩種)基質化合物。此實施態樣(也稱為混合基質系統)在磷光發光層情況下尤其佳。
在磷光發光層情況下,全部基質材料的總比例較佳為在50.0%與99.9%之間,更佳為在80.0%與99.5%之間及最佳為在85.0%與97.0%之間。
在這裡用於以%計之比例的數字是指在經由氣相施加的層情況下以體積%計之比例,及在經由溶液施加的層情況下以重量%計之比例。
相應地,磷光發光化合物之比例較佳為在0.1%與50.0%之間,更佳為在0.5%與20.0%之間,及最佳為在3.0%與15.0%之間。
在螢光發光層情況下,全部基質材料的總比例較佳為在50.0%與99.9%之間,更佳為在80.0%與99.5%之間及最佳為在90.0%與99.0%之間。
相應地,螢光發光化合物之比例是在0.1%與50.0%之間,較佳為在0.5%與20.0%之間,及更佳為在1.0%與10.0%之間。
混合基質系統較佳地包含二或三種不同基質材料,更佳為二種不同基質材料。較佳地,在這種情況下,兩種材料中之一者是具有包括電洞傳輸性的性質之材料及另一種材料是具有包括電子傳輸性的性質之材料。可能存在於混合基質系統中之另外的基質材料是在HOMO與LUMO之間有大能量差的化合物(寬能隙材料)。兩種不同基質材料可能以1:50至1:1,較佳為1:20至1:1,更佳為1:10至1:1及最佳為1:4至1:1的比率存在。較佳為將混合基質系統用於磷光有機電致發光裝置。
用於螢光發光化合物之較佳基質材料係選自:寡聚伸芳基類(例如2,2',7,7'-四苯基螺二茀),尤其是含有稠合芳族基的寡聚伸芳基類、寡聚伸芳基伸乙烯基類、多足金屬錯合物類、電洞傳導化合物類、電子傳導化合物類、尤其是酮類、膦氧化物類與亞碸類;構型異構物、硼酸衍生物與苯並蒽類。特佳基質材料係選自:包含萘、蒽、苯並蒽與/或芘之寡聚伸芳基類或這些化合物之構型異構物、寡聚伸芳基伸乙烯基、酮類、膦氧化物類與亞碸類。非常特佳基質材料係選自:包含蒽、苯並蒽、苯並菲與/或芘之寡聚伸芳基類或這些化合物的構型異構物。在本發明內文中,寡聚伸芳基應是指其中至少三個芳基或伸芳基彼此鍵結之化合物。
下表顯示用於螢光發光化合物之較佳基質材料:
用於磷光發光體之較佳基質材料是芳族酮類、芳族膦氧化物類或芳族亞碸類或碸類、三芳基胺類、咔唑衍生物(例如CBP (N,N-雙咔唑基聯苯基)、吲哚並咔唑衍生物、茚並咔唑衍生物、氮雜咔唑衍生物)、雙極性基質材料類、矽烷類、氮雜硼呃類或硼酸酯類、三𠯤衍生物、鋅錯合物類、二氮雜矽呃或四氮雜矽呃衍生物、二氮雜磷呃衍生物、橋聯咔唑衍生物、聯伸三苯衍生物、或內醯胺類。
在一個較佳實施態樣中,電子裝置含有僅一個發光層。
在一個替代較佳實施態樣中,電子裝置含有多個發光層,較佳為2、3或4個發光層。這對發白光電子裝置尤其佳。
更佳地,在這種情況下,發光層具有在整體380 nm與750 nm之間的幾個最大發光波長,使得電子裝置發白光;換言之,將可發螢光或發磷光且發射藍、綠、黃、橙或紅光的各種發光化合物用於發光層。尤其佳為三層系統,即具有三個發光層之系統,其中在各種情況下該三層中之一者顯示藍光發光,在各種情況下該三層中之一者顯示綠光發光,及在各種情況下該三層中之一者顯示橙光或紅光發光。對製造白光而非複數種顏色發光化合物而言,也可能使用在廣大波長範圍發光之個別發光化合物。
在本發明之一個較佳實施態樣中,電子裝置含有二或三種(較佳為三種)相同或不同的互相堆疊之層順序,其中該層順序各者包含下列層:電洞注入層、電洞傳輸層、電子阻擋層、發光層、與電子傳輸層,並且其中該層順序的至少一者(較佳為全部)含有下列層:
- 發光層,其配置於陽極與陰極之間,
- 第一電洞傳輸層,其配置於陽極與發光層之間且含有兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物:
及
- 第二電洞傳輸層,其配置於第一電洞傳輸層與發光層之間。
在各種情況下較佳地將由鄰接之n-CGL與p-CGL所構成的雙層佈置在該層順序之間,其中該n-CGL被配置於陽極側上及該p-CGL被配置於陰極側上。在這裡CGL代表電荷產生層。用於這樣之層的材料為本領域之習知技術者已知。較佳為將P摻雜的胺用於p-CGL,更佳為選自下述電洞傳輸材料之較佳結構類型的材料。
第一電洞傳輸層較佳地具有20 nm至300 nm,更佳為30 nm至250 nm的層厚。更佳地第一電洞傳輸層具有不超過250 nm的層厚。
較佳地,第一電洞傳輸層含有僅2、3或4,較佳為僅2或3,最佳為僅2種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物。
較佳地,第一電洞傳輸層係由符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的化合物所組成。在這裡「由…所組成」是指沒有另外之化合物存在於層中,不將典型上存在於OLED製造方法中的次要雜質當作在層中之另外的化合物。
在一個替代較佳實施態樣中,除了符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的化合物之外,還含有P-摻雜劑。
根據本發明所使用之P-摻雜劑較佳為能將在混合物中其餘化合物的一或多者氧化之有機電子受體化合物。
特佳P-摻雜劑是醌二甲烷化合物類、氮雜茚並茀二酮類、吖萉類、氮雜聯伸三苯類、I2
、金屬鹵化物類(較佳為過渡金屬鹵化物類)、金屬氧化物類(較佳為含有至少一種過渡金屬或第3主族之金屬的金屬氧化物類)、及過渡金屬錯合物類(較佳為Cu、Co、Ni、Pd與Pt與含有至少一個氧原子作為結合位置之配位基的錯合物類)。另外較佳為過渡金屬氧化物類作為摻雜劑,較佳為錸、鉬與鎢之氧化物,更佳為Re2
O7
、MoO3
、WO3
與ReO3
。又更佳為(III)氧化態之鉍錯合物類,更特別地具有缺電子配位基(更特別為羧酸根配位基)之鉍(III)錯合物。
P-摻雜劑較佳地在P-摻雜層中實質均勻分布。這可以例如藉由將P-摻雜劑與電洞傳輸材料基質共蒸發而達到。P-摻雜劑較佳地以1%至10%的比例存在於P-摻雜層中。
較佳P-摻雜劑尤其是下列化合物:
在本發明之一個較佳實施態樣中,第一電洞傳輸層含有兩種符合式(I)之不同化合物。
該兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物較佳地各自以至少5%之比例存在於第一電洞傳輸層中。該化合物更佳地以至少10%之比例存在。較佳地該化合物的一者係以比另一種化合物更高之比例存在,更佳地以比另一種化合物之比例高二至五倍的比例存在。這尤其適合於第一電洞傳輸層含有僅兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的化合物時。較佳地,該化合物之一者在層中的比例是15%至35%,及該兩種化合物之另一者在層中的比例是65%至85%。
在式(I)與(II)中,較佳為式(I)。
式(I)與/或(II)是在選自下列偏好之一或多個(較佳為全部)偏好條件下:
在一個較佳實施態樣中,該化合物具有一個胺基。胺基是指基團,其具有具三個結合伴體之氮原子。這較佳地是指基團,其中三個選自芳族基與雜芳族基的基團結合至氮原子。
在一個替代較佳實施態樣中,該化合物具有僅兩個胺基。
Z較佳為CR1
,其中Z當鍵結至基時是C;
X較佳為單鍵;
Ar1
在每次出現時較佳為相同或不同且係選自由下列衍生的二價基團:苯、聯苯基、聯三苯基、萘、茀、茚並茀、茚並咔唑、螺二茀、二苯並呋喃、二苯並噻吩、與咔唑,以上各者係經一或多個R2
基取代。最佳地,Ar1
在各種情況下是相同或不同且在各種情況下是由經一或多個R2
基取代之苯衍生的二價基團。Ar1
基在每次出現時可為相同或不同。
下標n較佳為0、1或2,更佳為0或1,及最佳為0。
在n=1情況下,較佳-(Ar1
)n
-基符合下列式:
其中虛線代表鍵結至該式之剩餘部分的鍵,且其中在顯示為未經取代之位置的基團各自經R2
基取代,其中在這些位置之R2
基較佳為H。
Ar2
基在每次出現時較佳為相同或不同且係選自由下列衍生的一價基團:苯、聯苯基、聯三苯基、聯四苯基、萘、茀(尤其是9,9'-二甲基茀與9,9'-二苯基茀)、9-矽茀(9-silafluorene) (尤其是9,9'-二甲基-9-矽茀與9,9'-二苯基-9-矽茀)、苯並茀、螺二茀、茚並茀、茚並咔唑、二苯並呋喃、二苯並噻吩、苯並咔唑、咔唑、苯並呋喃、苯並噻吩、吲哚、喹啉、吡啶、嘧啶、吡𠯤、嗒𠯤與三𠯤,其中該一價基團各自經一或多個R2
基取代。或者,Ar2
基在每次出現時是相同或不同且可較佳地選自由下列衍生之基團的組合:苯、聯苯基、聯三苯基、聯四苯基、萘、茀(尤其是9,9'-二甲基茀與9,9'-二苯基茀)、9-矽茀(尤其是9,9'-二甲基-9-矽茀與9,9'-二苯基-9-矽茀)、苯並茀、螺二茀、茚並茀、茚並咔唑、二苯並呋喃、二苯並噻吩、咔唑、苯並呋喃、苯並噻吩、吲哚、喹啉、吡啶、嘧啶、吡𠯤、嗒𠯤與三𠯤,其中該基團各自經一或多個R2
基取代。
特佳Ar2
基在每次出現時是相同或不同且係選自:苯基、聯苯基、聯三苯基、聯四苯基、萘基、茀基(尤其是9,9'-二甲基茀基與9,9'-二苯基茀基)、苯並茀基、螺二茀基、茚並茀基、茚並咔唑基、二苯並呋喃基、二苯並噻吩基、咔唑基、苯並呋喃基、苯並噻吩基、苯並稠合之二苯並呋喃基、苯並稠合之二苯並噻吩基、經萘基取代之苯基、經茀基取代之苯基、經螺二茀基取代之苯基、經二苯並呋喃基取代之苯基、經二苯並噻吩基取代之苯基、經咔唑基取代之苯基、經吡啶基取代之苯基、經嘧啶基取代之苯基、與經三𠯤基取代之苯基,其中上述基團各自經一或多個R2
基取代。
特佳Ar2
基是相同或不同且係選自下列式:
其中在顯示為未經取代的位置之基團經R2
基取代,其中在這些位置的R2
較佳為H,且其中虛線鍵鍵結至胺氮原子。
較佳地,R1
與R2
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、CN、Si(R3
)3
、N(R3
)2
、具有1至20個碳原子之直鏈烷基或烷氧基、具有3至20個碳原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統;其中上述該烷基與烷氧基、上述該芳族環系統與上述該雜芳族環系統各自經R3
基取代;及其中上述該烷基或烷氧基中一或多個CH2
基可經下列置換:-C≡C-、R3
C=CR3
-、Si(R3
)2
、C=O、C=NR3
、-NR3
-、-O-、-S-、-C(=O)O-或-C(=O)NR3
-。
更佳地,R1
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、CN、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統,其中上述該芳族環系統與上述該雜芳族環系統各自經R3
基取代。
更佳地,R2
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、CN、Si(R3
)4
、具有1至10個碳原子之直鏈烷基、具有3至20個碳原子之支鏈或環狀烷基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統,其中上述該烷基、上述該芳族環系統與上述該雜芳族環系統各自經R3
基取代。
特佳為:
- Z是CR1
,其中Z當鍵結至基時是C;
- X是單鍵;
- Ar1
在每次出現時是相同或不同且是由在各種情況下經一或多個R2
基取代之苯衍生的二價基團;
- 下標n是0或1;
- Ar2
在每次出現時是相同或不同且係選自上述式Ar2
-1至Ar2
-272;
- R1
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、CN、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統,其中上述該芳族環系統與上述該雜芳族環系統各自經R3
基取代;
- R2
在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、CN、Si(R3
)4
、具有1至10個碳原子之直鏈烷基、具有3至20個碳原子之支鏈或環狀烷基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統,其中上述該烷基、上述該芳族環系統與上述該雜芳族環系統各自經R3
基取代。
式(I)較佳地符合式(I-1):
其中存在之基團係如以上所定義且較佳地根據其較佳實施態樣被定義,且其中在螺二茀上的未佔用位置經R1
基取代。
式(II)較佳地符合式(II-1):
其中存在之基團係如以上所定義且較佳地根據其較佳實施態樣被定義,且其中在茀上的未佔用位置經R1
基取代。
式(I)之化合物的較佳實施態樣是在下列中引用作為實例結構之化合物:WO2015/158411、WO2011/006574、WO2013/120577、WO2016/078738、WO2017/012687、WO2012/034627、WO2013/139431、WO2017/102063、WO2018/069167、WO2014/072017、WO2017/102064、WO2017/016632、WO2013/083216與WO2017/133829。
式(II)之化合物的較佳實施態樣是在下列中引用作為實例結構之化合物:WO2014/015937、WO2014/015938、WO2014/015935與WO2015/082056。
以下,在該第一電洞傳輸層中該兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物之一者稱為HTM-1,及在該第一電洞傳輸層中該兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物之另一者稱為HTM-2。
在一個較佳實施態樣中,HTM-1符合選自式(I-1-A)與(II-1-A)之式
及HTM-2符合選自式(I-1-B)、(I-1-C)、(I-1-D)、(II-1-B)、(II-1-C)、與(II-1-D)之式
其中存在於式(I-1-A)至(I-1-D)與(II-1-A)至(II-1-D)之基團係如以上所定義且較佳地根據其較佳實施態樣被定義,且其中在螺二茀與茀上的未佔用位置各自經R1
基取代。更佳地,HTM-2符合式(I-1-B)或(I-1-D),最佳地符合式(I-1-D)。在一個替代較佳實施態樣中,HTM-2符合式(II-1-B)或(II-1-D),最佳地符合式(II-1-D)。
較佳地,在該第一電洞傳輸層中HTM-1係以比HTM-2在該層中的比例高五至二倍的比例存在。
較佳地,在該層中HTM-1係以50%至95%的比例,更佳地以60%至90%之比例,及最佳地以65%至85%的比例存在。
較佳地,在該層中HTM-2係以5%至50%的比例,更佳地以10%至40%之比例,及最佳地以15%至35%的比例存在。
較佳地,在該層中HTM-1係以65%至85%的比例存在,及在該層中HTM-2係以15%至35%的比例存在。
在一個較佳實施態樣中,HTM-1具有-4.8 eV至-5.2 eV的HOMO,及HTM-2具有-5.1 eV至-5.4 eV的HOMO。更佳地,HTM-1具有-5.0至-5.2 eV的HOMO,及HTM-2具有-5.1至-5.3 eV之HOMO。更佳地,HTM-1具有比HTM-2更高的HOMO。更佳地,HTM-1具有比HTM-2高0.02至0.3 eV之HOMO。在這裡「更高的HOMO」是指負值較少的以eV計之值。
HOMO能階係藉助循環伏安法(CV)藉由公開說明書WO 2011/032624之第28頁第1行至第29頁第21行所描述的方法而測定。
下表顯示化合物HTM-1之較佳實施態樣:
下表顯示化合物HTM-2之較佳實施態樣:
第二電洞傳輸層較佳地直接鄰接在陽極側上的發光層。更佳地,其直接鄰接在陰極側上的第一電洞傳輸層。
第二電洞傳輸層較佳地具有2 nm至100 nm的厚度,更佳為5至40 nm的厚度。
第二電洞傳輸層較佳地含有式(I-1-B)、(I-1-D)、(II-1-B)或(II-1-D),更佳地式(I-1-D)或(II-1-D)的化合物,如以上所定義。在一個替代較佳實施態樣中,第二電洞傳輸層含有式(III)的化合物
其中:
Y在每次出現時是相同或不同且係選自O、S與NR1
;
Ar3
在每次出現時是相同或不同且係選自苯基、聯苯基與聯三苯基,以上各者經R1
基取代;
k是1、2或3;
i在每次出現時是相同或不同且係選自0、1、2與3;
且其中該等式在未佔用位置上各自經R1
基取代。
較佳地,在式(III)中,Y在每次出現時是相同或不同且係選自O與S,更佳地選自O。進一步較佳地,k是1或2。進一步較佳地,i在每次出現時是相同或不同且係選自1與2,更佳為1。
較佳地,該第二電洞傳輸層係由單一化合物所組成。
除陰極、陽極、發光層、第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層之外,電子裝置較佳地還含有另外的層。在各種情況下,該等層較佳地選自一或多個電洞注入層、電洞傳輸層、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層、電子阻擋層、激子阻擋層、中間層、電荷產生層與/或有機或無機p/n接面。然而,應當指出未必這些層每一者都需要存在。更特別地,較佳為電子裝置含有一或多個選自電子傳輸層與電子注入層(其配置於發光層與陽極之間)的層。更佳地,電子裝置在發光層與陰極之間依序含有一或多個電子傳輸層(較佳為單一電子傳輸層)、與單一電子注入層,其中上述電子注入層較佳地直接鄰接陰極。
尤其較佳地電子裝置在陽極與第一電洞傳輸層之間含有直接鄰接陽極的電洞注入層。電洞注入層較佳地含有如US 2007/0092755所述之六氮雜聯伸三苯衍生物,或另一種純態(亦即不是與另一種化合物的混合物)高度缺電子與/或路易士酸性化合物。這類化合物之例子包括鉍錯合物,尤其Bi(III)錯合物,尤其Bi(III)羧酸鹽類,比如上述化合物D-13。
在一個替代較佳實施態樣中,電洞注入層含有如上述之p-摻雜劑與電洞傳輸材料的混合物。在此,在電洞注入層中p-摻雜劑較佳地以1%至10%之比例存在。在此,電洞傳輸材料較佳地選自本領域之習知技術者已知的用於OLED之電洞傳輸材料的材料種類,尤其是三芳基胺類。
在電子裝置中之層順序較佳如下:
-陽極-
-電洞注入層-
-第一電洞傳輸層-
-隨意另外的電洞傳輸層-
-第二電洞傳輸層-
-發光層-
-隨意電洞阻擋層-
-電子傳輸層-
-電子注入層-
-陰極-。
用於電洞注入層與隨意存在之另外的電洞傳輸層之材料較佳地選自:茚並茀胺衍生物、胺衍生物、六氮雜聯伸三苯衍生物、具有稠合芳族系統的胺衍生物、單苯並茚並茀胺類、二苯並茚並茀胺類、螺二茀胺類、茀胺類、螺二苯並吡喃胺類、二氫吖啶衍生物、螺二苯並呋喃類與螺二苯並噻吩類、菲二芳基胺類、螺三苯並䓬酚酮類、具有間苯二胺基之螺二茀類、螺雙吖啶類、呫噸二芳基胺類、及具有二芳基胺基之9,10-二氫蒽螺化合物。
下表顯示用於電洞注入層與用於隨意存在之其他電洞傳輸層的較佳特定化合物:
用於電子裝置之電洞阻擋層、電子傳輸層與電子注入層的合適材料尤其是鋁錯合物(例如Alq3
)、鋯錯合物(例如Zrq4
)、鋰錯合物(例如Liq)、苯並咪唑衍生物、三𠯤衍生物、嘧啶衍生物、吡啶衍生物、吡𠯤衍生物、喹㗁啉衍生物、喹啉衍生物、㗁二唑衍生物、芳族酮類、內醯胺類、硼烷類、二氮雜磷呃衍生物與膦氧化物衍生物。下表顯示用於這些層的特定化合物的例子:
在一個較佳實施態樣中,電子裝置特徵在於藉由昇華法施加一或多層。在這種情況下,在真空昇華系統中在少於10-5
mbar,較佳為少於10-6
mbar的初壓力下藉由氣相沉積法施加材料。在這種情況下,然而,初壓力也可能更低,例如少於10-7
mbar。
同樣較佳為電子裝置,其特徵在於藉由OVPD (有機氣相沉積)方法或借助載體氣體昇華法施加一或多層。在這種情況下,在10-5
mbar與1 bar之間的壓力下施加材料。此方法之特例是OVJP (有機蒸氣噴射印刷)方法,其中藉由噴嘴直接施加材料從而結構化(例如M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301)。
另外較佳為電子裝置,其特徵在於經由溶液(例如藉由旋塗法),或藉由任何印刷方法(例如藉由網版印刷法、柔版印刷法、噴嘴印刷法或平版印刷法,而更佳為LITI (光誘致熱成像法、熱轉移印刷法)或噴墨印刷法)製得一或多層。為此目的,需要可溶性化合物。藉由合適取代化合物可以達到高溶解度。
更佳為本發明之電子裝置係經由溶液施加一或多層及藉由昇華方法施加一或多層而製得。
在施加層(根據用途)後,將裝置結構化、接觸連接及最後密封,以防止水與空氣之損害效應。
本發明之電子裝置較佳地用於顯示器,在照明應用中作為光源或在醫藥與/或美容應用中作為光源。
1) OLED之一般製造程序與OLED之特性化
厚度50 nm之經塗布結構化ITO (銦錫氧化物)的玻璃基板是施加OLED之基板。
OLED基本上具有下列層結構:基板/電洞注入層(HIL)/電洞傳輸層(HTL)/電子阻擋層(EBL)/發光層(EML)/電子傳輸層(ETL)/電子注入層(EIL)及最後的陰極。陰極是由厚度100 nm之鋁層形成。OLED的精確結構可以在表1中找到。
在真空室中藉由熱氣相沉積法施加全部材料。在本實施例中,發光層是由基質材料(主體材料)與發光摻雜劑(發光體)組成,該發光摻雜劑係藉由共蒸發法以特定體積比例加到基質材料。在此以SMB1:SEB1 (3%)形式提供之細節是指材料SMB1係以97體積%的比例存在於層中及材料SEB1係以3體積%的比例存在於層中。類似地,電子傳輸層與在根據本申請案之實施例中HTL也是由兩種材料的混合物所組成,其中材料之比例如上述說明。
表2顯示用於OLED之材料的化學結構。
以標準方式特徵化OLED。為此目的,測定電致發光光譜、操作電壓與使用期。參數U @ 10 mA/cm2
是指在 10 mA/cm²之操作電壓。使用期LT被定義為在以定電流密度操作期間,發光強度從起始發光強度下降到某個比例之時間。在此LT80數字是指所報告的使用期對應於發光強度下降到其起始值之80%的時間。在此數字@ 60mA/cm²是指所述之使用期是在60 mA/cm²測得。
2) 在HTL中具有兩種不同材料之混合物的OLED及在HTL中具有一種材料之比較的實施例
在各種情況下製造在HTL中含有兩種不同材料之混合物的OLED及在HTL中含有一種材料之比較的OLED;見下表:
比較OLED I1與I2和在HTL中含有純材料HTM1之OLED C1,加入材料HTM2(I1)或HTM4(I2)在實質未改變的操作電壓下導致不同之使用期改善。
比較OLED I3、I4與I5和在HTL中含有純材料HTM1之OLED C2,加入材料HTM2 (I3)或HTM4 (I4)或HTM8 (I5)在實質未改變的操作電壓下導致不同之使用期改善。
I6、I7與I8和C3之比較,及I9、I10與I11和C4之比較也是如此。
四種試驗系列因EBL中不同材料(HTM2、HTM4、HTM8或HTM9)而異。這顯示在EBL中不同材料下,使用期改善效果存在於廣泛的應用中。
3) 用於混合HTL中之化合物的HOMO測定
公開說明書WO 2011/032624之第28頁第1行至第29頁第21行所描述的方法提供下列化合物HTM1、HTM2、HTM4與HTM8之HOMO值:
Claims (17)
- 一種電子裝置,其包含: - 陽極, - 陰極, - 發光層,其配置於陽極與陰極之間, - 第一電洞傳輸層,其配置於陽極與發光層之間且含有兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物: 其中 Z在每次出現時是相同或不同且係選自CR1 與N,其中Z當鍵結至基時是C; X在每次出現時是相同或不同且係選自單鍵、O、S、C(R1 )2 與NR1 ; Ar1 與Ar2 在每次出現時是相同或不同且係選自具有6至40個芳族環原子且經一或多個R2 基取代之芳族環系統,及具有5至40個芳族環原子且經一或多個R2 基取代之雜芳族環系統; R1 與R2 在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R3 、CN、Si(R3 )3 、N(R3 )2 、P(=O)(R3 )2 、OR3 、S(=O)R3 、S(=O)2 R3 、具有1至20個碳原子之直鏈烷基或烷氧基、具有3至20個碳原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基、具有2至20個碳原子之烯基或炔基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統、及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統;其中二或多個R1 或R2 基可彼此連接且可形成環;其中上述該烷基、烷氧基、烯基與炔基及上述該芳族環系統與雜芳族環系統各自經R3 基取代;及其中上述該烷基、烷氧基、烯基與炔基中一或多個CH2 基可經下列置換:-R3 C=CR3 -、-C≡C-、Si(R3 )2 、C=O、C=NR3 、-C(=O)O-、-C(=O)NR3 -、NR3 、P(=O)(R3 )、-O-、-S-、SO或SO2 ; R3 在每次出現時是相同或不同且係選自:H、D、F、Cl、Br、I、CN、具有1至20個碳原子之烷基或烷氧基、具有2至20個碳原子之烯基或炔基、具有6至40個芳族環原子之芳族環系統及具有5至40個芳族環原子之雜芳族環系統;其中二或多個R3 基可彼此連接且可形成環;及其中上述該烷基、烷氧基、烯基與炔基、芳族環系統與雜芳族環系統可經一或多個選自F與CN的基團取代; n是0、1、2、3或4,其中當n=0時,Ar1 基不存在且氮原子直接鍵結至式的其餘部分; 及 - 第二電洞傳輸層,其配置於第一電洞傳輸層與發光層之間。
- 如請求項1之電子裝置,其中該發光層是發藍螢光或發綠磷光或發紅磷光發光層。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第一電洞傳輸層具有20 nm至300 nm的層厚。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第一電洞傳輸層具有不超過250 nm的層厚。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第一電洞傳輸層含有僅兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第一電洞傳輸層係由符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的化合物所組成。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第一電洞傳輸層含有兩種符合式(I)之不同化合物。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中在該第一電洞傳輸層中該兩種符合選自式(I)與(II)之相同或不同式的不同化合物各自以至少5%的比例存在。
- 如請求項9之電子裝置,其中在該第一電洞傳輸層中HTM-1係以比HTM-2在該層中的比例高五至二倍的比例存在。
- 如請求項9之電子裝置,其中在該層中HTM-1係以65%至85%的比例存在,及在該層中HTM-2係以15%至35%的比例存在。
- 如請求項9之電子裝置,其中HTM-1具有-4.8 eV至-5.2 eV的HOMO,及HTM-2具有-5.1 eV至-5.4 eV的HOMO。
- 如請求項9之電子裝置,其中HTM-1具有比HTM-2高0.02 eV至0.3 eV的HOMO。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第二電洞傳輸層直接鄰接在該陽極側上的該發光層,及直接鄰接在該陰極側上的該第一電洞傳輸層。
- 如請求項1或2之電子裝置,其中該第二電洞傳輸層含有式(I-1-B)、(I-1-D)、(II-1-B)或(II-1-D)的化合物 其中存在於式(I-1-B)、(I-1-D)、(II-1-B)與(II-1-D)的基團係如請求項1中所定義,且其中在螺二茀與茀上的未佔用位置各自經R1 基取代,或者該第二電洞傳輸層含有式(III)的化合物 其中: Y在每次出現時是相同或不同且係選自O、S與NR1 ; Ar3 在每次出現時是相同或不同且係選自苯基、聯苯基與聯三苯基,以上各者經R1 基取代; k是1、2或3; i在每次出現時是相同或不同且係選自0、1、2與3; 且其中該等式在未佔用位置上各自經R1 基取代。
- 一種用於製造如請求項1至15中任一項之電子裝置的方法,其特徵在於經由溶液或藉由昇華方法製得該裝置之一或多層。
- 一種如請求項1至15中任一項之電子裝置的用途,其係用於顯示器,在照明應用中作為光源或在醫藥與/或美容應用中作為光源。
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