TW202130640A - 雜環化合物以及包括其之有機發光元件 - Google Patents
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Abstract
本說明書是有關於一種由化學式1表示的雜環化合物以及包括其之有機發光元件。
Description
本說明書是關於雜環化合物以及包括其之有機發光元件。
本說明書主張2019年12月2日向韓國智慧財產局（Korean Intellectual Property Office）申請的韓國專利申請案第10-2019-0158383號的優先權及權益，所述申請案的全部內容以引用的方式併入本文中。
電致發光元件是一種類型的自發光顯示元件，且具有優勢，所述優勢為具有廣視角及較快回應速度以及具有極佳對比度。
有機發光元件具有在兩個電極之間安置有機薄膜的結構。當將電壓施加至具有此結構的有機發光元件時，自兩個電極注入的電子及電洞在有機薄膜中結合且配對，且在所述電子及電洞湮滅時發光。視需要，有機薄膜可以單層或多層的形式形成。
視需要，有機薄膜的材料可具有發光功能。舉例而言，可單獨使用能夠形成發光層本身的化合物作為有機薄膜的材料，或亦可使用能夠起到主體-摻質劑類（host-dopant-based）發光層的主體或摻質劑作用的化合物作為有機薄膜的材料。另外，亦可使用能夠起到電洞注入、電洞傳輸、電子阻擋、電洞阻擋、電子傳輸、電子注入以及類似作用的化合物作為有機薄膜的材料。
有機薄膜材料的發展不斷要求增強有機發光元件的效能、使用壽命或效率。
[技術問題]
本說明書是關於提供一種雜環化合物以及包括其之有機發光元件。
[技術解決方案]
本說明書的一個實施例提供一種由以下化學式1表示的雜環化合物。
[化學式1]
在化學式1中，
R1至R5各自獨立地為氫；氘；鹵素基團；氰基；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，
L為直接鍵；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的伸芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的伸雜芳基，以及
Z為具有10至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或經取代或未經取代的氧化膦基，或由以下化學式2表示，
[化學式2]
在化學式2中，
X1至X3各自為CR或N，且其中至少一個為N，
R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，
X1至X3、R21以及R22當中的相鄰基團可彼此鍵結以形成經取代或未經取代的環，
r為0至3的整數，
a及b各自為1至5的整數，以及
當r、a以及b各自為2或大於2時，括弧中的取代基彼此相同或不同。
本申請案的另一實施例提供一種有機發光元件，包括：第一電極；第二電極，與第一電極相對設置；以及有機材料層，設置於第一電極與第二電極之間，其中有機材料層包括一或多種類型的由化學式1表示的雜環化合物。
[有利作用]
本說明書中所描述的雜環化合物可用作有機發光元件的有機材料層的材料。雜環化合物能夠在有機發光元件中起到電洞注入材料、電洞傳輸材料、發光材料、電子傳輸材料、電子注入材料或其類似材料的作用。特定言之，雜環化合物可用作有機發光元件的電子傳輸層材料、電洞阻擋層材料或電荷產生層材料。
化學式1具有吡唑并[5,1-a]異喹啉作為核心結構，具有經取代基取代的苯環，所述取代基包括吡啶；嘧啶；三嗪；啡啉；或蒽，且在吡啶環或吡唑環中具有取代基，且因此藉由改善電子流的吖嗪官能基的優異拉電子特性來增強電子傳輸層的電子傳輸能力。另外，藉由具有強化電洞特性的取代基及彼此鍵結的吖嗪部分，可藉由增加吖嗪衍生物的平面度及玻璃轉化溫度來增強化合物的熱穩定性。電子傳輸能力及電洞阻擋能力可經由調節三重態下的帶隙值及能階值來增強。
另外，當使用化學式1的雜環化合物作為有機發光元件的電子傳輸層或電洞阻擋層的材料時，可降低元件的驅動電壓，可增強光效率以及可增強元件的使用壽命特性。
在下文中，將更詳細地描述本說明書。
在本說明書中，某一部分「包括（including）」某些成分意謂能夠更包括其他成分，且除非另有相反的特定陳述，否則不排除其他成分。
術語「取代」意謂與化合物的碳原子鍵結的氫原子變為另一取代基，且只要取代位置為氫原子經取代的位置，亦即取代基可取代的位置，則取代位置不受限制，且在兩個或大於兩個取代基取代時，所述兩個或大於兩個取代基可彼此相同或不同。
在本說明書中，
意謂經取代的位置。
在本說明書中，「經取代或未經取代」意謂經一或多個由下列所構成的族群中選出的取代基取代：氘；鹵素基團；氰基；C1至C60直鏈或分支鏈烷基；C2至C60直鏈或分支鏈烯基；C2至C60直鏈或分支鏈炔基；C3至C60單環或多環環烷基；C2至C60單環或多環雜環烷基；C6至C60單環或多環芳基；C2至C60單環或多環雜芳基；矽基；氧化膦基；以及胺基，或經連接兩個或大於兩個由上文示出的取代基中選出的取代基的取代基取代，或未經取代。
在本說明書中，「化學式或化合物結構中未指示取代基的情況」意謂氫原子鍵結至碳原子。然而，由於氘（2
H）為氫的同位素，因此一些氫原子可為氘。
在本申請案的一個實施例中，「化學式或化合物結構中未指示取代基的情況」可意謂可出現取代基的位置可全部為氫或氘。換言之，由於氘為氫的同位素，因此一些氫原子可為作為同位素的氘，且在本文中，氘的含量可為0%至100%。
在本申請案的一個實施例中，在「化學式或化合物結構中未指示取代基的情況」下，當未明確地排除氘時，諸如氘含量為0%、氫含量為100%或取代基全部為氫時，氫及氘可混合在化合物中。
在本申請案的一個實施例中，氘為氫的同位素中的一者，為具有由一個質子及一個中子形成的氘核作為原子核的元素，且可表示為氫-2，且元素符號亦可寫作D或2
H。
在本申請案的一個實施例中，同位素意謂具有相同原子數（Z）但具有不同質量數（A）的原子，且亦可解譯為具有相同質子數但具有不同中子數的元素。
在本申請案的一個實施例中，當將基礎化合物可具有的取代基的總數定義為T1且將此等取代基中的特定取代基的數目定義為T2時，可將特定取代基的含量T%的含義定義為T2/T1×100=T%。
換言之，在一個實例中，在由
表示的苯基中具有20%的氘含量意謂苯基可具有的取代基的總數為5（式中的T1），且此等取代基中的氘的數目為1（式中的T2）。換言之，在苯基中具有20%的氘含量可由以下結構式表示。
另外，在本申請案的一個實施例中，「具有0%的氘含量的苯基」可意謂不包括氘原子的苯基，亦即具有5個氫原子的苯基。
在本說明書中，鹵素可為氟、氯、溴或碘。
在本說明書中，烷基包括具有1至60個碳原子的直鏈或分支鏈，且可進一步經其他取代基取代。烷基的碳原子數可為1至60，具體言之1至40，且更具體言之1至20。烷基的特定實例可包括甲基、乙基、丙基、正丙基、異丙基、丁基、正丁基、異丁基、三級丁基、二級丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、異戊基、新戊基、三級戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、環戊基甲基、環己基甲基、辛基、正辛基、三級辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、異己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，烯基包括具有2至60個碳原子的直鏈或分支鏈，且可進一步經其他取代基取代。烯基的碳原子數可為2至60，具體言之2至40，且更具體言之2至20。烯基的特定實例可包括乙烯基、1-丙烯基、異丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-雙(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、芪基（stilbenyl group）、苯乙烯基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，炔基包括具有2至60個碳原子的直鏈或分支鏈，且可進一步經其他取代基取代。炔基的碳原子數可為2至60，具體言之2至40，且更具體言之2至20。
在本說明書中，環烷基包括具有3至60個碳原子的單環或多環，且可進一步經其他取代基取代。在本文中，多環意謂其中環烷基直接連接至其他環狀基團或與其他環狀基團稠合的基團。在本文中，其他環狀基團可為環烷基，但亦可為不同類型的環狀基團，諸如雜環烷基、芳基以及雜芳基。環烷基的碳基團的數目可為3至60，具體言之3至40，且更具體言之5至20。環烷基的特定實例可包括環丙基、環丁基、環戊基、3-甲基環戊基、2,3-二甲基環戊基、環己基、3-甲基環己基、4-甲基環己基、2,3-二甲基環己基、3,4,5-三甲基環己基、4-三級丁基環己基、環庚基、環辛基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，雜環烷基包括O、S、Se、N或Si作為雜原子，包括具有2至60個碳原子的單環或多環，且可進一步經其他取代基取代。在本文中，多環意謂其中雜環烷基直接連接至其他環狀基團或與其他環狀基團稠合的基團。在本文中，其他環狀基團可為雜環烷基，但亦可為不同類型的環狀基團，諸如環烷基、芳基以及雜芳基。雜環烷基的碳原子數可為2至60，具體言之2至40，且更具體言之3至20。
在本說明書中，芳基包括具有6至60個碳原子的單環或多環，且可進一步經其他取代基取代。在本文中，多環意謂其中芳基直接連接至其他環狀基團或與其他環狀基團稠合的基團。在本文中，其他環狀基團可為芳基，但亦可為不同類型的環狀基團，諸如環烷基、雜環烷基以及雜芳基。芳基包括螺環基團。芳基的碳原子數可為6至60，具體言之6至40，且更具體言之6至25。芳基的特定實例可包括苯基、聯苯基、三苯基（聯三苯基）、萘基（naphthyl group）、蒽基（anthryl group）、屈基（chrysenyl group）、菲基（phenanthrenyl group）、苝基（perylenyl）、芴蒽基（fluoranthenyl group）、聯伸三苯基、萉基（phenalenyl group）、芘基（pyrenyl group）、稠四苯基、稠五苯基、芴（fluorenyl group）、茚基（indenyl group）、苊基（acenaphthylenyl group）、苯并芴、螺聯芴、2,3-二氫-1H-茚基、其稠環以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，聯三苯基可由以下結構式中選出。
在本說明書中，芴基可經取代，且相鄰取代基可彼此鍵結以形成環。
當芴基經取代時，可包括
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、
、
、
、
以及類似基團，然而，結構不限於此。
在本說明書中，雜芳基包括O、S、SO2
、Se、N或Si作為雜原子，包括具有2至60個碳原子的單環或多環，且可進一步經其他取代基取代。在本文中，多環意謂其中雜芳基直接連接至其他環狀基團或與其他環狀基團稠合的基團。在本文中，另一環狀基團可為雜芳基，但亦可為不同類型的環狀基團，諸如環烷基、雜環烷基以及芳基。雜芳基的碳原子數可為2至60，具體言之2至40，且更具體言之3至25。雜芳基的特定實例可包括吡啶基、吡咯基、嘧啶基、噠嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、異噁唑基、噻唑基、異噻唑基、三唑基、呋呫基（furazanyl group）、噁二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、哌喃基、硫代哌喃基、二嗪基、噁嗪基、噻嗪基、二氧炔基、三嗪基、四嗪基、喹啉基、異喹啉基、喹唑啉基、異喹唑啉基、喹嗪啉基、萘啶基、吖啶基、啡啶基、咪唑并吡啶基、二吖萘基、三吖茚基、吲哚基、吲哚嗪基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并咔唑基、吩嗪基（phenazinyl group）、二苯并噻咯基、螺二(二苯并噻咯)、二氫啡嗪基、啡噁嗪基、菲啶基（phenanthridyl）、咪唑并吡啶基、噻吩基、吲哚[2,3-a]咔唑基、吲哚[2,3-b]咔唑基、二氫吲哚基、10,11-二氫-二苯并[b,f]氮呯基、9,10-二氫吖啶基、啡嗪基（phenanthrazinyl group）、啡噻嗪基、呔嗪基、萘吲啶基（naphthylidinyl group）、啡啉基（phenanthrolinyl group）、苯并[c][1,2,5]噻二唑基、5,10-二氫苯并[b,e][1,4]氮雜矽啉基、吡唑并[1,5-c]喹唑啉基、吡啶并[1,2-b]吲唑基、吡啶并[1,2-a]咪唑并[1,2-e]二氫吲哚基、苯并呋喃并[2,3-d]嘧啶基、苯并噻吩并[2,3-d]嘧啶基、苯并呋喃并[2,3-a]咔唑基、苯并噻吩并[2,3-a]咔唑基、1,3-二氫吲哚[2,3-a]咔唑基、苯并呋喃并[3,2-a]咔唑基、苯并噻吩并[3,2-a]咔唑基、1,3-二氫吲哚[3,2-a]咔唑基、苯并呋喃并[2,3-b]咔唑基、苯并噻吩并[2,3-b]咔唑基、1,3-二氫吲哚[2,3-b]咔唑基、苯并呋喃并[3,2-b]咔唑基、苯并噻吩并[3,2-b]咔唑基、1,3-二氫吲哚[3,2-b]咔唑基、苯并呋喃并[2,3-c]咔唑基、苯并噻吩并[2,3-c]咔唑基、1,3-二氫吲哚[2,3-c]咔唑基、苯并呋喃并[3,2-c]咔唑基、苯并噻吩并[3,2-c]咔唑基、1,3-二氫吲哚[3,2-c]咔唑基、1,3-二氫茚并[2,1-b]咔唑基、5,11-二氫茚并[1,2-b]咔唑基、5,12-二氫茚并[1,2-c]咔唑基、5,8-二氫茚并[2,1-c]咔唑基、7,12-二氫茚并[1,2-a]咔唑基、11,12-二氫茚并[2,1-a]咔唑基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，經咔唑基取代包括鍵結至取代位置的咔唑的碳及咔唑的N兩者。
在本說明書中，矽基為包括Si，使Si原子直接連接作為自由基的取代基，且由-Si(R101)(R102)(R103)表示。R101至R103彼此相同或不同，且可各自獨立地為由以下中的至少一者形成的取代基：氫；氘；鹵素基團；烷基；烯基；烷氧基；環烷基；芳基；以及雜芳基。矽基的特定實例可包括三甲基矽基、三乙基矽基、三級丁基二甲基矽基、乙烯基二甲基矽基、丙基二甲基矽基、三苯基矽基、二苯基矽基、苯基矽基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，氧化膦基由-P(=O)(R104)(R105)表示，且R104及R105彼此相同或不同且可各自獨立地為由以下中的至少一者形成的取代基：氫；氘；鹵素基團；烷基；烯基；烷氧基；環烷基；芳基；以及雜芳基。具體言之，膦氧化物基團可經芳基取代，且作為芳基，上文所描述的實例可適用。氧化膦基的實例可包括氧化二甲基膦基、氧化二苯基膦基、氧化二萘基膦基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，胺基由-N(R106)(R107)表示，且R106及R107彼此相同或不同且可各自獨立地為由以下中的至少一者形成的取代基：氫；氘；鹵素基團；烷基；烯基；烷氧基；環烷基；芳基；以及雜芳基。胺基可由下列所構成的族群中選出：-NH2
；單烷基胺基；單芳基胺基；單雜芳基胺基；二烷基胺基；二芳基胺基；二雜芳基胺基；烷基芳基胺基；烷基雜芳基胺基；以及芳基雜芳基胺基，且儘管未特定限制於此，碳原子數較佳為1至30。胺基的特定實例可包括甲胺基、二甲胺基、乙胺基、二乙胺基、苯胺基、萘胺基、聯苯胺基、二聯苯胺基、蒽胺基、9-甲基-蒽胺基、二苯胺基、苯基萘胺基、二甲苯胺基、苯基甲苯胺基、三苯胺基、聯苯萘胺基、苯基聯苯胺基、聯苯芴胺基、苯基聯伸三苯基胺基、聯苯聯伸三苯基胺基以及類似基團，但不限於此。
在本說明書中，除伸芳基為二價基團以外，上文所描述的芳基的實例可適用於伸芳基。
在本說明書中，除伸雜芳基為二價基團以外，上文所描述的雜芳基的實例可適用於伸雜芳基。
在本說明書中，「相鄰」基團可意謂取代直接連接至由對應取代基取代的原子的原子的取代基、空間上位置最接近對應取代基的取代基或取代由對應取代基取代的原子的另一取代基。舉例而言，可將取代苯環中的鄰位的兩個取代基以及取代脂族環中的相同碳的兩個取代基解譯為彼此「相鄰」的基團。
作為相鄰基團可形成的脂族烴環、芳族烴環、脂族雜環或芳族雜環，除不為單價基團的彼等基團以外，可使用示出為上文所描述的環烷基、芳基、環雜烷基以及雜芳基的結構。
本說明書的一個實施例提供一種由化學式1表示的雜環化合物。
在本說明書的一個實施例中，L為直接鍵；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的伸芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的伸雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，L為直接鍵；具有6至40個碳原子的經取代或未經取代的伸芳基；或具有2至40個碳原子的經取代或未經取代的伸雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，L可為直接鍵；具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的伸芳基；或具有2至20個碳原子的經取代或未經取代的伸雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，L為直接鍵；經取代或未經取代的伸苯基；經取代或未經取代的聯伸二苯基；經取代或未經取代的伸蒽基；未經取代或經芳基取代的二價吡啶基；未經取代或經芳基取代的二價嘧啶基團；或未經取代或經芳基取代的二價三嗪基團。
在本說明書的一個實施例中，L為直接鍵；伸苯基；聯伸二苯基；伸蒽基；未經取代或經一或多個由苯基及聯苯基所構成的族群中選出的取代基取代的二價吡啶基；未經取代或經一或多個由苯基及聯苯基所構成的族群中選出的取代基取代的二價嘧啶基團；或未經取代或經一或多個由苯基及聯苯基所構成的族群中選出的取代基取代的二價三嗪基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為具有10至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或經取代或未經取代的氧化膦基，或由以下化學式2表示。
[化學式2]
在化學式2中，
X1至X3各自為CR或N，且其中至少一個為N，
R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，以及
X1至X3、R21以及R22當中的相鄰基團可彼此鍵結以形成經取代或未經取代的環。
在本說明書的一個實施例中，Z可為具有10至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或經取代或未經取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為具有10至40個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或經取代或未經取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為具有10至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或經取代或未經取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為具有10至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或未經取代或經烷基取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為經取代或未經取代的蒽基；或未經取代或經烷基取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為未經取代或經芳基或氧化膦基取代的蒽基；或未經取代或經烷基取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，Z可為未經取代或經芳基或氧化膦基取代的蒽基；或未經取代或經甲基取代的氧化膦基。
在本說明書的一個實施例中，當Z為經取代或未經取代的氧化膦基時，Z可由-P(=O)(R104)(R105)表示，且R104及R105可各自獨立地為氫；氘；烷基；或芳基。
在本說明書的一個實施例中，Z由-P(=O)(R104)(R105)表示，且R104及R105可各自獨立地為烷基。
在本說明書的一個實施例中，Z由-P(=O)(R104)(R105)表示，且R104及R105可各自獨立地為具有1至10個碳原子的烷基。
在本說明書的另一實施例中，Z可由化學式2表示。
在本說明書的一個實施例中，化學式2可由以下化學式2-A表示。
[化學式2-A]
在化學式2-A中，
各取代基具有與化學式2中相同的定義。
在本說明書的一個實施例中，化學式2中的X1至X3中的一者為N且其餘者為CR，且R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，且X1至X3、R21及R22中的R當中的相鄰基團可彼此鍵結以形成經取代或未經取代的環。
在本說明書的一個實施例中，X1至X3中的一者為N且其餘者為CR，且R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至40個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至40個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至40個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，且X1至X3、R21以及R22中的R當中的相鄰基團可彼此鍵結以形成經取代或未經取代的烴環或經取代或未經取代的雜環。
在本說明書的一個實施例中，X1至X3中的一者為N且其餘者為CR，且R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至30個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至30個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至30個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，且X1至X3、R21以及R22中的R當中的相鄰基團可彼此鍵結以形成具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜環。
在本說明書的一個實施例中，X1至X3中的一者為N且其餘者為CR，且R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至30個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至30個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至30個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，且X1至X3、R21以及R22中的R當中的鄰接基團可彼此鍵結以形成具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳族雜環。
在本說明書的一個實施例中，X1至X3中的一者為N且其餘者為CR，且R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至30個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至30個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至30個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，X1至X3、R21以及R22中的R當中的相鄰基團可彼此鍵結以形成經取代或未經取代的喹啉環。
在本發明書的一個實施例中，X1至X3中的兩者為N且另一者為CR，且R、R21以及R22可各自獨立地為氫；氘；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，X1至X3為N，且R21及R22可各自獨立地為氫；氘；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，化學式2可為由以下結構式中選出的任一者。
在結構式中，R31及R32各自獨立地為具有1至20個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，且R33為氫；氘；或具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R31至R32各自獨立地為具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，R31至R32各自獨立地為具有6至40個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至40個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，R31至R32各自獨立地為具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至20個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，R31至R32各自獨立地為具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R31及R32各自獨立地為經取代或未經取代的苯基；經取代或未經取代的聯苯基；或經取代或未經取代的聯三苯基。
在本說明書的一個實施例中，R31及R32各自獨立地為未經取代或經咔唑基、聯苯基或聯三苯基取代的苯基。
在本說明書的一個實施例中，R33為氫；氘；或具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R33為氫；氘；或具有6至40個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R33為氫；氘；或具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R33為氫；氘；或經取代或未經取代的苯基。
在本說明書的一個實施例中，R33為氫；氘；或苯基。
在本說明書的一個實施例中，R33為氫；或苯基。
在本說明書的一個實施例中，化學式2可為由以下結構式中選出的任一者。
在結構式中，
各取代基具有與如上文所描述相同的定義。
在本說明書的一個實施例中，R1至R5各自獨立地為氫；氘；鹵素基團；氰基；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，R1至R5各自獨立地為氫；氘；鹵素基團；氰基；具有1至30個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至30個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至30個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，R1至R3各自獨立地為氫；氘；鹵素基團；氰基；具有1至10個碳原子的經取代或未經取代的烷基；或具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R1至R3各自獨立地為氫；氘；氰基；經取代或未經取代的甲基；經取代或未經取代的乙基；或經取代或未經取代的苯基。
在本說明書的一個實施例中，R1至R3各自獨立地為氫；氘；氰基；甲基；乙基；或未經取代或經氰基取代的苯基。
在本說明書的一個實施例中，R1至R3中的至少兩者各自獨立地為氰基；具有1至10個碳原子的經取代或未經取代的烷基；或具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
在本說明書的一個實施例中，R1至R3中的至少兩者各自獨立地為氰基；經取代或未經取代的甲基；經取代或未經取代的乙基；或經取代或未經取代的苯基。
在本說明書的一個實施例中，R4為氫。
在本說明書的一個實施例中，R5為氫。
在本說明書的一個實施例中，r為0至3的整數。
在本說明書的一個實施例中，r為1至3的整數。
在本說明書的一個實施例中，a及b各自為1至5的整數。
在本說明書的一個實施例中，a及b各自為1至3的整數。
在本說明書的一個實施例中，a及b為1。
在另一實施例中，a及b為2。
在另一實施例中，a及b為3。
在本說明書的一個實施例中，化學式1可由以下化學式1-1至化學式1-4中的任一者表示。
[化學式1-1]
[化學式1-2]
[化學式1-3]
[化學式1-4]
在化學式1-1至化學式1-4中，
各取代基具有與化學式1中相同的定義。
在本說明書的一個實施例中，化學式1可由以下化學式2-1至化學式2-3中的任一者表示。
[化學式2-1]
[化學式2-2]
[化學式2-3]
在化學式2-1至化學式2-3中，
R5、L、Z、r、a以及b具有與化學式1中相同的定義。
R11至R13各自獨立地為鹵素基團；氰基；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書的一個實施例中，化學式1可由以下化合物中的任一者表示，但不限於此。
另外，藉由將各種取代基引入至化學式1的結構，可合成具有所引入取代基的獨特特性的化合物。舉例而言，藉由將通常用作用於製造有機發光元件的電洞注入層材料、電洞傳輸層（Hole Transfer Layer）材料、發光層材料、電子傳輸層材料以及電荷產生層材料的取代基引入至核心結構，可合成滿足各有機材料層所需條件的材料。
另外，藉由將各種取代基引入至化學式1的結構，可精細控制能帶隙，且同時，增強在有機材料之間的界面處的特性，且材料應用可變得多樣化。
本說明書的一個實施例提供一種有機發光元件，包括：第一電極；第二電極；以及一或多個設置於第一電極與第二電極之間的有機材料層，其中有機材料層的一或多個層包括一或多種類型的由化學式1表示的雜環化合物。
在本說明書的一個實施例中，有機材料層的一或多個層包括一種類型的由化學式1表示的雜環化合物。
在本說明書的一個實施例中，第一電極可為陽極，且第二電極可為陰極。
在本說明書的另一實施例中，第一電極可為陰極，且第二電極可為陽極。
在本說明書的一個實施例中，有機發光元件可為藍光有機發光元件，且由化學式1表示的雜環化合物可用作藍光有機發光元件的材料。舉例而言，由化學式1表示的雜環化合物可包括於藍光有機發光元件的電子傳輸層或電洞阻擋層中。
在本說明書的一個實施例中，有機發光元件可為綠光有機發光元件，且由化學式1表示的雜環化合物可用作綠光有機發光元件的材料。舉例而言，由化學式1表示的雜環化合物可包括於綠光有機發光元件的電子傳輸層或電洞阻擋層中。
在本說明書的一個實施例中，有機發光元件可為紅光有機發光元件，且由化學式1表示的雜環化合物可用作紅光有機發光元件的材料。舉例而言，由化學式1表示的雜環化合物可包括於紅光有機發光元件的電子傳輸層或電洞阻擋層中。
除使用上文描述的雜環化合物形成一或多個有機材料層以外，可使用常用有機發光元件製造方法及材料來製造本說明書的有機發光元件。
當製造有機發光元件時，雜環化合物可經由溶液塗佈法以及真空沈積法形成為有機材料層。在本文中，溶液塗佈法意謂旋塗、浸塗、噴墨印刷、網板印刷、噴塗法、滾塗法以及類似方法，但不限於此。
本說明書的有機發光元件的有機材料層可以單層結構形成，但可以其中層壓兩個或大於兩個有機材料層的多層結構形成。舉例而言，本揭露內容的有機發光元件可具有包括電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層以及類似層作為有機材料層的結構。然而，有機發光元件的結構不限於此，且可包括少量有機材料層。
在本說明書的有機發光元件中，有機材料層包括電子傳輸層，且電子傳輸層可包括由化學式1表示的雜環化合物。
在本說明書的有機發光元件中，有機材料層包括電洞阻擋層，且電洞阻擋層可包括由化學式1表示的雜環化合物。
本揭露內容的有機發光元件可更包括一個、兩個或大於兩個由下列所構成的族群中選出的層：發光層、電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層、電子阻擋層以及電洞阻擋層。
圖1至圖5示出根據本說明書的一個實施例的有機發光元件的電極及有機材料層的層壓次序。然而，本申請案的範疇不限於此等圖式，且本領域中已知的有機發光元件的結構亦可用於本申請案中。
圖1示出有機發光元件，其中陽極（200）、有機材料層（300）以及陰極（400）連續層壓於基板（100）上。然而，所述結構不限於此結構，且如圖2中所示出，亦可獲得其中陰極、有機材料層以及陽極連續層壓於基板上的有機發光元件。
圖3及圖4示出有機材料層為多層的情況。根據圖3的有機發光元件包括電洞注入層（301）、電洞傳輸層（302）、發光層（303）、電子傳輸層（305）以及電子注入層（306），且根據圖4的有機發光元件包括電洞注入層（301）、電洞傳輸層（302）、發光層（303）、電洞阻擋層（304）、電子傳輸層（305）以及電子注入層（306）。然而，本申請案的範疇不限於此層壓結構，且視需要，可不包括除發光層以外的層，並且可進一步添加其他需要的功能層。
視需要，包括由化學式1表示的雜環化合物的有機材料層可更包括其他材料。
另外，根據本說明書的一個實施例的有機發光元件包括陽極、陰極以及設置於兩個或大於陽極與陰極之間的兩個堆疊，其中所述兩個或大於兩個堆疊各自獨立地包括發光層，電荷產生層包括於兩個或大於兩個堆疊之間，且電荷產生層包括由化學式1表示的雜環化合物。
另外，根據本說明書的一個實施例的有機發光元件包括：陽極；第一堆疊，設置於陽極上且包括第一發光層；電荷產生層，設置於第一堆疊上；第二堆疊，設置於電荷產生層上且包括第二發光層；以及陰極，設置於第二堆疊上。在本文中，電荷產生層可包括由化學式1表示的雜環化合物。
根據本說明書的一個實施例的有機發光元件包括：第一電極；第一堆疊，設置於第一電極上且包括第一發光層；電荷產生層，設置於第一堆疊上；第二堆疊，設置於電荷產生層上且包括第二發光層；以及第二電極，設置於第二堆疊上，其中電荷產生層可包括由化學式1表示的雜環化合物。
根據本說明書的一個實施例的有機發光元件包括第一電極；第二電極；以及設置於第一電極與第二電極之間的有機材料層，其中有機材料層包括兩個或大於兩個堆疊，且兩個或大於兩個堆疊各自獨立地包括發光層，電荷產生層包括於兩個或大於兩個堆疊之間，且電荷產生層可包括由化學式1表示的雜環化合物。
根據本說明書的一個實施例的有機發光元件包括第一電極；第二電極；以及設置於第一電極與第二電極之間的有機材料層，其中有機材料層包括：包括第一發光層的第一堆疊；設置於第一堆疊上的電荷產生層；以及設置於電荷產生層上且包括第二發光層的第二堆疊，且電荷產生層可包括由化學式1表示的雜環化合物。
在根據本說明書的一個實施例的有機發光元件中，電荷產生層包括N型電荷產生層，且N型電荷產生層包括由化學式1表示的雜環化合物。
在根據本說明書的一個實施例的有機發光元件中，電荷產生層可更包括P型電荷產生層。
作為根據本說明書的一個實施例的有機發光元件，圖5中示出具有2堆疊串疊型結構的有機發光元件。
在本文中，在一些情況中可不包括描述於圖5中的第一電子阻擋層、第一電洞阻擋層、第二電洞阻擋層以及類似層。
在根據本說明書中的一個實施例的有機發光元件中，在下文示出除由化學式1表示的雜環化合物以外的材料，然而，此等材料僅用於說明性目的，而非用於限制本申請案的範疇，且可由本領域中已知的材料置換。
可使用具有相對較大功函數的材料作為陽極材料，且可使用透明的導電氧化物、金屬、導電聚合物或類似材料作為陽極材料。陽極材料的特定實例包括金屬，諸如釩、鉻、銅、鋅以及金，或其合金；金屬氧化物，諸如氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫（indium tin oxide；ITO）以及氧化銦鋅（indium zinc oxide；IZO）；金屬與氧化物的組合，諸如ZnO:Al或SnO2
:Sb；導電聚合物，諸如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(伸乙基-1,2-二氧基)噻吩]（PEDOT）、聚吡咯以及聚苯胺，以及類似物，但不限於此。
可使用具有相對小功函數的材料作為陰極材料，且可使用金屬、金屬氧化物、導電聚合物或類似材料作為陰極材料。陰極材料的特定實例包括金屬，諸如，鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、釓、鋁、銀、錫以及鉛，或其合金；多層結構材料，諸如LiF/Al或LiO2
/Al以及類似材料，但不限於此。
可使用已知的電洞注入材料作為電洞注入材料，且例如可使用下述者：銅酞菁化合物，諸如美國專利第4,356,429號中所揭露的銅酞菁；或星爆型胺衍生物（starburst-type amine derivative），諸如描述於文獻[高級材料（Advanced Material）, 6, 第677頁（1994）]中的三(4-肼甲醯基-9-基苯基)胺（TCTA）、4,4',4"-三[苯基(間甲苯基)胺基]三苯胺（m-MTDATA）或1,3,5-三[4-(3-甲基苯基苯基胺基)苯基]苯（m-MTDAPB）；作為具有溶解度的導電聚合物的聚苯胺/十二烷基苯磺酸、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸脂)、聚苯胺/樟腦磺酸或聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸酯)；以及類似材料。
可使用吡唑啉衍生物、芳胺類衍生物、芪（stilbene）衍生物、三苯基二胺衍生物以及類似物作為電洞傳輸材料，且亦可使用低分子材料或高分子材料作為電洞傳輸材料。
可使用噁二唑衍生物的金屬錯合物、蒽醌二甲烷（anthraquinodimethane）及其衍生物、苯醌（benzoquinone）及其衍生物、萘醌（naphthoquinone）及其衍生物、蒽醌（anthraquinone）及其衍生物、四氰蒽醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰乙烯及其衍生物、聯苯醌衍生物、8-羥基喹啉及其衍生物以及類似物作為電子傳輸材料，且亦可使用高分子材料以及低分子材料作為電子傳輸材料。
作為電子注入材料的實例，LiF通常用於本領域中，然而，本申請案不限於此。
可使用發紅光、綠光或藍光的材料作為發光材料，且視需要，可混合且使用兩種或大於兩種發光材料。在本文中，兩種或大於兩種發光材料可藉由沈積為個別供應源或藉由預混合及沈積為一個供應源而使用。另外，螢光材料亦可用作發光材料，然而，亦可使用磷光材料。作為發光材料，可單獨使用藉由結合分別自陽極及陰極注入的電子及電洞而發光的材料，然而，亦可使用具有涉及發光的主體材料及摻雜材料的材料。
當混合發光材料主體時，可混合相同系列主體，或可混合不同系列主體。舉例而言，可選擇任何兩種或大於兩種類型的N型主體材料或P型主體材料中的材料，且用作發光層的主體材料。
視所使用的材料而定，根據本說明書的一個實施例的有機發光元件可為頂部發射型、底部發射型或雙面發射型。
根據本說明書的一個實施例的化合物亦可根據用於有機發光元件中的類似原理用於包括有機太陽能電池、有機光導體、有機電晶體以及類似物的有機電子元件中。
在下文中，本說明書將參考實例更詳細地進行描述，然而，此等僅出於示出的目的，且本申請案的範疇不限於此。
[製備實例1]製備化合物9
1）製備化合物9-1
在將三乙胺（1000毫升）引入至2-溴-3-氯苯甲醛（A）（100公克，0.45莫耳，1當量）、乙炔苯（51.2公克，0.50莫耳，1.1當量）、Pd(PPh3
)2
Cl2
（二氯化雙(三苯膦)鈀(0)）（6.4公克，0.009莫耳，0.02當量）以及CuI（0.86公克，0.0045莫耳，0.01當量）中之後，將混合物在60℃下攪拌5小時。藉由向其中引入水來終止反應，且使用二氯甲烷（MC）及水萃取所得物。此後，用無水Na2
CO3
移除水分。使用矽膠管柱分離所得物，以獲得產率為77%的化合物9-1（85公克）。
2）製備化合物9-2
在將化合物9-1（170公克，0.70莫耳，1當量）及TsNHNH2
（對甲苯磺醯基醯肼）（144公克，0.77莫耳，1.1當量）引入至乙醇（EtOH）（3400毫升）中之後，將混合物在室溫（RT）下攪拌1小時。將所產生固體過濾且乾燥，以獲得產率為60%的化合物9-2（174公克）。
3）製備化合物9-3
在將化合物9-2（40公克，0.097莫耳，1當量）及AgOTf（三氟甲磺酸銀鹽）（3.8公克，0.014莫耳，0.15當量）引入至EtOH（800毫升）中之後，將混合物在70℃下攪拌2小時。向其中引入1,2-二苯基乙酮（38.4公克，0.19莫耳，2當量）及K3
PO4
（62.3公克，0.29莫耳，3當量），且將所得物在70℃下攪拌7小時。藉由向其中引入水來終止反應，且使用MC及水萃取所得物。此後，用無水Na2
CO3
移除水分。使用矽膠管柱分離所得物，以獲得產率為34%的化合物9-3（62公克）。
4）製備化合物9-4
在將化合物9-3（10公克，0.023莫耳，1當量）、4,4,4',4',5,5,5',5'-八甲基-2,2'-二(1,3,2-二氧雜硼戊烷)（5.9公克，0.035莫耳，1.5當量）、KOAc（乙酸鉀）（6.8公克，0.069莫耳，3當量）、Pd(dba)2
（雙(二苯亞甲基丙酮）鈀(0)）（1.3公克，0.0023莫耳，0.1當量）、Xphos（2-二環己基膦-2',4',6'-三異丙基聯苯)（2.2公克，0.0046莫耳，0.2當量）引入至1,4-二噁烷（100毫升）中之後，將混合物在80℃下攪拌6小時。藉由向其中引入水來終止反應，且使用MC及水萃取所得物。此後，用無水Na2
CO3
移除水分。使用矽膠管柱分離所得物，以獲得產率為74%的化合物9-4（9公克）。
5）製備化合物9
在將化合物9-4（10公克，0.019莫耳，1當量）、2-(3-溴苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪（C）（7.4公克，0.019莫耳，1當量）、K3
PO4
（8.1公克，0.038莫耳，2當量）以及Pd(PPh3
)4
（四(三苯基膦)鈀(0)）（11.1公克，0.0009莫耳，0.05當量）引入至1,4-二噁烷（100毫升）及H2
O（25毫升）中之後，將混合物在80℃下攪拌6小時。將所產生固體過濾且乾燥，以獲得產率為81%的化合物9（11公克）。
除使用下表1的中間物A代替2-溴-3-氯苯甲醛（A）、使用下表1的中間物B代替1,2-二苯基乙酮（B）以及使用下表1的中間物C代替2-(3-溴苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪（C）以外，以與製備實例1中相同的方式來合成化合物。
[表1]
| 化合物編號 | 中間物 A | 中間物 B | 中間物 C | 產率 |
| 12 |  |  |  | 66% |
| 25 | | |  | 56% |
| 30 | | |  | 57% |
| 35 | | |  | 55% |
| 36 | | |  | 60% |
| 86 | | |  | 56% |
| 103 | | |  | 69% |
| 113 |  | |  | 50% |
| 114 | | |  | 54% |
| 165 | | |  | 50% |
| 167 | | |  | 67% |
| 230 |  | |  | 56% |
| 237 | | |  | 53% |
| 253 | | |  | 64% |
| 258 | | |  | 60% |
| 272 | | |  | 63% |
| 309 | | |  | 51% |
| 365 | |  |  | 59% |
| 374 | |  |  | 64% |
| 391 | |  | | 62% |
| 410 | |  |  | 57% |
| 414 |  | |  | 51% |
以與製備實例中相同的方式來製備化合物，且合成鑑定結果示於表2及表3中。表2顯示1
H NMR（CDCl3
，200 MHz）的量測值，且表3顯示FD-質譜法（FD-MS：場解吸附質譜法）的量測值。
[表2]
[表3]
[ 實驗實例 ] ＜ 實驗實例 1＞ 1 ） 製造有機發光元件 - 比較例 1
| 化合物 | 1 H NMR (CDCl3 ，200Mz） |
| 9 | δ=8.28(5H, m), 7.84(4H, m), 7.70(1H, s), 7.48(1H, s), 7.59~7.41(22H, m), |
| 12 | δ=8.30(4H, m), 8.20(2H, s), 7.84(4H, m), 7.70(1H, s), 7.48(1H, s), 7.59~7.41(23H, m), |
| 25 | δ=8.28(5H, m), 7.84(4H, m), 7.70(2H, s), 7.48(1H, s), 7.59~7.41(25H, m), |
| 30 | δ=8.28(4H, m), 8.23(1H, s), 7.85(6H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(22H, m), |
| 35 | δ=8.23(1H, s), 7.79(7H, m), 7.70(1H, s), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(24H, m), |
| 36 | δ=8.30(4H, m), 8.20(2H, s), 7.84(4H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(24H, m), |
| 86 | δ=8.28(4H, m), 8.23(1H, s), 7.84(7H, m), 7.70(1H, s), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(24H, m), |
| 103 | δ=8.24(1H, d), 8.23(1H, s), 7.79(6H, m), 7.70(1H, s), 7.66(4H, s), 7.59~7.41(29H, m), |
| 113 | δ=8.28(4H, m), 7.98(1H, d), 7.93(1H, s), 7.77(3H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(19H, m) |
| 114 | δ=8.28(2H, dd), 8.23(1H, s), 7.98(1H, d), 7.93(1H, s), 7.77(5H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(19H, m) |
| 165 | δ=8.55(1H, d), 8.28(3H, m), 8.12(1H, d), 8.09(1H, s), 7.94(3H, m), 7.77(3H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.25(23H, m) |
| 167 | δ=8.55(1H, d), 8.23(1H, s), 8.12(1H, d), 8.09(1H, s), 7.94(3H, m), 7.79(6H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.25(23H, m) |
| 230 | δ=8.30(4H, m), 8.23(1H, s), 8.09(1H, s), 7.94(8H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(19H, m) |
| 237 | δ=8.28(4H, m), 8.09(1H, s), 7.85(6H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(19H, m), 7.25(6H, m) |
| 253 | δ=8.28(2H, m), 8.09(1H, s), 7.85(6H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(21H, m), 7.25(2H, dd) |
| 258 | δ=8.28(2H, dd), 8.23(1H, s), 8.09(1H, s), 7.75(5H, m), 7.70(1H, s), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(23H, m) |
| 272 | δ=8.30(2H, d), 8.20(2H, s), 8.17(2H, s), 8.09(1H, s), 7.79(4H, m), 7.72(1H, s), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(26H, m) |
| 309 | δ=8.24(3H, m), 8.09(1H, s), 7.82(6H, m), 7.70(1H, s), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(23H, m), 7.25(2H, dd) |
| 365 | δ=8.28(4H, m), 7.98(1H, d), 7.93(1H, s), 7.71(3H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(14H, m), 2.04(3H, s) |
| 374 | δ=8.28(2H, d), 8.23(1H, s), 8.05(2H, dd), 7.98(1H, d), 7.93(1H, s), 7.77(3H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(14H, m), 6.66(1H, s) |
| 391 | δ=8.65(1H, s), 8.28(4H, m), 8.09(1H, s), 7.82(2H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(16H, m) |
| 410 | δ=8.30(4H, m), 8.23(1H, s), 7.98(1H, d), 7.93(1H, s), 7.85(5H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(16H, m), |
| 414 | δ=8.44(1H, s), 8.28(3H, m), 8.01(4H, m), 7.81(3H, m), 7.66(1H, s), 7.59~7.41(18H, m), |
| 化合物 | FD-MS | 化合物 | FD-MS |
| 9 | m/z=703.83 (C50H33N5=703.27) | 12 | m/z=701.85 (C52H35N3=701.28) |
| 25 | m/z=779.93 (C56H37N5=779.30) | 30 | m/z=702.84 (C51H34N4=702.28) |
| 35 | m/z=702.84 (C51H34N4=702.28) | 36 | m/z=701.85 (C52H35N3=701.28) |
| 86 | m/z=778.94 (C57H38N4=778.31) | 103 | m/z=855.03 (C63H42N4=854.34) |
| 113 | m/z=627.73 (C44H29N5=627.24) | 114 | m/z=626.75 (C45H30N4=626.25) |
| 165 | m/z=792.30 (C56H36N6=792.93) | 167 | m/z=791.94 (C57H37N5=791.30) |
| 230 | m/z=702.84 (C51H34N4=702.28) | 237 | m/z=779.93 (C56H37N5=779.30) |
| 253 | m/z=703.83 (C50H33N5=703.27) | 258 | m/z=702.84 (C51H34N4=702.28) |
| 272 | m/z=777.95 (C58H39N3=777.31) | 309 | m/z=779.93 (C56H37N5=779.30) |
| 365 | m/z=565.67 (C39H27N5=565.23) | 374 | m/z=550.65 (C39H26N4=550.22) |
| 391 | m/z=551.64 (C38H25N5=551.21) | 410 | m/z=651.76 (C46H29N5=651.24) |
| 414 | m/z=650.77 (C47H30N4=650.25) |
連續地使用三氯乙烯、丙酮、乙醇以及蒸餾水各自5分鐘來超音波清洗自用於OLED的玻璃（由三星康寧有限公司（Samsung-Corning Co., Ltd.）製造）獲得的透明氧化銦錫（ITO）電極薄膜，將其儲存於異丙醇中，且使用。接著，將ITO基板安裝於真空沈積設備的基板夾中，且將以下4,4',4"-三(N,N-(2-萘基)-苯胺基)三苯胺（2-TNATA）引入至真空沈積設備中的區室中。
隨後，抽空腔室直至其中的真空度達至10-6
托，且接著藉由將電流施加至區室來蒸發2-TNATA，以在ITO基板上沈積厚度為600埃的電洞注入層。向真空沈積設備的另一區室中引入以下N,N'-雙(α-萘基)-N,N'-二苯基-4,4'-二胺（NPB），且藉由將電流施加至區室來蒸發，以在電洞注入層上沈積厚度為300埃的電洞傳輸層。
在如上形成電洞注入層及電洞傳輸層之後，將具有如下結構的發藍光材料沈積於其上作為發光層。特定言之，在真空沈積設備中的一側區室中，真空沈積厚度為200埃的H1（發藍光主體材料），且於其上真空沈積相對於主體材料達5%的D1（發藍光摻雜材料）。
隨後，沈積厚度為300埃的以下結構式E1的化合物作為電子傳輸層。
作為電子注入層，沈積厚度為10埃的氟化鋰（LiF），且使用厚度為1,000埃的Al陰極，且因此製造OLED。
同時，在10-8
托至10-6
托下藉由在OLED製造中使用的各材料真空昇華純化所有製造OLED所需的有機化合物。- 實例 1 至 實例 23 以 及比較例 2 至比較例 5
除使用表4中所顯示的化合物代替在形成電子傳輸層時使用的E1以外，以與比較例1中相同的方式製造有機電致發光元件。
2）評估有機發光元件
量測根據本揭露內容製造的藍光有機發光元件的驅動電壓、發光效率、色彩座標（CIE）以及使用壽命的結果如下表4中所顯示。
[表4]
| 化合物 | 驅動電壓（伏） | 效率（坎德拉/安培） | CIE (x, y) | 使用壽命（T95 ） | |
| 實例1 | 9 | 5.00 | 6.39 | (0.134, 0.101) | 47 |
| 實例2 | 12 | 5.02 | 6.32 | (0.134, 0.101) | 42 |
| 實例3 | 25 | 5.06 | 6.36 | (0.134, 0.100) | 44 |
| 實例4 | 30 | 4.87 | 6.58 | (0.134, 0.100) | 51 |
| 實例5 | 35 | 4.90 | 6.39 | (0.134, 0.102) | 53 |
| 實例6 | 36 | 4.96 | 6.45 | (0.134, 0.102) | 51 |
| 實例7 | 86 | 4.93 | 6.53 | (0.134, 0.101) | 50 |
| 實例8 | 103 | 4.83 | 6.54 | (0.134, 0.100) | 47 |
| 實例9 | 113 | 4.87 | 6.70 | (0.134, 0.101) | 52 |
| 實例10 | 114 | 4.98 | 6.45 | (0.134, 0.101) | 44 |
| 實例11 | 165 | 5.01 | 6.18 | (0.134, 0.100) | 48 |
| 實例12 | 167 | 5.04 | 6.20 | (0.134, 0.101) | 40 |
| 實例13 | 230 | 5.00 | 6.27 | (0.134, 0.100) | 42 |
| 實例14 | 237 | 5.02 | 6.23 | (0.134, 0.100) | 47 |
| 實例15 | 253 | 4.91 | 6.73 | (0.134, 0.100) | 52 |
| 實例16 | 258 | 4.89 | 6.86 | (0.134, 0.101) | 51 |
| 實例17 | 272 | 4.96 | 6.70 | (0.134, 0.100) | 50 |
| 實例18 | 309 | 4.98 | 6.73 | (0.134, 0.101) | 50 |
| 實例19 | 365 | 4.94 | 6.64 | (0.134, 0.100) | 51 |
| 實例20 | 374 | 4.98 | 6.63 | (0.134, 0.101) | 42 |
| 實例21 | 391 | 5.08 | 6.47 | (0.134, 0.101) | 46 |
| 實例22 | 410 | 5.01 | 6.58 | (0.134, 0.100) | 40 |
| 實例23 | 414 | 5.13 | 6.40 | (0.134, 0.100) | 40 |
| 比較例1 | E1 | 5.77 | 5.88 | (0.134, 0.100) | 30 |
| 比較例2 | E2 | 5.78 | 5.94 | (0.134, 0.101) | 30 |
| 比較例3 | E3 | 5.70 | 5.99 | (0.134, 0.100) | 31 |
| 比較例4 | E4 | 5.71 | 5.89 | (0.134, 0.100) | 32 |
| 比較例5 | E5 | 5.84 | 5.77 | (0.134, 0.101) | 28 |
如自表4的結果所見，與比較例1至比較例5相比，使用本揭露內容的藍色有機發光元件的電子傳輸層材料的有機發光元件具有更低的驅動電壓及顯著改善的發光效率以及使用壽命。
將此結果認為是由於以下事實：當使用具有適當長度及強度以及平坦度的化合物作為電子傳輸層時，藉由在特定條件下接收電子來製造處於激發態的化合物，且特定言之，當在化合物的異骨架位點中形成激發態時，在激發異骨架位點經歷其他反應之前，激發能將移動至穩態，且因此，相對穩定的化合物能夠高效地傳輸電子而不會分解或破壞化合物。出於參考，將在經激發時穩定的彼等化合物視為芳基或并苯類化合物或多環雜化合物。
因此，認為本揭露內容的化合物藉由增強電子傳輸特性或改善的穩定性而在驅動、效率以及使用壽命的所有態樣中帶來卓越表現。＜ 實驗實例 2＞ 1 ） 製造有機發光元件 - 比較例 6
連續地使用三氯乙烯、丙酮、乙醇以及蒸餾水各自5分鐘來超音波清洗自用於OLED的玻璃（由三星康寧有限公司製造）獲得的透明氧化銦錫（ITO）電極薄膜，將其儲存於異丙醇中，且使用。接著，將ITO基板安裝於真空沈積設備的基板夾中，且將以下4,4',4"-三(N,N-(2-萘基)-苯胺基)三苯胺（2-TNATA）引入至真空沈積設備中的區室中。
隨後，抽空腔室直至其中的真空度達至10-6
托，且接著藉由將電流施加至區室來蒸發2-TNATA，以在ITO基板上沈積厚度為600埃的電洞注入層。向真空沈積設備的另一區室中引入以下N,N'-雙(α-萘基)-N,N'-二苯基-4,4'-二胺（NPB），且藉由將電流施加至區室來蒸發，以在電洞注入層上沈積厚度為300埃的電洞傳輸層。
在如上形成電洞注入層及電洞傳輸層之後，將具有如下結構的發藍光材料沈積於其上作為發光層。特定言之，在真空沈積設備中的一側區室中，真空沈積厚度為200埃的H1（發藍光主體材料），且於其上真空沈積相對於主體材料達5%的D1（發藍光摻雜材料）。
隨後，沈積厚度為300埃的以下結構式E1的化合物作為電子傳輸層。
作為電子注入層，沈積厚度為10埃的氟化鋰（LiF），且使用厚度為1,000埃的Al陰極，且因此製造OLED。同時，在10-8
托至10-6
托下藉由在OLED製造中使用的各材料真空昇華純化所有製造OLED所需的有機化合物。- 實例 24 至實例 46 以及 比較例 7 至比較例 10
除在形成厚度為250埃的電子傳輸層E1之後，使用表5中所顯示的化合物在電子傳輸層上形成厚度為50埃的電洞阻擋層以外，以與比較例6中相同的方式製造有機電致發光元件。2 ） 評估有機發光元件
量測根據本揭露內容製造的藍光有機發光元件的驅動電壓、發光效率、色彩座標（CIE）以及使用壽命的結果如下表5中所顯示。
[表5]
| 化合物 | 驅動電壓（伏） | 效率（坎德拉/安培） | CIE (x, y) | 使用壽命（T95 ） | |
| 實例24 | 9 | 4.89 | 6.54 | (0.134, 0.101) | 49 |
| 實例25 | 12 | 4.80 | 6.67 | (0.134, 0.100) | 48 |
| 實例26 | 25 | 4.88 | 6.51 | (0.134, 0.100) | 54 |
| 實例27 | 30 | 4.70 | 6.60 | (0.134, 0.101) | 54 |
| 實例28 | 35 | 4.69 | 6.53 | (0.134, 0.100) | 57 |
| 實例29 | 36 | 4.61 | 6.55 | (0.134, 0.101) | 56 |
| 實例30 | 86 | 4.66 | 6.56 | (0.134, 0.101) | 51 |
| 實例31 | 103 | 4.70 | 6.60 | (0.134, 0.102) | 57 |
| 實例32 | 113 | 4.75 | 6.57 | (0.134, 0.100) | 56 |
| 實例33 | 114 | 4.82 | 6.49 | (0.134, 0.101) | 55 |
| 實例34 | 165 | 4.77 | 6.62 | (0.134, 0.100) | 53 |
| 實例35 | 167 | 4.80 | 6.38 | (0.134, 0.100) | 57 |
| 實例36 | 230 | 4.75 | 6.35 | (0.134, 0.102) | 58 |
| 實例37 | 237 | 4.66 | 6.40 | (0.134, 0.101) | 59 |
| 實例38 | 253 | 4.75 | 6.62 | (0.134, 0.101) | 57 |
| 實例39 | 258 | 4.72 | 6.50 | (0.134, 0.100) | 59 |
| 實例40 | 272 | 4.78 | 6.61 | (0.134, 0.100) | 50 |
| 實例41 | 309 | 4.73 | 6.55 | (0.134, 0.101) | 53 |
| 實例42 | 365 | 4.70 | 6.69 | (0.134, 0.100) | 51 |
| 實例43 | 374 | 4.59 | 6.66 | (0.134, 0.101) | 49 |
| 實例44 | 391 | 4.87 | 6.69 | (0.134, 0.101) | 50 |
| 實例45 | 410 | 4.83 | 6.75 | (0.134, 0.101) | 51 |
| 實例46 | 414 | 4.90 | 6.33 | (0.134, 0,101) | 48 |
| 比較例6 | E1 | 5.40 | 5.75 | (0.134, 0.100) | 39 |
| 比較例7 | E2 | 5.38 | 5.65 | (0.134, 0.101) | 36 |
| 比較例8 | E3 | 5.37 | 5.72 | (0.134, 0.100) | 39 |
| 比較例9 | E4 | 5.44 | 5.63 | (0.134, 0.101) | 38 |
| 比較例10 | E5 | 5.30 | 5.50 | (0.134, 0.100) | 37 |
如自表5的結果所見，與比較例6至比較例10相比，使用本揭露內容的藍色有機發光元件的電洞阻擋層材料的有機發光元件具有更低的驅動電壓及顯著改善的發光效率以及使用壽命。
將此結果認為是由於以下事實：在電洞穿過電子傳輸層且到達陽極而不在發光層中結合時，效率及使用壽命在OLED中降低。當使用具有深HOMO水準的化合物作為電洞阻擋層以便防止此類現象時，藉由電洞阻擋層的能量障壁來阻擋試圖穿過發光層且達至陰極的電洞。
因此，認為電洞及電子形成激子的機率增加，且在發光層中作為光發射的可能性增加，且本揭露內容的化合物在驅動、效率以及使用壽命的所有態樣中帶來卓越表現。＜ 實驗實例 3＞ 1 ） 製造有機發光元件 - 實例 47 至實例 69 以 及比較例 11 至比較例 15
用蒸餾水超音波清潔其上塗有ITO作為薄膜的厚度為1,500埃的玻璃基板。在完成用蒸餾水進行清潔之後，將基板用諸如丙酮、甲醇以及異丙醇的溶劑超音波清潔，接著乾燥，且在UV清潔器中使用UV進行UVO處理持續5分鐘。此後，將基板轉移至電漿清潔器（plasma cleaner；PT），且在真空下進行電漿處理以進行ITO功函數及殘餘膜移除之後，將基板轉移至熱沈積設備以進行有機沈積。
在透明ITO電極（陽極）上，有機材料形成於2-堆疊白色有機發光元件（white organic light emitting device；WOLED）結構中。對於第一堆疊，首先熱真空沈積300埃厚度的TAPC以形成電洞傳輸層。在形成電洞傳輸層後，將發光層如下熱真空沈積於其上。作為發光層，TCz1（主體）摻雜有8%藍色磷光摻質劑FIrpic，且沈積至300埃。在使用TmPyPB形成400埃的電子傳輸層之後，下表6中描述的化合物摻雜有20% Cs2
CO3
，以形成100埃的電荷產生層。
對於第二堆疊，首先熱真空沈積50埃厚度的MoO3以形成電洞注入層。藉由使TAPC摻雜有20% MoO3
至100埃且將TAPC沈積至300埃來形成電洞傳輸層（常用層）。在其上藉由使TCz1（主體）摻雜有8%綠色磷光摻質劑Ir(ppy)3
且將所得物沈積至300埃來形成發光層，且接著使用TmPyPB形成600埃的電子傳輸層。最後，藉由沈積10埃厚度的氟化鋰（LiF）在電子傳輸層上形成電子注入層，且接著藉由沈積1,200埃厚度的鋁（Al）陰極在電子注入層上形成陰極，且因此製造有機發光元件。
同時，在10-8
托至10-6
托下針對在OLED製造中使用的各材料真空昇華純化所有製造OLED所需的有機化合物。
2 ） 有機發光元件的驅動電壓及發光效率
對於如上所製造的有機發光元件中的每一者，使用由麥克科學公司（McScience Inc.）製造的M7000來量測電致發光（EL）特性，且利用所述量測結果，當標準亮度為3,500坎德拉/平方公尺時，經由由麥克科學公司製造的使用壽命量測系統（M6000）來量測T95
。量測根據本揭露內容製造的白色有機發光元件的驅動電壓、發光效率、外部量子效率以及色彩座標（CIE）的結果如表6中顯示。
[表6]
| 化合物 | 驅動電壓（伏） | 效率（坎德拉/安培） | CIE (x, y) | 使用壽命（T95 ） | |
| 實例47 | 9 | 7.13 | 63.67 | (0.220, 0.434) | 155 |
| 實例48 | 12 | 7.01 | 62.44 | (0.219, 0.430) | 163 |
| 實例49 | 25 | 7.10 | 63.40 | (0.219, 0.429) | 160 |
| 實例50 | 30 | 7.18 | 61.55 | (0.218, 0.427) | 167 |
| 實例51 | 35 | 7.05 | 59.45 | (0.218, 0.431) | 148 |
| 實例52 | 36 | 7.22 | 63.80 | (0.209, 0.421) | 131 |
| 實例53 | 86 | 7.17 | 62.77 | (0.210, 0.431) | 149 |
| 實例54 | 103 | 7.10 | 63.89 | (0.209, 0.422) | 167 |
| 實例55 | 113 | 7.25 | 60.77 | (0.212, 0.420) | 148 |
| 實例56 | 114 | 7.24 | 62.70 | (0.208, 0,420) | 165 |
| 實例57 | 165 | 7.14 | 58.99 | (0.212, 0.418) | 159 |
| 實例58 | 167 | 7.11 | 59.50 | (0.203, 0.415) | 160 |
| 實例59 | 230 | 7.12 | 58.81 | (0.219, 0.410) | 144 |
| 實例60 | 237 | 7.14 | 61.08 | (0.217, 0.420) | 129 |
| 實例61 | 253 | 7.22 | 62.01 | (0.216, 0.427) | 145 |
| 實例62 | 258 | 7.17 | 62.18 | (0.221, 0.423) | 170 |
| 實例63 | 272 | 7.19 | 60.98 | (0.219, 0.411) | 138 |
| 實例64 | 309 | 7.18 | 59.11 | (0.210, 0.422) | 140 |
| 實例65 | 365 | 7.22 | 59.55 | (0.211, 0.415) | 155 |
| 實例66 | 374 | 7.16 | 61.33 | (0.218, 0.410) | 133 |
| 實例67 | 391 | 7.20 | 60.88 | (0.210, 0.420) | 130 |
| 實例68 | 410 | 7.19 | 59.96 | (0.211, 0.417) | 137 |
| 實例69 | 414 | 7.06 | 64.33 | (0.209, 0.419) | 185 |
| 比較例11 | TmPyPB | 7.81 | 52.51 | (0.233, 0.432) | 109 |
| 比較例12 | E2 | 7.84 | 51.07 | (0.234, 0.439) | 106 |
| 比較例13 | E3 | 7.90 | 50.88 | (0.229, 0.423) | 116 |
| 比較例14 | E4 | 7.98 | 51.00 | (0.228, 0.435) | 109 |
| 比較例15 | E5 | 7.89 | 50.84 | (0.226, 0.434) | 107 |
如自表6的結果所見，與比較例11至比較例15相比，使用本揭露內容的2-堆疊白色有機發光元件的電荷產生層材料的有機發光元件具有更低的驅動電壓及改善的發光效率。
將此結果認為是由於以下事實：用作由具有恰當長度及強度以及平整度的所揭露化合物形成的N型電荷產生層的本揭露內容的化合物以及能夠結合於金屬的恰當雜化合物藉由向其中摻雜鹼金屬或鹼土金屬而在N型電荷產生層中形成能隙狀態，且由P型電荷產生層產生的電子易於經由N型電荷產生層中產生的能隙狀態注入至電子傳輸層中。因此，P型電荷產生層可有利地將電子注入且傳輸至N型電荷產生層，且因此在有機發光元件中降低驅動電壓且改善效率及使用壽命。
100:基板
200:陽極
300:有機材料層
301:電洞注入層
302:電洞傳輸層
303:發光層
304:電洞阻擋層
305:電子傳輸層
306:電子注入層
400:陰極
圖1至圖5為各自示出根據本說明書的一個實施例的有機發光元件的層壓結構的圖式。
100:基板
200:陽極
300:有機材料層
400:陰極
Claims (13)
- 一種雜環化合物，其由以下化學式1表示： [化學式1]其中，在化學式1中， R1至R5各自獨立地為氫；氘；鹵素基團；氰基；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基； L為直接鍵；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的伸芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的伸雜芳基；以及 Z為具有10至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或經取代或未經取代的氧化膦基，或由以下化學式2表示； [化學式2]
在化學式2中， X1至X3各自為CR或N，且其中至少一個為N； R、R21以及R22各自獨立地為氫；氘；具有1至60個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基； X1至X3、R21以及R22當中的相鄰基團彼此鍵結以形成經取代或未經取代的環； r為0至3的整數； a及b各自為1至5的整數；以及 當r、a以及b各自為2或大於2時，括弧中的取代基彼此相同或不同。
- 如請求項1所述的雜環化合物，其中化學式1由以下化學式1-1至化學式1-4中的任一者表示： [化學式1-1][化學式1-2]
[化學式1-3]
[化學式1-4]
在化學式1-1至化學式1-4中， 各取代基具有與化學式1中相同的定義。
- 如請求項1所述的雜環化合物，其中Z為經取代或未經取代的蒽基；或未經取代或經烷基取代的氧化膦基，或由化學式2表示。
- 如請求項1所述的雜環化合物，其中化學式2為由以下結構式中選出的任一者：在所述結構式中， R31及R32各自獨立地為具有1至20個碳原子的經取代或未經取代的烷基；具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基；或具有2至60個碳原子的經取代或未經取代的雜芳基，以及R33為氫；氘；或具有6至60個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
- 如請求項1所述的雜環化合物，其中R1至R3中的至少兩者各自獨立地為氰基；具有1至10個碳原子的經取代或未經取代的烷基；或具有6至20個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
- 如請求項1所述的雜環化合物，其中化學式1由以下化合物中的任一者表示：
。
- 一種有機發光元件，包含： 第一電極； 第二電極；以及 有機材料層，設置於所述第一電極與所述第二電極之間， 其中所述有機材料層包括一種或多種類型的如請求項1至請求項6中任一項所述的雜環化合物。
- 如請求項7所述的有機發光元件，其中所述有機材料層包括電子傳輸層，且所述電子傳輸層包括所述雜環化合物。
- 如請求項7所述的有機發光元件，其中所述有機材料層包括電洞阻擋層，且所述電洞阻擋層包括所述雜環化合物。
- 如請求項7所述的有機發光元件，更包含一個由下列所構成的族群中選出的層：發光層、電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層、電子阻擋層以及電洞阻擋層。
- 如請求項7所述的有機發光元件，包含： 第一堆疊，設置於所述第一電極上且包括第一發光層； 電荷產生層，設置於所述第一堆疊上；以及 第二堆疊，設置於所述電荷產生層上且包括第二發光層， 其中所述第二電極設置於所述第二堆疊上。
- 如請求項11所述的有機發光元件，其中所述電荷產生層包括所述雜環化合物。
- 如請求項12所述的有機發光元件，其中所述電荷產生層包括N型電荷產生層，且所述N型電荷產生層包括所述雜環化合物。
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