TWI491612B - 具有新穎電洞傳導材料之有機發光二極體（ｏｌｅｄ） - Google Patents

Description

具有新穎電洞傳導材料之有機發光二極體(OLED)

本發明係關於包含含有有機金屬配位化合物之發光層之有機發光二極體(OLED)電致發光裝置的領域，該有機金屬配位化合物含有具有高三重態能量之專門配位體(tailored ligands)。

雖然有機電致發光(EL)裝置已悉知二十多年，但其等性能一般由於數種不良作用而受到限制。最簡單形式之有機EL裝置係由一用於電洞注入之陽極、一用於電子注入之陰極、與夾在此兩電極之間以支援產生發光之電荷重組之有機介質組成。通常將此等裝置稱作有機發光二極體(OLED)。現今，最有效之發射體為發燐光的發射體，其中輻射自三重態躍遷至基態。通常，在現有技藝的OLED中使用銥或鉑複合物。一般而言，將介於5重量%與15重量%之發燐光的發射體摻雜於一種材料中。對基質材料之三重態能階而言，極為需要使用發燐光的發射體。

若基質之三重態能階低於該發射體之三重態能階，則能量會自發射體轉移至基質，進而使光發射熄滅。只有基質之三重態能階高於發射體之三重態能階時，能量轉移才會受到抑制且所得OLED才能呈現高量子效率。量子效率係注入OLED之電荷載體對與釋出光子之比率。

就紅色、黃色及黃綠色發射體而言，不難實現此要求，因大部分基質材料之三重態能階相當於520至550nm之輻射波長。僅對於具有波長小於520nm及尤其小於470nm之發射體，幾乎沒有合適的基質材料。

因許多發燐光金屬複合物可良好地傳導電子，所以使用傳導電洞之基質材料。因此，不斷需求具有高三重態能階之電洞傳導材料。

因此，本發明之一目的係提供一種包含具有高三重態能階之新穎電洞傳導材料之OLED。

藉由包含具有結構I之電洞傳導材料之OLED實現此目的：

其中R¹ 、R² 、R³ 及R⁴ 獨立地係選自包含基團II與III之群：

其中任一R^I 、R^II 係獨立地選自包含氫、烷基、烷氧基、鹵烷基、環烷基、雜環烷基、芳基、雜芳基之群。

此等材料具有將於下文顯示之出乎意料之高三重態能階。自本技藝之說明熟知，具有此三重態能階之基質材料可用於具有高至約460nm發射波長之發藍色燐光之發射體。

通用基團定義：

如烷基、烷氧基、芳基之通用基團已在通篇說明書及申請專利範圍中使用。除另外具體說明，否則以下基團係可應用於本文所揭示之化合物中之較佳基團：烷基：直鏈與支鏈C1至C8烷基，環烷基：C3至C8環烷基，烷氧基：C1至C6烷氧基，芳基：選自具有分子量小於300之同碳芳香族化合物，雜芳基：選自由以下基團組成之群：吡啶基、嘧啶基、吡基、三唑基、嗒基、1,3,5-三基、喹啉基、異喹啉基、喹啉基、咪唑基、吡唑基、苯并咪唑基、噻唑基、唑啶基、吡咯基、咔唑基、吲哚基、及異吲哚基，其中該雜芳基可經由所選擇之雜芳基之環中之任一原子與化合物連接，雜環烷基：係選自由以下基團組成之群：吡咯啉基、吡咯啶基、嗎啉基、哌啶基、哌基、環己烷亞胺基、1,4-哌基、四氫噻吩基、四氫呋喃基、1,4,7-三氮雜環壬基、1,4,8,11-四氮雜環十四烷基、1,4,7,10,13-五氮雜環十五烷基、1,4-二氮雜-7-硫雜環壬烷基、1,4-二氮雜-7-氧雜-環壬烷基、1,4,7,10-四氮雜環十二烷基、1,4-二烷基、1,4,7-三硫雜環壬烷基、四氫哌喃基、及唑啶基，其中該雜環烷基可經由所選擇之雜環烷基之環中之任一原子與化合物連接，鹵烷基：係選自由單-、雙-、三-、多-及全鹵化直鏈與支鏈C1至C8烷基組成之群。

除另外具體說明，否則以下基團為可應用於本文所揭示之化合物中之更佳基團。烷基：直鏈與支鏈C1至C6烷基，環烷基：C6至C8環烷基，烷氧基：C1至C4烷氧基，芳基：選自由苯基、聯苯基、萘基、蒽基、及菲基組成之群，雜芳基：選自由以下基團組成之群：吡啶基、嘧啶基、喹啉基、吡唑基、三唑基、異喹啉基、咪唑基、及唑啶基，其中該雜芳基可經由所選擇之雜芳基之環中之任一原子與化合物連接，雜伸芳基：選自由以下基團組成之群：吡啶-2,3-二基、吡啶-2,4-二基、吡啶-2,6-二基、吡啶-3,5-二基、喹啉-2,3-二基、喹啉-2,4-二基、異喹啉-1,3-二基、異喹啉-1,4-二基、吡唑-3,5-二基、及咪唑-2,4-二基。

根據本發明之一較佳實施例，R¹ 、R² 、R³ 及R⁴ 中之至少一者係位於相對於氧的對位。其顯示將進一步提高用於本發明中之大範圍應用之材料之有益特性。

根據本發明之一較佳實施例，R¹ =R² 及/或R³ =R⁴ ；更佳R¹ =R² =R³ =R⁴ 。其顯示將進一步提高用於本發明中之大範圍應用之材料之有益特性。

根據本發明之一較佳實施例，R^I 、R^II 中之至少一者係位於相對於氮的對位。其顯示將進一步提高用於本發明之大範圍應用之材料之有益特性。

根據本發明之一較佳實施例，R^I 、R^II 係獨立地選自由甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基及第三丁基組成之群。其顯示將進一步提高用於本發明之大範圍應用之材料之有益特性，尤其係就材料在各種溶劑中之溶解性而言。

根據本發明之一較佳實施例，本發明之化合物I係用於阻擋三重態激子自OLED之一部分擴散至OLED之另一部分。

本發明之化合物可，例如由螺旋雙二苯并哌喃構成，根據R. G. Clarkson,M. Gomberg,J. Am. Chem. Soc. 1930,52,2887(2881-2891)，其因如下而尤為合理

-親電子及/或自由基鹵化作用，及

-利用鈀觸媒之Hartwig-Buchwald胺化作用及/或利用銅之Ullman反應型胺化作用。

本發明之較佳照明單元包含如上所述之OLED裝置及可用於家庭應用、商場照明、家居照明、強調照明、點照明、劇場照明、纖維光學應用、投影系統、自亮顯示器、醫學照明應用、像素化顯示器、分段顯示器、警示標誌、指示標誌、裝飾照明，等。

前述組件以及所申請之組件及在所述實施例中根據本發明使用之組件，就其等尺寸、形狀、材料選擇及技術概念而言不具任何例外性以致可不受限制地使用在切合領域已知之選擇準則。

在附加申請專利範圍、圖案及相關圖案與實例之以下描述中揭示本發明之目的之其他細節、形態、特徵與優勢，其中實例係以舉例之方式顯示本發明之OLED之數種較佳實施例。

實例I 實例I表示具有以下結構之2,2',7,7'-四(3,6-二甲基-咔唑-9-基)-9,9'-螺旋雙二苯并哌喃：

其可經由Hartwig-Buchwald胺化作用以2,2',7,7'-四碘-9,9'-螺旋雙二苯并哌喃(可藉由親電子碘化作用自螺旋雙二苯并哌喃輕易製得)與3,6-二-甲基-9H-咔唑製得且具有435nm之三重態能階。

實例II表示具有以下結構之2,2',7,7'-四(3,6-二-第三丁基-咔唑-9-基)-9,9'-螺旋雙二苯并哌喃：

其可(利用不同咔唑)如實例I製得且具有436nm之三重態能階。

可以兩種方式使用所述之發明材料：於發射層中作為基質材料(一般而言於此等層中摻雜有發燐光發射體)或作為三重態激子阻礙層。OLED之一典型結構如下：陽極-ITO 120nm/電洞注射層10nm/電洞傳輸層30nm/發射體層30nm/電洞阻礙層10nm/電子傳輸層40nm/電子注射層1nm/陰極-Al 100nm。此處，在以下兩層中使用具有高三重態能階之材料：

-　發射層，其中以至，較佳介於與之間，更佳介於與之間之重量百分比摻雜有發燐光發射體。

-　用以阻止三重態激子擴散出輻射區域之電洞傳輸層。

以上詳述實施例中之元件與形態之具體組合僅係舉例；亦明確考慮於本發明及以引用方式併入本文之專利案/申請案中以其他教示交換及替代此等教示。正如熟習本技藝者將理解，在不脫離所申請之本發明之精神與範圍下可由一般熟習本技藝者對本文描述之內容進行變化、修改或其他實施例。因此，以上之描述僅係實例之方式且不作限制之用。在以下申請專利範圍與附於其之等效內容界定本發明之範圍。進一步，於本說明書與申請專利範圍中使用之參考資料並非限制所申請之本發明之範圍。

Claims (9)

1. 一種包含具有化合物I之至少一層之OLED， 其中R¹ 、R² 、R³ 及R⁴ 係獨立地選自包含基團II與III之群： 其中任一R^I 、R^II 係獨立地選自包含氫、烷基、鹵烷基、環烷基、芳基、雜芳基之群，其中以介於1重量%與50重量%之間的濃度將發燐光材料摻雜於該層中。
2. 如請求項1之OLED，其中R¹ 、R² 、R³ 及R⁴ 中之至少一者係位於相對於氧的對位。
3. 如請求項1之OLED，其中R¹ =R² 及/或R³ =R⁴ 。
4. 如請求項1之OLED，其中R¹ =R² =R³ =R⁴ 。
5. 如請求項1之OLED，其中R^I 、R^II 中之至少一者係位於相對於氮之對位。
6. 如請求項1之OLED，其中R^I 、R^II 係獨立地選自包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基與第三丁基之群。
7. 如請求項1至6中任一項之OLED，其中該化合物I係用於阻擋三重態激子自該OLED之一部分擴散至該OLED之另一部分。
8. 如請求項1至6中任一項之OLED，其中該化合物I係使用在發射層中作為基質材料。
9. 一種照明單元，其包含如請求項1至7中任一項之OLED且可用於以下應用中之一或多者：家庭應用、商場照明、家居照明、強調照明、點照明、劇場照明、纖微光學應用、投影系統、自亮顯示器、醫學照明應用、像素化顯示器、分段顯示器、警示標誌、指示標誌、裝飾照明。