TWI614236B - 具電子注入及/或電子傳輸能力之新型化合物及包含其之有機發光裝置 - Google Patents

具電子注入及/或電子傳輸能力之新型化合物及包含其之有機發光裝置 Download PDF

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Abstract

提供由以下化學式1表示之一種化合物及包含其之有機發光裝置：
化學式1中之取代基與說明書中所定義者相同。

Description

具電子注入及/或電子傳輸能力之新型化合物及包 含其之有機發光裝置
相關申請案之交互參照
與本申請案一同提出之在申請資料表中核證之外國或國內優先權主張之任何或所有申請案，併入於此作為參照。
本申請案主張2012年7月11日向韓國智慧局提出之申請案號10-2012-0075745及2013年2月18日向韓國智慧局提出之申請案號10-2013-0016979之權益，其全部內容將併入於此作為參照。
一或多個實施例係關於用於有機發光裝置之化合物及包含該化合物之有機發光裝置。
為自發光裝置之有機發光裝置(OLEDs)具有像是廣視角、優良對比、快速反應、高亮度、優良驅動電壓特性且可供彩色影像之優點。
傳統的有機發光裝置具有包含基板及依序堆疊陽極、電洞傳輸層(HTL)、發光層(EML)、電子傳輸層(ETL)及陰極於基板 上之結構。關於此點，電洞傳輸層、發光層及電子傳輸層為以有機化合物形成之有機薄膜。
具有上述結構之有機發光裝置之操作原則如下。
當電壓施加於陽極及陰極間時，自陽極注入之電洞經由電洞傳輸層移動至發光層，而自陰極注入之電子經由電子傳輸層移動至發光層。電洞與電子於發光層中再結合以產生激子。當激子自基態回落至基態時，發出光線。
使用在電子傳輸層為有機單分子材料之傳統發光裝置具有短使用壽命、低耐儲性及低可靠性。此些缺點係由於有機材料之物理、化學、光化學或電化學特性之變化及氧化、分層與陽極之低耐久性。
一或多個實施例包含用於具有改良特性之有機發光裝置之化合物及包含該化合物之高效率、低電壓、高亮度與長使用壽命之One or m有機發光裝置。新型化合物具有改良之電氣特性、良好之電賀傳輸能力、改良之發光能力及足以防止結晶化之高玻璃轉換溫度(Tg)。新型化合物適合作為用於任何顏色之螢光或磷光裝置之電子傳輸材料或作為相較於現存之基質材料，具有較高發光效率及較長使用壽命之紅色、綠色、藍色或白色發光材料。新型化合物亦具有適當之色座標。
另外的態樣將部分闡明於以下說明書中，且一部分可自說明書中顯而易見，或可藉由實施本實施例而得知。
根據一或多個實施例，提供具有電子注入及/或電子傳輸能力之化合物，該化合物係由以下化學式1表示：
Figure TWI614236BD00001
其中，於化學式1中，R1與R2各獨立地為鹵素基、氰基、經取代或未經取代之C1-C60烷基、經取代或未經取代之C6-C60芳基、經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；R3為經取代或未經取代之C6-C60芳基或經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；X為單鍵或經取代或未經取代之C3-C10伸芳基；而A為經取代或未經取代之C3-C60雜芳基或包含N、O、或S之經取代或未經取代之C6-C60縮合多環基；且n為1至7之整數。
根據一或多個實施例，有機發光裝置包含：第一電極；第二電極；及設置於第一電極與第二電極間之有機層，有機層包含以上化學式1之化合物。
根據一或多個實施例，平板顯示裝置包含以上定義之有機發光裝置，其中有機發光裝置之第一電極電性連結薄膜電晶體之源極電及或汲極電極。
此些及/或其他態樣將自以下實施例之描述，結合附隨圖 示而變得顯而易見且更加容易理解，其中：第1圖係為根據實施例之有機發光裝置之結構之示意圖。
現將對實施例進行詳細參照，範例繪示於附隨圖式中，其中通篇中相似之參考標號表示相似之元件。關於此點，本實施可具有不同形式且不應被解釋為受到本文所述之實施例之限制。據此，實施例僅藉參照圖式描述於下以解釋本說明書之態樣。如使用於本文中，詞語「及/或」包含一或多個相關條列項目之任何及所有組合。當如「至少之一」之敘述前綴於一表列元件時，係修飾整個表列元件而非修飾表列中之個別元件。
根據實施例，提供以下化學式1表示之化合物：
Figure TWI614236BD00002
於化學式1中，R1與R2各獨立地為鹵素基、氰基、經取代或未經取代之C1-C60烷基、經取代或未經取代之C6-C60芳基、經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；R3為經取代或未經取代之C6-C60芳基或經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；X為單鍵或經取代或未經取代之C3-C10伸芳基；而 A為經取代或未經取代之C3-C60雜芳基或包含N、O、或S之經取代或未經取代之C6-C60縮合多環基；且n為1至7之整數。
關於化學式1中之取代基A，在未經取代雜芳基或包含N、O、或S之未經取代縮合多環基中之至少一氫原子可經由，例如將描述於後之烷基之取代基、包含經由單鍵連結之複數個芳基及/或雜芳基之取代基(例如，間三聯苯基(m-terphenyl group))或4,4’-(1,3-伸苯基)二吡啶基(4,4’-(1,3-phenylene)dipyridine group)所取代。雜芳基或縮合多環基之取代基不限於此。
於一些實施例中，化學式1之化合物可提供與現存之電子注入或傳輸材料相比，較低之驅動電壓與較高之效率。因此，使用化學式1之化合物製造之有機發光裝置可具有改良之使用壽命特性及較高之電源效率並減少功耗。
於化學式1的化合物中，取代基R3與X係以直線排列，其導致較長之共軛長度進而造成高分子偶極矩。因此高偶極矩能夠使兼具電子注入及/或傳輸能力之化學式1之化合物更加易於傳輸電子，並因此降低有機發光裝置之驅動電壓。
現將詳細描述化學式1之化合物之取代基。
於一些實施例中，化學式1中之X可為單鍵或伸苯基。
於一些實施例中，化學式1中之R1與R2可被鍵結以形成螺旋型。
於一些其他實施例中，化學式1中之R1與R2可各獨立地為甲基、苯基或吡啶基。
於一些其他實施例中，化學式1中之R3可為由化學式2a至2f表示之基團中的其中之一。
Figure TWI614236BD00003
於化學式2a至2f中，Y1、Y2與Y3各獨立地為由-N=或-C(R20)=表示之連結基；Z1、Z2與R20各獨立地為氫原子、氘原子、經取代或未經取代之C1-C20烷基、經取代或未經取代之C6-C20芳基、經取代或未經取代之C3-C20雜芳基、經取代或未經取代之C6-C20縮合多環基、經C6-C20芳基或C3-C20雜芳基取代之氨基、鹵素基、氰基、硝基、羥基或羧基；p為1至9之整數；且*表示鍵結位置。
於一些實施例中，化學式1中之A可為由化學式3a至3l表示之基團中的其中之一：
Figure TWI614236BD00004
於化學式3a至3l中，Y1、Y2及Y3各獨立地為由-N=或-C(R20)=表示之連結基；Z1、Z2、R20、R30及R31各獨立地為氫原子、氘原子、經取代或未經取代之C1-C20烷基、經取代或未經取代之C6-C20芳基、經取代或未經取代之C3-C20雜芳基、經取代或未經取代之C6-C20縮合多環基、鹵素基、氰基、硝基、羥基或羧基；Q1為S或O；p為1至7之整數；且*表示鍵結位置。
下文中，將詳細描述藉參照化學式描述之取代基。關於此點，取代基中碳的數量僅表示說明之目的，而不限制取代基之特性。
用於本文中之未經取代之C1-C60烷基可為線型或分支。烷基之範例可包含但不限於，甲基、乙基、丙基、異丁基(isobutyl)、第二丁基(sec-butyl)、戊基、異戊基(iso-amyl)、己基、庚基(heptyl)、辛基(octyl)、壬基(nonanyl)及十二烷基(dodecyl)。烷基中之至少一個氫原子可經氘原子、鹵素原子、羥基、硝基、氰基、氨基、甲脒基(amidino group)、肼(hydrazine)、腙(hydrazone)、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、C6-C16芳基或C4-C16雜芳基取代。
未經取代之C2-C60烯基表示具有至少一個碳碳雙鍵於烷基之中心或末端之不飽和基團。烯基之範例包含乙烯(ethenyl)、 丙烯(propenyl)、丁烯(butenyl)等。未經取代之烯基中之至少一氫原子可經上述關於烷基之取代基取代。
未經取代之C2-C60炔基包含至少一個碳碳參鍵於烷基之中心或末端之基團。未經取代之C2-C60炔基之非限制實例為乙炔(acetylene)、丙炔(propynyl)、苯基乙炔(phenylacetylene)、萘基乙炔(naphthylacetylene)、異丙基乙炔(isopropylacetylene)、叔丁基乙炔(t-butylacetylene)及二苯乙炔(diphenylacetylene)。炔基中之至少一氫原子可經上述關於烷基之取代基取代。
未經取代之C3-C60環烷基表示C3-C60環型烷基。其中環烷基中之至少一氫原子可經上述關於經取代之C1-C60烷基之取代基取代。
未經取代之C1-C60烷氧基表示具有-OA之結構的基團，其中A為如上述之未經取代之C1-C60烷基。未經取代之C1-C60烷氧基之非限制實例為甲氧基(methoxy group)、乙氧基(ethoxy group)、丙氧基(propoxy group)、異丙氧基(isopropyloxy group)、丁氧基(butoxy group)及戊氧基(pentoxy group)。烷氧基中之至少一氫原子可經上述關於烷基之取代基取代。
未經取代之C5-C60芳基表示包含至少一個環之碳環芳香(carbocyclic aromatic)系統。至少兩個環可彼此融合或以單鍵彼此連結。詞彙「芳」表示芳香系統，像是苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)、蒽基(anthracenyl)。芳基中之至少一氫原子可經上述關於未經取代之C1-C60烷基之取代基取代。
經取代或未經取代之C6-C60芳基之非限制實例為苯基、C1-C10烷苯基(alkylphenyl group)(例如，乙苯基(ethylphenyl group))、鹵苯基(halophenyl group)(例如，o-、m-及p-氟苯基(fluorophenyl group)、二氯苯基(dichlorophenyl group))、氰苯基(cyanophenyl group)、二氰苯基(dicyanophenyl group)、三氟甲氧基苯基(trifluoromethoxyphenyl group)、聯苯基(biphenyl group)、鹵素基聯苯基(halobiphenyl group)、氰基聯苯(cyanobiphenyl group)、C1-C10烷基聯苯基(alkyl biphenyl group)、C1-C10烷氧聯苯基(alkoxybiphenyl group)、o-、m-及p-甲苯基(tolyl group)、o-、m-及p-異丙苯基(cumenyl group)、2,4,6-三甲苯基(mesityl group)、苯氧基苯基(phenoxyphenyl group)、(α,α-二甲基苯)苯基((α,α-dimethylbenzene)phenyl group)、(N,N'-二甲基)胺苯基((N,N'-dimethyl)aminophenyl group)、(N,N'-二苯基)胺苯基((N,N'-diphenyl)aminophenyl group)、並環戊二烯基(pentalenyl group)、茚基(indenyl group)、萘基(naphthyl group)、鹵萘基(halonaphthyl group)(例如，氟萘基(fluoronaphthyl group))、C1-C10烷基萘基(alkylnaphthyl group)(例如，甲基萘基(methylnaphthyl group))、C1-C10烷氧基萘基(alkoxynaphthyl group)(例如，甲氧基萘基(methoxynaphthyl group))、氰萘基(cyanonaphthyl group)、蒽基(anthracenyl group)、薁基(azulenyl group)、並庚間三烯基(heptalenyl group)、苊烯基(acenaphthylenyl group)、萉基(phenalenyl group)、茀基(fluorenyl group)、蒽醌基(anthraquinonyl group)、甲基蒽基(methylanthryl group)、菲基(phenanthryl group)、聯三伸苯(triphenylene group)、芘基(pyrenyl group)、蒯基(chrysenyl group)、乙基-蒯基(ethyl-chrysenyl group)、苉基(picenyl group)、苝基(perylenyl group)、氯苝基(chloroperylenyl group)、五苯基(pentaphenyl group)、稠五苯基(pentacenyl group)、聯四苯基(tetraphenylenyl group)、六苯基(hexaphenyl group)、稠六苯基 (hexacenyl group)、茹基(rubicenyl group)、蔻基(coronenyl group)、聯伸三萘基(trinaphthylenyl group)、異稠七苯基(heptaphenyl group)、稠七苯基(heptacenyl group)、芘蒽基(pyranthrenyl group)及莪基(ovalenyl group)。
用於本文中之未經取代之C3-C60雜芳基包含選自N、O、P及S之1、2或3個雜原子。至少兩個環可彼此融合或以單鍵彼此連結。未經取代之C3-C60雜芳基之非限制實例包含吡唑基(pyrazolyl group)、咪唑基(imidazolyl group)、噁唑基(oxazolyl group)、噻唑基(thiazolyl group)、三唑基(triazolyl group)、四唑基(tetrazolyl group)、噁二唑基(oxadiazolyl group)、吡啶基(pyridyl group)、嗒嗪基(pyridazinyl group)、嘧啶基(pyrimidinyl group)、三嗪基(triazinyl group)、咔唑基(carbazolyl group)、吲哚基(indolyl group)、喹啉基(quinolyl group)、異喹啉基(isoquinolyl group)、以及二苯並噻吩基(dibenzothienyl group)。另外，雜芳基中之至少一氫原子可經上述關於未經取代之C1-C60烷基之取代基取代。
未經取代之C5-C60芳氧基為由-OA1表示之基團，其中A1可為C5-C60芳基。芳氧基之實例為苯氧基(phenoxy group)。芳氧基中之至少一氫原子可經上述關於未經取代之C1-C60烷基之取代基取代。
未經取代之C5-C60芳硫基為由-SA1表示之基團，其中A1可為C5-C60芳基。芳硫基之非限制實例為苄硫基(benzylthio group)、萘硫基(naphthylthio group)。芳硫基中之至少一氫原子可經上述關於未經取代之C1-C60烷基之取代基取代。
用於本文中之未經取代之C6-C60縮合多環基表示包含 含有相互融合之至少一芳香環及/或至少一非芳香環之至少兩環之基團，或表示於可不形成共軛結構之環中具有不飽合基之基團。未經取代之C6-C60縮合多環基與芳基及雜芳基之區別在於其為非芳香族。
用於本文中之包含N、O或S縮合多環基表示包含N、O或S與其中相互融合之至少一芳香環及/或至少一非芳香環之至少兩環之基團，或表示包含N、O或S並於可不形成共軛結構之環中具有不飽合基之基團。未經取代之C6-C60縮合多環基表示非芳香族化合物。
另外，縮合多環基或包含N、O或S之縮合多環基中之至少一氫原子可經上述關於未經取代之C1-C60烷基之取代基取代。
由化學式1表示之化合物之非限制實例為由以下化學式表示之化合物1至70。
Figure TWI614236BD00005
Figure TWI614236BD00006
Figure TWI614236BD00007
Figure TWI614236BD00008
Figure TWI614236BD00009
Figure TWI614236BD00010
根據其他實施例，有機發光裝置包含第一電極、第二電極及設置於第一電極與第二電極間之有機層，其中有機層包含上 述化學式1之化合物。
有機層可包含選自電洞注入層、電洞傳輸層、兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層(下文中之「H-功能層」)、緩衝層、電子阻擋層、發光層、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層及兼具電子注入與電子傳輸能力之功能層(下文中之「E-功能層」)間的至少之一層。
於一些實施例中，有機發光裝置可包含電子注入層、電子傳輸層、兼具電子注入與電子傳輸能力之功能層、發光層、電洞注入層、電洞傳輸層或兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層，其中電子注入層、電子傳輸層或兼具電子注入與電子傳輸能力之功能層可包含化學式1之化合物。發光層可包含蒽系化合物、芳氨系化合物或苯乙烯系化合物。
於一些其他實施例中，有機發光裝置可包含電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞注入層、電洞傳輸層或兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層；發光層中之紅色發光層、綠色發光層、藍色發光層與白色發光層中的至少之一可包含磷光化合物；且電洞注入層、電洞傳輸層或兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層中的至少之一可包含電荷產生材料。於一些實施例中，電荷產生材料可為p型摻質，而p型摻質可為醌衍生物、金屬氧化物或含氰基化合物。
於一些實施例中，有機層可包含電子傳輸層，而電子傳輸層可包含電子傳輸有機化合物及金屬錯合物。金屬錯合物可為鋰(Li)錯合物。
如用於本文中，詞語「有機層」表示設置於有機發光裝 置之第一電極與第二電極間之單層或複數層。
第1圖係為根據實施例之有機發光裝置之剖面示意圖。下文中將參照第1圖描述根據實施例之有機發光裝置之結構及其製造方法。
基板(圖未示)可為用於現存有機發光裝置之任何基板。於一些實施例中，基板可為具有強機械強度、熱穩定性、透光性、表面光滑、易於處理並防水之玻璃基板或透明塑膠基板。
第一電極可以沉積或濺射第一電極形成材料於基板上而形成。當第一電極為陽極時，具有高功率之材料可用作為第一電極形成材料以幫助電洞注入。第一電極可為反射電極或透明電極，像是ITO、IZO、SnO2及ZnO之透明且導電之材料可用以形成第一電極。第一電極可利用鎂(Mg)、鋁(Al)、鋁-鋰(Al-Li)、鈣(Ca)、鎂-銦(Mg-In)、鎂-銀(Mg-Ag)等形成為反射電極。
第一電極可具有單層結構或包含至少兩層之多層結構。舉例而言，第一電極可具有ITO/Ag/ITO之三層結構，但不限於此。
有機層設置於第一電極上。
有機層可包含電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、緩衝層(圖未示)、發光層(EML)、電子傳輸層(ETL)或電子注入層(EIL)。
電洞注入層可藉由真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄、蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於第一電極上。
當電洞注入層利用真空沉積形成時，真空沉積條件可根 據用以形成電洞注入層之化合物及將形成之電洞注入層所需之結構與熱特性而有所變動。舉例而言，真空沉積可於約100℃至約500℃之溫度、約10-8torr至約10-3torr之壓力及約0.01至約100Å/sec之沉積速率下執行。然而，沉積條件不限於此。
當電洞注入層利用旋轉塗佈形成時，塗佈條件可根據用以形成電洞注入層之化合物、將形成之電洞注入層所需之結構及熱特性而有所變動。舉例而言，塗佈速率可於約2,000rpm至約5,000rpm之範圍內，且在塗佈後執行以移除溶劑之熱處理溫度可於約80℃至約200℃之範圍內。然而，塗佈條件不限於此。
電洞注入層可包含通常用以形成電洞注入層之材料。可用以形成電洞注入層之材料之非限制實例為N,N'-聯苯-N,N'-雙-[4-(苯基-間甲苯基-氨基)-苯基]-聯苯-4,4'-二胺(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine,DNTPD)、例如酞菁銅之酞菁化合物、4,4',4"-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine,m-MTDATA)、N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基聯苯胺(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine,NPB)、TDATA、2T-NATA、聚苯胺/十二烷基苯磺酸(polyaniline/dodecylbenzenesulfonic acid(Pani/DBSA)、聚(3,4-乙烯基二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate)(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟腦磺酸(polyaniline/camphor sulfonicacid(Pani/CSA)及聚苯胺/聚(4-硫磺苯乙烯)((polyaniline)/poly(4-styrenesulfonate,PANI/PSS)。
Figure TWI614236BD00011
電洞注入層之厚度可為約100Å至約10000Å，且於一些實施例中，可為約100Å至約1000Å。當電洞注入層之厚度於此範圍時，電洞注入層可具有良好之電洞注入能力而不需大幅(substantial)增加驅動電壓。
接著，電洞傳輸層可藉由真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄、蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於電洞注入層上。當電洞傳輸層利用真空沉積形或旋轉塗佈形成時，雖然沉積或塗佈條件可根據用以形成電洞傳輸層之材料而有所變化，沉積或塗佈條件可與用以形成電洞注入層者相似。
用於電洞傳輸層之電洞傳輸材料可為任何已知之電洞傳輸材料。適合的已知之電洞傳輸層形成材料之非限制實例為N-苯基咔唑(N-phenylcarbazole)或聚乙烯基咔唑(polyvinylcarbazole)之咔唑衍生物、N,N'-二(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine,TPD)、4,4',4"-三(N-咔唑)三苯胺(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine,TCTA)及N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基聯苯胺(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine,NPB)。
Figure TWI614236BD00012
電洞傳輸層之厚度可為約50Å至約2000Å，且於一些實施例中，可為約100Å至約1500Å。當電洞傳輸層之厚度於此範圍內時，電洞傳輸層可具有良好之電洞傳輸能力而不需大幅增加驅動電壓。
H-功能層(兼具電洞注入與電洞傳輸能力)可包含來自電洞注入層材料與電洞傳輸層材料之各族群中之至少之一材料。H-功能層之厚度可為約50Å至約10,000Å，而於一些實施例中，可為約100Å至約1,000Å。當H-功能層之厚度於此範圍內時，H-功能層可具有良好之電洞注入及電洞傳輸能力而不需大幅增加驅動電壓。
於一些實施例中，電洞注入層、電洞傳輸層及H-功能層中的至少之一可包含以下化學式300之化合物及以下化學式350之化合物中的至少之一：
Figure TWI614236BD00013
Figure TWI614236BD00014
於化學式300中，Ar11與Ar12可各獨立地為經取代或未經取代之C5-C60伸芳基。於化學式350中，Ar21與Ar22可各獨立地為經取代或未經取代之C5-C60芳基。
於化學式300中，e與f可各獨立地為0至5之整數，例如0、1或2。舉例而言，e可為1，而f可為0，但不限於此。
於以上化學式300與化學式350中，R51至R58、R61至R69及R71與R72可各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、硝基、氨基、甲脒基、肼、腙、羧基或其鹽、磺酸基或其 鹽、磷酸基或其鹽、經取代或未經取代之C1-C60烷基、經取代或未經取代之C2-C60烯基、經取代或未經取代之C2-C60炔基、經取代或未經取代之C1-C60烷氧基、經取代或未經取代之C3-C60環烷基、經取代或未經取代之C5-C60芳基、經取代或未經取代之C5-C60芳氧基或經取代或未經取代之C5-C60芳硫基。於一些實施例中，R51至R58、R61至R69、R71與R72可各獨立地為氫原子；氘原子；鹵素原子；羥基；氰基；硝基；氨基；甲脒基；肼；腙；羧基或其鹽；磺酸基或其鹽；磷酸基或其鹽；C1-C10烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等)；C1-C10烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基等)；經氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、硝基、氨基、甲脒基、肼、腙、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽及磷酸基或其鹽的至少之一取代之C1-C10烷基或C1-C10烷氧基；苯基；萘基；蒽基；茀基；芘基；或經氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、硝基、氨基、甲脒基、肼、腙、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、C1-C10烷基及C1-C10烷氧基的至少之一取代之苯基、萘基、蒽基、茀基及芘基的其中之一。
於化學式300中，R59可為苯基；萘基；蒽基；聯苯基；吡啶基；或經氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、硝基、氨基、甲脒基、肼、腙、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、經取代或未經取代之C1-C20烷基及經取代或未經取代之C1-C20烷氧基的至少之一取代之苯基、萘基、蒽基、聯苯基、吡啶基的其中之一。
於一實施例中，化學式300之化合物可為由以下化學式300A表示之化合物：
Figure TWI614236BD00015
於化學式300A中，R51、R62、R61與R59可如上述定義。
於一些非限制實施例中，電洞注入層、電洞傳輸層及H-功能層中的至少之一可包含由以下化學式301至320表示之化合物的至少之一：
Figure TWI614236BD00016
Figure TWI614236BD00017
電洞注入層、電洞傳輸層與H-功能層的至少之一除了如上述已知之電洞注入材料、電洞傳輸材料及/或兼具電洞注入與電洞傳輸能力之材料外，可更包含電荷產生材料以改良層之導電度。
電荷產生材料可為例如p-摻質。p-摻質可為醌衍生物、金屬氧化物及含氰化合物，但不限於此。p-摻質之非限制實例為像是四氰基對苯二醌二甲烷(tetracyanoquinonedimethane,TCNQ)、2,3,5,6-四氟-四氰-1,4-二甲基對苯醌(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyano-1,4-benzoquinonedimethane,F4-TCNQ)等之醌衍生物；像是鎢氧化物(tungsten oxide)、鉬氧化物(molybdenum oxide)等之金屬氧化物；及像是以下化合物200等之含氰化合物。
Figure TWI614236BD00018
當電洞注入層、電洞傳輸層或H-功能層更包含電荷產生材料時，該電荷產生材料可均勻地或不均勻地散布於層中。
緩衝層可設置於電洞注入層、電洞傳輸層或H-功能層之至少之一與發光層間。緩衝層可藉根據由發光層所發出之光的波長而補償光學共振距離，並從而增加效率。緩衝層可包含任何廣為人知之電洞注入材料與電洞傳輸材料。於一些其他實施例中，緩衝層可包含與包含於位於緩衝層下方之電洞注入層、電洞傳輸層或H-功能層的其中之一相同之材料。
接著，發光層可藉真空沈積、旋轉塗佈、澆鑄、蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於電洞傳輸層、H-功能層或緩衝層上。當發光層係利用真空沈積或旋轉塗佈形成時，雖然沉積或塗佈條件可根據用以形成發光層之材料而有所變化，沉積或塗佈條件可與用以形成電洞注入層者相似。
發光層可包含基質。
基質之非限制實例為Alq3、4,4'-N,N'-二咔唑-聯苯(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl,CBP)、聚(n-乙烯咔唑)(poly(n-vinylcarbazole),PVK)、9,10-二(萘-2-基)蒽(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene,DNA)、TCTA、1,3,5-三(N-苯基苯並咪唑-2-基)苯(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene,TPBI)、3-叔丁基-9,10-二-2-萘基蒽(3-tert-butyl-9,10-di-2-naphthylanthracene,TBADN)、E3、聯苯乙烯(distyrylarylene,DSA)、dmCBP(參照以下化學式)及以下化合物501至化合物509。
Figure TWI614236BD00019
Figure TWI614236BD00020
於一些實施例中，由以下化學式400表示之蔥系化合物可用作為基質。
Figure TWI614236BD00021
於化學式400中，Ar111與Ar112各獨立地為經取代或未經取代之C6-C60伸芳基；Ar113至Ar116各獨立地為經取代或未經取代之C1-C10烷基或經取代或未經取代之C5-C60芳基。g、h、i與j各獨立地為0至4之整數。
於一些實施例中，化學式400中之Ar111與Ar112可各獨立地為伸苯基(phenylene group)、伸萘基(naphthylene group)、伸菲基(phenanthrenylene group)、伸芘基(pyrenylene group)；或經苯基、萘基、或蒽基的至少之一所取代之伸苯基、伸萘基、伸菲基、伸茀基(fluorenylene group)或伸芘基。
於以上化學式400中，g、h、i與j可各獨立地為0、1或2。
於一些實施例中，化學式400中之Ar113至Ar116可各獨立地為經苯基、萘基或蒽基的至少之一取代之C1-C10烷基；苯 基；萘基；蒽基；芘基；菲基；茀基；經氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、硝基、氨基、甲脒基、肼、腙、羧酸基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基、C1-C60烷氧基、苯基、萘基、蒽基、芘基、菲基及茀基的至少之一所取代之苯基、萘基、蒽基、芘基、菲基或茀基中的其中之一，但不限於此。
於一些實施例中，化學式400中之Ar113至Ar116可各獨立地為經苯基、萘基或蒽基的至少之一取代之C1-C10烷基；苯基；萘基；蒽基；芘基；菲基；茀基；經氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、硝基、氨基、甲脒基、肼、腙、羧酸基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基、C1-C60烷氧基、苯基、萘基、蒽基、芘基、菲基或茀基的至少之一所取代之苯基、萘基、蒽基、芘基、菲基或茀基；或
Figure TWI614236BD00022
中的其中之一，但不限於此。
舉例而言，以上化學式400之蒽系化合物可為由以下化學式表示之化合物的其中之一，但不限於此：
Figure TWI614236BD00023
Figure TWI614236BD00024
於一些實施例中，由以下化學式401表示之蒽系化合物可用作為基質。
Figure TWI614236BD00025
關於化學式401中之Ar122至Ar125，可參照以上化學式400中之Ar113之詳細描述。
以上化學式401中之Ar126至Ar127可各獨立地為C1-C10烷基，例如，甲基、乙基或丙基。
於化學式401中，k及l可各獨立地為0至4的整數。例如，0、1或2。
舉例而言，以上化學式401之蒽系化合物可為由以下化學式表示之化合物的其中之一，但不限於此：
Figure TWI614236BD00026
當有機發光裝置為全彩有機發光二極體時，發光層可圖案化為紅色發光層、綠色發光層與藍色發光層。
紅色發光層、綠色發光層或藍色發光層的至少之一可包含以下摻質(ppy=苯砒啶(phenylpyridine))。
Figure TWI614236BD00027
Figure TWI614236BD00028
紅色摻質之非限制實例為由以下化學式表示之化合物。
Figure TWI614236BD00029
綠色摻質之非限制實例為由以下化學式表示之化合物。
Figure TWI614236BD00030
可用於發光層中之摻質之非限制實例為由以下化學式表示之鈀錯合物或鉑錯合物，但不限於此。
Figure TWI614236BD00031
Figure TWI614236BD00032
Figure TWI614236BD00033
Figure TWI614236BD00034
Figure TWI614236BD00035
可用於發光層中之摻質之非限制實例為由以下化學式表示之鋨錯合物。
Figure TWI614236BD00036
當發光層包含基質與摻質時，摻質之量可為以基質為100重量份為基準，為約0.01至15重量份。然而，摻質之量不限於此範圍中。
發光層之厚度可為約100Å至約1,000Å，且於一些實施例中，可為約200Å至約600Å。當發光層之厚度於此範圍內時，發光層可具有良好之發光能力而不需大幅增加驅動電壓。
接著，電子傳輸層可藉真空沈積、旋轉塗佈或澆鑄等形成於發光層上。當電子傳輸層係利用真空沈積或旋轉塗佈形成時，雖然沉積或塗佈條件可根據用以形成電子傳輸層之化合物而有所變化，沉積或塗佈條件可與用以形成電洞注入層者相似。用以形成電子傳輸層之材料可為以上化學式1之化合物或可穩定地傳輸自電子注入電極(陰極)注入之電子之任何已知材料。用以形成電子傳輸層之材料之非限制實例為喹啉衍生物，例如三(8-羥基 喹啉)鋁(tris(8-quinolinolate)aluminum,Alq3)、TAZ、Balq、雙(10-羥基苯並[h]喹啉)鈹(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate),Bebq2)、9,10-二(萘-2-基)蒽(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene,DNA)、化合物201與化合物202。
Figure TWI614236BD00037
電子傳輸層之厚度可為約100Å至約1,000Å，且於一些實施例中，可為約150Å至約500Å。當電子傳輸層於此範圍內時，電子傳輸層可具有良好之電子傳輸能力而不需大幅增加驅動 電壓。
於一些實施例中，除了任何已知之電子傳輸有機化合物外，電子傳輸層可更包含含金屬材料。
含金屬材料可包含鋰錯合物。鋰錯合物之非限制實例為8-羥基喹啉鋰(lithium quinolate,LiQ)與以下化合物203：
Figure TWI614236BD00038
接著，幫助來自陰極之電子注入之電子注入層可形成於電子傳輸層上。以上根據實施例之化學式1之化合物可用作為用於電子注入層之材料。任何適合之電子注入材料可被用以形成電子注入層。
用以形成電子注入層之材料之非限制實例為領域中已知之LiF、NaCl、CsF、Li2O及BaO。雖然沉積或塗佈條件可根據用以形成電子注入層之材料而有所變化，用以形成電子注入層之沉積或塗佈條件可與用以形成電洞注入層者相似。
電子注入層之厚度可為約1Å至約100Å，且於一些實施例中，可為約3Å至約90Å。當電子注入層之厚度於此範圍內時，電子注入層可具有令人滿意之電子注入能力而不需大幅增加驅動電壓。
最後，第二電極設置於有機層上。第二電極可為係電子注入電極之陰極。用以形成第二電極之材料可包含具低功函數之金屬、合金、導電化合物或其混合物。關於此點，第二電極可包含鋰(Li)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鋁-鋰(Al-Li)、鈣(Ca)、鎂-銦(Mg-In)、鎂-銀(Mg-Ag)等，且可形成為薄膜型透明電極。於一些實施例中，為製造頂發光型發光裝置，透明電極可包含氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。
雖然第1圖之有機發光裝置描述於上，本實施例不限於此。
當磷光摻質用於發光層中時，電洞阻擋層可藉使用例如真空沈積、旋轉塗佈、澆鑄或蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於電子傳輸層與發光層間或E-功能層與發光層間以防止三重激子或電洞擴散至電子傳輸層。當電洞阻擋層係使用真空沈積或旋轉塗佈形成時，雖然沉積或塗佈條件可根據用以形成電洞阻擋層之材料而有所變化，沉積或塗佈條件可與用以形成電洞注入層者相似。可使用任何已知之電洞阻擋材料。電洞阻擋材料之非限制實例為噁二唑(oxadiazole)衍生物、三唑(triazole)衍生物、以及菲咯啉(phenanthroline)衍生物。舉例而言，由以下化學式表示之與浴銅靈(bathocuproine,BCP)可用作為用以形成電洞阻擋層之材料。
Figure TWI614236BD00039
電洞阻擋層之厚度可為約20Å至約1,000Å，且於一些實施例中，可為約30Å至約300Å。當電洞阻擋層之厚度於此範圍內時，電洞傳輸層可具有改良之電洞傳輸能力而不需大幅增加驅動電壓。
根據實施例，有機發光裝置可包含於各種型式之平板顯示裝置中，像是於被動矩陣型有機發光顯示裝置中與主動矩陣型有機發光顯示裝置中。特別是，當有機發光裝置包含於含有薄膜電晶體之主動矩陣型有機發光顯示裝置中時，基板上之第一電極可用作為像素電極，電性連結至薄膜電晶體之源極電極或汲極電極。另外，有機發光裝置亦可包含於具有雙邊螢幕之平板顯示裝置。
於一些實施例中，有機發光裝置之有機層可藉使用沈積方法包含化學式1之化合物或可使用塗佈化學式1之化合物之溶液之濕式法而形成。
下文中，本實施例將藉參照以下合成範例及其他範例詳細描述。然而，此些範例僅用於說明之目的且不意圖限制本實施例之範圍。
範例 合成範例1化合物5之合成
Figure TWI614236BD00040
中間物I-1之合成
在於3.80g(20mmol)之4H-環戊[def]菲(4H-cyclopenta[def]phenanthrene，化合物A)中加入20mL之DMSO與20mL之50%氫氧化鈉溶液後，緩慢加入2.96g(21mmol)之碘甲烷(iodo methane)於其中。混合溶液於室溫下反應約24小時，並接著以50mL的水與50mL的二乙醚萃取三次。收集有機層並利用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析(silica gel column chromatography)純化以獲得3.70g之中間物I-1(產率：85%)。利用質譜儀/原子撞擊(mass spectroscopy/fast atom bombardment,MS/FAB)驗證此化合物。C17H14：計算值 218.10，實測值218.32
中間物I-2之合成
將3.70g(17.0mmol)之中間物I-1與600mg之10%鈀炭(palladium charcoal)溶於100mL之甲醇/二氯甲烷(methanol/methylene chloride)(以1：1的體積)混合溶液，接著於約60psi之氫氣壓下攪拌約15小時。在過濾所得產物以移除催化劑後移除溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得3.52g之中間物I-2(產率：94%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C15H16：計算值220.12，實測值220.33
中間物I-3之合成
將20g之CuBr2溶於60ml之蒸餾水以獲得水溶液，並加入40g中和之氧化鋁(neutralized alumina)於該水溶液中。在蒸發溶劑後，將殘留物在約4torr之壓力下保持100℃約15小時以獲得吸附至之CuBr2。在4.40g(7.00mmol)之中間物I-2溶於140mL之四氯化碳(carbon tetrachloride)後，將吸附至鋁之62g之CuBr2於室溫下加入溶液中，於約60℃下攪拌約12小時，並接著過濾以獲得固體含量，接著以60mL之四氯化碳沖洗。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得2.14g之中間物I-3(產率：81%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。375.94，實測值376.11
中間物I-4之合成
將2.14g(5.66mmol)之中間物I-3溶於700mL之CS2中，且將溶於CS2之0.32mL(6.22mmol)之溴(Br2)以約3小時緩慢滴入溶液中。攪拌所得溶液約1小時，接著於真空中濃縮以獲得殘留物，接下來將其分離並利用矽膠管柱層析純化以獲得1.92 g之中間物I-4(產率：90%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C17H12Br2：計算值373.93，實測值374.14
中間物I-5之合成
將1.92g(5.09mmol)之中間物I-4、0.34g(2.99mmol)之苯硼酸(phenyl boronic acid，化合物B)、0.29g(0.25mmol)之四(三苯基膦)鈀(tetrakis(triphenylphosphine)palladium,Pd(PPh3)4)及0.62g(4.48mmol)之K2CO3溶於60mL之混合的四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)及H2O(以2：1之體積)溶液以獲得接著將於70℃下攪拌約5小時之溶液。將反應溶液冷卻至室溫，並加入40mL的水於其中，接著以50mL的二乙醚萃取三次。收集有機層並利用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得0.82g之中間物I-5(產率：74%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C23H17Br：計算值372.05，實測值372.19
中間物I-6之合成
將3.72g(10.0mmol)之中間物I-5、2.54g(10.0mmol)之雙聯頻哪醇基二硼(bis(pinacolato)diborane)、0.36g(0.5mmol)之二氯(1,1-雙(二苯基膦)二茂鐵)鈀(II)([1,1’-bis(diphenylphosphino)ferrocene]dichloro palladium(II),PdCl2(dppf)2)及2.94g(30.0mmol)之KOAc溶於40mL之DMSO中以獲得接著將於80℃下攪拌約6小時之溶液。將反應溶液冷卻至室溫，並接著以50mL的水與50mL的二乙醚萃取三次收集有機層並利用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得3.48g之中間物I-6(產率：80%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C29H29BO2：計算值420.22，實測值420.45
化合物5之合成
將0.92g(2.20mmol)之中間物I-6、0.69g(2.20mmol)之2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑(2-(4-bromophenyl)-1-phenyl-1H-benzimidazole)、0.127g(0.11mmol)之四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3)4)及0.45g(3.3mmol)之K2CO3溶於40mL之混合的四氫呋喃(THF)及H2O(以2：1之體積)溶液以獲得接著將於70℃下攪拌約5小時之溶液。將反應溶液冷卻至室溫，並加入30mL的水於其中，接著以30mL的二乙醚萃取三次。收集有機層並利用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得0.94g之化合物5(產率：76%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C42H30N2：計算值562.24，實測值563.33
合成範例2：化合物14之合成
Figure TWI614236BD00041
中間物I-7之合成
2.68g(10mmol)之2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(2-chloro-4,6-diphenyl-[1,3,5]-triazine)、2.82g(10.0mmol)之4-溴-苯基硼酸頻哪醇酯(4-bromo-phenylboronic acid pinacol ester)、0.58g(0.5mmol)之Pd(PPh3)4及4.14g(30.0mmol)之K2CO3溶於60mL之混合的THF與H2O(以2：1之體積)溶液以 獲得接著將於70℃下攪拌約5小時之溶液。並接著以60mL的水與60mL的二乙醚萃取三次。收集有機層並利用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得2.56之中間物I-7(產率：66%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C22H18BrN3：計算值403.06
Figure TWI614236BD00042
x<403.22
Figure TWI614236BD00043
中間物I-8之合成
除了使用4-吡啶硼酸(4-pyridineboronic acid)而非苯硼酸外，中間物I-8係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C22H16BrN：計算值373.04，實測值373.16
中間物I-9之合成
除了使用中間物I-8而非中間物I-5外，中間物I-9係以與中間物I-6之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C28H28BNO2：計算值421.22，實測值421.41
化合物14之合成
除了分別使用中間物I-9及中間物I-7而非中間物I-6及2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑外，化合物14係以與化合物5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C44H34N4：計算值618.27，實測值619.36
合成範例3：化合物32之合成
Figure TWI614236BD00044
中間物I-10之合成
除了使用6-喹啉硼酸(6-quinoline boronic acid)而非苯硼酸外，中間物I-10係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C26H18BrN：計算值423.06，實測值423.23
中間物I-11之合成
除了使用中間物I-10而非中間物I-5外，中間物I-11係以與中間物I-6之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C32H30BNO2：計算值471.23，實測值471.41
Figure TWI614236BD00045
中間物I-12之合成
將2.21g(10mmol)之3,5-二苯基-[1,2,4]-三唑.(3,5-diphenyl-[1,2,4]-triazole)、4.24g(15.0mmol)之1-溴-4-碘苯(1-bromo-4-iodobenzene)、0.10g(0.5mmol)之CuI、0.13g(0.5mmol)之18-冠醚-6(18-crown-6-ether)及4.14g(30.0mmol)之K2CO3溶於50mL之1,3-二甲基丙烯脲 (1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2(1H)-pyrimidinone,DMPU)中以獲得接著將於170℃下攪拌約24小時之溶液。將反應溶液冷卻至室溫，接著以60mL的水及60mL的二氯甲烷萃取三次。收集有機層並利用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。分離殘留物並利用矽膠管柱層析純化以獲得2.56g之中間物I-12(產率：68%)。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C20H14BrN3：計算值375.03，實測值375.16
化合物32之合成
除了分別使用中間物I-11及中間物I-12而非中間物I-6及2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑外，化合物32係以與化合物5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C46H32N4：計算值613.25，實測值614.36
合成範例4：化合物45之合成
Figure TWI614236BD00046
中間物I-13之合成
除了使用2-菲硼酸(2-phenanthrene boronic acid)而非苯硼酸外，中間物I-13係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C31H21BrN：計算值472.08，實測值472.23
中間物I-14之合成
除了使用中間物I-13而非中間物I-5外，中間物I-14係 以與中間物I-6之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C33H33BO2：計算值520.25，實測值520.36
Figure TWI614236BD00047
中間物I-15之合成
除了分別使用2,6-二溴吡啶(2,6-dibromopyridine)及4-吡啶硼酸(4-pyridine boronic acid)而非中間物I-4及苯硼酸外，中間物I-15係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物C10H17BrN2：計算值233.97，實測值234.06
化合物45之合成
除了分別使用中間物I-14及中間物I-15而非中間物I-6及2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑外，化合物45係以與化合物5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C41H18N2：計算值624.25，實測值625.39
合成範例5：化合物55之合成
Figure TWI614236BD00048
中間物I-16之合成
除了使用2-(9,10-菲咯啉)-硼酸(2-(9,10-phenanthroline)-boronic acid)而非苯硼酸外，中間物I-16 係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C12H7BrN2：計算值257.97，實測值258.03
中間物I-17之合成
除了使用中間物I-16而非中間物I-5外，中間物I-17係以與中間物I-6之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C35H31BN2O2：計算值522.24，實測值522.38
Figure TWI614236BD00049
中間物I-18之合成
除了使用2-溴苯並噻唑(2-bromo-benzothiazole)而非中間物I-4外，中間物I-18係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C13H8BrNS：計算值288.95，實測值289.21
化合物55之合成
除了分別使用中間物I-17及中間物I-18而非中間物I-6及2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑外，化合物55係以與化合物5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C42H27N3S：計算值625.23，實測值626.34
合成範例6：化合物60之合成
Figure TWI614236BD00050
中間物I-19之合成
除了使用4-氰基苯硼酸(4-cyanophenyl boronic acid)而非苯硼酸外，中間物I-19係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C34H20BrN：計算值522.43，實測值522.65
中間物I-20之合成
除了使用中間物I-19而非中間物I-5外，中間物I-20係以與中間物I-6之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C40H32BNO2：計算值569.25，實測值569.42
Figure TWI614236BD00051
中間物I-21之合成
除了使用2-溴咪唑並[1,2-a]吡嗪(2-bromo-imidazo[1,2-a]pyrazine)而非中間物I-4外，中間物I-21係以與中間物I-5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C12H8BrN3：計算值272.99，實測值273.31
化合物60之合成
除了分別使用中間物I-20及中間物I-21而非中間物I-6及2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑外，化合物60係以與化合物5之合成相同之方法合成。利用質譜儀/原子撞擊驗證此化合物。C46H28N4：計算值605.19，實測值606.30
其他化合物係經由上述合成路徑自適合之材料合成。藉由1H NMR與MS/FAB獲得之此些化合物之分析數據呈現於表1中。
以上述合成路徑與原料為基礎，表1之其他化合物之合成路徑與原料對於領域內通常知識者而言為顯而易見。
Figure TWI614236BD00052
Figure TWI614236BD00053
Figure TWI614236BD00054
Figure TWI614236BD00055
Figure TWI614236BD00056
Figure TWI614236BD00057
範例1
為製備陽極，將15Ω/cm2(1200Å)Corning ITO玻璃基板裁成50mm x 50mm x 0.7mm之尺寸，於異丙醇與純水中以超音波各清洗5分鐘，並以紫外線照射30分鐘並暴露於臭氧清潔。將所得之玻璃基板安裝於真空沈積裝置。
接著，真空沈積為電洞注入層材料之2-TNATA於玻璃基板上以形成具有約600Å厚度之電洞注入層。然後將為電洞傳輸化合物之4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯氨基]聯苯(4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl,NPB)真空沈積於電洞注入層上以形成具有約300Å厚度之電洞傳輸層。
Figure TWI614236BD00058
廣為人知之化合物，藍色螢光基質9,10-二-萘-2-基-蒽(DNA)與藍色螢光摻質與1,4-二-(2,2-二苯乙烯基)聯苯 (1,4-bis-(2,2-diphenylvinyl)biphenyl,DPVBi)以98：2之重量比共沈積於電洞傳輸層上以形成具有300Å厚度之發光層。
接著，化合物5沉積於發光層上以形成具有300Å厚度之電子傳輸層，接著為鹵化鹼金屬之LiF沉積於電子傳輸層上以形成具有10Å厚度之電子注入層。接著，Al真空沉積於電子注入層上以形成具有3000Å厚度之陰極，從而形成LiF/Al電極並完成有機發光裝置的製造。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約5.25V之驅動電壓、2,050cd/m2之亮度、4.10cd/A之發光效率及約291小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
範例2
除了使用化合物14而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約5.31V之驅動電壓、2,355cd/m2之亮度、4.71cd/A之發光效率及約257小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
範例3
除了使用化合物32而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約5.42V之驅動電壓、2,240cd/m2之亮度、4.48cd/A之發光效率及約245小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
範例4
除了使用化合物45而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約5.20V之驅動電壓、2,258cd/m2之亮度、4.51cd/A之發光效率及約283小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
範例5
除了使用化合物55而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約5.49V之驅動電壓、2,140cd/m2之亮度、4.28cd/A之發光效率及約203小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
範例6
除了使用化合物60而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約5.44V之驅動電壓、2,211cd/m2之亮度、4.42cd/A之發光效率及約234小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
比較範例1
除了使用已知之Alq3而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約7.85V之驅動電壓、1,560cd/m2之亮度、3.12cd/A之發光效率及約113小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
Figure TWI614236BD00059
除了使用係廣為人知之材料之化學式55之化合物而非化合物5以形成電子傳輸層外，以與範例1相同之方法製造之有機發光裝置。
有機發光裝置在50mA/cm2之電流密度下具有約6.05V之驅動電壓、1,960cd/m2之亮度、3.92cd/A之發光效率及約201小時之半生期(小時@ 100mA/cm2)。
Figure TWI614236BD00060
範例1至6與比較範例1及2之有機發光裝置之特性及半生期呈現於以下表2。
Figure TWI614236BD00061
Figure TWI614236BD00062
包含作為電子傳輸層材料之化學式1之化合物之有機發光裝置具有較使用Alq3或化學式55之化合物製造之裝置低1V或更多之驅動電壓，且因此具有較高之效率及良好之I-V-L特性。特別是，相較於比較範例1及2之有機發光裝置，在範例1至6之有機發光裝置中，使用壽命顯著地提升100%或更多。
如上述，根據以上一或多個實施例，由化學式1表示之新型化合物可具有改良之電氣特性及改良之電荷傳輸能力，並因此可用作為適合用於發出紅色、綠色、藍色及白色之任何顏色光之螢光或磷光裝置之電子注入材料或電子傳輸材料。因此，可利用以上化學式1之化合物製造具有高效率、低驅動電壓、高亮度及長使用壽命之有機發光裝置。
應理解的是，本文中描述之範例實施例應僅以描述性之意含理解而非限制之目的。應通常地認為，各實施例中特徵與態樣之描述可用於其他實施例中之其他相似之特徵或態樣。

Claims (19)

  1. 一種具有電子注入及/或電子傳輸能力之化合物，該化合物係由以下化學式1表示：
    Figure TWI614236BC00001
     其中，於化學式1中，R1與R2各獨立地為鹵素基、氰基、經取代或未經取代之C1-C60烷基、經取代或未經取代之C6-C60芳基、或經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；X為單鍵或經取代或未經取代之C3-C10伸芳基；且A為經取代或未經取代之C3-C60雜芳基或包含N、O、或S之經取代或未經取代之C6-C60縮合多環基；且n為1至7之整數，其中化學式1中之R3為由化學式2a至2f表示之基團中的其中之一：
    Figure TWI614236BC00002
     其中於化學式2a至2f中，Y1、Y2與Y3各獨立地為由-N=或-C(R20)=表示之連結基；Z1、Z2與R20各獨立地為氫原子、氘原子、經取代或未經取代之C1-C20烷基、經取代或未經取代之C6-C20芳基、經取代或未經取代之C3-C20雜芳基、經取代或未經取代之C6-C20縮合多環基、經C6-C20芳基或C3-C20雜芳基取代之氨基、鹵素基、氰基、硝基、羥基或羧基；p為1至9之整數；且*表示鍵結位置， 其中R1與R2選擇性地彼此鍵結。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中X為單鍵或伸苯基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中化學式1中之R1與R2被鍵結以形成螺旋型基團。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中化學式1中之R1與R2各獨立地為甲基、苯基或吡啶基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中化學式1中之A為由化學式3a至3l表示之基團中的其中之一：
    Figure TWI614236BC00003
     其中於化學式3a至3l中，Y1、Y2及Y3各獨立地為由-N=或-C(R20)=表示之連結基； Z1、Z2、R20、R30及R31各獨立地為氫原子、氘原子、經取代或未經取代之C1-C20烷基、經取代或未經取代之C6-C20芳基、經取代或未經取代之C3-C20雜芳基、經取代或未經取代之C6-C20縮合多環基、鹵素基、氰基、硝基、羥基或羧基；Q1為S或O；p為1至7之整數；且*表示鍵結位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中化學式1之化合物為以下化合物的其中之一
    Figure TWI614236BC00004
  7. 一種有機發光裝置，包含：一第一電極；一第二電極；及一有機層，設置於該第一電極與該第二電極之間，該有機層包含如申請專利範圍第1項所述之化合物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機層包含一電子注入層、一電子傳輸層或兼具電子注入與電子傳輸能力之一功能層。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機層為一電子傳輸層(ETL)。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機層包含一發光層、一電子注入層、一電子傳輸層或兼具電子注入與電子傳輸能力之一功能層；該電子注入層、該電子傳輸層或兼具電子注入與電子傳輸能力之該功能層中的至少其一包含具有電子注入及/或電子傳輸能力之由以下化學式1表示之化合物：
    Figure TWI614236BC00005
     其中，於化學式1中，R1與R2各獨立地為鹵素基、氰基、 經取代或未經取代之C1-C60烷基、經取代或未經取代之C6-C60芳基、經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；R3為經取代或未經取代之C6-C60芳基或經取代或未經取代之C3-C60雜芳基；X為單鍵或經取代或未經取代之C3-C10伸芳基；且A為經取代或未經取代之C3-C60雜芳基或包含N、O、或S之經取代或未經取代之C6-C60縮合多環基；且n為1至7之整數，且該發光層包含一蒽系化合物、一芳氨系化合物或一苯乙烯系化合物。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機層包含一發光層、一電洞注入層、一電洞傳輸層或兼具電洞注入與電洞傳輸能力之一功能層，且該發光層包含其中之一含有磷光化合物之紅色、綠色、藍色及白色發光層。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之有機發光裝置，其中該電洞注入層、該電洞傳輸層或兼具電洞注入與電洞傳輸能力之該功能層中的至少其一包含一電荷產生材料。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之有機發光裝置，其中該電荷產生材料為p型摻質。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之有機發光裝置，其中 該p型摻質為一醌衍生物、一金屬氧化物或一含氰基化合物。
  15. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機層更包含一電子傳輸層，且該電子傳輸層包含一電子傳輸有機化合物及一金屬錯合物。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之有機發光裝置，其中該金屬錯合物為一鋰(Li)錯合物。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之有機發光裝置，其中該金屬錯合物為8-羥基喹啉鋰(LiQ)或以下化合物203：
    Figure TWI614236BC00006
  18. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機層係以溼式法自具有電子注入及/或電子傳輸能力之如申請專利範圍第1項所述之化合物所形成。
  19. 一種平板顯示裝置，包含如申請專利範圍第7項所述之有機發光裝置，其中該有機發光裝置之該第一電極電性連結一薄膜電晶體之一源極電極或一汲極電極。
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