TWI633094B - 雜環化合物及包含其之有機發光元件 - Google Patents

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Abstract

揭露一種由化學式1所表示之雜環化合物。
有機發光元件包含第一電極、第二電極、以及位於第一電極與第二電極之間之有機層。有機層包含雜環化合物。有機發光顯示裝置包含有機發光元件以及含有源極、汲極、閘極及主動層之電晶體。源極或汲極電性連接至有機發光元件之第一電極。

Description

雜環化合物及包含其之有機發光元件 相關申請案之交互參照
本申請案主張於2012年8月1號向韓國智慧財產局所提出之韓國專利申請號10-2012-0084583之優先權及效益，其全部內容於此併入作為參考。
本發明關於一種雜環化合物及包含其之有機發光元件。更具體來說，本發明關於一種稠環化合物及包含此化合物之有機發光元件。
有機發光元件(OLEDs)為具有如廣視角、優良對比度、快速反應速度、高亮度及優良驅動電壓特性之優勢之自發光元件。有機發光元件亦可提供多色彩影像。由於此些特性，有機發光元件受到日益增長之注目。
既存之有機發光元件具有包含設置於基板上之陽極、其上依序地堆疊電洞傳輸層(HTL)、發射層(EML)、電子傳輸層(ETL)及陰極之結構。電洞傳輸層、發射層、及電子傳輸層通常由有機化合物所形成。當電壓施加於陽極與陰極之間時，由陽極注入之電洞經由電洞傳輸層移動至發射層，且由陰極注入之電子經由電子傳輸層移動至發射層。電洞與電子(載體)在發射層中結合以產生激子。當激子由激發態降至基態時，即會發出光。
影響有機發光元件之發光效率之主要因子為有機發光材料。螢光材料已廣泛作為有機發光材料而使用，但由於僅有25%機率位於激發單重態，使得其可能具有受限之發光效率。然而，磷光材料有25%機率位於激發單重態以及97%機率位於激發三重態，且因此與螢光材料相比可改善發光效率至四倍(基於理論電致發光機制)，且可達到100%之內部量子效率。因此，磷光材料之運用係日益增長。
蒽衍生物為典型之有機發光材料。然而，使用其中蒽之二或三種寡聚物係藉由共軛而連結之蒽衍生物之有機發光元件可能具有狹窄之能隙、低藍光色彩純度及低發光效率，且因此並不令人滿意。
4,4'-二(咔唑-9-基)聯苯(4,4'-Bis(carbazole-9-yl)biphenyl,CBP)亦作為磷光基質材料使用，但由於其具寬能隙及降低之發光效率而不適用於綠光發光。其亦無法輕易控制電洞或電子移動而調整此材料之電荷平衡。
此些既存之有機發光材料並無法產生令人滿意之發光特性，例如，發光效率。
本發明之實施例提供一種作為有機發光材料之具改善發光特性之雜環化合物。
本發明之實施例亦提供一種包含雜環化合物之具改善發光特性及壽命特性之有機發光元件。
本發明之實施例亦提供一種包含有機發光元件之高效率、長壽命有機發光顯示裝置。
根據本發明之一態樣，雜環化合物係由下列化學式1所表示。
在化學式1中，X1為氧原子(-O-)或硫原子(-S-)。
R1至R8各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、經取代或未經取代之C2-C30雜芳基、及-N(Q1)(Q2)基團之其中之一。Q1及Q2各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、及經取代或未經取代之C2-C30雜芳基之其中之一。相鄰之R1至R4基團選擇性地相互連結以形成環A1及/或環A2。相似地，相鄰之R5至R8基團選擇性地相互連結以形成環B1及/或環B2。環A1、環A2、環B1及環B2各獨立地為經取代或未經取代之C6-C30芳香環及經取代或未經取代之C2-C30雜芳香環之其中之一。
雜環化合物可為由下列化學式2a或化學式2b所表示之化合物。
在化學式2a及化學式2b中，X1、R1至R8、環A1、及環B1如上述關於化學式1所定義者。
根據本發明之另一態樣，有機發光元件包含第一電極、面對第一電極之第二電極、及位於第一電極與第二電極之間之有機層。有機層包含上述雜環化合物。
有機層可包含電洞注入層、電洞傳輸層、兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層、緩衝層、發射層、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一。
有機層可包含電洞注入層、電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一，且電洞注入層、電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一包含雜環化合物。
電洞注入層、電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一可更包含電荷產生材料，且電荷產生材料為醌衍生物、金屬氧化物及含氰基化合物之至少之一。
有機層可包含電子注入層、電子傳輸層及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一，且電子注入層、電子傳輸層及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一可包含雜環化合物。
有機層可包含發射層，且發射層可包含雜環化合物。
雜環化合物可使用作為螢光基質或磷光基質。
雜環化合物可使用作為螢光摻質。
有機層可包含發射層、電子注入層、電子傳輸層及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一，其中電子注入層、電子傳輸層及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一可包含雜環化合物。發射層可包含芳胺化合物。
根據本發明之另一態樣，有機發光顯示裝置包含上述有機發光元件及電晶體。電晶體包含源極、汲極、閘極、及主動層。電晶體之源極及汲極之其中之一電性連接至有機發光元件之第一電極。
10‧‧‧有機發光元件
11‧‧‧基板
13‧‧‧第一電極
15‧‧‧有機層
16‧‧‧發射層
19‧‧‧第二電極
當參考其附圖考量時參照下列詳細說明將使本發明之上述及其他特徵及優勢變得更為顯而易見，其中：
第1圖為根據本發明之實施例之有機發光元件之示意剖面圖。
當於此使用時，詞彙「及/或(and/or)」包含一或多個相關條列項目之任何及所有組合。當像是「至少一(at least one of)」之表述前綴於元件清單時，係修飾整個清單元件而非修飾清單中之單一元件。
根據本發明之態樣，稠環化合物係由下列化學式1所表示。
在上列化學式1中，X1為氧原子(-O-)或硫原子(-S-)。化學式1之雜環化合物可具有包含二苯並呋喃(dibenzofuran)或二苯並噻吩(dibenzothiophene)之骨架結構。
化學式1之R1至R8各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、經取代或未經取代之C2-C30雜芳基、及-N(Q1)(Q2)基團之其中之一。
由-N(Q1)(Q2)所表示之基團為單價胺衍生基團，其中Q1及Q2各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、 經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、及經取代或未經取代之C2-C30雜芳基之其中之一。
化學式1中相鄰之R1至R8基團可選擇性地相互鍵結以形成芳香環或雜芳香環。此些組合可落於下列兩種情況之其中之一。
兩種情況之其中之一為若相鄰之R1至R4基團選擇性地相互連結以形成環A1及/或環A2，則R5至R8不會形成任何環。亦即，R1及R2可相互連結以形成環A1，且R3及R4可相互連結以形成環A2。結果，上列化學式1之雜環化合物可具有兩個芳香環或雜芳香環。環A1及環A2可彼此相同或不同，且可各獨立地為經取代或未經取代之C6-C30芳香環或經取代或未經取代之C2-C30雜芳香環之其中之一。
另一種情況為若R1至R4未形成任何環，則相鄰之R5至R8基團相互連結以形成環B1及/或環B2。例如，R7及R8可相互連結以形成環B1，且R5及R6可相互連結以形成環B2。結果，上列化學式1之雜環化合物亦可具有兩個芳香環或雜芳香環。環B1及環B2可彼此相同或不同，且可各獨立地為經取代或未經取代之C6-C30芳香環及經取代或未經取代之C2-C30雜芳香環之其中之一。
在一些實施例中，化學式1之雜環化合物可為由下列化學式2a或化學式2b所表示之化合物。
化學式2b
在上列化學式2a中，X1為氧原子(-O-)或硫原子(-S-)。環A1為經取代或未經取代之C6-C30芳香環及經取代或未經取代之C2-C30雜芳香環之其中之一。
R5至R8各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、經取代或未經取代之C2-C30雜芳基、及-N(Q1)(Q2)基團之其中之一，其中Q1及Q2係相對於化學式1如上述定義。
在上列化學式2b中，X1為氧原子(-O-)或硫原子(-S-)。環B1為經取代或未經取代之C6-C30芳香環或經取代或未經取代之C2-C30雜芳香環之其中之一。
R1至R4各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代 之C6-C30芳硫基、經取代或未經取代之C2-C30雜芳基、及-N(Q1)(Q2)基團之其中之一。
化學式2a之雜環化合物具有左右對稱之骨架結構，其中環A1稠合為二苯並呋喃或二苯並噻吩。化學式2b之雜環化合物亦具有左右對稱之骨架結構，其中環B1稠合為二苯並呋喃或二苯並噻吩。
舉例來說，化學式2a之雜環化合物因為R5至R8相互對稱而可具有整體來說左右對稱之結構。化學式2b之雜環化合物因為R1至R4相互對稱而可具有整體來說左右對稱之結構。
在化學式2a之雜環化合物中，環A1可為經取代或未經取代之苯環(benzene ring)、經取代或未經取代之蒽環(anthracene ring)、經取代或未經取代之菲環(phenanthrene ring)、經取代或未經取代之茀環(fluorene ring)、經取代或未經取代之吡啶環(pyridine ring)、經取代或未經取代之咔唑環(carbazole ring)、經取代或未經取代之噻吩環(thiophene ring)、經取代或未經取代之二苯並噻吩環、及經取代或未經取代之二苯並呋喃環之其中之一。在化學式2b之雜環化合物中，環B1亦可選自由上述針對環A1所條列之基團。
在一些實施例中，化學式2a或化學式2b之雜環化合物中，環A1及環B1可各獨立地為由下列化學式3a至化學式3f之其中之一所表示之基團之一者。
化學式3b
在化學式3a至化學式3f中，Z1至Z4可各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氰基、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苯基、經取代或未經取代之聯苯基(biphenyl group)之其中之一。p及q可各獨立地為2至4之整數。在一些實施例中，Z1至Z4可各獨立地為氫原子或苯基。
*表示環A1或環B1與雜環化合物之其餘部份之連結位置，亦即，排除環A1或環B1之部份。亦即，環A1或環B1於兩個*之位置上稠合。
在一些實施例中，化學式2a或化學式2b之雜環化合物中，環A1及環B1可各獨立地為以下列化學式4a至化學式4f之其中之一所表示之基團之一者。
如同化學式3a至化學式3f，在化學式4a至化學式4f中，*表示環A1或環B1與雜環化合物之其餘部份之連結位置，亦即，排除環A1或環B1之部份。
在化學式2a或化學式2b之雜環化合物中，R1至R8可各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氰基、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苯基、經取代或未經取代之聯苯基、經取代或未經取代之萘基(naphthyl group)、經取代或未經取代之蒽基(anthryl group)、經取代或未經取代之菲基(phenanthrenyl group)、經取代或未經取代之芘基(pyrenyl group)、經取代或未經取代之蒯基(chrysenyl group)、經取代或未經取代之稠四苯基(naphthacenyl group)、經取代或未經取代之茀基(fluorenyl group)、經取代或未經取代之吡啶基(pyridinyl group)、經取代或未經取代之聯吡啶基(bipyridinyl group)、經取代或未經取代之吡嗪基(pyrazinyl group)、經取代或未經取代之嘧啶基(pyrimidinyl group)、經取代或未經取代之噠嗪基(pyridazinyl group)、經取代或未經取代之咔唑基(carbazolyl group)、經取代或未經取代之苯並噻吩基(benzothienyl group)、經取代或未經取代之二苯並噻吩基(dibenzothienyl group)、經取代或未經取代之二苯並呋喃基、及以-ph-N(Q3)(Q4)所表示之基團之其中之一。
以-ph-N(Q3)(Q4)所表示之基團可為-(伸苯)-(胺衍生物)之單價基團，其中Q3及Q4可各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、及經取代或未經取代之C2-C30雜芳基之其中之一。
在化學式2a之雜環化合物中，R5及R8可各獨立地為經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之聯苯基、經取代或未經取代之茀基、經取代或未經取代之吡啶基、經取代或未經取代之咔唑基、經取代或未經取代之苯並 噻吩基、經取代或未經取代之二苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並呋喃基、及以-ph-N(ph)(ph)所表示之基團之其中之一。R6及R7可各獨立地為氫原子或氘原子。
在化學式2b之雜環化合物中，R1及R4可各獨立地為經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之聯苯基、經取代或未經取代之茀基、經取代或未經取代之吡啶基、經取代或未經取代之咔唑基、經取代或未經取代之苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並呋喃基、及以-ph-N(ph)(ph)所表示之基團之其中之一。R2及R3可各獨立地為氫原子或氘原子。
在一些實施例中，在化學式2a或化學式2b之雜環化合物中，R2、R3、R6及R7可各獨立地為氫原子或氘原子；且R1、R4、R5及R8可各獨立地為由下列化學式5a至化學式5g之其中之一所代表的基團之一者。
化學式5d
在上列化學式5a至化學式5g中，Z11至Z13可各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氰基、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苯基、及經取代或未經取代之聯苯基之其中之一。r、s、及t可各獨立地為1至5之整數。在一些實施例中，Z11至Z13可各獨立地為甲氧基或苯基。
*表示R1、R4、R5或R8與雜環化合物之其餘部份之連結位置，亦即，排除R1、R4、R5或R8之部份。
在一些實施例中，化學式2a或化學式2b之雜環化合物中，R2、R3、R6、及R7可各獨立地為氫原子或氘原子；且R1、R4、R5、及R8可各獨立地為由下列化學式6a至化學式6g之其中之一所表示之基團之一者。
如同化學式5a至化學式5g，在化學式6a至化學式6g中，*表示R1、R4、R5、或R8與雜環化合物之其餘部份之連結位置，亦即，排除R1、R4、R5、或R8之部份。
化學式1之雜環化合物可為下列化合物1至化合物168之其中之一，但不受限於此。
化學式1之雜環化合物可具有包含芳香環或雜芳香環稠合為分子二苯並呋喃或二苯並噻吩結構之剛性骨架結構。化合物可具有高玻璃轉換溫度及高熔點。
包含化學式1之雜環化合物之有機發光元件在儲備及/或操作時對有機層之間、在有機層中、及/或發射層與金屬電極之間產生的焦耳熱(Joule's heat)可具有高耐熱性。
化學式1之雜環化合物可使用習知之有機合成方法來合成。所屬技術領域具有通常知識者可自將於下文中說明之範例來了解化學式1之雜環化合物之合成方法。化學式1之雜環化合物可使用於有機發光元件之一對電極之間。舉例來說，化學式1之雜環化合物可使用於發射層、或介於陰極與發射層之間之層(例如，在電子注入層、電子傳輸層、或兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層)。
下文中，根據本發明之實施例之有機發光元件10將參照第1圖而說明，但有機發光元件之結構並不受限於第1圖所繪示之結構。
參照第1圖，有機發光元件10包含基板11、設置於基板11上之第一電極13、面對第一電極13之第二電極19、及介於第一電極13與第二電極19之間之有機層15。有機層15包含上述化學式1之雜環化合物。
在此使用之詞彙「有機層(organic layer)」表示設置於有機發光元件之第一電極與第二電極之間之單層及/或複數層。
當在此使用時，片語「(例如，有機層)包含化學式1之雜環化合物」表示「(有機層)包含上列由化學式1所表示之至少一或兩種不同之雜環化合物」。
化學式1之雜環化合物在操作有機發光元件10時對有機層15之多層之間、在有機層15中、及/或發射層與金屬電極之間產生的焦耳熱可具有高耐熱性。因此，包含化學式1之雜環化合物之有機發光元件10在高溫環境下隨著時間推移可一直維持熱穩定，且因此具有高耐受性及長壽命。
有機層15可包含電洞注入層、電洞傳輸層、兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層、緩衝層、發射層16、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入 層、及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一。在此方面，化學式1之雜環化合物可包含於電洞注入層、電洞傳輸層、兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層、緩衝層、發射層16、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層、及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一。
有機層15在發射層16與第一電極13之間可包含電洞注入層、電洞傳輸層、及/或兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一。電洞注入層、電洞傳輸層、及/或兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一可包含化學式1之雜環化合物。
電洞注入層、電洞傳輸層、及/或兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一可更包含電荷產生材料，其可為醌衍生物、金屬氧化物、及/或含氰基化合物之至少之一。金屬氧化物之範例包含鉬氧化物(molybdenum oxides)及釩氧化物(vanadium oxides)。具有強電洞接受性(hole acceptability)之電荷產生材料可促進電洞之注入及傳輸。
有機層15在發射層16與第二電極19之間可包含電子注入層、電子傳輸層、及/或兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一。電子注入層、電子傳輸層、及/或兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一可包含化學式1之雜環化合物。
有機層15可更包含發射層16，且發射層16可包含化學式1之雜環化合物。
發射層16中之化學式1之雜環化合物可作用為螢光基質或磷光基質。發射層16中之化學式1之雜環化合物可作用為發射紅光、綠光或藍光之螢光基質或磷光基質，且在一些實施例中，可有效地使用作為藍色螢光基質。在一些實施例中，發射層16中之化學式1之雜環化合物可作用為螢光摻質。
有機層15可包含發射層16以及電子注入層、電子傳輸層及/或兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一。發射層16以及電子注入層、電子傳輸層及/或兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一可包含上列化學式1之雜環化合物。發射層16可包含芳胺化合物。芳胺化合物可為用於發射層之任何習知化合物。
下文中，根據本發明之實施例之製造有機發光元件10之方法將參照第1圖而說明。
可為一般使用於有機發光元件之任何基板之基板11可為具有良好機械強度、熱穩定性、透明度、表面平坦度、輕易處理性、及防水性之玻璃基板或透明塑膠基板。
第一電極13可藉由沉積或濺鍍第一電極形成材料於基板11上而形成。當第一電極13為陽極時，具有高功函數之材料可使用作為第一電極形成材料以促進電洞注入。第一電極13可為反射電極或透明電極。具高導電性之透明材料，像是ITO、IZO、SnO2、及ZnO可使用作為第一電極形成材料。在一些實施例中，第一電極13可使用鎂、鋁、鋁-鋰、鈣、鎂-銦、鎂-銀等形成為反射電極。第一電極13可具有單層結構或包含至少兩層之多層結構。舉例來說，第一電極13可具有ITO：Ag：ITO三層結構，但不受限於此。
有機層15可形成於第一電極13上。有機層15可包含電洞注入層(HIL，未顯示)、電洞傳輸層(HTL，未顯示)、緩衝層(未顯示)、發射層(EML)16、電子傳輸層(ETL，未顯示)、及電子注入層(EIL，未顯示)。
電洞注入層可使用例如真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄、蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等任何各種方法形成於第一電極13上。當電洞注入層係使用真空沉 積形成時，真空沉積條件可根據用於形成電洞注入層之化合物、以及將形成之電洞注入層之期望結構及熱特性而有所變動。舉例而言，真空沉積條件可執行於約100℃至約500℃之溫度，約10-8torr至約10-3torr之壓力及約0.01Å/sec至約100Å/sec之沉積速率。然而，沉積條件並不受限於此。
當電洞注入層使用旋轉塗佈形成時，塗佈條件可根據用於形成電洞注入層之化合物、以及將形成之電洞注入層之期望結構及熱特性而有所變動。舉例而言，塗佈速率可落於約2000rpm至約5000rpm之範圍內，而在塗佈後執行以移除溶劑之熱處理之溫度則可落於80℃至約200℃之範圍內。然而，塗佈條件並不受限於此。
電洞注入層可由任何常見用以形成電洞注入層之材料所形成。可用以形成電洞注入層之材料之非限制性範例包含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(copperphthalocyanine)之酞菁化合物(phthalocyanine compound)、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、2-TNATA、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-苯乙烯磺酸)(polyaniline/poly(4-styrenesulfonate),PANI/PSS)。
電洞注入層之厚度可為約100Å至約10000Å，且在一些實施例中，可為約100Å至約1000Å。當電洞注入層之厚度於此範圍內時，電洞注入層可在實質上(substantially)未增加驅動電壓下具有良好之電洞注入能力。
接著，電洞傳輸層可藉由真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄或蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於電洞注入層上。當電洞傳輸層使用真空沉積或旋轉塗佈形成時，沉積或塗佈條件可與電洞注入層之形成的條件相似，不過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動。
電洞傳輸層形成材料可為任何習知之化合物。適用之電洞傳輸層形成材料之非限制性範例包含例如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)。
電洞傳輸層之厚度可為約50Å至約2000Å，且在一些實施例中，可為約100Å至約1500Å。當電洞傳輸層之厚度於此範圍內時，電洞傳輸層可在實質上未增加驅動電壓下具有良好之電洞傳輸能力。
兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層可包含電洞注入層形成材料及電洞傳輸層形成材料之至少之一。兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層可具有約50Å至約10,000Å之厚度，且在一些實施例中，可具有約100Å至約1,000Å之厚度。當兼具電洞注入與電洞傳輸能力之功能層之厚度於此範圍內時，功能層可在實質上未增加驅動電壓下具有良好之電洞注入與傳輸能力。
如上所述，電洞注入層、電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一除了電洞注入層形成材料及/或電洞傳輸層形成材料以外可更包含電荷產生材料。
緩衝層可設置於發射層16與電洞注入層、電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層之至少之一之間。緩衝層可根據由發射層16所發出之光之波長而補償光之光學共振距離，且因此可增加效率。緩衝層可包含任何電洞注入層形成材料或電洞傳輸層形成材料。
接著，發射層16可藉由真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄或蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於電洞傳輸層、兼具電洞注入及電洞傳輸能力之功能層、或緩衝層上。當發射層16藉由真空沉積或旋轉塗佈形成時，沉積或塗佈條件可與電洞注入層之形成的條件相似，不過沉積或塗佈條件可根據用以形成發射層16之材料而有所變動。
發射層16可包含化學式1之雜環化合物作為基質材料。在一些實施例中，發射層16除了化學式1之雜環化合物以外可更包含習知之基質。基質之非限制性範例包含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,ADN)、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、聯苯乙烯伸芳基(distyrylarylene,DSA)、及dmCBP。
當有機發光元件10包含紅色發射層、綠色發射層及藍色發射層之至少之一時，發射層16可包含化學式1之雜環化合物。在一些實施例中，發射層 16除了上列化學式1之雜環化合物以外可更包含習知之摻質。摻質之非限制性範例如下所示。「ppy」為苯基吡啶(phenylpyridine)之縮寫。
藍色摻質之非限制性範例包含由下列化學式所表示之化合物。
紅色摻質之非限制性範例包含由下列化學式所表示之化合物。
綠色摻質之非限制性範例包含由下列化學式所表示之化合物。
用於發射層16之摻質之非限制性範例包含Pt錯合物及Os錯合物。
在有機發光元件10中，當發射層16、電子注入層、電子傳輸層、及兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層之至少之一包含化學式1之雜環化合物時，發射層16可包含習知之芳胺化合物(arylamine compound)。
當發射層16包含基質與摻質時，以基質為100重量份為基準，摻質之量可佔約0.01至約15重量份。然而，摻質之量並不受限於此範圍。
發射層16之厚度可為約100Å至約1000Å，且在一些實施例中，可為約200Å至約600Å。當發射層16之厚度於此範圍內時，發射層16可在實質上未增加驅動電壓下具有良好之發光能力。
接著，電子傳輸層可使用例如真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄等任何各種方法形成於發射層16上。當電子傳輸層以真空沉積或旋轉塗佈形成時，沉積或塗佈條件可與電洞注入層之形成的條件相似，不過沉積或塗佈條件可根據用以形成電洞傳輸層之化合物而有所變動。電子傳輸層形成材料可為化學式1之雜環化合物及/或任何習知之電子傳輸層形成材料之至少之一。電子傳輸層形成材料之非限制性範例包含喹啉衍生物(quinoline derivative)，例如三(8-羥基喹啉)鋁(tris(8-quinolinorate)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,ADN)、化合物201及化合物202。
電子傳輸層之厚度可為約100Å至約1,000Å，且在一些實施例中，可為約150Å至約500Å。當電子傳輸層之厚度於此範圍內時，電子傳輸層可在實質上未增加驅動電壓下具有滿意之電子傳輸能力。
電子傳輸層除了化學式1之雜環化合物及/或習知之電子傳輸層形成材料之至少之一以外可更包含金屬錯合物。金屬錯合物可為鋰錯合物。鋰錯合物之非限制性範例包含羥基喹啉鋰(lithium quinolate,LIQ)或以下化合物203。
促進電子由陰極注入之電子注入層可形成於電子傳輸層上。電子注入層形成材料之範例包含LiF、NaCl、CsF、Li2O及BaO。形成電子注入層之沉積或塗佈條件可與電洞注入層之形成的條件相似，不過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動。電子注入層之厚度可為約1Å至約100Å，且在一些實施例中，為約3Å至約90Å。當電子注入層之厚度於此範圍內時，電子注入層可在實質上未增加驅動電壓下具有滿意之電子注入能力。
第二電極19可形成於有機層15上。第二電極19可為電子注入電極之陰極。用以形成第二電極19之適合材料包含具低功函數之金屬、合金、導電化合物或其混合物。舉例而言，第二電極19可使用鋰(Li)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鋁：鋰(Al：Li)、鈣(Ca)、鎂：銦(Mg：In)、鎂：銀(Mg：Ag)等以薄膜形式形成為透射電極。在一些實施例中，為了製造頂部發射發光元件，透射電極可由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)形成。
當使用磷光摻質於發射層時，電洞阻擋層可藉由真空沉積、旋轉塗佈、澆鑄、蘭慕爾-布羅吉(LB)沉積等形成於電子傳輸層與發射層16之間、或兼具電子注入及電子傳輸能力之功能層與發射層16之間，以防止三重態激子或電洞擴散至電子傳輸層。當電洞阻擋層使用真空沉積或旋轉塗佈形成時，沉積或塗佈條件可與電洞注入層之形成的條件相似，不過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動。電洞阻擋層可使用習知之電洞阻擋層形成材料而形成，例如噁二唑衍生物(oxadiazole derivative)、三唑衍生物(triazole derivative)、啡啉衍生物(phenanthroline derivative)等，但不受限於此。舉例而言，電洞阻擋層可由以下列化學式所表示之(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline,BCP)形成。
電洞阻擋層之厚度可為約20Å至約1000Å，且在一些實施例中，可為約30Å至約300Å。當電洞阻擋層之厚度於此範圍內時，電洞阻擋層可在實質上未增加驅動電壓下具有改善之電洞阻擋特性。
根據本發明之一態樣，有機發光顯示裝置包含：具源極、汲極、閘極及主動層之電晶體；以及上述有機發光元件。電晶體之源極及汲極之其中之一電性連接至有機發光元件之第一電極。
電晶體之主動層可為任何各種形式，舉例而言，非晶矽層、多晶矽層、有機半導體層或氧化物半導體層。
當在此使用時，「未經取代之C1-C30烷基(或C1-C30烷基)」之範例包含線形或分支C1-C30烷基，像是甲基、乙基、丙基、異丁基(isobutyl)、第二丁基(sec-butyl)、戊基、異戊基(iso-amyl)及己基。經取代之C1-C30烷基之範例包含其中至少一個氫原子經氘原子；鹵素原子；羥基；氰基；胺基；硝基；甲脒基；胼；腙；羧基或其鹽；磺酸基或其鹽；磷酸基或其鹽；C1-C30烷基；C2-C30烯基；C2-C30炔基；C1-C30烷氧基；C3-C30環烷基；C3-C30環烯基；C6-C30芳基；未經取代之C6-C30芳氧基；C6-C30芳硫基；C2-C30雜芳基；-N(Q101)(Q102)；以及-Si(Q103)(Q104)(Q105)(Q106)之其中之一取代之未經取代之C1-C30烷基。Q101至Q106各獨立地為氫原子、C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C6-C30芳基、及C2-C30雜芳基之其中之一。
當在此使用時，未經取代之C2-C30烯基為未經取代C2-C30烷基之中心或末端具有碳-碳雙鍵之碳氫鏈。未經取代之C2-C30烯基之範例包含乙烯基(ethenyl)、丙烯基(propenyl)、及丁烯基(butenyl)。為了獲得經取代之C2-C30烯基，C2-C30烯基中之至少一氫原子可經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之取代基所取代。
當在此使用時，未經取代之C2-C30炔基為C2-C30烷基之中心或末端具有至少一碳-碳三鍵之烷基。未經取代之C2-C30炔基之範例為乙炔基(ethynyl) 及丙炔(propynyl)基。經取代之C2-C30炔基包含未經取代之C2-C30炔基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之取代基所取代。
當在此使用時，未經取代之C1-C30烷氧基可以化學式-OA所表示，其中A為如上述之未經取代之C1-C30烷基。其非限制性範例包含甲氧基(methoxy)、乙氧基(ethoxy)、及異丙氧基(isopropyloxy)。經取代之C1-C30烷氧基可為C1-C30烷氧基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
當在此使用時，未經取代之C3-C30環烷基可為飽和之C3-C30單環、雙環或三環之非芳香族碳氫基團。其非限制性範例包含環丙基(cyclopropyl)、環丁基(cyclobutyl)、環戊基(cylcopentyl)、環己基(cyclohexyl)、環庚基(cycloheptyl)、環辛基(cyclooctyl)及十氫化萘基(decahydronaphthalenyl)。經取代之C3-C30環烷基可為C3-C30環烷基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
當在此使用時，未經取代之C3-C30環烯基可為未經取代之C3-C30單環、雙環或三環之非芳香族碳氫基團。其非限制性範例包含環戊烯基(cyclopentenyl)及環己烯基(cyclohexenyl)。經取代之C3-C30環烯基可為C3-C30環烯基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
未經取代之C6-C30芳基為具有含有6至30個碳原子包含至少一芳香環之碳環芳香族系統(carbocyclic aromatic system)之單價基(monovalent group)。未經取代之C6-C30伸芳基為具有含有6至30個碳原子包含至少一芳香環之碳環芳香族系統之二價基(bivalent group)。若芳基或伸芳基包含至少兩個環時， 其可彼此稠合或透過單鍵相互連接。經取代之C6-C30芳基為C6-C30芳基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。經取代之C6-C30伸芳基為C6-C30伸芳基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
當在此使用時，未經取代之C6-C30芳氧基係以-OA2所表示，其中A2為經取代或未經取代之C6-C30芳基。經取代之C6-C30芳氧基為C6-C30芳氧基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
當在此使用時，未經取代之C6-C30芳硫基以-SA3所表示，其中A3為經取代或未經取代之C3-C30芳基。經取代之C6-C30芳硫基為C6-C30芳硫基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
未經取代之C2-C30雜芳基為具有含有選自N、O、P、及S之至少一雜原子及至少一碳原子之至少一芳香環之單價基。未經取代之C2-C30伸雜芳基為具有含有選自N、O、P、及S之至少一雜原子及至少一碳原子之至少一芳香環之二價基。在此方面，若雜芳基及伸雜芳基具有至少兩個環時，其可彼此稠合或透過單鍵相互連接。經取代之C2-C30雜芳基為C2-C30雜芳基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。經取代之C2-C30伸雜芳基為C2-C30伸雜芳基其中之至少一氫原子經上列關於經取代之C1-C30烷基所述之相同取代基所取代。
下文中，本發明將參照下列合成例及其他範例而說明。然而，此些範例係僅為了說明目的而提出，且並非旨在限制本發明之範疇。
中間物A至中間物E係如下列合成：
合成中間物D
<合成例1>合成中間物d
22g的3-碘-9-苯基-9H-咔唑(3-Iodo-9-phenyl-9H-carbazole)、2.8g(0.04eq)的Pd(PPh3)4及914mg(0.08eq)的CuI係於真空下置入容器中，然後對其提供N2氣體。在200mL的四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)加入容器且接著攪拌後，10mL(1.2eq)的三乙胺(triethylamine)及10.0g(1.2eq)的三甲基矽基-乙炔(TMS-acetylene)係緩慢地滴加至其中，且隨後於N2環境中在室溫下攪拌2小時。在使用旋轉蒸發機(rotary evaporator)移除溶劑後，所生成之反應產物係各以200mL的Et2O及150mL的水萃取兩次。收集有機層且接著使用硫酸鎂(magnesium sulfate)乾燥以蒸發溶劑。殘留物係以矽膠管柱層析(silica gel column chromatography)分離而純化，以獲得20g的中間物d(產率：99%)。此化合物係使用液相層析法-質譜法(liquid chromatography-mass spectroscopy,LC-MS)來鑑定。C23H21N1Si1：M+ 339.14
<合成例2>合成中間物D
4.2g的中間物d係溶於50mL的THF，且30mL(3eq)的四丁基氟化氨的四氫呋喃溶液(1.0M)係滴加至其中，並接著攪拌約30分鐘。50mL的水係滴加入此溶液中，且此反應溶液係各以50mL的乙醚(ethylether)萃取三次。收集有機層且接著使用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。殘留物係以矽膠管柱層析分離而純化，以獲得3.5g的中間物D(產率：95%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C20H13N1：M+ 267.10
[合成中間物A、B、C、E、F、及G]
中間物A、B、C、E、F、及G係與中間物D以相同方式使用相同當量之反應劑而合成。此些化合物係使用LC-MS來鑑定。
合成化合物25
<合成例3>合成中間物2b
5g的中間物25a、6.83g(2.2eq)的中間物25aa、1.5g(0.1eq)的Pd(PPh3)4、及18.0g(10eq)的K2CO3係溶於100mL的THF及30mL的蒸餾水中以獲得混合溶液，其隨後在溫度升高至約120℃後於攪拌下回流約24小時。反應溶液係冷卻至室溫，接著各以100mL的水及100mL的二乙醚(diethylether)萃取三次。收集有機相且接著使用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。殘留物係以矽膠管柱層析分離而純化，以獲得5.89g的中間物25b(產率：74%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C34H26Br2O1：M+ 610.03
<合成例4>合成中間物25c
5.5g(1eq)的中間物25b、1.56g(0.15eq)的Pd(PPh3)4、及510mg(0.30eq)的CuI係於真空下置入容器中，然後對其提供N2氣體。在100mL的THF加入容器且接著攪拌後，5.65mL(4.5eq)的三乙胺及5.3g(2.2eq)的化合物D係緩慢地滴加至其中，且接著於N2環境中在室溫下攪拌2小時。在使用旋轉蒸發機移除溶劑後，加入100mL的水至所生成之反應溶液，其接著係以100mL的乙醚萃取三次。收集有機層且接著使用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。殘留物係使用矽膠管柱層析分離而純化，以獲得5.14g的中間物25c(產率：58%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C74H50N2O1：M+ 982.39
<合成例5>合成化合物25
4.0g的中間物25c係溶於100mL的二氯甲烷(methylene chloride)中，且11.5mL(40eq)的三氟乙酸(trifluoroacetic acid)係滴加入其中並於室溫下攪拌約1小時。在反應完成後，反應溶液係各以100mL的水及100mL的二乙醚萃取三次。收集有機層且接著使用硫酸鎂乾燥，且藉由蒸發溶劑所獲得之殘留物係使用矽膠管柱層析分離而純化，以獲得3.68g的化合物25(產率：92%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C74H50N2O1：M+ 982.39
合成化合物1、9、17、28、33、及41
化合物1、9、17、28、33、及41與化合物25之合成使用相同當量之反應劑於合成例3至合成例5中合成。此些化合物係使用LC-MS及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)來鑑定。
合成化合物75
<合成例6>合成中間物75B
5g(1eq)的中間物75a、2.26g(0.15eq)的Pd(PPh3)4及740mg(0.30eq)的CuI係於真空下置入容器中，然後對其提供N2氣體。在100mL的THF加入容器 且接著攪拌後，58.2mL(4.5eq)的三乙胺及7.7g(2.2eq)的化合物E係緩慢地滴加至其中，且接著於N2環境中在室溫下攪拌2小時。在使用旋轉蒸發機移除溶劑後，100mL的水係加入所生成之反應溶液，接著各以100mL的乙醚萃取三次。收集有機層且接著使用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。殘留物係使用矽膠管柱層析分離而純化，以獲得6.24g的中間物75b(產率：63%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C44H28Br2N2O1：M+ 760.05
<合成例7>合成中間物75c
5g的中間物75b、4.25g(2.2eq)的中間物75bb、760mg(0.1eq)的Pd(PPh3)4、及9.1g(10eq)的K2CO3係溶於100mL的THF及30mL的蒸餾水中以獲得混合溶液，其隨後在溫度升高至約120℃後於攪拌下回流約24小時。待反應溶液冷卻至室溫，接著各以100mL的水及100mL的二乙醚萃取三次。收集有機相且接著使用硫酸鎂乾燥以蒸發溶劑。殘留物係使用矽膠管柱層析分離而純化，以獲得4.24g的中間物75c(產率：69%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C68H42N2O3：M+ 934.32
<合成例8>合成化合物75
4.0g的中間物75c係溶於100mL的二氯甲烷中，且13.1mL(40eq)的三氟乙酸係滴加入其中並於室溫下攪拌約1小時。在反應完成後，反應溶液係各以100mL的水及100mL的二乙醚萃取三次。收集有機層且接著使用硫酸鎂乾燥，且藉由蒸發溶劑所獲得之殘留物係以矽膠管柱層析分離而純化，以獲得3.6g的化合物75(產率：90%)。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C68H42N2O3：M+ 934.32
合成化合物48、50、56、58、66、及81
化合物48、50、56、58、66、及81係與化合物75之合成使用相同當量之反應劑於合成例6至合成例8而合成。此些化合物係使用LC-MS及NMR來鑑定。
合成化合物91
<合成例9>合成中間物91b
除了使用中間物91a而非中間物25a以外，中間物91b係與合成例3使用相同當量之反應劑以產率約63%合成。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C16H10Br2S1：M+ 393.88
<合成例10>合成中間物91c
除了使用中間物91b而非中間物25b以外，中間物91c係與合成例4使用相同當量之反應劑以產率約63%合成。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C44H24O2S1：M+ 616.15
<合成例11>合成化合物91
除了使用中間物91c而非中間物25c以外，化合物91係與合成例5使用相同當量之反應劑以產率約94%合成。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C44H24O2S1：M+ 616.15
合成化合物88、89、97、99、103、109、115、及121
化合物88、89、97、99、103、109、115、及121與化合物91之合成使用相同當量之反應劑於合成例9至合成例11中合成。此些化合物係使用LC-MS及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)來鑑定。
合成化合物138
<合成例12>合成中間物138b
除了使用中間物138a而非中間物75a以外，中間物138b係與合成例6使用相同當量之反應劑以產率約58%合成。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C16H10Br2S1：M+ 393.88
<合成例13>合成中間物138c
除了使用中間物138b而非中間物75b以外，中間物138c係與合成例7使用相同當量之反應劑以產率約60%合成。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C54H36N4S1：M+ 772.27
<合成例14>合成化合物138
除了使用中間物138c而非中間物75c以外，化合物138係與合成例8使用相同當量之反應劑以產率約91%合成。此化合物係使用LC-MS來鑑定。C54H36N4S1：M+ 772.27
合成化合物129、130、146、154、155、及163
化合物129、130、146、154、155、及163係與化合物138之合成使用相同當量之反應劑於合成例12至合成例14合成。此些化合物係使用LC-MS及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)來鑑定。
範例1
為了製造陽極，將15Ω/cm2(1200Å)Corning ITO玻璃基板裁成50mm x 50mm x 0.7mm之尺寸，且隨後各於異丙醇(isopropyl alcohol)與純水中以超音波處理5分鐘。接著，基板以超音波清理，然後以紫外線(ultraviolet,UV)照射約30分鐘，並藉由暴露於臭氧而清洗。所生成之玻璃基板係裝載於真空沉積裝置上。
2-TNATA係真空沉積於ITO玻璃基板上以形成具有600Å厚度之電洞注入層於陰極上，且接著NPB係真空沉積於電洞注入層上以形成具有300Å厚度之電洞傳輸層。
作為基質之化合物28及作為藍色螢光摻質之DPVBi係依重量比約98：2共同沉積於電洞傳輸層上以形成具有約300Å厚度之發射層。
Alq3係沉積於發射層上以形成具有300Å厚度之電子傳輸層。
LiF係真空沉積於電子傳輸層上以形成具有約10Å厚度之電子注入層，而Al係真空沉積於電子注入層上以形成具有約3000Å厚度之陰極，從而完成具有LiF/Al電極之有機發光元件之製備。
範例2
除了使用化合物48而非化合物28以形成發射層以外，有機發光元件係如範例1般製備。
範例3
除了化合物88(作為綠色磷光基質)及Irppy(作為綠色磷光摻質)依重量比91：9共沉積以形成具有約300Å厚度之發射層，且接著BCP(作為電洞阻擋化合物)係真空沉積於發射層上以形成具有約50Å厚度之電洞阻擋層以外，有機發光元件係如範例1般製備。
範例4
除了使用化合物91而非化合物88以形成發射層以外，有機發光元件係如範例3般製備。
範例5
除了使用ADN而非化合物28以形成發射層，且使用化合物75而非NPB以形成電洞傳輸層以外，有機發光元件係如範例1般製備。
範例6
除了使用化合物89而非化合物75以形成電洞傳輸層以外，有機發光元件係如範例5般製備。
範例7
除了使用化合物75而非NPB以形成電洞傳輸層以外，有機發光元件係如範例1般製備。
範例8
除了使用化合物89而非NPB以形成電洞傳輸層以外，有機發光元件係如範例1般製備。
比較例1
除了使用ADN而非化合物28以形成發射層以外，有機發光元件係如範例1般製備。
比較例2
除了使用CBP而非化合物88以形成發射層以外，有機發光元件係如範例3般製備。
評估例
範例1至範例8與比較例1及比較例2之有機發光元件之驅動電壓、亮度、發光效率及壽命係使用PR650(Spectroscan)電源量測器(source measurement unit)(可自先鋒科技公司(PhotoResearch,Inc.)取得)來量測。結果如下列表1所示。
參照表1，發現範例1至範例8之有機發光元件與比較例1之有機發光元件相比具有低驅動電壓、大幅改善之發光效率、以及亮度及壽命上之顯著改善。
特別是，範例8之有機發光元件與比較例1之有機發光元件相比具有低了約1.2V之驅動電壓、以及高了約160%之發光效率。
範例4之有機發光元件與比較例2之有機發光元件相比具有低了約1.1V之驅動電壓、高了約170%之發光效率、以及長了約1.5倍之壽命。
因此，發現範例1至範例8之有機發光元件與既存之有機發光元件相比具有高效率、低電壓、高亮度、及長壽命。
根據一或多個實施例，上列化學式1之雜環化合物可具有足夠高到防止結晶之玻璃轉換溫度、以及改善之電性特性、高電荷傳輸性能、及高發光性能。化學式1之雜環化合物可使用作為任何顏色之發光材料，如紅色、綠色、藍色或白色，或可使用作為螢光或磷光有機發光元件之電子傳輸材料，並展現出改善之發光特性。
根據本發明之一或多個實施例，有機發光元件可包含上列化學式1之雜環化合物作為發光材料或電子傳輸材料，且因此與既存之發光元件相比具有高效率、低電壓、高亮度及長壽命。
根據實施例，包含有機發光元件之有機發光顯示裝置可具有增加之壽命以及具降低之功率消耗的上升功率效率。
雖然本發明已參照其例示性實施例而描述及說明，其將為所屬技術領域具有通常知識者所明瞭的是，在不脫離本發明由申請專利範圍所定義之精神及範疇下可對所述實施例進行各種變更。

Claims (18)

  1. 一種有機發光元件，其包含一第一電極、面對該第一電極之一第二電極、以及介於該第一電極與該第二電極之間之一有機層，該有機層包含以化學式2a或化學式2b所表示之雜環化合物：
    Figure TWI633094B_C0001
    Figure TWI633094B_C0002
    其中：X1為氧原子(-O-)或硫原子(-S-)：且R1、R4、R5及R8各獨立地為經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之聯苯基、經取代或未經取代之茀基、經取代或未經取代之吡啶基、經取代或未經取代之咔唑基、經取代或未經取代之苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並呋喃基、及以-ph-N(ph)(ph)所表示之基團之其中之一：且R2、R3、R6及R7各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、經取代或未經取代之C2-C30雜芳基、及-N(Q1)(Q2)基團之其中之一，其中R1、R4、R5及R8中至少其中之一為氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、經取代或未經取代之C2-C30雜芳基、及-N(Q1)(Q2)基團之其中之一，其中Q1及Q2各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、羥基、氰基、胺基、硝基、羧基、經取代或未經取代之C1-C30烷基、經取代或未經取代之C2-C30烯基、經取代或未經取代之C2-C30炔基、經取代或未經取代之C1-C30烷氧基、經取代或未經取代之C3-C30環烷基、經取代或未經取代之C3-C30環烯基、經取代或未經取代之C6-C30芳基、經取代或未經取代之C6-C30芳氧基、經取代或未經取代之C6-C30芳硫基、及經取代或未經取代之C2-C30雜芳基之其中之一，且其中環A1及環B1各獨立地為經取代或未經取代之C6-C30芳香環及經取代或未經取代之C2-C30雜芳香環之其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中環A1及環B1各獨立地為經取代或未經取代之苯環、經取代或未經取代之蒽環、經取代或未經取代之菲環、經取代或未經取代之茀環、經取代或未經取代之吡啶環、經取代或未經取代之咔唑環、經取代或未經取代之噻吩環、經取代或未經取代之二苯並噻吩環、及經取代或未經取代之二苯並呋喃環之其中之一。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中環A1及環B1各獨立地為由化學式3a至化學式3f之其中之一所表示之基團：
    Figure TWI633094B_C0003
    Figure TWI633094B_C0004
    Figure TWI633094B_C0005
    Figure TWI633094B_C0006
    化學式3e
    Figure TWI633094B_C0007
    Figure TWI633094B_C0008
    其中：Z1至Z4各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氰基、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苯基、及經取代或未經取代之聯苯基之其中之一；p及q各獨立地為2至4之整數；且*表示環A1或環B1與該雜環化合物之連結位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中環A1及環B1各獨立地為以化學式4a至化學式4f之其中之一所表示之基團：
    Figure TWI633094B_C0009
    Figure TWI633094B_C0010
    化學式4c
    Figure TWI633094B_C0011
    Figure TWI633094B_C0012
    Figure TWI633094B_C0013
    Figure TWI633094B_C0014
    其中*表示環A1或環B1與該雜環化合物之連結位置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中R2、R3、R6及R7各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氰基、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苯基、經取代或未經取代之聯苯基、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菲基、經取代或未經取代之芘基、經取代或未經取代之蒯基、經取代或未經取代之稠四苯基、經取代或未經取代之茀基、經取代或未經取代之吡啶基、經取代或未經取代之聯吡啶基、經取代或未經取代之吡嗪基、經取代或未經取代之嘧啶基、經取代或未經取代之噠嗪基、經取代或未經取代之咔唑基、經取代或未經取代之苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並噻吩基、經取代或未經取代之二苯並呋喃基、及以-ph-N(Q3)(Q4)所表示之基團之其中之一，其中Q3及Q4各獨立地為經取代或未經取代之C6-C30芳基、及經取代或未經取代之C2-C30雜芳基之其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中R2、R3、R6及R7各獨立地為氫原子或氘原子。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之有機發光元件，其中R1、R4、R5及R8各獨立地為由化學式5a至化學式5g之其中之一所代表的基團：
    Figure TWI633094B_C0015
    Figure TWI633094B_C0016
    Figure TWI633094B_C0017
    化學式5d
    Figure TWI633094B_C0018
    Figure TWI633094B_C0019
    Figure TWI633094B_C0020
    Figure TWI633094B_C0021
    其中：Z11至Z13各獨立地為氫原子、氘原子、鹵素原子、氰基、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苯基、及經取代或未經取代之聯苯基之其中之一；r、s、及t各獨立地為1至5之整數；且*表示R1、R4、R5及R8與該雜環化合物之連結位置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之有機發光元件，其中R1、R4、R5、及R8各獨立地為由化學式6a至化學式6g之其中之一所表示之基團：
    Figure TWI633094B_C0022
    Figure TWI633094B_C0023
    Figure TWI633094B_C0024
    Figure TWI633094B_C0025
    Figure TWI633094B_C0026
    化學式6f
    Figure TWI633094B_C0027
    Figure TWI633094B_C0028
    其中*表示R1、R4、R5、及R8與該雜環化合物之連結位置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該雜環化合物為化合物1至化合物168之其中之一：
    Figure TWI633094B_C0029
    Figure TWI633094B_C0030
    Figure TWI633094B_C0031
    Figure TWI633094B_C0032
    Figure TWI633094B_C0033
    Figure TWI633094B_C0034
    Figure TWI633094B_C0035
    Figure TWI633094B_C0036
    Figure TWI633094B_C0037
    Figure TWI633094B_C0038
    Figure TWI633094B_C0039
    Figure TWI633094B_C0040
  10. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該有機層包含一電洞注入層、一電洞傳輸層、兼具電洞注入及電洞傳輸能力之一功能層、一緩衝層、一發射層、一電洞阻擋層、一電子傳輸層、一電子注入層、及兼具電子注入及電子傳輸能力之一功能層之至少之一。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該有機層包含一電洞注入層、一電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之一功能層之至少之一，且該電洞注入層、該電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之該功能層之至少之一包含該雜環化合物。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之有機發光元件，其中該電洞注入層、該電洞傳輸層、及兼具電洞注入及電洞傳輸能力之該功能層之至少之一更包含一電荷產生材料，且該電荷產生材料為一醌衍生物、一金屬氧化物、及一含氰基化合物之至少之一。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該有機層包含一電子注入層、一電子傳輸層、及兼具電子注入及電子傳輸能力之一功能層之至少之一，且該電子注入層、該電子傳輸層、及兼具電子注入及電子傳輸能力之該功能層之至少之一包含該雜環化合物。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該有機層包含一發射層，且該發射層包含該雜環化合物。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光元件，其中該雜環化合物為一螢光基質或一磷光基質。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光元件，其中該雜環化合物為一螢光摻質。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該有機層包含一發射層、一電子注入層、一電子傳輸層及兼具電子注入及電子傳輸能力之一功能層之至少之一，其中該電子注入層、該電子傳輸層及兼具電子注入及電子傳輸能力之該功能層之至少之一包含該雜環化合物；且該發射層包含一芳胺化合物。
  18. 一種有機發光顯示裝置，其包含：包含一源極、一汲極、一閘極及一主動層之一電晶體；以及如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該電晶體之該源極及該汲極之其中之一電性連接至該有機發光元件之該第一電極。
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