專利名稱：螺環(huán)硅烷化合物及其應用的有機電致發(fā)光顯示器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種螺環(huán)硅烷化合物(spiro silane compound)及其應用的有機電致發(fā)光顯示器件，且特別是涉及一種可作為顯示器件中發(fā)光層的主發(fā)光體的螺環(huán)硅烷化合物，以有效提高器件的發(fā)光效率。
背景技術：
近年來有機電致發(fā)光顯示器件(Organic Electroluminescence Device)，由于其簡單的架構(gòu)、極佳的工作溫度和反應速度、鮮明的色彩對比以及無視角限制等優(yōu)勢，目前已廣泛地應用在平面顯示器中。
有機電致發(fā)光顯示器件具有多層結(jié)構(gòu)，主要是在陰極和陽極之間形成有機發(fā)光層，以產(chǎn)生電致發(fā)光(Electroluminescence)。在有機發(fā)光層和陽極之間，形成空穴注入層和空穴傳輸層，在有機發(fā)光層和陰極之間則形成電子傳輸層。此多層結(jié)構(gòu)可利于電子由陰極向陽極流動。
在文獻及專利中，常見的有機發(fā)光層材料可分成兩類，一類是硅烷化合物(silane compound)，化學式(I)如下；其中Ar1、Ar2、Ar3分別為雜芳基(heteroaryl group)，R則為烷基(alkyl group)、芳香基(aryl group)、雜芳基或炔基(alkynyl group)。另一類是螺環(huán)化合物(spiro compound)，例如化學式(II)所示的化合物。不過應用這些材料所制成的有機電致發(fā)光顯示器件，其發(fā)光效率仍有改進的空間。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種螺環(huán)硅烷化合物及其應用的有機電致發(fā)光顯示器件，以有效提高器件的發(fā)光效率。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種螺環(huán)硅烷化合物(spiro silane compound)，如化學式(III)所示 其中，“Ar1”、“Ar2”、“Ar3”分別選自苯基(phenyl group)、螺環(huán)雙芴基(spirobifluorene)和烷基(alkyl group)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，還提出一種有機電致發(fā)光顯示器件，至少包括陽極；空穴傳輸層，形成在陽極上；有機發(fā)光層，形成在空穴傳輸層上；電子傳輸層，形成在有機發(fā)光層上；和陰極，形成在電子傳輸層上，其中，有機發(fā)光層的材料包括如化學式(III)所示的螺環(huán)硅烷化合物。
為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更加明顯易懂，下文特例舉優(yōu)選實施例，并結(jié)合附圖，作詳細說明如下具體實施方式
本發(fā)明提出一種新穎的螺環(huán)硅烷化合物，并應用該螺環(huán)硅烷化合物作為有機電致發(fā)光顯示器件的有機發(fā)光層的材料，以提高器件的發(fā)光效率。
本發(fā)明的螺環(huán)硅烷化合物，如化學式(III)所示 其中，“Ar1”、“Ar2”、“Ar3”分別選自苯基、螺環(huán)雙芴基和烷基。
當“Ar1”、“Ar2”和“Ar3”均為苯基時，該螺環(huán)硅烷化合物為2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene)，化學式(III-1)如下
當“Ar1”和“Ar3”為苯基而“Ar2”為螺環(huán)雙芴基時，該螺環(huán)硅烷化合物為聯(lián)苯基-雙(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷(diphenyl-di(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化學式(III-2)如下 當“Ar1”和“Ar2”為螺環(huán)雙芴基而“Ar3”為苯基時，該螺環(huán)硅烷化合物為苯基-三(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷(phenyl-tri(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化學式(III-3)如下 當“Ar1”、“Ar2”和“Ar3”均為螺環(huán)雙芴基時，該螺環(huán)硅烷化合物為四(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷(tetra(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化學式(III-4)如下 以下對其中兩種螺環(huán)硅烷化合物的合成方法作詳細說明。
2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴的合成方法2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene)，化學式如(III-1)所示，其合成方法如化學反應

圖1所示，并說明如下。
首先，在氮氣環(huán)境下將重量10g濃度25.3毫摩爾(mmol)的2-溴-9，9’-螺環(huán)雙芴(2-bromo-9，9’-spirobifuorene)和體積300毫升的四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)加入反應瓶中。再逐滴將體積10.1毫升濃度25.3毫摩爾的正丁基鋰(n-butyl lithium)滴入-78℃的反應瓶內(nèi)。在均勻混合反應30分鐘后，再將重量8.2g濃度27.8毫摩爾的三苯基氯硅烷(triphenylsilylchloride)和50毫升的四氫呋喃，逐滴滴入-78℃的反應瓶內(nèi)。于室溫下反應24小時后，進行萃取(例如以水和乙酯所形成的溶劑)，再以脫水硫酸鎂干燥，然后過濾和濃縮，收集得到的產(chǎn)物抽干后再以兩次升華而純化，即可得到8.7g的2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴。
化學反應圖1聯(lián)苯基-雙(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷的合成方法聯(lián)苯基-雙(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷(diphenyl-di(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane)，化學式如(III-2)所示，其合成方法如化學反應圖2所示并說明如下。
首先，在氮氣環(huán)境下將重量10g濃度25.3毫摩爾(mmol)的2-溴-9，9’-螺環(huán)雙芴基(2-bromo-9，9’-spirobifluorene)和體積300毫升的四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)加入反應瓶中。再逐滴將體積10.1毫升濃度25.3毫摩爾的正丁基鋰滴入-78℃的反應瓶內(nèi)。在均勻混合反應30分鐘后，再將重量3.5g濃度13.9毫摩爾的二氯聯(lián)苯硅烷(dichlorodiphenyl silane)逐滴滴入-78℃的反應瓶內(nèi)。于室溫下反應24小時后，進行萃取(例如以水和乙酯所形成的溶劑)，再以脫水硫酸鎂干燥，然后過濾和濃縮，收集得到的產(chǎn)物抽干后再以兩次升華而純化，即可得到1.0g的聯(lián)苯基-雙(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷。
化學反應圖2
而應用本發(fā)明的螺環(huán)硅烷化合物(如化學式(III)所示)作為有機電致發(fā)光顯示器件的有機發(fā)光層的材料，可有效提高器件的發(fā)光效率。在本發(fā)明的一實施例中提出五個不同的有機電致發(fā)光顯示器件，并進行器件性質(zhì)測試。測試結(jié)果列于表一。
實施例請同時參考圖1，其示出了依照本發(fā)明一實施例的有機電致發(fā)光顯示器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，有機電致發(fā)光器件主要包括陽極(anode)11、有機發(fā)光層(light emission layer，EML)15和陰極(cathode)17。陽極11例如是在玻璃基板111上鍍上一層透明可導電的氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)113，厚度例如是750nm。而ITO層113之后的各個膜層可在壓力10-4Pa下形成。陰極17例如是由氟化鋰(LiF)和鋁(Al)所組成的復合式金屬層。有機發(fā)光層15和陽極11之間還包括空穴注入層(hole injection layer，HIL)12、空穴傳輸層(hole transfer layer，HTL)13和緩沖層(buffer layer)14，有機發(fā)光層15和陰極17之間還包括電子傳輸層(electron transfer layer，ETL)16。也可在電子傳輸層16和陰極17之間加入電子注入層(electron injection layer，EIL)(未顯示)。
其中，實施例中五個器件的空穴注入層12，其厚度為60nm，且材料包括4，4’，4”-三(N-2-萘基)-N-苯胺)-三苯胺(4，4’，4”-tri(N-(2-naphthyl)-N-aniline)-triphenyl amine，簡稱2T-NATA)，化學式如下 空穴傳輸層13，其厚度為20nm，且材料包括N，N’-二萘基-N，N’-聯(lián)苯基-1，1′-聯(lián)苯基-4，4′-二胺(N，N′-di-1-naphthyl-N，N′-diphenyl-1，1′-biphenyl-1，1′-biphenyl-4，4′-diamine，簡稱NPB)，化學式如下
緩沖層14用來修飾空穴傳輸層13至有機發(fā)光層15的能級，其厚度為10nm，且材料包括N，N’-咔唑-1，3-苯(N，N’-dicarbazole-1，3-benzene，簡稱nCP)，化學式如下 電子傳輸層16其材料包括BAlq(1，1′-聯(lián)苯基-4-酚連)雙(2-甲基-8-喹啉根-N1，O8)(III)鋁，化學名稱的英文全名為1，1′-Bisphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinplate-N1，O8)Aluminum(III)，化學式如下 由氟化鋰(LiF)和鋁(Al)所組成的陰極17，其厚度分別為10和100nm。
再者，選用化合物Ir-1作為有機發(fā)光層15的摻雜物(dopant)(客發(fā)光體)，且摻雜比例為18％。而有機發(fā)光層15的厚度為30nm。Ir-1的化學式如下 另外，在器件一中，選擇2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴基(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene，化學式(III-1))作為有機發(fā)光層15的主發(fā)光體(Host)，且電子傳輸層16(Balq)的厚度為45nm。
在器件二中，亦選擇2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴基(2-triphenylsily-9，9’-spirobifluorene，化學式(III-1))作為有機發(fā)光層15的主發(fā)光體(Host)，但電子傳輸層16(Balq)的厚度為30nm。
在器件三中，選擇聯(lián)苯基-雙(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷(diphenyl-di(2-9，9’-spirobifluorenyl)silane，化學式(III-2))作為有機發(fā)光層15的主發(fā)光體(Host)，而電子傳輸層16(Balq)的厚度為30nm。
在對照器件一中，選擇N，N’-咔唑-1，3-苯(mCP)作為有機發(fā)光層15的主發(fā)光體(Host)，而電子傳輸層16(Balq)的厚度為45nm。
而在對照器件二中，亦選擇N，N’-咔唑-1，3-苯(mCP)作為有機發(fā)光層15的主發(fā)光體(Host)，而電子傳輸層16(Balq)的厚度為30nm。
以下為五個器件的結(jié)構(gòu)簡寫器件一ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/(III-1)Ir-1(10018)(30nm)/BAlq(45nm)/LiF(10)/Al(100nm)器件二ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/(III-1)Ir-1(10018)(30nm)/BAlq(30nm)/LiF(10)/Al(100nm)器件三ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/(III-2)Ir-1(10018)(30nm)/BAlq(30nm)/LiF(10)/Al(100nm)對照器件一ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/mCPIr-1(10018)(30nm)/BAlq(45nm)/LiF(10)/Al(100nm)對照器件二ITO(750nm)/2T-NATA(60nm)/NPB(20nm)/mCP(10nm)/mCPIr-1(10018)(30nm)/BAlq(30nm)/LiF(10)/Al(100nm)對五個器件進行器件測試，其測試結(jié)果如表1所示。
表1

從測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)當器件達到亮度1000nits時，其所需的驅(qū)動電壓沒有太大的差異。而器件的色度值CIEx相同，CIEy則沒有太大的變化。然而，在發(fā)光效率方面，器件一(以本發(fā)明的化學式(III-1)作客發(fā)光體)的確比對照器件一(以現(xiàn)有技術的mCP作客發(fā)光體)具有顯著的進步，自6.7cd/A上升至11.1cd/A。而器件二(以本發(fā)明的化學式(III-1)作客發(fā)光體)和器件三(以本發(fā)明的化學式(III-2)作客發(fā)光體)，與對照器件二相較(以現(xiàn)有技術的mCP作客發(fā)光體)亦的確在發(fā)光效率上有顯著的改善。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應當可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以所附權利要求書所限定的為準。
權利要求
1.一種螺環(huán)硅烷化合物，其化學式為 其中，“Ar1”、“Ar2”、“Ar3”分別選自苯基、螺環(huán)雙芴基和烷基。
2.如權利要求1所述的螺環(huán)硅烷化合物，其中當“Ar1”、“Ar2”和“Ar3”均為苯基時，該螺環(huán)硅烷化合物為2-三苯基硅-9，9′-螺環(huán)雙芴，化學式為
3.如權利要求1所述的螺環(huán)硅烷化合物，其中當“Ar1”和“Ar3”為苯基而“Ar2’為螺環(huán)雙芴基時，該螺環(huán)硅烷化合物為聯(lián)苯基-雙(2-9，9”-螺環(huán)雙芴基)硅烷，化學式為
4.如權利要求1所述的螺環(huán)硅烷化合物，其中當“Ar1”和“Ar2”為螺環(huán)雙芴基而“Ar3”為苯基時，該螺環(huán)硅烷化合物為苯基-三(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷，化學式為
5.如權利要求1所述的螺環(huán)硅烷化合物，其中當“Ar1”、“Ar2”和“Ar3”均為螺環(huán)雙芴基時，該螺環(huán)硅烷化合物為四(2-9，9’-螺環(huán)雙芴基)硅烷，化學式為
6.一種有機電致發(fā)光顯示器件，至少包括陽極；空穴傳輸層，形成在所述陽極上；有機發(fā)光層，形成在所述空穴傳輸層上；電子傳輸層，形成在所述有機發(fā)光層上；和陰極，形成在所述電子傳輸層上，其中，所述有機發(fā)光層的材料包括螺環(huán)硅烷化合物，化學式為 其中，“Ar1”、“Ar2”、“Ar3”分別選自苯基、螺環(huán)雙芴基和烷基。
7.如權利要求6所述的顯示器件，其中所述螺環(huán)硅烷化合物作為有機發(fā)光層的主發(fā)光體。
8.如權利要求6所述的顯示器件，其中所述有機發(fā)光層還包括金屬絡合物作為摻雜物。
9.如權利要求8所述的顯示器件，其中所述金屬絡合物為銥絡合物，化學式為
10.如權利要求6所述的顯示器件，其中所述空穴傳輸層包括N，N′-二-1-萘基-N，N’-聯(lián)苯基-1，1′-聯(lián)苯基-4，4′-二胺。
11.如權利要求6所述的顯示器件，還包括空穴注入層，形成在所述陽極與所述空穴傳輸層之間。
12.如權利要求11所述的顯示器件，其中所述空穴注入層包括4，4’，4”-三(N-2-萘基)-N-苯胺)-三苯胺(簡稱2T-NATA)。
13.如權利要求6所述的顯示器件，其中所述電子傳輸層包括BAlq。
14.如權利要求6所述的顯示器件，還包括電子注入層，形成在所述陰極與所述電子傳輸層之間。
15.如權利要求6所述的顯示器件，還包括緩沖層，形成在所述有機發(fā)光層與所述空穴傳輸層之間。
16.如權利要求15所述的顯示器件，其中所述緩沖層包括N，N’-二咔唑-1，3-苯。
全文摘要
一種螺環(huán)硅烷化合物，可作為有機電致發(fā)光顯示器件中發(fā)光層的主發(fā)光體，其化學式為右式，其中，“Ar
文檔編號C09K11/06GK1743333SQ20051010679
公開日2006年3月8日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權日2005年10月12日
發(fā)明者游振萍, 吳佩琪 申請人:友達光電股份有限公司