本发明涉及一种发光材料及发光装置，特别是一种有机电激发光材料及电激发光装置。

随着电子技术进步，重量轻、效率高的显示器亦随着蓬勃地发展，例如液晶显示器(LCD)，然而液晶显示器仍然存在着一些缺点，例如其视角不够广，应答时间不够快而无法使用在高速的动画下，而且其需要使用背光板因而增加了耗电量。另外，液晶显示器仍然无法轻易地制作出大型面板。
有鉴于此，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode)以其自发光、无视角、省电、制程容易、成本低、高应答速度以及全彩化等优点，使有机发光二极管具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器及平面光源照明，包括特殊光源及一般照明。
请参照图1所示，有机发光二极管1包括一透明基板11、一透明阳极12、一有机电激发光层13以及一阴极14。当施以一直流电流于有机发光二极管1时电洞由透明阳极12注入，同时电子由阴极14注入，此时，由于外加电场所造成的电位差，使得载子在有机电激发光层13中移动、相遇而产生再结合，而由电子与电洞结合所产生的激子(exciton)能够激发有机电激发光层13中的发光分子，然后激发态的发光分子以光的形式释放出能量。
凡熟悉该项技术者都了解，有机发光二极管是一种利用有机官能性材料(organic functional materials)的自发光的特性来达到显示效果的组件。
承上所述，关于有机电激发光层的有机材料的研究已经发展了相当长的时间，例如W.Helfrish，Dresmer，Williams等人成功的使Anthrancene(葱)晶体发出蓝色光(J.Chem.Phys.44，2902(1966))，另外Vincett，Barlow等人利用气相沉积法沉积多芳香环化合物以制得发光组件(Thin Solid Film 94，2902(1982))，然而其所制作的发光组件的发光强度不高且发光效率较低。于1987年，C.W.Tang及S.A.VanSlyke针对有机电激发光层的设计发表一双层结构，其包括一有机薄膜层及一含有电洞或是电子传输特性的薄膜层；此有机电激发光层的特性依材料基态和激发态之间的能阶差而有发光色度不同的特性。其所发出的绿光最大亮度达到1000cd/m2，而发光效率达到1lm/W(Appl.Phys.Lett，Vol.51，913(1987))；接着，如Japanese Journal of AppliedPhysics，Vol.27，No.2，pp L269-L271(1988)及Journal of AppliedPhysics，Vol65，No.9，pp.3610-3616(1989)所示，科学家们发展出三层结构的有机电激发光层，以降低有机发光二极管的驱动电压及提高其亮度，此三层结构为有机发光层、电洞传输层及电子传输层。
另外，有文献报导中显示，科学家利用常见的激光染料distyrylbenzene化合物来作为有机发光材料，其最大亮度达到80cd/m2(EP0319881)。例如，在过去十年中，日本出光兴产提出distyrylbenzene的衍生物并发表多篇相关化合物的专利，如USP5121029、USP5126214、USP5130603、USP5516577、USP5536949、USP6093864和WO02/20459等。此外，亦有文献报导以styrylbenzene化合物及其衍生物作为有机发光材料，如Synthetic Metal121(2001)1661、Synthetic Metal 121(2001)1665、Appl.Phys.Lett.67(26)1995、Materials Science、以及Engineering B85(2001)126等文献。
近十年来，styrylbenzene的衍生物受到广泛的研究以应用于有机电激发光材料及其电激发光装置，但始终存在着一些缺点，例如亮度不足、发光效率不高、驱动电压过高、色彩纯度不高等问题。举例而言，如USP5130603所示，其是利用N，N’-diphenyl-N，N’-bis-(3-methylphenyl)-[1，1’-biphenyl]-4，4’-diamine(TPD)做为电洞传输层，并以2，5-bis(2，2-di-p-tolyvinyl)xylene(DTVX)做为有机发光层，结果于5V电压下，其发光亮度为300cd/m2，发光波长为486nm，而在7V电压下，其发光亮度可达1000cd/m2。另外，在USP5536949中，其利用TPD做为电洞传输层，4，4’-Bis(2，2-diphenylvinyl)biphenyl(DPVBi)做为有机发光层，而且有机发光层中并掺杂有4，4’-Bis[2-{4-(N，N-diphenylamino)pheny}vinyl]biphenyl(DPAVBi)，然后以8-hydroxyquinoline做为电子传输层，结果于8V电压下，其发光亮度为400cd/m2，发光波长为494nm。此外在USP6093864中所显示的结果皆与上述类似，且distyrylbenzene系列衍生物于利用真空蒸镀来形成于有机发光二极管中时，其分子的热稳定较差，因此于实际生产时所进行的测试中，甚至有分子裂解之情况发生。
除此之外，亦有科学家提出使用tris-styrylbenzene系列衍生物(Synthetic Metal 121(2001)1661)或tetrakis-styrylbenzene系列衍生物(Synthetic Metal 121(2001)1665)来作为有机发光材料，然而除了所制得之有机发光二极管的发光效益不佳外，当应用于实际量产时仍有实施上的困难性及复杂性。
因此，提供一种有机电激发光材料及其电激发光装置，以期能够解决亮度不足、发光效率不高、驱动电压过高、色彩纯度不高等问题，另外，还能够提高分子于真空蒸镀时的热稳定性，而不会有裂解之情形，正是当前有机电激发光材料研究的重要课题之一。

针对上述问题，本发明的目的为提供一种能够加强发光亮度、增加发光效率、降低驱动电压、提高色彩纯度及提高热稳定性的有机电激发光材料及其电激发光装置。
为达上述目的，依本发明的有机电激发光材料，其具有下式(I)的结构：式(I)其中，R1、R2、R3为各别独立的氢原子、卤素原子、腈基、烷基(alkyl)、环烷基(cycloalkyl)、烷氧基(alkyloxy)、链烯基(alkenyl)、胺基、芳香族烃基、芳香族复环基、芳烷基、或是丙烯氧基，Ar3为芳香族烃基、或是芳香族复环基，而A及B为各别独立的氢原子、烷基、环烷基、烷氧基、链烯基、胺基、芳香族烃基、芳香族复环基、芳烷基、或是丙烯氧基。
另外，本发明亦提供一种电激发光装置，其包括二电极、及一有机电激发光层。在本发明中，有机电激发光层位于二电极之间，而且其包括有上述的有机电激发光材料。
附图说明
图1为一示意图，显示现有有机发光二极管的示意图；图2为一坐标图，显示本发明较佳实施例电激发光装置的EL光谱量测图；图3为一坐标图，显示本发明较佳实施例电激发光装置的电流-亮度量测图；图4为一坐标图，显示本发明较佳实施例电激发光装置的电流-电压量测图。
图中符号说明1          有机发光二极管
11       透明基板12       透明阳极13       有机电激发光层14       阴极具体实施方式以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的有机电激发光材料及电激发光装置，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
在本发明中，有机电激发光材料具有一般式(I)之结构：一般式(I)在一般式(I)中，R1、R2、R3为各别独立的氢原子、卤素原子、腈基、烷基、环烷基、烷氧基、链烯基、胺基、芳香族烃基、芳香族复环基、芳烷基、或是丙烯氧基。更具体的举例，R1、R2、R3可以是各别独立的氢原子、卤素原子、腈基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的烷基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的环烷基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的烷氧基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的链烯基、取代或不取代之胺基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族烃基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族复环基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳烷基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的丙烯氧基。
Ar3为芳香族烃基、或是芳香族复环基。更具体的举例，Ar3可以是具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族烃基、或是具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族复环基。在本实施例中，Ar3的结构式举例如下所示：其中，R9及R10可以是各别独立之具有1至10个碳原子之取代或不取代的烷基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族烃基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族复环基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳烷基。
请再参考上述一般式(I)所示，其中A及B为各别独立的氢原子、烷基、环烷基、烷氧基、链烯基、胺基、芳香族烃基、芳香族复环基、芳烷基、或是丙烯氧基。更具体的说，A及B可以是各别独立的氢原子、具有1至10个碳原子之取代或不取代的烷基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的环烷基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的烷氧基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的链烯基、取代或不取代的胺基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族烃基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳香族复环基、具有6至30个碳原子之取代或不取代的芳烷基、具有1至10个碳原子之取代或不取代的丙烯氧基。
在本实施例中，Ar3与A有键结，或是与B有键结。另外，A与B之间可以是有键结。
因此，依本发明较佳实施例之有机电激发光材料可以是具有下列之结构式的化合物：
另外，在本发明另一较佳实施例中，上述之有机电激发光材料被应用于一电激发光装置，其包括一透明基板、一透明阳极、一有机电激发光层以及一阴极。
在本实施例中，透明阳极形成于透明基板之上；有机电激发光层形成于透明阳极之上；阴极形成于有机电激发光层之上。
透明基板可为一玻璃基板、一塑料(plastic)基板或是一柔性(flexible)基板。其中，塑料基板与柔性基板可为一聚碳酸酯(polycarbonate，PC)基板或是一聚酯(polyester，PET)基板。
透明阳极可以是利用溅镀(sputtering)方式或是离子电镀(ionplating)方式形成于透明基板上，此透明阳极的材质可以为一可导电的金属氧化物，例如是氧化铟锡(ITO)或是氧化铝锌(AZO)。
有机电激发光层包括有上述的有机电激发光材料(如一般式(I)所示)。一般而言，有机电激发光层通常为一层以上的沉积构造，以下列举数种位于透明阳极与阴极之间的有机电激发光层的沉积构造：(1)阳极/发光层/阴极(2)阳极/发光层/电子传输层/阴极(3)阳极/电洞传输层/发光层/阴极(4)阳极/电洞传输层/发光层/电子传输层/阴极(5)阳极/电洞注入层/电洞传输层/发光层/阴极(6)阳极/电洞注入层/电洞传输层/发光层/电子传输层/阴极(7)阳极/电洞注入层/电洞传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极在本实施例中，发光层由上述的有机电激发光材料(如一般式(I)所示)所构成；此外，有机电激发光材料为发光层的掺杂物质，其掺杂浓度约为高于0.01wt％或低于10wt％，而发光层中可以更包括具有芳香族烃基类取代基或芳香族复环基类取代基的芳香族胺化合物、芳香族二胺化合物或是芳香族三胺化合物，此发光层的玻璃转化温度大于100℃。
除此之外，上述之有机电激发光材料(如一般式(I)所示)亦可以作为有机电激发光层的电洞传输层的掺杂物质。
承上所述，电洞注入层的主要材料为copper phthalocyanine(CuPc)；电洞传输层的材料主要为4，4′-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl(NPB)；电子注入层的材料主要为氟化锂(LiF)；电子传输层的材料主要为tris(8-quinolinato-N1，08)-aluminum(Alq)。而且，有机电激发光层的各层构造可以是以蒸镀(evaporation)、旋转涂布(spin coating)、喷墨印刷(ink jet printing)或是印刷(printing)方式形成于透明阳极之上。在本实施例中，上述的有机电激发光材料(如一般式(I)所示)可依照以下现有的成膜法来形成，如真空蒸镀法、分子束蒸着法(MBE)、沉浸法、旋转涂布法、铸造法(casting)、条形码法(bar code)、滚筒涂布法(roll coating)等。
阴极可以是利用蒸镀法、电子束镀膜法(E-gun)或是溅镀法(sputtering)所形成，其材质可为铝、铝/锂、钙、镁银合金或是银等导电性材料。
为使本发明的内容更容易理解，以下将举数个实验例，以说明依本发明较佳实施例的有机电激发光材料的合成方法、及电激发光装置的制造流程。
实验例1本实验例系说明依本发明较佳实施例的有机电激发光材料(如一般式(I)所示)的合成方法。
首先，于250毫升两颈的圆底瓶中，加入60克(0.24莫耳)4-溴苯甲基化溴(4-bromobenzyl bromide)和80毫升(0.46莫耳)三乙基氧化磷(triethyl phosphite)，接着于100℃下加热回流12小时，然后于75℃下减压蒸馏，将未反应的三乙基氧化磷除去，可得4-溴苯甲基化磷酸酯(4-bromobenzyl phosphonic acid ester)70克(0.23莫耳，收率95％)，再将4-溴苯甲基化磷酸酯2.0克(6.54毫莫耳)于无水四氢夫喃(tetrahydrofuran)下加入1.32克(7.19毫莫耳)4-溴苯甲醛(4-bromobenzaldehyde)及0.65克(6.54毫莫耳)新丁氧基钠(sodium tert-butyoxyl)，然后于80℃下加热回流6小时，可得化合物(A)1.87克(5.53毫莫耳，收率85％)。
接着，于100毫升两颈的圆底瓶中，加入15克(61毫莫耳)三苯基胺(triphenylamine)和50毫升N，N-二甲基甲醯胺(N，N-dimethylformide)，然后于室温下加入N-溴代丁二醯亚胺(N-bromosuccinimide)11.4克(64毫莫耳)，搅拌12小时后，加入20毫升水，此时会有白色固体析出，过滤烘烤得固体11.70克(36毫莫耳，收率60％)，此产物为N，N-二苯基-4-溴苯胺(N，N-diphenyl-4-bromoaniline)，取8.26克(25毫莫耳)N，N-二苯基-4-溴苯胺置于250毫升两颈之圆底瓶中，然后加入100毫升无水四氢夫喃，将此反应液冷却至-78℃后，慢慢滴入24毫升(38毫莫耳，1.6M)正丁基锂(n-butyllithium)，搅拌2小时并回温至0℃，再将此反应液冷却至-78℃后慢慢滴入5.2毫升(46毫莫耳)三乙基硼酸酯(boric acid trimethyl ester)，搅拌12小时后加入20毫升2N盐酸水溶液以终止反应，并用100毫升乙醚萃取有机层，接着利用无水硫酸镁(MgSO4)除去有机层中的水份并将有机层减压浓缩后，加入己烷使得白色固体析出，将白色固体过滤烘干得4.3克化合物(B)(15毫莫耳，收率60％)。
将化合物(A)1.0克(3.1毫莫耳)、化合物(B)2.0克(7.0毫莫耳)与1％莫耳(52毫克)触媒双苯磷菲罗林钯二氯[1，1’bis(diphenylphosphino)ferrocene]palladium(II)chloride置于100毫升两颈的圆底瓶中，并加入30毫升四氢夫喃，加热回流后慢慢加入饱和碳酸氢钠10毫升，并继续加热回流12小时，之后，将反应液降温至室温并加入甲醇，此时会有黄色固体析出，将黄色固体过滤烘干得2.0克化合物(C)(2.9毫莫耳，收率96％)。
合成化合物(A)、化合物(B)及化合物(C)的方程式如下所示：
承上所述，将化合物(C)升华纯化分析结果如下：1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ＝7.59(s，4H)；7.52(d，2H)；7.3(t，4H)；7.16(t，7H)；7.05(t，2H)。DSC测试得其融点为242℃，而其玻璃转化温度为105℃。元素分析(理论值)C％＝90.13％(90.09％)；H％＝5.75％(5.71％)。根据以上结果可以判定化合物(C)的结构。
实验例2本实验例说明依本发明较佳实施例的电激发光装置的制造流程。
首先，提供一个100mm×100mm的玻璃基板，然后于此玻璃基板上镀上150nm厚度的氧化铟锡，并经由黄光蚀刻形成10mm×10mm发光区域的图样后，在真空度10-5Pa下进行真空蒸镀，第一层先镀上35nm厚的电洞传输材料，此电洞传输材料可以为TPD或是NPB(N，N’-diphenyl-N，N’-bis-(1-naphthalenyl)-[1，1’-biphenyl]-4，4’-diamine)，其结构如下所示，电洞传输材料的蒸镀速率维持在0.2nm/sec。
TPD：                                    NPB：
接着，第二层再镀上有机电激发光材料(如上述化合物(C))以作为一发光层，其厚度约为45nm，蒸镀速率维持在0.2nm/sec。
然后，第三层镀上AlQ3(tris(8-quinolino)aluminum)，其结构如下所示，其作为电子传输层，其厚度约为20nm，蒸镀速率是0.2nm/sec。
最后，以LiF(1.2nm)及Al(150nm)为材料镀于上述的电子传输层上，以作为阴极。如此，依本发明较佳实施例的电激发光装置便制作完成。
而针对所制得的电激发光装置的发光特性量测是利用直流(DC)电压来驱动电激发光装置，并利用Keithly 2000量测，结果显示发光颜色为蓝色。此外，电激发光装置的EL光谱量测是利用OtsukaElectronic Co.的光谱仪，并使用photodiode array当作为侦测器，所测得之光谱图形如图2所示，其显示发光波长在455nm，而电激发光装置的电流-亮度值(I-B)如图3所示，其电流-电压值(I-V)如图4所示，因此，当施加6V的电压给所制得的电激发光装置时，可以得到亮度5180cd/m2、电流密度83mA/cm2、发光效率3.88lm/W和6.2cd/A，C.I.E.＝(0.17，0.17)。
实验例3本实验例说明依本发明较佳实施例的有机电激发光材料与现有的有机电激发光材料的特性的比较结果。
一种现有的有机电激发光材料，其结构如下式(II)所示：式(II)当电激发光装置利用如式(II)所示的化合物作为发光层的材料，则当施加6V的电压给所制得的电激发光装置时，可以得到亮度1660cd/m2、电流密度71mA/cm2、发光效率1.84lm/W和2.34cd/A，C.I.E.＝(0.15，0.20)。
另一种现有的有机电激发光材料，其结构如下式(III)所示：式(III)当电激发光装置利用如式(III)所示的化合物作为发光层的材料，则当施加6V的电压给所制得的电激发光装置时，可以得到亮度为1550cd/m2、电流密度45mA/cm2、发光效率1.25lm/W和2.7cd/A，C.I.E.＝(0.14，0.16)。
比较上述的结果可以清楚了解，不论是以最大亮度或是发光效率而言，利用本发明较佳实施例的有机电激发光材料(如式(I)所示)所制得的电激发光装置皆明显优于利用现有的有机电激发光材料(如式(II)或式(III)所示)所制得的电激发光装置。
另外，由于依本发明的有机电激发光材料如上述一般式(I)中所示的一对称之化合物，因而使得其具有较高的玻璃转化温度，所以当本发明的有机电激发光材料于低压高温下升华时，不易发生分子裂解的情形，亦即是依本发明的有机电激发光材料具有较高的热稳定性。
综上所述，依本发明的有机电激发光材料及其电激发光装置能够有效地加强发光亮度、增加发光效率、降低驱动电压、提高色彩纯度及提高热稳定性的。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书的范围中。