一种有机化合物掺杂材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机发光材料技术领域，更具体的说是涉及一种有机化合物掺杂材料及其制备方法和在制备有机电致发光器件中的应用。

背景技术

相比于现有的等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)及场发射显示器 (FED)等其他平板显示元件，有机电致发光器件(OLED)结构简单，在制作工艺中具有各种优点，其拥有高亮度特性及优异的广视角，响应速度更快，并且因为驱动电压较低而被大量地研究开发及产品商业化，使其能够用于如挂壁式电视的平板显示器或显示器的背光、照明、广告牌等的光源。

有机电致发光器件的发光原理是当对其施加电压时，从正极注入的空穴和从负极注入的电子重组，形成激子，即电子-空穴对，通过将该激子的能量传递到发光材料以转换为光。

更具体而言，有机电致发光器件具有包括负极(电子注入电极)和正极(空穴注入电极)及所述两个电极之间一个以上的有机层的结构。此时，有机电致发光器件从正极以空穴注入层(hole injection layer，HIL)、空穴传输层 (hole transport layer，HTL)、发光层(light emitting layer，EML)、电子传输层 (electron transport layer，ETL)或电子注入层(electron injection layer，EIL)的顺序层压，为提高发光层的效率，可将电子阻挡层(electron blocking layer，EBL) 或空穴阻挡层(hole blocking layer，HBL)分别进一步包括在发光层的前后。

被用于OLED的有机层的物质，大部分可以分为两类，分别为纯有机物质或有机物质和金属构成络合物的络化合物，又可以根据其不同的用途可分为空穴注入物质、空穴传输物质、发光物质、电子传输物质、电子注入物质等。

其中，作为空穴注入物质或空穴传输物质，主要使用易于氧化并且在氧化期间具有电化学稳定状态的有机物。作为电子注入物质或电子传输物质，主要使用易于还原并且在还原期间具有电化学稳定状态的有机物。一方面，在氧化和还原状态均具有稳定状态的物质优选作为发光层的物质，优选为形成激子时将其转换为光的发光效率高的物质。

更具体而言，发光层是由主体(host)材料和掺杂剂(dopant)材料两种物质构成，掺杂剂材料需要具有高的量子效率，且主体物质优选比掺杂剂物质具有更大的能隙以促进能量向掺杂剂的转移。用于电视(TV)、移动设备(Mobile)等的显示器(Display)以红色、绿色、蓝色三种颜色实现全彩色(Fullcolor)，发光层分别有由红色主体/掺杂剂、绿色主体/掺杂剂和蓝色主体/掺杂剂构成。

现有的用于蓝色掺杂剂的物质中，苝(Perylene)、香豆素(Coumarine)、蒽(Anthracene)、芘(Pyrene)等荧光分子的利用占据较多比重，但由于掺杂剂的发光光谱和半振幅(Fullwidthhalfthemaximum)宽，使元件制作中难以利用纯蓝光。该特性不仅降低了元件谐振结构中蓝色的效率，而且是难以使用深蓝色 (DeepBlue)区间的主要原因。

就现有的基于硼的蓝色掺杂剂物质而言，硼原子被包含在中心且被环化，由此，硼仅形成三个配位键，从而将分子的结构保持在平面状态。这种平面结构的掺杂剂的优点在于，分子的振动模式(VibrationMode)的能级 (EnergyLevel)相似，从而使发光光谱和半振幅宽度变窄以产生纯光。然而，当使用这种平面结构的掺杂剂制作元件时，硼原子的最外层电子的缺乏增加了与相邻掺杂剂的相互作用的强度，从而导致掺杂剂的浓度猝灭现象加重的结果。所述浓度猝灭现象是效率根据掺杂剂的浓度降低及色坐标的长波长的主要原因，因此，如何开发一种能够维持窄的发光光谱和半振幅的同时，在制作元件时解决浓度猝灭现象问题的新型掺杂剂，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了本发明提供一种寿命、效率、电化学稳定性及热稳定性优异的有机化合物及其制备方法和该化合物在制备有机电致发光器件中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有机化合物掺杂材料，其特征在于，所述发光辅助材料的结构通式如化学式1所示：

其中，A和B各自独立为苯环，萘环，蒽，菲环，联苯，苯并呋喃、苯并噻吩、苯并吲哚；

R

进一步的，R

R

R

更进一步的，所述R

进一步的，A为苯并呋喃、苯并噻吩或苯并吲哚；

进一步的，B为苯环、萘环或联苯；

进一步的，所述卤素为氟、氯、溴或碘；

更进一步的，所述卤素为氟；

进一步的，所述取代或非取代的C1～C8烷基中，任意一个或多个C原子可被N、O、S、Si、Se或Ge取代；

更进一步的，所述烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基或叔戊基；

进一步的，所述取代或非取代的C3～C30的环烷基为C3～C15的环烷基，所述环烷基为单环烷基、多环烷基或螺烷基；

更进一步的，所述环烷基为环丙基、环戊基、环己基或金刚烷基；所述环烷基为任选地被取代且取代基选自氢、氘、卤素、氰基、取代或非取代的 C1～C8烷基；

进一步，所述取代或非取代的C6～C18的芳基中，所述芳基包括单环基团或多环基团；其中多环基团中，包括以两个碳原子为两个邻接共用的两个环或更多个环，且至少一个环为芳香族环，其它环为环烷基、环烯基、芳基或杂芳基；

更进一步的所述芳基为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基或芴基；所述芳基为任选地被取代且取代基选自氘、甲基、乙基、丙基、异丙基、苯基。

上述的“取代”指与化合物的碳原子键合的氢原子变成另外的取代基，并且取代的位置没有限制，只要该位置为氢原子被取代的位置，即取代基能够取代的位置，并且当两个或更多个取代基取代时，两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。

具体的，上述的有机化合物掺杂材料选自下述结构中的任意一种：

上述的有机化合物掺杂材料的制备方法，包括如下步骤：

将原料A溶于叔丁基苯，冷却至0℃，然后在惰性气体保护下，加入叔丁基锂的戊烷溶液，并升温至60℃搅拌1小时，之后，将混合溶液冷却至-20℃，加入BBr

所述原料A的结构及反应过程如下：

进一步的，所述原料A的加入量为1当量；所述叔丁基锂的加入量为2 当量；所述BBr

本发明的另一个目的在于提供上述的有机化合物掺杂材料在制备有机电致发光器件中的应用。

进一步的，上述的有机电致发光器件包括：第一电极，设置在与第一电极相对侧的第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间的至少一层有机材料层，其中有机材料层中的至少一个层包括权利要求1-5任一所述的有机化合物掺杂材料。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的有机化合物掺杂材料，具有平面结构并且能够使分子内的分子的π(π-π)相互引力最小，能够防止分子内生成准分子，增加核的电子密度和掺杂剂的稳定性，而分子的振动模式(Vibration Mode)的能级(Energy Level) 几乎类似，具有窄的发光光谱及半振幅，且即使在高掺杂浓度下也能够抑制浓度猝灭现象的有机化合物。当使用所述化合物为掺杂剂时，提供一种能够抑制有可能发生的浓度猝灭现象的有机化合物；

2、本发明利用寿命、效率、电化学稳定性及热稳定性优异的有机化合物，提供一种有机电致发光器件，其驱动电压低，在低掺杂区间也表现出高效率，在过量掺杂区间也能够相对抑制效率减小，尤其，寿命展现出的特性优异。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：化合物B001的制备：

将20g的起始原料B001-1(41.49mmol)溶于叔丁基苯 (tert-butylbenzene)(300mL)后，冷却至0℃，在氮气气氛下，添加8mL的叔丁基锂(tert-butyllithium)溶液(inPentane：在戊烷中)82.99mmol)，并在60℃下搅拌1小时，之后，将反应物再次冷却至-20℃，添加7.85mL的BBr

实施例2：化合物B022的制备：

将20g的起始原料B022-1(31.04mmol)溶于叔丁基苯(tert-butylbenzene)(300mL)后，冷却至0℃，在氮气气氛下，添加6mL的叔丁基锂(tert-butyllithium)溶液(inPentane：在戊烷中)(62.08mmol)，并在60℃下搅拌1小时，之后，将反应物再次冷却至-20℃，添加5.9mL的BBr

实施例3：化合物B048的制备：

将20g的起始原料B048-1(26.58mmol)溶于叔丁基苯 (tert-butylbenzene)(300mL)后，冷却至0℃，在氮气气氛下，添加5.15mL的叔丁基锂(tert-butyllithium)溶液(inPentane：在戊烷中)(53.16mmol)，并在60℃下搅拌1小时，之后，将反应物再次冷却至-20℃，添加5mL的BBr

实施例4：化合物B054的制备：

将20g的起始原料B054-1(26.58mmol)溶于叔丁基苯 (tert-butylbenzene)(3000mL)后，冷却至0℃，在氮气气氛下，添加5.15mL的叔丁基锂(tert-butyllithium)溶液(inPentane：在戊烷中)(53.16mmol)，并在60℃下搅拌1小时，之后，将反应物再次冷却至-20℃，添加5mL的BBr

实施例5：化合物B072的制备：

将20g的起始原料B072-1(26.02mmol)溶于叔丁基苯 (tert-butylbenzene)(300mL)后，冷却至0℃，在氮气气氛下，添加5mL的叔丁基锂(tert-butyllithium)溶液(inPentane：在戊烷中)(52.04mmol)，并在60℃下搅拌1小时，之后，将反应物再次冷却至-20℃，添加4.92mL的BBr

实施例6：化合物B084的制备：

将20g的起始原料B084-1(26.13mmol)溶于叔丁基苯 (tert-butylbenzene)(300mL)后，冷却至0℃，在氮气气氛下，添加5mL的叔丁基锂(tert-butyllithium)溶液(inPentane：在戊烷中)(52.25mmol)，并在60℃下搅拌1小时，之后，将反应物再次冷却至-20℃，添加4.9mL的BBr

其他化合物的合成方法均与上述所列举的实施例相同，所以在此不再一一例举，部分质谱和分子式列于下表1：

实施例19

制备有机电致发光器件：

将其上施加有厚度为

在准备的ITO透明电极上以

随后，以1:1的比率沉积下式ET-A的化合物和式Alq3的化合物，厚度为

在以上过程中，将有机材料的气相沉积速率保持在

对比例选择如下结构：

并对得到的器件的发光特性进行测试，测量采用KEITHLEY2400型源测量单元，CS-2000分光辐射亮度计，以评价驱动电压，发光效率，具体测试结果如下表2所示：

表2对比例1、实施例1-18有机铱金属配合物制备的电致发光器件的性能检测结果

上述测试结果可以看出，使用本发明提供的有机硼类化合物作为发光层掺杂材料所制备的有机电致发光器件与使用化合物D-4作为发光层掺杂材料所制备的有机电致发光器件相比，驱动电压明显降低，电流效率、功率效率和寿命得到显著提高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。