化合物与发光器件、显示装置

技术领域

本申请涉及光电领域，具体涉及一种化合物与发光器件、显示装置。

背景技术

随着信息化时代的到来，新一代超高清(ultra-high definition，UHD)视频制作与显示系统的显示标准对显示技术提出了更高的要求，发光材料除了高效、稳定，也需要更窄的半峰宽以提升器件发光色纯度。在有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)-红绿蓝(red green blue，RGB)三原色的全彩发光器件中，绿色作为主发光色，提供全屏60％的亮度，因此开展绿光器件发光层有机材料的研究在OLED领域占据重要地位。当前，绿光器件领域主要集中在磷光材料和热激发延迟荧光(thermally activated delayedfluorescence，TADF)材料，这两种材料均能利用分子内电荷转移态的高效自选耦合效应，从而完全利用单线态和三线态发光，达到100％的内量子效率，但是，磷光和TADF材料的显示装置，均存在色纯度不佳问题，无法满足未来显示标准的需求。

发明内容

本申请提供了一种化合物与发光器件、显示装置，具体的，该化合物为含硼化合物，以提高绿色器件的发光色纯度。

第一方面，提供一种化合物，该化合物具有如式(Ⅰ)所示结构，

其中，各个Z各自独立地表示为-C(R

M

X

X

R

R

取代的C1～C10烷基中的取代基、取代的C3～C10环烷基中的取代基、取代的C1～C10烷氧基中的取代基、取代的C1～C10芳氧基中的取代基、取代的芳胺基中的取代基、取代的C6～C30芳基中的取代基以及取代的C2～C30杂芳基中的取代基各自独立地选自卤素、C1～C10烷基、C3～C10环烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10芳氧基、芳胺基、C6～C30芳基或C2～C30杂芳基。

本申请化合物中，硼原子、X

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(1-1)～(1-3)所示结构中的任一种：

式(1-3)中，X

R

R

式(1-1)～(1-3)所示结构的化合物，其刚性较好，可进一步降低激发态的结构驰豫程度，缩小半峰宽，提高器件发光色纯度。

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(1-4)～(1-8)所示结构中的任一种：

(1-7)和所述式(1-8)中，X

各个Z中的R

式(1-4)～(1-8)所示结构的化合物，其刚性较好，可进一步降低激发态的结构驰豫程度，缩小半峰宽，提高器件发光色纯度。

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(2-1)～(2-18)所示结构中的任一种：

/>

/>

式(2-1)～(2-18)所示结构的化合物中至少可含有两个杂原子，可有助于产生共振效应，可使HOMO能级和LUMO能级比较均匀地分布在整个分子上，共振面积更大，共振效应更强。

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(3-1)～(3-23)所示结构中的任一种：

/>

/>

式(3-1)～(3-24)所示结构的化合物中，至少含有三个杂原子，以使发光器件达到光谱可调、寿命延长的效果。

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(4-1)～(4-6)所示结构中的任一种：

式(4-1)～(4-6)所示结构的化合物中，至少含有三个杂原子，以使发光器件达到光谱可调、寿命延长的效果。

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(5-1)～(5-24)所示结构中的任一种：

/>

各个Z中的R

式(5-1)～(5-24)所示结构的化合物中，至少含有三个杂原子，以使发光器件达到光谱可调、寿命延长的效果。

在一种可能的实现方式中，化合物为如式(6-1)所示结构：

各个Z中的R

式(6-1)所示结构的化合物中，含有两个N原子，一个B原子，结构骨架稳定，合成简单，有助于获得长寿命的发光材料。

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(7-1)～(7-10)所示结构中的任一种：

式(7-2)和式(7-3)中的X

R

R

各个Z中的R

在一种可能的实现方式中，化合物选自如式(1)～(224)所示结构中的任一种：

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通过在化合物的稠环单元上引入不同的取代基，可以进一步实现发光位置及半峰宽的调节，使发光位置位于绿光区域。

第二方面，本申请提供了一种发光器件，其包含阴极层、阳极层和功能层，功能层位于阴极层和阳极层之间，功能层包含如本申请第一方面以及其可能实现方式中的化合物。

其中，功能层可包括依次叠层设置的空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层，空穴传输层设于阳极层一侧，电子注入层可设于阴极层一层。除此之外，发光器件还可包括透明基板层，阳极层可与透明基板层连接。

由于发光器件的功能层中包括本申请第一方面的化合物，因此，本申请的发光器件具有发光色纯度好且发光效率高的优点。

在一种可能的实现方式中，功能层包含发光层，发光层的掺杂材料包括本申请第一方面的化合物。

在一种可能的实现方式中，发光层包含第一主体材料、第二主体材料和掺杂材料，第一主体材料和第二主体材料中的至少一个包括TADF材料。

第三方面，提供一种显示装置，该显示装置包括本申请第二方面的发光器件。

其中，上述显示装置包括但不限于智能手机、平板电脑等领域，智能穿戴设备领域，电视等大尺寸应用领域，VR、微显领域，以及汽车中控屏或汽车尾灯。

附图说明

图1为本申请化合物1的质谱测试图；

图2为本申请化合物1的核磁测试图谱；

图3为本申请化合物1在甲苯溶液中(10μM浓度)的光谱测试图谱；

图4为本申请一种实施例提供的OLED器件的结构示意图。

附图标记：

1-透明基板层；2-阳极层；3-空穴注入层；4-空穴传输层；5-电子阻挡层；6-发光层；

7-空穴阻挡层；8-电子传输层；9-电子注入层；10-阴极层。

具体实施方式

以下，先对本申请具体实施方式中所用的术语进行解释说明。

三重激发(triplet，T1)态：在多电子的分子或原子中，所有配对电子中，一对配对电子的自旋呈平行的状态。这时电子的净自旋为1；在磁场中，由于其自旋相对磁场方向的三种不同取向(平行、垂直和反平行)而劈裂成三个不同能级的状态。

单重激发(singlet，S1)态：在多电子的分子或原子中，所有配对电子的自旋(1/2)呈反平行的状态，这时，电子的净自旋为零；在磁场中，其能级不发生劈裂的状态。

TADF：当三重激发态(T1态)与单重激发态(S1态)能量接近时，处于三重激发态的分子可以通过反系间窜越(reverse intersystem crossing，RISC)过程到达单重激发态，之后通过辐射跃迁过程回到基态。这一系列过程称作E型延迟荧光，又称为热活化延迟荧光，简称TADF。

发光器件可包括红光器件、蓝光器件和绿光器件。相对于红光器件和蓝光器件，，绿光器件的研究相对较晚，而随着OLED-RGB三原色的发光器件的发展，绿光器件的作用已尤为重要。而对于绿光器件，目前商用的为磷光掺杂材料，但其发光峰形难以通过简单方法缩窄，导致其半峰宽较宽，发光色纯度较低。为满足更高的显色标准，研究窄半峰宽的高效绿色荧光掺杂材料，例如TADF材料，具有重要意义。

为获得具有窄半峰宽的TADF材料，以提高发光器件的发光色纯度，本申请提供一种化合物，该化合物具有如式(Ⅰ)所示结构，

式(Ⅰ)所示化合物的合成方法包括：

以式A所示化合物为原料A，以式B所示化合物为原料B，以式C所示化合物的原料C，

所述原料A分别与所述原料B和所述原料C进行偶联反应，并经环化反应后得到式(Ⅰ)所示化合物。

作为一种可能的实现方式，式(Ⅰ)所示化合物的合成反应路线如下所示：

具体地，在一种可能的实现方式中，式(Ⅰ)所示化合物的合成包括如下步骤：

以原料A(如式A所示含芘的一溴一碘化合物)、原料B(如式B所示的含活泼氢的取代物)、原料C(如式C所示的含活泼氢的苯硼酸)为起始原料，其中，基于原料A、原料B、原料C通式的化合物可通过商业化途径获得，将原料A与原料B通过Pd催化的偶联或乌尔曼(Ullmann)偶联反应可得到中间体B，中间体B与原料C通过铃木(Suzuki)偶联反应可得到中间体C，中间体C与BBr

在一种可能的实现方式中，当式(1)中的M

在一种可能的实现方式中，当式(1)中的M

可以理解的是，上述反应中，目标产物式(1-1)、式(1-2)和式(1-3)所示化合物的获得，均可由可商业化获得的原料A、原料B(包括原料B1、原料B2和原料B3)和原料C制备，且从原料A制备中间体B、中间体C均利用到相同类型的化学反应，因此，本申请中的各化合物均可参照上述反应过程执行，具体化合物的合成过程均应理解为在上述合成过程的范围内，实现本申请任意一实施例化合物均能按照相同的合成方法制备出同种类型的目标产物。

以下将结合具体实施例对本申请具有上述结构式的化合物做进一步详细说明。

实施例1化合物1的合成

化合物1的分子结构：

化合物1的合成路线如下：

其中，Pd

化合物1的具体制备步骤如下：

1)中间体M-1的合成：将原料1加入烧瓶中，依次加入原料2，K

质谱仪测试：[M

2)将中间体M-1加烧瓶中，依次加入原料3，K

质谱仪测试：[M

3)将中间体M-2加入到瓶中，加入间二氯苯，氮气保护，随后加入BBr

质谱仪测试：具体的质谱测试图可参见图1，如图1所示，[M

化合物1核磁表征数据：

图2为本申请化合物1的核磁测试图谱，结合图2，化合物1的核磁标准数据如下：

1H NMR(400MHz,Chloroform-d)：δ(ppm)＝9.05-9.03(d,1H),8.99-8.98(d,1H),8.89-8.88(d,1H),8.55(d,1H),8.53-8.51(d,1H),8.31-8.20(m,7H),8.01-7.98(d,1H),7.59-7.56(m,1H),7.54-7.52(d,1H),7.46-7.43(m,1H),1.66(s,9H),1.65(d,18H),1.57(s,9H),1.53(s,9H)。

图3为本申请化合物1的半峰宽测试图谱，如3所示，化合物1具有较窄的半峰宽，其半峰宽小于30nm。

其中，本申请实施例化合物合成过程简单，不需要使用丁基锂等危险化学品即可实现化合物的合成，同时所使用的原料不对称性较高，偶极矩较大，溶解度好、加工性能好。

其中，可以理解的是，化合物1中的氢、烷基-C(CH

化合物性能测试

分别测试化合物1和对比化合物ref-1、对比化合物ref-2的物化性能，测试结果列于表1。

其中，对比化合物ref-1、对比化合物ref-2的结构如下：

其中，各项测试指标的具体测试过程如下：

HOMO能级：由电离能量测试系统(IPS-3)测试，测试为氮气环境。

能级间隙Eg：通过双光束紫外可见分光光度计(型号：TU-1901)进行测试。

LUMO能级：其为HOMO能级和Eg之和。

荧光量子产率(luorescence quantum efficiency，PLQY)和半峰宽(full widthat half maxima，FWHM)在薄膜状态下由Horiba的Fluorolog-3系列荧光光谱仪测试得到。

表1

由上表1数据可知，本申请化合物具有合适的HOMO能级，作为掺杂材料掺杂于主体材料中，有利于抑制载流子陷阱的产生，提高主客体能量传递效率，从而提升器件发光效率；利用本申请化合物作为掺杂材料具有较高的荧光量子效率；同时，材料的光谱FWHM较窄，能够有效提升器件色域、提高器件的发光色纯度以及提升器件的发光效率。

以下将结合具体器件实施例和器件比较例对本申请化合物在发光器件中的作用进行详细说明。

器件实施例

分别利用本申请实施例的化合物1以及对比化合物ref-1、ref-2制备OLED器件。其中，OELD器件制备过程中所用的化合物以及对比化合物的结构如下：

图4为本申请一种OLED器件的结构示意图，如图4所示，OLED器件的结构包括依次叠层设置的透明基板层1、阳极层2、空穴注入层3、空穴传输层4、电子阻挡层5、发光层6、空穴阻挡层7、电子传输层8、电子注入层9、和阴极层10。其中，依次叠层设置的空穴注入层3、空穴传输层4、电子阻挡层5、发光层6、空穴阻挡层7、电子传输层8和电子注入层9可构成OLED器件的功能层，本申请化合物可形成于发光层6中。

本申请实施例的OLED器件的制备方法如下：

一并参照图4，透明基板层1为透明PI膜，对设于透明基板层1表面的ITO阳极层2(膜厚为150nm)进行洗涤，即依次进行清洗剂(Semiclean M-L20)洗涤、纯水洗涤、干燥，再进行紫外线-臭氧洗涤以清除ITO阳极层2表面的有机残留物。对进行了上述洗涤之后的ITO阳极层2上，利用真空蒸镀装置，蒸镀膜厚为10nm的HT-1和HI-1作为空穴注入层3，HT-1和HI-1的质量比为97:3。接着蒸镀60nm厚度的HT-1作为空穴传输层4。随后蒸镀30nm厚度的EB-1作为电子阻挡层5。上述电子阻挡材料蒸镀结束后，制作OLED发光器件的发光层6，使用Host-1和Host-2作为双主体材料，Ir(ppy)3作为磷光掺杂材料，化合物1作为荧光掺杂材料，发光层膜厚为40nm。在上述发光层6之后，继续真空蒸镀HB-1，膜厚为5nm，此层为空穴阻挡层7。在上述空穴阻挡层7之后，继续真空蒸镀ET-1和Liq，ET-1和Liq质量比为1:1，膜厚为30nm，此层为电子传输层8。在电子传输层8上，通过真空蒸镀装置，制作膜厚为1nm的LiF层，此层为电子注入层9。在电子注入层9上，通过真空蒸镀装置，制作膜厚为80nm的Mg：Ag电极层，Mg、Ag质量比为1:9，此层为阴极层10使用。

器件对比例分别用化合物ref-1和化合物ref-2替换上述步骤中的化合物1制备得到。

分别测试器件实施例和器件对比例的各项性能参数，测试结果列于表2。其中，各项测试指标的具体测试过程如下：电压、外量子效率、发光峰使用IVL(电流-电压-亮度)测试系统(苏州弗士达科学仪器有限公司)；寿命测试系统为日本系统技研公司EAS-62C型OLED器件寿命测试仪；LT95指的是器件亮度衰减到95％所用时间，LT90指的是器件亮度衰减到90％所用时间；电压、外量子效率、发光峰值均在1000cd/m

表2

由表2的测试数据可以看出，与器件比较例2相比，本申请化合物的器件实施例1，OLED器件的电压相对于器件对比例2出现大幅度下降，器件寿命均相对于已知材料的OLED器件获得大幅度的提升。

通过上述实验证明，本申请的化合物具有以下优点：

(1)本申请化合物应用于OLED器件，可以作为发光层材料的掺杂材料，在电场作用下可以发绿色荧光，可以应用于OLED照明或者OLED显示领域；

(2)本申请化合物作为掺杂材料具有较高的荧光量子效率，敏化后材料的荧光量子效率接近100％；

(3)本申请化合物作为掺杂材料，引入具有激子敏化功能的材料，能够有效提升发光器件发光效率；

(4)本申请化合物的光谱FWHM较窄，可小于等于30nm，能够有效提升发光器件发光色纯度，提升发光器件的发光效率；

(5)本申请化合物具有合适的能级，能够有效提升发光器件的稳定性。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。