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有机化合物、混合物、组合物及其应用

文献发布时间:2023-06-19 11:13:06


有机化合物、混合物、组合物及其应用

本申请要求于2019年11月29日提交中国专利局、申请号为201911202496.X、发明名称为“一种芘醌类有机化合物及其应用”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及有机电致发光技术领域,特别是涉及一种有机化合物、混合物、组合物及其应用。

背景技术

由于有机发光二极管(OLED)具有种类多、制造成本低和光学与电学性能良好等优点,其在光电器件(例如平板显示器和照明)的应用方面具有很大的潜力。

有机发光二极管是由正极与负极以及在它们中间的有机物层三部分组成。为了提高有机发光二极管的效率与寿命,有机物层一般具有多层结构,每一层包含有不同的有机物质。具体可以包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。这种有机发光二极管发光的基本原理为:当在两个电极之间施加电压时,正极向有机层注入空穴,负极向有机层注入电子,注入的空穴与电子相遇时会成激子,该激子跃迁回基态时发光。这种有机发光二极管具有自发光、高亮度、高效率、低驱动电压、广视角、高对比度、高响应性等优点。为了提高注入的空穴和电子的复合效率,需要进一步对有机发光二极管的结构和材料等方面进行改良。

目前默克公司利用芳香族二胺衍生物或芳香族稠环二胺衍生物作为有机发光二极管的空穴传输材料,以此来提高注入空穴的效率,但这时需要提高使用电压才可以使有机发光二极管充分发光,这就导致了有机发光二极管寿命降低和消耗电量增大的问题。

最近在有机发光二极管的空穴传输层中掺杂电子受体来解决此类问题,例如四氰基醌二甲烷(TCNQ)或2,3,5,6-四氟-四氰基-1,4-苯并醌二甲烷(F4TCNQ)(ChemicalScience 2018,9(19),4468-4476;Appl.Phys.Lett.,2018,112(8),083303/1-083303/2;Chemistry of Materials 2018,30(3),998-1010),然而,这些化合物在用于掺杂有机层时存在诸多缺陷,例如:在有机发光二极管的制作工序中操作不稳定,在有机发光二极管驱动时稳定性不足,寿命下降,或在用真空蒸镀来制造有机发光二极管时,上述化合物会在装置内扩散,污染装置。

因此,需要进一步改进空穴传输层中掺杂的电子受体,即P-dopant型掺杂剂,特别是可以实现有机发光二极管低电压化和长寿命化的掺杂剂。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足,本发明提供了一种有机化合物、混合物、组合物及其应用,旨在解决提供一类新型的有机光电功能材料,以提高器件的效率和寿命。

本发明的技术方案如下:

一种有机化合物,如通式(1)所示:

其中:

X每次出现时,独立地选自CR

Y每次出现时,独立地选自CR

R

R

本发明进一步涉及一种混合物,所述混合物包含一种上述的有机化合物,及至少一种有机功能材料,所述有机功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料、电子传输材料、电子注入材料、电子阻挡材料、空穴阻挡材料、发光体、主体材料或有机染料。

本发明进一步涉及一种组合物,所述组合物包括一种上述的有机化合物或混合物,及至少一种有机溶剂。

本发明进一步涉及一种有机电子器件,包含至少一功能层,所述功能层包括上述的有机化合物或混合物,或由上述的组合物制备而成。

与现有方案相比,本发明具有以下有益效果:

上述有机化合物具有芘醌类结构,具有优异的空穴传输性质及稳定性,可作为有机电致发光元件中的空穴注入层材料,也可以作为掺杂剂掺杂在空穴注入层或空穴传输层中,这样既可用低电压驱动,也可提高电致发光效率,延长器件寿命。

附图说明

图1是本发明的发光器件结构图,图中101是基板,102是阳极,103是空穴注入层(HIL),104是空穴传输层(HTL),105是发光层,106是电子注入层(EIL)或电子传输层(ETL),107是阴极。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将结合相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明所述化合物中,当任何变量(例如R

在本发明中,主体材料、基质材料、Host材料和Matrix材料具有相同的含义,可以互换。

在本发明中,组合物、印刷油墨、油墨、和墨水具有相同的含义,可以互换。

在本发明中,“取代”表示被取代基中的氢原子被取代基所取代。

在本发明中,同一取代基多次出现时,可独立选自不同基团。如通式含有多个R

本发明中,“取代或未取代”表示所定义的基团可以被取代,也可以不被取代。当所定义的基团被取代时,应理解为任选被本领域可接受的基团所取代,包括但不限于:C

在本发明中,“环原子数”表示原子键合成环状而得到的结构化合物(例如,单环化合物、稠环化合物、交联化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环自身的原子之中的原子数。该环被取代基所取代时,取代基所包含的原子不包括在成环原子内。关于以下所述的“环原子数”,在没有特别说明的条件下也是同样的。例如,苯环的环原子数为6,萘环的环原子数为10,噻吩基的环原子数为5。

在本发明中,“烷基”可以表示直链、支链和/或环状烷基。烷基的碳数可以为1至50、1至30、1至20、1至10或1至6。包含该术语的短语,例如,“C

芳香基团指至少包含一个芳环的烃基。杂芳香基团指包含至少一个杂原子的芳香烃基。杂原子优选选自Si、N、P、O、S和/或Ge,特别优选自Si、N、P、O和/或S。稠环芳香基团指芳香基团的环可以具有两个或多个环,其中两个碳原子被两个相邻的环共用,即稠环。稠杂环芳香基团指包含至少一个杂原子的稠环芳香烃基。对于本发明的目的,芳香基团或杂芳香基团不仅包括芳香环的体系,而且包含非芳香族的环系。因此,比如吡啶、噻吩、吡咯、吡唑、三唑、咪唑、噁唑、噁二唑、噻唑、四唑、吡嗪、哒嗪、嘧啶、三嗪、卡宾等体系,对于该发明目的同样认为是芳香基团或杂环芳香基团。对于本发明的目的,稠环芳香族或稠杂环芳香族环系不仅包括芳香基团或杂芳香基团的体系,而且,其中多个芳香基团或杂环芳香基团也可以被短的非芳族单元间断(<10%的非H原子,优选小于5%的非H原子,比如C、N或O原子)。因此,比如9,9'-螺二芴,9,9-二芳基芴,三芳胺,二芳基醚等体系,对于该发明目的同样认为是稠环芳香族环系。

在某个优选地实施例中,所述的芳香基团选自:苯、萘、蒽、荧蒽、菲、苯并菲、二萘嵌苯、并四苯、芘、苯并芘、苊、芴、及其衍生物;杂芳香基团选自三嗪、吡啶、嘧啶、咪唑、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、咔唑、吡咯并咪唑、吡咯并吡咯、噻吩并吡咯、噻吩并噻吩、呋喃并吡咯、呋喃并呋喃、噻吩并呋喃、苯并异噁唑、苯并异噻唑、苯并咪唑、喹啉、异喹啉、邻二氮萘、喹喔啉、菲啶、伯啶、喹唑啉、喹唑啉酮、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咔唑及其衍生物。

在本发明实施例中,有机材料的能级结构,三线态能级E

HOMO和LUMO能级可以通过光电效应进行测量,例如XPS(X射线光电子光谱法)和UPS(紫外光电子能谱)或通过循环伏安法(以下简称CV)。最近,量子化学方法,例如密度泛函理论(以下简称DFT),也成为行之有效的计算分子轨道能级的方法。

有机材料的三线态能级E

应该注意,HOMO、LUMO、E

在发明中,(HOMO-1)定义为第二高的占有轨道能级,(HOMO-2)为第三高的占有轨道能级,以此类推。(LUMO+1)定义为第二低的未占有轨道能级,(LUMO+2)为第三低的占有轨道能级,以此类推。

一种如通式(I)所示的有机化合物:

其中:

X每次出现时,独立地选自CR

Y每次出现时,独立地选自CR

R

R

在一实施例中,Y选自CR

在一实施例中,至少一个Y选自CR

在一实施例中,至少一个Y选自NR

在一实施例中,至少有两个Y选自相同的基团。

在一实施例中,Y每次出现时,同时选自相同的基团。

在一实施例中,R

在一实施例中,R

在一实施例中,R

在一实施例中,R

在一实施例中,Y选自CR

在一实施例中,Y选自NR

在一实施例中,Y选自具有5至20个环原子的取代或未取代的芳香基团或杂芳香基团,或具有5至20个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团;优选地,Y选自以下基团:

在一实施例中,X均选自CR

在一实施例中,R

在一实施例中,R

在一实施例中,至少一个R

在一实施例中,至少一个R

优选地,至少两个R

在一实施例中,通式(1)选自通式(2-1)-(2-3)任意一种:

其中:

R

优选地,R

在其中一些实施例中,R

在一实施例中,通式(1)选自式(2-1);

在一实施例中,式(2-1)中R

在一实施例中,式(2-1)中至少一个R

在一实施例中,式(2-1)中R

在一实施例中,通式(1)选自式(2-2);

在一实施例中,式(2-2)中R

在一实施例中,式(2-2)中至少一个R

在一实施例中,式(2-2)中R

在一实施例中,通式(1)选自式(2-3);

在一实施例中,式(2-3)中R

在一实施例中,式(2-3)中至少一个R

在一实施例中,式(2-3)中R

在一实施例中,式(2-3)中至少一个R

在一实施例中,式(2-3)中R

在一实施例中,式(2-1)-(2-3)中Y选自CR

在一实施例中,按照本发明所述的有机化合物选自如下结构,但不限于此:

本发明还涉及所述有机化合物作为有机铁磁材料,铁磁性有机化合物是指具有铁磁性的有机材料,又称有机铁磁材料,传统铁磁材料都是含铁族或稀土族金属元素的合金和氧化物等无机材料,其强磁性源于原子磁矩,是由电子轨道磁矩和电子自旋磁矩两部分组成,这些无机磁性材料有密度大、加工成型困难等缺陷,在本发明的醌类有机化合物其自由基阴离子盐或二阴离子盐中,LUMO能级低,基态稳定,并且存在稳定的未满电子层,可以提供稳定的磁矩源,因此表现为磁性,可应用在铁磁材料中(具体可参照文献Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1994,33.385-415)。

按照发明的有机化合物,可以作为功能材料用于电子器件的功能层中。有机功能层包括,但不限于,空穴注入层(HIL),空穴传输层(HTL),电子传输层(ETL),电子注入层(EIL),电子阻挡层(EBL),空穴阻挡层(HBL),发光层(EML)。

在一个特别优选的实施例中,按照本发明的有机化合物用于空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)中。

在一个非常优选的实施例中,按照本发明的有机化合物做为p型掺杂材料用于空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)中。

在某些实施例中,按照本发明的有机化合物,其T

功能材料需要好的热稳定性。一般的,按照本发明的有机化合物,其玻璃化温度Tg≥100℃,在一个优选的实施例中,Tg≥120℃,在一个较为优选的实施例中,Tg≥140℃,在一个更为优选的实施例中,Tg≥160℃,在一个最为优选的实施例中,Tg≥180℃。

作为p型掺杂材料必须有适当的LUMO能级。在某些实施例中,按照发明的有机化合物,其LUMO≤-5.30eV,更好是≤-5.50eV,最好是≤-5.60eV。LUMO表示化合物的最低未占有轨道能级。

在某些优先的实施例中,按照本发明的有机化合物,其(HOMO-(HOMO-1))≥0.2eV,较好是≥0.25eV,更好是≥0.3eV,更更好是≥0.35eV,非常好是≥0.4eV,最好是≥0.45eV。HOMO表示化合物的最高占有轨道能级。

本发明还提供一种聚合物,该聚合物包含至少一个重复单元,所述重复单元包含如上任一种的有机化合物的结构。

当重复单元如上任一种的有机化合物的结构时,有机化合物与重复单元中其他结构的连接位点可以是有机化合物中任意可连接的位置。

该聚合物具备如上任一种有机化合物的功能特性。

本发明还提供一种混合物,其特征在于,包含有至少一种以上所述的有机化合物或聚合物,及至少一种有机功能材料,所述至少一种的有机功能材料可选于空穴注入材料(HIM),空穴传输材料(HTM),电子传输材料(ETM),电子注入材料(EIM),电子阻挡材料(EBM),空穴阻挡材料(HBM),发光材料(Emitter),主体材料(Host)和有机染料。例如在WO2010135519A1,US20090134784A1和WO2011110277A1中对各种有机功能材料有详细的描述,特此将此3专利文件中的全部内容并入本文作为参考。

在一些优选的实施例中,所述混合物,其中所述有机功能材料选于空穴注入材料(HIM),空穴传输材料(HTM),和主体材料(Host)。

在某些优先的实施例中,所述混合物,其中所述的有机化合物的LUMO要等于或低于另一种有机功能材料的HOMO+0.2eV。

在某些较为优先的实施例中,所述混合物,其中所述的有机化合物的LUMO要等于或低于另一种有机功能材料的HOMO+0.1eV。

在某些特别优先的实施例中,所述混合物,其中所述的有机化合物的LUMO要等于或低于另一种有机功能材料的HOMO。

在其中一个实施例中,所述混合物包括至少一种空穴注入材料(HIM)或空穴传输材料和一种掺杂剂,所述掺杂剂选自上述的有机化合物,所述掺杂剂与主体的摩尔比是1:1至1:100000。

其中关于HIM/HTM/EBM,和Host(主体材料/基质材料)的详细描述详见专利WO2018095395A1。

本发明的另一个目的是为印刷OLED提供材料解决方案。

在某些实施例中,按照本发明的有机化合物,其分子量≥800g/mol,优选≥900g/mol,很优选≥1000g/mol,更优选≥1100g/mol,最优选≥1200g/mol。

在另一些实施例中,按照本发明的有机化合物,在25℃时,在甲苯中的溶解度≥2mg/ml,优选≥3mg/ml,更优选≥4mg/ml,最优选≥5mg/ml。

本发明还涉及一种组合物,包含至少一种如上所述的有机化合物或聚合物或混合物,及至少一种有机溶剂;所述的至少一种的有机溶剂选自芳族或杂芳族、酯、芳族酮或芳族醚、脂肪族酮或脂肪族醚、脂环族或烯烃类化合物,或硼酸酯或磷酸酯类化合物,或两种及两种以上溶剂的混合物。

在一个优选的实施例中,按照本发明的一种组合物,其特征在于,所述的至少的一种有机溶剂选自基于芳族或杂芳族的溶剂。

适合本发明的基于芳族或杂芳族溶剂的例子有,但不限制于:对二异丙基苯、戊苯、四氢萘、环己基苯、氯萘、1,4-二甲基萘、3-异丙基联苯、对甲基异丙苯、二戊苯、三戊苯、戊基甲苯、邻二乙苯、间二乙苯、对二乙苯、1,2,3,4-四甲苯、1,2,3,5-四甲苯、1,2,4,5-四甲苯、丁苯、十二烷基苯、二己基苯、二丁基苯、对二异丙基苯、环己基苯、苄基丁基苯、二甲基萘、3-异丙基联苯、对甲基异丙苯、1-甲基萘、1,2,4-三氯苯、4,4-二氟二苯甲烷、1,2-二甲氧基-4-(1-丙烯基)苯、二苯甲烷、2-苯基吡啶、3-苯基吡啶、N-甲基二苯胺、4-异丙基联苯、α,α-二氯二苯甲烷、4-(3-苯基丙基)吡啶、苯甲酸苄酯、1,1-双(3,4-二甲基苯基)乙烷、2-异丙基萘、喹啉、异喹啉、2-呋喃甲酸甲酯、2-呋喃甲酸乙酯等;

适合本发明的基于芳族酮溶剂的例子有,但不限制于:1-四氢萘酮,2-四氢萘酮,2-(苯基环氧)四氢萘酮,6-(甲氧基)四氢萘酮,苯乙酮、苯丙酮、二苯甲酮、及它们的衍生物,如4-甲基苯乙酮、3-甲基苯乙酮、2-甲基苯乙酮、4-甲基苯丙酮、3-甲基苯丙酮、2-甲基苯丙酮等;

适合本发明的基于芳族醚溶剂的例子有,但不限制于:3-苯氧基甲苯、丁氧基苯、对茴香醛二甲基乙缩醛、四氢-2-苯氧基-2H-吡喃、1,2-二甲氧基-4-(1-丙烯基)苯、1,4-苯并二噁烷、1,3-二丙基苯、2,5-二甲氧基甲苯、4-乙基本乙醚、1,3-二丙氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯、4-(1-丙烯基)-1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、缩水甘油基苯基醚、二苄基醚、4-叔丁基茴香醚、反式-对丙烯基茴香醚、1,2-二甲氧基苯、1-甲氧基萘、二苯醚、2-苯氧基甲醚、2-苯氧基四氢呋喃、乙基-2-萘基醚;

在一些优选的实施例中,按照本发明的组合物,所述的至少一种的有溶剂可选自:脂肪族酮,例如,2-壬酮、3-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、2,5-己二酮、2,6,8-三甲基-4-壬酮、葑酮、佛尔酮、异佛尔酮、二正戊基酮等;或脂肪族醚,例如,戊醚、己醚、二辛醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁基甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇乙基甲醚、三乙二醇丁基甲醚、三丙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等。

在另一些优选的实施例中,按照本发明的组合物,所述的至少一种的有溶剂可选自基于酯的溶剂:辛酸烷酯、癸二酸烷酯、硬脂酸烷酯、苯甲酸烷酯、苯乙酸烷酯、肉桂酸烷酯、草酸烷酯、马来酸烷酯、烷内酯、油酸烷酯等。特别优选辛酸辛酯、癸二酸二乙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、异壬酸异壬酯。

所述的溶剂可以是单独使用,也可以是作为两种或多种有机溶剂的混合物使用。

在某些优选的实施例中,按照本发明的一种组合物,其特征在于,包含至少一种如上所述的有机化合物或高聚物或混合物及至少一种有机溶剂,还可进一步包含另一种有机溶剂。另一种有机溶剂的例子包括(但不限于):甲醇、乙醇、2-甲氧基乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、氯苯、邻二氯苯、四氢呋喃、苯甲醚、吗啉、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、1,4二氧杂环己烷、丙酮、甲基乙基酮、1,2二氯乙烷、3-苯氧基甲苯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢萘、萘烷、茚和/或它们的混合物。

一些优选的实施例中,特别适合本发明的溶剂是汉森(Hansen)溶解度参数在以下范围内的溶剂:

δ

δ

δ

按照本发明的组合物,其中有机溶剂在选取时需考虑其沸点参数。本发明中,所述的有机溶剂的沸点≥150℃;优选为≥180℃;较优选为≥200℃;更优为≥250℃;最优为≥275℃或≥300℃。这些范围内的沸点对防止喷墨印刷头的喷嘴堵塞是有益的。所述的有机溶剂可从溶剂体系中蒸发,以形成包含功能材料薄膜。

在一个优选的实施方案中,按照本发明的组合物是一溶液。

在另一个优选的实施方案中,按照本发明的组合物是一悬浮液。

本发明实施例中的组合物中可以包括0.01wt%至10wt%的按照本发明的有机化合物或其聚合物或混合物,较好的是0.1wt%至15wt%,更好的是0.2wt%至5wt%,最好的是0.25wt%至3wt%。

本发明还涉及所述组合物作为涂料或印刷油墨在制备有机电子器件时的用途,特别优选的是通过打印或涂布的制备方法。

其中,适合的打印或涂布技术包括(但不限于)喷墨打印,喷印(NozzlePrinting),活版印刷,丝网印刷,浸涂,旋转涂布,刮刀涂布,辊筒印花,扭转辊印刷,平版印刷,柔版印刷,轮转印刷,喷涂,刷涂或移印,狭缝型挤压式涂布等。首选的是凹版印刷,喷印及喷墨印刷。溶液或悬浮液可以另外包括一个或多个组份例如表面活性化合物,润滑剂,润湿剂,分散剂,疏水剂,粘接剂等,用于调节粘度,成膜性能,提高附着性等。有关打印技术,及其对有关溶液的相关要求,如溶剂及浓度,粘度等。

本发明还提供一种如上所述的有机化合物、聚合物、混合物或组合物在制备有机电子器件中的应用,所述的有机电子器件可选于,但不限于,有机发光二极管(OLED),有机光伏电池(OPV),有机发光电池(OLEEC),有机场效应管(OFET),有机发光场效应管,有机激光器,有机自旋电子器件,有机传感器及有机等离激元发射二极管(Organic PlasmonEmitting Diode)等,特别优选为OLED。本发明实施例中,优选将所述有机化合物或高聚物用于OLED器件的发光层。

本发明进一步涉及一种有机电子器件,至少包含一种如上所述的有机化合物或聚合物或或混合物,或由上述的组合物制备而成。更进一步地,所述有机电子器件至少包含一功能层,所述功能层包含一种如上所述的有机化合物或聚合物或混合物,或由上述的组合物制备而成。所述功能层选自空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子阻挡层(EBL)、电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)。

在某个优选地实施例中,按照本发明所述的有机电子器件,至少包含一空穴注入层或空穴传输层,所述空穴注入层或空穴传输层包含一种如上所述的有机化合物或聚合物或混合物,或由上述的组合物制备而成。

一般地,本发明所述有机电子器件至少包含一个阴极,一个阳极及位于阴极和阳极之间的一个功能层,其中所述的功能层中至少包含一种如上所述的有机化合物。所述的有机电子器件可选于,但不限于,有机发光二极管(OLED),有机光伏电池(OPV),有机发光电池(OLEEC),有机场效应管(OFET),有机发光场效应管,有机激光器,有机自旋电子器件,有机传感器及有机等离激元发射二极管(Organic Plasmon Emitting Diode)等,特别优选的是有机电致发光器件,如OLED,OLEEC,有机发光场效应管。

在某些优先的实施例中,所述的电致发光器件,其空穴注入层或空穴传输层包含一种如上所述的有机化合物或聚合物。

在以上所述的发光器件,特别是OLED中,包括一基片,一阳极,至少一发光层,一阴极。

基片可以是不透明或透明。一个透明的基板可以用来制造一个透明的发光元器件。例如可参见,Bulovic等Nature1996,380,p29,和Gu等,Appl.Phys.Lett.1996,68,p2606。基片可以是刚性的或弹性的。基片可以是塑料,金属,半导体晶片或玻璃。最好是基片有一个平滑的表面。无表面缺陷的基板是特别理想的选择。在一个优选的实施例中,基片是柔性的,可选于聚合物薄膜或塑料,其玻璃化温度Tg为150℃以上,较好是超过200℃,更好是超过250℃,最好是超过300℃。合适的柔性基板的例子有聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)和聚乙二醇(2,6-萘)(PEN)。

阳极可包括一导电金属或金属氧化物,或导电聚合物。阳极可以容易地注入空穴到空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)或发光层中。在一个的实施例中,阳极的功函数和发光层中的发光体或作为HIL或HTL或电子阻挡层(EBL)的p型半导体材料的HOMO能级或价带能级的差的绝对值小于0.5eV,较好是小于0.3eV,最好是小于0.2eV。阳极材料的例子包括但不限于:Al、Cu、Au、Ag、Mg、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Pt、ITO、铝掺杂氧化锌(AZO)等。其他合适的阳极材料是已知的,本领域普通技术人员可容易地选择使用。阳极材料可以使用任何合适的技术沉积,如一合适的物理气相沉积法,包括射频磁控溅射,真空热蒸发,电子束(e-beam)等。在某些实施例中,阳极是图案结构化的。图案化的ITO导电基板可在市场上买到,并且可以用来制备根据本发明的器件。

阴极可包括一导电金属或金属氧化物。阴极可以容易地注入电子到EIL或ETL或直接到发光层中。在一个的实施例中,阴极的功函数和发光层中发光体或作为电子注入层(EIL)或电子传输层(ETL)或空穴阻挡层(HBL)的n型半导体材料的LUMO能级或导带能级的差的绝对值小于0.5eV,较好是小于0.3eV,最好是小于0.2eV。原则上,所有可用作OLED的阴极的材料都可能作为本发明器件的阴极材料。阴极材料的例子包括但不限于:Al、Au、Ag、Ca、Ba、Mg、LiF/Al、MgAg合金、BaF

OLED还可以包含其他功能层,如空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)、电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)。适合用于这些功能层中的材料在上面及在WO2010135519A1、US20090134784A1和WO2011110277A1中有详细的描述,特此将此3篇专利文件中的全部内容并入本文作为参考。

按照本发明的发光器件,其发光波长在300nm到1200nm之间,较好的是在350nm到1000nm之间,更好的是在400nm到900nm之间。

本发明还涉及按照本发明的电致发光器件在制备各种电子设备中的应用,所述电子设备包含,但不限于:显示设备,照明设备,光源,传感器等等。

下面将结合优选实施例对本发明进行了说明,但本发明并不局限于下述实施例,应当理解,所附权利要求概括了本发明的范围在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到,对本发明的各实施例进行的一定的改变,都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。

具体实施例

按照本发明的有机化合物的合成方法举例,但本发明并不局限于下述实施例。

实施例1、化合物P-1的合成反应

化合物A2的合成:

将化合物A1(2.02g,10mmol),高碘酸钠(NaIO

化合物P-1的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),丙二腈(2.64g,40mmol),化合物A2(2.63g,10mmol)在氮气氛围下,采用干燥的吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-1(1.72g,38%),MS:[M+H]

实施例2、化合物P-2的合成反应

化合物A3的合成:

将实施例1中制得的化合物A2(2.62g,10mmol)溶于80mlDMF,7.4g(41.6mmol)NBS溶于73mlDMF溶剂中,再将NBS溶液以每秒3-5滴的速度滴加进底物溶液中,搅拌。常温下,滴加完后反应随之停止,在反应液中滴加30ml水,重结晶,抽滤得到产物A3(3.54g,85%),MS:[M+H]

化合物A4的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),丙二腈(2.64g,40mmol),化合物A3(4.18g,10mmol)在氮气干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物A4(1.51g,26%),MS:[M+H]

化合物P-2的合成:

称取化合物A4(5.84g,10mmol),4-氰基苯硼酸(2.94g,20mmol),碳酸钾(4.8g,35mmol),四(三苯基膦)钯(312mg,0.27mmol)加入250mL的双口烧瓶,加入甲苯及甲醇的混合溶剂150mL,抽通充氮气三次,升温至90℃,搅拌过夜。待反应液冷却至室温后加水,乙酸乙酯萃取,有机相用盐水洗涤,硫酸钠干燥,减压蒸馏除去有机溶剂,硅胶拌样柱层析得到化合物P-2(5.45g,83%),MS:[M+H]

实施例3、化合物P-3的合成反应

化合物A2的合成:参照实施例1。

化合物P-3的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),化合物A5(4.36g,40mmol),化合物A2(2.63g,10mmol)在氮气氛围下,采用干燥后的吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-3(2.57g,41%),MS:[M+H]

实施例4、化合物P-4的合成反应

化合物A2的合成:参照实施例1。

化合物P-4的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),化合物A6(6.08g,40mmol),化合物A2(2.63g,10mmol)在氮气氛围下,干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-4(4.30g,54%),MS:[M+H]

实施例5、化合物P-5的合成反应

化合物A2的合成:参照实施例1。

化合物P-5的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),化合物A7(7.12g,40mmol),化合物A2(2.63g,10mmol)在氮气干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-5(2.43g,27%),MS:[M+H]

实施例6、化合物P-6合成

化合物A9的合成:

将化合物A8(2.04g,10mmol),高碘酸钠(NaIO

化合物P-6的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),丙二腈(2.64g,40mmol),化合物A9(2.65g,10mmol)在氮气氛围下,干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-6(2.23g,49%),MS:[M+H]

实施例7、化合物P-7合成反应

化合物A11的合成:

将化合物A10(3.10g,10mmol),高碘酸钠(NaIO

化合物P-7的合成:

将四氯化钛(9.34g,50mmol),丙二腈(2.64g,40mmol),A11(3.70g,10mmol)在氮气干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-7(4.12g,73%),MS:[M+H]

实施例8、化合物P-8合成反应

化合物A13的合成:

在氮气、干燥四氢呋喃、室温条件下加入叔丁醇钠(2.43g,25mmol),对溴苯硼酸(4.00g,20mmol)、化合物A12(5.13g,10mmol),Pd(PPh

将叔丁醇钠(2.43g,25mmol),丙二腈(2.64g,40mmol)在氮气,干燥四氢呋喃条件下,搅拌15min,在室温条件下加入化合物A13(6.65g,10mmol),Pd(PPh

实施例9、化合物P-9合成反应

化合物A9的合成:参照实施例6。

化合物P-9的合成:

将四氯化钛(4.67g,25mmol),硝酰胺(2.48g,40mmol),化合物A9(2.64g,10mmol)在氮气干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-9(1.98g,45%),MS:[M+H]

实施例10、化合物P-10合成反应

化合物A15的合成:

在氮气、干燥四氢呋喃、室温条件下加入叔丁醇钠(2.43g,25mmol)、化合物A14(4.40g,20mmol)、A3(4.17g,10mmol),Pd(PPh

化合物P-10的合成:

将四氯化钛(4.67g,25mmol),氨基乙腈(0.84g,20mmol),化合物A15(6.08g,10mmol)在氮气干燥吡啶/二氯甲烷为溶剂回流搅拌24小时,之后用冷浓盐酸淬灭,二氯甲烷浓缩,之后用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,残余物用DCM/MeOH重结晶,得到化合物P-10(3.94g,56%),MS:[M+H]

OLED器件的制备与表征

ITO//HIL(10nm)/HT-1(120nm)/HT-2(10nm)/BH:BD(25nm)/ET:Liq30nm)/Liq(1nm)/Al(100nm),具体制备步骤如下:

a、导电玻璃基片的清洗:首次使用时,可用多种溶剂进行清洗,例如氯仿、酮、异丙醇进行清洗,然后进行紫外臭氧等离子处理;

b、HIL(10nm),HT-1(120nm),HT-2(10nm),EML(20nm),ETL(30nm):将ITO基片移入真空气相沉积设备中,在高真空(1×10-6毫巴)下,采用电阻加热蒸发,HT-1和P-1以98:2的比例共蒸镀形成10nm的HIL(空穴注入层),之后依次蒸镀得到120nm的HT-1以及10nm的HT-2层。随后BH和BD以97:3的比例共蒸镀形成25nm的发光层。接着将ET和LiQ置于不同的蒸发单元,使其分别以50重量%的比例进行共沉积,在发光层上形成30nm的电子传输层,随后在电子传输层上沉积1nm的LiQ作为电子注入层,最后在所述电子注入层上沉积厚度为100nm的Al阴极

c、封装:器件在氮气手套箱中用紫外线硬化树脂封装。

所有器件除HIL采用不同的化合物作为掺杂剂(P-dopant),其他实施方案均相同。各OLED器件的电流电压(J-V)特性通过表征设备来表征,同时记录重要的参数如效率,寿命及外部量子效率。

表2

由上可知,按照本发明所述的有机化合物作为P-dopant材料用于有机电子器件时,其器件效率和寿命均有一定的提高,特别是寿命,在现有技术上,提高了至少18%。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

相关技术
  • 含氮杂环的有机化合物、混合物、组合物及应用
  • 有机化合物、混合物、组合物及其应用
技术分类

06120112843861