CN108735911B - 一种有机发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机发光器件,涉及有机电致发光技术领域。所述有机发光器件通过将化学式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ不同化合物组合设计出具有第一空穴传输层、第二空穴传输层得到本发明所述的一种有机发光器件,通过该组合提高了空穴传输速率、激子在发光层的生成率和利用率,避免了载流子在发光层的不平衡,避免空穴传输层、空穴传输层与发光层界面的热积聚导致的器件寿命恶化,其有机发光器件具有发光效率高和使用寿命长的优点,有效解决了有机发光器件启动电压高,以及载流子注入不平衡造成的使用寿命低和发光效率低下问题。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域,具体涉及一种有机发光器件。
背景技术
有机电致发光二极管(OLED:Organic Light Emitting Diode)是通过向有机电致发光材料施加电流而将电能转化为光的发光组件,近年来,OLED在显示领域得到了广泛应用,与LCD显示技术相比,OLED无需背光源,能够自发光,在电压特性、发光亮度、发光效率、器件重量、响应速度以及观赏视角等方面具有显著优势,并因其低成本潜力,成为目前最具潜力的面板显示技术。
通常,OLED采用层状或层压结构,典型的有机发光器件其结构为一般包括阴极、阳极及处于电极之间的有机物层。器件的组成包括透明ITO阳极、空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EL)、空穴阻挡层(HBL)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)、LiF/Al等功能层。有机电致发光器件通过在阴极、阳极两端施加电压,注入电流,电子和空穴经过各有机功能层后,在发光层结合形成激子,激子回到稳定的基态从而产生辐射发光。
目前,有机发光材料的研究已经在学术界和工业界广泛开展,大量性能优良的有机发光材料陆续被开发出来,总体来看,未来OLED的方向是发展高效率、高亮度、长寿命、低成本的白光器件和全彩色显示器件,但该技术的产业化进程仍面临许多关键问题,如空穴在空穴注入及传输功能层中的传输速度较慢,低于电子在电子注入及传输功能层速度,从而造成在发光层载流子复合数不匹配,从而造成器件效率的降低以及寿命的缩短,如何平衡载流子注入,降低载流子传输过程中的非辐射能量耗散,得到一种启动电压低、发光效率高、使用寿命长的有机电致发光器件成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机发光器件,本发明提供的一种有机发光器件具有良好的载流子平衡性,其具有启动电压低、发光效率高、使用寿命长的优点,其提供的制备该有机发光器件的化合物使用的原料易得,合成方法简单,易操作。
本发明提供了一种有机发光器件,包括阴极、阳极、位于所述阴极和所述阳极之间的有机物层,其中有机物层包括第一空穴传输层与第二空穴传输层,其特征在于,所述的第一空穴传输层含有化学式I所示的基质材料和化学式Ⅱ所示的掺杂材料,所述的第二空穴传输层含有化学式Ⅲ所示的化合物:
其中,Ar3选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种;Ar1、Ar2独立地选自如下基团:
R3、R4独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基中的任意一种;R5、R7、R8独立地选自H、取代或未取代的C1~C30烷基中任意一种,R7、R8可连接成环;R6选自单键、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种;
其中,R1、R2独立地选自取代或未取代的C6~C60的芳基、取代或未取代的C3~C60的杂芳基中的任意一种,所述的取代基独立地选自氰基、卤素、三氟甲基中的任意一种;
其中,n选自1~4的自然数,Ar4、Ar5、Ar6、Ar7独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种,且Ar4、Ar5中至少一个选自如下所示的基团:
R9、R10、R11独立地选自单键、H、取代或未取代的C1~C10烷基、取代或未取代的C1~C10烷氧基、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基,a、b选自0至4的整数,A、B独立地选自氢、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基,
Ar6、Ar7中至少一个选自如下所示的基团:
R12、R13、R14、R15、R16独立地选自单键、H、取代或未取代的C1~C10的烷基、取代或未取代的C1~C10的烷氧基、取代或未取代的C6~C30的芳基、取代或未取代的C3~C30的杂芳基,c、d、e选自0至4的整数,C、D、E、F独立地选自氢、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基。
优选的,本发明所述基质材料的Ar1、Ar2独立地选自如下基团中的任意一种:
其中,R3、R4独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基中的任意一种;R5选自H、取代或未取代的C1~C30烷基中的任意一种;R6选自单键、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的任意一种;
所述掺杂材料的R1、R2独立地选自取代或未取代的C6~C30的芳基、取代或未取代的C3~C30的杂芳基中的任意一种。
再优选,R3、R4独立地选自C1~C10的烷基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的苊基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并噻吩基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基中的任意一种;R5、R7、R8独立地选自H、C1~C10的烷基中任意一种,R7、R8可连接成环;R6选自单键、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的苊基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并噻吩基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基中的任意一种。
再优选,R1、R2独立地选自如下所示基团中的任意一种:
其中,X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9独立地选自卤素、氰基、三氟甲基、取代或未取代的C1~C6烷基、取代或未取代的C6~C12芳基、取代或未取代的C3~C12杂芳基中的任意一种,其中取代基选自卤素、氰基、三氟甲基中的任意一种。
最优选,本发明所述的第一空穴传输层的基质材料选自如下结构中的任意一种:
最优选,本发明所述的第一空穴传输层的掺杂材料选自如下结构中的任意一种:
最优选,本发明所述的第二空穴传输层的化学式Ⅲ所示的化合物选自如下所示结构中的任意一种:
本发明的有益效果:
本发明提供一种有机发光器件,本发明通过采用不同的化合物组合设计具有第一空穴传输层、第二空穴传输层的双层空穴传输器件结构从而得到本发明所述的一种有机发光器件。
本发明的第一空穴传输层采用三芳胺结构基质材料Ⅰ与轴烯类掺杂材料Ⅱ进行组合,基质材料Ⅰ采用三芳胺主体上引入环戊菲、芴、螺芴等芴类基团,使其具有较大的共轭体系,结构刚性大,易于电荷的分散及传输,具有良好的空穴传输能力,且易于成膜,性质稳定;掺杂物质Ⅱ具有氰基、卤素、三氟甲基取代的芳基及杂环基等电子受体基团,本身具有较强的电子亲和性;所述三芳胺基质材料与轴烯类掺杂材料进行组合,轴烯类掺杂材料电子受体分子通过在本发明所述的三芳胺类基质材料中的电子传递产生所谓的空穴,实现空穴的产生和传递,提高了空穴在基质材料中的传输数量和传输速率,由基质材料Ⅰ和掺杂材料Ⅱ组合的第一空穴传输层具有良好的空穴传输能力。
本发明所述的第二空穴传输层由化学式Ⅲ组成,化学式Ⅲ材料采用联苯胺和咔唑类及芴类基团相连,其本身具有的空穴传输能力和电子阻挡能力,可有效进行空穴的传输及电子的截留,从而提高激子在发光层的生成率、减少电子向阴极的传输,进而减少激子在空穴传输层、空穴传输层与发光层接触界面的复合,避免界面之间的热积聚及非辐射能量的耗散,从而提高器件的发光效率和使用寿命。
本发明所述的有机发光器件通过将上述第一空穴传输层和第二空穴传输层进行组合,从而提高空穴传输速率,提高激子在发光层的生成率和利用率,避免了载流子在发光层的不平衡,避免空穴传输层、空穴传输层与发光层界面的热积聚导致的器件寿命恶化,从而降低了器件的开启电压,提高了器件的发光效率和使用寿命。
本发明所述的有机发光器件使用的化合物原料易得,合成简单,易操作。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例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,都属于本发明的保护范围。
本发明所述烷基是指烷烃分子中少掉一个氢原子而成的烃基,其可以为直链烷基、支链烷基、环烷基,实例可包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、环戊基、环己基等,但不限于此。
本发明所述芳基是指芳烃分子的芳核碳上去掉一个氢原子后,剩下一价基团的总称,其可以为单环芳基或稠环芳基,实例可包括苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基等,但不限于此。
本发明所述杂芳基是由碳和杂原子构成的芳杂环的核碳上去掉一个氢原子,剩下一价基团的总称,所述杂原子包括但不限于氧、硫、氮原子,所述杂环基可以为单环杂芳基或稠环杂芳基,实例可包括噻吩基、呋喃基吡啶基、吡咯基、吡啶基、噻吩基、呋喃基、吲哚基、喹啉基、异喹啉基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等,但不限于此。
本发明提供了一种有机发光器件,包括阴极、阳极、位于所述阴极和所述阳极之间的有机物层,其中有机物层包括第一空穴传输层与第二空穴传输层,所述的第一空穴传输层含有化学式I所示的基质材料和化学式Ⅱ所示的掺杂材料,所述的第二空穴传输层含有化学式Ⅲ所示的化合物:
其中,Ar3选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种;Ar1、Ar2独立地选自如下基团:
R3、R4独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基中的任意一种;R5、R7、R8独立地选自H、取代或未取代的C1~C30烷基中任意一种,R7、R8可连接成环;R6选自单键、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种,基质材料中所述取代的烷基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的烯烃基,其中所述取代基独立地选自氘、C1~C10烷基、C6~C24芳基或C3~C20杂环基;
其中,R1、R2独立地选自取代或未取代的C6~C60的芳基、取代或未取代的C3~C60的杂芳基中的任意一种,掺杂材料中所述的取代的芳基,取代的杂芳基,其所述的取代基独立地选自氰基、卤素、三氟甲基中的任意一种;
其中,n选自1~4的自然数,Ar4、Ar5、Ar6、Ar7独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种,且Ar4、Ar5中至少一个选自如下所示的基团:
R9、R10、R11独立地选自单键、H、取代或未取代的C1~C10烷基、取代或未取代的C1~C10烷氧基、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基,a、b选自0至4的整数,A、B独立地选自氢、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基,
Ar6、Ar7中至少一个选自如下所示的基团:
R12、R13、R14、R15、R16独立地选自单键、H、取代或未取代的C1~C10的烷基、取代或未取代的C1~C10的烷氧基、取代或未取代的C6~C30的芳基、取代或未取代的C3~C30的杂芳基,c、d、e选自0至4的整数,C、D、E、F独立地选自氢、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基,
第二空穴传输层化学式Ⅲ中所述取代的烷基、取代的烷氧基、取代的芳基、取代的稠芳基、取代的杂环基、所述取代基独立地选自氘、C1-C10烷基、C6-C24芳基或C3-C20杂环基。
其中,本发明所述的有机层包括第一空穴传输层、第二空穴传输层,发光层,第一空穴传输层位于发光层和阳极之间,第二空穴传输层位于第一传输层和发光层之间。
优选的,本发明所述的基质材料的Ar1、Ar2独立地选自如下基团中的任意一种:
其中,R3、R4独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基中的任意一种;R5选自H、取代或未取代的C1~C30烷基中的任意一种;R6选自单键、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的任意一种;
所述掺杂材料的R1、R2独立地选自取代或未取代的C6~C30的芳基、取代或未取代的C3~C30的杂芳基中的任意一种。
再优选,R3、R4独立地选自C1~C10的烷基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的苊基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并噻吩基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基中的任意一种;R5、R7、R8独立地选自H、C1~C10的烷基中任意一种,R7、R8可连接成环;R6选自单键、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的苊基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并噻吩基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基中的任意一种。
再优选,R1、R2独立地选自如下所示基团中的任意一种:
其中,X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9独立地选自卤素、氰基、三氟甲基、取代或未取代的C1~C6烷基、取代或未取代的C6~C12芳基、取代或未取代的C3~C12杂芳基中的任意一种,其中取代基独立地选自卤素、氰基、三氟甲基中的任意一种。
最优选,作为举例,没有特别限定,本发明所述的一种有机发光器件的第一空穴传输层的基质材料选自如下结构中的任意一种:
最优选,作为举例,没有特别限定,本发明所述的一种有机发光器件的第一空穴传输层的掺杂材料选自如下结构中的任意一种:
最优选,作为举例,没有特别限定,本发明所述的一种有机发光器件的第二空穴传输层的化学式Ⅲ所示的化合物选自如下所示化合物:
以上列举了本发明所述的一些具体化合物结构,但本发明并不局限于所列这些化合物结构,凡是以所列化学式I、化学式Ⅱ和化学式Ⅲ所示为基础,取代基为如上所限定的基团都应包含在内。
本发明所述的第一空穴传输层基质材料化学式I所示化合物可通过如下合成路线制备得到:
本发明所述的第一空穴传输层基质材料化学式I所示化合物通过如下步骤得到:
1、原料a-1,氢气环境下,Pd/C作为还原剂,还原得到中间体b-1;
2、中间体b-1、Br2,溴化得到中间体b-2-1;中间体b-2-1,氯醌作为氧化剂,氧化得到中间体b-3-1;中间体b-3-1、R3I、R4I,t-BuOK作为碱,反应得到中间体b-5-1;
3、中间体b-1、Br2,溴化得到中间体b-2-2;中间体b-2-1,氯醌作为氧化剂,氧化得到中间体b-3-2;中间体b-3-2、R3I、R4I,t-BuOK作为碱,反应得到中间体b-4;中间体b-4、原料R5-B(OH)2、以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-5-2;
4、中间体b-5-1、联硼酸频那醇脂,以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-6-1;中间体b-6-1、原料Br-R6-Br、以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-7-1;
中间体b-5-2、联硼酸频那醇脂,以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-6-2;中间体b-6-2、原料Br-R6-Br、以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-7-2;
原料a-2、联硼酸频那醇脂,以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-6-3;中间体b-6-3、原料Br-R6-Br、以Pd(PPh3)4为催化剂、K2CO3为碱,反应得到中间体b-7-3;
当R4为单键,Ar1-Br或Ar2-Br独立地选自a-2、b-5-1、b-5-2中任意一种;
当R4不为单键,Ar1-Br或Ar2-Br独立地选自a-7-1、b-7-2、b-7-3中任意一种;
5、原料a、中间体Ar2-Br,以Pd2(dba)3、P(t-Bu)3为催化剂,NaOBu-t为碱,通过Buchwald反应得到中间体b;中间体b、Ar1-Br,以Pd2(dba)3、P(t-Bu)3为催化剂,NaOBu-t为碱,通过Buchwald反应得到化合物Ⅰ。
本发明所述的第一空穴传输层掺杂物质化学式Ⅱ所示化合物通过如下合成路线制备得到:
m=1或2
当R1、R2不同时
当R1、R2相同时
1、原料Rm-F、氰乙酸乙酯、K2CO3,在DMF溶液中反应得到中间体c;中间体在乙酸水溶液、H2SO4条件下反应得到中间体d(m=1或2);
2、当R1、R2不同时,中间体d(m=1)、四氯环丙烯、三乙胺反应得到中间体e;中间体e与的d(m=2)反应得到中间体f-1;中间体f与HNO3反应得到化合物Ⅱ-1。
3、当R1、R2相同时,中间体d、四氯环丙烯反应得到中间体f-2;中间f-2、HNO3、HBr反应得到化合物Ⅱ-2。
本发明所述的第二空穴传输层化学式Ⅲ所示化合物通过如下步骤得到:
本发明所述第二空穴传输层化学式Ⅲ的化合物通过一系列Buchward偶联反应等得到。
1、原料h-1、中间体Ar4-Br,以Pd2(dba)3、P(t-Bu)3为催化剂,NaOBu-t为碱,通过Buchwald反应得到中间体i-1;
2、原料h-2、中间体Ar7-Br,以Pd2(dba)3、P(t-Bu)3为催化剂,NaOBu-t为碱,通过Buchwald反应得到中间体i-2;
3、原料j、中间体i-1,以Pd2(dba)3、P(t-Bu)3为催化剂,NaOBu-t为碱,通过Buchwald反应得到中间体k;
4、中间体k、中间体i-2,以Pd2(dba)3、P(t-Bu)3为催化剂,NaOBu-t为碱,通过Buchwald反应得到化合物Ⅲ。
本发明对上述各反应的反应条件没有特殊的限制,采用本领域技术人员所熟知的反应条件即可,该制备方法简单,原料易得。
本发明的有机发光器件包括阴极、阳极、位于所述阴极和阳极之间的有机物层,其中有机物层可包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层或置于阳极和空穴注入层之间的缓冲层作为有机物层。其中本发明所述的空穴传输层包括第一空穴传输层、第二空穴层传输层。本发明所述的发光层可以是发光主体掺杂发光可以形式,也可以是单一物质作为发光层。
优选的,本发明所述空穴注入层选自2-TNATA、CuPc、m-MTDATA、DNTPD等,其可以是单一物质构成的单一结构,也可是不同物质形成的单层结构或多层结构。
优选的,本发明所述第一空穴传输层选自如本发明化学式Ⅰ和Ⅱ所示化合物。
优选的,本发明所述第二空穴传输层选自如本发明化学式Ⅲ所示化合物。
优选的,本发明所述电子阻挡层可选自α-NPD、TDATA、TPD、TAPC、Spiro-TAD等。
优选的,本发明所述的发光层主体选自ADN、CPB、mCP、TCTA、3Ph-anthracene、α-ADN、4P-NPB、DPVBI、TCP、TCTA等,其可以是单一物质构成的单一结构,也可是不同物质形成的单层结构或多层结构。
优选的,本发明所述发光层客体选自TPD、DPAP-DPPA、TPPDA、Ir(ppy)3、Ir(ppy)2(acac)、Ir(piq)3、Ir(piq)2(acac)、FIrPic、DCJTB、DCJT、DCM、DCM2、DMQA、DBQA、TMDBQA、HAT-CN、F4-TCNQ等。
优选的,本发明所述的空穴阻挡层选自BCP、TPBi、Alq3、Liq、BAlq、TAZ及NTAZ等。
优选的,本发明所述的电子传输层选自BCP、TPBi、Alq3、Liq、BAlq、TAZ及NTAZ等。
优选的,本发明所述的电子注入层可以选自LiF。
本发明所述的一种有机发光器件其结构优选为:基板/阳极/空穴注入层/第一空穴传输层/第二空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极。然而,有机发光器件的结构不限于此。本发明所述的一种有机发光器件可根据器件参数要求及材料的特性进行选择及组合。用以制造有以下相同构造的有机电致发光器件:ITO/2-TNATA/本发明化学式Ⅰ和Ⅱ所示化合物/本发明所述的本发明化学式Ⅲ所示化合物/ADN、Alq3或CBP:FIrPic、Ir(ppy)3、Ir(piq)2(acac)、或DPAP-DPPA中任意一种或几种/TPBi/LiF/Al,根据实际需要可对器件组合进行调整,也可增加或省略部分有机层。
本发明所述有机发光器件可用于平板显示器、照明光源、指示牌、信号灯等应用领域。
通过以下实施例,更详尽地解释本发明,但不希望因此限制本发明。在该描述的基础上,本领域普通技术人员将能够在不付出创造性劳动的情况下,在所公开的整个范围内实施本发明和制备根据本发明的其他化合物和器件。
本发明对以下实施例中所采用的原料来源没有特别的限制,可以为市售产品或采用本领域技术人员所熟知的制备方法制备得到。
[实施例1]化合物1-3的合成
Step1:反应器中加入4H-环戊菲(1.90g,10mmol)、5%的Pd/C(1.6g)、乙醇20mL,压力为2.75bar的氢气环境、室温条件下搅拌反应24h,反应结束后,过滤,蒸发溶剂得到中间体1-3-1(1.63g,85%)。
Step2:反应器中加入中间体1-3-1(1.92g,10mmol)、CCl4 20mL,后逐渐将其冷却至0℃,缓慢加入Br2(1.60g,10mmol),随室温搅拌反应4h,反应结束后,加入Na2SO3分离有机层,有机层用MgSO4g干燥,蒸发溶剂,再经正己烷重结晶得到中间体1-3-2(2.17g,80%)。
Step3:反应器中加入中间体1-3-2(2.71g,10mmol)、四氯苯醌(2.58g,10.5mmo)、二甲苯mL,在110℃条件下搅拌反应72h,反应结束后冷却至室温,蒸干溶剂,剩余物过硅胶柱层析得到中间体1-3-3(2.18g,81%)。
Step4:反应器中加入中间体1-3-3(2.69g,10mmol)、t-BuOK(8.98g,80mmol)、25mL的HMPA、25mL的DMSO,室温下搅拌1h,后降温至0℃,缓慢加入CH3I(11.35g,80mmol),搅拌反应30h,后加入蒸馏水停止反应,反应粗产物用二氯甲烷萃取三次,有机层用MgSO4g干燥,蒸发溶剂,过硅胶柱层析得到中间体1-3-4(2.32g,78%)。
Step5:反应器中加入4-氨基联苯(1.35g,8mmol)、中间体1-3-4(4.76g,16mmol)、Pd2(dba)3(0.41g,0.48mmol)、P(t-Bu)3(0.34,1.61mmol)、NaOt-Bu(5.38g,48mmol)、甲苯溶液200mL,100℃条件下反应24h,反应结束后用乙醚和水萃取有机相,有机层用MgSO4干燥,浓缩有机物,过柱层析、重结晶得到化合物1-3(3.76g,78%)。
[实施例2]化合物1-9的合成
按照化合物3的合成方法得到化合物1-9(3.85g,75%)。
[实施例3]化合物1-56的合成
按照化合物3的合成方法得到化合物1-56(4.32g,72%)。
[实施例4]化合物1-112的合成
按照化合物3的合成方法得到化合物1-112(3.86g,75%)。
[实施例5]化合物2-3的合成
Step1:反应器中加入370mL DMF、207mmol氰基乙酸乙酯(溶于50mL DMF)、全氟代苯(38.51g,207mmol)、K2CO3(34.55g,250mmol),室温下搅拌48h,后将反应悬浮体与1L冰水注入3L烧杯中,在搅拌时用100mL浓乙酸酸化溶液,依次用250mL、150mL、100mL、100mL的CCl4萃取水溶液四次,得到的有机层用硫酸镁干燥,真空中除去溶剂,得到中间体2-3-1,将得到的中间体2-3-1全部加入、4.15mL浓硫酸、84mL乙酸(50%),加热回流16h,冷却至室温后,将混合物与120mL冰水注入500mL烧杯中,搅拌30min,用100mL氯仿萃取,分离有机层和水层,有机层用100mL的水和100mL的饱和碳酸氢钠溶液洗涤,得到的有机层用硫酸镁干燥,真空中除去溶剂,后真空蒸馏得到中间体2-3-2(36.4g,85%)。
Step2:反应器中加入氢化锂(98%)悬浮在600mL的1,2-二甲氧基乙烷中冷却至0℃。将中间体2-3-2(31.48g,152mmol)溶于60mL的1,2-二甲氧基乙烷中并在10-15min内添加,移除冰浴并加热45min使反应进行,室温下搅拌15min,将混合物再次冷却至0℃,将四氯环丙烯(7.12g,40mmol)滴加至40mL的1,2-二甲氧基乙烷中,继续搅拌反应44h同时加热至室温,然后将反应悬浮体与1.2L冰水一起注入2L烧杯中,用浓盐酸将搅拌中的溶液酸化至ph=1,并用乙酸乙酯萃取三次,后依次用盐水、水和碳酸氢盐溶液洗涤混合的有机层,然后再次用水洗涤,用硫酸镁干燥有机层,并在真空中小心的移除溶剂,直至产生深色材料。后将深色材料溶于1400mL的乙酸(100%)中,并用大约十分钟之前制备的360mL的HBr(48%)与120mL硝酸(65%)的混合物处理,将得到的混合物搅拌1.5h,过滤混合物,用水洗涤得到有机层沉淀,并在真空中干燥得到粗产物,后通过梯度生化纯化得到化合物2-3(9.38g,36%)。
[实施例6]化合物2-4的合成
按照化合物2-3的合成方法得到化合物2-4(12.82g,40%)。
[实施例7]化合物2-5的合成
Step1:按照实施例5中的中间体2-3-2的合成方法得到中间体2-5-1、2-5-2。
Step2:反应器中加入四氯环丙烯(8.30g,46.7mmol)、中间体2-5-1(20.0g,93.4mmol)、无水二氯甲烷160mL,搅拌混合物,冷却到-30℃,并在30min内逐滴添加三乙胺(30.7,304mmol),1h内将混合物温热到室温,逐滴添加水并过滤混合物,用DCM(3×50mL)、MeOH(2×50mL)和水(4×50mL)洗涤固体并在真空中干燥,得到粗产物,从乙腈中重结晶得到中间体2-5-3(19g,72.8%)。
Step3:在氩气保护下,反应器中加入2.12碳酸铯悬浮在45mL无水DMF中,并冷却至0℃。向悬浮液中缓慢滴加中间体2-5-2(0.80g,3.95mmol,溶于5mL的DMF),搅拌混合物5min并添加中间体2-5-3(1.74g,3.1mmol),继续搅拌24h并使反应达到环境温度,将反应混合物导入250mL含有100mL水和80mL乙酸乙酯的分液漏斗中,分离有机层,用80mL半饱和NaCl水溶液洗涤两次,用80mL 2M HCL水溶液洗涤两次,并用80mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤两次,后用硫酸镁干燥有机层,并通过真空蒸发小心出去溶剂,得到中间体2-5-4(2.8g,115%)。
Step4:反应器中加入中间体2-5-4(1.35g,1.88mmol)、19mL冰醋酸,在剧烈搅拌下,逐滴滴加19mL浓硝酸(65%,w/w),后继续搅拌过夜,后将溶液冷却至0℃并逐滴添加40mL水以诱导沉淀生成,在烧结玻璃料上手机粗固体产物并用3×15mL水洗涤,在40℃温度下在真空干燥箱中干燥湿润的粗产物3h,接着在环境温度下在高真空中干燥,在经干燥产物在1-氯丁烷与环己烷的3:2(v/v)混合物重结晶得到化合物2-5(0.311g,25%)。
[实施例8]化合物2-19的合成
按照化合物2-5的合成方法得到化合物2-19(0.341g,28%)。
[实施例9]化合物3-2的合成
Step1:反应器中加入苯胺(0.75g,8mmol)、2-溴-9,9-二甲基-9H-芴(1.82g,6.67mmol)、Pd2(dba)3(0.17g,0.2mmol)、P(t-Bu)3(0.14,0.67mmol)、NaOt-Bu(2.24g,20mmol)、甲苯溶液100mL,100℃条件下反应24h,反应结束后用乙醚和水萃取有机相,有机层用MgSO4干燥,浓缩有机物,过柱层析、重结晶得到中间体2-1(1.45g,76%)。
Step2:反应器中加入苯胺(0.75g,8mmol)的、3-溴-9苯基-9H-咔唑(2.15g,6.67mmol)、Pd2(dba)3(0.17g,0.2mmol)、P(t-Bu)3(0.14,0.67mmol)、NaOt-Bu(2.24g,20mmol)、甲苯溶液100mL,100℃条件下反应24h,反应结束后用乙醚和水萃取有机相,有机层用MgSO4干燥,浓缩有机物,过柱层析、重结晶得到中间体2-2(1.67g,75%)。
Step3:反应容器里加入中间体2-1(2.40g,8.4mmol)、4,4’-二溴-1,1-联苯(2.87g,9.2mmol)、叔丁醇钾(2.83g,25.2mmol)、Pd2(dba)3(0.07g,0.08mmol)、超声除氧的二甲苯40mL,搅拌溶解,置换空气三次,加入P(t-Bu)3(0.07g,0.34mmol),再次置换空气三次,回流反应6h,冷却至室温,加入足量的二氯甲烷使得产品完全溶解,过少量硅胶漏斗,除掉催化剂和盐,滤液浓缩至粘稠状,过柱层析,得到化合物2-3(2.95g,68%)。
Step4:反应容器里加入中间体2-3(g,8.4mmol)、中间体2-2(3.08g,9.2mmol)、叔丁醇钾(2.83g,25.2mmol)、Pd2(dba)3(0.07g,0.08mmol)、超声除氧的二甲苯40mL,搅拌溶解,置换空气三次,加入P(t-Bu)3(0.07g,0.34mmol),再次置换空气三次,回流反应6h,冷却至室温,加入足量的二氯甲烷使得产品完全溶解,过少量硅胶漏斗,除掉催化剂和盐,滤液浓缩至粘稠状,过柱层析,得到化合物2(4.33g,67%)。
[实施例10]化合物3-3的合成
按照化合物3-2的合成方法得到化合物3(4.62g,64%)。
[实施例11]化合物3-34的合成
按照化合物3-2的合成方法得到化合物3-34(4.88g,60%)。
[实施例12]化合物3-77的合成
按照化合物3-2的合成方法得到化合物3-77(4.69g,63%)。
本发明实施例合成的有机发光器件所使用的化学式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应的化合物的FD-MS值如表1所示:
【表1】
实施例 | FD-MS |
实施例1 | m/z=601.31(C<sub>46</sub>H<sub>35</sub>N=601.28) |
实施例2 | m/z=641.28(C<sub>49</sub>H<sub>39</sub>N=641.31) |
实施例3 | m/z=749.33(C<sub>58</sub>H<sub>39</sub>N=749.31) |
实施例4 | m/z=643.35(C<sub>49</sub>H<sub>41</sub>N=643.32) |
实施例5 | m/z=650.97(C<sub>27</sub>F<sub>15</sub>N<sub>3</sub>=650.99) |
实施例6 | m/z=800.96(C<sub>30</sub>F<sub>21</sub>N<sub>3</sub>=800.98) |
实施例7 | m/z=715.01(C<sub>30</sub>F<sub>15</sub>N<sub>5</sub>=714.99) |
实施例8 | m/z=648.02(C<sub>28</sub>F<sub>12</sub>N<sub>6</sub>=648.00) |
实施例9 | m/z=769.28(C<sub>57</sub>H<sub>43</sub>N<sub>3</sub>=769.35) |
实施例10 | m/z=896.09(C<sub>67</sub>H<sub>49</sub>N<sub>3</sub>=896.15) |
实施例11 | m/z=891.32(C<sub>67</sub>H<sub>45</sub>N<sub>3</sub>=891.36) |
实施例12 | m/z=885.45(C<sub>66</sub>H<sub>51</sub>N<sub>3</sub>=885.41) |
[对比实施例1]器件制备实施例:
将ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30分钟,蒸馏水清洗结束后,异丙醇、丙酮、甲醇等溶剂按顺序超声波洗涤以后干燥,转移到等离子体清洗机里,将上述基板洗涤5分钟,送到蒸镀机里。
在已经准备好的ITO透明电极上逐层:空穴注入层2-TNATA/60nm、空穴传输层化合物NPB/30nm、蒸镀主体ADN:掺杂BDAVBi 2%混合/30nm、电子传输层Alq3/30nm、电子注入层LiF/1nm、阴极Al/300nm。
[实施例13]器件制备实施例:
将ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30分钟,蒸馏水清洗结束后,异丙醇、丙酮、甲醇等溶剂按顺序超声波洗涤以后干燥,转移到等离子体清洗机里,将上述基板洗涤5分钟,送到蒸镀机里。
在已经准备好的ITO透明电极上逐层蒸镀空穴注入层2-TNATA/60nm、蒸镀第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)/30nm、第二空穴传输侧蒸镀主体3-2/20nm、蒸镀主体ADN:掺杂BDAVBi 2%混合/30nm、电子传输层Alq3/30nm、电子注入层LiF/1nm、阴极Al/300nm。
[实施例14]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-9:2-4(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-3。
[实施例15]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-56:2-5(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-34。
[实施例16]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-112:2-19(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-77。
[实施例17]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-3,第二空穴传输层3-2更换为3-77。
[实施例18]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-9,第二空穴传输层3-2更换为3-34。
[实施例19]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-56,第二空穴传输层3-2更换为3-3。
[实施例20]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-3(90mol%:10mol%)更换为1-112,第二空穴传输层3-2更换为3-2。
[对比实施例2]器件制备实施例:
将ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30分钟,蒸馏水清洗结束后,异丙醇、丙酮、甲醇等溶剂按顺序超声波洗涤以后干燥,转移到等离子体清洗机里,将上述基板洗涤5分钟,送到蒸镀机里。
在已经准备好的ITO透明电极上逐层蒸镀空穴注入层2-TNATA/60nm、空穴传输层化合物NPB/60nm、蒸镀主体CBP:掺杂Ir(ppy)3 10%混合/30nm、空穴阻挡层BAlq/10nm、电子传输层Alq3/30nm、电子注入层LiF/0.2nm、阴极Al/150nm。
[实施例21]器件制备实施例:
将ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30分钟,蒸馏水清洗结束后,异丙醇、丙酮、甲醇等溶剂按顺序超声波洗涤以后干燥,转移到等离子体清洗机里,将上述基板洗涤5分钟,送到蒸镀机里。
在已经准备好的ITO透明电极上逐层蒸镀空穴注入层2-TNATA/60nm、第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)/60nm、第二空穴传输层3-2/20nm、蒸镀主体CBP:掺杂Ir(ppy)310%混合/30nm、空穴阻挡层BAlq/10nm、电子传输层Alq3/30nm、电子注入层LiF/0.2nm、阴极Al/150nm。
[实施例22]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-9:2-5(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-3。
[实施例23]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-56:2-4(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-34。
[实施例24]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-112:2-3(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-77。
[实施例25]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-3:2-4(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-77。
[实施例26]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-9:2-3(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-34。
[实施例27]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-56:2-19(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-3。
[实施例28]器件制备实施例:
将实施例13的第一空穴传输层1-3:2-19(90mol%:10mol%)更换为1-112:2-5(90mol%:10mol%),第二空穴传输层3-2更换为3-2。
本发明实施例13-32以及对比实施例1制备的发光器件的发光特性测试结果如表2所示。
【表2】
以上结果表明,本发明提供的有机发光器件,通过组合本发明所述的化学式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示的化合物,设计出不同的第一空穴传输层和第二空穴传输,再进行合理的器件结构设计,在第一空穴传输层和第二空穴传输层的共同作用下,有效实现了载流子注入平衡,提高了激子的产生和利用率。本发明提供的有机发光器件具有启动电压低、发光效率高、使用寿命长的有点,且其提供的制备该有机发光器件的化合物使用的原料易得,合成方法简单,易操作,极大程度的满足了工业和市场的需求。
显然,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于所述技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种有机发光器件,包括阴极、阳极、位于所述阴极和所述阳极之间的有机物层,其中有机物层包括第一空穴传输层与第二空穴传输层,其特征在于,所述的第一空穴传输层含有化学式I所示的基质材料和化学式Ⅱ所示的掺杂材料,所述的第二空穴传输层含有化学式Ⅲ所示的化合物:
其中,Ar3选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种;Ar1、Ar2独立地选自如下基团:
R3、R4独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基中的任意一种;R5、R7、R8独立地选自H、取代或未取代的C1~C30烷基中任意一种,R7、R8可连接成环;R6选自单键、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种;
其中,R1、R2独立地选自取代或未取代的C6~C60的芳基、取代或未取代的C3~C60的杂芳基中的任意一种,取代基独立地选自氰基、卤素、三氟甲基中的任意一种,取代基为掺杂材料中取代的芳基上的取代基、取代的杂芳基上的取代基;
其中,n选自1~4的自然数,Ar4、Ar5、Ar6、Ar7独立地选自取代或未取代的C1~C30烷基、取代或未取代的C6~C60芳基、取代或未取代的C3~C60杂芳基中的任意一种,且Ar4、Ar5中至少一个选自如下所示的基团:
R9、R10、R11独立地选自单键、H、取代或未取代的C1~C10烷基、取代或未取代的C1~C10烷氧基、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基,a、b选自0至4的整数,A、B独立地选自氢、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基;
Ar6、Ar7中至少一个选自如下所示的基团:
R12、R13、R14、R15、R16独立地选自单键、H、取代或未取代的C1~C10的烷基、取代或未取代的C1~C10的烷氧基、取代或未取代的C6~C30的芳基、取代或未取代的C3~C30的杂芳基,c、d、e选自0至4的整数,C、D、E、F独立地选自氢、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基。
3.根据权利要求1所述的有机发光器件,其特征在于,R3、R4独立地选自C1~C10的烷基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的苊基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并噻吩基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基中的任意一种;R5、R7、R8独立地选自H、C1~C10的烷基中任意一种,R7、R8可连接成环;R6选自单键、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的苊基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯并噻吩基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基中的任意一种。
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