CN109608342B - 芳香胺衍生物、聚合物、混合物、组合物和有机电子器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涉及一种芳香胺衍生物、聚合物、混合物、组合物和有机电子器件。该芳香胺衍生物具有如(I)所示的通式:
Figure DDA0001911476090000011
该芳香胺衍生物荧光发射的发光波长为短波长,其发光光谱具有窄的半峰宽,因此该类物质具有深蓝色的荧光发射,具有优异的热稳定性和较高的发光效率。经检测:使用上述芳香胺衍生物制作的有机电子器件具有良好的发光效率和较长的器件寿命。

Description

芳香胺衍生物、聚合物、混合物、组合物和有机电子器件
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域,特别是涉及一种芳香胺衍生物、聚合物、混合物、组合物和有机电子器件。
背景技术
由于有机半导体材料在合成上具有多样性、制造成本相对较低和优良的光学与电学性能,有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)在光电器件(例如平板显示器、照明器件等)的应用方面具有很大的潜力。
有机电致发光现象是指利用有机物质将电能转化为光能的现象。利用有机电致发光现象的有机电致发光元件通常具有正极与负极以及在它们中间包含有机物层的结构。为了提高有机电致发光元件的效率与寿命,有机物层具有多层结构,每一层包含有不同的有机物质。具体的,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。在这种有机电致发光元件中,在两个电极之间施加电压,则由正极向有机物层注入空穴,有负极向有机物曾注入电子,当注入的空穴与电子相遇时形成激子,该激子跃迁回基态时发出光。这种有机电致发光元件具有自发光、高亮度、高效率、低驱动电压、广视角、高对比度、高响应性等特性。
为了提高有机电致发光元件的发光效率,各种基于荧光和磷光的发光材料体系已被开发出来,而无论是荧光材料还是磷光材料,优秀蓝光材料的开发都是一个巨大的挑战,总体而言,目前使用的蓝光荧光材料的有机发光二级管可靠性更高。尽管如此,目前大多数蓝光荧光材料的发射光谱过宽,色纯度较差,不利于高端显示,并且这类荧光材料的合成也较复杂,不利于大规模量产,同时这类蓝色荧光材料的OLED寿命还需进一步提高。
现有技术的蓝光有机电致发光元件发光层采用主客体掺杂结构。作为现有的蓝光主体材料是基于蒽的稠环类衍生物,如专利CN1914293B、CN102448945B、US2015287928A1等所述,然而这些化合物存在发光效率低和亮度不高,及器件寿命较差的问题。作为现有技术的发蓝光客体化合物,可采用的是芳基乙烯基胺类化合物(WO 04/013073,WO 04/016575,WO 04/018587)。然而,这些化合物的热稳定性差,易分解,导致器件的寿命差。此外,这些化合物的色纯度差,难以实现深蓝色的发光。另外,US 7233019、KR 2006-0006760等专利公开了利用芳基胺取代基的芘系化合物的有机电致发光元件,但是利用此类客体的蓝光OLED的色纯度低,很难实现深蓝发光,因此在体现天然颜色的全彩色显示器方面有问题。
发明内容
基于此,有必要提供一种兼具较高的效率和较长的寿命的芳香胺衍生物。
此外还提供一种上述芳香胺的聚合物、混合物、组合物和有机电子器件。
一种芳香胺衍生物,具有如(I)所示的通式:
Figure BDA0001911476070000011
其中,R101、R102分别独立地选自H、D、具有1个~20个C原子的直链烷基、具有1个~20个C原子的烷氧基、具有1个~20个C原子的硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的支链烷基、具有3个~20个C原子的环烷基、具有3个~20个C原子的支链烷氧基、具有3个~20个C原子的环状烷氧基、具有3个~20个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的环状硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1个~20个C原子的酮基、具有2个~20个C原子的烷氧基羰基、具有7个~20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的芳氧基基团以及具有5个~40个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环基团;
Ar1、Ar2分别独立地选自具有5个~40个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的芳氧基基团以及具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系;
所述R101、R102、Ar1及Ar2中至少有一个含有甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、乙基己基、三氟甲基、五氟乙基、三氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基、甲氧基、三氟甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、甲基丁氧基及三甲基硅烷基中的至少一种,其中,这些基团中的至少一个H原子被D原子取代。
一种聚合物,其特征在于,包含至少一个重复单元,所述重复单元包含有上述任一项所述的芳香胺衍生物。
一种混合物,所述混合物包括上述任一项所述的芳香胺衍生物及上述的聚合物中的一种,及有机功能材料;其中,所述有机功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料、空穴阻挡材料、电子注入材料、电子传输材料、电子阻挡材料、有机基质材料、单重态发光体、三重态发光体、热激发延迟荧光材料及有机染料中的至少一种。
一种组合物,所述组合物上述任一项所述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种,及至少一种有机溶剂。
一种有机电子器件,包括上述任一项所述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种。
一种聚合物,包含至少一个重复单元,所述重复单元包含上述任一项所述的芳香胺衍生物。
一种混合物,所述混合物包括上述任一项所述的芳香胺衍生物及上述的聚合物中的一种,和另一种有机功能材料;其中,所述有机功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料、空穴阻挡材料、电子注入材料、电子传输材料、电子阻挡材料、有机基质材料、单重态发光体、三重态发光体、热激发延迟荧光材料及有机染料中的至少一种。
一种组合物,所述组合物包括上述任一项所述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上的混合物中的一种,及至少一种有机溶剂。
一种有机电子器件,包括上述任一项所述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种。
在其中一个实施例中,所述有机电子器件为有机电致发光器件,所述功能层包括发光层,所述发光层的材料包括上述任一项所述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种。
上述芳香胺衍生物荧光发射的发光波长为短波长,其发光光谱具有窄的半峰宽,因此该类物质具有深蓝色的荧光发射,具有优异的热稳定性和较高的发光效率。经测试:使用上述芳香胺衍生物制作的有机电子器件具有良好的发光效率和较长的器件寿命。此外,此化合物合成简单,便于降低成本。
附图说明
图1是一实施方式的发光器件结构图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照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的实施例。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,不是旨在于限制本发明。
在本文中:
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。
金属有机络合物,金属有机配合物,有机金属配合物具有相同的含义,可以互换。
组合物、印刷油墨、油墨、和墨水具有相同的含义,可以互换。
如下通式所示的配体,以y1∧y2表示:
Figure BDA0001911476070000031
一实施方式的芳香胺衍生物,具有如(I)所示的通式:
Figure BDA0001911476070000032
其中,其中,R101、R102分别独立地选自H、D、具有1个~20个C原子的直链烷基、具有1个~20个C原子的烷氧基、具有1个~20个C原子的硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的支链烷基、具有3个~20个C原子的环烷基、具有3个~20个C原子的支链烷氧基、具有3个~20个C原子的环状烷氧基、具有3个~20个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的环状硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1个~20个C原子的酮基、具有2个~20个C原子的烷氧基羰基、具有7个~20个C原子的芳氧基羰基、氰基(-CN)、氨基甲酰基(-C(=O)NH2)、卤甲酰基(-C(=O)-X,其中X代表卤素原子)、甲酰基(-C(=O)-H)、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的芳氧基基团以及具有5个~40个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环基团。
在一个实施例中,上述R101、R102分别独立地选自H、D、具有1个~10个C原子的直链烷基、具有1个~10个C原子的烷氧基、具有1个~10个C原子的硫代烷氧基、具有3个~10个C原子的支链烷基、具有3个~10个C原子的环烷基、具有3个~10个C原子的支链烷氧基、具有3个~10个C原子的环状烷氧基、具有3个~10个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~10个C原子的环状硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1个~10个C原子的酮基、具有2个~10个C原子的烷氧基羰基、具有7个~10个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~20个环原子的芳氧基基团以及具有5个~20个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环基团。
上述Ar1、Ar2分别独立地选自具有5个~40个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的芳氧基基团以及具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,上述一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系。
在一个实施例中,Ar1、Ar2分别独立地选自具有5个~20个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的芳氧基基团以及具有5个~20个环原子的取代或未取代的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,上述一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系。
在一个实施例中,Ar1、Ar2分别独立地选自具有5个~15个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~15个环原子的取代或未取代的芳氧基基团以及具有5个~15个环原子的取代或未取代的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,上述Ar1、上述Ar2中的一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系。
在一个实施例中,上述芳族环系基团在环系中包含
Figure BDA0001911476070000041
个碳原子。进一步地,芳族环系基团在环系中包含
Figure BDA0001911476070000042
个碳原子。杂芳族环系基团在环系中包含
Figure BDA0001911476070000043
个碳原子和至少一个杂原子,并且碳原子和杂原子的总数至少为4。进一步地,杂芳族环系基团在环系中包含
Figure BDA0001911476070000044
个碳原子和至少一个杂原子,并且碳原子和杂原子的总数至少为4,其中,杂原子选自Si、N、P、O、S以及Ge中的至少一种;进一步地,杂原子选自Si、N、P、O以及S中的至少一种;更进一步地,杂原子选自N、O以及S中的至少一种。
需要说明的是,上述的芳族环系或者芳族基团指的是至少包含一个芳环的烃基,包括单环基团和多环的环系统。上述的芳族环系或杂芳族基团指的是包含至少一个杂芳环的烃基(含有杂原子),包括单环基团和多环的环系统。这些多环的环可以为两个或多个,其中两个碳原子被两个相邻的环共用,即稠环。多环的这些环种,至少一个是芳族的或杂芳族的。对于本发明的目的,芳香族或杂芳香族环系不仅包括芳香基或杂芳香基的体系,而且,其中多个芳基或杂芳基也可以被短的非芳族单元(<10%的非H原子,比如C、N或O原子)间断。在一个实施例中,多个芳基或杂芳基也可以被短的非芳族单元(5%的非H原子,比如C、N或O原子)间段。因此,比如9,9’-螺二芴、9,9-二芳基芴、三芳胺及二芳基醚等体系,对于该发明目的同样认为是芳香族环系。
在一个实施例中,芳族基团选自苯、萘、蒽、菲、二萘嵌苯、并四苯、芘、苯并芘、三亚苯、苊、芴、螺芴及它们的衍生物中的一种。
在一个实施例中,杂芳族基团选自呋喃、苯并呋喃、二苯并呋喃、噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩、吡咯、吡唑、三唑、咪唑、噁唑、噁二唑、噻唑、四唑、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、吡啶、吡嗪、哒嗪、嘧啶、三嗪、喹啉、异喹啉、邻二氮萘、喹喔啉、菲啶、伯啶、喹唑啉、喹唑啉酮及它们的衍生物中的一种。
上述R101、R102、Ar1及Ar2中至少有一个含有甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、乙基己基、三氟甲基、五氟乙基、三氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基、甲氧基、三氟甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、甲基丁氧基及三甲基硅烷基中的至少一种;且这些基团中的至少一个H原子被D原子取代。
在一个实施例中,上述R101、R102、Ar1及Ar2中至少有一个含有如下基团,且这些基团中至少一个H原子被D原子取代:H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基及三甲基硅烷。
进一步地,上述R101、R102、Ar1及Ar2中含有至少两个H原子被D原子取代。更进一步地,含有至少三个H原子被D原子取代的上述结构中的至少一种;更进一步地,含有至少四个H原子被D原子取代的上述结构中的一种至少一种;更进一步地,含有至少六个H原子被D原子取代的上述结构中的至少一种。
在一个实施例中,上述R101及R102中含有至少两个H原子被D原子取代。更进一步地,含有至少三个H原子被D原子取代的上述结构中的至少一种;更进一步地,含有至少四个H原子被D原子取代的上述结构中的一种至少一种;更进一步地,含有至少六个H原子被D原子取代的上述结构中的至少一种。
在一个实施例中,上述Ar1、Ar2独立地选自如下基团中的至少一种:
Figure BDA0001911476070000051
其中,X1为CR301或N;
Y1选自CR302R303、SiR304R305、NR306、C(=O)、S及O中的一种;
R301~R306分别独立地选自H、D、具有1个~20个C原子的直链烷基、具有1个~20个C原子的烷氧基、具有1个~20个C原子的硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的支链烷基、具有3个~20个C原子的环烷基、具有3个~20个C原子的支链烷氧基、具有3个~20个C原子的环状烷氧基、具有3个~20个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的环状硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1个~20个C原子的酮基、具有2个~20个C原子的烷氧基羰基、具有7个~20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基基团、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~40个环原子的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的芳氧基基团以及具有5个~40个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环。
在一个实施例中,上述R301~R306分别独立地选自H、D、具有1个~10个C原子的直链烷基、具有1个~10个C原子的烷氧基、具有1个~10个C原子的硫代烷氧基、具有3个~10个C原子的支链烷基、具有3个~10个C原子的环烷基、具有3个~10个C原子的支链烷氧基、具有3个~10个C原子的环状烷氧基、具有3个~10个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~10个C原子的环状硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1个~10个C原子的取代的酮基、具有2至10个C原子的烷氧基羰基、具有7个~10个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~20个环原子的芳氧基基团以及具有5个~20个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环。
在一个实施例中,Ar1、Ar2分别独立地选自如下基团的至少一种,其中,环上的H可以被任意取代:
Figure BDA0001911476070000061
在一个实施例中,上述Ar1、Ar2分别独立地选自如下基团中的至少一种:
Figure BDA0001911476070000062
其中,Z是CR403或N,且相邻的两个上述Z中最多一个为N;
R401~R403分别独立地选自H、D、具有1个~20个C原子的直链烷基、具有1个~20个C原子的烷氧基、具有1个~20个C原子的硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的支链烷基、具有3个~20个C原子的环烷基、具有3个~20个C原子的支链烷氧基、具有3个~20个C原子的环状烷氧基、具有3个~20个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~20个C原子的环状硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1个~20个C原子的酮基、有2个~20个C原子的烷氧基羰基、具有7个~20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~40个环原子的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的芳族环系基团、具有5个~40个环原子的杂芳族环系基团、具有5个~40个环原子的芳氧基基团以及具有5个~40个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系,以上所述的各种基团中的一个或多个H还可进一步被D所取代;
P为具有3个~10个环原子的饱和环烷烃或具有3个~10个环原子的杂环烷烃;
虚线表示连接的单键。
进一步地,上述R401~R403分别独立地选自H、D、具有1个~10个C原子的直链烷基、具有1个~10个C原子的烷氧基、具有1个~10个C原子的硫代烷氧基、具有3个~10个C原子的支链烷基、具有3个~10个C原子的环烷基、具有3个~10个C原子的支链烷氧基、具有3个~10个C原子的环状烷氧基、具有3个~10个C原子的支链硫代烷氧基、具有3个~10个C原子的环状硫代烷氧基、取代或未取代的甲硅烷基、具有1个~10个C原子的取代的酮基、有2个~10个C原子的烷氧基羰基、具有7个~10个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、可交联的基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的芳族环系基团、具有5个~20个环原子的取代或未取代的杂芳族环系基团、具有5个~20个环原子的芳氧基基团以及具有5个~20个环原子的杂芳氧基基团中的至少一种,其中,R401~R403中的一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系;以上所述的各种基团中的一个或多个H还可进一步地被D所取代。
进一步地,上述的P为具有3个~8个环原子的饱和环烷烃或具有3个~8个环原子的杂环烷烃;进一步地,上述的P为具有5个~6个环原子的饱和环烷烃或具有5个~6个环原子的杂环烷烃。
在一个实施例中,Ar1、Ar2分别独立地选自如下基团中至少一种,且环上的H可以被任意取代:
Figure BDA0001911476070000071
在一个实施例中,R101和R102都为H原子。
在一个实施例中,R101和R102都为D原子。
在一个实施例中,R101和R102相同地选自以下所示结构,且以下所示结构中至少一个H原子被D原子取代:
Figure BDA0001911476070000081
在一个实施例中,R101和R102相同,且均独立自如下基团中的一种:
Figure BDA0001911476070000082
在一个实施例中,上述Ar1或上述Ar2至少包含一个以下所示结构,且以下所示结构中至少有一个H原子被D原子取代:
Figure BDA0001911476070000083
在一个实施例中,Ar1、Ar2分别独立地包含有如下基团中的至少一种:
Figure BDA0001911476070000084
Figure BDA0001911476070000091
在一个实施例中,上述芳香胺衍生物中至少有一个H原子被D原子取代;进一步地,至少有10%的H原子被D原子取代;进一步地,至少有20%的H原子被D原子取代;进一步地,至少有30%的H原子被D原子取代;进一步地,至少有50%的H原子被D原子取代。
在一个实施例中,部分上述芳香胺衍生物的具体结构(但不限于这些结构)如下:
Figure BDA0001911476070000092
Figure BDA0001911476070000101
Figure BDA0001911476070000111
Figure BDA0001911476070000121
一种按照通式(I)的芳香胺衍生物的合成方法,使用含有活性基团的原料进行反应。这些活性原料包含至少一种离去基团,例如,溴、碘、硼酸或硼酸酯。形成C-C连接的适当的反应是本领域技术人员熟知的并描述于文献中,其中,SUZUKI、STILLE和HECK三种偶联反应最为适当和优选。
一种聚合物,包含至少一个重复单元,该重复单元包含有上述任一项的芳香胺衍生物。
在其中一个实施例中,上述聚合物是非共轭高聚物,其中,如通式(I)所示的结构单元在侧链上。在另一个实施例中,该高聚物是共轭高聚物。
在一个实施例中,上述聚合物的合成方法选自SUZUKI、YAMAMOTO、STILLE、NIGESHI、KUMADA、HECK、SONOGASHIRA、HIYAMA、FUKUYAMA、HARTWIG-BUCHWALD以及ULLMAN中的一种。
在一个实施例中,上述聚合物的玻璃化温度(Tg)≥100℃。进一步地,聚合物的玻璃化温度≥120℃;进一步地,聚合物的玻璃化温度≥140℃;进一步地,聚合物的玻璃化温度≥160℃;进一步地,聚合物的玻璃化温度≥180℃。
在一个实施例中,上述聚合物的分子量分布(PDI)取值范围为1~5。进一步地,聚合物的分子量分布(PDI)取值范围为1~4;进一步地,聚合物的分子量分布(PDI)取值范围为1~3;进一步地,聚合物的分子量分布(PDI)取值范围为1~2;进一步地,聚合物的分子量分布(PDI)取值范围为1~1.5。
在一个实施例中,上述聚合物的重均分子量(Mw)取值范围为1万~100万;进一步地,聚合物的重均分子量(Mw)取值范围为5万~50万;进一步地,聚合物的重均分子量(Mw)取值范围为10万~40万;进一步地,聚合物的重均分子量(Mw)取值范围为15万~30万;进一步地,聚合物的重均分子量(Mw)取值范围为20万~25万。
一种混合物,该混合物包括上述任一项上述的芳香胺衍生物及上述的聚合物中的一种,和另一种有机功能材料;其中,上述有机功能材料选自空穴注入材料(HIM)、空穴传输材料(HTM)、空穴阻挡材料(HBM)、电子注入材料(EIM)、电子传输材料(ETM)、电子阻挡材料(EBM)、有机基质材料(Host)、单重态发光体(荧光发光体)、三重态发光体(磷光发光体)、热激发延迟荧光材料(TADF材料)及有机染料中的至少一种。其中,上述有机功能材料可以是WO2010135519A1、US20090134784A1和WO2011110277A1中公开的有机功能材料。
在一个实施例中,上述混合物包括一种荧光主体材料(或单重态基质材料)和上述芳香胺衍生物或者聚合物。其中,芳香胺衍生物或者聚合物作为客体,其重量百分比≤15wt%。进一步地,芳香胺衍生物或者聚合物作为客体,其重量百分比≤12wt%;进一步地,芳香胺衍生物或者聚合物作为客体,其重量百分比≤9wt%;进一步地,芳香胺衍生物或者聚合物作为客体,其重量百分比≤8wt%;进一步地,芳香胺衍生物或者聚合物作为客体,其重量百分比≤7wt%。
在一个实施例中,上述的混合物包括一种荧光发光体(或单重态发光体)和一种荧光主体材料,及还包括上述芳香胺衍生物与上述的聚合物中的一种。其中,芳香胺衍生物或者聚合物作为辅助发光材料,其与荧光发光体(或单重态发光体)的重量比为1∶2~2∶1。
在一个实施例中,上述的混合物包括一种TADF材料,及还包括上述芳香胺衍生物与上述聚合物中的一种。在一个实施例中,上述的混合物包括一种HTM材料,及还包括上述芳香胺衍生物与上述聚合物中的一种。
下面对电子传输材料(ETM)、单重态基质材料、单重态发光体和TADF材料作一些较详细的描述(但不限于此)。
1、电子传输材料(ETM)
合适的有机HTM材料可选包含有如下结构单元的化合物:酞菁、卟啉、胺、芳香胺、联苯类三芳胺、噻吩、并噻吩如二噻吩并噻吩和并噻吩、吡咯、苯胺、咔唑、氮茚并氮芴及它们的衍生物。另外,合适的HIM材料也包括自组装单体,如含有膦酸和sliane衍生物的化合物、金属络合物和交联化合物等。
可用作HTM材料的环芳香胺衍生化合物的例子包括但不限于如下的一般结构:
Figure BDA0001911476070000141
其中,每个Ar1~Ar9分别独立地选自环芳香烃化合物(如:苯、联苯、三苯基、苯并、萘、蒽、非那烯、菲、芴、芘、屈、苝、薁)或Ar1~Ar9分别独立地选自芳香杂环化合物(如:二苯并噻吩、二苯并呋喃、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、咔唑、吡唑、咪唑、三氮唑、异恶唑、噻唑、恶二唑、恶三唑、二恶唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、恶嗪、恶噻嗪、恶二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲哚嗪、苯并恶唑、苯异恶唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、邻二氮萘、邻二氮杂萘、喹唑啉、喹喔啉、萘、酞、蝶啶、氧杂蒽、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩恶嗪、二苯并硒吩、苯并硒吩、苯并呋喃吡啶、吲哚咔唑、吡啶吲哚、吡咯二吡啶、呋喃二吡啶、苯并噻吩吡啶、噻吩吡啶、苯并硒吩吡啶和硒吩二吡啶)或Ar1~Ar9分别独立地选自包含有2~10环结构的基团;它们可以是相同或不同类型的环芳香烃基团或芳香杂环基团,并彼此直接连结在一起或通过至少一个以下的基团连结在一起:氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂肪环基团。进一步地,上述的每个Ar都可以被取代,取代基为氢、烷基、烷氧基、氨基、烯、炔、芳烷基、杂烷基、芳基或杂芳基。
在一个实施例中,上述Ar1~Ar9分别独立地选自包含如下组的基团:
Figure BDA0001911476070000142
其中,n为取自1~20中的整数;X1~X8分别独立地为CH或N;Ar1如前述定义。
环芳香胺衍生化合物也可以为专利US3567450、US4720432、US5061569、US3615404及US5061569中公开的环芳香胺衍生化合物。
在一个实施例中,可用作HTM的金属络合物的例子包括但不限于如下的一般结构:
Figure BDA0001911476070000143
其中,M为原子量大于40的一种金属;(y1∧y2)为一双齿配体,Y1和Y2独立地选自C、N、O、P及S中的一种;L是一个辅助配体;m是范围为1~(m+n)中的任意整数,m+n是M的最大配位数。
在一个实施例中,(y1∧y2)是2-苯基吡啶衍生物。
在一个实施例中,(y1∧y2)是一卡宾配体。
在一个实施例中,M为Ir、Pt、Os及Zn中的一种。
在一个实施例中,金属络合物的HOMO大于-5.5eV(相对于真空能级)。
下表列出了一些合适的可作为HTM化合物的例子:
Figure BDA0001911476070000151
2、单重态基质材料(Singlet Host)
单重态主体材料的例子并不受特别的限制,任何有机化合物都可能被用作为主体,只要其单重态能量比发光体(尤其是单重态发光体或荧光发光体)更高。
一个实施例中,作为单重态主体材料使用的有机化合物选自含有环芳香烃化合物(如:苯、联苯、三苯基、苯并、萘、蒽、萉、菲、芴、芘、屈、苝、薁);芳香杂环化合物(如:二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并硒吩、咔唑、吲哚咔唑、吡啶吲哚、吡咯二吡啶、吡唑、咪唑、三氮唑、异恶唑、噻唑、恶二唑、恶三唑、二恶唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、恶嗪、恶噻嗪、恶二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲哚嗪、苯并恶唑、苯异恶唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、噌啉、喹唑啉、喹喔啉、萘、酞、蝶啶、氧杂蒽、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩恶嗪、苯并呋喃吡啶、呋喃二吡啶、苯并噻吩吡啶、噻吩二吡啶、苯并硒吩吡啶和硒吩二吡啶),或包含有2个~10环结构的基团,它们可以是相同或不同类型的环芳香烃基团或芳香杂环基团,并彼此直接连结在一起或通过至少一个以下的基团连结在一起:如氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂肪环基团。
在一个实施例中,单重态主体材料为包含至少一个以下基团的化合物:
Figure BDA0001911476070000152
其中,R1选自如下基团:氢、烷基、烷氧基、氨基、烯、炔、芳烷基、杂烷基、芳基和杂芳基;Ar1是芳基或杂芳基,它与上述HTM中定义的Ar1意义相同;n为0~20中一个的整数;X1~X8分别独立地为CH或N;X9~X10分别独立地为CR1R2或NR1
下表列出了一些蒽基单重态主体材料的例子:
Figure BDA0001911476070000161
3、单重态发光体(Singlet Emitter)
单重态发光体往往有较长的共轭π电子系统。迄今,已有许多例子,例如在JP2913116B和WO2001021729A1中公开的苯乙烯胺及其衍生物,在WO2008/006449和WO2007/140847中公开的茚并芴及其衍生物。
在一个实施例中,单重态发光体选自一元苯乙烯胺、二元苯乙烯胺、三元苯乙烯胺、四元苯乙烯胺、苯乙烯膦、苯乙烯醚和芳胺中的一种。
具体地,一元苯乙烯胺是指包含一个未取代或取代的苯乙烯基组和至少一个胺的化合物,其中,胺优选为芳香胺。二元苯乙烯胺是指包含二个未取代或取代的苯乙烯基组和至少一个胺的化合物,其中,胺优选为芳香胺。三元苯乙烯胺是指包含三个未取代或取代的苯乙烯基组和至少一个胺的化合物,其中,胺优选为芳香胺。四元苯乙烯胺是指包含四个无取代或取代的苯乙烯基组和至少一个胺的化合物,其中,胺优选为芳香胺。在本段中,苯乙烯是二苯乙烯,其可能会进一步被取代。
苯乙烯膦和苯乙烯醚的定义与上述胺类相似,在此不再赘述。
芳基胺或芳香胺是指包含三个直接联接氮的未取代或取代的芳香环或杂环系统的化合物。这些芳香族或杂环的环系统中至少有一个优先选于稠环系统,并且最好总碳原子数大于或等于14个。
具体地,芳基胺或芳香胺选自芳香蒽胺、芳香蒽二胺、芳香芘胺、芳香芘二胺、芳香屈胺或芳香屈二胺中的一种。上述芳香蒽胺是指其中一个二元芳基胺基团直接联到蒽上的化合物;进一步地,该二元芳基胺基团是在蒽的9的位置上。上述芳香蒽二胺是指其中两个二元芳基胺基团直接联到蒽上的化合物,进一步地,该两个二元芳基胺基团分别连接在9和10的位置上。其中,芳香芘胺和芳香芘二胺的二元芳基胺基团最好均连到芘的1位置上,或者,芳香芘胺和芳香芘二胺的二元芳基胺基团分别连接到芘的1和6位置上。其中,基于乙烯胺及芳胺的单重态发光体可在专利文件WO 2006/000388、WO 2006/058737、WO 2006/000389、WO 2007/065549、WO 2007/115610、US 7250532B2、DE 102005058557A1、CN1583691A、JP 08053397A、US 6251531B1、US 2006/210830A、EP 1957606A1以及US 2008/0113101A1中找到。基于苯乙烯胺及其衍生物的单重态发光体可在专利文件US 5121029中找到。
进一步地,单重态发光体选自茚并芴-胺及茚并芴-二胺中的一种,如WO2006/122630所公开的苯并茚并芴-胺或苯并茚并芴-二胺,WO 2008/006449所公开的二苯并茚并芴-胺或二苯并茚并芴-二胺,以及WO2007/140847中公开的茚并芴-胺或茚并芴-二胺。其中,单重态发光体还可以为多环芳烃化合物,例如如下化合物的衍生物:蒽(如:9,10-二(2-萘并蒽))、萘、四苯、氧杂蒽、菲、芘(如:2,5,8,11-四-t-丁基苝)、茚并芘、苯撑(如:4,4’-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1,1’-联苯)、二茚并芘、十环烯、六苯并苯、芴、螺二芴、芳基芘(如:US20060222886中公开的芳基芘)、亚芳香基乙烯(如:US5121029和US5130603中公开的亚芳香基乙烯)、环戊二烯(如:四苯基环戊二烯)、红荧烯、香豆素、若丹明、喹吖啶酮、吡喃(如4(二氰基亚甲基)-6-(4-对二甲氨基苯乙烯基-2-甲基)-4H-吡喃,即DCM)、噻喃、双(吖嗪基)亚胺硼化合物(如:US2007/0092753A1中公开的亚胺硼化合物)、双(吖嗪基)亚甲基化合物、carbostyryl化合物、噁嗪酮、苯并恶唑、苯并噻唑、苯并咪唑及吡咯并吡咯二酮。一些单重态发光体还可以在专利文件:US 20070252517A1、US 4769292、US 6020078、US 2007/0252517A1以及US 2007/0252517A1中找到。
下表列出了一些合适的单重态发光体的例子:
Figure BDA0001911476070000171
4、热激发延迟荧光发光材料(TADF材料)
传统有机荧光材料只能利用电激发形成的25%单线态激子发光,器件的内量子效率较低(最高为25%)。尽管磷光材料由于重原子中心强的自旋-轨道耦合增强了系间穿越,可以有效利用电激发形成的单线态激子和三线态激子发光,使器件的内量子效率达到100%。但磷光材料昂贵,材料稳定性差,器件效率滚降严重等问题限制了其在OLED中的应用。热激活延迟荧光发光材料是继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第三代有机发光材料。该类材料一般具有小的单线态-三线态能级差(ΔEst),三线态激子可以通过反系间穿越转变成单线态激子发光。这可以充分利用电激发下形成的单线态激子和三线态激子,器件内量子效率可达到100%。
热激发延迟荧光发光材料(TADF材料)需要具有较小的单线态-三线态能级差,一般ΔEst<0.3eV,进一步地ΔEst<0.2eV;进一步地,ΔEst<0.1eV;进一步地,ΔEst<0.05eV。一些TADF材料有比较小的ΔEst。TADF材料可以为CN103483332(A)、TW201309696(A)、TW201309778(A)、TW201343874(A)、TW201350558(A)、US20120217869(A1)、WO2013133359(A1)、WO2013154064(A1)、文献(Adachi,et.al.Adv.Mater.,21,2009,4802)、文献(Adachi,et.al.Appl.Phys.Lett.,98,2011,083302)、文献(Adachi,et.al.Appl.Phys.Lett.,101,2012,093306)、文献(Adachi,et.al.Chem.Commun.,48,2012,11392)、文献(Adachi,et.al.Nat.Photon.,6,2012,253)、文献(Adachi,et.al.Nature,492,2012,234)、文献(Adachi,et.al.J.Am.Chem.Soc,134,2012,14706)、文献(Adachi,et.al.Angew.Chem.Int.Ed,51,2012,11311)、文献(Adachi,et.al.Chem.Commun.,48,2012,9580)、文献(Adachi,et.al.Chem.Commun.,48,2013,10385)、文献(Adachi,et.al.Adv.Mater.,25,2013,3319)、文献(Adachi,et.al.Adv.Mater.,25,2013,3707)、文献(Adachi,et.al.Chem.Mater.,25,2013,3038)、文献(Adachi,et.al.Chem.Mater.,25,2013,3766)、文献(Adachi,et.al.J.Mater.Chem.C.,1,2013,4599)、文献(Adachi,et.al.J.Phys.Chem.A.,117,2013,5607)中公开的TADF材料。
下表列出了一些合适的TADF材料的例子:
Figure BDA0001911476070000181
Figure BDA0001911476070000191
在一个实施例中,上述芳香胺衍生物应用于蒸镀型OLED器件。
在一个实施例中,上述芳香胺衍生物的分子量≤1100g/mol。进一步地,其分子量≤1000g/mol;进一步地,其分子量≤950g/mol;进一步地,其分子量≤900g/mol;进一步地,其分子量≤800g/mol。
在一个实施例中,上述芳香胺衍生物应用于印刷OLED器件,其分子量≥700g/mol。进一步地,其分子量≥800g/mol;进一步地,其分子量≥900g/mol,;更进一步地,其分子量≥1000g/mol;进一步地,其分子量≥1100g/mol。
在一个实施例中,25℃时,上述芳香胺衍生物在甲苯中的溶解度≥10mg/ml。进一步地,其溶解度≥15mg/ml;更进一步地,其溶解度≥20mg/ml。
一种组合物,该组合物包括上述任一项上述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种,及至少一种有机溶剂。
在一个实施例中,氘代芳香胺衍生物作为单重态发光体材料。
在一个实施例中,上述组合物包括上述芳香胺衍生物、上述聚合物及上述混合物三者中的一种,及一种单重态主体材料。
在一个实施例中,上述组合物包括一种单重态主体材料、一种单重态发光体材料,及上述芳香胺衍生物、上述聚合物与上述混合物三者中的一种。在一个实施例中,上述组合物包括一种主体材料、一种热激活延迟荧光发光材料,及上述芳香胺衍生物、上述聚合物与上述混合物三者中的一种。在一个实施例中,上述组合物包括有上述芳香胺衍生物、上述聚合物及上述混合物三者中的一种,及一种空穴传输材料(HTM)。进一步地,上述HTM包含一可交联基团。在一个实施例中,上述组合物是一溶液。
在一个实施例中,上述组合物是一悬浮液。
在一个实施例中,上述组合物中包括0.01wt%~20wt%的上述芳香胺衍生物或上述聚合物或上述混合物。进一步地,上述组合物中包括0.1wt%~15wt%的上述芳香胺衍生物或上述聚合物或上述混合物;再进一步地,上述组合物中包括0.2wt%~10wt%的上述芳香胺衍生物或上述聚合物或上述混合物;更进一步地,上述组合物中包括0.25wt%~5wt%的上述芳香胺衍生物或上述聚合物或上述混合物。在其中一个实施例中,上述组合物溶液的溶剂选自芳族、杂芳族、酯、芳族酮、芳族醚、脂肪族酮、脂肪族醚、脂环族、烯烃类化合物以及硼酸酯、磷酸酯等无机酯类化合物中的一种,或两种及两种以上溶剂的混合物。
在一个实施例中,上述组合物溶液的溶剂包含至少50wt%的芳族或杂芳族溶剂。进一步地,上述组合物溶液的溶剂包含至少80wt%的芳族或杂芳族溶剂;更进一步地,上述组合物溶液的溶剂包含至少90wt%的的芳族或杂芳族溶剂。具体地,上述基于芳族或杂芳族的溶剂的例子有以下物质(但不限于以下物质):1-四氢萘酮、3-苯氧基甲苯、苯乙酮、1-甲氧基萘、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、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、1-甲基萘、1,2,4-三氯苯、1,3-二丙氧基苯、4,4-二氟二苯甲烷、二苯醚、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、2-苯氧基甲醚、2-苯氧基四氢呋喃、乙基-2-萘基醚、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-异丙基萘及二苄醚。
在一个实施例中,上述组合物溶液的溶剂选自脂肪族、脂环族、芳烃族、胺、硫醇、酰胺、腈、酯、醚、聚醚、醇、二醇及多元醇中的至少一种。其中,上述的醇包括烷基环己醇,进一步地为甲基化的脂肪族醇或萘酚。在一个实施例中,上述组合物溶液的溶剂为环烷烃,优选为十氢化萘。可以理解,上述溶剂可以单独使用,也可以多种混合使用。在一个实施例中,上述组合物包含有上述的芳香胺衍生物、混合物及组合物中的一种,及一种有机溶剂。进一步地,还可包含有另一种如下有机溶剂(但不限如以下):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。
在一个实施例中,上述组合物中的有机溶剂为汉森(Hansen)溶解度参数在以下范围内的溶剂:
色散力(δd)在17MPa1/2~23.2MPa1/2的范围,优选是在18.5MPa1/2~21.0MPa1/2的范围;
极性力(δp)在0.2MPa1/2~12.5MPa1/2的范围,优选是在2.0MPa1/2~6.0MPa1/2的范围;
氢键力(δh)在0.9MPa1/2~14.2MPa1/2的范围,优选是在2.0MPa1/2~6.0MPa1/2的范围。
具体地,在选取上述组合物中的有机溶剂需考虑其沸点参数。
在一个实施例中,有机溶剂的沸点≥150℃。进一步地,有机溶剂的沸点≥180℃;进一步地,有机溶剂的沸点≥200℃;进一步地,有机溶剂的沸点≥250℃;进一步地,上述的有机溶剂的沸点≥275℃;进一步地,上述的有机溶剂的沸点≥300℃。可以理解,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。上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。在一个实施例中,所选用的上述组合物中的有机溶剂的粘度和表面张力如下所述:
(1)粘度@25℃,在1cPs~100cPs的范围内;和/或
(2)表面张力@25℃,在19dyne/cm~50dyne/cm的范围内。
具体地,在选取上述组合物中的有机溶剂需考虑其表面张力参数。合适的油墨表面张力参数适合于特定的基板和特定的印刷方法。在本实施例中,上述的有机溶剂在25℃下的表面张力约在19dyne/cm~50dyne/cm的范围;进一步地,在2dyne/cm~35dyne/cm的范围;进一步地,在25dyne/cm~33dyne/cm的范围。此时,该组合物能够用于喷墨印刷。
在一个实施例中,上述油膜在25℃下的表面张力约在19dyne/cm~50dyne/cm的范围;进一步地,在22dyne/cm~35dyne/cm的范围;进一步地,在25dyne/cm~33dyne/cm的范围。具体地,在选取上述组合物中的有机溶剂需考虑其粘度参数。粘度可以通过不同的方法调节,如通过合适的有机溶剂的选取和油墨中功能材料的浓度。在本实施例中,上述有机溶剂的粘度低于100cps;进一步地,有机溶剂的粘度低于50cps;
进一步地,有机溶剂的粘度为1.5cps~20cps。其中,粘度是指在印刷时的环境温度下的粘度。在本实施例中,环境温度为15℃~30℃;进一步地,环境温度为18℃~28℃;进一步地,环境温度为20℃~25℃;进一步地,环境温度为23℃~25℃。此时,配制的组合物特别适合于喷墨印刷。在一个实施例中,上述油墨在25℃下的粘度约在1cps~100cps的范围;进一步地,粘度在1cps~50cps的范围;进一步地,粘度在1.5cps~20cps的范围。
可以理解,满足上述沸点及表面张力参数及粘度参数的有机溶剂获得的油墨能够形成具有均匀厚度及组成性质的功能材料薄膜。
一种有机电子器件,包括上述任一项的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种。
在一个实施例中,上述有机电子器件选自有机发光二极管(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、有机传感器或者有机等离激元发射二极管(Organic PlasmonEmittingDiode)中的一种。
一种制备上述有机电子器件的方法,其具体技术方案如下:
将上述芳香胺衍生物或聚合物或混合物以蒸镀的方法于一基板上形成一功能层;或以共蒸镀的方法与至少一种另一有机功能材料一起于一基板上形成一功能层;或将上述的组合物用印刷或涂布的方法涂布于一基板上形成一功能层,其中,印刷或涂布的方法可选于但不限于以下方法:喷墨打印、喷印(Nozzle Printing)、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、移印、狭缝型挤压式涂布等。在一个实施例中,上述组合物作为印刷油墨在制备有机电子器件中的应用。
具体地,通过打印或涂布的制备方法制备上述有机电子器件。
其中,适合的打印或涂布技术包括但不限于:喷墨打印、喷印(Nozzle Printing)、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、移印、狭缝型挤压式涂布等。优选的是凹版印刷、丝网印刷或喷墨印刷。其中,凹版印刷、喷墨印刷将在本发明的实施例中应用。
在一个实施例中,上述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;其中,这些组分用于调节粘度、成膜性能、提高附着性等。有关打印技术及对有关溶液的相关要求,如溶剂及浓度、粘度等详细信息请参见Helmut Kipphan主编的《印刷媒体手册:技术和生产方法》(Handbook ofPrintMedia:Technologies and Production Methods),ISBN 3-540-67326-1。
一个实施例中,如上所述的制备方法所形成的功能层的厚度在5nm~1000nm。
一种有机电子器件,该有机电子器件包含至少一种上述芳香胺衍生物或上述聚合物或上述混合物,或者该有机电子器件的功能层由上述组合物制备而成。
在一个实施例中,上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,上述的功能层中包含至少一种上述的芳香胺衍生物。
在一个实施例中,有机电子器件为有机电致发光器件,该有机电致发光器件至少包含一发光层,上述发光层的材料包括上述的芳香胺衍生物、上述的聚合物及上述的混合物中的一种。进一步地,该电致发光器件为OLED。
如图1所示,一实施方式的电致发光器件包括基片101、阳极102、发光层104以及阴极106。
其中,基片101可以是不透明或透明的。透明的基片可以用来制造透明的发光元器件。例如可参见:文献(Bulovic等,Nature 1996,380,P29)和文献(Gu等,Appl.Phys.Lett.1996,68,P2606)。基片101可以是刚性的或弹性的。基片101可以是塑料,金属,半导体晶片或玻璃。
在一个实施例中,基片101有一个平滑的表面。无表面缺陷的基板是特别理想的选择。
在一个实施例中,基片101是柔性的,为聚合物薄膜或塑料,其玻璃化温度Tg为150℃以上;进一步地,其玻璃化温度Tg为200℃以上;进一步地,其玻璃化温度Tg为250℃以上;进一步地,其玻璃化温度Tg为300℃以上。具体地,柔性基板为聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)或聚乙二醇(2,6-萘)(PEN)等。
阳极材料为导电金属、金属氧化物或导电聚合物。阳极102能够很容易地将空穴注入到空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)或发光层中。
具体地,阳极102的功函数和发光层中的有机功能材料(发光材料)、空穴注入层的p型半导体材料、空穴传输层的p型半导体材料、或电子阻挡层的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;进一步地,小于0.3eV;更进一步地,小于0.2eV。
具体地,阳极材料选自Al、Cu、Au、Ag、Mg、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Pt、ITO及铝掺杂氧化锌(AZO)中的一种。阳极材料可以采用物理气相沉积法制备获得。其中,物理气相沉积法具体为射频磁控溅射、真空热蒸发或电子束(e-beam)蒸发等。
需要说明的是,阳极材料不限于上述材料,阳极材料还可以为图案化的ITO。
阴极106的材料选自导电金属及金属氧化物中的一种。阴极106的材料为能够容易地将电子注入到EIL、ETL或发光层中。
进一步地,阴极106的功函数和发光层104的有机功能材料(发光材料)、电子注入层的n型半导体材料、电子传输层的n型半导体材料或空穴阻挡层的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;进一步地,小于0.3eV,更进一步地,小于0.2eV。原则上,所有能够用作OLED的阴极的材料都可能作为本实施方式的有机电子器件的阴极材料。
进一步地,阴极材料选自A1、Au、Ag、Ca、Ba、Mg、LiF/Al、MgAg合金、BaF2/Al、Cu、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Pt及ITO中的一种。阴极材料可以采用物理气相沉积法制备获得。其中,物理气相沉积法具体为射频磁控溅射、真空热蒸发或电子束(e-beam)蒸发等。
需要说明地是,OLED还可以包含其他功能层,如空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)、电子注入层(EIL)或电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)。适合用于这些功能层中的材料在WO2010135519A1、US20090134784A1和WO2011110277A1中有详细的描述。
请继续参阅图1,该器件还包括位于阳极102和发光层104之间的空穴传输层(HTL)103以及位于发光层104和阴极106之间的电子传输层(ETL)105。
在一个实施例中,发光层104是通过真空蒸镀的方式形成,其蒸镀源包含至少一种上述芳香胺衍生物。
在一个实施例中,发光层104是由上述组合物通过打印的方式制备而成。在一个实施例中,电致发光器件发光波长在300nm~1000nm之间。进一步地,电致发光器件发光波长在350nm~900nm之间;进一步地,电致发光器件发光波长在400nm~800nm之间。
上述有机电子器件能够在各种电子设备中的应用。例如,显示设备、照明设备、光源或传感器等。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所进行的一定的改变,都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。
以下为实施例部分
实施例1
化合物1的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000231
(1)化合物1-1的合成
将化合物1,6-二溴芘(18g,50mmol)加入三口烧瓶中,用200ml无水四氢呋喃搅拌溶解,氮气保护,然后降温至0℃,缓慢加入2.5M的异丙基(1,1,1,3,3,3-d6)溴化镁的四氢呋喃溶液20ml反应液搅升至室温反应4h,反应完毕,用100ml水淬灭,分液,有机相用100ml水洗三次,无水硫酸钠干燥,然后蒸发除去溶剂,残余物用EA/PE(1∶25)过柱子纯化,得到白色固体化合物1-1(8.74g,收率58%)。
(2)化合物1-2的合成
将化合物1-1(7.5g,25mmol)加入三口烧瓶中,在氮气保护下加入100nl二氯甲烷,搅拌溶解,然后滴加液溴(4.8g,30mmol)的二氯甲烷溶液100ml,滴加完毕后,室温反应1h,然后抽滤,滤饼用二氯甲烷洗涤三次,干燥得到棕黄色固体化合物1-2(9g,收率80%)。
(3)化合物1-3的合成
将化合物1-2(9.12g,20mmol)和二苯并呋喃-4苯胺(8.14g,44mmol)加入三口烧瓶中,用200ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(690mg,1.2mmol)和叔丁醇钠(3.84g,40mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液6.5ml将反应液搅拌回流12小时,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1:10)过柱子纯化,得到浅白色固体化合物1-3(5.28g,收率40%)。
(4)化合物1的合成
将化合物1-3(5.28g,8mmol)和1-溴-4-(异丙基-1,1,1,3,3,3-d6)苯(3.59g,17.6mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(460mg,0.8mmol)和叔丁醇钠(1.53g,16mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液3.5ml.将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶10)过柱子纯化,得到白色固体化合物1(3.78g,收率52%)。
实施例2
化合物2的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000241
(1)化合物2-1的合成
将化合物1,6-二溴芘(18g,50mmol)加入三口烧瓶中,用200ml无水四氢呋喃搅拌溶解,氮气保护,然后降温至0℃,缓慢加入2.5M的2-异丙基-(2-d)-溴化镁的四氢呋喃溶液20ml反应液搅升至室温反应4h,反应完毕,用100ml水淬灭,分液,有机相用100ml水洗三次,无水硫酸钠干燥,然后蒸发除去溶剂,残余物用EA/PE(1∶25)过柱子纯化,得到白色固体化合物2-1(9.36g,收率65%)。
(2)化合物2-2的合成
将化合物2-1(8.64g,30mmol)加入三口烧瓶中,氮气保护下加入100nl二氯甲烷,搅拌溶解,然后滴加液溴(5.76g,36mmol)的二氯甲烷溶液100ml,滴加完毕后,室温反应1h,然后抽滤,滤饼用二氯甲烷洗涤三次,干燥得到棕黄色固体化合物2-2(11.23g,收率84%)。
(3)化合物2-3的合成
将化合物2-2(11.15g,25mmol)和二苯并呋喃-4-苯胺(9.14g,50mmol)加入三口烧瓶中,用200ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(1.14mg,2mmol)和叔丁醇钠(4.84g,50mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液7.6ml将反应液搅拌回流12小时,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1:15)过柱子纯化,得到浅白色固体化合物2-3(6.98g,收率43%)。
化合物2的合成
将化合物2-3(6.50g,10mmol)和1-溴-4-(异丙基-1,1,1,3,3,3-d6)氘苯(4.08g,20mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4ml将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1:20)过柱子纯化,得到白色固体化合物2(4.80g,收率54%)。
实施例3
合物3的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000242
将前面合成的化合物1-3(6.60g,10mmol)和2-溴联苯(4.66g,20mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml.将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶20)过柱子纯化,得到白色固体化合物3(4.82g,收率50%)。
实施例4
化合物4的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000251
将前面合成的化合物1-3(6.60g,10mmol)和2-溴(2’,3’,4’,5’,6’-d5)联苯(4.76g,20mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml.将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶20)过柱子纯化,得到白色固体化合物4(5.36g,收率55%)。
实施例5
化合物5的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000252
将前面合成的化合物1-3(6.60g,10mmol)和2-溴(2’,3’,4’,5’,6’-d5)联苯(3.83g,22mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶20)过柱子纯化,得到白色固体化合物5(5.29g,收率60%)。
实施例6
化合物6的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000253
将前面合成的化合物1-3(6.60g,10mmol)和溴苯(3.93g,25mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶20)过柱子纯化,得到白色固体化合物6(6.12g,收率65%)。
实施例7
化合物7的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000261
将前面合成的化合物1-3(6.60g,10mmol)和4-溴-二苯并呋喃(6.18g,25mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶20)过柱子纯化,得到白色固体化合物7(3.98g,收率42%)。
实施例8
化合物8的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000262
将前面合成的化合物1-3(6.60g,10mmol)和3-溴-4-(甲基-d3)-1,1’-联苯(6.25g,25mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml.将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶20)过柱子纯化,得到白色固体化合物8(5.42g,收率54%)。
对比例1
对比化合物1的合成路线如下:
Figure BDA0001911476070000271
其中,C1-1~C1-3分别为对比化合物1~对比化合物3,C1为对比化合物1。
(1)对比化合物1-1的合成
将化合物1,6-二溴芘(18g,50mmol)加入三口烧瓶中,用200ml无水四氢呋喃搅拌溶解,氮气保护,然后降温至0℃,缓慢加入2.5M的异丙基溴化镁的四氢呋喃溶液20ml反应液搅升至室温反应4h,反应完毕,用100ml水淬灭,分液,有机相用100ml水洗三次,无水硫酸钠干燥,然后蒸发除去溶剂,残余物用EA/PE(1∶25)过柱子纯化,得到白色固体化合物C1-1(8.52g,收率60%)。
(2)对比化合物1-2的合成
将对比化合物1-1(8.52g,30mmol)加入三口烧瓶中,氮气保护下加入100nl二氯甲烷,搅拌溶解,然后滴加液溴(5.76g,36mmol)的二氯甲烷溶液100ml,滴加完毕后,室温反应1h,然后抽滤,滤饼用二氯甲烷洗涤三次,干燥得到橘红色固体化合物C1-2(9g,收率81%)。
(3)对比化合物1-3的合成
将对比化合物1-2(8.88g,20mmol)和二苯并呋喃-4苯胺(8.14g,44mmol)加入三口烧瓶中,用200ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(690mg,1.2mmol)和叔丁醇钠(3.84g,40mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液6.5ml将反应液搅拌回流12小时,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶10)过柱子纯化,得到浅白色固体化合物C1-3(5.28g,收率45%)。
对比化合物1的合成:
将化合物1-3(5.28g,10mmol)和4-异丙基-溴苯(4g,20mmol)加入三口烧瓶中,用100ml无水甲苯搅拌溶解,氮气保护,然后加入Pd(dba)2(575mg,1mmol)和叔丁醇钠(1.93g,20mmol),随后加入10%的三叔丁基膦甲苯溶液4.5ml将反应液搅拌回流过夜,反应完毕,冷却,用100ml水洗涤三次反应液,无水硫酸钠干燥有机相,然后蒸发除去溶剂,残余物用DCM/PE(1∶15)过柱子纯化,得到白色固体化合物Cl(4.95g,收率56%)。
OLED器件的制备与表征
OLED器件结构及各层所使用材料:
ITO/HIL(5nm)/HTL(35nm)/Host:5%Dopant(25nm)/ETL(28nm)//阴极
HIL:MoO3
HTL:一种三芳胺衍生物,具体为NPD;
Figure BDA0001911476070000272
Host:蒽衍生物;
Figure BDA0001911476070000281
ETL:TPBi;
Figure BDA0001911476070000282
阴极:Liq(1nm)/Al(100nm);
Figure BDA0001911476070000283
Dopant:化合物1~8、对比化合物1。
具有ITO/HIL(5nm)/HTL(35nm)/Host:5%Dopant(25nm)/ETL(28nm)//阴极的OLED器件的制备步骤如下:
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(5nm)、HTL(35nm)、EML(25nm)、ETL(28nm):在高真空(1×10-6mbar)中热蒸镀而成;
c、阴极:LiQ/Al(1nm/150nm)在高真空(1×10-6mbar)中热蒸镀而成;
d、封装:器件在氮气手套箱中用紫外线硬化树脂封装。
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。如表1所示,经检测,采用化合物1~化合物8作为EML层发光体所制备蓝光器件的发光效率都在7cd/A~8cd/A范围,具有优异的发光效率;在器件寿命方面,采用化合物1~8作为EML层发光体所制备蓝光器件的寿命更加优于对比化合物1。
表1
Figure BDA0001911476070000284
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。

Claims (9)

1.一种芳香胺衍生物,其特征在于,具有如(I)所示的通式:
Figure 341532DEST_PATH_IMAGE001
其中,R101、R102分别独立地选自H、D,或所述R101和所述R102相同地选自以下所示结构:
Figure 302534DEST_PATH_IMAGE002
Figure 340898DEST_PATH_IMAGE003
Figure 147180DEST_PATH_IMAGE004
Figure 525071DEST_PATH_IMAGE005
Ar1、Ar2分别独立地选自如下基团中的一种:
Figure 133340DEST_PATH_IMAGE006
Figure 658999DEST_PATH_IMAGE007
其中,Z是CR403
R403选自H、D、或具有1个~10个C原子的直链烷基,或具有3个~10个C原子的支链烷基,以上所述的各种基团中的一个或多个H还可进一步被D所取代;
虚线表示连接的单键。
2.根据权利要求1所述的芳香胺衍生物,其特征在于,所述R101和所述R102都为H原子。
3.根据权利要求1所述的芳香胺衍生物,其特征在于,Ar1、Ar2分别独立地选自如下基团中的一种:
Figure 268972DEST_PATH_IMAGE008
Figure 501370DEST_PATH_IMAGE009
Figure 69754DEST_PATH_IMAGE010
Figure 302284DEST_PATH_IMAGE011
4.一种芳香胺衍生物,其特征在于,选自以下结构:
Figure 715948DEST_PATH_IMAGE012
5.一种聚合物,其特征在于,包含至少一个重复单元,所述重复单元包含权利要求1~4任一项所述的芳香胺衍生物。
6.一种混合物,其特征在于,所述混合物包括权利要求1~4任一项所述的芳香胺衍生物及权利要求5所述的聚合物中的一种,和另一种有机功能材料;其中,所述有机功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料、空穴阻挡材料、电子注入材料、电子传输材料、电子阻挡材料、有机基质材料、单重态发光体、三重态发光体、热激发延迟荧光材料及有机染料中的至少一种。
7.一种组合物,其特征在于,所述组合物包括权利要求1~4任一项所述的芳香胺衍生物、权利要求5所述的聚合物及权利要求6所述的混合物中的一种,及至少一种有机溶剂。
8.一种有机电子器件,其特征在于,包括权利要求1~4任一项所述的芳香胺衍生物、权利要求5所述的聚合物及权利要求6所述的混合物中的一种。
9.根据权利要求8所述的有机电子器件,其特征在于,所述有机电子器件为有机电致发光器件,所述有机电致发光器件至少包含一发光层,所述发光层的材料包括权利要求1~4任一项所述的芳香胺衍生物、权利要求5所述的聚合物及权利要求6所述的混合物中的一种。
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