CN110818731B - 一种三芳基硼衍生物有机发光材料、其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三芳基硼衍生物有机发光材料、其制备方法及其应用,所述三芳基硼衍生物有机发光材料具有如式I或式II所示结构,本发明的三芳基硼衍生物有机发光材料适合用作OLED器件的发光层材料,具有较高的发光效率、较低的合成成本,能够降低OLED器件驱动电压,提高器件光电效率和寿命。
Description
技术领域
本发明属于有机发光二极管材料技术领域,涉及一种三芳基硼衍生物有机发光材料、其制备方法及其应用。
背景技术
新型有机光电材料的制备与器件设计是目前国际上一个十分活跃的领域。与液晶平面显示器相比,有机电致发光平面显示器具有主动发光、无角度依赖性、对比度好、轻、薄、能耗低等显著特点,具有广阔的应用前景。
热活性延迟荧光(TADF)材料具有小的单重态-三重态能级差(ΔEST),因此三重态激子可以通过反向系间窜越(RISC)转变成单重态激子发光。该类材料能够充分利用电激发下形成的单重态激子和三重态激子,使其器件的内量子效率理论上可以达到100%,媲美磷光材料,远远高于传统荧光材料的25%,成为继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第3代有机发光材料。
CN107698613A公开了一种基于芳基硼衍生物的热活化延迟荧光材料及有机电致发光器件,于芳基硼衍生物的热活化延迟荧光材料具有如下所示的结构:其中,R1、R4相同或不同,彼此独立地选自氢或条件是R1、R4中的至少一个是Ar1、Ar2相同或不同,彼此独立地选自无取代或任选被一个或多个基团Ra取代的C6-20芳基、5-20元杂芳基;R2、R5相同或不同,彼此独立地选自氢或给电子基团D,条件是R2、R5中的至少一个是给电子基团D,且至少一个所述给电子基团D与所述与苯环连接;R3、R6相同或不同,彼此独立地选自氢、三氟甲基、卤素、氰基、烷基、芳基或给电子基团D。所述的热活化延迟荧光材料合成简单、发光效率高、浓度淬灭效应小、溶解性能好。基于此类材料的有机电致发光器件可以取得较高的效率和较好的器件稳定性。
因此,这类热活化延迟荧光材料具有生产成本低,无需稀有金属元素等优点,TADF材料作为一类新型的有机光电材料在很多领域特别是OLED器件应用方面表现出独特的优势,目前这类材料的种类不多,亟待开发种类更多,性能更高的TADF材料。
发明内容
针对现有技术的问题,本发明的目的在于提供一种三芳基硼衍生物有机发光材料、其制备方法及其应用。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供一种三芳基硼衍生物有机发光材料,所述三芳基硼衍生物有机发光材料具有如式I或式II所示结构:
其中,R1-R30相互独立地选自氢、氘、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基;R1-R30中各基团不连接或其中至少有两个相邻的基团由化学键连接或互相稠合;n为大于等于2的整数。
本发明提供的有机发光材料具有三芳基硼结构,其中的三芳基硼容易得到电子,且整个结构形成給受体结构,容易获得高的发光效率。
优选地,本发明所述取代或未取代的烷基为取代或未取代的直链烷基或支链烷基。
优选地,所述取代或未取代的直链烷基为取代或未取代的C1~C4(例如C1、C2、C3或C4)的直链烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基。
优选地,所述取代或未取代的支链烷基为取代或未取代的C3~C40(例如C3、C5、C7、C9、C10、C12、C15、C18、C20、C23、C25、C28、C30、C32、C34、C38或C40等)的支链烷基,所述C3~C40的支链烷基示例性地包括但不限于2-甲基丁基、3-乙基己基、5-乙基癸基、3-甲基十二烷基、2-甲基-3-乙基二十烷基、5-丙基-10-甲基四十烷基中的任意一种。
优选地,所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C5~C60(例如C5、C7、C9、C10、C12、C15、C18、C20、C23、C25、C28、C30、C35、C40、C45、C50、C55或C60等)芳基,所述C5~C60的芳基示例性地包括但不限于苯基、萘基、芴基、蒽基、菲基、蒽醌基或轮烯中的任意一种。
优选地,所述取代或未取代的杂芳基为取代或未取代的C5~C60(例如C5、C7、C9、C10、C12、C15、C18、C20、C23、C25、C28、C30、C35、C40、C45、C50、C55或C60等)杂芳基,所述C5~C60杂芳基示例性地包括但不限于吡啶基、吡咯基、吲哚基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、噻唑基、咪唑基或吡嗪基中的任意一种。
优选地,本发明所述R1-R30中至少有两个相邻的基团之间桥连或稠环化得到饱和脂肪环或芳香环。R1-R30中相邻的基团之间稠环化得到芳香环能够扩大π键体系,进一步提高发光效率。
作为本发明的优选技术方案,所述三芳基硼衍生物有机发光材料具有如下式III所示的结构:
其中,R2、R3、R4、R5、R7、R8、R9、R10、R12、R13、R14和R15相互独立地选自氢、氘、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基,Ra、Rb和Rc相互独立地选自取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基。
作为本发明的优选技术方案,在式II所示三芳基硼衍生物有机发光材料中,R16选自取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基。
优选地,在式II所示三芳基硼衍生物有机发光材料中,n为2或3。
本发明的三芳基硼衍生物有机发光材料具有供电子能力,三芳基硼接上其他共轭结构能够降低单线态与三线态能级差,增加发光效率。
作为优选技术方案,本发明所述式I所示结构的三芳基硼衍生物有机发光材料包括如下化合物中的任意一种或至少两种的组合:
作为优选技术方案,本发明所述式II所示结构的三芳基硼衍生物有机发光材料包括如下化合物中的任意一种或两种的组合:
本发明提供的如上所述的三芳基硼衍生物有机发光材料的制备方法可以参考现有技术进行,例如参考Miyaura,N.Product subclass 26:aryl-and hetarylboranes,Science of Synthesis(2004),6,677-696。
另一方面,本发明提供了一种OLED发光层,所述OLED发光层包括主体材料和客体材料,所述主体材料为如上所述的三芳基硼衍生物有机发光材料,或者所述客体材料为如上所述的三芳基硼衍生物有机发光材料。
优选地,当所述OLED发光层中客体材料为如上所述的三芳基硼衍生物有机发光材料时,所述OLED发光层中客体材料的摩尔百分含量为0.1-20wt%,例如0.1wt%、0.5wt%、0.8wt%、1wt%、3wt%、5wt%、8wt%、10wt%、13wt%、15wt%、18wt%或20wt%,优选1-20wt%。
另一方面,本发明提供了一种OLED显示面板,所述OLED显示面板包含第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极之间设置包括发光层和第一功能层的叠层;所述发光层为如上所述的OLED发光层。
优选地,所述叠层包括电子注入层、空穴阻挡层、电子传输层、电子阻挡层中的任意1种或至少2种的组合。
优选地,所述OLED显示面板由下至上依次包括第一电极、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、电子注入层和第二电极,所述发光层为如上所述的OLED发光层。
优选地,所述第一电极为阳极,所述第二电极为阴极。
进一步优选地,所述述OLED显示面板由下至上依次包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极,所述发光层为如上所述的OLED发光层。
另一方面,本发明提供一种电子设备,所述电子设备包括如上所述的OLED显示面板。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的有机发光材料以三芳基硼为中心或外围单元,容易得到电子,结合连接的共轭基团形成,获得了较高的发光效率,适合用作OLED器件的发光层材料,能够降低OLED器件驱动电压,提高器件光电效率和寿命;同时三芳基硼衍生物易于合成,成本较低。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
具体制备方法包括以下步骤:
在200mL双口瓶中加入2.89g N,N-二氨基胺苯硼酸,4g无水K2CO3粉末,3.5g溴代三苯胺,100mL无水1,4-二氧六环,鼓氮气30min,再加入0.15gPd(PPh3)4,避光101℃条件下回流反应24h。装置冷却至室温,加入大量水,然后将固体抽滤出来,干燥后用1,4-二氧六环重结晶三次,然后升华得到白色固体(62%产率)。
表征数据:Tm(DSC)386℃,纯度99.9%;
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.54-7.50(m,12H),7.40(m,6H),7.30(m,6H),7.19(m,12H),7.01(m,18H)。
实施例2
具体制备方法和反应中原料摩尔比以及反应的温度时间等条件与实施例1相同,白色固体,产率53%。
表征数据:Tm(DSC)369℃,纯度99.9%;
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.54-7.50(m,12H),7.41(m,8H),7.28(m,8H),7.01(m,18H),2.34(d,18H)。
实施例3
具体制备方法和反应中原料摩尔比以及反应的温度时间等条件与实施例1相同,白色固体,产率45%。
表征数据:Tm(DSC)397℃,纯度99.9%;
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.53-7.50(m,18H),7.40(m,6H),7.30(m,6H),7.30(m,6H),7.01(m,6H),2.35(d,18H)。
实施例4
具体制备方法包括以下步骤:
在200mL双口瓶中加入4.8g三溴代三苯胺,6g无水K2CO3粉末,10g三苯基硼苯硼酸,100mL无水1,4-二氧六环,鼓氮气30min,再加入0.2g Pd(PPh3)4,避光90℃条件下回流反应24h,装置冷却至室温,加入大量水,然后将固体抽滤出来,干燥后用1,4-二氧六环重结晶得到产物,然后升华得到白色固体,总产率24%。
表征数据:纯度99.9%,Tm(DSC)326℃;
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.2-7.98(m,18H),7.76(m,12H),7.54(m,6H),7.21(m,12H),7.21(m,6H)。
实施例5
具体制备方法包括以下步骤:
在200mL双口瓶中加入3.6g二氢吩嗪,6g无水K2CO3粉末,10g溴代三苯硼,0.2gCuI,再加入50mL无水DMF,鼓氮气30min,避光90℃条件下回流反应24h,装置冷却至室温,加入大量水,然后将固体抽滤出来,干燥后用1,4-二氧六环重结晶得到产物,然后升华得到白色固体,产率40%。
表征数据:纯度99.9%,Tm(DSC)419℃;
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.55-7.50(m,8H),7.40(m,4H),7.30(m,4H),7.01(m,8H),2.35(d,36H)。
应用例1-5和对比例1
提供一种OLED器件,其由下至上依次包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极;
各层的组成材料如下:
阳极:ITO(氧化铟锡),厚度为80nm;
空穴注入层:主体材料NPB,客体材料F4-TCNQ,客体材料的摩尔百分含量为5%;
空穴传输层:NPB,厚度为20nm;
电子传输层:BPhen(摩尔百分含量40%)和LiQ(摩尔百分含量60%),厚度30nm;
阴极:Mg/Ag,厚度20nm。
发光层的主体材料和客体材料选择如表1所示:主体材料TCTA;客体材料的摩尔百分含量5%,发光层的厚度为20nm。
对比例1与应用实施例1-5的区别仅在于,发光层的客体材料为化合物Ir(ppy)3。
表1
序号 | 发光层(20nm) |
应用例1 | EM1(5%):TCTA(95%) |
应用例2 | EM2(5%):TCTA(95%) |
应用例3 | EM3(5%):TCTA(95%) |
应用例4 | EM4(5%):TCTA(95%) |
应用例5 | EM5(5%):TCTA(95%) |
对比例1 | Ir(ppy)3(5%):TCTA(95%) |
在如上应用例和对比例1中,材料的简称对应的结构式如下:
性能测试
将应用例提供的OLED器件进行发光效率的测试,测试项目包括电流效率(LE)、驱动电压(V)和寿命(LT95,亮度衰减到95%的时间)。
其中,器件性能(LE,V)数据在1000nits亮度下测得,寿命(LT95)数据在电流密度20mA/cm2条件下计算得到。
性能测试结果如表2所示:
表2
由表2的性能数据可知,本发明的材料高度适合用作OLED器件中的有机发光材料,相较于对比化合物Ir(ppy)3获得了更高的电流效率(60Cd/A以上),更低的驱动电压(4.0V以下),具有与对比化合物相当或者更长的寿命(100小时以上)。
本发明通过上述实施例来说明本发明的三芳基硼衍生物有机发光材料、其制备方法及其应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
2.一种OLED发光层,其特征在于,所述OLED发光层包括主体材料和客体材料,所述主体材料为权利要求1所述的三芳基硼衍生物有机发光材料,或者所述客体材料为权利要求1所述的三芳基硼衍生物有机发光材料。
3.根据权利要求2所述的OLED发光层,其特征在于,当所述OLED发光层中客体材料为权利要求1所述的三芳基硼衍生物有机发光材料时,所述OLED发光层中客体材料的摩尔百分含量为0.1-20wt%。
4.根据权利要求3所述的OLED发光层,其特征在于,当所述OLED发光层中客体材料为权利要求1所述的三芳基硼衍生物有机发光材料时,所述OLED发光层中客体材料的摩尔百分含量为1-20wt%。
5.一种OLED显示面板,其特征在于,所述OLED显示面板包含第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极之间设置包括发光层和第一功能层的叠层;所述发光层为如权利要求2-4中任一项所述的OLED发光层。
6.根据权利要求5所述的OLED显示面板,其特征在于,所述叠层包括电子注入层、空穴阻挡层、电子传输层、电子阻挡层中的任意1种或至少2种的组合。
7.根据权利要求5所述的OLED显示面板,其特征在于,所述OLED显示面板由下至上依次包括第一电极、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、电子注入层和第二电极,所述发光层为如权利要求2-4中任一项所述的OLED发光层。
8.根据权利要求7所述的OLED显示面板,其特征在于,所述第一电极为阳极,所述第二电极为阴极。
9.根据权利要求5所述的OLED显示面板,其特征在于,所述述OLED显示面板由下至上依次包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极,所述发光层为如权利要求2或3所述的OLED发光层。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括如权利要求5-9中任一项所述的OLED显示面板。
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