CN111732578A - 一种有机电致发光化合物及有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机电致发光化合物及有机电致发光器件,其结构式如下式1所示:,其中,R1、R2各自独立的为氢、苯基、联苯基、三联苯基、萘基;所述苯基、联苯基、三联苯基、萘基为未取代的或是其中至少一个氢被氘、碳原子数1‑4的烷基、碳原子数1‑4的氘代烷基、氰基取代而成的基团;R3、R4、R5、R6、R7各自独立的为氢、苯基、联苯基、萘基;所述苯基、联苯基、萘基为未取代的或是其中至少一个氢被氘、碳原子数1‑4的烷基、碳原子数1‑4的氘代烷基、氰基取代而成的基团;将其应用于有机电致发光器件中,作为有机电致发光材料使用,可以使有机电致发光器件的发光效率得到较大幅度提升,而且启动电压下降,功耗相对降低,使用寿命得到很大程度提升。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域,具体涉及一种有机电致发光化合物及有机电致发光器件。
背景技术
通常情况下,有机发光现象是指利用有机物质将电能转换为光能的现象。利用有机发光现象的有机电致发光器件具有宽视角、优异的对比度、快速响应时间,亮度、驱动电压和响应速度特性优异,是目前国内外研究的重点。
对于有机电致发光器件提高性能的研究包括:降低器件的驱动电压,提高器件的发光效率,提高器件的使用寿命等。为了实现有机电致发光器件性能的不断提升,不但需要有机电致发光器件的结构和制作工艺的创新,更需要有机电致光电功能材料的不断研究和创新,创制出更高性能的有机电致功能材料。
就当前有机电致发光产业的实际需求而言,目前有机电致发光材料的发展还远远不够,远远落后于面板制造企业的要求,而且国内企业的研究步伐也远远落后于美日韩企业,所以研发出提供更多可选择的有机电致发光材料是目前国内面板企业的重中之重。
发明内容
发明目的:针对上述技术问题,本发明提供了一种有机电致发光化合物及有机电致发光器件。
为了达到上述发明目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种有机电致发光化合物,其结构式如下式1所示:
其中,R1、R2各自独立的为氢、苯基、联苯基、三联苯基、萘基;
所述苯基、联苯基、三联苯基、萘基为未取代的或是其中至少一个氢被氘、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的氘代烷基、氰基取代而成的基团;
R3、R4、R5、R6、R7各自独立的为氢、苯基、联苯基、萘基;
所述苯基、联苯基、萘基为未取代的或是其中至少一个氢被氘、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的氘代烷基、氰基取代而成的基团;
R3、R4、R5、R6、R7不同时为氢;
R8为氢或苯基;
Ar为如下式2-a或式2-b所示基团;
其中,A、B相同或不同,各自独立的为苯基或萘基;
X为O或S。
进一步地,其结构式如下式3-式5所示:
进一步地,Ar为如下式6-式19所示基团:
进一步地,R1、R2各自独立的为氢或苯基。
进一步地,R3、R4、R5、R6、R7各自独立的为氢、苯基、联苯基、萘基。
进一步地,所述有机电致发光化合物为以下化合物中的任意一种:
本发明还公开了一种有机电致发光器件,包括第一电极、第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间形成的有机层,所述有机层中含有上述有机电致发光化合物。
进一步地,所述有机层包含空穴注入层、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;所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的至少一层含有上述的有机电致发光化合物。
进一步地,所述电子阻挡层中含有上述的有机电致发光化合物。
本发明所述室温均为25±5℃。
本发明的有益效果:
本发明设计了一种有机电致发光化合物及含有该化合物的有机电致发光器件,本发明在化合物分子式中引入特定位置受苯基保护的二苯并五元杂环结构,能够有效提高化合物分子的热稳定性和化学稳定性,进而提高了使用该类化合物制备的器件的寿命及效率。同时,二苯并五元杂环结构直接与三芳胺结构进行连接,增大了化合物分子的空间位阻及扭矩,有效阻挡了能量从发光层向空穴传输层的反向传递,进一步提高了器件的发光效率及寿命。
附图说明
图1为本发明提供的有机电致发光器件的结构示意图;
图中标号分别代表:
1-阳极、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-阴极。
图2为本发明实施例1中所制备的有机电致发光化合物1的核磁氢谱图;
图3为本发明实施例1中所制备的有机电致发光化合物1的TGA图谱,由图3可知,有机电致发光化合物1的Td为510.21℃。
图4为本发明实施例1中所制备的有机电致发光化合物1的HOMO图谱,由图4可知,有机电致发光化合物1的HOMO值为5.65eV。
图5为本发明应用例1和对照例1中有机电致发光器件的寿命图;
由图5可知,本发明应用例1和对照例1所制备的有机电致发光器件的T97%寿命分别为158h和96h。
具体实施方式
以下进一步说明和描述了各个方面的实施例。应当理解,本文的描述并非旨在将权利要求书限制于所描述的特定方面。相反,旨在覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本公开的精神和范围内的替代、修改和等同物。
如本文所用,“Ca至Cb”烃基被限定为具有碳数为“a”(包含在内)至“b”(包含在内)
的烃基。如本文所用,“a和/或b”表示“a”或“b”或“a和b”。
如本文所用,在“取代的”或“未取代的”中,术语“取代的”是指该基团中的至少一个氢与氘、烃基、烃衍生物基、卤素或氰基(-CN)重新配位。术语“未取代的”是指该基团中的至少一个氢不与氘、烃基、烃衍生物基、卤素或氰基(-CN)重新配位。烃基或烃衍生物基团的实例可包括C1至C30烷基、C2至C30烯基、C2至C30炔基、C6至C30芳基、C5至C30杂芳基、C1至C30烷氨基、C6至C30芳氨基、C6至C30杂芳氨基、C6至C30芳基杂芳氨基等,但不限于此。
如本文所用,碳原子数1~4的烷基是指甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基;
如本文所用,碳原子数1~4的氘代烷基是指甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基中的至少一个氢被氘取代所得到的基团;
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1:
有机电致发光化合物1的制备方法如下所示:
S1:氮气保护下,将化合物1-a(10g,281.53g/mol,35.52mmol)、化合物1-b(1.1eq,4.76g,121.93g/mol,39.07mmol)和碳酸钠(2eq,7.53g,105.99g/mol,71.04mmol)加入到甲苯(200ml)、乙醇(50ml)、水(50ml)中,搅拌混匀后再加入四三苯基膦钯(0.05eq,2.05g,1155.58g/mol,1.78mmol),升温至回流反应10h后,冷却至室温加入水(150ml),搅拌分出水相,水相用二氯甲烷萃取后,合并有机相,有机相用无水硫酸钠干燥后硅胶拌样柱层析提纯,得到化合物1-c(9.44g,收率95.3%),ESI-MS(m/z)(M+):理论值278.73,实测值278.80,元素分析结果(分子式C18H11ClO):理论值C, 77.56; H, 3.98; Cl, 12.72; O, 5.74;实测值C, 77.56; H, 3.98; Cl, 12.72; O, 5.75。
S2:氮气保护下,将化合物1-c(8g,278.73g/mol,28.70mmol),化合物1-d(1.1eq,15.36g,486.61g/mol,31.57mmol)、叔丁醇钠(1.1eq,3.03g,96.1g/mol,31.57mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.05eq,1.31g,915g/mol,1.44mmol)、三叔丁基膦(0.05eq,0.29g,202.32g/mol,1.44mmol)、甲苯(160ml)加入反应瓶中,加料完毕后升温至回流反应5h,反应完毕后降至室温后加入水(160ml)搅拌15min后过滤得滤液,滤液经由硅藻土过滤后分液得有机相,有机相使用无水硫酸镁干燥后旋干,经过柱层析提纯后得到有机电致发光化合物1(13.83g,收率66.1%),ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.68,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H,4.98; N, 3.85; O, 2.20。
实施例2:
有机电致发光化合物5的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物2-d,收率66.1%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.67,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O,2.20。
实施例3:
有机电致发光化合物9的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物3-d,收率63.7%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.86,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O,2.21。
实施例4:
有机电致发光化合物17的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物4-d,收率62.7%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.47,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O,2.20。
实施例5:
有机电致发光化合物21的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物5-d,收率62.2%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.68,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.99; H, 4.98; N, 3.84; O,2.20。
实施例6:
有机电致发光化合物26的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物6-d,收率61.6%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.82,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O,2.21。
实施例7:
有机电致发光化合物27的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物7-d,收率62.4%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.98,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O,2.20。
实施例8:
有机电致发光化合物34的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物8-d,收率62.2%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值828.99,实测值828.96,元素分析结果(分子式C62H40N2O):理论值C, 89.83; H, 4.86; N, 3.38; O, 1.93;实测值C, 89.83; H, 4.85; N, 3.38; O,1.93。
实施例9:
有机电致发光化合物37的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a、1-d替换为化合物9-a、9-d,收率57.3%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值905.09,实测值906.44,元素分析结果(分子式C68H44N2O):理论值C, 90.24; H, 4.90; N, 3.10; O, 1.77;实测值C, 90.25; H, 4.90;N, 3.10; O, 1.77。
实施例10:
有机电致发光化合物61的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物10-d,收率62.3%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值762.97,实测值762.52,元素分析结果(分子式C56H34D6N2O):理论值C, 88.16; H, 6.08; N, 3.67; O, 2.10;实测值C, 88.16; H, 6.08; N, 3.67; O,2.10。
实施例11:
有机电致发光化合物66的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a替换为化合物11-a,收率65.5%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值744.94,实测值744.81,元素分析结果(分子式C54H36N2S):理论值C, 87.06; H, 4.87; N, 3.76; S, 4.30;实测值C, 87.06; H, 4.87; N, 3.76; S,4.30。
实施例12:
有机电致发光化合物95的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a、1-d替换为化合物12-a、12-d,收率61.8%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值821.04,实测值822.16,元素分析结果(分子式C60H40N2S):理论值C, 87.77; H, 4.91; N, 3.41; S, 3.91;实测值C, 87.77; H, 4.91;N, 3.41; S, 3.92。
实施例13:
有机电致发光化合物102的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a、1-d替换为化合物13-a、13-d,收率61.1%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值845.06,实测值846.28,元素分析结果(分子式C62H40N2S):理论值C, 88.12; H, 4.77; N, 3.31; S, 3.79;实测值C, 88.12; H, 4.77;N, 3.31; S, 3.80。
实施例14:
有机电致发光化合物109的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a、1-d替换为化合物14-a、14-d,收率59.5%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值845.06,实测值846.10,元素分析结果(分子式C62H40N2S):理论值C, 88.12; H, 4.77; N, 3.31; S, 3.79;实测值C, 88.12; H, 4.77;N, 3.31; S, 3.79。
实施例15:
有机电致发光化合物128的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a、1-d替换为化合物15-a、15-d,收率60.2%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值801.05,实测值802.37,元素分析结果(分子式C58H44N2S):理论值C, 86.96; H, 5.54; N, 3.50; S, 4.00;实测值C, 86.96; H, 5.55;N, 3.50; S, 4.00。
实施例16:
有机电致发光化合物136的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物16-d,收率63.1%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.90,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.97; N, 3.84; O,2.20。
实施例17:
有机电致发光化合物137的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-a、1-d替换为化合物17-a、17-d,收率63.6%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.62,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98;N, 3.84; O, 2.20。
实施例18:
有机电致发光化合物147的制备方法如下所示:
制备方法与实施例9基本相同,区别在于,将化合物9-d替换为化合物18-d,收率65.7%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值804.97,实测值804.80,元素分析结果(分子式C60H40N2O):理论值C, 89.52; H, 5.01; N, 3.48; O, 1.99;实测值C, 89.52; H, 5.01; N, 3.48; O,1.99。
实施例19:
有机电致发光化合物151的制备方法如下所示:
制备方法与实施例15基本相同,区别在于,将化合物15-a、15-d替换为化合物19-a、19-d,收率64.3%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值744.94,实测值744.59,元素分析结果(分子式C54H36N2S):理论值C, 87.06; H, 4.87; N, 3.76; S, 4.30;实测值C, 87.06; H, 4.87;N, 3.76; S, 4.30。
实施例20:
有机电致发光化合物166的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物20-d,收率63.0%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值804.97,实测值804.68,元素分析结果(分子式C60H40N2O):理论值C, 89.52; H, 5.01; N, 3.48; O, 1.99;实测值C, 89.52; H, 5.01; N, 3.48; O,1.99。
实施例21:
有机电致发光化合物176的制备方法如下所示:
制备方法与实施例1基本相同,区别在于,将化合物1-d替换为化合物21-d,收率61.7%,ESI-MS(m/z)(M+):理论值728.88,实测值728.97,元素分析结果(分子式C54H36N2O):理论值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O, 2.20;实测值C, 88.98; H, 4.98; N, 3.84; O,2.20。
器件性能测试:
测试本发明实施例1-21中的有机电致发光化合物1、5、9、17、21、26、27、34、37、61、66、95、102、109、128、136、137、147、151、166、176的玻璃化温度Tg、热失重温度Td、HOMO值和LOMO值,结果如表1所示:
注:热失重温度Td是在氮气气氛中失重5%的温度,在TGA N-1000热重分析仪上进行测定,测定时氮气流量为10mL/min,玻璃化温度Tg由示差扫描量热法(DSC,新科DSC N-650)测定,升温速率10℃/min。
表1:
由上表1可知,本发明有机电致发光化合物具有较高的Tg值、Tm值和Td值,说明其具有优良的热稳定性,而且具有合适的HOMO、LOMO值将其应用于有机电致发光器件中,可以有效延长有机电致发光器件的使用寿命,且可以获得更佳的使用效果。
器件性能测试:
应用例1:
采用ITO作为反射层阳极基板材料,并依次用水、丙酮、N2等离子对其进行表面处理;
在ITO阳极基板上方,沉积厚度为10nm的HAT-CN形成空穴注入层(HIL);
在空穴注入层(HIL)上方蒸镀100nm的HT-1形成空穴传输层(HTL);
在空穴传输层(HTL)上方真空蒸镀本发明实施例1制备的有机电致发光化合物1,形成厚度为10nm的电子阻挡层(EBL);
将BH-1作为蓝光主体材料、BD-1作为蓝光掺杂材料(BD-1用量为ADN重量的5%)以不同速率蒸发在空穴传输层(HTL)上形成厚度为20nm的发光层;
将HB-1蒸镀到发光层上得到厚度为20nm的空穴阻挡层(HBL);
将ET-1作为电子传输层材料(ET)蒸镀到空穴阻挡层(HBL)上得到厚度为30nm的电子传输层(ETL),在电子传输层(ETL)上方蒸镀厚度为2nm的LiQ形成电子注入层(EIL);
此后将镁(Mg)和银(Ag)以9:1的比例混合蒸镀得到厚度为15nm的阴极,在上述阴极封口层上沉积50nm厚度的DNTPD,此外,在阴极表面以UV硬化胶合剂和含有除湿剂的封装薄膜(seal cap)进行密封,以保护有机电致发光器件不被大气中的氧气或水分所影响至此制备获得有机电致发光器件。
其中,EB-1是本领域目前常用到的电子阻挡层材料;
EB-2、EB-3、EB-4是现有专利(WO2017099471A1)所公开的化合物。
应用例2-21
分别用本发明实施例2-21中的有机电致发光化合物有机电致发光化合物5、9、17、21、26、27、34、37、61、66、95、102、109、128、136、137、147、151、166、176替代应用例1中的有机电致发光化合物1,其他部分与应用例1一致,据此制作出应用例2-21的有机电致发光器件。
对照例1-4
对照例1-4和与应用例1的区别在于,分别使用EB-1、EB-2、EB-3、EB-4替代应用例1中的有机电致发光化合物1,其余与应用例1相同。
分别测试应用例1-26及对照例制备的有机电致发光器件,测试结果如表2所示。
表2:
由上表2可知,将本发明有机电致发光化合物应用于有机电致发光器件中,作为电子阻挡层(EBL)使用,可以使有机电致发光器件的发光效率得到较大幅度提升,而且启动电压下降,功耗相对降低。
将对照例1-4及应用例1-6所制备的有机电致发光器件进行发光寿命测试,得到发光寿命T97%数据(发光亮度降低至初始亮度97%的时间),测试设备为TEO发光器件寿命测试系统。结果如表3所示:
表3:
由上表3可知,将本发明有机电致发光化合物作为电子阻挡层(EBL)使用应用于有机电致发光器件中,所制备的有机电致发光器件使用寿命得到很大程度提升,所以具有很广阔的应用前景。
Claims (9)
1.一种有机电致发光化合物,其特征在于,其结构式如下式1所示:
其中,R1、R2各自独立的为氢、苯基、联苯基、三联苯基、萘基;
所述苯基、联苯基、三联苯基、萘基为未取代的或是其中至少一个氢被氘、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的氘代烷基、氰基取代而成的基团;
R3、R4、R5、R6、R7各自独立的为氢、苯基、联苯基、萘基;
所述苯基、联苯基、萘基为未取代的或是其中至少一个氢被氘、碳原子数1-4的烷基、碳原子数1-4的氘代烷基、氰基取代而成的基团;
R3、R4、R5、R6、R7不同时为氢;
R8为氢或苯基;
Ar为如下式2-a或式2-b所示基团;
其中,A、B相同或不同,各自独立的为苯基或萘基;
X为O或S。
4.如权利要求1所述的有机电致发光化合物,其特征在于,R1、R2各自独立的为氢或苯基。
5.如权利要求1所述的有机电致发光化合物,其特征在于,R3、R4、R5、R6、R7各自独立的为氢、苯基、联苯基、萘基。
7.一种有机电致发光器件,其特征在于,包括第一电极、第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间形成的有机层,所述有机层中含有如权利要求1-6中任一项所述的有机电致发光化合物。
8.根据权利要求7所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述有机层包含空穴注入层、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;所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的至少一层含有如权利要求1-6中任一项所述的有机电致发光化合物。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述电子阻挡层中含有如权利要求1-6中任一项所述的有机电致发光化合物。
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