CN113528124B - 主体材料和包含其的有机电致发光器件 - Google Patents

主体材料和包含其的有机电致发光器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了主体材料和包含其的有机电致发光器件，该主体材料包含至少一种第一主体化合物和至少一种第二主体化合物，其中该第一主体化合物由下式1表示并且该第二主体化合物由下式2表示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式1

Description

主体材料和包含其的有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及一种主体材料，更具体而言，涉及一种主体材料和包含其的有机电致发光器件。
背景技术
随着多媒体技术的发展及信息化要求的提高，对面板显示器性能的要求越来越高。其中，OLED具有自主发光、低电压直流驱动、全固化、视角宽、颜色丰富等一系列的优点，在新一代显示器和照明技术中的潜在应用而引起广泛注意，应用前景十分广阔。有机电致发光器件是自发的发光器件，OLED发光的机理是在外加电场作用下，电子和空穴分别从正负两极注入后在有机材料中迁移、复合并衰减而产生发光。OLED的典型结构包括阴极层、阳极层、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、空穴传输层、空穴注入层和有机发光层中的一种或多种功能层。
尽管有机电致发光的研究进展非常迅速，但仍有很多亟待解决的问题，比如外量子效率(EQE)的提高，色纯度更高的新材料的设计与合成、高效电子传输/空穴阻挡新材料的设计与合成等。对于有机电致发光器件来说，器件的发光量子效率是各种因素的综合反映，也是衡量器件品质的一个重要指标。
发光可以分为荧光发光和磷光发光。在荧光发光中，单线态激发状态的有机分子跃迁至基态，由此发出光。另一方面，在磷光发光中，三线态激发状态的有机分子跃迁至基态，由此发出光。
目前来看，部分有机电致发光材料性能优秀，具有有一定的应用价值，但作为有机电致发光器件中的主体材料，除了三线态能级要高于客体材料，防止激子跃迁释放的能量逆传递以外，更重要的是具有良好的空穴迁移性能。目前，主体材料中同时具有高三线态能级和良好空穴迁移率的材料仍然缺乏。因此，如何设计新的性能更好的主体材料，一直是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种主体材料和包含其的有机电致发光器件，该有机电致发光器件具有优异的发光效率和寿命。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了主体材料，其包含至少一种第一主体化合物和至少一种第二主体化合物，其中所述第一主体化合物由下式1表示并且所述第二主体化合物由下式2表示：
Figure 913204DEST_PATH_IMAGE001
式1
Figure 394127DEST_PATH_IMAGE002
式2
其中，Ar1、Ar2、Ar3、Ar4和Ar5各自独立地选自取代或未取代的C6～C30芳基或取代或未取代的C3～C30杂芳基；
X1、X2和X3各自独立地选自碳或氮；
Y1和Y2各自独立地选自氮（N）或氧（O）；
L1选自单键、取代或未取代的C6～C30亚芳基或取代或未取代的C3～C30杂亚芳基。
优选地，所述第一主体化合物由下式1-1至1-4中的任一者表示：
Figure 705022DEST_PATH_IMAGE003
其中，Ar1、Ar2和Ar3各自独立地选自取代或未取代的C6～C30芳基或取代或未取代的C3～C30杂芳基；
X1、X2和X3各自独立地选自碳或氮。
更优选地，所述第一主体化合物为以下各项中任一者，但不限于此：
Figure 162548DEST_PATH_IMAGE004
Figure 773658DEST_PATH_IMAGE005
Figure 392858DEST_PATH_IMAGE006
Figure 955164DEST_PATH_IMAGE007
Figure 950802DEST_PATH_IMAGE008
Figure 416419DEST_PATH_IMAGE009
Figure 472099DEST_PATH_IMAGE010
Figure 23166DEST_PATH_IMAGE011
Figure 58381DEST_PATH_IMAGE012
Figure 378504DEST_PATH_IMAGE013
Figure 605086DEST_PATH_IMAGE014
Figure 643449DEST_PATH_IMAGE015
Figure 715310DEST_PATH_IMAGE016
Figure 450792DEST_PATH_IMAGE017
Figure 582696DEST_PATH_IMAGE018
Figure 108355DEST_PATH_IMAGE019
Figure 249486DEST_PATH_IMAGE020
Figure 278622DEST_PATH_IMAGE021
Figure 348472DEST_PATH_IMAGE022
Figure 95848DEST_PATH_IMAGE023
Figure 775091DEST_PATH_IMAGE024
Figure 658733DEST_PATH_IMAGE025
Figure 663598DEST_PATH_IMAGE026
Figure 396806DEST_PATH_IMAGE027
Figure 614160DEST_PATH_IMAGE028
Figure 617888DEST_PATH_IMAGE029
Figure 793655DEST_PATH_IMAGE030
Figure 515623DEST_PATH_IMAGE031
Figure 536669DEST_PATH_IMAGE032
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Figure 11458DEST_PATH_IMAGE036
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Figure 498161DEST_PATH_IMAGE038
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Figure 557570DEST_PATH_IMAGE040
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Figure 78867DEST_PATH_IMAGE042
Figure 764189DEST_PATH_IMAGE043
Figure 930728DEST_PATH_IMAGE044
Figure 618061DEST_PATH_IMAGE046
Figure 211853DEST_PATH_IMAGE048
优选地，所述第二主体化合物由下式2-1至2-3中的任一者表示：
Figure 617427DEST_PATH_IMAGE049
其中，Ar4 和Ar5各自独立地选自取代或未取代的C6～C30芳基或取代或未取代的C3～C30杂芳基；
L1为单键、取代或未取代的C6～C30亚芳基或取代或未取代的C3～C30杂亚芳基。
更优选地，所述第二主体化合物为以下各项中任一者，但不限于此：
Figure 86192DEST_PATH_IMAGE050
Figure 893611DEST_PATH_IMAGE051
Figure 658305DEST_PATH_IMAGE052
Figure 551174DEST_PATH_IMAGE053
Figure 59516DEST_PATH_IMAGE054
Figure 721442DEST_PATH_IMAGE055
Figure 892922DEST_PATH_IMAGE056
。
本发明还提供了一种有机电致发光器件，其包括阳极、阴极和有机功能层，其中该有机功能层为空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层中至少一者，其中，所述有机功能层包含该主体材料。
优选地，该有机功能层为发光层，该发光层中还包含掺杂剂。
更优选地，该主体材料与该掺杂剂的质量比为10:1～100:1。
更优选地，该主体材料中该第一主体化合物与该第二主体化合物的质量比为1:9~9:1。
本发明提供了主体材料，其包含至少一种第一主体化合物和至少一种第二主体化合物，，该主体化合物结构中的富电子的杂环链接结构对整个化合物分子的光电性质产生很大的影响，有利于减少不必要的振动能量损失，从而实现高效的发光。通过调节取代基基团，使络合物具有更好的热稳定性和化学性质。另外，本发明的多种主体化合物制备方法简单，原料易得，能够满足工业化需求。
将本发明的主体化合物制备成器件，尤其是作为主体材料，器件表现出驱动电压低、发光效率高等优点，明显优于现有常用的OLED器件。
具体实施方式
本发明的有机电致发光器件优选包括阳极、阴极以及位于阳极和阴极之间的多个有机功能层。其中，术语“有机功能层”是指有机电致发光器件中阳极和阴极之间设置的全部层，该有机功能层可以是具有空穴特性的层和具有电子特性的层，比如，该有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、既具备空穴注入又具备空穴传输的技能层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、既具备电子传输又具备电子注入的技能层中的一者或多者。
本发明的空穴注入层、空穴传输层和既具备空穴注入又具备空穴传输的技能层中除了采用常规的空穴注入物质、空穴传输物质、既具备空穴注入又具备空穴传输技能的物质，还可以包括电子-生成的物质。比如，该有机功能层为发光层，且该发光层包括磷光主体、荧光主体、磷光掺杂和荧光掺杂中的一者或多者。本发明可以采用该有机电致发光器件用化合物作为荧光主体，也可以作为荧光掺杂，以及同时作为荧光主体和荧光掺杂。
本发明的发光层可以为红色、黄色或蓝色发光层。且该发光层为红色发光层时，采用上述的有机电致发光器件用化合物作为红色主体，可得到高效率、高分辨率、高亮度及长寿命的有机电致发光器件。
本发明的有机电致发光器件包括顺次沉积的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，其中，该红色磷光化合物作为发光层的主体材料。
本公开的有机电致发光装置中的掺杂剂可以是至少一种磷光或荧光的掺杂剂，优选磷光掺杂剂。磷光掺杂剂材料不是特别限制的，但可以优选地选自铱(Ir)、锇(Os)、铜(Cu)、和铂(Pt)的金属化络合化合物，更优选选自铱(Ir)、锇(Os)、铜(Cu)、和铂(Pt)的邻位金属化络合化合物，并且甚至更优选邻位金属化铱络合化合物。
掺杂剂化合物的具体实例如下，但不限于此。
Figure 538667DEST_PATH_IMAGE057
Figure 319541DEST_PATH_IMAGE058
Figure 101553DEST_PATH_IMAGE059
Figure 208049DEST_PATH_IMAGE060
为了形成本公开的有机电致发光装置的每个层，可以使用干膜形成方法，如真空蒸发、溅射、等离子和离子电镀方法，或湿膜形成方法，如喷墨印刷、喷嘴印刷、狭缝涂布、旋转涂布、浸渍涂布、和流涂方法。
当在湿膜形成方法中使用溶剂时，可以通过将形成各层的材料溶解或扩散到任何合适的溶剂(如乙醇、氯仿、四氢呋喃、二噁烷等)中形成薄膜。该溶剂可以是其中可以溶解或扩散形成各层的材料并且其中膜形成能力方面没有问题的任何溶剂。
另外，由式1表示的化合物和由式2表示的化合物可以在以上列出的方法中进行膜形成，通常通过共蒸发方法或混合蒸发方法。
本公开可以通过包含多个主材料提供显示系统。另外，有可能通过使用本公开的有机电致发光装置生产显示系统或者照明系统。具体地通过使用本公开的多种主体化合物材料有可能生产显示系统，例如用于智能手机、平板电脑、笔记本、PC、TV、或汽车的显示系统，或者生产照明系统，例如室外或室内照明系统。
本发明的有机电致发光器件的制备方法没有特殊的限制，除了使用式1所示的主体化合物之外，其它采用本领域技术人员公知的发光器件的制备方法和材料制备得到即可。
实施例
实施例1：化合物1-18的合成
（1）中间体1-1-2的合成
Figure 574046DEST_PATH_IMAGE061
将化合物1-18-2（7.9g，23.7mmol)、1-18-1(6.53g，21.6mmol)、四(三苯基膦)钯(1.2g，1.0mmol)、碳酸钾(7.5g，59mmol)、90mL甲苯、30mL乙醇、以及30mL蒸馏水添加至反应容器中，并且在120℃下搅拌反应4小时。在反应完成后，将甲醇逐滴添加至混合物中，并且过滤所得固体。通过柱层析法将所得固体再重结晶纯化，以获得化合物1-18-3(5.4g，收率：53％)。LC-MS：M/Z 469.13(M+)。
（2）化合物1-18的合成
将化合物A（10.1g，23.7mmol)、1-18-3(10.2g，21.6mmol)、四(三苯基膦)钯(1.2g，1.0mmol)、碳酸钾(7.5g，59mmol)、90mL甲苯、30mL乙醇、以及30mL蒸馏水添加至反应容器中，并且在120℃下搅拌反应4小时。在反应完成后，将甲醇逐滴添加至混合物中，并且过滤所得固体。通过柱层析法将所得固体再重结晶纯化，以获得化合物1-18(9.5g，收率：60％)。LC-MS：M/Z 728.26(M+)。
实施例2：化合物1-39的合成
Figure 424190DEST_PATH_IMAGE062
参考实施例1的方法合成化合物1-39，其他步骤均参考了化合物1-18的合成，得到化合物1-39(8.9g，收率：67%)。LC-MS：M/Z616.19(M+)。
实施例3：化合物2-83的合成
Figure 326287DEST_PATH_IMAGE063
参考实施例1的方法合成化合物2-83，其他步骤均参考了化合物1-18的合成，得到化合物2-83(11.1g，收率：63%)。LC-MS：M/Z817.28(M+)。
实施例4：化合物3-45的合成
Figure 603685DEST_PATH_IMAGE064
参考实施例1的方法合成化合物3-39，其他步骤均参考了化合物1-18的合成，得到化合物3-45(9.8g，收率：68%)。LC-MS：M/Z666.21(M+)。
实施例5：化合物4-91的合成
Figure 692864DEST_PATH_IMAGE065
参考实施例1的方法合成化合物4-91，其他步骤均参考了化合物1-18的合成，得到化合物4-91(9.5g，收率：54%)。LC-MS：M/Z742.24(M+)。
实施例6：化合物4-96的合成
Figure 848164DEST_PATH_IMAGE066
参考实施例1的方法合成化合物4-96，其他步骤均参考了化合物1-18的合成，得到化合物4-96(9.2g，收率：51%)。LC-MS：M/Z716.22(M+)。
实施例7：化合物5-27的合成
Figure 339188DEST_PATH_IMAGE067
在反应容器中加入中间体5-27-1（46.0g，100mmol)，3-溴-1,1'-联苯(32.3g,100mmol)， 三(二亚苄基丙酮)二钯(3.7g），4mol%)，三叔丁基膦(1.6g，8mol%)，叔丁醇钾(38g, 336mmol)和邻二甲苯(800mL)。反应体系升温至120℃，氮气保护下反应12小时。反应完成后，将反应液冷却至室温，用邻二氯苯和水萃取。有机层用无水硫酸镁干燥、浓缩、重结晶所得粗品通过柱层析法得到化合物5-27（49.4g，收率：79%)。LC-MS：M/Z 625.20(M+)。
实施例8：化合物5-54的合成
Figure 787487DEST_PATH_IMAGE068
参考实施例7的方法合成化合物5-54，其他步骤均参考了化合物5-27的合成，得到化合物5-54(44.5g，收率：76%)。LC-MS：M/Z585.21(M+)。
实施例9：化合物5-55的合成
Figure 629541DEST_PATH_IMAGE069
参考实施例7的方法合成化合物5-55，其他步骤均参考了化合物5-27的合成，得到化合物5-55(47.7g，收率：68%)。LC-MS：M/Z701.24(M+)。
<实验实例1>制造有机电致发光器件
1.第一实施方案
有机电致发光器件的制造：
使ITO玻璃基板图案化, 以具有3mm×3mm的发光区域。然后洗涤图案化的ITO玻璃基板，随后将该基板安放在真空室，且标准压力设定为1×10-6托。此后在ITO基板上蒸镀HIL-1形成厚度为1150Å的第一空穴注入层(HIL)，在上述第一空穴注入层上蒸镀HIL-2形成厚度为50Å的第二空穴注入层，在上述第二空穴注入层上蒸镀HTL-1形成厚度为800 Å的空穴传输层（HTL），继续在上述空穴传输层上蒸镀EB-1形成厚度为150 Å的电子阻挡层（EBL），在上述电子阻挡层上将本发明的主体材料（即本发明化合物1-18和化合物5-27）与客体化合物（RD-1）共蒸形成厚度为400 Å的发光层(EML)（其中，本发明化合物1-18和化合物5-27以3∶2质量比混合蒸发，主体材料与RD-1的质量比为98：2），最后依次用 HB-1和ET-1分别形成厚度为30 Å的空穴阻挡(HB)和厚度为400 Å的电子传输层（ET），然后蒸镀阴极EI-1(5Å)和Al 1000Å，从而制造了有机电致发光器件。
Figure 618225DEST_PATH_IMAGE070
Figure 462291DEST_PATH_IMAGE072
Figure 347071DEST_PATH_IMAGE073
。
2.第二实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第二实施方案的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物5-27替换为化合物5-54。
3. 第三实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第三实施方案的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物5-27替换为化合物5-55。
4. 第四实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第四实施方案的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物1-18/2-27替换为化合物1-39/5-55。
5、第五实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第五实施方案的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物1-18/2-27替换为化合物2-83/5-55。
6、第六实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第六实施方案的有机电致发光器件，仅把有机3-45/5-55。
7、第七实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第七实施方案的有机电致发光器件，仅把有机4-91/5-55。
8、第八实施方案
采用与上述第一实施方案相同的方法制备第八实施方案的有机电致发光器件，仅把有机4-96/5-55。
9、对比例1
采用与上述第一实施方案相同的方法制备对比例1的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物1-18/2-27替换为化合物Ref-5/Ref-1。
10、对比例2
采用与上述第一实施方案相同的方法制备对比例2的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物1-18/2-27替换为化合物Ref-5/Ref-2。
11、对比例3
采用与上述第一实施方案相同的方法制备对比例3的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物1-18/2-27替换为化合物Ref-5/Ref-3。
12、对比例4
采用与上述第一实施方案相同的方法制备对比例4的有机电致发光器件，仅把有机电致发光器件的主体材料层（即发光层）由第一实施方案化合物1-18/2-27替换为化合物Ref-5/Ref-4。
制作的有机电致发光器件采用本领域公知的标准方法在10mA/cm2电流条件下测试电压、效率和寿命。
表1为本发明实施例和比较例制备得到的有机电致发光器件的性能检测结果。
表1
Figure 410842DEST_PATH_IMAGE074
如表1所示，包含根据本公开的特定化合物组合作为主体材料的有机电致发光器件具有比对比物质的有机电致发光装置更高的发光效率和更长的寿命特性。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.主体材料，其包含至少一种第一主体化合物和至少一种第二主体化合物，其中所述第一主体化合物为以下各项中任一者：
Figure FDA0003332795160000011
Figure FDA0003332795160000021
Figure FDA0003332795160000031
Figure FDA0003332795160000041
Figure FDA0003332795160000051
Figure FDA0003332795160000061
Figure FDA0003332795160000071
Figure FDA0003332795160000081
Figure FDA0003332795160000091
Figure FDA0003332795160000101
Figure FDA0003332795160000111
Figure FDA0003332795160000121
Figure FDA0003332795160000131
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Figure FDA0003332795160000151
Figure FDA0003332795160000161
Figure FDA0003332795160000171
Figure FDA0003332795160000181
Figure FDA0003332795160000191
Figure FDA0003332795160000201
Figure FDA0003332795160000211
Figure FDA0003332795160000221
其中，所述第二主体化合物为以下各项中任一者：
Figure FDA0003332795160000222
Figure FDA0003332795160000231
Figure FDA0003332795160000241
Figure FDA0003332795160000251
2.有机电致发光器件，其包括阳极、阴极和有机功能层，其中所述有机功能层为空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层中至少一者，其中所述有机功能层包含权利要求1所述的主体材料。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其中所述有机功能层为发光层，所述发光层中还包含掺杂剂。
4.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其中所述主体材料与所述掺杂剂的质量比为10:1～100:1。
5.根据权利要求4所述的有机电致发光器件，其中所述主体材料中所述第一主体化合物与所述第二主体化合物的质量比为1:9～9:1。
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