CN113597420A - 化合物和包含该化合物的有机半导体层、有机电子器件和显示或照明装置 - Google Patents

化合物和包含该化合物的有机半导体层、有机电子器件和显示或照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种式(I)化合物、包含所述化合物的有机半导体层、包括所述有机半导体层的有机电子器件和包括所述有机电子器件的显示装置和照明装置。
Figure DDA0003248041730000011

Description

化合物和包含该化合物的有机半导体层、有机电子器件和显 示或照明装置
技术领域
本发明涉及一种化合物以及一种包含所述化合物的有机半导体层。本发明还涉及一种有机电子器件,其分别包括所述有机半导体层、所述化合物。此外,本发明涉及包括所述有机电子器件的显示装置或照明装置。
背景技术
作为自发光器件的有机发光二极管(OLED)具有宽视角、优异的对比度、快速的响应、高亮度、优异的驱动电压特性和色彩再现。典型的OLED包括阳极、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子传输层(ETL)和阴极,它们依序层叠在基底上。在这方面,HTL、EML和ETL是由有机和/或有机金属化合物形成的薄膜。
当将电压施加到阳极和阴极上时,从阳极电极注入的空穴经由HTL移动到EML,并且从阴极电极注入的电子经由ETL移动到EML。空穴和电子在EML中重新组合以产生激子。当激子从激发态下降到基态时发出光。应当平衡空穴和电子的注入和流动,使得具有上述结构的OLED具有优异的效率。
本领域已知用于有机电子应用,尤其是用于有机电子器件的电子传输材料的多种含芳基和杂芳基的化合物。
然而,仍然需要改善用于有机电子器件的相应化合物的电子性质,特别是提供与本领域已知的化合物相比具有更远离真空能级的LUMO、更高的偶极矩、改善的熔点和合适的标准起始温度的化合物。此外,仍然需要提供适于改善有机电子器件的性能,特别是改善其稳定性(寿命)的化合物。
因此,本发明的目的是提供克服现有技术的缺点的新型有机电子器件和其中使用的化合物,特别是提供具有改善的性能,特别是熔点和/或玻璃化转变温度和/或电子性质和/或标准起始温度的新型化合物,其可以适合于改善有机电子器件的性能和/或寿命,特别是当用于其电子传输层中时更是情况如此。
发明内容
上述目的通过式(I)化合物实现,
Figure BDA0003248041710000021
其中
Ar1为取代或未取代的C16至C36稠合芳基基团,所述C16至C36稠合芳基基团包含至少四个稠环,且所述稠环中的至少两个彼此共用至少两个碳原子,其中如果Ar1中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自C6至C18芳基、C3至C20杂芳基、D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、PY(R)2、OR、SR、(C=O)R、(C=O)N(R)2、Si(R)3、(S=O)R和(S=O)2R,
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20硫代烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C3-C20支链硫代烷基、C3-C20环状硫代烷基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基;
X1和X2为氮,或者X1为C-(Ar2)a且X2为C-(Ar5)d
L1可表示单键或为C6至C24芳亚基基团;
L2为取代或未取代的C6至C30芳亚基基团、取代或未取代的C3至C25杂芳亚基基团,其中如果L2中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自C6至C18芳基、C3至C20杂芳基、D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、PY(R)2(Y为O或S)、OR、SR、(C=O)R、(C=O)N(R)2、Si(R)3、(S=O)R和(S=O)2R,
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20硫代烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C3-C20支链硫代烷基、C3-C20环状硫代烷基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基;
Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立地选自取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂芳基;
其中如果Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈和PY(R)2、OR、SR、(C=O)R、(C=O)N(R)2、Si(R)3、(S=O)R和(S=O)2R,
其中
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20硫代烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C3-C20支链硫代烷基、C3-C20环状硫代烷基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基;
a、b、c、d和e独立地选自0或1,其中2≤a+b+c+d+e≤5;并且
条件是如果对于X1为C-(Ar2)a且X2为C-(Ar5)d,并且b和d为1且a+b+c+d+e=2,则Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立地选自取代或未取代的C6至C30芳基。
本申请的发明人惊奇地发现,式(I)化合物解决了本发明的根本问题,特别是关于包含所述化合物的有机电子器件的寿命。有机电子器件的寿命(LT97,30mA/cm2)是限定其整体性能的关键参数之一。非常需要为有机电子器件提供长寿命(LT97,30mA/cm2)的有机基质化合物。式1化合物提供了性能参数如电压和效率相当且具有改善的寿命(LT97,30mA/cm2)的有机电子器件。
根据本发明的另一方面,如果Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、R1、L1、L2中的一个或多个和在Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、L1和L2中的一个或多个上的一个或多个取代基是含碳基团,其包含至少一个直接与至少一个氢原子连接的碳原子,则所述含碳基团中包含的氢原子可以部分或完全地被氘原子和/或氟原子代替。
根据本发明的另一方面,L1表示式(I)化合物中的单键。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物中的L2为取代或未取代的C6至C30芳亚基基团。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物中的L2为C3至C25杂芳亚基基团。
式(I)化合物可以具有下式(II),
Figure BDA0003248041710000041
根据本发明的另一方面,式(II)化合物中的L1表示单键。
根据本发明的另一方面,式(II)化合物中的L2为取代或未取代的C6至C30芳亚基基团。
根据本发明的另一方面,式(II)化合物中的L2为C3至C25杂芳亚基基团。
这样,可以进一步改善式(I)化合物在LUMO、偶极矩、熔点和标准起始温度方面的相关性质,并且还可以改善有机电子器件的性能。
在另一个实施方式中,式(I)化合物可以具有下式(III),
Figure BDA0003248041710000051
根据本发明的另一方面,式(III)化合物中的L1表示单键。
根据本发明的另一方面,式(III)化合物中的L2为取代或未取代的C6至C30芳亚基基团。
根据本发明的另一方面,式(II)化合物中的L2为C3至C25杂芳亚基基团。
这样,还可以改善式(I)化合物在LUMO、偶极矩、熔点和标准起始温度方面的相关性质,并且可以进一步改善有机电子器件的性能。
根据本发明的另一方面,Ar1为取代或未取代的C16至C36稠合芳基基团,所述C16至C36稠合芳基基团包含至少四个稠环,且所述稠环中的至少两个彼此共用至少两个碳原子,其中如果Ar1中存在取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自C6至C18芳基、C3至C20杂芳基、D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、PY(R)2
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基。
根据本发明的另一方面,L2为取代或未取代的C6至C30芳亚基基团、取代或未取代的C3至C25杂芳亚基基团,其中如果L2中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自C6至C18芳基、C3至C20杂芳基、D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、PY(R)2
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基。
根据本发明的另一方面,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立选自取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂芳基,其如果Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、PY(R)2
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基。
Ar1可以选自并四苯基、荧蒽基、芘基和苣基。这样,还可以改善式(I)化合物在LUMO、偶极矩、熔点和标准起始温度方面的相关性质,并且可以进一步改善有机电子器件的性能。
L1可以表示单键,或者可以选自苯亚基、联苯亚基、三联苯亚基和萘亚基。特别地,L1可以选自下列基团A-1至A-12中的一种。
Figure BDA0003248041710000071
其中星号“*”表示L1的键合位置。
根据本发明的另一方面,在式1化合物中,L1可以优选选自A-1至A-4或A-10至C-12。根据本发明的另一方面,在式1化合物中,L1可以更优选选自A-5至A-9或A-10至C-12。
L2可以选自取代或未取代的苯亚基、取代或未取代的联苯亚基、取代或未取代的三联苯亚基和取代或未取代的萘亚基。特定地,L2可以选自下列基团B-1至B-18中的一种。
Figure BDA0003248041710000072
Figure BDA0003248041710000081
其中星号“*”表示L2的键合位置。
在式1化合物中,L1可以优选选自B-1至B-3或B-9至B-18。在式1化合物中,L1可以更优选选自B-4至B-12或B-13至B-18。
这样,可以进一步改善式(I)化合物在LUMO、偶极矩、熔点和标准起始温度方面的相关性质,并且可以进一步改善有机电子器件的性能。
关于本发明的化合物,a、b、c、d和e独立地选自0或1,并且2≤a+b+c+d+e≤5,优选2≤a+b+c+d+e≤4。这样,还可以改善式(I)化合物在LUMO、偶极矩、熔点和标准起始温度方面的相关性质,并且还可以改善有机电子器件的性能。
根据本发明的另一方面,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立地选自取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂芳基。特别地,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6可以选自下列基团C-1至C-12中的一种。
Figure BDA0003248041710000091
其中星号“*”表示Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6的键合位置。
根据本发明的另一方面,式1化合物,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6可以独立地优选选自C-1至C-5和C-12至C-15。根据本发明的另一方面,式1化合物,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6可以独立地更优选选自C-1至C-5和C-8至C-11和C-12至C-13。根据本发明的另一方面,式1化合物,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6可以独立地最优选选自C-1至C-5。
根据本发明的另一方面,当2≤a+b+c+d+e≤5时,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6中的至少两个选择为相同,优选地,当2≤a+b+c+d+e≤5时,Ar2、Ar3、Ar4和Ar5中的至少三个选择为相同,还优选地,当2≤a+b+c+d+e≤5时,Ar2、Ar3、Ar4和Ar5中的至少四个选择为相同。
根据本发明的另一方面,式1化合物不含咔唑、吲哚并咔唑和/或芴基团。
此外,式(I)化合物可以选自下列化合物D-1至D-30或E-1至E-8中的一种。
Figure BDA0003248041710000101
Figure BDA0003248041710000111
Figure BDA0003248041710000121
Figure BDA0003248041710000131
Figure BDA0003248041710000141
Figure BDA0003248041710000151
根据本发明的另一方面,式(I)化合物中的氢原子可以部分或全部地被卤原子代替。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物中的氢原子可以部分或全部地被氘原子和/或氟原子代替。
这样,还可以改善式(I)化合物在LUMO、偶极矩、熔点和标准起始温度方面的相关性质,并且还可以改善有机电子器件的性能。
所述目的还通过包含如本文限定的式(I)化合物的有机半导体层实现。
在这方面,所述有机半导体层可由式(I)化合物组成。
所述有机半导体层还可以包含金属、金属盐或有机金属络合物,或者碱金属络合物和/或碱土金属络合物。
所述有机半导体层可以是非发光性的。
所述目的另外通过包括如本文限定的有机半导体层的有机电子器件实现。
所述有机电子器件还可以包括发光层、阳极和阴极,其中所述有机半导体层布置在所述发光层和所述阴极之间,优选与发光层直接接触。
在这方面,所述有机电子器件中的有机半导体层可分别是辅助ETL、空穴阻挡层。
所述有机电子器件还可以包括电子传输层,其中有机半导体层接触式夹在发光层和电子传输层之间。
所述目的还通过包括如本文限定的有机电子器件的显示装置实现。
所述目的还通过包括如本文限定的有机电子器件的照明装置实现。
其它层
根据本发明,除了上面已经提到的层之外,有机电子器件还可以包括其它层。下文描述相应层的示例性实施方式:
基底
所述基底可以是通常用于制造电子器件如有机发光二极管的任何基底。如果要通过基底发射光,则基底应是透明或半透明的材料,例如玻璃基底或透明塑料基底。如果要通过顶表面发射光,则基底既可以是透明材料,也可以是不透明材料,例如玻璃基底、塑料基底、金属基底或硅基底。
阳极电极
本发明有机电子器件中包括的第一电极或第二电极可以是阳极电极。可以通过沉积或溅射用于形成阳极电极的材料来形成阳极电极。用于形成阳极电极的材料可以是高逸出功材料,以便于空穴注入。阳极材料也可以选自低逸出功材料(即,铝)。阳极电极可以是透明或反射电极。透明导电氧化物,诸如氧化锡铟(ITO)、氧化铟锌(IZO)、二氧化锡(SnO2)、氧化铝锌(AlZO)和氧化锌(ZnO),可以用于形成阳极电极。阳极电极也可以使用金属,通常是银(Ag)、金(Au)或金属合金形成。
空穴注入层
可以通过真空沉积、旋涂、印刷、流延、狭缝式模头涂布、Langmuir-Blodgett(LB)沉积等在阳极电极上形成空穴注入层(HIL)。当使用真空沉积形成HIL时,沉积条件可以根据用于形成HIL的化合物以及HIL的所需结构和热性能而变化。然而,一般而言,真空沉积的条件可以包括100℃至500℃的沉积温度、10-8至10-3托(1托等于133.322Pa)的压力和0.1至10nm/s的沉积速率。
当使用旋涂或印刷形成HIL时,涂布条件可以根据用于形成HIL的化合物和HIL的所需结构和热性能而变化。例如,涂布条件可以包括约2000rpm至约5000rpm的涂布速度和约80℃至约200℃的热处理温度。在实施涂布后,热处理除去溶剂。
HIL可以由通常用于形成HIL的任何化合物形成。可以用于形成HIL的化合物的示例包括诸如铜酞菁(CuPc)的酞菁化合物、4,4',4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、TDATA、2T-NATA、聚苯胺/十二烷基苯磺酸(Pani/DBSA)、聚(3,4-乙叉二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟脑磺酸(Pani/CSA)和聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸酯)(PANI/PSS)。
HIL可以包含p型掺杂剂或由p型掺杂剂组成,并且所述p型掺杂剂可以选自四氟-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、2,2'-(全氟萘-2,6-二亚基)二丙二腈或2,2',2”-(环丙烷-1,2,3-三亚基)三(2-(对氰基四氟苯基)乙腈),但不限于此。HIL可以选自掺杂有p型掺杂剂的空穴传输基质化合物。已知的掺杂的空穴传输材料的典型示例是:掺杂有LUMO能级为约-5.2eV的四氟-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)的HOMO能级为约-5.2eV的铜酞菁(CuPc);掺杂有F4TCNQ的锌酞菁(ZnPc)(HOMO=-5.2eV);掺杂有F4TCNQ的α-NPD(N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺);掺杂有2,2'-(全氟萘-2,6-二亚基)二丙二腈的α-NPD。p型掺杂剂浓度可以选自1重量%至20重量%,更优选地选自3重量%至10重量%。
HIL的厚度可以在约1nm至约100nm,并且例如约1nm至约25nm的范围内。当HIL的厚度在所述范围内时,HIL可以具有优异的空穴注入特性,而不会对驱动电压造成实质性的损害。
空穴传输层
可以通过真空沉积、旋涂、狭缝式模头涂布、印刷、流延、Langmuir-Blodgett(LB)沉积等在HIL上形成空穴传输层(HTL)。当通过真空沉积或旋涂形成HTL时,沉积和涂布的条件可以与用于形成HIL的条件类似。然而,根据用于形成HTL的化合物,真空或溶液沉积的条件可以变化。
HTL可以由常用于形成HTL的任何化合物形成。可以合适使用的化合物公开于例如Yasuhiko Shirota和Hiroshi Kageyama,Chem.Rev.(《化学评论》)2007,107,953~1010中,并且其通过引用并入本文。可以用于形成HTL的化合物的示例是:咔唑衍生物,诸如N-苯基咔唑或聚乙烯基咔唑;联苯胺衍生物,诸如N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1-联苯]-4,4'-二胺(TPD)或N,N'-二(萘-1-基)-N,N'-二苯基联苯胺(α-NPD);以及基于三苯基胺的化合物,诸如4,4',4"-三(N-咔唑基)三苯基胺(TCTA)。在这些化合物之中,TCTA可以传输空穴并抑制激子扩散到EML中。
HTL的厚度可以在约5nm至约250nm,优选地,约10nm至约200nm,还可约20nm至约190nm,还可约40nm至约180nm,还可约60nm至约170nm,还可约80nm至约160nm,还可约100nm至约160nm,还可约120nm至约140nm的范围内。HTL的优选厚度可以是170nm至200nm。
当HTL的厚度在所述范围内时,HTL可以具有优异的空穴传输特性,而不会显著降低驱动电压。
电子阻挡层
电子阻挡层(EBL)的功能是防止电子从发光层转移到空穴传输层,从而将电子限制到发光层。由此,改善了效率、工作电压和/或寿命。通常,电子阻挡层包含三芳基胺化合物。与空穴传输层的LUMO能级相比,三芳基胺化合物可以具有更接近真空能级的LUMO能级。与空穴传输层的HOMO能级相比,电子阻挡层可以具有更远离真空能级的HOMO能级。电子阻挡层的厚度可以在2nm和20nm之间选择。
如果电子阻挡层具有高三重态能级,则其也可以被描述为三重态控制层。
如果使用绿色或蓝色磷光发光层,则三重态控制层的功能是减少三重态的猝灭。由此,可以实现来自磷光发光层的更高的发光效率。三重态控制层选自三重态能级高于相邻发光层中的磷光发光体的三重态能级的三芳基胺化合物。用于三重态控制层的合适化合物,特别是三芳胺化合物,描述于EP 2 722 908 A1中。
发光层(EML)
可以通过真空沉积、旋涂、狭缝式模头涂布、印刷、流延、LB沉积等在HTL上形成EML。当使用真空沉积或旋涂形成EML时,沉积和涂布的条件可以与用于形成HIL的条件类似。然而,用于沉积和涂布的条件可以根据用于形成EML的化合物而变化。
发光层可不包含式(I)化合物。
发光层(EML)可以由主体和发光体掺杂剂的组合形成。主体的示例是Alq3、4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)、聚(n-乙烯基咔唑)(PVK)、9,10-二(萘-2-基)蒽(ADN)、4,4',4”-三(咔唑-9-基)-三苯胺(TCTA)、1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)、3-叔丁基-9,10-二-2-萘基蒽(TBADN)、二苯乙烯芳亚基(DSA)、双(2-(2-羟基苯基)苯并噻唑啉)锌(Zn(BTZ)2)。
发光体掺杂剂可以是磷光或荧光发光体。磷光发光体和经由热激活延迟的荧光(TADF)机制发光的发光体由于其更高的效率而可以是优选的。发光体可以是小分子或聚合物。
红色发光体掺杂剂的示例是PtOEP、Ir(piq)3和Btp2lr(acac),但不限于此。这些化合物是磷光发光体,然而,也可以使用红色荧光发光体掺杂剂。
磷光绿色发光体掺杂剂的示例是Ir(ppy)3(ppy=苯基吡啶)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(mpyp)3
磷光蓝色发光体掺杂剂的示例是F2Irpic、(F2ppy)2Ir(tmd)和Ir(dfppz)3以及三芴。4,4'-双(4-二苯基氨基苯乙烯基)联苯(DPAVBi)、2,5,8,11-四叔丁基苝(TBPe)是荧光蓝色发光体掺杂剂的示例。
基于100重量份的主体,发光体掺杂剂的量可以在约0.01重量份至约50重量份的范围内。或者,发光层可以由发光聚合物组成。EML可以具有约10nm至约100nm,例如约20nm至约60nm的厚度。当EML的厚度在所述范围内时,EML可以具有优异的发光,而不会对驱动电压造成实质性的损害。
空穴阻挡层(HBL)
可以通过使用真空沉积、旋涂、狭缝式模头涂布、印刷、流延、LB沉积等在EML上形成空穴阻挡层(HBL),以防止空穴扩散到ETL中。当EML包含磷光掺杂剂时,HBL也可以具有三重态激子阻挡功能。空穴阻挡层可以是包含由如上定义的通式(I)表示的本发明的化合物或由其组成的本发明的有机半导体层。
HBL也可以命名为辅助ETL或a-ETL和电子传输层1或ETL-1。
有机电子器件的电子传输层1可以包含由通式(I)表示的化合物。
当使用真空沉积或旋涂形成HBL时,用于沉积和涂布的条件可以与用于形成HIL的条件类似。然而,用于沉积和涂布的条件可以根据用于形成HBL的化合物而变化。可以使用常用于形成HBL的任何化合物。用于形成HBL的化合物的示例包括
Figure BDA0003248041710000211
二唑衍生物、三唑衍生物和菲咯啉衍生物。
HBL的厚度可以在约5nm至约100nm,例如约10nm至约30nm的范围内。当HBL的厚度在所述范围内时,HBL可以具有优异的空穴阻挡性质,而不会对驱动电压造成实质性的损害。
电子传输层(ETL)
根据本发明的OLED可以包括电子传输层(ETL)。根据本发明的一个优选的实施方式,电子传输层可以是包含由如上定义的通式(I)表示的本发明化合物的本发明的有机半导体层。
根据各种实施方式,OLED可以包括电子传输层或包括至少第一电子传输层和至少第二电子传输层的电子传输层叠层。
通过适当地调节ETL的特定层的能级,可以控制电子的注入和传输,并且可以有效地阻挡空穴。因此,OLED可以具有长的寿命。
有机电子器件的电子传输层可以包含如上定义的通式(I)表示的化合物作为有机电子传输基质(ETM)材料。除了由通式(I)表示的化合物或代替由通式(I)表示的化合物,电子传输层还可以包含本领域已知的另外的ETM材料。同样,电子传输层可以包含由通式(I)表示的化合物作为唯一的电子传输基质材料。在本发明的有机电子器件包括多于一个电子传输层的情况下,由通式(I)表示的化合物可以仅包含在一个电子传输层中,包含在多于一个电子传输层中或包含在所有电子传输层中。根据本发明,除了ETM材料,电子传输层还可以包含至少一种如下定义的添加剂。
另外,有机半导体层可以包含一种或多种n型掺杂剂。所述添加剂可以是n型掺杂剂。添加剂可以是碱金属、碱金属化合物、碱土金属、碱土金属化合物、过渡金属、过渡金属化合物或稀土金属。在另一个实施方式中,所述金属可以是选自以下的一种:Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy和Yb。在另一个实施方式中,n型掺杂剂可以是选自以下的一种:Cs、K、Rb、Mg、Na、Ca、Sr、Eu和Yb。在一个实施方式中,所述碱金属化合物可以是8-羟基喹啉锂(LiQ)、四(1H-吡唑-1-基)硼酸锂或2-(二苯基磷酰基)苯酚锂。对ETM合适的化合物(除由如上定义的通式(I)表示的本发明化合物之外,其也可以使用)没有特别限制。在一个实施方式中,电子传输基质化合物由共价键合的原子组成。优选地,所述电子传输基质化合物包含至少6个,更优选至少10个离域电子的共轭体系。在一个实施方式中,离域电子的共轭体系可以包含在芳族或杂芳族结构部分中,如在例如文献EP 1 970 371 A1或WO2013/079217 A1中所公开的。
根据本发明的另一方面,有机半导体层可以包含一种或多种碱金属盐和碱金属有机络合物,
-所述碱金属盐选自LiF、LiCl、LiBr或LiI,且优选为LiF;
-所述碱金属有机络合物选自喹啉锂、硼酸锂、苯酚锂、吡啶醇锂,或者包含具有席夫碱配体的锂;
-优选地,所述喹啉锂络合物具有式IV、V或VI:
Figure BDA0003248041710000231
其中
A1至A6相同或独立地选自CH、CR、N、O;
R相同或独立地选自氢、卤素、具有1至20个碳原子的烷基或芳基或杂芳基;并且更优选的A1至A6是CH;
-优选地,所述基于硼酸盐的有机配体是四(1H-吡唑-1-基)硼酸盐;
-优选地,所述酚盐为2-(吡啶-2-基)酚盐、2-(二苯基磷酰基)酚盐、咪唑酚盐或2-(吡啶-2-基)酚盐,且更优选2-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)酚盐;
-优选地,吡啶醇盐为2-(二苯基磷酰基)吡啶-3-醇盐,
-优选地,锂席夫碱具有结构100、101、102或103:
Figure BDA0003248041710000232
根据本发明的另一方面,OLED可以包括电子传输层或包括至少第一电子传输层和至少第二电子传输层的电子传输层叠层,其中第一电子传输层可以包含由通式(I)表示的化合物。
电子注入层(EIL)
可以促进电子从阴极注入的任选的EIL可以形成在ETL上,优选直接形成在电子传输层上。用于形成EIL的材料的示例包括本领域已知的8-羟基喹啉锂(LiQ)、LiF、NaCl、CsF、Li2O、BaO、Ca、Ba、Yb、Mg。用于形成EIL的沉积和涂布条件类似于用于形成HIL的沉积和涂布条件,但所述沉积和涂布条件可以根据用于形成EIL的材料而变化。EIL可以是包含式(I)化合物的有机半导体层。
EIL的厚度可以在约0.1nm至约10nm的范围内,例如在约0.5nm至约9nm的范围内。当EIL的厚度在所述范围内时,EIL可以具有令人满意的电子注入性质,而不会对驱动电压造成实质性的损害。
阴极电极
如果存在的话,则阴极电极形成在EIL上。所述阴极电极可以由金属、合金、导电化合物或其混合物形成。所述阴极电极可以具有低逸出功。例如,阴极电极可以由锂(Li)、镁(Mg)、铝(Al)、铝(Al)-锂(Li)、钙(Ca)、钡(Ba)、镱(Yb)、镁(Mg)-铟(In)、镁(Mg)-银(Ag)等形成。或者,阴极电极可以由透明导电氧化物如ITO或IZO形成。
阴极电极的厚度可以在约5nm至约1000nm的范围内,例如在约10nm至约100nm的范围内。当阴极电极的厚度在约5nm至约50nm的范围内时,即使由金属或金属合金形成,阴极电极也可以是透明或半透明的。
应理解,阴极电极不是电子注入层或电子传输层的一部分。
电荷产生层/空穴产生层
电荷产生层(CGL)可以包括p型层和n型层。夹层可以布置在p型层和n型层之间。
通常,电荷产生层是连接n型电荷产生层(电子产生层)和空穴产生层的pn结。pn结的n侧产生电子并将它们注入与阳极方向相邻的层中。类似地,pn结的p侧产生空穴并将它们注入与阴极方向相邻的层中。
电荷产生层用于串联器件中,例如用于在两个电极之间包括两个或更多个发光层的串联OLED中。在包括两个发光层的串联OLED中,n型电荷产生层为布置在阳极附近的第一发光层提供电子,而空穴产生层为布置在第一发光层和阴极之间的第二发光层提供空穴。
用于空穴产生层的合适基质材料可以是常规用作空穴注入和/或空穴传输基质材料的材料。而且,用于空穴产生层的p型掺杂剂可以采用常规材料。例如,p型掺杂剂可以是选自以下的一种:四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)、四氰基醌二甲烷的衍生物、轴烯衍生物、碘、FeCl3、FeF3和SbCl5。此外,主体可以是选自以下的一种:N,N'-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-联苯胺(NPB)、N,N'-二苯基-N,N'-双(3-甲基苯基)-1,1-联苯基-4,4'-二胺(TPD)和N,N',N'-四萘基-联苯胺(TNB)。p型电荷产生层可以由CNHAT组成。
n型电荷产生层可以是包含式(I)化合物的层。n型电荷产生层可以是纯n型掺杂剂如电正性金属的层,或者可以由掺杂有n型掺杂剂的有机基质材料组成。在一个实施方式中,n型掺杂剂可以是碱金属、碱金属化合物、碱土金属、碱土金属化合物、过渡金属、过渡金属化合物或稀土金属。在另一个实施方式中,所述金属可以是选自以下的一种:Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy和Yb。更具体地,n型掺杂剂可以是选自以下的一种:Cs、K、Rb、Mg、Na、Ca、Sr、Eu和Yb。适用于电子产生层的基质材料可以是常规用作电子注入或电子传输层的基质材料的材料。基质材料可以是例如选自以下的一种:三嗪化合物、羟基喹啉衍生物如三(8-羟基喹啉)铝、苯并唑类衍生物和硅杂环戊熳衍生物。
空穴产生层布置成与n型电荷产生层直接接触。
有机电子器件
根据本发明的有机电子器件包括包含根据式(I)的化合物的有机半导体层。
根据一个实施方式的有机电子器件可以包括基底、阳极层、包含式(I)化合物的有机半导体层和阴极层。
根据一个实施方式的有机电子器件包括至少一个包含至少一种式(I)化合物的有机半导体层、至少一个阳极层、至少一个阴极层和至少一个发光层,其中所述有机半导体层优选布置在发光层和阴极层之间。
根据本发明的有机发光二极管(OLED)可以包括阳极、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、包含至少一种式(I)化合物的电子传输层(ETL)和阴极,它们依序层叠在基底上。在这方面,HTL、EML和ETL是由有机化合物形成的薄膜。
根据一个实施方式的有机电子器件可以是发光器件、薄膜晶体管、电池、显示器件或光伏电池,并且优选是发光器件。
根据本发明的另一方面,提供了一种制造有机电子器件的方法,所述方法使用:
-至少一个沉积源,优选地两个沉积源,且更优选地至少三个沉积源。
适合的沉积方法包括:
-经由真空热蒸发沉积;
-经由溶液加工进行沉积,优选所述加工选自旋涂、印刷、流延;和/或
-狭缝式模头涂布。
根据本发明的各种实施方式,提供了一种方法,所述方法使用:
-第一沉积源,其用于释放根据本发明的式(I)化合物,和
-第二沉积源,其用于释放金属、金属盐或碱金属或碱土金属络合物;或者有机碱金属或碱土金属络合物;或者8-羟基喹啉锂或碱金属硼酸盐;
所述方法包括形成有机半导体层的步骤;由此对于有机发光二极管(OLED):
-有机半导体层通过如下形成:从第一沉积源释放根据本发明的式(I)化合物,和从第二沉积源释放金属、金属盐或碱金属或碱土金属络合物;或者有机碱金属或碱土金属络合物;或者8-羟基喹啉锂或碱金属硼酸盐。
根据本发明的各种实施方式,所述方法还可以包括在阳极电极上形成发光层和在阳极电极和第一电子传输层之间的选自形成空穴注入层、形成空穴传输层或形成空穴阻挡层组成的组中的至少一层。
根据本发明的各种实施方式,所述方法还可以包括形成有机发光二极管(OLED)的步骤,其中
-在基底上形成第一阳极电极,
-在所述第一阳极电极上形成发光层,
-在所述发光层上形成电子传输层叠层,任选地在所述发光层上形成空穴阻挡层并且形成有机半导体层,
-并且最后形成阴极电极,
-在第一阳极电极和发光层之间依次形成任选的空穴注入层、空穴传输层和空穴阻挡层,
-在有机半导体层和阴极电极之间形成任选的电子注入层。
根据本发明的各种实施方式,所述方法还可以包括在有机半导体层上形成电子注入层。然而,根据本发明的OLED的各种实施方式,所述OLED可不包括电子注入层。
根据各种实施方式,所述OLED可以具有下列层结构,其中这些层具有下列顺序:
阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第二空穴传输层、发光层、任选的空穴阻挡层、包含根据本发明的式(I)化合物的有机半导体层、任选的电子注入层和阴极。
根据本发明的另一方面,提供了一种电子装置,其包括至少一个根据在整个本申请通篇描述的任何实施方式的有机发光器件,优选地,所述电子装置包括根据在整个本申请通篇描述的实施方式中的一个的有机发光二极管。更优选地,所述电子装置是显示装置。
在一个实施方式中,根据本发明的包括包含根据式(I)的化合物的有机半导体层的有机电子器件还可以包括包含轴烯化合物和/或醌二甲烷化合物的层。
在一个实施方式中,轴烯化合物和/或醌二甲烷化合物可以被一个或多个卤素原子和/或一个或多个吸电子基团取代。吸电子基团可以选自腈基、卤代烷基基团,或者选自全卤代烷基基团,或者选自全氟化烷基基团。吸电子基团的其它示例可以是酰基、磺酰基基团或磷酰基基团。
或者,酰基基团、磺酰基基团和/或磷酰基基团可以包含卤代和/或全卤代烃基。在一个实施方式中,全卤代烃基可以是全氟化烃基。全氟化烃基的示例可以是全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟异丙基、全氟丁基、全氟苯基、全氟甲苯基;包含卤代烃基的磺酰基基团的示例可以是三氟甲基磺酰基、五氟乙基磺酰基、五氟苯基磺酰基、七氟丙基磺酰基、九氟丁基磺酰基等。
在一个实施方式中,轴烯和/或醌二甲烷化合物可以包含在空穴注入层、空穴传输层和/或空穴产生层中。
在一个实施方式中,轴烯化合物可以具有式(XX)和/或醌二甲烷化合物可以具有式(XXIa)或(XXIb):
Figure BDA0003248041710000291
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R11、R12、R15、R16、R20、R21独立地选自上述吸电子基团,并且R9、R10、R13、R14、R17、R18、R19、R22、R23和R24独立地选自H、卤素和上述吸电子基团。
下文中,参考实施例对实施方式进行更详细的说明。然而,本公开不限于下列实施例。现在将详细参考示例性方面。
本发明的细节和定义
在本说明书中,当没有另外提供定义时,“烷基基团”可以指脂族烃基。烷基基团可以指没有任何双键或三键的“饱和烷基基团”。如本文所用的术语“烷基”应涵盖直链以及支链和环状的烷基。例如,C3-烷基可以选自正丙基和异丙基。同样地,C4-烷基涵盖正丁基、仲丁基和叔丁基。同样,C6-烷基涵盖正己基和环己基。
Cn中的下标数字n是指相应的烷基、芳亚基、杂芳亚基或芳基基团中的碳原子总数。
如本文所用的术语“芳基”或“芳亚基”应涵盖苯基(C6-芳基),稠合芳族化合物,如萘、蒽、菲、并四苯等。还涵盖的是联苯和低聚或聚苯,例如三联苯等。还涵盖的是任何其它芳族烃取代基,例如芴基等。“芳亚基”、“杂芳亚基”分别是指连接有两个其它部分的基团。在本说明书中,术语“芳基基团”或“芳亚基基团”可以指包含至少一个烃芳族部分的基团,并且烃芳族部分的所有元素可以具有形成共轭的p轨道,例如苯基基团、萘基基团、蒽基基团、菲基基团、芘基基团、芴基基团等。芳基或芳亚基基团可以包括单环或稠环多环(即,共用相邻碳原子对的环)官能团。
术语“稠合芳(亚)基基团”是指包含至少两个芳族环的芳基基团,所述芳族环通过彼此共用两个碳原子而彼此稠合。在这方面,可以规定稠合芳基基团(或稠合芳亚基基团)包含多于两个稠环,其中每个环通过与稠合芳(亚)基的至少一个其它芳环共用两个碳原子而与所述一个(或多个)其它环稠合。这种稠合芳基基团的非限制性示例是荧蒽基、苣基、芘基等。
如本文所用的术语“烯基”是指包含碳-碳双键的基团-CR1=CR2R3
如本文所用的术语“全卤代”是指如下烃基基团,其中烃基基团中的所有氢原子被卤素(F、Cl、Br、I)原子代替。
如本文所用的术语“烷氧基”是指式-OR的结构片段,其中R为烃基,优选烷基或环烷基。
如本文所用的术语“杂芳基”是指其中至少一个碳原子被优选选自N、O、S、B或Si的杂原子取代的芳基基团。
Cn-杂芳基中的下标数字n仅指除杂原子数之外的碳原子数目。在本文中,显然C3杂芳亚基基团是包含三个碳原子的芳族化合物,诸如吡唑、咪唑、
Figure BDA0003248041710000312
唑、噻唑等。
术语“杂芳基”可以指具有至少一个杂原子的芳族杂环,并且烃杂芳族部分的所有元素可以具有形成共轭的p轨道。所述杂原子可以选自N、O、S、B、Si、P、Se,优选选自N、O和S。杂芳亚基环可以包含至少1至3个杂原子。优选地,杂芳亚基环可以包含至少1至3个个别地选自N、S和/或O的杂原子。
如本文所用的术语“杂芳基”应涵盖吡啶、喹啉、苯并喹啉、喹唑啉、苯并喹唑啉、嘧啶、吡嗪、三嗪、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并[4,5]噻吩并[3,2-d]嘧啶、咔唑、呫吨、吩
Figure BDA0003248041710000311
嗪、苯并吖啶、二苯并吖啶等。
如本文所用的术语“氟化”是指如下烃基,其中所述烃基中包含的至少一个氢原子被氟原子取代。其中所有氢原子被氟原子取代的氟化基团被称为全氟化基团,并且特别地由术语“氟化”来表示。
按照本发明,如果一个基团中包含的氢原子之一被另一个基团代替,则所述基团被另一个基团“取代”,其中所述另一个基团是取代基。
按照本发明,关于一个层在两个其它层之间的表述“在……之间”并不排除存在可以布置在这一层与两个其它层中的一个层之间的另外的层。按照本发明,关于两个层彼此直接接触的表述“直接接触”是指在这两个层之间没有布置另外的层。沉积在另一层之上的一层被认为与所述层直接接触。
关于本发明的有机半导体层以及关于本发明的化合物,最优选在实验部分中提及的化合物。
本发明的有机电子器件可以是有机电致发光器件(OLED)、有机光伏器件(OPV)、照明器件或有机场效应晶体管(OFET)。照明装置可以是用于照亮、辐照、发信号或投影的任何装置。它们相应地被分类为照亮装置、辐照装置、发信号装置和投影装置。照明装置通常由光辐射源、将辐射通量沿所需方向传输到空间中的装置以及将部件连接成单个装置并保护辐射源和光传输系统免受损坏和环境影响的外壳组成。
根据另一方面,根据本发明的有机电致发光器件可以包括多于一个发光层,优选两个或三个发光层。包括多于一个发光层的OLED也被描述为串联OLED或层叠OLED。
有机电致发光器件(OLED)可以是底部发光器件或顶部发光器件。
另一方面涉及一种包括至少一个有机电致发光器件(OLED)的装置。
包括有机发光二极管的装置例如是显示器或照明面板。
在本发明中,关于以下定义的术语,除非在权利要求书或本说明书的其它地方给出了不同的定义,否则应采用以下定义的术语。
在本说明书的上下文中,与基质材料有关的术语“不同”或“不相同”是指基质材料在其结构式方面不同。
术语“OLED”和“有机发光二极管”同时使用且具有相同的含义。如本文所用的术语“有机电致发光器件”可以包括有机发光二极管以及有机发光晶体管(OLET)两者。
如本文所用,“重量百分数”、“wt.-%”、“重量百分比”、“重量%”及其变体是指将组成、组分、物质或试剂表示为相应电子传输层的组分、物质或试剂的重量除以其相应电子传输层的总重量,并乘以100。应当理解,选择相应电子传输层和电子注入层的所有组分、物质和试剂的总重量百分比的量,使得其不超过100重量%。
如本文所用,“体积百分数”、“vol.-%”、“体积百分比”、“体积%”及其变体是指将组成、组分、物质或试剂表示为相应电子传输层的组分、物质或试剂的体积除以其相应电子传输层的总体积,并乘以100。应理解,选择阴极层的所有组分、物质和试剂的总体积百分比的量,使得其不超过100体积%。
无论是否明确指出,本文中所有数值均假定由术语“约”修饰。如本文所用,术语“约”是指可发生的数值量的变化。不论是否由术语“约”修饰,权利要求书都包括所述量的等同量。
应当注意,除非内容另有明确规定,否则如本说明书和所附权利要求书中所使用,单数形式“一个”、“一种”“该”和“所述”包括复数个/种指示物。
术语“不含”、“不含有”、“不包含”不排除杂质。杂质对于本发明所实现的目的没有技术效果。
在本说明书的上下文中,术语“基本上不发光”或“不发光”意指化合物或层对来自器件的可见发光光谱的贡献相对于可见发光光谱而言小于10%,优选小于5%。可见发光光谱是具有约≥380nm至约≤780nm的波长的发光光谱。
优选地,包含式(I)化合物的有机半导体层是基本不发光的或不发光的。
工作电压(也称为U)在10毫安/每平方厘米(mA/cm2)下以伏特(V)测量。
坎德拉/安培效率(也称为cd/A效率)在10毫安/平方厘米(mA/cm2)下以坎德拉/安培测量。
外量子效率(也称为EQE)以百分比(%)测量。
色彩空间通过坐标CIE-x和CIE-y(国际照明委员会1931)来描述。对于蓝色发光,CIE-y是特别重要的。较小的CIE-y表示较深的蓝色。
最高占据分子轨道(也称为HOMO)和最低未占分子轨道(也称为LUMO)以电子伏特(eV)测量。
术语“OLED”、“有机发光二极管”、“有机发光器件”、“有机光电器件”和“有机发光二极管”同时使用并且具有相同的含义。
术语“寿命”和“使用寿命”同时使用并且具有相同的含义。
阳极电极和阴极电极可以被描述为阳极电极/阴极电极或阳极/阴极或阳极电极层/阴极电极层。
室温(也称为环境温度)是23℃。
附图说明
从以下结合附图对示例性实施方式的描述,本发明的这些和/或其它方面和优点将变得清楚并且更易于理解,其中:
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图;
图2是根据本发明的一个示例性实施方式的OLED的示意性截面图;
图3是根据本发明的一个示例性实施方式的包括电荷产生层的串联OLED的示意性截面图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示例性实施方式,其实施例在附图中示出,其中,相同的附图标记始终指相同的元件。下面通过参考附图描述示例性实施方式,以解释本发明的各方面。
在本文中,当第一元件被称为形成或设置在第二元件“上”或“之上”时,第一元件可以直接设置在第二元件上,或者一个或多个其它元件可以设置在其之间。当第一元件被称为“直接形成或设置在第二元件上”或“直接形成或设置在第二元件之上”时,在其之间没有其它元件。
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的有机发光二极管(OLED)100的示意性截面图。OLED 100包括基底110、阳极120、空穴注入层(HIL)130、空穴传输层(HTL)140、发光层(EML)150、电子传输层(ETL)160。电子传输层(ETL)160形成在EML 150上。电子注入层(EIL)180设置在电子传输层(ETL)160之上。阴极190直接设置在电子注入层(EIL)180之上。
代替单个电子传输层160,任选地可以使用电子传输层叠层(ETL)。
图2是根据本发明的另一示例性实施方式的OLED 100的示意性截面图。图2与图1的不同之处在于,图2的OLED 100包括电子阻挡层(EBL)145和空穴阻挡层(HBL)155。
参照图2,OLED 100包括基底110、阳极120、空穴注入层(HIL)130、空穴传输层(HTL)140、电子阻挡层(EBL)145、发光层(EML)150、空穴阻挡层(HBL)155、电子传输层(ETL)160、电子注入层(EIL)180和阴极电极190。
优选地,包含式(I)化合物的有机半导体层可以是HBL。
图3是根据本发明的另一示例性实施方式的串联OLED 200的示意性截面图。图3与图2的不同之处在于图3的OLED 100还包括电荷产生层(CGL)和第二发光层(151)。
参照图3,OLED 200包括基底110、阳极120、第一空穴注入层(HIL)130、第一空穴传输层(HTL)140、第一电子阻挡层(EBL)145、第一发光层(EML)150、第一空穴阻挡层(HBL)155、第一电子传输层(ETL)160、n型电荷产生层(n型CGL)185、空穴产生层(p型电荷产生层;p型GCL)135、第二空穴传输层(HTL)141、第二电子阻挡层(EBL)146、第二发光层(EML)151、第二空穴阻挡层(EBL)156、第二电子传输层(ETL)161、第二电子注入层(EIL)181和阴极190。
优选地,包含式(I)化合物的有机半导体层可以是第一ETL、n型CGL和/或第二ETL。
尽管未在图1、图2和图3中示出,但是可以在阴极电极190上进一步形成密封层,以密封OLED 100和200。此外,可以对其进行各种其它修改。
在下文中,将参考以下实施例详细描述本发明的一个或多个示例性实施方式。然而,这些实施例并非旨在限制本发明的一个或多个示例性实施方式的目的和范围。
实验数据
式(I)化合物的制备
可以如下所示合成式(I)化合物。
Figure BDA0003248041710000371
将烧瓶用氮气吹扫,并且装入化合物(1)(49.8mmol)、化合物(2)(54.8mmol)、Pd(PPh3)4(1.0mmol)和碳酸钾(99.6mmol)。添加脱气的THF/水混合物(4:1,300mL),并将反应混合物在氮气氛下加热至75℃过夜。冷却至室温后,减压除去溶剂。将所得粗物质溶解在二氯甲烷(400mL)中,并且将有机相首先用NaDTC(水溶液)(3×300mL)洗涤,然后用水(3×300mL)洗涤。在MgSO4上干燥之后,将有机相经硅酸镁垫过滤。在用额外的二氯甲烷(1000mL)冲洗之后,将滤液减压浓缩至最小体积,并且添加乙腈(350mL)。通过抽滤收集沉淀物,并将其再次溶解在二氯甲烷(400mL)中,并且减压浓缩溶液至最小体积,并且添加乙腈(300mL)。通过抽滤收集沉淀物,干燥后产生化合物D(式1化合物)。通过升华实现最终纯化。
3-(3',4',5'-三苯基-[1,1':2',1”-三联苯]-4-基)荧蒽(D-1)的合成
Figure BDA0003248041710000381
为了合成化合物D-1,向烧瓶中通入氮气,并装入3-溴荧蒽(1')(14.0g,49.8mmol)、4,4,5,5-四甲基-2-(3',4',5'-三苯基-[1,1':2',1”-三联苯]-4-基)-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(3)(32.0g,54.8mmol)、Pd(PPh3)4(1.2g,1.0mmol)和碳酸钾(13.8g,99.6mmol)。添加脱气的THF/水混合物(4:1,360mL),且在氮气氛下将反应混合物加热至75℃过夜。冷却至室温后,减压除去溶剂。将所得粗物质溶解在二氯甲烷(400mL)中,并且将有机相首先用NaDTC(水溶液)(3×300mL)洗涤,然后用水(3×300mL)洗涤。在MgSO4上干燥之后,将有机相经硅酸镁垫过滤。在用额外的二氯甲烷(1000mL)冲洗之后,将滤液减压浓缩至最小体积,并且添加乙腈(350mL)。通过抽滤收集沉淀物,并将其再次溶解在二氯甲烷(400mL)中,并且减压浓缩溶液至最小体积,并且添加乙腈(300mL)。通过抽滤收集沉淀物,干燥后产生28.2g C-1。通过升华实现最终纯化。m/z=658(M+)。
3-(3',4',5'-三苯基-[1,1':2',1”-三联苯]-3-基)荧蒽(D-2)的合成
Figure BDA0003248041710000382
为了合成化合物C-2,向烧瓶中通入氮气,并装入3-溴荧蒽(1')(14.0g,49.8mmol)、4,4,5,5-四甲基-2-(3',4',5'-三苯基-[1,1':2',1”-三联苯]-3-基)-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(4)(30.6g,52.3mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.18g,0.25mmol)和碳酸钾(13.8g,99.6mmol)。添加脱气的甲苯/乙醇/水的混合物(10:1:5,320mL),并将反应混合物在氮气氛下加热至70℃,持续2小时。冷却至室温之后,用水(1×50mL)洗涤粗反应溶液。在MgSO4上干燥之后,将有机相经硅酸镁垫过滤。用额外的甲苯(100mL)冲洗之后,将滤液减压浓缩至100mL,并且添加正己烷(150mL)。通过抽滤收集沉淀物,在环己烷(900mL)中磨碎,并且在DMF(37mL)中重结晶。最后,将其用异丙醇(2×40mL)洗涤,干燥后产生17.4g D-2。通过升华实现最终纯化。m/z=658(M+)。
2-(4-(荧蒽-3-基)苯基)-3,5,6-三苯基吡嗪(E-1)的合成
Figure BDA0003248041710000391
化合物(5)经由标准Suzuki-Miyaura条件由943442-81-7获得。
类似于(D-1),通过使化合物(1')(CAS 13438-50-1)与化合物(5)反应合成化合物(E-1)。干燥之后获得9.4g(62%)的(E-1)。通过升华实现最终纯化。m/z=585(M+H+)。
式(I)化合物的性质示于表1中。
熔点
熔点(mp)确定为来自上述TGA-DSC测量的DSC曲线或来自单独的DSC测量的峰值温度(Mettler Toledo DSC822e,在纯氮气流下以10K/分钟的加热速率将样品从室温加热至完全熔融。将量为4mg至6mg的样品置于40μL带盖的Mettler Toledo铝盘中,在盖上打一个<1mm的孔)。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物可以具有约≥200℃且约≤280℃,优选约≥210℃且约≤275℃,还优选约≥215℃且约≤270℃的熔点。
玻璃化转变温度
如在2010年3月公布的DIN EN ISO 11357中所述,在Mettler Toledo DSC 822e差示扫描量热计中在氮气下并使用10K/分钟的加热速率测量玻璃化转变温度(Tg)。
根据另一个实施方式,式1化合物可以具有约≥115℃且约≤280℃,优选约≥130℃且约≤250℃,还优选约≥135℃且约≤220℃,另外优选约≥140℃且约≤190℃的玻璃化转变温度Tg。
标准起始温度
标准起始温度(TRO)通过将100mg化合物装载到VTE源中来确定。作为VTE源,使用Kurt J.Lesker Company(www.lesker.com)或CreaPhys GmbH(http://www.creaphys.com)供应的有机材料的点源。在10-5毫巴的压力下以15K/分钟的恒定速率加热VTE源,并且用热电偶测量源内部的温度。用QCM检测器检测化合物的蒸发,所述QCM检测器检测化合物在检测器的石英晶体上的沉积。石英晶体上的沉积速率以
Figure BDA0003248041710000401
测量。为了确定标准起始温度,将沉积速率相对于VTE源温度绘制。倍率起始是QCM检测器上发生明显沉积时的温度。为了获得精确的结果,将VTE源加热并冷却三次,并且仅使用第二次运行和第三次运行的结果来确定标准起始温度。
为了实现对有机化合物的蒸发速率的良好控制,标准起始温度可以在200℃至260℃的范围内。如果标准起始温度低于200℃,则蒸发可能太快,因此难以控制。如果标准起始温度高于260℃,则蒸发速率可能太低,这可能导致低的节拍时间,并且由于长时间暴露于高温,VTE源中的有机化合物可能发生分解。
标准起始温度是化合物挥发性的间接量度。标准起始温度越高,化合物的挥发性越低。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物可以具有约≥200℃且约≤350℃,优选约≥220℃且约≤350℃,还优选约≥250℃且约≤300℃的标准起始温度TRO
偶极矩
含N原子的分子的偶极矩
Figure BDA0003248041710000411
由下式给出:
Figure BDA0003248041710000412
Figure BDA0003248041710000413
其中qi
Figure BDA0003248041710000414
是分子中原子的部分电荷和位置。
偶极矩通过半经验分子轨道法确定。
如程序包TURBOMOLE V6.5中所实现的,在气相中使用杂化泛函B3LYP和6-31G*基组对分子结构的几何形状进行优化。如果超过一种构象是可行的,则选择具有最低总能量的构象来确定分子的键长。
计算的HOMO和LUMO
HOMO和LUMO用程序包TURBOMOLE V6.5计算。通过在气相中应用杂化泛函B3LYP和6-31G*基组,确定分子结构的优化几何形状以及HOMO和LUMO能级。如果超过一种构象是可行的,则选择具有最低总能量的构象。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物可以具有在约-6.00eV至约-4.50eV,优选约-5.85eV至约-5.00eV范围内的HOMO能级(eV)。
根据本发明的另一方面,式(I)化合物可以具有在约-2.30eV至约-1.70eV,优选约-2.30eV至约-1.77eV,还优选约-2.20eV至约-1.77eV范围内的LUMO能级(eV)。
制造OLED的通用步骤
对于顶部发光器件,表2中的发明实施例1和2和比较例1,将玻璃基底切割成50mm×50mm×0.7mm的尺寸,用异丙醇超声清洗5分钟,然后用纯水超声清洗5分钟,再用UV臭氧清洗30分钟。在10-5至10-7毫巴的压力下在玻璃基底上沉积100nm Ag以形成阳极。
然后,在阳极上真空沉积92体积%联苯-4-基(9,9-二苯基-9H-芴-2-基)-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-胺(CAS 1242056-42-3)与8体积%2,2',2”-(环丙烷-1,2,3-三亚基)三(2-对氰基四氟苯基)乙腈),形成厚度为10nm的HIL。然后,在HIL上真空沉积联苯-4-基(9,9-二苯基-9H-芴-2-基)-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-胺,形成厚度为118nm的HTL。
然后,在HTL上真空沉积N,N-双(4-(二苯并[b,d]呋喃-4-基)苯基)-[1,1':4',1”-三联苯]-4-胺(CAS 1198399-61-9),形成厚度为5nm的电子阻挡层(EBL)。
随后,将97体积%H09(Sun Fine Chemicals)作为EML主体和3体积%BD200(SunFine Chemicals)作为蓝色荧光掺杂剂沉积在EBL上,形成厚度为20nm的发蓝光的EML。
然后,通过在发光层(EML)上沉积根据发明实施例1和实施例2的式1化合物和根据比较例1的比较化合物1,形成厚度为5nm的辅助ETL。
然后,通过沉积7-(4-(4-([1,1'-联苯]-2-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)二苯并[c,h]吖啶(ETM-1,CAS 2378599-81-4),在辅助电子传输层上形成厚度为31nm的电子传输层。电子传输层包含50重量%的基质化合物和50重量%的LiQ,参见表2。
然后,通过沉积Yb,在电子传输层上形成厚度为2nm的电子注入层。
在10-7毫巴下以
Figure BDA0003248041710000431
Figure BDA0003248041710000432
的速率蒸发Ag,形成厚度为11nm的阴极。
在阴极上形成联苯-4-基(9,9-二苯基-9H-芴-2-基)-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-胺(CAS 1242056-42-3)的覆盖层,厚度为75nm。
通过用载玻片封装器件来保护OLED叠层免受环境条件的影响。由此,形成空腔,其包括用于进一步保护的吸气材料。
为了评估发明例与现有技术相比的性能,在20℃下测量电流效率。使用Keithley2635源测量单元通过提供以V计的电压并测量流过被测器件的以mA计的电流来确定电流-电压特性。施加到器件的电压以0.1V的步长在0V和10V之间变化。同样,亮度-电压特性和CIE坐标通过使用Instrument Systems CAS-140CT阵列光谱仪测量亮度(cd/m2)对于每个电压值确定。通过分别内插亮度-电压和电流-电压特性来确定10mA/cm2下的cd/A效率。
使用Keithley 2400源度计,在环境条件(20℃)和30mA/cm2下测量器件的寿命LT,并以小时记录。
使用校准的光电二极管测量器件的亮度。寿命LT定义为直到器件的亮度降低到其初始值的97%的时间。
对于顶部发光器件,在10mA/cm2下测定外部效率EQE和功率效率(lm/W效率)中的光输出。
为了确定以%计的效率EQE,使用校准的光电二极管测量器件的光输出。
为了确定以lm/W计的功率效率,在第一步骤中,用来自Instruments Systems的阵列光谱仪CAS140 CT(已经由德国Akkreditierungsstelle(DAkkS)校准)测量以坎德拉/平方米(cd/m2)计的亮度。在第二步骤中,然后将亮度乘以π并且除以电压和电流密度。
本发明的技术效果
与具有由比较化合物1组成的电子传输层1的OLED器件相比,具有由式1化合物组成的电子传输层1的OLED器件表现出改善的寿命(在30mA/cm2下的LT97),具有相当的OLED性能参数,例如电压和效率(表2)。
尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的实施方式,相反,本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种修改和等同布置。因此,前述实施方式应当被理解为示例性的,而不是以任何方式限制本发明。
Figure BDA0003248041710000451
Figure BDA0003248041710000461
Figure BDA0003248041710000471
在前面的说明书和从属权利要求中公开的特征可以单独地和以其任意组合的方式,从而以其多种形式作为素材来实现独立权利要求中提出的本公开的方面。

Claims (15)

1.一种式(I)的化合物
Figure FDA0003248041700000011
其中
Ar1为取代或未取代的C16至C36稠合芳基基团,所述C16至C36稠合芳基基团包含至少四个稠环,且所述稠环中的至少两个彼此共用至少两个碳原子,其中如果Ar1中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自C6至C18芳基、C3至C20杂芳基、D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、PY(R)2、OR、SR、(C=O)R、(C=O)N(R)2、Si(R)3、(S=O)R和(S=O)2R,
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20硫代烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C3-C20支链硫代烷基、C3-C20环状硫代烷基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基;
X1和X2为氮,或者X1为C-(Ar2)a且X2为C-(Ar5)d
L1可表示单键或为C6至C24芳亚基基团;
L2为取代或未取代的C6至C30芳亚基基团、取代或未取代的C3至C25杂芳亚基基团,其中如果L2中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自C6至C18芳基、C3至C20杂芳基、D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈、其中Y为O或S的PY(R)2、OR、SR、(C=O)R、(C=O)N(R)2、Si(R)3、(S=O)R和(S=O)2R,
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20硫代烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C3-C20支链硫代烷基、C3-C20环状硫代烷基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基;
Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立地选自取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂芳基,
其中如果Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈和PY(R)2、OR、SR、(C=O)R、(C=O)N(R)2、Si(R)3、(S=O)R和(S=O)2R,
其中
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20硫代烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C3-C20支链硫代烷基、C3-C20环状硫代烷基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基;并且
a、b、c、d和e独立地选自0或1,其中2≤a+b+c+d+e≤5;
条件是如果X1为C-(Ar2)a且X2为C-(Ar5)d,并且b和d为1且a+b+c+d+e=2,则Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立地选自取代或未取代的C6至C30芳基。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中所述式(I)的化合物具有下式(II)
Figure FDA0003248041700000021
3.根据权利要求1所述的化合物,其中所述式(I)的化合物具有下式(III)
Figure FDA0003248041700000022
4.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中Ar1选自并四苯基、荧蒽基、芘基和苣基。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中L1表示单键或者选自苯亚基、联苯亚基、三联苯亚基和萘亚基。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中L2选自取代或未取代的苯亚基、取代或未取代的联苯亚基、取代或未取代的三联苯亚基和取代或未取代的萘亚基。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中2≤a+b+c+d+e≤4。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6独立地选自取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂芳基,
其中如果Ar2、Ar3、Ar4、Ar5和Ar6中存在一个或多个取代基,则所述一个或多个取代基独立地选自D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、腈和PY(R)2
其中,
Y为O或S,
R独立地选自C1-C20直链烷基、C1-C20烷氧基、C3-C20支链烷基、C3-C20环状烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环状烷氧基、C6-C20芳基和C3-C20杂芳基。
9.一种有机半导体层,所述有机半导体层包含根据前述权利要求中任一项所述的式(I)的化合物。
10.根据权利要求9所述的有机半导体层,其中所述有机半导体层还包含金属、金属盐或有机金属络合物。
11.一种有机电子器件,所述有机电子器件包括根据权利要求9或10中任一项所述的有机半导体层。
12.根据权利要求11所述的有机电子器件,所述有机电子器件还包括发光层、阳极和阴极,其中所述有机半导体层布置在所述发光层和所述阴极之间,优选与所述发光层直接接触。
13.根据权利要求12所述的有机电子器件,所述有机电子器件还包括电子传输层,其中所述有机半导体层接触式夹在所述发光层和所述电子传输层之间。
14.一种显示装置,所述显示装置包括根据权利要求11至13所述的有机电子器件。
15.一种照明装置,所述照明装置包括根据权利要求11至13所述的有机电子器件。
CN202080019063.5A 2019-02-06 2020-02-05 化合物和包含该化合物的有机半导体层、有机电子器件和显示或照明装置 Pending CN113597420A (zh)

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