CN114222736A - 化合物和包含该化合物的有机半导体层、有机电子器件、显示装置和照明装置 - 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、显示装置和照明装置 Download PDF

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CN114222736A CN202080048401.8A CN202080048401A CN114222736A CN 114222736 A CN114222736 A CN 114222736A CN 202080048401 A CN202080048401 A CN 202080048401A CN 114222736 A CN114222736 A CN 114222736A
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Abstract

本发明涉及由以下式(I)表示的化合物、包含该化合物的半导体层、包含所述有机半导体层的有机电子器件、以及包含该有机电子器件的装置。
Figure DDA0003446065090000011

Description

化合物和包含该化合物的有机半导体层、有机电子器件、显示 装置和照明装置
技术领域
本发明涉及一种化合物以及一种包含该化合物的有机半导体层。本发明还涉及一种有机电子器件,其分别包含该有机半导体层、该化合物。此外,本发明涉及包含该有机电子器件的显示装置或照明装置。
背景技术
有机发光二极管(OLED),是自发光器件,具有宽视角、优异的对比度、迅速的响应、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,它们依次层叠在基底上。在这方面,HTL、EML和ETL是由有机化合物和/或有机金属化合物形成的薄膜。
当向阳极和阴极施加电压时,从阳极注入的空穴经由HTL移动到EML,从阴极注入的电子经由ETL移动到EML。空穴和电子在EML中重新组合以产生激子。当激子从激发态降到基态时发出光。应当平衡空穴和电子的注入和流动,从而使具有上述结构的OLED具有优异的效率。
包含三嗪基团的化合物是本领域已知的,并且用于有机电子应用,尤其是用作电子传输材料。
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,仍然需要提供适合于改善有机电子器件的性能,特别是改善其效率、寿命和驱动电压,最好提供高效率以及改善相对于驱动电压的折衷的化合物。
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
上述目的通过由下式(I)表示的化合物实现
Figure BDA0003446065070000021
其中
R1选自H、CH3、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基;
L1表示直接键或是C6至C18芳亚基;
X1至X5独立地选自CR2和N,其中X1至X5中的2个至4个是N并且X1至X5中的1个至3个独立地选自CR2
R2独立地选自H、取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中星号符号“*”表示根据式II的结构与相应基团CR2中C原子的结合位置;
两个相邻的R2可连接在一起以形成环;
如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2;其中Y是O或S,并且R3独立地选自以下: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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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;
R2中的至少一个由式(II)表示;
在式(II)中,L2表示直接键或是取代或未取代的C6至C24芳亚基基团或者取代或未取代的C3至C20杂芳亚基;
Ar1选自:取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和取代或未取代的C2至C6烯基,
其中如果在L2或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D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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
其中条件是,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。
在另一个实施方式中,由下式(I)表示化合物
Figure BDA0003446065070000031
其中
R1是H;
L1表示直接键或是C6至C18芳亚基;
X1至X5独立地选自CR2和N,其中X1至X5中的2个至4个是N并且X1至X5中的1个至3个独立地选自CR2
R2独立地选自H、取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中星号符号“*”表示式II的结构与相应基团CR2中C原子的结合位置;
两个相邻的R2可连接在一起以形成环;
如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2;其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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;
R2中的至少一个由式(II)表示;
在式(II)中,L2表示直接键或是取代或未取代的C6至C24芳亚基基团或者取代或未取代的C3至C20杂芳亚基;
Ar1选自取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和取代或未取代的C2至C6烯基,
其中如果在L2或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D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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
其中条件是,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。
在另一个实施方式中,由下式(I)表示化合物
Figure BDA0003446065070000051
其中
R1是CH3、乙基、正丙基或异丙基;
L1表示直接键或是C6至C18芳亚基;
X1至X5独立地选自CR2和N,其中X1至X5中的2个至4个是N并且X1至X5中的1个至3个独立地选自CR2
R2独立地选自H、取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中星号符号“*”表示式II的结构与相应基团CR2中C原子的结合位置;
两个相邻的R2可连接在一起以形成环;
如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2;其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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;
R2中的至少一个由式(II)表示;
在式(II)中,L2表示直接键或是取代或未取代的C6至C24芳亚基基团或者取代或未取代的C3至C20杂芳亚基;
Ar1选自取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和取代或未取代的C2至C6烯基,
其中如果在L2或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D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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
其中条件是,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。
在另一个实施方式中,其中所述式(I)的化合物由下式(I-a)表示
Figure BDA0003446065070000061
其中
L1表示直接键或是C6至C18芳亚基;
X1至X5独立地选自CR2和N,其中X1至X5中的2个至4个是N并且X1至X5中的1个至3个独立地选自CR2
R2独立地选自H、取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中星号符号“*”表示式II的结构与相应基团CR2中C原子的结合位置;
两个相邻的R2可连接在一起以形成环;
如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2;其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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;
R2中的至少一个由式(II)表示;
在式(II)中,L2表示直接键或是取代或未取代的C6至C24芳亚基基团或者取代或未取代的C3至C20杂芳亚基;
Ar1选自取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和取代或未取代的C2至C6烯基,
其中如果在L2或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D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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
其中条件是,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。
在另一个实施方式中,其中所述式(I)的化合物由下式(I-b)或(I-c)或(I-d)表示
Figure BDA0003446065070000081
其中
R1选自CH3、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基;
L1表示直接键或是C6至C18芳亚基;
X1至X5独立地选自CR2和N,其中X1至X5中的2个至4个是N并且X1至X5中的1个至3个独立地选自CR2
R2独立地选自H、取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中星号符号“*”表示式II的结构与相应基团CR2中C原子的结合位置;
两个相邻的R2可连接在一起以形成环;
如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2;其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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;
R2中的至少一个由式(II)表示;
在式(II)中,L2表示直接键或是取代或未取代的C6至C24芳亚基基团或取代或者未取代的C3至C20杂芳亚基;
Ar1选自取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和取代或未取代的C2至C6烯基,
其中如果在L2或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D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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
其中条件是,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。
发明人意外地发现,与本领域已知的化合物相比,上述式(I)的化合物具有更远离真空能级的LUMO、更高的偶极矩以及改善的熔点和标准起始温度。此外,意外地发现包含这样的化合物的有机电子器件显示出改善的性能,特别是显示出改善的效率、寿命和驱动电压。
本发明人特别发现,上述式(I)的化合物适合于改善包含它的OLED器件相对于驱动电压的折衷效率,特别是如果所述式(I)的化合物包含在其电子传输材料中的情况。
如本文所用的术语“直接键”是指连接与该直接键相连的相应部分的单键。
如果两个相邻的X1至X5是CR2,则这两个相邻的R2可连接在一起以形成环。在这种情况下,R2的选择不限于上述基团。相反,在这种情况下,两个R2可独立地选自烷基、烯基、或更通常地——酰基。在这方面,优选两个相邻的R2一起形成芳族环,在一个实施方式中,该芳族环可以是6元芳族环。示例性的相应实施方式如下。
Figure BDA0003446065070000101
在上述示例性实施方式中,包含氮原子的最右边的环是包含式(I)的X1至X5部分的环。
因此,示例性的相应化合物可如下
Figure BDA0003446065070000102
其中必须理解的是,这只是为了示例,而不是限制相应的特征。
根据本发明,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。在这方面,可特别规定排除以下化合物。
Figure BDA0003446065070000111
Figure BDA0003446065070000121
发明人还意外地发现,特定实施方式特别有利于实现改善OLED效率、寿命和驱动电压的技术效果。这样的实施方式在下文中描述。在这方面,发明人发现当这些实施方式中的一个或多个相结合时,还可以改善所述性质。
所述式(I)的化合物可由下式(III)至(IX)之一表示
Figure BDA0003446065070000122
Figure BDA0003446065070000131
Figure BDA0003446065070000141
在上述式(I)以及式(III)至(VII)中,R1部分与吡啶部分的结合可在未被CH3或R1基团覆盖的每个位置上。可行的结合位置在下式中由星号符号“*”标记,
Figure BDA0003446065070000151
R1可以是H、CH3、乙基(C2H5)、丙基(C3H7),特别是正丙基或异丙基。
在另一个实施方式中,R1是H或CH3,或者是CH3
在另一个实施方式中,L1表示单键或选自苯亚基、联苯亚基、三联苯亚基和萘亚基。
L1可以是直接键或选自以下结构C1至C20的基团。
Figure BDA0003446065070000152
Figure BDA0003446065070000161
在另一个实施方式中,L1表示直接键或是苯亚基。
在一个实施方式中,可规定X1至X5中的或三个是N。
在一个实施方式中,式(I)的含X1至X5的六元环选自以下结构。
Figure BDA0003446065070000162
Figure BDA0003446065070000171
在另一个实施方式中,R2独立地选自苯基、联苯、三联苯、菲基、苯并菲基、萘基、芴基、二甲基芴基、二苯基芴基、9,9'-螺二[芴]、芘基、苣基、荧蒽基、四苯基乙烯基、腈、螺[芴-9,9'-呫吨]、苯并噻吩基(benzothiophenyl)、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并噻吩基(benzothiphenyl)、苯并呋喃基、苯并
Figure BDA0003446065070000172
唑基、苯并噻唑基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基以及由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中各个基团可独立地是取代的或未取代的,其中如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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。
R2可独立地选自以下化合物D1至D69。
Figure BDA0003446065070000173
Figure BDA0003446065070000181
Figure BDA0003446065070000191
Figure BDA0003446065070000201
Figure BDA0003446065070000211
在另一个实施方式中,L2表示直接键或选自苯亚基、联亚苯基、三联苯亚基、萘亚基、二苯并呋喃亚基、二苯并噻吩、咔唑亚基、吡啶、苯基吡啶、喹啉。
在另一个实施方式中,所述式(I)的化合物中包含的所有L2基团独立地选自以下结构。
Figure BDA0003446065070000221
Figure BDA0003446065070000231
Ar1可以独立地选自苯基、联苯、三联苯、菲基、苯并菲基、萘基、芴基、二甲基芴基、二苯基芴基、9,9'-螺二[芴]、芘基、苣基、荧蒽基、四苯基乙烯基、腈、螺[芴-9,9'-呫吨]、苯并噻吩基(benzothiophenyl)、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并噻吩基(benzothiphenyl)、苯并呋喃基、苯并
Figure BDA0003446065070000241
唑基、苯并噻唑基、苯并咪唑基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、吖啶基、苯并吖啶基、二苯并吖啶基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基和三嗪基,
其中各个基团可独立地是取代的或未取代的,其中如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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。
所述式(I)的化合物中包含的所有Ar1基团可独立地选自以下结构。
Figure BDA0003446065070000242
Figure BDA0003446065070000251
Figure BDA0003446065070000261
Figure BDA0003446065070000271
Figure BDA0003446065070000281
所述式(I)的化合物选自以下化合物1至186。
Figure BDA0003446065070000291
Figure BDA0003446065070000301
Figure BDA0003446065070000311
Figure BDA0003446065070000321
Figure BDA0003446065070000331
Figure BDA0003446065070000341
Figure BDA0003446065070000351
Figure BDA0003446065070000361
Figure BDA0003446065070000371
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Figure BDA0003446065070000401
Figure BDA0003446065070000411
Figure BDA0003446065070000421
Figure BDA0003446065070000431
Figure BDA0003446065070000441
Figure BDA0003446065070000451
Figure BDA0003446065070000461
Figure BDA0003446065070000471
所述目的还通过包含如本文定义的式(I)化合物的有机半导体层来实现。
包含如本文定义的式(I)化合物的有机半导体层还可包含金属、金属盐或有机碱金属络合物,或者碱金属络合物,或者LiQ或金属硼酸盐。
所述有机半导体层可以是不发光的。
所述目的还通过包含如本文定义的有机半导体层的有机电子器件来实现。
所述有机电子器件还可包含阳极、阴极和至少一个发光层,其中所述包含式(I)化合物的有机半导体层布置在所述至少一个发光层和阴极之间。
或者,所述包含式(I)化合物的有机半导体层可布置在辅助电子传输层和阴极之间。所述辅助电子传输层也可被描述为空穴阻挡层。
或者,所述包含式(I)化合物的有机半导体层可布置在第一和第二发光层之间。
所述有机电子器件可以是有机发光器件。
所述目的还通过包含如本文定义的有机电子器件的显示装置来实现。
最后,所述目的通过包含如本文定义的有机电子器件的照明装置来实现。
其它层
根据本发明,除了上面已经提到过的层之外,所述有机电子器件还可包含其它层。下面描述相应层的示例性实施方式:
基底
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。如果要透过基底发射光,则基底应该是透明或半透明的材料,例如玻璃基底或透明塑料基底。如果要透过顶表面发射光,则基底可以是透明的,也可以是不透明的材料,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含的第一电极或第二电极可以是阳极电极。阳极电极可通过沉积或溅射用于形成阳极电极的材料而形成。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,例如氧化锡铟(ITO)、氧化铟锌(IZO)、二氧化锡(SnO2)、氧化铝锌(AlZO)和氧化锌(ZnO),可用于形成阳极电极。也可使用金属,通常是银(Ag)、金(Au)或金属合金,来形成阳极电极。
空穴注入层
空穴注入层(HIL)可通过真空沉积、旋涂、印刷、浇铸、狭缝式模头涂布涂布、Langmuir-Blodgett(LB)沉积等在阳极上形成。当使用真空沉积来形成HIL时,沉积条件可根据用于形成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,真空沉积的条件可包括沉积温度为100℃至500℃,压力为10-8至10-3托(1托等于133.322Pa)以及沉积速率为0.1nm/秒至10nm/秒。
当使用旋涂或印刷来形成HIL时,涂布条件可根据用于形成HIL的化合物以及HIL的所需结构和热性能而变化。例如,涂布条件可包括约2000rpm至约5000rpm的涂布速度,以及约80℃至约200℃的热处理温度。在实施涂布后,热处理除去溶剂。
HIL可由通常用于形成HIL的任何化合物形成。可用于形成HIL的化合物的示例包括:酞菁化合物,例如酞菁铜(CuPc),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可包含p型掺杂剂或由p型掺杂剂组成,p型掺杂剂可选自四氟-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:HOMO能级为约-5.2eV的酞菁铜(CuPc),掺杂有LUMO能级为约-5.2eV的四氟-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ);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型掺杂剂浓度可选自1重量%至20重量%,更优选选自3重量%至10重量%。
HIL的厚度可在约1nm至约100nm的范围内,例如约1nm至约25nm。当HIL的厚度在该范围内时,HIL可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
空穴传输层(HIL)可通过真空沉积、旋涂、狭缝式模头涂布、印刷、浇铸、Langmuir-Blodgett(LB)沉积等在HIL上形成。当通过真空沉积或旋涂形成HTL时,沉积和涂布的条件可与用于形成HIL的条件相似。然而,真空或溶液沉积的条件可根据用于形成HTL的化合物而变化。
HTL可由通常用于形成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中并通过引用并入本文。可用于形成HTL的化合物的示例是:咔唑衍生物,例如N-苯基咔唑或聚乙烯基咔唑;联苯胺衍生物,例如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);和基于三苯基胺的化合物,例如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的厚度可在约5nm至约250nm的范围内,优选约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。HTL的优选厚度可以是170nm至200nm。
当HTL的厚度在该范围内时,HTL可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,以此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,电子阻挡层可具有更远离真空能级的HOMO能级。电子阻挡层的厚度可在2和20nm之间选择。
如果电子阻挡层具有高三重态能级,则它也可被称为三重态控制层。
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。EP 2 722 908A1中描述了用于三重态控制层的合适的化合物,特别是三芳基胺化合物。
发光层(EML)
EML可通过真空沉积、旋涂、狭缝式模头涂布、印刷、浇铸、LB沉积等在HTL上形成。当使用真空沉积或旋涂形成EML时,沉积和涂布的条件可与用于形成HIL的条件相似。然而,沉积和涂布的条件可根据用于形成EML的化合物而变化。
可以规定发光层不包含式(I)的化合物。
发光层(EML)可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)-三苯基胺(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),和双(2-(2-羟基苯基)苯并噻唑)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荧光(TADF)机制发光的发光体由于它们的效率较高而可以是优选的。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和三芴。荧光蓝色发光体掺杂剂的示例是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)。
基于100重量份的主体,发光体掺杂剂的量可在约0.01重量份至约50重量份的范围内。或者,发光层可由发光聚合物组成。EML的厚度可以为约10nm至约100nm,例如,约20nm至约60nm。当EML的厚度在该范围内时,EML可具有优异的发光,而不会对驱动电压造成实质性的损害。
空穴阻挡层(HBL)
空穴阻挡层(HBL)可通过利用真空沉积、旋涂,狭缝式模头涂布、印刷、浇铸、LB沉积等在EML上形成,以防止空穴扩散到ETL中。当EML包含磷光掺杂剂时,HBL也可具有三重态激子阻挡功能。空穴阻挡层可以是本发明的有机半导体层,其包含如上定义的由通式(I)表示的本发明化合物或由所述化合物组成。
HBL也可称为辅助ETL或a-ETL。
当利用真空沉积或旋涂形成HBL时,沉积和涂布的条件可以与用于形成HIL的条件相似。然而,沉积和涂布的条件可根据用于形成HBL的化合物而变化。通常用于形成HBL的任何化合物均可使用。用于形成HBL的化合物的示例包括
Figure BDA0003446065070000531
二唑衍生物、三唑衍生物和菲咯啉衍生物。
HBL的厚度可在约5nm至约100nm的范围内,例如约10nm至约30nm。当HBL的厚度在该范围内时,HBL可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可包含电子传输层(ETL)。根据本发明的一个实施方式,电子传输层可以是包含如本文定义的由通式(I)表示的本发明化合物的本发明有机半导体层。
根据各种实施方式,所述OLED可包含电子传输层或电子传输层叠层,所述电子传输层叠层包含至少一个第一电子传输层(ETL-1)和至少一个第二电子传输层(ETL-2)。
通过适当调节ETL特定层的能级,可控制电子的注入和传输,并且可有效地阻挡空穴。因此,OLED可具有长寿命。
所述有机电子器件的电子传输层可包含如上定义的由通式(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,电子传输层还可包含本领域已知的其它ETM材料。同样,电子传输层可包含由通式(I)表示的化合物作为唯一的电子传输基质材料。如果本发明的有机电子器件包含多于一个电子传输层,则由通式(I)表示的化合物可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ETM材料外,电子传输层还可包含至少一种如下定义的添加剂。
此外,电子传输层可包含一种或多种n型掺杂剂。所述添加剂可以是n型掺杂剂。所述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,所述n型掺杂剂可以是选自自以下的一种: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(除如上定义的由通式(I)表示的本发明化合物之外,其也可以使用的)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结合的原子组成。优选地,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,所述离域电子的共轭体系可包含在芳族或杂芳族结构部分中,如在例如文献EP 1 970 371A1或WO 2013/079217 A1中公开的。
电子注入层(EIL)
可促进从阴极注入电子的任选的EIL可在ETL上形成,优选直接在电子传输层上形成。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的沉积和涂布条件与形成HIL的条件相似,但是所述沉积和涂布条件可根据用于形成EIL的材料而变化。EIL可以是包含所述式(I)的化合物的有机半导体层。
EIL的厚度可在约0.1nm至约10nm的范围内,例如,在约0.5nm至约9nm的范围内。当EIL的厚度在该范围内时,EIL可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EIL存在的话,则阴极电极在EIL上形成。阴极电极可由金属、合金、导电化合物或其混合物形成。阴极电极可具有低逸出功。例如,阴极电极可由锂(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,阴极电极可由透明导电氧化物例如ITO或IZO形成。
阴极电极的厚度可在约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,该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)可包含p型层和n型层。在p型层和n型层之间可布置夹层。
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,并将其注入到在阳极的方向上相邻的层中。类似地,pn结的p侧产生空穴,并将其注入到在阴极的方向上相邻的层中。
电荷产生层用于串联式器件中,例如,用于在两个电极之间包含两个或更多个发光层的串联式OLED中。在包含两个发光层的串联式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,同时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的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。用于空穴产生层的p型掺杂剂也可以采用常规的材料。例如,所述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。另外,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-4,4'-二胺(TPD)和N,N',N'-四萘基-联苯胺(TNB)。p型电荷产生层可由CNHAT组成。
n型电荷产生层可以是包含所述式(I)的化合物的层。n型电荷产生层可以是纯n型掺杂剂如正电性金属的层,或可以由掺杂有n型掺杂剂的有机基质材料组成。在一个实施方式中,所述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,所述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。所述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。
有机发光二极管(OLED)
根据本发明的有机电子器件可以是有机发光器件。
根据本发明的一个方面,提供了一种有机发光二极管(OLED),其包含:基底;在所述基底上形成的阳极电极;空穴注入层,空穴传输层,发光层,包含式(I)的化合物的有机半导体层,和阴极电极。
根据本发明的另一个方面,提供了一种OLED,其包含:基底;在所述基底上形成的阳极电极;空穴注入层,空穴传输层,电子阻挡层,发光层,空穴阻挡层,包含式(I)的化合物的有机半导体层,和阴极电极。
根据本发明的另一个方面,提供了一种OLED,其包含:基底;在所述基底上形成的阳极电极;空穴注入层,空穴传输层,电子阻挡层,发光层,空穴阻挡层,包含式(I)的化合物的有机半导体层,电子注入层,和阴极电极。
根据本发明的各种实施方式,可以提供在上述层之间、在基底上或在顶部电极上布置层的OLED。
根据一个方面,所述OLED可以包含下述的层结构:基底与阳极电极相邻布置,阳极电极与第一空穴注入层相邻布置,第一空穴注入层与第一空穴传输层相邻布置,第一空穴传输层与第一电子阻挡层相邻布置,第一电子阻挡层与第一发光层相邻布置,第一发光层与第一电子传输层相邻布置,第一电子传输层与n型电荷产生层相邻布置,n型电荷产生层与空穴产生层相邻布置,空穴产生层与第二空穴传输层相邻布置,第二空穴传输层与第二电子阻挡层相邻布置,第二电子阻挡层与第二发光层相邻布置,在第二发光层和阴极电极之间布置任选的电子传输层和/或任选的注入层。
根据本发明的有机半导体层可以是电子传输层、第一电子传输层、n型电荷产生层和/或第二电子传输层。
例如,图2的OLED可通过下述过程形成,其中在基底(110)上,相继地依次形成阳极(120)、空穴注入层(130)、空穴传输层(140)、电子阻挡层(145)、发光层(150)、空穴阻挡层(155)、电子传输层(160)、电子注入层(180)和阴极电极(190)。
有机电子器件
根据本发明的有机电子器件包含含有根据式(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包括基底、阳极层、包含式(I)的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含至少一个含有至少一种式(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。
本发明的有机发光二极管(OLED)可包括阳极、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,它们依次层叠在基底上。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,并且优选发光器件。
根据本发明的另一个方面,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,优选两个沉积源,更优选至少三个沉积源。
适合的沉积方法包括:
-经由真空热蒸发进行沉积;
-经由溶液加工进行沉积,优选所述加工选自旋涂、印刷、浇铸;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,其用于释放本发明的式(I)的化合物,和
-第二沉积源,其用于释放金属、金属盐或者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:从第一沉积源释放本发明的式(I)的化合物,和从所述第二种沉积源释放金属、金属盐或者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,所述方法还可包括在阳极电极上形成发光层和至少一个选自由在阳极电极和第一电子传输层之间形成空穴注入层、形成空穴传输层或形成空穴阻挡层中的层。
根据本发明的各种实施方式,所述方法还可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可不包含电子注入层。
根据各种实施方式,所述OLED可具有以下层结构,其中所述层具有以下顺序:
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,其包含至少一个根据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,所述电子装置包含整个本申请通篇描述的实施方式中的一个有机发光二极管。更优选地,所述电子装置是显示装置。
在一个实施方式中,本发明的包含含有式(I)化合物的有机半导体层的有机电子器件还可包含含有轴烯化合物和/或醌二甲烷化合物的层。
在一个实施方式中,所述轴烯化合物和/或醌二甲烷化合物可被一个或多个卤素原子和/或被一个或多个吸电子基团取代。吸电子基团可以选自腈基团、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,所述轴烯和/或醌二甲烷化合物可包含在空穴注入、空穴传输和/或空穴产生层中。
在一个实施方式中,所述轴烯化合物可具有式(XX)和/或所述醌二甲烷化合物可具有式(XXIa)或(XXIb):
Figure BDA0003446065070000621
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,将参考实施例对实施方式进行更详细地说明。然而,本公开不限于下列实施例。现在将详细参考示例性的方面。
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”可以指脂族烃基团。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”应包涵直链以及支链和环状的烷基。例如,C3-烷基可选自正丙基和异丙基。同样,C4-烷基包涵正丁基、仲丁基和叔丁基。同样,C6-烷基包涵正己基和环己基。
如果没有明确提及,如本文所用的星号符号“*”表示相应标记的部分与另一部分键合的结合位置。
Cn中的下标数字n与相应的烷基、芳亚基、杂芳亚基或芳基基团中碳原子的总数相关。
如本文所用的术语“芳基”或“芳亚基”应涵盖苯基(C6-芳基)、稠合的芳族化合物,例如萘、蒽、菲、并四苯等。还包涵联苯和低聚或聚苯,例如三联苯、苯基取代的联苯、苯基取代的三联苯(如四苯基苯)等。“芳亚基”,相应的“杂芳亚基”,是指两个其它部分与之相连的基团。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,并且该烃芳族部分的所有元素可具有形成共轭的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。还包涵螺环化合物,其中两个芳族部分通过螺原子彼此连接,例如9,9'-螺二[9H-芴]基。所述芳基或芳亚基基团可包括单环或稠环多环(即,共享相邻碳原子对的环)官能团。
如本文所用的术语“杂芳基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的芳基基团。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具有形成共轭的p轨道。杂原子可选自N、O、S、B、Si、P、Se,优选选自N、O和S。杂芳亚基环可包含至少1至3个杂原子。优选地,杂芳亚基环可包含至少1个至3个分别选自N、S和/或O的杂原子。正如在“芳基”/“芳亚基”的情况下,术语“杂芳基”包括例如其中两个芳族部分彼此连接的螺环化合物,例如螺[芴-9,9'-呫吨]。其它示例性杂芳基基团是二嗪、三嗪、二苯并呋喃、二苯并硫代呋喃、吖啶、苯并吖啶、二苯并吖啶等。
如果芳基、芳亚基、杂芳基或杂芳亚基基团被取代,可优选取代基是CH3或苯基。
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“全卤代的”是指烃基基团中的所有氢原子均被卤素(F,Cl,Br,I)原子代替的烃基基团。
如本文所用的术语“烷氧基”是指式–OR的结构片段,其中R是烃基,优选烷基或环烷基。
如本文所用的术语“硫代烷基”是指式–SR的结构片段,其中R是烃基,优选烷基或环烷基。
Cn-杂芳基中的下标数字n仅指除杂原子数以外的碳原子数。在此语境下,显然C3杂芳亚基基团是包含三个碳原子的芳族化合物,例如吡唑、咪唑、
Figure BDA0003446065070000641
唑、噻唑等。
如在此所用的术语“杂芳基”应包涵吡啶、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 BDA0003446065070000642
嗪、苯并吖啶、二苯并吖啶等。
在本说明书中,单键是指直接键。
如本文所用的术语“氟化”是指烃基,其中所述烃基中包含的至少一个氢原子被氟原子取代。其中所有氢原子均被氟原子取代的氟化基团被称为全氟化基团,并特别用术语“氟化”来表示。
就本发明而言,如果基团中包含的氢原子之一被另一个基团代替,则该基团就被另一个基团“取代”,其中该另一个基团是取代基。
就本发明而言,关于一个层在两个其它层之间的表述“在……之间”并不排除存在可布置在所述一个层与所述两个其它层中的一个层之间的另外的层。就本发明而言,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。一个层沉积在另一个层的顶部被认为与该层直接接触。
关于本发明的有机半导体层以及关于本发明的化合物,在实验部分中提到的化合物是最优选的。
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)、照明装置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。它们相应地分类为照亮装置、辐照装置、发信号装置或投影装置。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所述部件接合成单个装置并保护照射源和光传输系统免受损坏和周围环境影响的外壳组成。
根据另一个方面,本发明的有机电致发光器件可包含多于一个发光层,优选两个或三个发光层。包含多于一个发光层的OLED也被描述为串联式OLED或层叠式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。
另一个方面涉及一种包含至少一个有机电致发光器件(OLED)的装置。
包含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,除非在权利要求书中或在本说明书的其它地方中给出了不同的定义,否则应采用以下定义的术语。
在本说明书的上下文中,与基质材料关联的术语“不同”或“不相同”是指基质材料在其结构式上不同。
术语“OLED”和“有机发光二极管”同时使用并具有相同的含义。如本文所用的术语“有机电致发光器件”可包括有机发光二极管以及有机发光晶体管(OLET)二者。
如本文所用的“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。应理解,选择相应的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,使其不超过100重量%。
如本文所用的“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,使其不超过100体积%。
不论是否明确指出,本文中所有数值均假定由术语“约”修饰。如本文所用,术语“约”是指可发生的数量变化。不管是否被术语“约”修饰,权利要求均包括该量的等同量。
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“基本上不发光的”或“不发光的”是指化合物或层对来自器件的可见光发射光谱的贡献相对于可见发光而言光谱小于10%,优选小于5%。可见光发射光谱是具有约≥380nm至约≤780nm的波长的发射光谱。
优选地,包含所述式(I)的化合物的有机半导体层是基本不发光的或不发光性的。
工作电压,也称为U,在10毫安/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。
色彩空间由坐标CIE-x和CIE-y(国际照明委员会1931)来描述。对于蓝色发光,CIE-y特别重要。较小的CIE-y表示较深的蓝色。
最高占有分子轨道,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”同时使用并具有相同的含义。
术语“寿命”和“使用寿命”同时使用并具有相同的含义。
阳极电极和阴极电极可被描述为阳极电极/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中,本发明的这些和/或其它方面和优点将变得清楚并更易于理解,其中:
图1是根据本发明的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是根据本发明的示例性实施方式的包含电荷产生层的串联式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同样的元件。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。
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。
任选可以使用电子传输层叠层(ETL)代替单个电子传输层160。
图2是根据本发明的另一个示例性实施方式,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包含电子阻挡层(EBL)145和空穴阻挡层(HBL)155。
参考图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)的化合物的有机半导体层可以是ETL。
图3是根据本发明的另一个示例性实施方式的串联式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还包含电荷产生层(CGL)和第二发光层(151)。
参考图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)的化合物的有机半导体层可以是第一ETL、n型CGL和/或第二ETL。
虽然在图1、图2和图3中未显示,但是还可在阴极电极190上形成密封层,以密封OLED 100和200。另外,可对其施行各种其它修改。
在下文中,将参考下面的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,这些实施例并不旨在限制本发明的所述一个或多个示例性实施方式的目的和范围。
实验数据
式(I)的化合物的制备
Figure BDA0003446065070000701
式(I)的化合物可如下所示合成。
Figure BDA0003446065070000702
第1步:
将烧瓶用氮气冲洗并装入化合物(1)(98.3mmol)、化合物A1(108.2mmol)、K2CO3(196.7mmol)、四(三苯基膦)钯(0)(2.0mmol)。添加THF和水的脱气混合物(4:1,500mL)并将该反应混合物在氮气氛下加热至66℃过夜。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(600mL)洗涤。然后将粗产物溶解在二氯甲烷中并通过硅胶垫过滤。用另外的二氯甲烷(2.5L mL)漂洗后,将滤液减压浓缩。所生成的沉淀物通过抽滤分离并在THF(800mL)中研磨,干燥后产生化合物B1。
Figure BDA0003446065070000703
第2步:
为了合成C1,将烧瓶用氮气冲洗并装入化合物B1(39.2mmol),4,4,4',4',5,5,5',5'-八甲基-2,2'-双(1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷)(51.0mmol)、KOAc(117.6mmol)、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯(2.0mmol)和三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(1mmol)。添加无水二
Figure BDA0003446065070000711
烷(200mL)并将该反应混合物在氮气氛下加热至100℃过夜。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(600mL)和甲醇(200mL)洗涤。然后将粗产物溶解在二氯甲烷中并通过硅酸镁垫过滤。用另外的二氯甲烷(2.5L mL)漂洗后,将滤液减压浓缩。所生成的沉淀物通过抽滤分离并用正己烷(100mL)洗涤,干燥后产生24.6g的C1。
第3步:
将烧瓶用氮气冲洗并装入C1(16.3mmol)、3-溴-2,6-二甲基吡啶(3)(19.6mmol)、K3PO4(40.8mmol)和氯(巴豆基)(2-二环己基膦基-2',6'-二甲氧基联苯)钯(II)(198mg,0.33mmol)。添加脱气的二
Figure BDA0003446065070000712
烷和水的混合物(4:1,100mL)并将该反应混合物在氮气氛下加热至50℃过夜。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(1.0L)和甲醇(100mL)洗涤。将粗产物溶解在二氯甲烷中,用NADTC水溶液(3%,150mL)洗涤,然后用水(2×200mL)洗涤。有机相经Na2SO4干燥并通过硅胶垫过滤。用另外的二氯甲烷(2.0L)和二氯甲烷/甲醇(98/2,1.5L)漂洗后,将滤液减压浓缩。所生成的沉淀物通过抽滤分离,干燥后产生D1。通过升华实现最终纯化。
2,4-二苯基-6-(4”-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)-[1,1':3',1”-三联苯]-3-基)-1,3,5-三嗪(化合物1)的合成
Figure BDA0003446065070000721
第1步:
为了合成2-(4-氯苯基)-4-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(B1-1),将烧瓶用氮气冲洗并装入2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(50.0g,98.3mmol)、2-氯-4-(4-氯苯基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(32.7g,108.2mmol)、K2CO3(27.2g,196.7mmol)、四(三苯基膦)钯(0)(2.3g,2.0mmol)。添加THF和水的脱气混合物(4:1,500mL)并将该反应混合物在氮气氛下加热至66℃过夜。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(600mL)洗涤。然后将粗产物溶解在二氯甲烷中并通过硅胶垫过滤。用另外的二氯甲烷(2.5L mL)漂洗后,将滤液减压浓缩。所生成的沉淀物通过抽滤分离并在THF(800mL)中研磨,干燥后产生25.7g的(B1-1)。
第2步:
为了合成2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4-苯基-6-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)-1,3,5-三嗪(C1-1),将烧瓶用氮气冲洗并装入2-(4-氯苯基)-4-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(24.4g,39.2mmol)、4,4,4',4',5,5,5',5'-八甲基-2,2'-双(1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷)(12.9g,51.0mmol)、KOAc(11.5g,117.6mmol)、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯(934mg,2.0mmol)和三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(897mg,1mmol)。添加无水二
Figure BDA0003446065070000731
烷(200mL)并将该反应混合物在氮气氛下加热至100℃过夜。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(600mL)和甲醇(200mL)洗涤。然后将粗产物溶解在二氯甲烷中并通过硅酸镁垫过滤。用另外的二氯甲烷(2.5L mL)漂洗后,将滤液减压浓缩。所生成的沉淀物物通过抽滤分离并用正己烷(100mL)洗涤,产生24.6g(86%)的(C1-1)。
第3步:
接下来将烧瓶用氮气冲洗并装入2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4-苯基-6-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)-1,3,5-三嗪(12.2g,16.3mmol)、3-溴-2,6-二甲基吡啶(2.6mL,19.6mmol)、K3PO4(8.7g,40.8mmol)和氯(巴豆基)(2-二环己基膦基-2’,6’-二甲氧基联苯)钯(II)(198mg,0.33mmol)。添加脱气的二
Figure BDA0003446065070000732
烷和水的混合物(4:1,100mL)并将该反应混合物在氮气氛下加热至50℃过夜。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(1.0L)和甲醇(100mL)洗涤。将粗产物溶解在二氯甲烷中,用NADTC水溶液(3%,150mL)洗涤,然后用水(2×200mL)洗涤。有机相经Na2SO4干燥并通过硅胶垫过滤。用另外的二氯甲烷(2.0L)和二氯甲烷/甲醇(98/2,1.5L)漂洗后,将滤液减压浓缩。所生成的沉淀物通过抽滤分离,干燥后产生6.4g化合物1。通过升华实现最终纯化。HPLC/ESI-MS:100%,m/z=719.2([M+H]+)。
A1:2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷,使用WO2017135510A1中描述的标准硼化条件,由1093881-99-2合成。
2-(3-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-4-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物2)的合成
Figure BDA0003446065070000742
化合物2根据通用步骤并使用下表中给出的试剂合成。
Figure BDA0003446065070000741
2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4-(3-(2-甲基吡啶-3-基)苯基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物167)的合成
Figure BDA0003446065070000751
化合物167根据通用步骤并使用下表中给出的试剂合成
Figure BDA0003446065070000752
2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷,使用WO2017135510A1中描述的标准硼化条件,由1093881-99-2合成。
2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4-(3-(2-甲基吡啶-3-基)苯基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物119)的合成
Figure BDA0003446065070000761
化合物119根据通用程序并使用下表中给出的试剂合成
Figure BDA0003446065070000762
2-(3-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-4-苯基-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)-1,3,5-三嗪(化合物125)的合成
Figure BDA0003446065070000771
化合物125根据通用步骤并使用下表中给出的试剂合成
Figure BDA0003446065070000772
2,3,5-三苯基-6-(3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)吡嗪,使用WO2017135510A1中描述的标准硼化条件,由2-(3-溴苯基)-3,5,6-三苯基吡嗪合成。
2-(3-溴苯基-)-3,5,6-三苯基吡嗪以与943442-81-7类似的方式合成(材料化学杂质:光学和电子器件的材料(Journal of Materials Chemistry C:Materials forOptical and Electronic Devices),4(14),2901-2908;2016)
2-(3-(3-(4-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-5,6-二苯基吡嗪-2-基)苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(化合物130)的合成
Figure BDA0003446065070000781
化合物130根据通用步骤并使用下表中给出的试剂合成
Figure BDA0003446065070000782
化合物A1-3的合成
Figure BDA0003446065070000791
在室温下将5-(4-氯苯基)-2,3-二苯基吡嗪(72.0g,207.7mmol)悬浮在1,2-二氯乙烷(500mL)中并添加3-氯过苯甲酸(55.9g,249.4mmol,77%纯度)。然后将该反应混合物在65℃下搅拌4小时。添加3-氯过苯甲酸(23.3g,103.5mmol)并将反应搅拌过夜。添加3-氯过苯甲酸(23.3g,103.5mmol)并将反应搅拌过夜。反应完成并冷却至室温。添加Na2S2O3(水溶液)并将该混合物搅拌15分钟。倾析有机相并用K2CO3(水溶液)、NaCl(水溶液)和水洗涤。有机相经Na2SO4干燥并减压除去溶剂。将粗产物溶解在二氯甲烷(0.5L)中并浓缩至150mL。添加石油醚,并过滤出沉淀物并用在石油醚中10%二氯甲烷的混合物(200ml)和在石油醚中5%甲醇的混合物洗涤,得到63.0g中间体,直接用于下一步。
将5-(4-氯苯基)-2,3-二苯基吡嗪1-氧化物(63.0g,173.8mmol)在磷酰氯(370mL)中回流30分钟。蒸馏掉磷酰氯。将残余物悬浮在二氯甲烷(300ml)中,并小心缓慢地添加到冰冷的K2CO3(水溶液)中。然后添加一些NaCl(水溶液)并将该混合物用二氯甲烷提取。合并的有机相用盐水洗涤,干燥,减压浓缩至700mL,用二氯甲烷作为洗脱液通过硅胶垫过滤。减压除去部分溶剂,添加热甲醇(300mL),在90℃下搅拌该悬浮液,无需冷却器。减压除去部分溶剂,添加热甲醇(150mL)。在室温下搅拌该悬浮液40分钟,然后冷却至0℃。过滤出沉淀物,用冷甲醇洗涤,最后从二氯甲烷/石油醚重结晶,产生47.72g(61%)的2-氯-3-(4-氯苯基)-5,6-二苯基吡嗪。
2-(2,6-二甲基吡啶-3-基)-4-苯基-6-(3-(10-苯基蒽-9-基)苯基)-1,3,5-三嗪(化合物121)的合成
Figure BDA0003446065070000801
Figure BDA0003446065070000802
4-(3-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-2-苯基-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)嘧啶(化合物174)的合成
Figure BDA0003446065070000803
第1步
为了合成4-(3-氯苯基)-2-苯基-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)嘧啶(B1-10),将烧瓶用氮气冲洗并装入4-氯-6-(3-氯苯基)-2-苯基嘧啶(10g,33.2mmol)、2,3,5-三苯基-6-(3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)吡嗪(16.95g,33.2mmol)、[1,1’-双(二苯基膦)二茂铁]二氯钯(II)(0.49g,0.66mmol)和K2CO3(9.16g,66.4mmol)。添加脱气混合物二
Figure BDA0003446065070000811
烷/H2O(4:1,100mL)并将该反应混合物在惰性气氛下在55℃加热22小时。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离并用水(80mL)、甲醇(30mL)和己烷(30mL)洗涤。然后将粗产物另外用甲醇(100mL)充分洗涤并干燥,产生16.23g(B1-10)。
第2步
为了合成2-苯基-4-(3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)嘧啶(C1-6),将烧瓶用氮气冲洗并装入4-(3-氯苯基)-2-苯基-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)嘧啶(B1-10)(21.5g,33.1mmol)、4,4,4',4',5,5,5',5'-八甲基-2,2'-双(1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷)(10.93g,43mmol)、2-二环己基膦-2′,4′,6′-三异丙基联苯(0.79g,1.66mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(0.61g,0.66mmol)和乙酸钾(9.74g,99.3mmol)。添加干燥的二
Figure BDA0003446065070000812
烷并将该反应混合物在惰性气氛下在100℃加热19小时。冷却至室温后,将所生成的混合物减压浓缩,然后与氯仿(400mL)混合,用水(3×80mL)洗涤,经MgSO4干燥,并通过硅胶/硅酸镁(1:1)垫过滤。将滤液减压浓缩,产生20.7g(C1-6)。
第3步
为了合成4-(3-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-2-苯基-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)嘧啶(化合物XXX),将烧瓶用氮气冲洗并装入2-苯基-4-(3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)-6-(3-(3,5,6-三苯基吡嗪-2-基)苯基)嘧啶(C1-6)(20,7g,27.9mmol)、3-溴-2,6-二甲基吡啶(6.24g,33.5mmol)、氯(巴豆基)(2-二环己基膦基-2’,6’-二甲氧基联苯)钯(II)(0.34g,0.56mmol)和K3PO4(11.9g,56mmol)。添加脱气混合物二
Figure BDA0003446065070000821
烷/水(8:1,250mL)并将该反应混合物在惰性气氛下在45℃加热20小时。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离。然后将粗产物溶解在氯仿(700mL)中,用水洗涤(4×120mL),经MgSO4干燥,并通过硅胶垫过滤。将滤液减压浓缩,用甲醇(100mL)充分洗涤,从氯苯重结晶,产生12.7g(化合物174)。m/z=720.2([M+H]+)。
2-(3-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-4-(3',5'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物175)的合成
Figure BDA0003446065070000822
第1步
为了合成2-氯-4-(3',5'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(B1-11),将烧瓶用氮气冲洗并装入2-(3',5'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(100g,196.7mmol)、2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪(66.69g,295mmol)、K2CO3(67.91g,491.7mmol)和[1,1’-双(二苯基膦)二茂铁]-二氯钯(II)(7.19g,9.83mmol)。添加脱气混合物甲苯/THF/H2O(1:1:1,1.2L)并将该反应混合物在惰性气氛下在60℃加热5小时。冷却至室温后,所生成的沉淀物通过抽滤分离,并用水(600mL)、甲醇(100mL)和己烷(100mL)洗涤。然后将粗产物另外用甲醇(100mL)充分洗涤并干燥,产生102.6g(B1-11)。
第2步
为了合成2-(3-(2,6-二甲基吡啶-3-基)苯基)-4-(3',5'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物XXX),将烧瓶用氮气冲洗并装入2-氯-4-(3',5'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(B1-11)(20g,34.95mmol)、2,6-二甲基-3-(3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基)吡啶(11.89g,38.45mmol)、四(三苯基膦)钯(0)(0.81g,0.7mmol)和K2CO3(9.65g,69.9mmol)。添加脱气混合物二
Figure BDA0003446065070000831
烷/H2O(4:1,170mL)并将该反应混合物在惰性气氛下在90℃加热8小时。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离,并用水(100mL)和甲醇(2×30mL)洗涤。然后将粗产物溶解在DCM(600mL)和己烷(600mL)的混合物中,通过硅胶垫过滤并经MgSO4干燥。减压浓缩滤液并从己烷(350mL)中沉淀,产生9.89g(化合物175)。m/z=719.3([M+H]+)。
2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4-(4-(2-甲基吡啶-3-基)苯基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物176)的合成
Figure BDA0003446065070000832
为了合成2-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-4-(4-(2-甲基吡啶-3-基)苯基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(化合物XXX),将烧瓶用氮气冲洗并装入2-(4-氯苯基)-4-(2',6'-二苯基-[1,1':4',1”-三联苯]-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪(B1-1)(8.0g,12.34mmol)、2-甲基-3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)吡啶(4.11g,18.76mmol)、氯(巴豆基)(2-二环己基膦基-2’,6’-二甲氧基联苯)钯(II)(0.15g,0.24mmol)和K3PO4(5.24g,24.7mmol)。添加脱气混合物THF/EtOH/H2O(10:1:5,64mL)并将该反应混合物在惰性气氛下回流20小时。冷却至室温后,将所生成的沉淀物通过抽滤分离,并用水(50mL)和甲醇(200mL)洗涤。然后将粗产物溶解在甲苯(500mL)中,通过硅胶垫过滤并减压蒸发,产生7.97g(化合物176)。m/z=705.2([M+H]+)。
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4mg至6mg的样品量放入40μL带盖的Mettler Toledo铝盘中,在盖上刺穿一个<1mm的孔)。
玻璃化转变温度
玻璃化转变温度(Tg)如在2010年3月公布的DIN EN ISO 11357中所述,在MettlerToledo DSC 822e差示扫描量热计中在氮气下并使用10K/分钟的加热速率来测量。
还原电位
还原电位是在室温下用恒电位装置Metrohm PGSTAT30和软件Metrohm AutolabGPES通过循环伏安法确定的。特定化合物的氧化还原电位是通过如下测量的:在测试物质的氩气脱气的、干燥的0.1M THF溶液中,在氩气气氛下,在铂工作电极之间使用0.1M六氟磷酸四丁基铵支持电解质,并使用Ag/AgCl伪-标准电极(Metrohm银棒电极),该Ag/AgCl伪-标准电极由包覆氯化银的银线组成并直接浸入被测溶液中,扫描速率100mV/s进行测量的。第一次运行是在所述工作电极上设定的最宽电位范围内进行的,然后在后续的运行中适当调整该范围。最后三次运行是在添加标准物的二茂铁(浓度为0.1M)情况下完成。对应于所研究化合物的阴极和阳极峰的电位平均值,在减去对标准对Fc+/Fc氧化还原电对观察到的阴极和阳极电位平均值后,最终提供上述报告的值。所有研究化合物以及所报告的比较化合物均显示出明确的可逆电化学行为。
偶极矩
含有N原子的分子的偶极矩
Figure BDA0003446065070000851
通过下式给出:
Figure BDA0003446065070000852
Figure BDA0003446065070000853
其中qi
Figure BDA0003446065070000854
是原子i在分子中的部分电荷和位置。
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。如果多于一个构象是可行的,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。如果多于一个构象是可行的,则选择具有最低总能量的构象。
制造OLED的通用步骤
对于顶部发光型器件,表2中的实施例1至实施例5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。将100nm Ag在10-5至10-7毫巴的压力下沉积在该玻璃基底上,形成阳极。
然后,在阳极上真空沉积92体积%N-([1,1'-联苯]-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-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N-([1,1'-联苯]-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺,形成厚度为128nm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)。
然后,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2-(3'-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-[1,1'-联苯]-3-基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪,形成厚度为5nm的辅助电子传输层(ETL-1)。
然后,在辅助电子传输层(ETL-1)上通过沉积厚度为31nm的根据本发明实施例1至实施例5的式(I)化合物和根据比较例1的比较化合物1,形成电子传输层2(ETL-2)。电子传输层2(ETL-2)包含50重量%的基质化合物和50重量%的LiQ,见表2。
然后,在电子传输层上通过沉积厚度为2nm的Yb,形成电子注入层。
在10-7毫巴下以
Figure BDA0003446065070000871
Figure BDA0003446065070000872
的速率共沉积Ag:Mg(90:10),形成厚度为13nm的阴极。
通过用玻片封装所述器件,保护该OLED叠层抵御环境条件。由此形成空腔,其包括用于进一步保护的吸气材料。
为了评估本发明的实施例与现有技术相比的性能,在20℃下测量电流效率。使用Keithley 2635源测量单元通过提供以V计的电压V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。施加于器件的电压以0.1V的步长在0V至10V之间变化。同样,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亮度-电压特性和CIE坐标。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。
对于顶部发光型器件,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,使用来自Instrument 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并除以电压和电流密度。
发明的技术效果
与具有相当OLED性能参数例如低电压的包含含有比较化合物1的电子传输层2的OLED器件相比,包含含有式1化合物的电子传输层2的OLED器件显示出改善的效率(10mA/cm2下的cd/A)。
表1:式1化合物的性质
Figure BDA0003446065070000881
Figure BDA0003446065070000891
Figure BDA0003446065070000901
表2:包含含有式1化合物的电子传输层2的有机电致发光器件的性能
Figure BDA0003446065070000902
表2表明,与包含比较化合物1的电子传输层2的OLED器件相比,包含式1化合物的电子传输层2的OLED器件显示出改进的效率(10mA/cm2下的cd/A)。
在前述说明书和从属权利要求中公开的特征既可以单独地并且又以其任何组合的方式,从而以其多种形式作为素材来实现独立权利要求中做出的本公开的方面。

Claims (15)

1.一种由下式(I)表示的化合物
Figure FDA0003446065060000011
其中
R1选自H、CH3、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基;
L1表示直接键或是C6至C18芳亚基;
X1至X5独立地选自CR2和N,其中X1至X5中的2个至4个是N并且X1至X5中的1个至3个独立地选自CR2
R2独立地选自H、取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中星号符号“*”表示根据式II的结构与相应基团CR2中C原子的结合位置;
两个相邻的R2可连接在一起以形成环;
如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2;其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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;
R2中的至少一个由式(II)表示;
在式(II)中,L2表示直接键或是取代或未取代的C6至C24芳亚基基团或者取代或未取代的C3至C20杂芳亚基;
Ar1选自取代或未取代的C6至C36芳基、取代或未取代的C3至C36杂芳基和取代或未取代的C2至C6烯基,
其中如果在L2和/或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D、F、CN、C1至C16烷基、C1至C16烷氧基、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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
其中条件是,如果L2表示直接键,则Ar1不是苯基或联苯。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中式(I)的化合物由下式(III)至(IX)之一表示
Figure FDA0003446065060000021
Figure FDA0003446065060000031
Figure FDA0003446065060000041
3.根据权利要求1或2所述的化合物,其中R1是H或CH3
4.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中L1表示直接键或选自苯亚基、联苯亚基、三联苯亚基和萘亚基。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中L1表示直接键或是苯亚基。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中X1至X5中的两个或三个是N。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中R2独立地选自苯基、联苯、三联苯、菲基、苯并菲基、萘基、芴基、二甲基芴基、二苯基芴基、9,9'-螺二[芴]、芘基、苣基、荧蒽基、四苯基乙烯基、腈、螺[芴-9,9'-呫吨]、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并
Figure FDA0003446065060000051
唑基、苯并噻唑基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基以及由下式(II)表示的基团
*-L2-Ar1 (II),
其中各个基团可独立地是取代的或未取代的,其中如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中L2表示直接键或选自苯亚基、联亚苯基、三联苯亚基、萘亚基、二苯并呋喃亚基、二苯并噻吩、咔唑亚基、吡啶、苯基吡啶、喹啉。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的化合物,其中Ar1独立地选自苯基、联苯、三联苯、菲基、苯并菲基、萘基、芴基、二甲基芴基、二苯基芴基、9,9'-螺二[芴]、芘基、苣基、荧蒽基、四苯基乙烯基、腈、螺[芴-9,9'-呫吨]、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并
Figure FDA0003446065060000062
唑基、苯并噻唑基、苯并咪唑基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、吖啶基、苯并吖啶基、二苯并吖啶基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基和三嗪基,
其中各个基团可独立地是取代的或未取代的,其中如果基团R2的一个或多个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、C6至C24芳基、C3至C20杂芳基、腈和PY(R3)2,其中Y是O或S,并且R3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环烷基、C3-C20支链烷氧基、C3-C20环烷氧基、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。
10.根据权利要求1所述的化合物,其中所述式(I)的化合物由下式(I-a)或(I-b)或(I-c)或(I-d)之一表示
Figure FDA0003446065060000061
Figure FDA0003446065060000071
11.一种有机半导体层,所述有机半导体层包含根据前述权利要求中的任一项所述的式(I)的化合物。
12.根据权利要求11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。
13.一种有机电子器件,所述有机电子器件包含根据权利要求11或12所述的有机半导体层。
14.根据权利要求13所述的有机电子器件,其中所述有机电子器件还包含阳极、阴极和发光层,其中所述发光层布置在所述阳极和所述阴极之间并且所述有机半导体层布置在所述发光层和所述阴极之间。
15.根据权利要求12或13所述的有机电子器件,其中所述有机半导体层是电子传输层。
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