CN115385915B - 一种基于菲并吡嗪酰亚胺类有机电致发光材料及应用 - Google Patents

一种基于菲并吡嗪酰亚胺类有机电致发光材料及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机电致发光材料领域，尤其涉及一种新型的菲并吡嗪酰亚胺受体材料以及该材料在有机电致发光显示装置中的应用。所述菲并吡嗪酰亚胺类衍生物结构式如式1：

Description

一种基于菲并吡嗪酰亚胺类有机电致发光材料及应用
技术领域
本发明涉及有机电致发光材料领域，尤其涉及一种新型的菲并吡嗪酰亚胺受体材料以及该材料在有机电致发光显示装置中的应用。
背景技术
近几年，热激活延迟荧光(TADF)材料由于具有小的单重态-三重态能级(ΔEST)并能实现100％的内量子效率而引起了科学家的研究兴趣，并且TADF材料已经成为有机发光二极管(OLED)显示技术中的新一代发光材料。提高TADF-OLED器件最大外量子效率的同时降低效率滚降在其实际应用中占有至关重要的地位。
自从2012年Adachi等人首次将TADF材料应用于OLED器件中，TADF-OLED的最大外量子效率(EQEsmax)得到了迅速发展，尤其是对于蓝绿色TADF-OLED器件。然而，对于波长大于580nm的橙红光TADF材料，其EQE的发展相对缓慢。这主要是由于橙红光TADF材料有着严重的非辐射跃迁速率，这就使得目前只有少数高效的橙红色TADF材料被报道，其EQEsmax也一直徘徊在20％左右。此外由于橙红光TADF材料大多含有平面芳香结构这有利于形成π-π堆积导致严重的激子猝灭，橙红光TADF-OLED的效率滚降较大，因此，合成高效率、低滚降的高性能橙红光TADF材料面临着巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一系列以菲并吡嗪酰亚胺结构为中心骨架的新型TADF分子。
本发明所述的菲并吡嗪酰亚胺化合物具有式(I)所示结构：
其中，R为氢原子、取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C20的芳基；
D为电子给体基团；
D选自以下基团中的任意一种：
优选地，所述有机电致发光材料，其结构式为：
本发明的第二个目的在于提供一种上述有机电致发光材料的制备方法，反应式如下：
本发明的第三个目的在于提供一种基于菲并吡嗪酰亚胺类有机电致发光材料作为发光层材料，在制作有机电致发光器件领域的应用。
所制备的有机电致发光器件包括依次叠加的ITO导电玻璃衬底(阳极)、空穴注入层(HAT-CN)、空穴传输层(TAPC)、电子阻挡层(TCTA)、发光层(本发明涉及的有机电致发光材料)、电子传输层(TmPyPB)、电子注入(LiF)、阴极层(Al)。有机电致发光器件采用真空蒸镀法制备得到。该器件中所用到的一些有机化合物分子结构使如下，其中CBP为主体材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的基于菲并吡嗪酰亚胺类化合物分子具有较大的刚性，良好的热稳定性，HOMO、LUMO具有良好的分离从而获得较小的三线态单线态能级，可以提高激子利用率，降低效率滚降，具有良好的光电特性。
2、本发明制作的TADF材料可用于OLED器件的制作，并且具有良好的器件性能。将TADF材料用作OLED器件中的发光层使用，器件实现了高效率的同时降低了效率滚降，具有良好的产业化应用前景。
3、本发明制作的TADF材料可用于敏化荧光材料，制作超敏红光器件。
附图说明
图1为本发明有机电致发光器件的结构示意图。
图2为A09核磁图谱H谱。
图3为A09核磁图谱C谱。
图4为基于P1的对比例器件的亮度-效率图。
图5为基于A09的应用例器件的亮度-效率图。
图6为器件二-七的亮度-效率图。
图7为器件八和九的亮度-效率图。
具体实施方式
为更好理解本发明内容，下面结合具体实例解释本发明，并非用于限定本发明范围。
实施例化合物A09制备
在氮气气氛下，向带有磁力搅拌子的Schlenk管中加入P1(135.9mg，0.2mmol)，KOH(112.0mg，2.00mmol)，乙醇(1.0ml)，H2O(1.0ml)。随后将反应管置于100℃的油浴锅下反应12小时。冷却至室温后，加入2M HCl水溶液调节溶液PH 1-2。随后过滤收集沉淀物，用大量水多次洗涤，然后在真空箱进行干燥。获得酸中间体粗产物P2，将获得的酸中间体P2与乙酸酐(1ml)混合并在140℃下反应3小时。当反应管室温后，在真空条件下移除过量的乙酸酐。随后，加入4-叔丁基苯胺(30mg，0.2mmol)，THF(3ml)至反应管，并在40℃下搅拌3h。将反应混合物冷却至环境温度后，再向反应混合物中添加草酰氯(30.5mg，0.24mmol)，吡啶(47.4mg，0.60mmol)，并在80℃下搅拌过夜。冷却至室温后，将溶液过滤并用二氯甲烷洗涤。减压蒸发滤液，并将残余物通过柱色谱法分离纯化得到橙色固体的A09(81.1mg,48％)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ＝1.41(s,9H),1.72(s,12H),6.25-6.31(m,4H),6.91-6.96(m,8H),7.46-7.50(m,4H),7.53(dt,J1＝2.4Hz,J2＝8.8Hz,2H),7.63(dt,J1＝2.4Hz,J2＝8.8Hz,2H),7.84(dd,J1＝2.0Hz,J2＝8.8Hz,2H),8.50(d,J＝2.0Hz,2H),9.80(d,J＝8.4Hz,2H)ppm.高分辨质谱，ESI源，正离子模式，分子式C58H47N5O2，理论值846.3803，测试值846.3804。
有机电致发光器件应用例：
本发明选用化合物A09制作有机电致发光器件，以商业可得的CBP作为主体材料。结合图1所示，有机电致发光器件从下到上依次为ITO导电玻璃衬底(1)、空穴注入层(2)、空穴传输层(3)、发光层(4)、电子传输层(5)、电子注入层(6)、阴极层(7)。应当理解，器件实施过程与结果，只是为了更好的解释本发明，并非对本发明的限制。
应用例1
按照下述方法制备有机电致发光器件：
1.清洗ITO(氧化铟锡)玻璃：依次用碱、去离子水洗涤，在真空干燥箱烘干后在等离子体清洗器中处理10分钟；
2.在阳极ITO玻璃上依次真空蒸镀空穴注入层HAT-CN(10nm)，空穴传输层TAPC(35nm)，电子阻挡层TCTA(10nm)，蒸镀速率为0.1nm/s；
3.在电子阻挡层之上真空蒸镀发光层，(1％)P2：CBP，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀厚度为25nm；
4.在发光层之上真空蒸镀电子传输层TmPyPb(40nm)，蒸镀速率为0.1nm/s；
5.在电子传输层之上真空蒸镀电子注入层LiF(0.8nm)，蒸镀速率为0.08nm/s；
6.在电子注入层之上真空蒸镀阴极Al(100nm)，蒸镀速率为0.1nm/s。
器件结构为ITO/HAT-CN(10nm)/TAPC(35nm)/TCTA(10nm)/1％A09:CBP(25nm)/TmPyPb(40nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm)，以化合物A09作为器件的发光材料，所得器件的测试结果如表1。
对比例
根据应用例1方法制作有机电致发光器件，区别在于用化合物P1代替化合物P2作为发光材料。所得器件的测试结果如表1。
表1
为了比较，本发明制造使用吡嗪材料P1作为参考器件。如表1所示，基于P1的器件电流效率为28.3cd/A，最大EQE为13.0％。基于本发明材料制备的有机电致发光器件，展现了较好的器件性能，最大电流效率为59.6％，最大EQE为26％。与对比器件A09相比，器件在电流效率、器件效率方面表现出出色的特性。应用例2-7制得的器件二-七性能测试结果如表2所示。
表2
从表2可知，使用本发明材料制作的器件具有较高的EQE以及电流效率。
应用例8
按照下述方法制备超敏红光有机电致发光器件：
1.清洗ITO(氧化铟锡)玻璃：依次用碱、去离子水洗涤，在真空干燥箱烘干后在等离子体清洗器中处理10分钟；
2.在阳极ITO玻璃上依次真空蒸镀空穴注入层HAT-CN(15nm)，空穴传输层TAPC(30nm)，电子阻挡层TCTA(10nm)，蒸镀速率为0.1nm/s；
3.在电子阻挡层之上真空蒸镀发光层，A09：DBP：CBP，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀厚度为20nm；
4.在发光层之上真空蒸镀电子传输层TmPyPb(30nm)，蒸镀速率为0.1nm/s；
5.在电子传输层之上真空蒸镀电子注入层LiF(0.8nm)，蒸镀速率为0.08nm/s；
6.在电子注入层之上真空蒸镀阴极Al(100nm)，蒸镀速率为0.1nm/s。
器件结构为ITO/HAT-CN(15nm)/TAPC(30nm)/TCTA(10nm)/1％A09:X％DBP:CBP(20nm)/TmPyPb(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm)，以TADF材料A09敏化DBP荧光材料，所得器件的测试结果如表3。
表3
从表3可知，使用本发明材料能够成功敏化红光荧光材料并能获得较高的EQE以及电流效率。
以上所述仅为本发明的部分实施案例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，做出任何修改、替换等，均包含在本发明保护范围内。

Claims (3)

1.一种电致发光材料分子A09，其特征在于，吖啶作为电子给体基团，具体结构如式Ⅱ,
2.如权利要求1所述一种电致发光材料分子A09的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，向带有磁力搅拌子的Schlenk管中加入135.9mg、0.2mmolP1，112.0mg、2.00mmolKOH，1.0ml乙醇，1.0mlH2O，随后将反应管置于100℃的油浴锅下反应12小时，反应式如下：
反应完成后，冷却至室温，加入2M HCl水溶液调节溶液pH 1-2，随后过滤收集沉淀物，用大量水多次洗涤，然后在真空箱进行干燥，获得酸中间体粗产物P2；
2)P2与1ml乙酸酐混合并在140℃下反应3小时，当反应管至室温后，在真空条件下移除过量的乙酸酐，随后，加入30mg、0.2mmol4-叔丁基苯胺，3mlTHF至反应管，并在40℃下搅拌3小时，反应式如下：
将反应混合物冷却至环境温度后，再向反应混合物中添加30.5mg、0.24mmol草酰氯，47.4mg、0.60mmol吡啶，并在80℃下搅拌过夜，冷却至室温后，将溶液过滤并用二氯甲烷洗涤，减压蒸发滤液，并将残余物通过柱色谱法分离纯化得到橙色固体的A09。
3.如权利要求1所述的一种电致发光材料分子A09制备的有机电致发光器件，其特征在于，以ITO导电玻璃衬底为阳极，HAT-CN为空穴注入层，TAPC为空穴传输层，TCTA为电子阻挡层，电致发光材料分子A09为发光层，TmPyPb为电子传输层，LiF为电子注入层，Al为阴极的有机电致发光器件。
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