CN116323575A - 化合物及包含其的有机发光器件 - Google Patents
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Abstract
本说明书提供化学式1的化合物及包含其的有机发光器件。
Description
技术领域
本说明书涉及化合物及包含其的有机发光器件。
本申请主张于2020年11月19日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2020-0155405号的优先权,其全部内容包含在本说明书中。
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发光器件通常具有包括阳极和阴极以及位于它们之间的有机物层的结构。在这里,为了提高有机发光器件的效率和稳定性,有机物层大多情况下由分别利用不同的物质构成的多层结构形成,例如,可以由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等形成。对于这样的有机发光器件的结构而言,如果在两电极之间施加电压,则空穴从阳极注入有机物层,电子从阴极注入有机物层,当所注入的空穴和电子相遇时会形成激子(exciton),该激子重新跃迁至基态时就会发出光。
持续要求开发用于提高如上所述的有机发光器件的性能、寿命或效率的新的材料。
发明内容
技术课题
本说明书涉及化合物及包含其的有机发光器件。
课题的解决方法
本说明书的一实施方式提供下述化学式1的化合物。
[化学式1]
在上述化学式1中,
R1至R4彼此相同或不同,各自独立地为氢、氘、卤素基团、腈基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,
a为0至4的整数,上述a为2以上时,2个以上的R1各自彼此相同或不同,
b为0至4的整数,上述b为2以上时,2个以上的R2各自彼此相同或不同,
c为0至4的整数,上述c为2以上时,2个以上的R3各自彼此相同或不同,
d为0至2的整数,上述d为2时,R4各自彼此相同或不同,
L1至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚烯基、取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基,
Ar3为取代或未取代的胺基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,
Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、或者下述化学式2的化合物,上述Ar1和Ar2中的至少一个为下述化学式2的化合物,
[化学式2]
在上述化学式2中,
R5为氢、氘、卤素基团、腈基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,
e为0至3的整数,上述e为2以上时,2个以上的R5各自彼此相同或不同。
另外,本说明书的一实施方式提供一种有机发光器件,其中,包括:第一电极、与上述第一电极对置而设置的第二电极、以及设置在上述第一电极与上述第二电极之间的1层以上的有机物层,上述有机物层中的1层以上包含上述化合物。
发明效果
在本说明书中记载的化合物可以用作有机发光器件的有机物层的材料。在制造包含根据本发明的一实施方式的化合物的有机发光器件时,可以得到发光效率优异并具有较低的驱动电压、高效率和长寿命的有机发光器件。
特别是,将本发明的化合物用于空穴注入层、空穴传输层或电子阻挡层时,器件的驱动电压降低,此外,可以得到器件的效率增加、寿命变长的效果。
附图说明
图1图示了由基板1、阳极2、发光层3和阴极4构成的有机发光器件的例子。
图2图示了由基板1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7、电子传输层8和阴极4构成的有机发光器件的例子。.
图3图示了由基板1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、电子阻挡层9、发光层7、空穴抑制层10、同时进行电子传输和电子注入的层11、以及阴极4构成的有机发光器件的例子。
符号的说明
1:基板
2:阳极
3:发光层
4:阴极
5:空穴注入层
6:空穴传输层
7:发光层
8:电子传输层
9:电子阻挡层
10:空穴抑制层
11:同时进行电子传输和电子注入的层。
具体实施方式
下面,对本说明书更详细地进行说明。
本说明书提供下述化学式1的化合物。下述化学式1的化合物通过在芴的2号位置上取代有胺基、Ar1和Ar2中的至少一个被化学式2的化合物取代、在芴的3号位置上具有被取代基取代或未取代的芳基或者取代或未取代的杂芳基等,调节化合物的HOMO和LUMO能级,从而可以调节与各有机物层之间的能量屏障。
在本说明书中,当指出某一构件位于另一个构件“上”时,其不仅包括某一构件与另一构件相接的情况,还包括两构件之间存在其它构件的情况。
在本说明书中,当指出某一部分“包括/包含”某一构成要素时,只要没有特别相反的记载,则意味着可以进一步包含其它构成要素,而不是将其它构成要素排除。
在整个本申请的说明书中,马库什形式的表述中所包含的“其组合”的用语是指选自马库什形式的表述中所记载的构成要素中的一个以上的混合或组合,是指包含选自上述构成要素中的一个以上。
下面,在下文中详细地说明本说明书的取代基,但并不限定于此。
在本说明书中,上述“取代”这一用语是指结合于化合物的碳原子上的氢原子被替换成其它取代基,被取代的位置只要是氢原子可以被取代的位置、即取代基可以取代的位置就没有限定,当取代2个以上时,2个以上的取代基可以彼此相同或不同。
在本说明书中,“取代或未取代的”这一用语是指被选自氘、卤素基团、硝基、腈基、烷基、环烷基、烷氧基、烯基、芳基烷基、芳基烯基、芳氧基、甲硅烷基、芳基、以及杂芳基中的1个以上的取代基取代或未被取代,或者被上述例示的取代基中的2个以上的取代基连接而成的取代基取代,或者不具有任何取代基。
在本说明书中,作为卤素基团的例子,有氟(-F)、氯(-Cl)、溴(-Br)或碘(-I)。
在本说明书中,上述烷基可以为直链、支链或环状,碳原子数没有特别限定,但优选为1至50。根据一实施方式,上述烷基的碳原子数为1至40。根据另一实施方式,上述烷基的碳原子数为1至20。根据另一实施方式,上述烷基的碳原子数为1至10。作为烷基的具体例,有甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等,但并不限定于此。
在本说明书中,上述烯基可以为直链或支链,碳原子数没有特别限定,但优选为2至40。根据一实施方式,上述烯基的碳原子数为2至20。根据另一实施方式,上述烯基的碳原子数为2至10。根据另一实施方式,上述烯基的碳原子数为2至6。作为具体例,有乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯-1-基、2-苯基乙烯-1-基、2,2-二苯基乙烯-1-基、2-苯基-2-(萘-1-基)乙烯-1-基、2,2-双(二苯-1-基)乙烯-1-基、茋基、苯乙烯基等,但并不限定于此。
在本说明书中,环烷基没有特别限定,但优选为碳原子数3至60的环烷基,根据一实施方式,上述环烷基的碳原子数为3至30。根据另一实施方式,上述环烷基的碳原子数为3至20。根据另一实施方式,上述环烷基的碳原子数为3至6。具体而言,有环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基、金刚烷基等,但并不限定于此。
在本说明书中,上述烷氧基可以为直链、支链或环状。烷氧基的碳原子数没有特别限定,但优选碳原子数为1至40。具体而言,可以为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、异丙基氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、苄氧基、对甲基苄氧基等,但并不限定于此。
本说明书中记载的烷基、烷氧基、以及除此以外的包含烷基部分的取代基直链或支链形态。
在本说明书中,胺基可以选自-NH2、单烷基胺基、二烷基胺基、N-烷基芳基胺基、单芳基胺基、二芳基胺基、三芳基胺基、N-芳基杂芳基胺基、N-烷基杂芳基胺基、单杂芳基胺基和二杂芳基胺基,碳原子数没有特别限定,但优选为1至30。作为胺基的具体例,有甲基胺基、二甲基胺基、三甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、三乙基胺基、苯基胺基、萘基胺基、联苯基胺基、蒽基胺基、9-甲基-蒽基胺基、二苯基胺基、二甲苯基胺基、N-苯基甲苯基胺基、三苯基胺基、N-苯基联苯基胺基、N-苯基萘基胺基、N-联苯基萘基胺基、N-萘基芴基胺基、N-苯基菲基胺基、N-联苯基菲基胺基、N-苯基芴基胺基、N-苯基三联苯基胺基、N-菲基芴基胺基、N-联苯基芴基胺基等,但并不限定于此。
在本说明书中,甲硅烷基可以由-SiYaYbYc的化学式表示,上述Ya、Yb和Yc分别可以为氢、取代或未取代的烷基、或者取代或无取代的芳基。上述甲硅烷基具体有三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等,但并不限定于此。
在本说明书中,芳基没有特别限定,但优选为碳原子数6至60的芳基,可以为单环芳基或多环芳基。根据一实施方式,上述芳基的碳原子数为6至30。根据一实施方式,上述芳基的碳原子数为6至20。关于上述芳基,作为单环芳基,可以为苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基等,但并不限定于此。作为上述多环芳基,可以为萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、三苯基、基、芴基、三亚苯基等,但并不限定于此。
在本说明书中,上述芴基可以被取代,2个取代基可以彼此结合而形成螺结构。
上述芳基可以被烷基取代而作为芳基烷基发挥作用。上述烷基可以选自上述的例示中。
在本说明书中,杂芳基是包含1个以上的非碳原子即杂原子的芳环基,具体而言,上述杂原子可以包含1个以上的选自O、N、Se和S等中的原子。碳原子数没有特别限定,但优选碳原子数为2至60。根据一实施方式,上述杂环基的碳原子数为2至30。上述杂芳基可以为单环或多环。作为杂芳基的例子,有噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、/>二唑基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、喹啉基、喹唑啉基、咔唑基、苯并/>唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基(phenanthroline)、异/>唑基、噻二唑基、萘并苯并呋喃基、二苯并呋喃基等,但并不限定于此。
在本说明书中,亚芳基是指芳基上有两个结合位置的基团,即2价基团。它们除了各自为2价基团以外,可以适用上述的芳基的说明。
在本说明书中,亚杂芳基是指杂芳基上有两个结合位置的基团,即2价基团。它们除了各自为2价基团以外,可以适用上述的杂芳基的说明。
在本说明书的一实施方式中,上述R1至R4彼此相同或不同,各自独立地为氢、氘、卤素基团、腈基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述R1至R4彼此相同或不同,各自独立地为氢、氘、卤素基团、腈基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的碳原子数1至40的烷基、取代或未取代的碳原子数2至40的烯基、取代或未取代的碳原子数6至60的芳基、或者取代或未取代的碳原子数2至60的杂芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述R1至R4彼此相同或不同,各自独立地为氢、氘、取代或未取代的碳原子数1至20的烷基、或者取代或未取代的碳原子数6至30的芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述R1至R4彼此相同或不同,各自独立地为氢或氘。
在本说明书的一实施方式中,上述R1至R4为氢。
在本说明书的一实施方式中,上述a为0至4的整数,上述a为2以上时,2个以上的R1各自彼此相同或不同。
在本说明书的一实施方式中,上述R1为氢,上述a为4。
在本说明书的一实施方式中,上述b为0至4的整数,上述b为2以上时,2个R2各自彼此相同或不同。
在本说明书的一实施方式中,上述R2为氢,上述b为4。
在本说明书的一实施方式中,上述c为0至4的整数,上述c为2以上时,2个R3各自彼此相同或不同。
在本说明书的一实施方式中,上述R3为氢,上述c为4。
在本说明书的一实施方式中,上述d为0至2的整数,上述b为2时,2个R4各自彼此相同或不同。
在本说明书的一实施方式中,上述R4为氢,上述d为2。
在本说明书的一实施方式中,上述L1至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、或者取代或未取代的碳原子数6至60的亚芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述L1至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、或者取代或未取代的碳原子数6至30的亚芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述L1为直接键合、或者取代或未取代的亚苯基。
在本说明书的一实施方式中,上述L1为直接键合或亚苯基。
在本说明书的一实施方式中,上述L1为直接键合。
在本说明书的一实施方式中,上述L2至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、或者取代或未取代的碳原子数6至60的亚芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述L2至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚三联苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚三亚苯基、或者取代或未取代的亚芴基。
在本说明书的一实施方式中,上述L2至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚苯基、或者取代或未取代的亚联苯基。
在本说明书的一实施方式中,上述L2至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、亚苯基或亚联苯基。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar3为取代或未取代的碳原子数1至30的胺基、取代或未取代的碳原子数6至60的芳基、或者取代或未取代的碳原子数2至60的杂芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar3为取代或未取代的二芳基胺基、取代或未取代的三芳基胺基、取代或未取代的碳原子数6至30的芳基、或者取代或未取代的碳原子数2至30的杂芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar3为取代或未取代的二苯基胺基、取代或未取代的三苯基胺基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、或者取代或未取代的咔唑基。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar3为二苯基胺基、三苯基胺基、被丁基取代或未取代的苯基、联苯基、三联苯基、萘基、二甲基芴基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、或者咔唑基。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为取代或未取代的碳原子数1至40的烷基、取代或未取代的碳原子数2至40的烯基、取代或未取代的碳原子数3至60的环烷基、取代或未取代的碳原子数6至60的芳基、取代或未取代的碳原子数2至60的杂芳基、或者上述化学式2的化合物,上述Ar1和Ar2中的至少一个为上述化学式2的化合物。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为取代或未取代的碳原子数1至20的烷基、取代或未取代的碳原子数2至20的烯基、取代或未取代的碳原子数3至30的环烷基、取代或未取代的碳原子数6至30的芳基、取代或未取代的碳原子数2至30的杂芳基、或者上述化学式2的化合物,上述Ar1和Ar2中的至少一个为上述化学式2的化合物。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为取代或未取代的甲基、取代或未取代的丙基、取代或未取代的叔丁基、取代或未取代的金刚烷基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的咔唑基、或者上述化学式2的化合物,上述Ar1和Ar2中的至少一个为上述化学式2的化合物。
在本说明书的一实施方式中,上述Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为叔丁基、金刚烷基、苯基、联苯基、三联苯基、被苯基取代或未取代的萘基、菲基、三亚苯基、芴基、二甲基芴基、二苯基芴基、螺二芴基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、被苯基取代或未取代的咔唑基、或者上述化学式2的化合物,上述Ar1和Ar2中的至少一个为上述化学式2的化合物。
在本说明书的一实施方式中,上述R5为氢、氘、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基。
在本说明书的一实施方式中,上述R5为氢或氘。
在本说明书的一实施方式中,上述R5为氢。
在本说明书的一实施方式中,上述R5为氢,上述c为3。
在本说明书的一实施方式中,上述化学式1的化合物可以由下述化合物中的任一个表示。
本说明书的化学式1的化合物可以通过如下所示的反应式制造核结构。取代基可以通过本技术领域中已知的方法进行结合,取代基的种类、位置或个数可以根据本技术领域中已知的技术进行变更。
<反应式1>
<反应式2>
在上述反应式1和2中,R1至R5、Ar1至Ar3、L1至L4、a、b、c和d的定义与上述的化学式1和2中的定义相同。
在上述反应式1和2中,X和Y分别可以为Cl、Br、I等的卤素基团。
在本说明书中,通过在如上所述的核结构中导入各种取代基,从而可以合成具有各种能带隙的化合物。此外,在本发明中,通过在如上所示的结构的核结构中导入各种取代基,从而还可以调节化合物的HOMO和LUMO能级。
另外,通过在如上所述的核结构中导入各种取代基,从而可以合成具有导入的取代基的固有特性的化合物。例如,通过将主要用于制造有机发光器件时使用的空穴注入层物质、空穴传输用物质、电子抑制用物质、发光层物质和电子传输层物质的取代基导入到上述核结构中,从而可以合成满足各有机物层中所要求的条件的物质。
另外,根据本说明书的有机发光器件,其特征在于,包括:第一电极、与上述第一电极对置而设置的第二电极、以及设置在上述第一电极与上述第二电极之间的1层以上的有机物层,上述有机物层中的1层以上包含上面提到的化学式1的化合物。
本说明书的有机发光器件利用上述的化合物形成一层以上的有机物层,除此以外,可以利用通常的有机发光器件的制造方法和材料进行制造。
上述化合物在制造有机发光器件时不仅可以利用真空蒸镀法,还可以利用溶液涂布法来形成有机物层。在这里,所谓溶液涂布法是指旋涂法、浸涂法、喷墨印刷法、丝网印刷法、喷雾法、辊涂法等,但不仅限于此。
本说明书的有机发光器件的有机物层可以由单层结构形成,也可以由层叠有2层以上的有机物层的多层结构形成。例如,本说明书的有机发光器件可以具有包括空穴注入层、空穴传输层、同时进行空穴传输和空穴注入的层、电子阻挡层、发光层、电子传输层和电子注入层、同时进行电子传输和电子注入的层等作为有机物层的结构。但是,有机发光器件的结构并不限定于此,可以包括更少数量或更多数量的有机物层。
在本说明书的有机发光器件中,上述有机物层可以包括电子传输层或电子注入层,上述电子传输层或电子注入层可以包含上面提到的化合物。
在本说明书的有机发光器件中,上述有机物层可以包括空穴注入层或空穴传输层,上述空穴注入层或空穴传输层可以包含上面提到的化合物。
在本说明书的有机发光器件中,上述有机物层包括发光层,上述发光层包含上面提到的化合物。
根据另一实施方式,上述有机物层包括发光层,上述发光层可以包含上面提到的化合物作为发光层的掺杂剂。
在另一实施方式中,上述有机物层包括发光层,上述发光层包含上述的化合物作为发光层的掺杂剂,还可以包含主体。
在另一实施方式中,上述有机物层包括发光层,上述发光层包含上述的化合物作为发光层的掺杂剂,并且包含荧光主体或磷光主体,可以包含其它有机化合物、金属或金属化合物作为掺杂剂。
作为另一个例子,上述有机物层包括发光层,上述发光层包含上述的化合物作为发光层的掺杂剂,并且包含荧光主体或磷光主体,可以与铱(Ir)系掺杂剂一同使用。
根据另一实施方式,上述有机物层包括发光层,上述发光层可以包含上述的化合物作为发光层的主体。
作为另一个例子,上述有机物层包括发光层,上述发光层包含上述的化合物作为发光层的主体,还可以包含掺杂剂。
在本说明书的有机发光器件中,上述有机物层包括电子阻挡层,上述电子阻挡层可以包含上述的化合物。
在本说明书的一实施方式中,上述第一电极为阳极,第二电极为阴极。
根据另一实施方式,上述第一电极为阴极,第二电极为阳极。
例如,上述有机发光器件可以具有如下所示的层叠结构,但不仅限于此。
(1)阳极/空穴传输层/发光层/阴极
(2)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/阴极
(3)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
(4)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
(5)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
(6)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/阴极
(7)阳极/空穴传输层/电子阻挡层/发光层/电子传输层/阴极
(8)阳极/空穴传输层/电子阻挡层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
(9)阳极/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/发光层/电子传输层/阴极
(10)阳极/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
(11)阳极/空穴传输层/发光层/空穴抑制层/电子传输层/阴极
(12)阳极/空穴传输层/发光层/空穴抑制层/电子传输层/电子注入层/阴极
(13)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/空穴抑制层/电子传输层/阴极
(14)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/空穴抑制层/电子传输层/电子注入层/阴极
(15)阳极/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/发光层/空穴抑制层/同时进行电子传输和电子注入的层/阴极
本说明书的有机发光器件的结构可以具有如图1至图3所示的结构,但不仅限于此。
图1例示了在基板1上依次层叠有阳极2、发光层3和阴极4的有机发光器件的结构。在如上所示的结构中,上述化合物可以包含在上述发光层3中。
图2例示了在基板1上依次层叠有阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7、电子传输层8和阴极4的有机发光器件的结构。在如上所示的结构中,上述化合物可以包含在上述空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7或电子传输层8中。
图3例示了在基板1上依次层叠有阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、电子阻挡层9、发光层7、空穴抑制层10、同时进行电子传输和电子注入的层11、以及阴极4的有机发光器件的结构。在如上所示的结构中,上述化合物可以包含在上述空穴传输层6或电子阻挡层9中。
例如,根据本发明的有机发光器件可以如下进行制造:利用溅射(sputtering)或电子束蒸发(e-beam evaporation)之类的PVD(physical vapor deposition:物理气相沉积)方法,在基板上蒸镀金属或具有导电性的金属氧化物或它们的合金而形成阳极,然后在该阳极上形成包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子阻挡层、空穴抑制层、以及同时进行电子传输和电子注入的层的有机物层,之后在该有机物层上蒸镀可用作阴极的物质而制造。除了这种方法以外,也可以在基板上依次蒸镀阴极物质、有机物层、阳极物质而制造有机发光器件。
上述有机物层可以为包括空穴注入层、空穴传输层、空穴抑制层、同时进行电子注入和电子传输的层、电子阻挡层、发光层和电子传输层、电子注入层、同时进行空穴注入和空穴传输的层等的多层结构,但并不限定于此,也可以为单层结构。此外,上述有机物层可以使用各种高分子材料并通过不是蒸镀法的溶剂工序(solvent process),例如旋涂法、浸涂法、刮涂法、丝网印刷法、喷墨印刷法、或热转印法等方法来制造成更少数量的层。
上述阳极是注入空穴的电极,作为阳极物质,通常为了使空穴能够顺利地向有机物层注入,优选为功函数大的物质。作为本发明中可以使用的阳极物质的具体例,有钒、铬、铜、锌、金等金属或它们的合金;氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO,Indium Tin Oxide)、氧化铟锌(IZO,Indium Zinc Oxide)等金属氧化物;ZnO:Al或SnO2:Sb等金属与氧化物的组合;聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等导电性高分子等,但不仅限于此。
上述阴极是注入电子的电极,作为阴极物质,通常为了使电子容易地向有机物层注入,优选为功函数小的物质。作为阴极物质的具体例,有镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅等金属或它们的合金;LiF/Al或LiO2/Al等多层结构物质等,但不仅限于此。
上述空穴注入层是起到使从阳极到发光层的空穴的注入顺利的作用的层,空穴注入物质是可以在低电压下从阳极良好地接收空穴的物质,优选为空穴注入物质的HOMO(最高占有分子轨道,highest occupied molecular orbital)介于阳极物质的功函数与周围有机物层的HOMO之间。作为空穴注入物质的具体例,有金属卟啉(porphyrine)、低聚噻吩、芳基胺系有机物、六腈六氮杂苯并菲系有机物、喹吖啶酮(quinacridone)系有机物、苝(perylene)系有机物、蒽醌及聚苯胺和聚噻吩系的导电性高分子等,但不仅限于此。
上述空穴传输层可以起到使空穴的传输顺利的作用。空穴传输物质是能够从阳极或空穴注入层接收空穴并将其转移至发光层的物质,对空穴的迁移率大的物质是合适的。作为具体例,有芳基胺系有机物、导电性高分子、以及同时存在共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等,但不仅限于此。
上述电子阻挡层是指如下的层:形成在上述空穴传输层上,优选与发光层相接而设置,通过调节空穴迁移率,防止电子的过度迁移来提高空穴-电子之间的结合几率,从而起到改善有机发光器件的效率的作用的层。上述电子阻挡层包含电子阻挡物质,作为这样的电子阻挡物质的例子,可以使用上述化学式1的化合物、或者芳基胺系有机物等,但并不限定于此。
上述发光层可以发出红色、绿色或蓝色的光,可以由磷光物质或荧光物质形成。上述发光物质是能够从空穴传输层和电子传输层分别接收空穴和电子并使它们结合而发出可见光区域的光的物质,优选为对于荧光或磷光的量子效率高的物质。上述有机发光器件除了包含上述的化学式1的化合物的发光层以外,还包括额外的发光层时,额外的发光层可以发出红色、绿色或蓝色的光,可以由磷光物质或荧光物质形成。作为具体例,有8-羟基喹啉铝配合物(Alq3);咔唑系化合物;二聚苯乙烯基(dimerized styryl)化合物;BAlq;10-羟基苯并喹啉-金属化合物;苯并唑、苯并噻唑及苯并咪唑系化合物;聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)系高分子;螺环(spiro)化合物;聚芴、红荧烯等,但不仅限于此。
作为发光层的主体材料,有芳香族稠环衍生物或含杂环化合物等。具体而言,作为芳香族稠环衍生物,有蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等,作为含杂环化合物,有咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物嘧啶衍生物等,但并不限定于此。
在上述电子传输层与发光层之间可以设置空穴抑制层,上述空穴抑制层是阻止空穴到达阴极的层,通常可以利用与空穴注入层相同的条件形成。具体而言,作为空穴抑制物质,有三嗪衍生物、菲咯啉衍生物等,但并不限定于此,可以使用本技术领域中已知的材料。
上述电子传输层可以起到使电子的传输顺利的作用。电子传输物质是可以从阴极良好地接收电子并将其转移至发光层的物质,对电子的迁移率大的物质是合适的。作为具体例,有8-羟基喹啉的Al配合物、包含Alq3的配合物、有机自由基化合物、羟基黄酮-金属配合物等,但不仅限于此。
上述电子注入层可以起到使电子的注入顺利的作用。作为电子注入物质,优选为如下化合物:具有传输电子的能力,具有注入来自阴极的电子的效果,具有对于发光层或发光材料的优异的电子注入效果,防止发光层中所生成的激子向空穴注入层迁移,而且薄膜形成能力优异的化合物。具体而言,有芴酮、蒽醌二甲烷、联苯醌、噻喃二氧化物、唑、/>二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等和它们的衍生物、金属配位化合物、以及含氮五元环衍生物等,但并不限定于此。
作为上述金属配位化合物,有8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、双(8-羟基喹啉)铜、双(8-羟基喹啉)锰、三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)氯化镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-喹啉)(2-萘酚)镓等,但并不限定于此。
根据所使用的材料,根据本发明的有机发光器件可以为顶部发光型、底部发光型或双向发光型。
下面,为了对本说明书具体地进行说明,将举出实验例详细地进行说明。但是,根据本说明书的实施例可以变形为各种不同的形态,不解释为本申请的范围限定于下文中详述的实施例。本申请的实施例是为了向本领域技术人员更完整地说明本说明书而提供的。
实施发明的方式
<合成例>
合成例1.化合物1的合成
步骤1)化合物1-A的合成
在3-苯基-9,9'-螺二[芴]-2-胺(50.0g,122.69mmol)、6-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(32.78g,122.69mmol)和叔丁醇钠(NaOtBu,16.51g,171.77mmol)中加入甲苯(400ml)后,加热搅拌10分钟。在上述混合物中,加入溶解于甲苯(30ml)的1,1'-双(二苯基膦)二茂铁二氯化钯(II)(Pd(dppf)Cl2,0.35g,0.61mmol)后,加热搅拌1小时。反应结束并过滤后,用氯仿和水进行层分离。去除溶剂后,用乙酸乙酯重结晶,从而获得了上述化合物1-A(56.5g,77.55%收率)。
步骤2)化合物1的合成
在上述合成例1的步骤1中获得的化合物1-A(20.0g,33.68mmol)、4-溴-1,1'-联苯(8.01g,34.35mmol)和叔丁醇钠(4.53g,47.15mmol)中加入甲苯(200ml)后,加热搅拌10分钟。在上述混合物中,加入溶解于甲苯(20ml)的双(三叔丁基膦)钯(BTP,0.09g,0.17mmol)后,加热搅拌1小时。反应结束并过滤后,用甲苯和水进行层分离。去除溶剂后,用乙酸乙酯重结晶,从而获得了上述化合物1(19.5g,77.61%收率)。(MS[M+H]+=746)
合成例2.化合物2的合成
利用在上述合成例1的步骤1中获得的化合物1-A(20.0g,33.68mmol)和1-(4-溴苯基)萘(9.73g,34.35mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物2(20.8g,77.58%收率)。(MS[M+H]+=796)
合成例3.化合物3的合成
利用在上述合成例1的步骤1中获得的化合物1-A(20.0g,33.68mmol)和2-溴-9,9-二甲基-9H-芴(9.38g,34.35mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物3(20.5g,77.43%收率)。(MS[M+H]+=786)
合成例4.化合物4的合成
利用在上述合成例1的步骤1中获得的化合物1-A(20.0g,33.68mmol)和4-溴二苯并[b,d]呋喃(8.49g,34.35mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物4(20.0g,78.14%收率)。(MS[M+H]+=760)
合成例5.化合物5的合成
利用N-([1,1'-联苯]-4-基)-3-苯基-9,9'-螺二[芴]-2-胺(20.0g,35.73mmol)和6-(4-氯苯基)-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(10.89g,36.45mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物5(22.5g,76.60%收率)。(MS[M+H]+=822)
合成例6.化合物6的合成
步骤1)化合物6-A的合成
利用3-苯基-9,9'-螺二[芴]-2-胺(50.0g,122.69mmol)和2-溴-9,9-二甲基-9H-芴(33.52g,122.69mmol),通过与上述合成例1的步骤1相同的方法获得了上述化合物6-A(57.0g,77.46%收率)。
步骤2)化合物6的合成
利用在上述合成例6的步骤1中获得的化合物6-A(20.0g,33.46mmol)和6-(4-氯苯基)-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(10.13g,34.01mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物6(22.5g,77.99%收率)。(MS[M+H]+=862)
合成例7.化合物7的合成
步骤1)化合物7-A的合成
利用3-([1,1'-联苯]-4-基)-9,9'-螺二[芴]-2-胺(50.0g,103.39mmol)和6-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(27.63g,103.39mmol),通过与上述合成例1的步骤1相同的方法获得了上述化合物7-A(53.0g,76.52%收率)。
步骤2)化合物7的合成
利用在上述合成例7的步骤1中获得的化合物7-A(20.0g,29.85mmol)和4-溴-1,1'-联苯(7.10g,30.45mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物7(19.2g,78.24%收率)。(MS[M+H]+=822)
合成例8.化合物8的合成
步骤1)化合物8-A的合成
利用3-(二苯并[b,d]呋喃-4-基)-9,9'-螺二[芴]-2-胺(50.0g,100.48mmol)和6-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(26.85g,100.48mmol),通过与上述合成例1的步骤1相同的方法获得了上述化合物8-A(53.0g,77.13%收率)。
步骤2)化合物8的合成
利用在上述合成例8的步骤1中获得的化合物8-A(20.0g,29.24mmol)和4-溴-1,1'-联苯(6.95g,29.83mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物8(19.0g,77.72%收率)。(MS[M+H]+=836)
合成例9.化合物9的合成
步骤1)化合物9-A的合成
利用3-(4-(二苯基氨基)苯基)-9,9'-螺二[芴]-2-胺(50.0g,87.00mmol)和6-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(23.25g,87.00mmol),通过与上述合成例1的步骤1相同的方法获得了上述化合物9-A(52.5g,79.29%收率)。
步骤2)化合物9的合成
利用在上述合成例9的步骤1中获得的化合物9-A(20.0g,26.28mmol)和4-溴-1,1'-联苯(6.25g,26.81mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物9(19.2g,80.00%收率)。(MS[M+H]+=913)
合成例10.化合物10的合成
在3-苯基-9,9'-螺二[芴]-2-胺(15.0g,36.81mmol)、6-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(20.16g,75.46mmol)、以及叔丁醇钠(9.9g,103.07mmol)中加入二甲苯(200ml)后,加热搅拌10分钟。在上述混合物中,加入溶解于二甲苯(20ml)的双(三叔丁基膦)钯(0.15g,0.29mmol)后,加热搅拌1小时。反应结束并过滤后,用甲苯和水进行层分离。去除溶剂后,用乙酸乙酯重结晶,从而获得了上述化合物10(22.5g,78.35%收率)。(MS[M+H]+=780)
合成例11.化合物11的合成
利用3-(4-(二苯基氨基)苯基)-9,9'-螺二[芴]-2-胺(15.0g,26.05mmol)和6-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(14.27g,53.41mmol),通过与上述合成例10相同的方法获得了上述化合物11(19.5g,79.02%收率)。(MS[M+H]+=947)
合成例12.化合物12的合成
利用N-([1,1'-联苯]-4-基)-3-苯基-9,9'-螺二[芴]-2-胺(20.0g,35.73mmol)和5-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(9.74g,36.45mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物12(20.8g,78.03%收率)。(MS[M+H]+=746)
合成例13.化合物13的合成
利用在上述合成例6的步骤1中获得的化合物6-A(20.0g,33.36mmol)和5-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(9.09g,34.01mmol),通过与上述合成例1的步骤2相同的方法获得了上述化合物13(20.0g,75.65%收率)。(MS[M+H]+=786)
合成例14.化合物14的合成
利用3-苯基-9,9'-螺二[芴]-2-胺(15.0g,36.81mmol)和5-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(20.16g,75.46mmol),通过与上述合成例10相同的方法获得了上述化合物14(22.5g,78.35%收率)。(MS[M+H]+=780)
合成例15.化合物15的合成
利用3-(4-(二苯基氨基)苯基)-9,9'-螺二[芴]-2-胺(15.0g,26.10mmol)和5-溴-1,1,4,4-四甲基-1,2,3,4-四氢萘(14.30g,53.51mmol),通过与上述合成例10相同的方法获得了上述化合物15(19.5g,78.87%收率)。(MS[M+H]+=947)
<实验例和比较实验例>
实验例1-1.
将ITO(氧化铟锡)以的厚度被涂布成薄膜的玻璃基板放入溶解有洗涤剂的蒸馏水中,利用超声波进行洗涤。这时,洗涤剂使用菲希尔公司(Fischer Co.)制品,蒸馏水使用了利用密理博公司(Millipore Co.)制造的过滤器(Filter)过滤两次的蒸馏水。将ITO洗涤30分钟后,用蒸馏水重复两次而进行10分钟超声波洗涤。在蒸馏水洗涤结束后,用异丙醇、丙酮、甲醇的溶剂进行超声波洗涤并干燥后,输送至等离子体清洗机。此外,利用氧等离子体,将上述基板清洗5分钟后,将基板输送至真空蒸镀机。
在这样准备的ITO透明电极上,将由下述化学式HAT表示的化合物以的厚度进行热真空蒸镀而形成空穴注入层。在上述空穴注入层上,作为空穴传输层,将由下述化学式HT1表示的化合物以/>的厚度进行真空蒸镀后,作为电子阻挡层,将在上述合成例1中制造的化合物1以/>的厚度进行热真空蒸镀。接着,作为发光层,将由下述化学式BH表示的化合物和由下述化学式BD表示的化合物以25:1的重量比、以/>的厚度进行真空蒸镀。接着,作为空穴抑制层,将由下述化学式HB1表示的化合物以/>的厚度进行真空蒸镀。接着,作为同时进行电子传输和电子注入的层,将由下述化学式ET1表示的化合物和由下述Liq表示的化合物以1:1的重量比、以/>的厚度进行热真空蒸镀。在上述同时进行电子传输和电子注入的层上,依次将氟化锂(LiF)以/>的厚度、将铝以/>的厚度进行蒸镀而形成阴极,从而制造了有机发光器件。/>
实验例1-2至1-12和比较实验例1-1至1-4.
在上述实验例1-1中,使用下述表1中记载的化合物代替化合物1,除此以外,通过与上述实验例1-1相同的方法制作了实验例1-2至1-12和比较实验例1-1至1-4的有机发光器件。对实验例1-1至1-12和比较实验例1-1至1-4中制造的有机发光器件施加10mA/cm2的电流时,测定了电压、效率、色坐标和寿命,将其结果示于下述表1。另一方面,T95表示在10mA/cm2的电流密度下,亮度从初始亮度(6000尼特)减少至95%所需的时间。
[表1]
如上述表1所示的那样,确认了本发明的化合物具有优异的电子阻挡能力,使用其作为电子阻挡层的有机发光器件在驱动电压、效率和寿命方面显示出显著的效果。
特别是,Ar3的结合位置不是本发明的芴的3号位置而是结合在其它位置时,Ar1或Ar2为上述化学式2的化合物,Ar3为氢时,在Ar1和Ar2均不是化学式2的化合物的情况下、以及胺基与芴的结合位置不同的情况下,确认了效果在寿命方面效果不好。
实验例2-1至2-14和比较实验例2-1至2-4.
在上述实验例1-1中,使用由上述化学式EB1表示的化合物代替化合物1作为电子阻挡层,使用下述表2中记载的化合物代替由上述化学式HT1表示的化合物作为空穴传输层,除此以外,通过与上述实验例1-1相同的方法制作了实验例2-1至2-14和比较实验例2-1至2-4的有机发光器件。对实验例和比较实验例中制造的有机发光器件施加10mA/cm2的电流时,测定了电压、效率、色坐标和寿命,将其结果示于下述表2。另一方面,T95表示在10mA/cm2的电流密度下,亮度从初始亮度(6000尼特)减少至95%所需的时间。
[表2]
如上述表2所示的那样,确认了本发明的化合物具有优异的空穴传输能力,使用其作为空穴传输层的有机发光器件在驱动电压、效率和寿命方面显示出显著的效果。
Claims (7)
1.一种下述化学式1的化合物:
化学式1
在所述化学式1中,
R1至R4彼此相同或不同,各自独立地为氢、氘、卤素基团、腈基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,
a为0至4的整数,所述a为2以上时,2个以上的R1各自彼此相同或不同,
b为0至4的整数,所述b为2以上时,2个以上的R2各自彼此相同或不同,
c为0至4的整数,所述c为2以上时,2个以上的R3各自彼此相同或不同,
d为0至2的整数,所述d为2时,R4各自彼此相同或不同,
L1至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚烯基、取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基,
Ar3为取代或未取代的胺基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,
Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、或者下述化学式2的化合物,所述Ar1和Ar2中的至少一个为下述化学式2的化合物,
化学式2
在所述化学式2中,
R5为氢、氘、卤素基团、腈基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,
e为0至3的整数,所述e为2以上时,2个以上的R5各自彼此相同或不同。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中,所述L1至L4彼此相同或不同,各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚三联苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚三亚苯基、或者取代或未取代的亚芴基。
3.根据权利要求1所述的化合物,其中,所述Ar1和Ar2彼此相同或不同,各自独立地为取代或未取代的碳原子数1至20的烷基、取代或未取代的碳原子数2至20的烯基、取代或未取代的碳原子数3至30的环烷基、取代或未取代的碳原子数6至30的芳基、取代或未取代的碳原子数2至30的杂芳基、或者所述化学式2的化合物,所述Ar1和Ar2中的至少一个为所述化学式2的化合物。
4.根据权利要求1所述的化合物,其中,所述Ar3为取代或未取代的二芳基胺基、取代或未取代的三芳基胺基、取代或未取代的碳原子数6至30的芳基、或者取代或未取代的碳原子数2至30的杂芳基。
6.一种有机发光器件,其中,包括:第一电极、第二电极、以及设置在所述第一电极与所述第二电极之间的1层以上的有机物层,所述有机物层中的1层以上包含权利要求1至5中任一项所述的化合物。
7.根据权利要求6所述的有机发光器件,其中,所述有机物层包括空穴注入层、空穴传输层或电子阻挡层,所述空穴注入层、空穴传输层或电子阻挡层包含所述化合物。
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