CN117886828A - 有机化合物、发光器件、显示基板和显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开一种有机化合物、发光器件、显示基板和显示装置,涉及显示技术领域,用于提高显示装置的发光效率。所述有机化合物的结构式如下式(3)或式(4)所示:本公开提供的有机化合物用于发光层,该发光层用于显示装置。
Description
本申请是分案申请,原申请的申请号是202210338872.3,原申请的申请日是2022年4月1日,原申请的全部内容能通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种有机化合物、发光器件、显示基板和显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点,使得OLED显示装置得到了广泛的应用。然而,目前的OLED显示装置存在发光效率低的问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种有机化合物、发光器件、显示基板和显示装置,该有机化合物可用于提高显示装置的发光效率。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
一方面,本发明实施例提供一种有机化合物,所述有机化合物的结构式如下式(1)、式(2)、式(3)或式(4)所示:
其中,D1和D2选自如下结构中的任一种:
其中,*表示为化学键连接位点;
其中,R1、R2、R3和R4分别独立的选自氢原子、烷基、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、巯基、卤素原子、苯基、苯甲基、苯乙基、二苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、吡喃基、喹啉基、吲哚基、咔唑基和苯胺基中的任一种。R5、R6、R7和R8分别独立的选自氢原子、含有O、N、P和S中的至少一种杂原子取代或非取代的C3~C60芳香族或脂肪族分子中的任一种。
在一些实施例中,所述R3和所述R4之间通过键合成环。
在一些实施例中,所述有机化合物的结构式如式(4)所示,所述R5和所述R6中任一取代基与其结构式中连接的碳形成碳碳双键,另一取代基不存在。
在一些实施例中,所述有机化合物的结构式如式(4)所示,所述R7和所述R8中任一取代基与其结构式中连接的碳形成碳碳双键,另一取代基不存在。
在一些实施例中,所述有机化合物选自如下结构中的任一种:
另一方面,本发明实施例提供一种发光器件,包括第一电极、发光层与第二电极。发光层位于所述第一电极一侧的发光层。第二电极位于所述发光层远离所述第一电极一侧。其中,所述发光层包括发光材料,所述发光材料包括一种或多种如上述所述的有机化合物。
在一些实施例中,所述发光材料的光致发光光谱的峰值为400nm~500nm,光致发光光谱的半峰宽小于40nm。
在一些实施例中,所述发光材料的核心结构中成环碳原子数量,与核心结构中所有碳原子的比值大于60%。
在一些实施例中,所述发光材料的分子取向因子大于66%。
在一些实施例中,所述发光层还包括主体材料和客体材料,所述主体材料、客体材料与发光材料的质量比(50~70):(20~40):(1~10)。
在一些实施例中,所述客体材料的第一单线态能级和第一三线态能级差值的绝对值小于或等于0.3eV。
在一些实施例中,所述客体材料的峰值归一化的光致发光光谱的发射光谱的面积为S1;所述发光材料的峰值归一化的紫外可见吸收光谱的面积为S2;所述客体材料的峰值归一化的光致发光光谱的发射光谱的面积,与所述发光材料的峰值归一化的紫外可见吸收光谱的面积之间重叠的部分的面积为S3;其中,S3/S2>10%;和/或,S3/S1>10%。
在一些实施例中,所述客体材料的最高占据分子轨道能级与最低未占分子轨道能级之差大于2.30V。
在一些实施例中,所述主体材料包括3-(咔唑-9-基)-9-[3-(咔唑-9-基)苯基]咔唑,所述客体材料包括2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈。
另一方面,本发明实施例提供一种显示基板。该显示基板包括阵列基板和多个发光器件,至少一个发光器件为如上述所述的发光器件。
另一方面,本发明实施例提供一种显示装置。该显示装置包括显示基板,所述显示基板为如上所述的显示基板。
本发明实施例提供的有机化合物不含硼元素,则具有更稳定的电化学稳定性,同时还解决了含硼元素制备成本高的问题,此外该有机化合物具有延长的分子轴向长度,提高了分子取向,从而提高发光分子垂直于出光平面的线偏振光含量,最终提高光提取效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种显示装置的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种显示基板的剖视结构图;
图3为本申请实施例提供的一种发光器件的剖视结构图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求,否则,在整个说明书和权利要求书中,术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思,即为“包含,但不限于”。在说明书的描述中,术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外,所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在描述一些实施例时,可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如,描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如,描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而,术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触,但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义,均包括以下A、B和C的组合:仅A,仅B,仅C,A和B的组合,A和C的组合,B和C的组合,及A、B和C的组合。
“A和/或B”,包括以下三种组合:仅A,仅B,及A和B的组合。
本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言,其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
另外,“基于”的使用意味着开放和包容性,因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
如本文所使用的那样,“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值,其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即,测量系统的局限性)所确定。
本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中,为了清楚,放大了层和区域的厚度。因此,可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此,示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状,而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如,示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此,附图中所示的区域本质上是示意性的,且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状,并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
如图1所示,本公开的一些实施例提供了一种显示装置1,该显示装置1包括显示基板100,当然还可以包括其他部件,例如可以包括用于向显示基板100提供电信号,以驱动该显示基板100发光的电路,该电路可以称为控制电路,可以包括与显示基板电连接的电路板和/或IC(Integrate Circuit,集成电路)。
在一些实施例中,该显示装置1可用于实现显示图像(即画面)功能。显示装置1可以包括显示器或包含显示器的产品。其中,显示器可以是平板显示器(Flat PanelDisplay,FPD),微型显示器等。若按照用户能否看到显示器背面的场景划分,显示器可以是透明显示器或不透明显示器。若按照显示器能否弯折或卷曲,显示器可以是柔性显示器或普通显示器(可以称为刚性显示器)。示例的,包含显示器的产品可以包括:计算机显示器,电视,广告牌,具有显示功能的激光打印机,电话,手机,个人数字助理(Personal DigitalAssistant,PDA),膝上型计算机,数码相机,便携式摄录机,取景器,车辆,大面积墙壁,剧院的屏幕或体育场标牌等。
在一些实施例中,如图2所示,本公开的一些实施例提供了一种显示基板100,该显示基板100可以包括阵列基板11以及设置于阵列基板11上的多个发光器件12,示例的,以一个发光器件12进行解释说明。其中,阵列基板11包括像素驱动电路13和基底115,该基底115可以为柔性基底,或者刚性基底,在基底115为柔性基底的情况下,基底115的材料可以为PI(polyimide,聚酰亚胺)材料。在基底115为刚性基底的情况下,基底115可以为玻璃。
在一些实施例中,如图2所示,像素驱动电路13包括多个薄膜晶体管131。薄膜晶体管131包括有源层1311、源极1312、漏极1313和栅极1314,源极1312和漏极1313分别与有源层1311接触。沿远离基底115的方向,发光器件12包括依次设置的第一电极121、发光功能层123以及第二电极122,发光功能层123位于第一电极121一侧。第二电极122位于发光功能层123远离第一电极121一侧。第一电极121相对于第二电极122更靠近基底115。
第一电极121和多个薄膜晶体管131中作为驱动晶体管的薄膜晶体管的源极1312或漏极1313电连接。图2中以第一电极121和薄膜晶体管131的源极1312电连接进行示意。
需要说明的是,该第一电极121可以为阳极,第一电极121与第二电极122为阴极。或者,该第一电极121可以为阴极,第二电极122为阳极。
在一些实施例中,上述发光功能层123仅包括发光层1231。在另一些实施例中,如图3所示,该发光功能层123还可以包括:空穴注入层(Hole Inject Layer,HIL)1232、空穴传输层(Hole Transport Layer,HTL)1233、空穴阻挡层(Hole Blocking Layer,HBL)1234、电子注入层(Electron Inject Layer,EIL)1235、电子传输层(Electronic TransportLayer,ETL)1236、电子阻挡层(Electron Blocking Layer,EBL)1237中的至少一者,空穴注入层(HIL)1232、空穴传输层(HTL)1233、电子阻挡层(EBL)1237位于阳极与发光层1231之间设置;电子注入层(EIL)1235、电子传输层(ETL)1236、空穴阻挡层(HBL)1234位于阴极与发光层1231之间设置。
该发光器件12的发光原理为:通过阳极和阴极连接的电路,利用阳极向发光功能层123注入空穴,阴极向发光功能层123注入电子,所形成的电子和空穴在发光功能层123中形成激子,激子通过辐射跃迁回到基态,发出光子。
在一些实施例中,该显示基板100为顶发射型显示基板,该第一电极121的材料为非透明材料,第二电极122的材料为透明材料。
在此情况下,在第一电极121为阳极时,第一电极121的材料可以为金属和透明氧化物层的叠层材料,如银/氧化铟锡,其中氧化铟锡(Indium Tin Oxides,ITO)或银/氧化锌铟(Indium Zinc oxide,IZO)等,第二电极122的材料可以为金属材料,如镁、银和铝及其合金(如镁银合金,二者的质量比可以为1:9~3:7),且金属材料的厚度较小,以实现透光;或者,第二电极122也可以为透明氧化物,如氧化铟锡、氧化锌铟、氧化铟镓锌(IndiumGallium Zinc Oxide,IGZO)等,以实现透光。在第一电极121为阴极时,该第一电极121为低功函的金属材料,如镁、银和铝及其合金等,第二电极122的材料为高功函的透明氧化物层,如ITO、IZO等。
在另一些实施例中,该显示基板100为底发射型显示基板,该第一电极121的材料为透明材料,第二电极122的材料为非透明材料。
在此情况下,在第一电极121为阳极时,该第一电极121为高功函的透明氧化物层,如ITO、IZO等,第二电极122的材料为低功函的金属材料,如镁、银和铝及其合金等。在第一电极121为阴极时,第一电极121的材料为低功函的金属材料,且该金属材料的厚度较小,以实现透光;第二电极122的材料为金属和透明氧化物层的叠层材料,如Ag/ITO或Ag/IZO等。
在又一些实施例中,该显示基板100还可以为双面发射型显示基板,此时,第一电极121的材料和第二电极122的材料均为透明材料,具体可以参考上文,本公开实施例在此不做赘述。
在本公开实施例所提供的发光器件中,发光层1231包括发光材料,发光材料包括一种或多种有机化合物。
示例的,发光材料包括一种有机化合物,该有机化合物为下文所述的有机化合物中任一种。
示例的,发光材料包括多种有机化合物,多种有机化合物包括下文有机化合物中的至少两种。
上述有机化合物的结构式如下式(1)、式(2)、式(3)或式(4)所示:
根据实际需求选择不同结构式的有机化合物,其中,D1和D2选自如下结构中的任一种:
其中,*表示为化学键连接位点。
其中,R1、R2、R3和R4分别独立的选自氢原子、烷基、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、巯基、卤素原子、苯基、苯甲基、苯乙基、二苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、吡喃基、喹啉基、吲哚基、咔唑基和苯胺基中的任一种。
需要说明的是,R1、R2、R3和R4可以相同或不相同,例如R1、R2、R3和R4均为氢原子。
其中,R5、R6、R7和R8分别独立的选自氢原子、含有O、N、P和S中的至少一种杂原子取代或非取代的C3~C60芳香族或脂肪族分子中的任一种。
需要说明的是,R5、R6、R7和R8可以相同或不相同,例如R5、R6、R7和R8均为氢原子。
在一些实施例中,有机化合物选自如下结构中的任一种:
在一些实施例中,R3和R4之间通过键合成环。从而该有机化合物呈环状分子链。
在一些实施例中,R5和R6中任一取代基与其结构式中连接的碳形成碳碳双键,另一取代基不存在。
示例的,R5为亚丙基,其亚丙基的结构式为*表示为化学键连接位点,由于,R5与R6与连接在同一个碳原子上,R6则由于碳原子键合数为4且达到上限,因此R6不存在。
在一些实施例中,R7和R8中任一取代基与其结构式中连接的碳形成碳碳双键,另一取代基不存在。
示例的,R7为亚丙基,其亚丙基的结构式为*表示为化学键连接位点,由于,R7与R8与连接在同一个碳原子上,R8则由于碳原子键合数为4且达到上限,因此R8不存在。
在一些实施例中,发光层还包括主体材料和客体材料,主体材料、客体材料与发光材料的质量比(50~70):(20~40):(1~10)。
示例的,主体材料、客体材料与发光材料的质量比65:35:5。
需要说明的是,该主体材料在发光器件12中起到载流子传输、复合与激发能传递的作用。客体材料具有独特的能级结构,打开了反系间窜跃通道,将激子利用率上限提升至100%,理论上可以将所有激发能传递给发光材料;发光材料的作用在于将接收到全部能量用于辐射发光,其中,具有发光材料具有斯托克斯位移小,窄带发射,荧光产率高的特点。
客体材料由供体片段、受体片段组成,供体和受体片段可由键桥组成,也可直接键合组成,为最高占据分子轨道(Highest Occupied Molecular,HOMO)与最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)电子云分离的双极性分子,其特点为:客体材料第一单线态能级S1,第一三线态能级T1,[S1-T1]≤0.3eV。
客体材料与发光材料之间能发生高效的能量转移,其中以峰值归一化的客体材料的PL发射光谱面积S1、以峰值归一化的发光材料紫外-可见吸收光谱面积S2、客体材料的PL发射光谱与发光材料紫外-可见吸收光谱重叠部分面积S3,S3/S2或S3/S1>10%。客体材料[HOMO-LUMO]>2.30V。
在一些实施例中,主体材料包括mCPBC(3-(咔唑-9-基)-9-[3-(咔唑-9-基)苯基]咔唑),此外主题材料还可以包括富电子结构或缺电子结构的芳香族化合物,富电子结构指对空穴有稳定作用的,缺电子结构指对电子有稳定作用的,客体材料包括4CzIPN(2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈)。
示例的,主体材料包括、客体材料包括、
本公开的一些实施例公开的有机化合物的PL光谱峰值为400nm~500nm,PL光谱半峰宽FWHM小于40nm;
此外,有机化合物为稠环分子,稠环分子中不含B原子,其侧基以外的结构式中的碳原子中,成环的碳原子数量占比大于60%。
此外,本公开的一些实施例的有机化合物具有延长的分子轴向长度,提高分子取向,增强垂直于出光平面的线偏振光比例,提高光取出效率,可以将有机化合物制备成薄膜或掺杂薄膜,由椭偏仪测得的分子取向因子θ大于66%,且由偏光分析测得的垂直于薄膜片面的线偏振光分量大于33%。
需要说明的是,分子取向因子为0-1的数值,是分子轴的方向余弦值,此余弦值为分子轴相对于唯一样品轴Z方向夹角余弦值(此处指垂直于样品台的竖直方向),向量乘积后的取向平均值;分子轴完全水平时,分子取向因子为100%,分子完全垂直时,分子取向因子为0%。
本公开的一些实施例提供一种上述有机化合物的制备方法,包括以下步骤:
A、在惰性气体保护条件下,将化合物Ⅰ、化合物Ⅱ、碱与催化剂A加入到有机溶剂中,反应得到化合物Ⅲ,其反应方程式为:
需要说明的是,化合物Ⅰ、化合物Ⅱ为合成原料,化合物Ⅲ为合成本公开有机化合物的中间体。其中,化合物Ⅰ为溴苯-A-B的稠环结构,化合物Ⅰ的具体结构可根据具体合成目标物进行调整,化合物Ⅰ中A环含有富电子氮原子结构的反应位点的五元环或六元环;B环为与A环毗邻且与A环稠环连接的五元环或六元环,B环可根据需要存在或不存在。例如,化合物Ⅰ为2-溴-咔唑其结构式为则A环为五元环,B环为六元环。催化剂A包括Pd(dppf)Cl2和/或Pd(PPh3)2Cl2。碱包括NaOH、KOH、叔丁醇钠、叔丁醇钾和碳酸铯中的至少一种。有机溶剂包括三氯甲烷、四氯甲烷、甲苯和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
B、在惰性气体保护条件下,将步骤A中得到的化合物Ⅲ、Br2、催化剂B加入到有机溶剂中,反应得到化合物Ⅳ的中间体,再加入碱,前后加入相同摩尔量的带有目标侧基的R与R’的反应物,X-R与X-R’制得化合物Ⅴ,其反应方程式为:
需要说明的是,催化剂B包括Pd(dppf)Cl2和/或Pd(PPh3)2Cl2。碱包括NaOH、KOH、叔丁醇钠、叔丁醇钾和碳酸铯中的至少一种。有机溶剂包括三氯甲烷、四氯甲烷、甲苯和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。其中,根据所获取的原料不同,可以通过上述相同的合成路线制备有机化合物。
为了对本公开的实施例的技术效果进行客观评价,以下,将通过实施例对本公开所提供的技术方案进行详细地示例性地描述。
1、有机化合物的制备
本公开提供如下M1~M9有机化合物的结构式以及制备过程,以下所列M1~M9有机化合物,是符合本公开精神和原则的代表结构,应当理解,列出以下有机化合物结构,只是为了更好地解释本公开,并非是对本公开的限制,具体如下所示:
实施例1
M1有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将1-溴-咔唑(2.2g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑中间体。将得到的中间体吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑(0.4g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、苯硼酸(0.12g,1mmol)、咔唑(0.17g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得产物,即得M1有机化合物。
M1有机化合物的1H NMR:δ7.53-7.80(6H,7.59(tt,J=7.9,1.7Hz),7.61(ddd,J=7.9,6.4,1.8Hz),7.67(ddd,J=7.9,7.2,2.3Hz),7.74(ddd,J=6.8,5.1,1.8Hz)),7.82-8.05(7H,7.89(dddd,J=7.9,6.5,1.8,0.5Hz),7.90(t,J=5.0Hz),7.97(dddd,J=6.5,2.0,1.7,0.5Hz),7.98(ddd,J=6.8,5.1,2.0Hz),7.98(t,J=5.0Hz)),8.12(2H,ddd,J=7.2,1.8,0.5Hz),8.21-8.41(3H,8.27(ddd,J=5.1,1.8,0.5Hz),8.35(ddt,J=6.4,2.3,0.5Hz)),8.55-8.81(3H,8.61(ddd,J=5.1,2.0,0.5Hz),8.65(ddd,J=5.3,5.0,1.5Hz),8.74(ddd,J=5.3,5.0,1.8Hz)),8.94-9.25(6H,9.00(ddt,J=5.0,1.8,0.5Hz),9.09(ddd,J=5.0,1.8,0.5Hz),9.10(ddd,J=5.0,1.5,0.5Hz),9.15(dd,J=5.0,1.8Hz),9.17(dd,J=5.0,1.8Hz),9.19(dd,J=5.0,1.8Hz))。
实施例2
M2有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将1-溴-6-叔丁基-咔唑(2.7g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到5,14-双叔丁基吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑中间体。将得到的中间体5,14-双(2-甲基丙-2-基)吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑(0.5g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、甲基硼酸(0.06g,1mmol)、咔唑(0.17g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得产物,即M2有机化合物。
M2有机化合物的1H NMR:δ1.75(9H,s),2.07(9H,s),2.94(3H,s),7.49-7.80(7H,7.55(td,J=6.4,1.7Hz),7.60(ddd,J=7.9,6.4,2.3Hz),7.64(dd,J=7.9,2.0Hz),7.70(dd,J=5.3,4.9Hz),7.74(dd,J=5.2,4.9Hz)),7.90-8.22(5H,7.96(dd,J=7.9,0.5Hz),8.05(ddd,J=7.9,1.7,0.5Hz),8.12(dd,J=4.0,0.5Hz),8.16(dd,J=4.0,1.9Hz)),8.24-8.37(3H,8.30(ddt,J=6.3,2.3,0.5Hz),8.32(dd,J=2.0,0.5Hz)),8.82(1H,dt,J=1.9,0.5Hz),8.98(1H,dd,J=5.3,1.8Hz),9.24-9.45(3H,9.30(dd,J=4.9,1.8Hz),9.33(ddd,J=5.2,1.8,0.5Hz),9.39(dd,J=4.9,1.8Hz))。
实施例3
M3有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将1-溴-6-叔丁基-咔唑(2.7g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到5,14-双叔丁基吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑中间体。将得到的中间体5,14-双叔丁基吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑(0.5g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200ml四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、吖啶(0.21g,1mmol)与咪唑(0.06g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得产物,即M3有机化合物。
M3有机化合物的1H NMR:δ1.43(6H,s),6.63(2H,ddd,J=8.7,1.4,0.5Hz),7.03-7.17(4H,7.09(ddd,J=7.8,1.3,0.5Hz),7.10(ddd,J=7.8,7.5,1.4Hz)),7.23-7.47(3H,7.30(ddd,J=8.7,7.5,1.3Hz),7.41(tt,J=7.9,1.7Hz)),7.57-8.00(8H,7.64(ddd,J=7.9,5.1,1.8Hz),7.68(dddd,J=7.9,6.7,1.8,0.4Hz),7.75(ddd,J=7.9,6.0,1.9Hz),7.77(t,J=5.0Hz),7.87(t,J=5.0Hz),7.94(dddd,J=6.7,2.0,1.7,0.4Hz)),8.10-8.32(3H,8.16(ddd,J=6.0,1.8,0.5Hz),8.25(ddd,J=5.3,5.0,1.8Hz),8.26(ddd,J=5.3,5.0,1.5Hz)),8.43(1H,ddd,J=5.1,1.9,0.5Hz),8.58(1H,ddt,J=5.0,1.8,0.5Hz),8.69-8.91(4H,8.75(ddd,J=5.0,1.9,0.5Hz),8.78(ddd,J=5.0,1.5,0.5Hz),8.83(dd,J=5.0,1.9Hz),8.85(dd,J=5.0,1.9Hz)),8.99(1H,dd,J=5.0,1.9Hz)。
实施例4
M4有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将1-溴-6-叔丁基-咔唑(2.7g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到5,14-双叔丁基吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑中间体。将得到的中间体5,14-双叔丁基吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑(0.5g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、苯硼酸(0.12g,1mmol)与(2,3-b)吡啶并吲哚(0.17g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得中间体,即M4有机化合物。
M4有机化合物的1H NMR:δ1.83(9H,s),2.27(9H,s),7.46-8.01(12H,7.52(tdd,J=7.9,1.9,1.7Hz),7.58(ddd,J=7.9,6.3,1.7Hz),7.63(ddd,J=7.9,7.7,2.6Hz),7.77(dddd,J=7.9,6.8,1.8,0.5Hz),7.79(t,J=5.3Hz),7.84(dd,J=6.0,2.0Hz),7.87(t,J=4.9Hz),7.94(dddd,J=6.8,2.0,1.8,0.5Hz)),8.02-8.19(3H,8.08(ddd,J=7.7,1.7,0.5Hz),8.13(dd,J=6.0,0.5Hz)),8.26-8.48(3H,8.32(ddt,J=6.3,2.6,0.5Hz),8.43(dd,J=2.0,0.5Hz)),8.57(1H,dd,J=5.0,1.9Hz),8.92-9.21(6H,8.98(dd,J=5.0,0.5Hz),9.02(ddd,J=4.9,1.8,0.5Hz),9.08(dd,J=4.9,1.8Hz),9.10(dd,J=5.3,1.8Hz),9.12(dd,J=5.3,1.8Hz),9.16(dt,J=1.9,0.5Hz))。
实施例5
M5有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将1-溴-咔唑(2.2g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑中间体。将得到的中间体吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑(0.4g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、咔唑(0.17g,1mmol)与吩噁嗪(0.18g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得产物,即M5有机化合物。
M5有机化合物的1H NMR:δ7.36-7.80(6H,7.43(ddd,J=7.6,5.0,1.5Hz),7.51(td,J=7.6,1.8Hz),7.55(t,J=5.0Hz),7.66(ddd,J=7.9,5.4,1.9Hz),7.71(ddd,J=7.9,5.1,2.0Hz),7.73(ddd,J=6.8,5.1,1.8Hz)),7.86-8.13(5H,7.91(t,J=5.0Hz),7.92(dddd,J=5.0,1.8,0.5,0.4Hz),7.97(ddd,J=6.8,5.1,1.9Hz),7.98(t,J=5.0Hz),8.07(ddt,J=7.6,1.5,0.4Hz)),8.15-8.30(2H,8.21(ddd,J=5.1,1.9,0.5Hz),8.24(ddd,J=5.1,1.8,0.5Hz)),8.33-8.79(6H,8.39(ddt,J=5.4,2.0,0.5Hz),8.45(dd,J=0.5,0.4Hz),8.55(ddd,J=5.1,1.7,0.5Hz),8.58(ddd,J=5.1,1.9,0.5Hz),8.65(ddd,J=5.3,5.0,1.5Hz),8.72(ddd,J=5.3,5.0,1.8Hz)),8.93-9.19(7H,8.99(ddt,J=5.0,1.8,0.5Hz),9.00(dd,J=5.0,1.7Hz),9.07(dd,J=5.1,1.8Hz),9.08(ddd,J=5.0,1.8,0.5Hz),9.08(ddd,J=5.0,1.5,0.6Hz),9.10(dd,J=5.0,1.8Hz),9.13(dd,J=5.0,1.8Hz))。
实施例6
M6有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将1-溴-咔唑(2.2g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑中间体。将得到的中间体吲哚并[1,2,3-lm]吲哚并[3',2',1':7,1]吲哚并[2,3-h]咔唑(0.4g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、咪唑(0.06g,1mmol)与三苯基硅烷(0.26g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得产物,即M6有机化合物。
M6有机化合物的1H NMR:δ3.87-4.02(2H,3.92(s),3.97(s)),5.57-5.89(5H,5.62(d,J=1.9Hz),5.68(dd,J=11.0,1.9Hz),5.72(dd,J=10.9,1.9Hz),5.82(d,J=11.0Hz),5.82(d,J=10.9Hz)),5.91-6.11(3H,5.97(d,J=5.3Hz),6.04(d,J=6.5Hz),6.05(d,J=1.9Hz)),6.55-6.68(2H,6.60(s),6.63(s)),7.30-7.66(8H,7.36(d,J=6.5Hz),7.39(d,J=5.3Hz),7.46(ddd,J=7.4,6.0,1.9Hz),7.55(ddd,J=7.6,6.5,1.4Hz),7.58(ddd,J=6.5,5.1,1.7Hz),7.59(ddd,J=8.0,6.0,1.8Hz)),7.91-8.25(6H,7.97(ddd,J=7.4,1.8,0.4Hz),8.00(ddt,J=8.0,1.9,0.4Hz),8.08(ddt,J=5.1,1.4,0.5Hz),8.19(ddt,J=7.6,1.7,0.4Hz)),8.36(1H,t,J=0.5Hz)。
实施例7
M7有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将2-溴甲基-4-叔丁基-吲哚(2.1g,9mmol),亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到二[吲哚并[1’,2’,3’]苯]并[1,2,4,5]苯中间体。将得到的中间体二[吲哚并[1’,2’,3’]苯]并[1,2,4,5]苯(0.4g,1mmol)、液溴(0.19g,1.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h;再加入叔丁醇钠(1.44g,15mmol)、苯并咪唑(0.12g,1mmol)与咔唑(0.17g,1mmol),继续反应,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,制得产物,即M7有机化合物。
M7有机化合物的1H NMR:δ3.94(2H,s),5.70(2H,dd,J=10.9,1.9Hz),5.77-5.90(4H,5.83(d,J=10.9Hz),5.85(d,J=1.9Hz)),5.99(2H,d,J=6.8Hz),6.81(2H,s),7.33-7.69(8H,7.39(d,J=6.8Hz),7.50(dd,J=7.0,5.4Hz),7.60(ddd,J=7.1,6.0,1.9Hz),7.62(ddd,J=7.1,6.8,2.0Hz)),8.08-8.21(4H,8.14(ddd,J=6.8,1.9,0.5Hz),8.15(ddt,J=6.0,2.0,0.5Hz)),8.51(2H,ddd,J=7.0,1.8,0.5Hz),8.66(2H,dd,J=5.4,1.8Hz)。
实施例8
M8有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将二[2-叔丁基苯基]-亚胺(2.5g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到产物,即M8有机化合物。
M8有机化合物的1H NMR:δ1.67(36H,s),7.51(4H,dd,J=8.1,1.9Hz),7.90(4H,dd,J=8.1,0.5Hz),8.15(4H,dd,J=1.9,0.5Hz)。
实施例9
M9有机化合物的制备
在氮气保护条件下,将5,5-二苯基-吖啶(3.0g,9mmol)、亚苯基双频那醇酯(1.6g,0.5mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.03g,0.05mmol)、叔丁醇钠(1.44g,15mmol)与200mL四氢呋喃溶剂于500mL三口瓶中,反应温度控制在95±3℃,回流反应24h,提纯分离得到产物,即M9有机化合物。
M9有机化合物的1H NMR:δ7.10(2H,ddd,J=8.3,1.8,0.5Hz),7.16-7.54(28H,7.23(dddd,J=7.3,1.4,1.1,0.5Hz),7.23(tt,J=7.7,1.1Hz),7.27(dddd,J=7.7,7.3,1.8,0.5Hz),7.36(ddd,J=8.4,8.0,1.8Hz),7.39(dd,J=8.5,5.7Hz),7.46(ddd,J=8.3,8.0,1.6Hz),7.47(dd,J=8.5,1.9Hz)),7.84(2H,ddd,J=8.4,1.6,0.5Hz),8.01-8.13(4H,8.07(ddd,J=5.7,1.9,0.5Hz),8.08(t,J=0.5Hz))。
2、发光器件的制备
(1)发光器件1的制备
将透明电极ITO(氧化铟锡,厚度为150nm)作为阳极,将涂布了ITO透明导电层的玻璃板在清洗剂中超声处理,并用去离子水中冲洗,在丙酮与乙醇混合溶剂中超声除油,在洁净环境下烘烤至完全除去水份,再用紫外光和臭氧清洗,并用低能阳离子束轰击表面。
把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内,抽真空至
1×10-5~1×10-4Pa,在上述阳极上真空蒸镀HATCN(二吡喃联氮基[2,3-f:2',3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六甲腈)形成空穴注入层1232,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为10nm,其HAT-CN的结构式如下所示:
在空穴注入层1232上真空蒸镀NPB(N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双(苯基)联苯胺)形成空穴传输层1233,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为30nm,其NPB的结构式如下所示:
在空穴传输层1233上真空蒸镀BCzPh(N,N’-二苯基-3,3'-联咔唑)形成电子阻挡层1237,其蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为10nm,其BCzPh的结构式如下所示:
电子阻挡层1237上真空蒸镀发光层1231,其发光层1231的材料由mCPBC(3-(咔唑-9-基)-9-[3-(咔唑-9-基)苯基]咔唑)、4CzIPN(2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈)与M1有机化合物(5%wt)组成,其质量比为65:30:5,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀总膜厚为20nm;其中“5%wt”是指蓝光染料的掺杂比例。
其mCPBC的结构式如下所示:
其4CzIPN的结构式如下所示:
在发光层1231上真空蒸镀CzPhPy(4,6-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶)形成空穴阻挡层1234,其蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为10nm。
其CzPhPy的结构式如下所示:
在空穴阻挡层1234上真空蒸镀DPyPA(9,10-二(3-(3-吡啶)苯基)蒽)形成电子传输层1236,其蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为10nm;其DpyPA的结构式如下所示:
在电子传输层1236上真空蒸镀LiF(氟化锂)形成作为电子注入层1235,蒸镀膜厚为0.5nm。
在电子注入层1235上真空蒸镀Al(铝)形成阴极,其蒸镀膜厚为150nm。
将上述蒸镀完成后采用紫外线固化树脂进行封装,得到发光器件1。
(2)发光器件2的制备
发光器件2的制备过程参照上述发光器件1的制备过程,不同的地方在于将M1有机化合物换成M8有机化合物,其余完全相同。
(3)发光器件3的制备
发光器件3的制备过程参照上述发光器件1的制备过程,不同的地方在于将M1有机化合物换成M9有机化合物,其余完全相同。
(4)对比例发光器件的制备
对比例器件的制备过程参照上述发光器件1的制备过程,不同的地方在于将M1有机化合物换成5CzCN(2,3,4,5,6-五咔唑苯腈),其余完全相同。5CzCN化合物的结构式如下所示:
3、发光器件的性能测试
λPL指的是10-6mol/L四氢呋喃溶液紫外激发下发光峰位;
LUMO/HOMO[eV]指的是高斯模型分子模拟的分子前线轨道;PLQY指的是荧光量子产率;EQEmax指的是最高外量子效率;Roll-Off-1000cd指的是器件在1000cd/m2下的相较最大外量子效率时,电流效率衰减比例;CIE指的是器件发光色坐标;λEL指的是发光光谱峰值。测试结果如下表1所示:
表1
由上表1可知,本专利提供的分子具有436nm~506nm的光致发光特性,可以满足OLED像素开发的需要;发光器件1~发光器件3与对比例发光器件具有相当的荧光量子产率,且发光器件2高于对比例发光器件,发光器件1~发光器件3与对比例发光器件具有相当的最高外量子效率;且采用本发明的有机化合物作为发光材料时,相比对比例器件中的化合物5CzCN,具备相当的发光颜色,在1000cd的效率滚降(Roll-Off)上更低,即在高亮度工况下,效率下降更低,具有更好的效率表现。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种有机化合物,其特征在于,所述有机化合物的结构式如下式(3)或式(4)所示:
其中,R1、R2、R3和R4分别独立的选自氢原子、烷基、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、巯基、卤素原子、苯基、苯甲基、苯乙基、二苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、吡喃基、喹啉基、吲哚基、咔唑基和苯胺基中的任一种;R5、R6、R7和R8分别独立的选自氢原子、含有O、N、P和S中的至少一种杂原子取代或非取代的C3~C60芳香族或脂肪族分子中的任一种。
2.根据权利要求1所述的有机化合物,其特征在于,所述R3和所述R4之间通过键合成环。
3.根据权利要求1所述的有机化合物,其特征在于,所述有机化合物的结构式如式(4)所示,所述R5和所述R6中任一取代基与其结构式中连接的碳形成碳碳双键,另一取代基不存在。
4.根据权利要求1所述的有机化合物,其特征在于,所述有机化合物的结构式如式(4)所示,所述R7和所述R8中任一取代基与其结构式中连接的碳形成碳碳双键,另一取代基不存在。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的有机化合物,其特征在于,所述有机化合物选自如下结构中的任一种:
6.一种发光器件,其特征在于,包括:
第一电极;
位于所述第一电极一侧的发光层;
位于所述发光层远离所述第一电极一侧的第二电极;
其中,所述发光层包括发光材料,所述发光材料包括一种或多种如权利要求1~3中任一项所述的有机化合物。
7.根据权利要求6所述的发光器件,其特征在于,所述发光材料的光致发光光谱的峰值为400nm~500nm,光致发光光谱的半峰宽小于40nm。
8.根据权利要求6所述的发光器件,其特征在于,所述发光材料的核心结构中成环碳原子数量,与核心结构中所有碳原子的比值大于60%。
9.根据权利要求6所述的发光器件,其特征在于,所述发光材料的分子取向因子大于66%。
10.根据权利要求6所述的发光器件,其特征在于,所述发光层还包括主体材料和客体材料,所述主体材料、客体材料与发光材料的质量比(50~70):(20~40):(1~10)。
11.根据权利要求10所述的发光器件,其特征在于,所述客体材料的第一单线态能级和第一三线态能级差值的绝对值小于或等于0.3eV。
12.根据权利要求10所述的发光器件,其特征在于,所述客体材料的峰值归一化的光致发光光谱的发射光谱的面积为S1;所述发光材料的峰值归一化的紫外可见吸收光谱的面积为S2;所述客体材料的峰值归一化的光致发光光谱的发射光谱的面积,与所述发光材料的峰值归一化的紫外可见吸收光谱的面积之间重叠的部分的面积为S3;
其中,S3/S2>10%;和/或,S3/S1>10%。
13.根据权利要求10所述的发光器件,其特征在于,所述客体材料的最高占据分子轨道能级与最低未占分子轨道能级之差大于2.30V。
14.根据权利要求10~13中任一项所述的发光器件,其特征在于,所述主体材料包括3-(咔唑-9-基)-9-[3-(咔唑-9-基)苯基]咔唑,所述客体材料包括2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈。
15.一种显示基板,其特征在于,包括:
阵列基板;
设置于所述阵列基板上的多个发光器件;至少一个发光器件为如权利要求6~14中任一项所述的发光器件。
16.一种显示装置,其特征在于,包括如权利要求15所述的显示基板。
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