一種含有咔唑衍生物的有機電致發光化合物及其發光器件的製作方法

2023-09-20 11:54:05 1

本發明涉及有機電致發光材料領域，具體涉及一種含有咔唑衍生物的有機電致發光化合物及其有機電致發光器件，屬於有機電致發光器件顯示
技術領域：
。
背景技術：
：有機電致發光器件(oleds)為在兩個金屬電極之間通過旋塗或者真空蒸鍍沉積一層有機材料製備而成的器件，一個經典的三層有機電致發光器件包含空穴傳輸層、發光層和電子傳輸層。由陽極產生的空穴經空穴傳輸層跟由陰極產生的電子經電子傳輸層結合在發光層形成激子，而後發光。有機電致發光器件可以根據需要通過改變發光層的材料來調節發射各種需要的光。有機電致發光器件作為一種新型的顯示技術，具有自發光、寬視角、低能耗、效率高、薄、色彩豐富、響應速度快、適用溫度範圍廣、低驅動電壓、可製作柔性可彎曲與透明的顯示面板以及環境友好等獨特優點，可以應用在平板顯示器和新一代照明上，也可以作為lcd的背光源。自從20世紀80年代底發明以來，有機電致發光器件已經在產業上有所應用，比如作為相機和手機等屏幕，但是目前的oled器件由於效率低，使用壽命短等因素制約其更廣泛的應用，特別是大屏幕顯示器，因此需要提高器件的效率。而制約其中的一個重要因素就是有機電致發光器件中的有機電致發光材料的性能。另外由於oled器件在施加電壓運行的時候，會產生焦耳熱，使得有機材料容易發生結晶，影響了器件的壽命和效率，因此，也需要開發穩定高效的有機電致發光材料。有機電致磷光現象，突破了有機電致發光量子效率低於25％的理論限制，提升到100％(baldom.a.,forrests.r.etal，nature,1998,395,151-154)，其應用也大大地提高了有機電致發光器件的效率。一般地，電致磷光需要採用主客體摻雜技術，常用的作為磷光主體材料的cbp(4,4'-bis(9-carbazolyl)-biphenyl)具有高效和高三線態能級，當其作為主體材料時，三線態能量能夠有效地從發光主體材料轉移到客體磷光發光材料。但是由於cbp的空穴易傳輸而電子難流動的特性，使得發光層的電荷不平衡，結果降低了器件的效率。技術實現要素：本發明首先提供一種含有咔唑衍生物的有機電致發光化合物，其為具有如下結構式i的化合物：其中，ar選自氫、氘、滷素、氰基、直鏈或者帶有支鏈c1-c12烷基、直鏈或者帶有支鏈c1-c8烷氧基、取代或者未取代的c6-c30芳基、取代或者未取代的c3-c30雜芳基、三芳香胺基、咔唑基、三芳基氧膦基；l選自單鍵、取代或者未取代的c6-c30芳基、取代或者未取代的c3-c30雜芳基；x和y其中一個選自o、s、se、cr1r2、nr3，另外一個為空；其中r1-r3分別獨立地選自氫、氘、滷素、氰基、直鏈或者帶有支鏈的c1-c12烷基、直鏈或者帶有支鏈的c1-c8烷氧基、取代或者未取代的c6-c30芳基。優選地，ar選自氫、氘、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、異丙基、異丁基、叔丁基、環己基、苯基、聯苯基、三聯苯基、二苯基苯、萘基、菲基、芴基、蒽基、二苯並呋喃基、二苯並噻吩基、苯並菲基、屈基、熒蒽基、芘基、苝基、咔唑基、三芳香胺基，以上芳基可以進一步被直鏈或者帶有支鏈的c1-c12烷基取代。優選地，l選自苯基、萘基、聯苯基。優選地，r1和r2分別獨立地選自甲基、乙基、丙基、苯基、聯苯基；r3選自苯基、聯苯基、萘基。進一步優選地，本發明的含有咔唑衍生物的有機電致發光化合物為下列結構式1-112的化合物：本發明的含有咔唑衍生物的有機電致發光化合物可以應用在有機電致發光器件、有機太陽能電池、有機薄膜電晶體或有機光感受器領域。本發明還提供了一種有機電致發光器件，該器件包含陽極、陰極和有機層，有機層包含發光層、空穴注入層、空穴傳輸層、空穴阻擋層、電子注入層、電子傳輸層中的至少一層，其中所述有機層中至少有一層含有如結構式i所述的含有咔唑衍生物的化合物：其中x、y、l和ar的定義如前所述。其中有機層為發光層；或者有機層為發光層和電子傳輸層；或者有機層為發光層、電子傳輸層和電子注入層；或者有機層為空穴傳輸層和發光層；或者有機層為空穴注入層、空穴傳輸層和發光層；或者有機層為空穴傳輸層、發光層和電子傳輸層；或者有機層為空穴注入層、空穴傳輸層、發光層和電子傳輸層；或者有機層為空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和電子注入層；或者有機層為空穴注入層、空穴傳輸層、阻擋層、發光層、電子傳輸層和電子注入層；或者有機層為空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層和空穴阻擋層；或者有機層為空穴傳輸層、發光層、電子注入層和空穴阻擋層。優選地，其中如結構式i所述的化合物所在的層為發光層、空穴傳輸層、空穴注入層中的至少一層。優選地，其中結構式i所述的空穴傳輸層化合物為結構式1-112的化合物。如結構式i所述的含有咔唑衍生物的化合物用於發光器件製備時，可以單獨使用，也可以和其他化合物混合使用；如結構式i所述的含有咔唑衍生物的電致發光化合物可以單獨使用其中的一種化合物，也可以同時使用結構式i中的兩種以上的化合物。本發明的有機電致發光器件，進一步優選的方式為，該有機電致發光器件包含陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層和陰極，其中發光層中含有至少一種結構式i的化合物；進一步優選地，發光層中含有至少一種結構式1-112的化合物。本發明的有機電致發光器件有機層的總厚度為1-1000nm，優選50-500nm。本發明的有機電致發光器件在使用本發明具有結構式i的化合物時，可以搭配使用其他材料，如在空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層和阻擋層中等，而獲得藍光、綠光、黃光、紅光或者白光。本發明有機電致發光器件的空穴傳輸層和空穴注入層，所需材料具有很好的空穴傳輸性能，能夠有效地把空穴從陽極傳輸到發光層上。除了上述具有結構式i所述化合物外，還可以包括其它小分子和高分子有機化合物，包括但不限於咔唑類化合物、三芳香胺化合物、聯苯二胺化合物、芴類化合物、酞菁類化合物、六氰基六雜三苯(hexanitrilehexaazatriphenylene)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌(f4-tcnq)、聚乙烯基咔唑、聚噻吩、聚乙烯或聚苯磺酸。本發明的有機電致發光器件的發光層，具有很好的發光特性，可以根據需要調節可見光的範圍。除本發明的具有結構式i化合物外，還可以含有如下化合物，包括但是不限於萘類化合物、芘類化合物、芴類化合物、菲類化合物、屈類化合物、熒蒽類化合物、蒽類化合物、並五苯類化合物、苝類化合物、二芳乙烯類化合物、三苯胺乙烯類化合物、胺類化合物、苯並咪唑類化合物、呋喃類化合物、有機金屬螯合物。本發明有機電致發光器件的有機電子傳輸材料要求具有很好的電子傳輸性能，能夠有效地把電子從陰極傳輸到發光層中，具有很大的電子遷移率。可以選擇如下化合物，但是不限於此：氧雜惡唑、噻唑類化合物、三氮唑類化合物、三氮嗪類化合物、三氮雜苯類化合物、喔啉類化合物、二氮蒽類化合物、含矽雜環類化合物、喹啉類化合物、菲囉啉類化合物、金屬螯合物(如alq3)、氟取代苯類化合物、苯並咪唑類化合物。本發明有機電致發光器件的電子注入層，可以有效地把電子從陰極注入到有機層中，主要選自鹼金屬或者鹼金屬的化合物，或選自鹼土金屬或者鹼土金屬的化合物或者鹼金屬絡合物，可以選擇如下化合物，但是不限於此：鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬的氧化物或者滷化物、鹼土金屬的氧化物或者滷化物、稀土金屬的氧化物或者滷化物、鹼金屬或者鹼土金屬的有機絡合物；優選為鋰、氟化鋰、氧化鋰、氮化鋰、8-羥基喹啉鋰、銫、碳酸銫、8-羥基喹啉銫、鈣、氟化鈣、氧化鈣、鎂、氟化鎂、碳酸鎂、氧化鎂，這些化合物可以單獨使用也可以混合物使用，也可以跟其他有機電致發光材料配合使用。本發明的有機電致發光器件中有機層的每一層，可以通過真空蒸鍍法、分子束蒸鍍法、溶於溶劑的浸塗法、旋塗法、棒塗法或者噴墨列印等方式製備。對於金屬電機可以使用蒸鍍法或者濺射法進行製備。器件實驗表明，本發明如結構式i所述的含有咔唑衍生物的化合物具有較好熱穩定性、高發光效率、高發光純度。採用該含有咔唑衍生物的有機電致發光化合物製作的有機電致發光器件具有電致發光效率良好和色純度優異以及壽命長的優點。附圖說明圖1為本發明的一種有機電致發光器件結構示意圖；其中，110代表為玻璃基板，120代表為陽極，130代表為空穴注入層，140代表為空穴傳輸層，150代表為阻擋層，160代表為發光層，170代表為電子傳輸層，180代表為電子注入層，190代表為陰極。具體實施方式為了更詳細敘述本發明，特舉以下例子，但是不限於此。實施例中間體a2的合成中間體a1的合成在三口燒瓶中，加入2-硼酸-二苯並呋喃(21g,0.1mol)、鄰溴硝基苯(20g,0.1mol)、碳酸鉀(27.6g,0.2mol)、四三苯基膦鈀(1g)、四氫呋喃(300ml)和水(100ml)，在氮氣保護下加熱回流12小時，冷卻，用二氯甲烷萃取，乾燥，過濾，濃縮，用甲醇攪拌，過濾，乾燥得到21g，產率72％。中間體a2的合成在燒瓶中，加入中間體a1(20g,69mmol)、鄰二氯苯(200ml)、亞磷酸三乙酯(100ml)，在氮氣保護下加熱回流12小時，冷卻，加壓除去溶劑，粗產品經柱層析純化得到6.2g，產率35％。中間體b2的合成中間體b1的合成合成方法跟中間體a1一樣，除了用2-硼酸二苯並噻吩代替2-硼酸二苯並呋喃外，產率83％。中間體b2的合成合成方法跟a2一樣，除了用中間體b1代替中間體a1外，產率28％。中間體c2的合成中間體c1的合成合成方法跟中間體a1一樣，除了用4-硼酸二苯並呋喃代替2-硼酸二苯並呋喃外，產率84％。中間體c2的合成合成方法跟中間體a2一樣，除了用中間體c1代替中間體a1外，產率67％。中間體d2的合成中間體d1的合成合成方法跟a1一樣，除了用4-硼酸二苯並噻吩代替2-硼酸二苯並呋喃外，產率76％。中間體d2的合成合成方法跟a2一樣，除了用d1代替中間體a1外，產率74％。中間體e3的合成中間體e1的合成在燒瓶中，加入1,5-二溴-2,4-二硝基苯(10g,31mmol)、苯硼酸(11g,92mmol)、碳酸鉀(16g,124mmol)、四三苯基膦鈀(0.5g)、四氫呋喃(150ml)和水(50ml)，在氮氣保護下加熱回流12小時，冷卻，用二氯甲烷萃取，乾燥，過濾，濃縮，用乙醇攪拌過濾，得到產品7.3g，產率74％。中間體e2的合成在燒瓶中，加入中間體e1(8g,25mmol)、亞磷酸三乙酯(20ml)、鄰二氯苯(50ml)，在氮氣保護下加熱回流24小時，冷卻，減壓除去溶劑，加入甲醇攪拌，過濾，得到2.4g，產率38％。中間體e3的合成在燒瓶中，加入中間體e2(3g,12mmol)、碘苯(2.4g,12mmol)、碳酸鉀(3.3g,24mmol)、碘化亞銅(0.3g)、鄰菲囉啉(0.3g)和二甲基亞碸(30ml)，氮氣保護下加熱回流10小時，反應完畢，減壓除去溶劑，粗產品經柱層析純化得到2.2g，產率56％。中間體1a的合成往反應燒瓶中加入7,7-二甲基-5h-茚並[2,1-b]咔唑(10g,35.3mmol)、對溴碘苯(12g,42mmol)、叔丁醇鉀(7.9g,70.6mmol)、醋酸鈀(0.3g,1.3mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸鹽(0.8g,2.7mmol)和甲苯(150ml)，氮氣保護下加熱回流24小時，冷卻，除去甲苯，加入二氯甲烷，水洗，乾燥，粗產品過柱，得到10g產品，產率57％。用類似的方法製備以下化合物：中間體2a的合成在單口燒瓶中加入中間體1a(4.37g,10mmol)、聯硼酸頻納醇酯(3.0g,12mmol)、醋酸鉀(3.0g)、1,1'-雙二苯基膦二茂鐵二氯化鈀(50mg)、二氧六環(60ml)，加熱到100℃反應12小時，趁熱過矽膠，用二氯甲烷洗滌濾餅，旋蒸乾溶劑，粗產品用柱層析純化，得到產物2.8g，產率60％。用類似的方法製備以下化合物：中間體3a的合成在單口瓶中加入苯甲腈(5g,49mmol)、5-溴-2-氨基吡啶(8.3g,49mmol)、溴化亞銅(1g)、鄰菲囉啉(1g)、碘化鋅(3g)、鄰二氯苯(50ml)，通空氣130度反應24小時，冷卻至室溫後用乙酸乙酯稀釋，過濾除去無機鹽，濾液濃縮後使用柱層析分離。得到白色固體5.7g，產率47％。用類似的方法製備以下化合物:實施例1化合物2的合成在燒瓶中，加入中間體2a(1.8g,3.7mmol)、中間體3b(1.2g,3.7mmol)、碳酸鉀(1g,7.5mmol)、四三苯基膦鈀(0.3g)、四氫呋喃(20ml)和水(10ml)，在氮氣保護下加熱回流12小時，冷卻，用二氯甲烷萃取，乾燥，濃縮，粗產品經柱層析純化得到1.3g，產率58％。實施例2-12用類似的方法製備以下化合物：實施例2-16用類似的方法製備以下化合物：實施例13-24有機電致發光器件的製備使用本發明實施例中的化合物製備oled。首先，將透明導電ito玻璃基板110(上面帶有陽極120)(中國南玻集團股份有限公司)依次經：去離子水、乙醇、丙酮和去離子水洗淨，再用氧等離子處理30秒。然後，在ito上蒸鍍3nm厚的mno3(氧化鉬)為空穴注入層130。然後，在空穴注入層上蒸鍍50nm厚的tapc為空穴傳輸材料140。然後，蒸鍍tcta，形成5nm厚的電子阻擋層150。然後，在電子阻擋層上蒸鍍20nm厚的發光層160，其中，本發明化合物為主體發光材料，而以3％重量比的ir(ppy)3作為磷光摻雜客體材料。然後，在發光層上蒸鍍40nm厚的bmpypb作為電子傳輸層170。最後，蒸鍍1nmlif為電子注入層180和80nmal作為器件陰極190。所製備的器件(結構示意圖見圖1)用photoresearchpr650光譜儀測得的在5000cd/m2的亮度下的電流效率為如表1。比較例比較例製備的器件跟實施例13-24的器件製備方法一樣，除了用cbp代替本發明化合物作為主體材料外。表1實施例化合物電流效率(cd/a)發光顏色13251綠光14754綠光151456綠光162155綠光173857綠光186654綠光197856綠光208257綠光219153綠光2210058綠光2310257綠光2410656綠光比較例cbp45綠光器件中所述結構式如下：從表中可以看出，本發明的新型有機材料用於有機電致發光器件，可以降低工作電壓，提高器件效率，是具有優良性能的磷光主體材料。如上所述，本發明的化合物具有高的穩定性，製備的有機電致發光器件具有高的效率和光純度。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本
技術領域：
中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。當前第1頁12