苯并咪唑类n-型掺杂剂及其在有机电致发光器件中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种苯并咪唑类n‑型掺杂剂，具有式(1)所示结构的含苯并咪唑卤素阴离子的有机离子盐、式(2)所示结构的中性n‑型掺杂材料或式(3)所示结构的二聚体类n‑型掺杂材料，其用作电子传输材料的掺杂剂时可增强电子注入，提高薄膜电子迁移率和载流子浓度，增加器件电流密度，提高器件效率和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机电致发光材料领域，具体涉及一种可应用于有机电致发光器件的的苯并咪唑类n-型掺杂剂，及其在有机电致发光领域的应用。
技术介绍
有机电致发光器件OLED的发光层主要采用全荧光材料、全磷光材料或荧光材料和磷光材料混合的方式进行制作。由于蓝光、绿光、红光器件对空穴传输层HTL的要求不同，尤其是绿光和红光对HTL材料要具有高的三线态能级T1，但是具有高的三线态能级T1的HTL材料，一般都具有低的迁移率，驱动电压高，寿命短，所以为了同时满足红绿蓝器件的性能对HTL材料既要有高的T1又要有高的迁移率，目前这类材料很难找到。在OLED显示器件制备过程中，为了降低工艺难度与生产成本，一般采用精密Mask分别真空蒸镀红、绿、蓝子像素的发光层，而发光层之外的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、空穴/激子阻挡层等共用统一蒸镀成膜。由于红、绿色子像素发光层采用的磷光染料的三线态激子寿命较长，容易扩散至电子传输层，导致激子淬灭失活，因此在发光层和电子传输层之间设置一层激子阻挡层(HBL)。激子阻挡层材料一般要求具有较高的三线态能级以及较高的HOMO能级，从而阻挡三线态激子进入电子传输层。n-型掺杂剂的HOMO能级必须在主体材料的LUMO能级之上，而HOMO能级过高会使掺杂剂材料在空气中不稳定。传统的电子传输材料ETM的LUMO能级在-3.0eV左右，这就要求掺杂剂的HOMO能级必须在-3.0eV以上，此类掺杂剂就会在空气中快速被氧化。含n-型掺杂剂的有机蒸发层导电率不高。CN200680050740.X公开了至少一种被掺杂的可逆向还原的有机半导体材料邻菲罗啉衍生物和至少一种掺杂剂(金属络合物)(n-掺杂)改善有机蒸发层的电导率(高蒸镀温度高导电率)。掺杂浓度0.5～25wt％。该专利文献掺杂剂含金属原子，易造成发光猝灭。CN200710089662.0公开了至少一种基质材料(电子传输材料)和至少一种非活性掺杂剂的混合物在同一个蒸发源共蒸，经蓝光照射，从而使得导电率提高。需要额外提供能源，且可共蒸混掺材料少，掺杂浓度不易控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种苯并咪唑类n-型掺杂剂，其用作电子传输材料时可增强电子注入，提高薄膜电子迁移率和载流子浓度，增加器件电流密度，提高器件效率和稳定性。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种苯并咪唑类n-型掺杂剂，具有式(1)所示结构的含苯并咪唑卤素阴离子的有机离子盐、式(2)所示结构的中性n-型掺杂材料或式(3)所示结构的二聚体类n-型掺杂材料：其中：BI具有式(4)或式(5)所示的结构，R1～R10相同或不同，分别独立地选自甲氧基、二甲氨基、取代或未取代的吲哚并咔唑基，取代或未取代的咔唑基，取代或未取代的联咔唑基，取代或未取代的三苯胺基，取代或未取代的吩噁嗪基；所述取代的吲哚并咔唑基，取代的咔唑基，取代的联咔唑基，取代的三苯胺基，取代的吩噁嗪基中的取代基为C1-C6的烷基、甲氧基、二甲氨基、乙氧基或苯基中一种或其中的几种；Ar为2-甲氧基苯、2,6-二甲氧基苯或2,4,6-三甲氧基苯；X为卤素。所述含苯并咪唑的有机离子盐具有式(21)-式(26)所示结构，所述中性n-型掺杂材料具有式(27)-式(32)所示结构，所述二聚体类n-型掺杂材料具有式(33)-式(38)所示结构：R1～R6相同或不同，分别独立地选自甲氧基，二甲氨基，取代或未取代的吲哚并咔唑基，取代或未取代的咔唑基，取代或未取代的联咔唑基，取代或未取代的三苯胺基，取代或未取代的吩噁嗪基；所述取代的吲哚并咔唑基，取代的咔唑基，取代的联咔唑基，取代的三苯胺基，取代的吩噁嗪基中的取代基为C1-C6的烷基、甲氧基、二甲氨基、乙氧基或苯基中一种或其中的几种。所述含苯并咪唑的有机离子盐具有式(1-1)-式(1-15)所示结构，所述中性n-型掺杂材料具有式(2-1)-式(2-19)所示结构，所述二聚体类n-型掺杂材料具有式(3-1)-式(3-6)所示结构：所述的苯并咪唑类n-型掺杂剂在有机电致发光器件中用作电子传输层的掺杂材料。一种有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的阳极层、有机发光功能层和阴极层；所述有机发光功能层包括空穴传输层、有机发光层以及电子传输层，所述电子传输层中掺杂有所述的苯并咪唑类n-型掺杂剂。所述苯并咪唑类n-型掺杂剂占电子传输层的0.5-30wt％。与现有技术相比，本专利技术的苯并咪唑衍生物的优点是：(1)本专利技术的苯并咪唑类n-型掺杂剂为能够在空气中稳定存在的含咪唑基团，包括含苯并咪唑的卤素阴离子的有机盐类，中性有机分子和二聚分子等，通过真空加热后，分解产生活泼的自由基，实现N掺杂的效果。由于掺杂剂是有机分子，和传统使用的无机碱金属类N型掺杂剂相比，可以通过分子设计(改变取代基种类和数目等)，调节掺杂效果。在有机分子中上引入给电子的取代基，提高自由基的活泼性，使其HOMO能级高于-3.0eV。由于常用的OLED电子传输材料LUMO能级约-3.0eV，因此掺杂有本专利技术的苯并咪唑类n-型掺杂剂的电子传输层可增强电子注入，提高薄膜电子迁移率和载流子浓度，增加器件电流密度，提高器件效率和稳定性。本专利技术的苯并咪唑类N掺杂剂在空气中稳定存在，便于长期存储。(2)本专利技术的苯并咪唑类n-型掺杂剂的蒸镀温度低，仅150℃左右，和常见电子传输材料相当，而远远低于常用的碱金属盐类N型掺杂剂的蒸镀温度(大于600℃)，因此可以实现在有机腔室内与有机电子传输材料共蒸镀，降低成本。(3)另外，相比于传统使用的基于碱金属原子/碱土金属原子的n-型掺杂剂，此类低温可蒸镀的有机n-型掺杂剂系列可以避免因金属原子渗透造成的发光淬灭现象，提高了器件效率和延长寿命等性能。附图说明图1为实施例1及对比例1和对比例2的器件的电压电流密度曲线；图2为实施例1及对比例1和对比例2的器件的亮度电流效率曲线图；图3为实施例1及对比例1和对比例2的器件的亮度功率效率曲线图；图4为实施例1及对比例1和对比例2的器件的寿命曲线图；图5为为实施例1及对比例1和对比例2的器件的电压亮度曲线；图6为为有机电致发光器件的结构示意图；其中01-基板，02-阳极层，03-阴极层，04-空穴注入层，05-空穴传输层，06-发光层，07-电子传输层。具体实施方式下面将通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述。本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本专利技术的构思充分传达给本领域技术人员，本专利技术将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。本专利技术提供的一种苯并咪唑类n-型掺杂剂，具有式(1)所示结构的含苯并咪唑卤素阴离子的有机离子盐、式(2)所示结构的中性n-型掺杂材料或式(3)所示结构的二聚体类n-型掺杂材料：其中：BI具有式(4)或式(5)所示的结构，R1～R10相同或不同，分别独立地选自甲氧基、二甲氨基、取代或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯并咪唑类n‑型掺杂剂，其特征在于，具有式(1)所示结构的含苯并咪唑卤素阴离子的有机离子盐、式(2)所示结构的中性n‑型掺杂材料或式(3)所示结构的二聚体类n‑型掺杂材料：其中：BI具有式(4)或式(5)所示的结构，R1～R10相同或不同，分别独立地选自甲氧基、二甲氨基、取代或未取代的吲哚并咔唑基，取代或未取代的咔唑基，取代或未取代的联咔唑基，取代或未取代的三苯胺基，取代或未取代的吩噁嗪基；所述取代的吲哚并咔唑基，取代的咔唑基，取代的联咔唑基，取代的三苯胺基，取代的吩噁嗪基中的取代基为C1‑C6的烷基、甲氧基、二甲氨基、乙氧基或苯基中一种或其中的几种；Ar为2‑甲氧基苯、2,6‑二甲氧基苯或2,4,6‑三甲氧基苯；X为卤素。

【技术特征摘要】
1.一种苯并咪唑类n-型掺杂剂，其特征在于，具有式(1)所示结构的含苯并咪唑卤素阴离子的有机离子盐、式(2)所示结构的中性n-型掺杂材料或式(3)所示结构的二聚体类n-型掺杂材料：其中：BI具有式(4)或式(5)所示的结构，R1～R10相同或不同，分别独立地选自甲氧基、二甲氨基、取代或未取代的吲哚并咔唑基，取代或未取代的咔唑基，取代或未取代的联咔唑基，取代或未取代的三苯胺基，取代或未取代的吩噁嗪基；所述取代的吲哚并咔唑基，取代的咔唑基，取代的联咔唑基，取代的三苯胺基，取代的吩噁嗪基中的取代基为C1-C6的烷基、甲氧基、二甲氨基、乙氧基或苯基中一种或其中的几种；Ar为2-甲氧基苯、2,6-二甲氧基苯或2,4,6-三甲氧基苯；X为卤素。2.根据权利要求1所述苯并咪唑类n-型掺杂剂，其特征在于，所述含苯并咪唑的有机离子盐具有式(21)-式(26)所示结构，所述中性n-型掺杂材料具有式(27)-式(32)所示结构，所述二聚体类n-型掺杂材料具有式(33)-式(38)所示结构：R1～R6相同或不同，分别独立地选自甲氧基，二甲氨基，取代或未取代的吲哚并咔唑基，取代或...

【专利技术属性】
技术研发人员：段炼，宾正杨，刘嵩，谢静，赵菲，
申请(专利权)人：昆山国显光电有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32