一种氮杂氧杂蒽酮类化合物及其在OLED器件上的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种氮杂氧杂蒽酮类化合物及其在有机电致发光器件上的应用，该化合物以氮杂氧杂蒽酮为核心，具有分子间不易结晶、不易聚集、具有良好成膜性的特点。本发明专利技术化合物作为OLED发光器件的发光层主体材料使用时，器件的电流效率，功率效率和外量子效率均得到很大改善；同时，对于器件寿命提升非常明显。

A aza anthraquinone compound and its application in OLED devices

The present invention discloses a kind of AZA xanthone compounds and organic electroluminescent devices on the application of the compound to aza xanthones as the core, with intermolecular is not easy to crystallize, easy to gather, the characteristics of the film has good form. The present invention compounds as OLED light emitting device using the light emitting layer of the main material, the device current efficiency, power efficiency and external quantum efficiency have been greatly improved; at the same time, for the life of the device is very obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种氮杂氧杂蒽酮类化合物及其在OLED器件上的应用
本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种氮杂氧杂蒽酮类的化合物，以及其作为发光层主体材料在有机发光二极管上的应用。
技术介绍
有机电致发光(OLED:OrganicLightEmissionDiodes)器件技术既可以用来制造新型显示产品，也可以用于制作新型照明产品，有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明，应用前景十分广泛。OLED发光器件犹如三明治的结构，包括电极材料膜层，以及夹在不同电极膜层之间的有机功能材料，各种不同功能材料根据用途相互叠加在一起共同组成OLED发光器件。作为电流器件，当对OLED发光器件的两端电极施加电压，并通过电场作用有机层功能材料膜层中的正负电荷，正负电荷进一步在发光层中复合，即产生OLED电致发光。有机发光二极管(OLEDs)在大面积平板显示和照明方面的应用引起了工业界和学术界的广泛关注。然而，传统有机荧光材料只能利用电激发形成的25％单线态激子发光，器件的内量子效率较低(最高为25％)。外量子效率普遍低于5％，与磷光器件的效率还有很大差距。尽管磷光材料由于重原子中心强的自旋-轨道耦合增强了系间窜越，可以有效利用电激发形成的单线态激子和三线态激子发光，使器件的内量子效率达100％。但磷光材料存在价格昂贵，材料稳定性较差，器件效率滚落严重等问题限制了其在OLEDs的应用。热激活延迟荧光(TADF)材料是继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第三代有机发光材料。该类材料一般具有小的单线态-三线态能级差(△EST)，三线态激子可以通过反系间窜越转变成单线态激子发光。这可以充分利用电激发下形成的单线态激子和三线态激子，器件的内量子效率可以达到100％。同时，材料结构可控，性质稳定，价格便宜无需贵重金属，在OLEDs领域的应用前景广阔。近年来，热激活延迟荧光(TADF)主体材料因具有平衡的空穴和电子载流子流，提高了电子和空穴的复合效率，进而有利于增强器件的发光效率，降低效率的滚降。同时，主体材料的给体和受体之间具有很强的分子内电荷转移，导致材料本身的三重态能级被拉低，限制了其在工业化生产中的应用。就当前OLED显示照明产业的实际需求而言，目前OLED材料的发展还远远不够，落后于面板制造企业的要求，作为材料企业开发更高性能的有机功能材料显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种氮杂氧杂蒽酮类的化合物及其在有机电致发光器件上的应用。本专利技术化合物基于TADF机理，以氮杂氧杂蒽酮类为核心，作为发光层主体材料应用于有机发光二极管，本专利技术制作的器件具有良好的光电性能，能够满足面板制造企业的要求。本专利技术的技术方案如下：一种以氮杂氧杂蒽酮为核心的化合物，所述化合物的结构如通式(1)所示：通式(1)中，X表示氧原子或硫原子；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8分别独立的表示为C-H、C或N，且Z1-Z8中有1～2个为N；通式(1)中，m表示为C-Ar1的数量，n表示为C-Ar2的数量；m选取1或2；n选取0或1；通式(1)中，Ar1、Ar2分别独立的表示-Ar-R或者-R；Ar表示C1-10烷基取代或未取代的芳基；其中，R选取氢原子、C1-10烷基、C1-10烷基取代或未取代的芳基、通式(2)或通式(3)所示结构，且至少有一个R选取通式(2)或通式(3)所示结构：通式(2)中，X1表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；R1、R2分别独立的选取氢、C1-10的烷基、C4-20的芳基、通式(4)或通式(5)所示结构：通式(4)中，a为其中X2、X3分别独立的表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；a通过CL1-CL2键、CL2-CL3键、CL3-CL4键、CL4-CL5键、CL‘1-CL’2键、CL‘2-CL’3键、CL‘3-CL’4键或CL‘4-CL’5键连接在通式(2)上；通式(5)中，Ar4、Ar5分别独立的表示为C5-20芳基，或C5-20杂芳基；通式(3)中，R3、R4分别独立的选取氢、C1-10的烷基、C4-20的芳基、通式(6)或通式(7)所示结构：通式(6)中，b为其中X2、X3分别为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；b通过CL1-CL2键、CL2-CL3键、CL3-CL4键、CL‘1-CL’2键、CL‘2-CL’3键或CL‘3-CL’4键连接在通式(3)上；通式(7)中，Ar6、Ar7分别独立的表示为C5-20芳基，或C5-20杂芳基。优选的，所述通式(1)中R的具体结构式包括并且不限于：中的任一种。优选的，所述化合物的具体结构式包括并且不限于：中的任一种。本申请人还提供了一种包含所述化合物的有机电致发光器件，所述化合物作为发光层的主体材料，用于制作OLED器件。本申请人还提供了一种制备所述化合物的方法，制备过程中发生的反应方程式为：反应方程式1中，Y1、Y2分别独立的表示为氯原子、溴原子或碘原子；其中，反应式1具体反应步骤如下：称取氮杂氧杂蒽酮的卤代化合物和RH，用甲苯溶解；再加入Pd2(dba)3、三叔丁基磷、叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于反应温度95～100℃，反应10～24小时，冷却、过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到目标产物；所述氮杂氧杂蒽酮的卤代化合物与RH的摩尔比为1:1.0～4.0；Pd2(dba)3与氮杂氧杂蒽酮的卤代化合物的摩尔比为0.006～0.02:1，三叔丁基磷与氮杂氧杂蒽酮的卤代化合物的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与氮杂氧杂蒽酮的卤代化合物的摩尔比为1.0～3.0:1。本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术化合物结构分子内包含电子给体(donor,D)与电子受体(acceptor,A)的组合可以增加轨道重叠、提高发光效率，同时连接芳香杂环基团以获得HOMO、LUMO空间分离的电荷转移态材料，实现小的S1态和T1态的能级差，从而在热刺激条件下实现反向系间窜越。本专利技术化合物以氮杂氧杂蒽酮为母核，再连接芳香杂环基团，具备很强的刚性，破坏了分子对称性，从而破坏分子的结晶性，避免了分子间的聚集作用。所述化合物结构分子内包含氮杂氧杂蒽酮作为电子受体(acceptor,A)，有利于电子在发光层中的传输。连接的杂环基团是电子给体(donor,D)，它有利于空穴在发光层中的传输。氮杂氧杂蒽酮内部的氧原子是饱和原子，它不仅具有很强的刚性，还有利于提高母核化合物三重态能级，电子给体和电子受体的组合可以提高电子和空穴的迁移率、降低启动电压，提高激子的复合效率，提高器件性能。与普通的氧杂蒽为母核的化合物相比，本化合物的母核上有1～2个氮原子，氮原子的引入提高了氧杂蒽酮母核的吸电子能力，进一步提高了整体分子的电负性，从而影响了本专利技术化合物的前线分子轨道及电子云分布，拉低了前线分子轨道的HOMO和LUMO；氮杂的位置处于前线分子轨道的LUMO，即氮原子的引入对LUMO能级拉低作用更显著，导致分子的Eg有所降低，进而减小了S1态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以氮杂氧杂蒽酮为核心的化合物，其特征在于所述化合物的结构如通式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种以氮杂氧杂蒽酮为核心的化合物，其特征在于所述化合物的结构如通式(1)所示：通式(1)中，X表示氧原子或硫原子；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8分别独立的表示为C-H、C或N，且Z1-Z8中有1～2个为N；通式(1)中，m表示为C-Ar1的数量，n表示为C-Ar2的数量；m选取1或2；n选取0或1；通式(1)中，Ar1、Ar2分别独立的表示Ar-R或者-R；Ar表示C1-10烷基取代或未取代的芳基；其中，R选取氢原子、C1-10烷基、C1-10烷基取代或未取代的芳基、通式(2)或通式(3)所示结构，且至少有一个R选取通式(2)或通式(3)所示结构：通式(2)中，X1表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；R1、R2分别独立的选取氢、C1-10的烷基、C4-20的芳基、通式(4)或通式(5)所示结构：通式(4)中，a为其中X2、X3分别独立的表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；a通过CL1-CL2键、CL2-CL3键、CL3-CL4键、CL4-CL5键、CL‘1-CL’2键、CL‘2-CL’3键、CL‘3-CL’4键或CL‘4-CL’5键连接在通式(2)上；通式(5)中，Ar4、Ar5分别独立的表示为C5-20芳基，或C5-20杂芳基；通式(3)中，R3、R4分别独立的选取氢、C1-10的烷基、C4-20的芳基、通式(6)或通式(7)所示结构：通式(6)中，b为其中X2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，李崇，张小庆，张兆超，
申请(专利权)人：江苏三月光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32