一种硼氮化合物、其组合物及有机电致发光器件制造技术

本发明专利技术公开了一种硼氮化合物、其组合物及有机电致发光器件。本发明专利技术的硼氮化合物如式I所示。本发明专利技术的硼氮化合物在绿光至红光区发光且具有窄光谱发光特性，还能有效调节发射波长，实现发射波长493

【技术实现步骤摘要】
一种硼氮化合物、其组合物及有机电致发光器件


[0001]本专利技术属于有机电致发光
，具体涉及一种硼氮化合物、其组合物及有机电致发光器件。

技术介绍

[0002]有机电致发光技术在全色显示和固态白光照明领域展示出巨大的应用前景，在科研界以及产业界都得到了广泛的研究和关注。有机小分子光电材料因其结构明确、易于修饰、提纯加工简单等优点而被大量的用作高性能电致发光材料。目前来说，传统荧光染料分子往往具有很高的光致荧光量子产率，但基于这些荧光材料的电致发光器件(OLED：Organic Light Emitting Devices)受制于25％内量子效率的限制，电致荧光器件外量子效率普遍低于5％，与磷光器件的效率还有很大差距。目前能实现突破25％的内量子效率限制的荧光电致发光器件主要采用了延迟荧光机制，利用该机制能有效利用器件内的三重激发态能量。延迟荧光机制主要包括两类：(1)TTA(Triplet
‑
Triplet Annihilation，三重态
‑
三重态湮灭)机制；(2)TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence，热活化延迟荧光)机制。TTA机制是利用两个三重态激子融合产生单重态激子，提高单重态激子生成比率的机制，但其器件最大内量子效率只有40％
‑
62.5％。TADF机制是利用具有较小单重态
‑
三重态能级差(ΔE
ST
)的有机小分子材料，其三重态激子在环境热能下可通过反向系间窜越(RISC)这一过程转化为单重态激子的机制。理论上其器件内量子效率能达到100％。但其器件在高亮度下效率滚降较大，限制了其在全色显示和白光照明中的应用。TADF分子主要作为客体材料掺杂在宽禁带主体材料中实现高效率的热活化延迟荧光(见J.Am.Chem.Soc.2012,134,14706；Nature,2012,492,234；Mater.Horiz.,2014,1,264)。
[0003]和传统荧光分子局域态(LE)发光不同，TADF发射主要源自分子内电荷转移(ICT:intramolecular charge transfer)态的跃迁。由于绝大多数TADF发光分子结构采用电子给体(D:donor)基团与电子受体(A；acceptor)基团通过共轭或者非共轭连接的形式，即所谓的D
‑
A结构(结构1)，其电子给体基团和电子受体基团空间上是分离的，将该类分子定义为：分离型D
‑
A结构。这种D
‑
A型结构有利于分子的最高占有轨道(HOMO:the highest occupied molecular orbital)和最低空轨道(LUMO:the lowest unoccupied molecular orbital)实现空间上的分离，进而容易获得TADF发光。而且，基于D
‑
A型结构很容易实现发射光谱峰位(波长)即发光颜色的调控，其原因在于电子给体和电子受体的结构及相对得失电子能力容易优化。但是，如结构1所示的D
‑
A结构很容易导致分子处于基态和激发态时的构型和构象变化、产生丰富的分子振动模式，因此基于结构如结构1所示的TADF分子发射光谱谱带较宽，多数这类发光分子的发射光谱半峰宽超过100nm。较宽的光谱虽然有利于照明上的应用，但却不能够满足显示领域高色纯度的要求。而OLED发光最主要的用途在于显示，所以TADF材料的窄光谱设计(即较小半峰宽)显得十分必要。
[0004][0005]结构1.D
‑
A型分子结构
[0006]近年来报道(见Angew.Chem.2018,130,11486；J.Am.Chem.Soc.,2018,140,1195；Adv.Mater.2016,28,2777；CN109155368A；WO2016/152544A1；WO2017/188111A1；WO2018/150832A1；WO2018/186374A1；WO2018/216990A1)了一些基于三配位B(硼)的发光化合物，其结构特征在于发光化合物至少含有一个B原子与三个苯环配位形成的刚性非常强的生色基核心结构，而且与B配位的三个苯环与N共价连接，这类分子被称为B
‑
N配合物(结构2)，即化合物是由芳香胺类有机分子与B配位形成的发光化合物。
[0007][0008]结构2.基于三配位B
‑
N配合物分子模型结构。
[0009]这类三配位B配合物的前线分子轨道具有一个特点，即最高占有轨道(HOMO:the highest occupied molecular orbital)和最低空轨道(LUMO:the lowest unoccupied molecular orbital)分别以交替布居(即所谓的共振结构)的方式分布在配位体系中，B处于LUMO轨道上，N处于HOMO轨道上。这类B
‑
N配合物由于其独特HOMO和LUMO交替布局电子结构(共振结构)使该类材料具有激发态电荷转移及TADF发光性能(将该类分子定义为：共振型D
‑
A分子)，而且十分重要的是其发射光谱谱带很窄，发射光谱半峰宽可以达到20nm左右，发射光谱具有非常优良的色纯度。基于此类化合物可以制备出高性能蓝光或者天蓝光(发光光光谱的峰值处于450
‑
490nm之间)有机电致发光器件，而且电致发光光谱很窄(半峰宽为25nm左右)，色纯度很高。然而，基于这种共振型B
‑
N位结构制备出发射光谱较窄的绿光及红光材料的设计合成十分困难。其主要原因在于，虽然通过扩大芳香胺共轭程度可以获得发光峰位处于绿光甚至红光区的分子，但是共轭体系扩大以后会破坏HOMO和LUMO交替布局的电子结构，同时会导致共轭体系振动模式大幅度增加，其结果会使激发态电子跃迁能级与分子振动能级耦合的机会增加，因此导致发射光谱变宽，无法获得具有理想色纯度的绿光和红光窄光谱发射材料。
[0010]基于有机电致发光二极管制备的有机电致发光显示屏(OLED显示屏)为了克服日光下(尤其是阳光较强烈情况下)发射光线对于显示效果的干扰需要在OLED显示屏表面附加偏振光学薄膜，其作用是消除显示屏表面的光反射效应。但是，当OLED显示屏发出的自然光偏振光学薄膜后被消除50％，其结果使OLED显示屏功耗大幅度升高，同时寿命会明显降低。如果OLED显示屏发出的光不是自然光而是理想的圆偏振光的话，OLED显示屏本身发出的光经过偏振光学薄膜后就不会发生部分消除现象，原理上可以100％地透过偏振光学薄膜用于信息显示。
[0011]因此，开发有窄光谱发射特性同时能够发射圆偏振光的新型发光材料及其在有机电致发光器件中的应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术分离型D
‑
A结构和共振型D
‑
A结构的化合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种如式I所示的硼氮化合物：其中，R1和R2独立地为H、D、卤素、C1‑
C
20
烷基、被一个或多个R
a
取代的C1‑
C
20
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、被一个或多个R
b
取代的
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、C3‑
C
10
环烷基、被一个或多个R
c
取代的C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基、5
‑
18元杂芳基、被一个或多个R
e
取代的5
‑
18元杂芳基或
‑
NR3R4，所述的5
‑
18元杂芳基和被一个或多个R
e
取代的5
‑
18元杂芳基中的杂原子独立地为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个；R
a
为D、卤素、CN、
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基、C2‑
C6烯基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
a
‑1取代的C6‑
C
14
芳基、5
‑
18元杂芳基、被一个或多个R
a
‑2取代的5
‑
18元杂芳基或
‑
NR5R6，所述的5
‑
18元杂芳基和被一个或多个R
a
‑2取代的5
‑
18元杂芳基中的杂原子独立地为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个；R
b
、R
c
、R
d
和R
e
独立地为D、卤素、CN、C1‑
C
12
烷基、被一个或多个卤素取代的C1‑
C
12
烷基、C2‑
C6烯基、
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
a
‑3取代的C6‑
C
14
芳基、5
‑
18元杂芳基、被一个或多个R
a
‑4取代的5
‑
18元杂芳基或
‑
NR7R8，所述的5
‑
18元杂芳基和被一个或多个R
a
‑4取代的5
‑
18元杂芳基中的杂原子独立地为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个；R
a
‑1、R
a
‑2、R
a
‑3和R
a
‑4独立地为D、卤素、CN、C1‑
C
12
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、5
‑
18元杂芳基或二苯胺基，所述的5
‑
18元杂芳基中的杂原子为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个；R3、R4、R5、R6、R7和R8独立地为C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
f
取代的C6‑
C
14
芳基，或者，R3和R4、R5和R6、或、R7和R8与其相连的氮原子一起独立地形成5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基，所述的5
‑
18元杂芳基和被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基中的杂原子独立地为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个；R
f
和R
g
独立地为D(氘)、卤素、CN、C1‑
C
12
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、5
‑
18元杂芳基或二苯胺基，所述的5
‑
18元杂芳基中的杂原子为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个；R
n
为
为手性轴，表示S或者R构型；R
n1
、R
n2
、R
n3
和R
n4
独立地为H、D(氘)、氰基、C1‑
C8烷基、
‑
O
‑
C1‑
C8烷基、C3‑
C
10
环烷基或C6‑
C
14
芳基，且“R
n1
、R
n2
和R
n3”或“R
n1
、R
n2
和R
n4”中至少一个为氰基；R
n5
和R
n6
、或、R
n7
和R
n8
与其相连的碳原子一起独立地形成5
‑
6元环烷基、被1个或多个R
n5
‑1取代的5
‑
6元环烷基、C6‑
C
14
芳基或被1个或多个R
n5
‑2取代的C6‑
C
14
芳基；R
n5
‑1和R
n5
‑2独立地为H、D(氘)、卤素、C1‑
C
20
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
24
芳基或5
‑
18元杂芳基，所述的5
‑
18元杂芳基中的杂原子独立地为N、S和O中的一种或多种，个数为1个、2个或3个。2.如权利要求1所述的如式I所示的硼氮化合物，其特征在于，所述的如式I所示的硼氮化合物为如下任一方案：方案A：R1独立地为H、C1‑
C
20
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基或
‑
NR3R4；R
d
为C1‑
C
12
烷基或
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基；R3和R4独立地为C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
f
取代的C6‑
C
14
芳基；或者，R3和R4与其相连的氮原子一起形成5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基；R
f
独立地为C1‑
C
12
烷基或
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基；R
g
独立地为C1‑
C
12
烷基；R
n
为“R
n1
、R
n2
和R
n3”或“R
n1
、R
n2
和R
n4”中一个为氰基，另两个为氢；R
n5
和R
n6
、或、R
n7
和R
n8
与其相连的碳原子一起独立地形成5
‑
6元环烷基或C6‑
C
14
芳基；方案B：R1独立地为H、C1‑
C
20
烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基或
‑
NR3R4；R
d
独立地为C1‑
C
12
烷基；R3和R4独立地为C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
f
取代的C6‑
C
14
芳基；或者，R3和R4与其相连的氮原子一起形成5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基；R
f
和R
g
独立地为C1‑
C
12
烷基；R
n
为
“
R
n1
、R
n2
和R
n3”或“R
n1
、R
n2
和R
n4”中一个为氰基，另两个为氢；R
n5
和R
n6
、或、R
n7
和R
n8
与其相连的碳原子一起独立地形成5
‑
6元环烷基或C6‑
C
14
芳基；方案C：R1独立地为H、C1‑
C
20
烷基、C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基；R
d
独立地为C1‑
C
12
烷基；R3和R4独立地为C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
f
取代的C6‑
C
14
芳基；或者，R3和R4与其相连的氮原子一起形成5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基；R
f
和R
g
独立地为C1‑
C
12
烷基；R
n
为“R
n1
、R
n2
和R
n3”或“R
n1
、R
n2
和R
n4”中一个为氰基，另两个为氢；R
n5
和R
n6
、或、R
n7
和R
n8
与其相连的碳原子一起独立地形成5
‑
6元环烷基或C6‑
C
14
芳基。3.如权利要求1所述的如式I所示的硼氮化合物，其特征在于，R1独立地为H、C1‑
C
20
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基或
‑
NR3R4，优选为H、C1‑
C
20
烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基或
‑
NR3R4，更优选为C1‑
C
20
烷基、C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基；和/或，R2独立地为C1‑
C
20
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、C3‑
C
10
环烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基或
‑
NR3R4，优选为C1‑
C
20
烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基或
‑
NR3R4，更优选C1‑
C
20
烷基、C6‑
C
14
芳基、被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基和/或，R
d
独立地为C1‑
C
12
烷基；和/或，R3和R4、或、R5和R6与其相连的氮原子一起形成5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基，优选被一个或多个R
g
取代的5
‑
18元杂芳基；和/或，R
n
为R
n1
、R
n2
、R
n3
和R
n4
独立地为H或氰基，且“R
n1
、R
n2
和R
n3”或“R
n1
、R
n2
和R
n4”、中至少一个为氰基；优选为R
n1
和R
n2
为H，R
n3
为氰基；和/或，R
n5
和R
n6
、或、R
n7
和R
n8
与其相连的碳原子一起独立地形成5
‑
6元环烷基或C6‑
C
14
芳
基，优选为5
‑
6元环烷基。4.如权利要求1所述的如式I所示的硼氮化合物，其特征在于，当R1、R2、R
a
、R
b
、R
c
、R
d
、R
e
、R
a
‑1、R
a
‑2、R
a
‑3和R
a
‑4独立地为卤素时，所述的卤素为F、Cl、Br或I；和/或，当R1和R2独立地为C1‑
C
20
烷基、被一个或多个R
a
取代的C1‑
C
20
烷基、
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基、被一个或多个R
b
取代的
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基时，所述的C1‑
C
20
烷基、所述的被一个或多个R
a
取代的C1‑
C
20
烷基、所述的
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基和所述的被一个或多个R
b
取代的
‑
O
‑
C1‑
C
20
烷基中的C1‑
C
20
烷基独立地为C1‑
C
10
烷基，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正己基、正辛基、正癸基或进一不更优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基；和/或，当R1和R2独立地为C3‑
C
10
环烷基或被一个或多个R
c
取代的C3‑
C
10
环烷基时，所述的C3‑
C
10
环烷基和所述的被一个或多个R
c
取代的C3‑
C
10
环烷基中的C3‑
C
10
环烷基独立地为环丙基、环丁基、环戊基或环己基或C7‑
C
10
三环环烷基，所述的C7‑
C
10
三环环烷基优选为金刚烷基；和/或，当R1和R2独立地为C6‑
C
14
芳基或被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基时，所述的C6‑
C
14
芳基或所述的被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基中的C6‑
C
14
芳基独立地为苯基、萘基、蒽基或菲基；和/或，当R1和R2独立地为被一个或多个R
d
取代的C6‑
C
14
芳基时，所述的R
d
的个数为1个、2个或3个；和/或，当R1和R2独立地为5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
e
取代的5
‑
18元杂芳基时，所述的5
‑
18元杂芳基和所述的被一个或多个R
e
取代的5
‑
18元杂芳基中的5
‑
18元杂芳基独立地为5
‑
6元杂芳基；和/或，当R
a
为
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基时，所述的
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基为
‑
O
‑
C1‑
C6烷基；和/或，当R
a
为C3‑
C
10
环烷基时，所述的C3‑
C
10
环烷基为C3‑
C6单环环烷基或C7‑
C
10
三环环烷基；和/或，当R
a
为5
‑
18元杂芳基或被一个或多个R
a
‑2取代的5
‑
18元杂芳基时，所述的5
‑
18元杂芳基和所述的被一个或多个R
a
‑2取代的5
‑
18元杂芳基中的5
‑
18元杂芳基独立地为5
‑
6元杂芳基；和/或，当R
b
、R
c
、R
d
和R
e
独立地为C1‑
C
12
烷基、被一个或多个卤素取代的C1‑
C
12
烷基或
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基时，所述的C1‑
C
12
烷基、所述的被一个或多个卤素取代的C1‑
C
12
烷基和所述的
‑
O
‑
C1‑
C
12
烷基中C1‑
C
12
烷基独立地为C1‑
C6烷基，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基或正己基；和/或，当R
b
、R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦，李成龙，张佐伦，
申请(专利权)人：吉林省元合电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：