一种三蝶烯硼氮化合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种三蝶烯硼氮化合物及其应用，所述三蝶烯硼氮化合物具有式I所示结构，本发明专利技术的三蝶烯硼氮化合物作为OLED器件的发光层材料能够减少发光分子间激发子的湮灭，减少电流滚降，尤其是应用于有机电致蓝光OLED中能够改善电流滚降，提高OLED器件性能。提高OLED器件性能。提高OLED器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三蝶烯硼氮化合物及其应用


[0001]本专利技术属于有机发光材料
，涉及一种三蝶烯硼氮化合物及其有机光电器件应用。

技术介绍

[0002]有机半导体材料属于新型光电材料，其大规模研究起源于1977年由白川英树、A.Heeger及A.McDiamid共同发现了导电率可达铜水平的掺杂聚乙炔。随后，1987年Kodak公司的C.Tang等专利技术了有机小分子发光二极管(OLED)，1990年剑桥大学R.Friend及A.Holmes专利技术了聚合物发光二极管P
‑
OLED，以及1998年S.Forrest与M.Thomson专利技术了效率更高的有机磷光发光二极管PHOLED。由于有机半导体材料具有结构易调可获得品种多样、能带可调，甚至如塑料薄膜加工一样的低成本好处，加上有机半导体在导电薄膜、静电复印、光伏太阳能电池应用、有机薄膜晶体管逻辑电路和有机发光OLED平板显示与照明等众多领域获得应用，白川英树、A.Heeger及A.McDiamid三位科学家于2000年获得诺贝尔化学奖。
[0003]作为新一代平板显示应用的有机电致发光二极管，有机光电半导体材料要求有：1.高发光效率；2.优良的电子与空穴稳定性；3.合适的发光颜色；4.优良的成膜加工性；5.与液晶显示相比更低的成本。原则上，大部分共轭性有机分子(包含星射体)、共轭性聚合物和含有共轭性发色团配体的有机重金属络合物都有具备电激发光性能，应用在各类发光二极管，如有机小分子发光二极管(OLED)、聚合物有机发光二极管(POLED)、有机磷光发光二极管(PHOLED)、有机热激活延迟荧光发光二极管(TADF OLED)。有机磷光发光二极管兼用了单线激发态(荧光)和三线激发态(磷光)的发光机理，具有比小分子OLED及高分子POLED高得多的发光效率，已经应用在多款现代手机显示屏，但不足之处是需要使用贵重金属如铱或铂等，使得OLED显示屏手机造价高昂。佳能公司人员最早于2004年(US2006/0051616、US7749617)开创使用不含贵重金属的三线态发光材料，通过三线态与单线态系间逆向交换(Reverse inter system crossing)获得热激活延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence)，从而能使处于三重态的激子高效发出荧光。因此，类似含有贵重金属的磷光三线态发光材料，不含贵重金属的TADF材料的发光效率是一般荧光OLED材料的3～4倍，内量子效率可达100％。因此，TADF发光材料可望大大降低高效有机发光材料的成本，增加OLED显示板的竞争力。作为有机电致蓝光发光材料，磷光三线态有机金属发光材料虽然比荧光发光材料效率高3倍，但由于寿命问题，致使目前商用AMOLED中不得不使用效率较低但寿命相对更长的荧光蓝光材料。因此，开发更稳定、更高效的电致蓝光发光材料，尤其是高效、低成本而又寿命更长的TADF蓝光发光材料，一直是行业中颇具战略意义的课题。
[0004]在一般有机半导体材料中，根据洪特定则，三重态的能量会低于单重态，其能带差(
△
Es1
‑
t1)通常是0.6eV或以上，使得处于三重态的电子基本不可能回到单重态发射光波。而在TADF材料中，通过分子设计使得分子轨道中的最高占据轨道(HOMO)和最低未占轨道(LUMO)极少的重叠，制备出三线态和单线态能级差缩小，甚至只有0.3eV或以下的荧光材料，使电子有可能从三线态逆系跨越到单线态(或称为RISC)而获得类似于磷光发光一样达
到100％的电致发光效率。
[0005]在OLED器件中电荷的注入是通过在阳极施加正电压后，从阳极注入空穴，阴极施加负电压后注入电子，分别经过电子传输层与空穴转输层，同时进入发射层的本体材料或主体材料中，电子最终进入发光掺杂剂中的最低末占分子轨道(LUMO)，空穴进入发光掺杂剂中的最高占有分子轨道(HOMO)而形成激发态发光掺杂剂分子(激子态)。激子态回复到基态后伴随着发射光能，其发射光能波长正对应着发光分子掺杂剂的能隙(HOMO
‑
LUMO能级差)。
[0006]现有技术中报道了多重共振的硼氮化合物(Hatakeyama,et al,“Ultra pure blue thermally activated delayed fluorescencce molecules:Efficient HOMO
‑
LUMO separation by the multiple resonance effect”Adv.Mater.,2016,28,2777)具有发光光谱极其窄蓝色发光光谱。US20190058124公开了使用含硼有机半导体，获得高效蓝色发光材料，OLED器件发光效率达到甚至超过有机金属铱蓝色发光材料FIrPic。这类含硼有机发光材料具有三线态与单线态能级差小于0.4eV，表现出RISC热延迟荧光TADF发光特性，由硼原子键合的多元环呈现平面，有利于增强非键轨道成分，震动能级小势能面浅，抑制键能震动耦合，实现窄光谱发光。发射波长可以处于蓝色、绿色并且光谱半高峰宽小到30nm特性。但由于发色团由B、N连接，这种p
‑
π共轭本质上欠发达，其RISC(逆向窜系转化速率)较低(小于106/s)，造成激子利用率低，多元环面状特性也带来效率随电流密度增加发生很大的滚降，US2022/0209123A1公开了使用萘并噻吩等发达发色团，但并未解决OLED发光器件效率随电流增加滚降问题；EP3919500A1公开了侧链烷链取代和一些庞大基团取代，达到了提高发光效率的目的；CN202210502428公开了使用对称苯基噻吩含硼氮发光材料，获得寿命的改善。增加发光层客体材料比例，可以减少效率滚降问题，但同时又会带来发光客体材料在较高掺杂浓度下(>10％重量)发生分子间聚集而造成发光效率降低的问题。
[0007]最近现有技术中报道了使用三蝶烯良好的空间效应，键接在对称的含硼氮化合物中，但所涉及的是蓝绿光，且母核结构中的胺均为取代咔唑、取代吖啶或取代酚噁嗪等平面稠环类胺，如CN202110932210中所公开的如下材料：
[0008][0009]显然，为满足工业生产不断提升的性能提升要求，探索并获得高效、低成本、长寿命的有机OLED显示及照明产品，开发更好、效率更高与易于制造的有机半导体材料势在必行。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种三蝶烯硼氮化合物及其应用。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一方面，本专利技术提供一种三蝶烯硼氮化合物，所述三蝶烯硼氮化合物具有式I所示
结构：
[0013][0014]其中，Ar1、Ar2和Ar3各自独立地选自取代或未取代的六元至二十元芳环、取代或未取代的六元芳杂环、取代或未取代的五元芳杂环、取代或未取代的碳原子数不超过18的五元或六元芳杂环的键合体或稠合芳杂环；
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三蝶烯硼氮化合物，其特征在于，所述三蝶烯硼氮化合物具有式I所示结构：其中，Ar1、Ar2和Ar3各自独立地选自取代或未取代的六元芳环、取代或未取代的六元芳杂环、取代或未取代的五元芳杂环、取代或未取代的碳原子数不超过18的五元或六元芳杂环的键合体或稠合芳杂环；X1和X2各自独立地选自N
‑
R5、O、S、Se、CR6R7或SiR8R9；R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为满足价键数量的至少一个取代(即其各自的数量至少为一个)，分别独立地选自H、D(氘)、F、Cl、取代或为取代的C1‑
C
30
烷基、取代或未取代的C1‑
C
30
的烷氧基、
‑
NR
10
R
11
、取代或未取代的C3‑
C
30
的环烷基、取代或未取代的C1‑
C
30
烷硅基、取代或未取代的C6‑
C
50
的芳基、含有至少一个杂原子的取代或未取代C3‑
C
50
杂芳基、取代或未取代的C6‑
C
30
的稠合杂芳基或含有可反应性不饱和键的基团；R6、R7、R8、R9、R
10
、R
11
各自独立地选自C1
‑
C30烷基、C3
‑
C30的环烷基、取代或未取代的C6
‑
C50的芳基、含有至少一个杂原子的取代或未取代C3
‑
C50杂芳基、取代或未取代的C6
‑
C30的稠合杂芳基或含有可反应性不饱和键的基团；如上所述基团含有取代基时，所述取代基选自H、D(氘)、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、环戊基、己基、环己基、苯基、取代苯基、咔唑基、取代咔唑基、噻吩基、取代噻吩基、呋喃基、取代呋喃基、硒酚基、取代硒酚基、苯并噻吩基、取代苯并噻吩基、苯丙呋喃基、取代苯丙噻吩基、苯丙硒酚基、取代苯丙硒酚基、二苯丙噻吩基、取代二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、取代二苯并呋喃基、二苯丙硒酚基、取代二苯丙硒酚基，所述取代的基团中取代基选自H、氘、F、Cl、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、环戊基、己基、环己基、氰基、苯基、咔唑基、噻吩基、呋喃基、硒酚基、苯并噻吩基、苯丙呋喃基、苯丙硒酚基、二苯丙噻吩基、二苯并呋喃基、二苯丙硒酚基。2.根据权利要求1所述的三蝶烯硼氮化合物，其特征在于，所述Ar1、Ar2和Ar3各自独立地选自如下A1
‑
A16基团中的任意一种：
其中虚线代表基团的连接位置，Y为O、S、Se、SiR
14
R
15
或NR
14
R
15
，R
12
、R
13
、R
14
和R
15
为满足价键数量的至少一个取代(即其各自的数量至少为一个)，分别独立地选自H、D、F、Cl、取代或为取代的C1
‑
C30烷基、取代或未取代的C1
‑
C30的烷氧基、
‑
NR...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓常，许千千，罗月阳，胡伟灿，吴江，坪山明，上野和则，
申请(专利权)人：江西冠能光电材料有限公司漳州冠能材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：