一种新型有机电致发光材料及其器件制造技术

公开了一种新型有机电致发光材料及其器件。所述新型有机电致发光材料为具有式1表示的包含两个含N五元杂环的共轭体系化合物，所述化合物可用作有机电致发光器件中的电荷传输材料，电荷注入材料，提高器件中电子和空穴的平衡，能大幅度地改善有机电致发光器件的性能，带来优良的器件效果，如降低器件电压，实现器件效率和寿命的提升。还公开了包含该有机电致发光材料的有机电致发光器件和化合物组合物。物。物。

【技术实现步骤摘要】
一种新型有机电致发光材料及其器件


[0001]本专利技术涉及一种新型有机电致发光材料及其器件。更特别地，涉及一种具有式1结构的有机电致发光材料，以及包含该材料的有机电致发光器件和包含该材料的化合物组合物。

技术介绍

[0002]有机电子器件包括但是不限于下列种类：有机发光二极管(OLEDs)，有机场效应晶体管(O
‑
FETs)，有机发光晶体管(OLETs)，有机光伏器件(OPVs)，染料
‑
敏化太阳能电池(DSSCs)，有机光学检测器，有机光感受器，有机场效应器件(OFQDs)，发光电化学电池(LECs)，有机激光二极管和有机电浆发光器件。
[0003]1987年，伊斯曼柯达的Tang和Van Slyke报道了一种双层有机电致发光器件，其包括芳基胺空穴传输层和三
‑8‑
羟基喹啉
‑
铝层作为电子传输层和发光层(Applied Physics Letters，1987,51(12):913
‑
915)。一旦加偏压于器件，绿光从器件中发射出来。这个专利技术为现代有机发光二极管(OLEDs)的发展奠定了基础。最先进的OLEDs可以包括多层，例如电荷注入和传输层，电荷和激子阻挡层，以及阴极和阳极之间的一个或多个发光层。由于OLEDs是一种自发光固态器件，它为显示和照明应用提供了巨大的潜力。此外，有机材料的固有特性，例如它们的柔韧性，可以使它们非常适合于特殊应用，例如在柔性基底制作上。
[0004]OLED可以根据其发光机制分为三种不同类型。Tang和van Slyke专利技术的OLED是荧光OLED。它只使用单重态发光。在器件中产生的三重态通过非辐射衰减通道浪费了。因此，荧光OLED的内部量子效率(IQE)仅为25％。这个限制阻碍了OLED的商业化。1997年，Forrest和Thompson报告了磷光OLED，其使用来自含配合物的重金属的三重态发光作为发光体。因此，能够收获单重态和三重态，实现100％的IQE。由于它的高效率，磷光OLED的发现和发展直接为有源矩阵OLED(AMOLED)的商业化作出了贡献。最近，Adachi通过有机化合物的热激活延迟荧光(TADF)实现了高效率。这些发光体具有小的单重态
‑
三重态间隙，使得激子从三重态返回到单重态的成为可能。在TADF器件中，三重态激子能够通过反向系统间穿越产生单重态激子，导致高IQE。
[0005]OLEDs也可以根据所用材料的形式分类为小分子和聚合物OLED。小分子是指不是聚合物的任何有机或有机金属材料。只要具有精确的结构，小分子的分子量可以很大。具有明确结构的树枝状聚合物被认为是小分子。聚合物OLED包括共轭聚合物和具有侧基发光基团的非共轭聚合物。如果在制造过程中发生后聚合，小分子OLED能够变成聚合物OLED。
[0006]已有各种OLED制造方法。小分子OLED通常通过真空热蒸发来制造。聚合物OLED通过溶液法制造，例如旋涂，喷墨印刷和喷嘴印刷。如果材料可以溶解或分散在溶剂中，小分子OLED也可以通过溶液法制造。
[0007]有机电致发光器件是通过在器件两端施加电压，将电能转换成光。通常，有机电致发光器件包括阳极、阴极和在阳极与阴极之间的有机层。有机电致发光器件的有机层包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层(包含主体材料和发光材料)、电子缓冲层、空
穴阻挡层、电子传输层和电子注入层等。根据材料功能的不同，组成有机层的材料可以分为空穴注入材料、空穴传输材料、电子阻挡材料、主体材料、发光材料、电子缓冲材料、空穴阻挡材料、电子传输材料、电子注入材料等。当施加偏压于器件，空穴从阳极注入至发光层，电子从阴极注入至发光层。空穴和电子相遇形成激子，激子复合发光。其中空穴注入层是影响有机电致发光器件性能的重要功能层之一，其材料的选择和搭配能够对有机电致发光器件的性能，例如驱动电压、效率和寿命等，产生重要影响。商业上期望获得低驱动电压、高效率、长使用寿命等特性的有机电致发光器件，因此，开发新型的空穴注入层是非常关键的研究领域。
[0008]早期的OLED器件大多在阳极和发光层之间仅设置一层有机材料，兼顾空穴注入、空穴传输甚至电子阻挡的功能，这种器件结构受限于单一的空穴传输材料，无法使能级达到比较理想的匹配，因此也难以获得非常理想的性能；随着业界对于器件性能的需求日益增长，对于阳极和发光层之间的空穴传输区域的性能需求也日益提升，后将空穴传输材料进一步细分为空穴注入层和空穴传输层两层，此时一般使用单一的三芳胺类材料作为空穴注入层，常见的三芳胺类材料如下：
[0009][0010]目前业界最先进的器件结构中通常在阳极和发光层之间设置多个有机层以分别实现空穴注入功能、空穴传输功能以及电子阻挡功能。为获得更好的空穴注入效果，往往会在空穴注入层中的空穴传输材料(例如芳胺类化合物)中掺杂一定比例的p型掺杂材料，常见的p型掺杂材料有：
[0011][0012]目前常用的大部分p型掺杂材料存在各种各样的问题，难以同时拥有优秀的空穴注入能力，高稳定性和高成膜性等特质。例如，F4TCNQ和F6TCNNQ，虽然有很好的空穴注入能力，但蒸镀温度太低，影响沉积的控制以及生产性能再现性和器件热稳定性。因此，研究开发新型p型掺杂材料以解决上述问题是刻不容缓的。
[0013]K.Suzuki,M.Tomura,S.Tanaka,Y.Yamashita,Tetrahedron Letter,2000,41,8359
‑
8364中公开了一种具有联噻吩和联噻唑结构的化合物，其中具体化合物的结构是：
但该化合物与本申请要求保护的化合物具有不同的骨架结构，且这篇文献并未公开或教导任何该类化合物在有机电致发光器件中的应用。
[0014]K.Yui,Y.Aso,T.Otsubo,F.Ogura,J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1987,24,1816
–
1817；K.Yui,Y.Aso,T.Otsubo,F.Ogura,Bull.Chem.Soc.Jpn.,1989,62,1539
–
1846；H.Ishida,K.Yui,Y.Aso,T.Otsubo,F.Ogura,Bull.Chem.Soc.Jpn.,1990,63,2828
–
2835；公开了一系列具有噻吩、联噻吩类结构的化合物，其中具体化合物的例子有：
[0015]上述化合物均与本申请要求保护的化合物结构不同，且这些文献并未公开或教导任何该类化合物的应用。
[0016]如何进一步改善有机电致发光器件的性能，获得更高的器件效率，比如更高的外量子效率和更长的寿命，满足日益增长的器件性能需求，是业内研究人员丞待解决的问题。电荷传输材料的性质对器件性能有着至关重要的影响，因此研究开发具有更强的电荷转移能力的新型化合物，为传输材料的选择提供更多的可能性是一项具有广阔工业前景和应用价值的工作。

技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化合物，其具有式1所示的结构：其中，Y每次出现时相同或不同地选自由O，S，Se和NR
N
组成的组；环Z每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：具有6
‑
30个碳原子的芳环，具有3
‑
30个碳原子的杂芳环，及其组合；R每次出现时相同或不同地表示单取代、多取代或无取代；R，R
N
每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：氢，氘，取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷基，取代或未取代的具有3
‑
20个环碳原子的环烷基，取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的杂烷基，取代或未取代的具有3
‑
20个环原子的杂环基，取代或未取代的具有7
‑
30个碳原子数的芳烷基，取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷氧基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳氧基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳基，取代或未取代的具有3
‑
30个碳原子的杂芳基，及其组合；R
’
，R”每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：卤素，亚硝基，硝基，酰基，羰基，羧酸基，酯基，氰基，异氰基，SCN，OCN，SF5，硼烷基，亚磺酰基，磺酰基，膦氧基，氮杂芳环基，和被卤素、亚硝基、硝基、酰基、羰基、羧酸基、酯基、氰基、异氰基、SCN、OCN、SF5、硼烷基、亚磺酰基、磺酰基、膦氧基、氮杂芳环基中的一个或多个取代的下述任一基团：具有1
‑
20个碳原子的烷基、具有3
‑
20个环碳原子的环烷基、具有1
‑
20个碳原子的杂烷基、具有3
‑
20个环原子的杂环基、具有7
‑
30个碳原子数的芳烷基、具有1
‑
20个碳原子的烷氧基、具有6
‑
30个碳原子的芳氧基、具有6
‑
30个碳原子的芳基、具有3
‑
30个碳原子的杂芳基，及其组合；相邻的取代基R，R
N
，R
’
，R”能任选地连接形成环。2.如权利要求1所述的化合物，其中Y每次出现时相同或不同地选自O，S或Se；优选地，Y每次出现时相同或不同地选自O或S；更优选地，Y是O。3.如权利要求1所述的化合物，其中Y每次出现时相同或不同地选自NR
N
，且R
N
每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷基，取代或未取代的具有3
‑
20个环碳原子的环烷基，取代或未取代的具有7
‑
30个碳原子数的芳烷基，取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷氧基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳氧基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳基，取代或未取代的具有3
‑
30个碳原子的杂芳基，及其组合；优选地，R
N
每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷基，取代或未取代的具有3
‑
20个环碳原子的环烷基，取代或未取代的具有7
‑
30个碳原子数的芳烷基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳基，及其组合。
4.如权利要求1
‑
3所述的化合物，其中环Z每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：具有6
‑
20个碳原子的芳环，具有6
‑
20个碳原子的杂芳环，及其组合；优选地，环Z每次出现时相同或不同地选自具有6
‑
20个碳原子的芳环；更优选地，环Z每次出现时相同或不同地选自苯环，联苯环，三联苯环，三亚苯环，萘环，蒽环，菲环，芴环，芘环，环和苝环。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的化合物，其中R中至少一个选自取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷基，取代或未取代的具有3
‑
20个环碳原子的环烷基，取代或未取代的具有7
‑
30个碳原子数的芳烷基，取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷氧基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳氧基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳基，取代或未取代的具有3
‑
30个碳原子的杂芳基，或其组合；优选地，R中至少一个选自取代或未取代的具有1
‑
20个碳原子的烷基，取代或未取代的具有3
‑
20个环碳原子的环烷基，取代或未取代的具有7
‑
30个碳原子数的芳烷基，取代或未取代的具有6
‑
30个碳原子的芳基，或其组合。6.如权利要求1
‑
4中任一项所述的化合物，其中R每次出...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁华龙，郑仁杰，胡俊涛，邝志远，夏传军，
申请(专利权)人：北京夏禾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：