CN112724139B - 化合物、显示面板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于有机发光技术领域,具体涉及一种化合物、显示面板及显示装置。
背景技术
有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)是利用有机薄膜层产生电激发光的自发光装置。具体来说,OLED器件在外加电场驱动下,由阳极和阴极分别注入空穴和电子;空穴和电子分别迁移至发光层并在有机发光材料内结合,产生激子;激发态的激子可以以光的形式释放能量回到稳定的基态,产生可见光。
然而,现有的OLED器件仍然存在发光效率低的问题。除了与OLED器件结构有关外,OLED器件的发光效率还受到所使用有机材料的较大影响。因此,仍需提供一种能改善OLED器件效率的化合物。
发明内容
本发明提供一种化合物以及包含该化合物的显示面板及显示装置,旨在改善显示面板和显示装置中OLED器件的发光效率,并进一步使OLED器件具有较低的工作电压和较长的使用寿命。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种化合物,其具有式(1)所示的结构,
式(1)中,L、X、R1、R2、R3、R4、R5、n、m1、m2和m3分别如本文所定义。
本发明的第二方面提供一种显示面板,其包括有机发光器件,该有机发光器件包括阳极、阴极,以及位于阳极和阴极之间的有机薄膜层,有机薄膜层包括含有至少一种本申请的化合物的有机物层,其中,有机物层为电子阻挡层和空穴传输层中的一种以上;或者,有机物层为光学辅助层和空穴传输层中的一种以上。
本发明的第三方面提供一种显示装置,其包括根据本申请的显示面板。
本发明提供的化合物具有螺二芴并螺吖啶或其衍生物的螺环骨架结构,并且在此骨架的吖啶氮上引入芳氨基团,形成较大地共轭效应,并且还改善了分子结构的平面性,因此有利于获得较高的空穴传输能力。尤其是,该化合物同时还具有合适的HOMO能级,由此有利于与相邻层化合物的能级匹配,从而能降低空穴注入及传输的势垒,获得更好的空穴传输能力。因此,将本发明的化合物用于光学辅助层(Prime,顶发射器件)或电子阻挡层(EBL,底发射器件),有利于使OLED器件获得较低的工作电压和较高的发光效率。
此外,本发明的化合物还具有较浅的LUMO能级,这可以有效地阻挡电子。并且,化合物还具有较高的三线态能级,由此能将激子阻挡在发光层,提高激子利用率。因此,OLED器件的发光效率能进一步提升。
本发明的化合物具有合适的HOMO能级,较浅的LUMO能级,以及较高的三线态能级,因此还适用于空穴传输层。该OLED器件也能获得较低的工作电压和较高的发光效率。
本发明的化合物由于螺环结构中的螺原子为SP3杂化碳,保证了分子还具有适当的空间扭曲性,由此能改善分子的溶解性,从而能便于OLED器件的制备。尤其是,空间扭曲特性还能降低分子的堆叠,避免发生结晶化,保证化合物具有优异的热稳定性和薄膜稳定性,从而使其在器件应用中更为稳定,有利于获得较长的器件寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种OLED器件的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的另一种OLED器件的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种显示装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明,并非为了限定本发明。
本发明的上述发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处,通过一系列实施例提供了指导,这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中,列举仅作为代表性组,不应解释为穷举。
在本文的描述中,除非另有说明,“以上”、“以下”为包含本数,“几种(个)”的含义是两种(个)以上。
术语“一种”、“该”均是指该化合物的一个或多个分子,而不是限于该化合物的单个分子。此外,一个或多个分子可以相同或可以不相同,只要它们属于该化学化合物的范畴即可。
术语“包括”及其变型在说明书和权利要求书中出现时不具有限制意义。
术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本发明的实施方式。然而,在相同或其他情况下,其他实施方式也可以是优选的。此外,对一个或多个优选实施方式的叙述并不意味着其他实施方式不可用,并且不意欲将其他实施方式排除在本公开的范围之外。
本文公开的替换性要素或实施方式的分组不应被理解为限制。每个组成员可被单独采用和被单独要求保护,或者与该组其它成员或在本文中找到的其它要素以任何组合被采用和要求保护。可以预见到,为了方便和/或可专利性的理由,组中的一个或多个成员可被包含进组中或从中删除。当任何此类包含或删除发生时,说明书在此被看作为含有经过改动的组,因此满足对权利要求书中所用的全部马库什组的书面描述。
除另有说明外,当化合物或化学结构特征(例如芳基)被称为是“取代的”时,该特征可具有一个或多个取代基。术语“取代基”具有本领域普通技术人员所知晓的最广泛的含义,并且包括这样的片段(moiety):其占据了正常由与母化合物或化学结构特征相连的一个或多个氢原子占据的位置。在一些实施方式中,取代基可以是本领域中已知的普通有机片段,其可以具有15~50g/mol、15~100g/mol、15~200g/mol或者15~500g/mol的分子量(例如取代基的原子的原子质量的总和)。一些取代基包括F、Cl、Br、I、NO2、C1-12H3-25、C1- 12H1-25O、C1-12H1-25O2、C1-12H3-26N、C1-12H1-26NO、C1-12H3-27N2、C1-12F3-25、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的C3~C10杂芳基等。
术语“烷基”不仅包括直链或支链饱和烃基,例如甲基、乙基、丙基(如正丙基、异丙基)、丁基(如正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基)、戊基(如正戊基、异戊基、新戊基)等类似烷基,而且包括带有本领域已知的其它取代基的烷基取代基,所述其它取代基例如为羟基、烷基磺酰基、卤素原子、氰基、硝基、氨基、羧基等。因此,“烷基”包括醚基、卤代烷基、硝基烷基、羧基烷基、羟烷基、磺基烷基等。在各种实施方式中,C1~C20烷基即烷基可含有1~20个碳原子。
术语“卤代”或“卤素”是指氟、氯、溴和碘,如氟。
术语“烷氧基”是指-O-烷基。烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基(如正丙氧基、异丙氧基)、丁氧基(如正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基)及类似烷氧基。
术语“烷硫基”是指-S-烷基。烷硫基的实例包括但不限于甲硫基、乙硫基、丙硫基(如正丙硫基、异丙硫基)、丁硫基(如正丁硫基、异丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基)及类似烷硫基。
术语“环烷基”是指非芳香族的碳环基,包括环化的烷基、烯基和炔基。环烷基可以是单环(如环己基)或多环(如稠环、桥接环和/或螺环)。环烷基的实例包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环戊烯基、环己烯基。在各种实施方式中,C3~C20的环烷基即环烷基可含有3~20个用于形成环的碳原子。
术语“芳基”是指闭合的芳族环或环体系。芳基的实例包括但不限于苯基、萘基、联二苯基、三联苯基、芴基、茚基、蒽基、菲基、芘基、螺二芴基及类似芳基。在各种实施方式中,C6~C40芳基即芳基可含有6~40个用于形成环的碳原子。术语“亚芳基”是芳基失去一个氢的剩余基团,其中芳基可以是本文所描述的那些。
术语“杂芳基”是指芳基的环中的一个或多个原子是除碳以外的元素(如N、O、S、Si等)。在一些实施方式中,就C2~C30的杂芳基的整体而言,可包含1~8或1~5个环杂原子(如N、O、S、Si等)。杂芳基的实例包括但不限于吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、***基(如1,2,3-***基、1,3,4-***基、1,2,5-***基)、三嗪基(如1,3,5-三嗪基)、吲哚基、异吲哚基、咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、吲哚并咔唑基、苯基吲哚并咔唑基、邻菲罗啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吖啶基、异苯并呋喃基及类似杂芳基。在各种实施方式中,C2~C40的杂芳基即杂芳基可含有2~40个用于形成环的碳原子。术语“亚杂芳基”是杂芳基失去一个氢的剩余基团,其中杂芳基可以是本文所描述的那些。
术语“三芳氨基”中的芳基可以选自本文所述的芳基。在三芳氨基中,芳基与N原子直接连接的另一取代基之间可选地连接。
在本说明书的各处,化合物的取代基以组或范围公开。明确地预期这种描述包括这些组和范围的成员的每一个单独的子组合。例如,明确地预期术语“C1~C6的烷基”单独地公开C1、C2、C3、C4、C5、C6、C1~C6、C1~C5、C1~C4、C1~C3、C1~C2、C2~C6、C2~C5、C2~C4、C2~C3、C3~C6、C3~C5、C3~C4、C4~C6、C4~C5、和C5~C6烷基。作为其它实例,明确地预期范围为6~30的整数单独地公开6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29和30;明确地预期范围为1~20的整数单独地公开1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20。据此,可明确地预期其它组或范围。
在本文中,单键穿过环或环体系的表示方法是指单键可以连接在该环或环体系的任意可接入位置。“#”出现时表示连接位置。
在第一方面的实施方式中,本发明提供一种化合物,其具有式(1)所示的结构,
其中,
L独立地表示共价单键、C6~C30的亚芳基、或C2~C30的亚杂芳基;
R1和R2分别独立地表示R11或(R13)k-R12-,其中,
R11表示任选取代的C6~C40的芳基、任选取代的C2~C40的杂芳基、或三芳氨基,所述三芳氨基中的芳基选自任选取代的C6~C40芳基,
R13表示任选取代的C1~C20的烷基、任选取代的C1~C20的烷氧基、任选取代的C1~C20的烷硫基、任选取代的C3~C20的环烷基、任选取代的C6~C40的芳基、任选取代的C2~C40的杂芳基,
R12表示C6~C40的亚芳基、或C2~C40的亚杂芳基,
R3、R4和R5分别独立地表示氘、任选取代的C1~C20的烷基、任选取代的C1~C20的烷氧基、任选取代的C1~C20的烷硫基、任选取代的C3~C20的环烷基、任选取代的C6~C30的芳基、或任选取代的C2~C30的杂芳基;
X表示C(R14)2、N(R14)、O、S、或Si(R14)2,其中R14独立地表示任选取代的C1~C20的烷基、任选取代的C1~C20的烷氧基、任选取代的C1~C20的烷硫基、任选取代的C3~C20的环烷基、任选取代的C6~C30的芳基、或任选取代的C2~C30的杂芳基;
n为1或2,
m1和m2分别独立地为0、1、2、3或4,
k为1或2。
在任意实施方式中,X可表示O。
在任意实施方式中,X可表示S。
在任意实施方式中,X可表示N-Ph。Ph出现时表示苯基。
在任意实施方式中,X可表示C(R14)2。例如,C(CH3)2或C(Ph)2。
在任意实施方式中,X可表示Si(R14)2。例如,Si(Ph)2。
在任意实施方式中,L可表示C6~C30的亚芳基。亚芳基可以是本文所描述的那些。优选地,L表示亚苯基、亚联二苯基、亚萘基、或亚三联苯基。进一步优选地,L表示亚苯基或亚萘基。更进一步优选地,L表示亚苯基。采用合适的L基团,能增强化合物分子结构中的共轭效应,进一步提升空穴传输能力。
作为亚三联苯基的示例可包括:
在一些实施方式中,R1和R2分别独立地表示R11。
在另一些实施方式中,R1和R2分别独立地表示R13-R12-。
在又一些实施方式中,R1和R2中的一者表示R11,另一者表示R13-R12-。
在任意实施方式中,R1和R2优选地以碳原子为连接位点。这样有利于提高化合物的稳定性。
在一些实施方式中,R11表示任选取代的C6~C40的芳基。C6~C40的芳基可以是本领域已知的种类,例如本文所描述的那些。在一些实施例中,R11表示任选取代的C6~C18的芳基。可选地,R11表示任选取代的苯基、任选取代的联二苯基、任选取代的三联苯基、或任选取代的萘基。
在本文中,Ra每次出现时表示任选取代的C1~C6烷基、任选取代的C1~C6烷氧基、或任选取代的C6~C18芳基。Ra每次出现时的具体示例包括但不限于甲基、甲氧基、异丙基、叔丁基或苯基。x每次出现时表示0、1或2。
可选地,R11可表示苯基和如式10-1至10-8所示基团中的任意一种。
在一些实施例中,R11表示苯基。
在一些实施例中,R11表示如式11所示的联二苯基。Ra和x分别如本文所定义。作为示例,R11可表示如式11-1、11-2或11-3所示的联二苯基。
在本文中,Rb每次出现时表示任选取代的C1~C6烷基、任选取代的C1~C6烷氧基、或任选取代的C6~C18芳基。Rb每次出现时的具体示例包括但不限于甲基、甲氧基、异丙基、叔丁基、或苯基。y每次出现时表示0、1或2。
可选地,R11可表示如下基团中的任一种:
作为示例,R11可表示如下基团中的任一种:
在一些实施例中,R11表示如式13所示的萘基。Ra、Rb、x和y分别如本文所定义。作为示例,R11可表示如式13-1或13-2所示的萘基。
在一些实施例中,R11表示任选取代的9,9-二甲基芴基。例如,如式14所示的9,9-二甲基芴基。Ra、Rb、x和y分别如本文所定义。作为示例,R11可表示如式14-1、14-2或14-3所示的9,9-二甲基芴基。
在一些实施方式中,R11表示任选取代的C2~C40的杂芳基。C2~C40的杂芳基可以是本领域已知的种类,例如本文所描述的那些。优选地,R11表示任选取代的C8~C20的杂芳基。更优选地,R11表示任选取代的C12~C20的杂芳基。作为具体的示例,R11可表示吲哚基、异吲哚基、咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、1-苯基吲哚并咔唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吖啶基、异苯并呋喃基、它们的任选取代基团、以及类似杂芳基。
在一些实施例中,R11表示任选取代的二苯并呋喃基。例如,如式15所示的二苯并呋喃基。Ra、Rb、x和y分别如本文所定义。作为示例,R11表示如式15-1、15-2或15-3所示的二苯并呋喃基。
在一些实施例中,R11表示任选取代的二苯并噻吩基。例如,如式16所示的二苯并噻吩基。Ra、Rb、x和y分别如本文所定义。作为示例,R11表示如式16-1、16-2或16-3所示的二苯并噻吩基。
在一些实施例中,R11表示任选取代的咔唑衍生基团。可选地,R11表示如17A至17D所示咔唑衍生基团中的任意一种,其中Ra、Rb、x和y分别如本文所定义。
可选地,R11表示17A。例如,17A-1。
可选地,R11表示17B。例如,17B-1、17B-2或17B-3。
可选地,R11表示17C。例如,17C-1。
可选地,R11表示17D。例如,17D-1。
在一些实施方式中,R11表示三芳氨基。三芳氨基中的芳基独立地选自任选取代的C6~C40的芳基。C6~C40的芳基可以是本领域已知的种类,例如本文所描述的那些。进一步地,三芳氨基中的芳基可独立地选自任选取代的C6~C18的芳基。在一些实施例中,三芳氨基中的芳基独立地选自任选取代的苯基、任选取代的萘基、任选取代的联二苯基、或任选取代的三联苯基。进一步地,三芳氨基中的芳基独立地选自任选取代的苯基、或任选取代的萘基。可选地,三芳氨基中的两个或三个芳基是任选取代的苯基。当三芳氨基中的芳基被取代时,取代基可选自甲基、乙基、异丙基、叔丁基、或甲氧基等。
作为示例,R11表示如18A、18B或18C所示三芳氨基中的任意一种,其中Ra、Rb、x和y分别如本文所定义。
可选地,R11表示18A。例如,18A-1、18A-2。
可选地,R11表示18B。例如,18B-1、18B-2、18B-3、18B-4。
可选地,R11表示18C。例如,18C-1、18C-2、18C-3、18C-4、18C-5或18C-6。
在任意实施方式中,R12表示C6~C40的亚芳基。C6~C40的亚芳基可以是本领域已知的种类,例如本文所描述的C6~C40的芳基失去一个氢得到的基团。在一些实施例中,R12表示C6~C18的亚芳基。可选地,R12表示亚苯基、亚联二苯基、亚三联苯基、或亚萘基。
在一些实施方式中,R13表示任选取代的C1~C20的烷基、任选取代的C1~C20的烷氧基、任选取代的C6~C40的芳基、或任选取代的C2~C40的杂芳基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的C1~C10的烷基,进一步表示任选取代的C1~C6的烷基,进一步表示任选取代的C1~C4的烷基。C1~C10的烷基可以是本文所描述的那些。作为示例,R13表示甲基、异丙基、或叔丁基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的C1~C10的烷氧基,进一步表示任选取代的C1~C5的烷氧基,进一步表示任选取代的C1~C2的烷氧基。C1~C10的烷氧基可以是本文所描述的那些。作为示例,R13表示甲氧基、或乙氧基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的C6~C24的芳基,进一步表示C6~C18的芳基。C6~C24的芳基可以是本文所描述的那些。作为示例,R13表示任选取代的苯基、任选取代的联二苯基、任选取代的萘基、或任选取代的三联苯基。
作为另一示例,R13表示任选取代的9,9-二甲基芴基。例如,式14所示的9,9-二甲基芴基。在一些实施例中,R13表示如式14-1、14-2或14-3所示的9,9-二甲基芴基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的C8~C20的杂芳基。优选地,R13表示任选取代的C12~C20的杂芳基。作为具体的示例,R13可表示吲哚基、异吲哚基、咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、1-苯基吲哚并咔唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吖啶基、异苯并呋喃基、它们的任选取代基团、以及类似杂芳基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的二苯并呋喃基。例如,如式15所示的二苯并呋喃基。作为示例,R13表示如式15-1、15-2或15-3所示的二苯并呋喃基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的二苯并噻吩基。例如,如式16所示的二苯并噻吩基。作为示例,R13表示如式16-1、16-2或16-3所示的二苯并噻吩基。
在一些实施例中,R13表示任选取代的咔唑基、或任选取代的咔唑衍生基团。可选地,R13表示如式19所示的咔唑基。例如,9-咔唑基。
可选地,R13表示如17A至17D所示咔唑衍生基团中的任意一种。在一些示例中,R13表示17A,如17A-1。在一些示例中,R13表示17B,如17B-1、17B-2或17B-3。在一些示例中,R13表示17C,如17C-1。在一些示例中,R13表示17D,如17D-1。
在本发明的化合物中,(R13)k-R12-可以是本文所描述的任意R13与任意R12的组合。在一些实施例中,k=1。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式20A至20D所示基团中的任意一种。作为具体的示例,(R13)k-R12-可表示如式10-1至10-8所示基团中的任一种。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式21A至21E所示基团中的任意一种。
在本文中,Rc每次出现时表示任选取代的C1~C6烷基、任选取代的C1~C6烷氧基、或任选取代的C6~C18芳基。Rc每次出现时的具体示例包括但不限于甲基、甲氧基、异丙基、叔丁基、或苯基。z每次出现时表示0、1或2。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式21A-1至21A-4所示基团中的任意一种。并且可选地,x和y中的至少一个为0。例如,x为0,y为0。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式21B-1至21B-4所示基团中的任意一种。并且可选地,x和y中的至少一个为0。例如,x为0,y为0。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式21C-1至21C-4所示基团中的任意一种。并且可选地,x和y中的至少一个为0。例如,x为0,y为0。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式21D-1至21D-4所示基团中的任意一种。并且可选地,x、y和z中的至少一个为0。例如,x、y和z均为0。
在一些实施例中,(R13)k-R12-表示如式21E-1至21E-2所示基团中的任意一种。并且可选地,x和y中的至少一个为0。例如,x为0,y为0。
在任意实施方式中,R3、R4和R5可独立地表示氘、如本文所描述的烷基、如本文所描述的烷氧基、如本文所描述的烷硫基、如本文所描述的环烷基、如本文所描述的芳基、或如本文所描述的杂芳基。并且,R3、R4和R5可分别独立地连接在相应苯环上的任意可接入位置。
在任意实施方式中,m1、m2和m3中的一个、两个或三个可为0。在一些实施例中,m1、m2和m3均为0。
在一些实施方式中,X表示O;L表示亚苯基;n为1。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示O;L表示亚苯基;n为2。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示O;L表示亚萘基;n为1。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示N-Ph;L表示亚苯基;n为1。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示N-Ph;L表示亚苯基;n为2。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示N-Ph;L表示亚萘基;n为1。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示S;L表示亚苯基;n为1。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示S;L表示亚苯基;n为2。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
在一些实施方式中,X表示S;L表示亚萘基;n为1。作为化合物的示例包括如下中任意一种:
可以理解的是,本发明的化合物可以是本文所描述的任意L、X、R1、R2、R3、R4、R5、n、m1、m2和m3所确定的化合物,而并不限于所列出的那些。例如,可以是将本文所列化合物中的X替换为C(R14)2得到的化合物。C(R14)2可选为C(CH3)2或C(Ph)2。还可以是将本文所列化合物中的X替换为Si(R14)2得到的化合物。Si(R14)2可选为Si(Ph)2。
本发明的化合物可参照如下示例性的流程I来制备。根据该示例性的流程,本领域技术人员可从相关科学文献或本领域的标准教科书容易地获得实现各合成步骤的具体方法。除非特别指明,使用商业上可得的或文献中已知的化合物作为合成的原材料。有机合成的本领域技术人员将认识到,为了优化本文所述的化合物的生成的目的,可改变所提出的合成步骤的性质和顺序。
流程I
Y1、Y2和Y3分别独立地表示卤素,例如Cl、Br、I。L、X、R1、R2、R3、R4、R5、n、m1、m2和m3分别如本文所定义。
本文所述的工艺可根据本领域已知的任何适宜方法来监控。例如,产物生成可通过光谱手段如核磁共振波谱法(NMR,例如1H或13C)、红外光谱法(IR)、分光光度法(例如UV可见的)、质谱法(MS)或通过色谱法如高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、凝胶渗透色谱法(GPC)或薄层色谱法(TLC)来监控。
接下来本发明提供一种显示面板。显示面板包括有机发光器件,有机发光器件包括阳极、阴极,以及位于阳极和阴极之间的有机薄膜层,该有机薄膜层包括发光层(EML)以及含有至少一种根据本发明的化合物的有机物层。
在一些实施方式中,有机发光器件是底发射器件,有机物层为电子阻挡层(HBL)和空穴传输层(HTL)中的一种以上。作为示例,有机物层为电子阻挡层。电子阻挡层可层叠设置于发光层的朝向阳极的表面。空穴传输层可层叠设置于电子阻挡层的朝向阳极的表面。作为另一示例,有机物层为空穴传输层。空穴传输层可层叠设置于发光层的朝向阳极的表面。
在一些实施方式中,有机发光器件是顶发射器件,有机物层为光学辅助层(Prime)和空穴传输层(HTL)中的一种以上。作为示例,有机物层为Prime层。Prime层可层叠设置于发光层的朝向阳极的表面。空穴传输层可层叠设置于Prime层的朝向阳极的表面。作为另一示例,有机物层为空穴传输层。空穴传输层可层叠设置于发光层的朝向阳极的表面。
本发明的化合物具有合适的空间构型和较大的共轭效应,并且具有合适的HOMO能级,由此便于与相邻层化合物的能级匹配,这样可以降低空穴注入及传输的势垒,从而提高空穴传输能力。因此,采用本发明化合物的显示面板获得较低的工作电压和较高的发光效率。此外,本发明的化合物还具有较浅的LUMO能级,这可以有效地阻挡电子。并且,化合物还具有较高的三线态能级,由此能将激子阻挡在发光层,提高激子利用率。因此,OLED器件的发光效率能进一步提升。
本发明的化合物可在常规溶剂(如二氯甲烷DCM、氯仿、甲苯、二甲基甲酰胺DMF、四氢呋喃THF、乙醇等)中具有较高的溶解度,便于含有其的有机物层的制备。并且,该有机物层能获得较好的成膜均匀性,减少或避免出现孔洞。
发光层可包括本领域公知的发光材料。进一步地,发光材料可包括主体材料和客体材料。发光材料可选自本领域公知的用于有机发光器件中的发光材料。发光材料可以是荧光发光材料、磷光发光材料等,并且可以是蓝色发光材料、绿色发光材料、红色发光材料等。本领域技术人员可根据发光原理、发光颜色的不同进行搭配选择。
在一些实施方式中,阳极材料可包括金属(例如,铜、金、银、铁、铬、镍、锰、钯、铂等及它们的合金)、金属氧化物(例如,氧化铟、氧化锌、氧化铟锡ITO、氧化铟锌IZO等)、导电性聚合物(例如,聚苯胺、聚吡咯、聚(3-甲基噻吩)等)。除以上有助于空穴注入的材料及其组合,还可包括其它已知的适合做阳极的材料。
在一些实施方式中,阴极可包括金属层(例如,铝、镁、银、铟、锡、钛等及它们的合金金属层)、金属层和包含金属氧化物和金属卤化物中的一种以上的层复合形成的多层阴极(例如,LiF/Al、LiO2/Al、BaF2/Al等)。除以上有助于电子注入的材料及其组合,还包括其它已知的适合做阴极的材料。
本发明的显示面板中,有机薄膜层中还可以包含其它功能层。例如,其它功能层可包括空穴注入层(HIL)、空穴阻挡层(HBL)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)中的一种或几种。各层的材料(如空穴注入材料HIM、空穴阻挡材料HBM、电子传输材料ETL、电子注入材料EIM)可分别选自本领域已知的相应材料。
图1示出作为底发射有机发光器件的一个示例。有机发光器件包括依次层叠的基板1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、电子阻挡层5、发光层6、空穴阻挡层7、电子传输层8、电子注入层9、以及阴极10。图中箭头表示出光方向。
图2示出作为顶发射有机发光器件的一个示例,其中包括依次层叠的基板1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、光学辅助层5’、发光层6、空穴阻挡层7、电子传输层8、电子注入层9、阴极10、以及封盖层11。图中箭头表示出光方向。
可采用本领域已知的方法制作有机发光器件。示例性制作方法包括:在透明或不透明的基板上形成阳极,在阳极上形成有机薄膜层,在有机薄膜层上形成阴极。形成有机薄膜层可采用如蒸镀、溅射、旋涂、浸渍、离子镀等已知的成膜方法。
接下来本发明提供一种显示装置。显示装置包括根据本发明的显示面板。显示装置的示例包括但不限于手机(如图3所示的手机100)、电脑、电视、智能手表、智能汽车、VR或AR头盔等,本发明对此不作特殊限定。
实施例
下述实施例更具体地描述了本发明公开的内容,这些实施例仅仅用于阐述性说明,因为在本发明公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明,以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计,而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得,并且可直接使用而无需进一步处理,以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1:化合物H1的制备
氮气氛围下,于250mL反应瓶中加入约100mL无水甲苯,然后依次加入化合物A1(4mmol),化合物a1(4mmol),叔丁醇钠t-BuONa(10mmol),催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯Pd2(dba)3(0.2mmol)以及配体2-双环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯S-Phos(0.6mmol),升温至110℃,反应过夜。待反应完成后,冷却至室温,加二氯甲烷DCM/H2O进行萃取,将收集到的有机相用无水Na2SO4干燥,抽滤收集滤液、旋除溶剂并进行柱层析纯化,得到中间化合物B1(收率80%)。
MALDI-TOF(m/z):C31H20BrN:计算值:485.08,实测值:485.30。
氮气氛围下,于无水四氢呋喃THF中加入化合物B1(1mmol),在-78℃下搅拌使反应液冷却,然后将1.6mol/L的正丁基锂n-BuLi(1mmol)逐滴加入,并保持-78℃下反应2h;将化合物b1(1mmol)缓慢滴加到低温反应液中,待滴加结束,低温下继续反应2h,随后升温到室温反应过夜。待反应结束,加少量水淬灭,加DCM/H2O进行萃取,收集有机相并用无水Na2SO4干燥,抽滤收集滤液、旋除溶剂得到粗品;
将上述粗品于氮气条件下加入20mL的醋酸AcOH中,搅拌加热,于120℃下反应2h,随后加入2mL盐酸,于此温度下加热反应12h。待反应结束,冷却并进行萃取,收集有机相并旋除溶剂,经柱层析纯化,得到中间化合物C1(收率66%)。
MALDI-TOF(m/z):C44H27NO:计算值:585.21,实测值:585.42。
氮气氛围下,于250mL反应瓶中加入约100mL无水甲苯,然后依次加入化合物C1(1mmol),化合物c1(1.2mmol),t-BuONa(2.5mmol),催化剂Pd2(dba)3(0.05mmol)以及配体S-Phos(0.15mmol),升温至110℃,反应过夜。待反应完成后,冷却至室温,加DCM/H2O进行萃取,将收集到的有机相用无水Na2SO4干燥,抽滤收集滤液、旋除溶剂并进行柱层析纯化,得到化合物H1(收率82%)。
MALDI-TOF(m/z):C62H40N2O:计算值:828.31,实测值:828.51。
元素分析(Elemental Analysis,EA)(%):C62H40N2O:计算值:C 89.83,H 4.86,N3.38;测试值:C 89.82,H 4.85,N 3.39。
实施例2~10:化合物H2~H10的制备
化合物H2~H10的制备方法与实施例1的区别在于,替换步骤3中的原料化合物C1、c1中的一个以上,最后得到相应化合物,详见表1。
表1中的原料化合物C2和C3参照化合物C1的制备方法制得。
区别在于:化合物C2的制备中,将化合物b1替换为b2。化合物C2的收率为65%。MALDI-TOF(m/z):C44H27NS:计算值:601.19,测试值:601.40。
化合物C3的制备中,将化合物b1替换为b3。化合物C3的收率为63%。MALDI-TOF(m/z):C50H32N2:计算值:660.26,测试值:660.45。
表1:化合物H2~H10的合成参数
化合物能级的模拟计算:运用密度泛函理论(DFT),对各实施例制备的化合物进行能级的模拟计算。通过Guassian 09程序包(Guassian Inc.)在B3LYP/6-31G(d)计算水平下,优化并计算得到了分子前线轨道HOMO和LUMO的分布情况,同时基于含时密度泛函理论(TD-DFT)模拟计算了化合物分子的最低单线态能级ES1和最低三线态能级ET1,结果如表2所示。
表2
序号 | HOMO(eV) | LUMO(eV) | E<sub>S1</sub>(eV) | E<sub>T1</sub>(eV) |
化合物H1 | -4.84 | -0.80 | 3.48 | 2.74 |
化合物H2 | -4.83 | -0.97 | 3.45 | 2.74 |
化合物H3 | -4.82 | -0.96 | 3.42 | 2.74 |
化合物H4 | -4.80 | -0.99 | 3.43 | 2.74 |
化合物H5 | -4.78 | -0.98 | 3.44 | 2.73 |
化合物H6 | -4.81 | -1.00 | 3.43 | 2.74 |
化合物H7 | -4.82 | -0.78 | 3.47 | 2.74 |
化合物H8 | -4.81 | -0.79 | 3.45 | 2.73 |
化合物H9 | -4.75 | -0.81 | 3.42 | 2.71 |
化合物H10 | -4.80 | -0.80 | 3.44 | 2.73 |
从表2可以看出,本发明提供的化合物具有较高的HOMO能级(例如,-4.84eV~-4.75eV),有利于与相邻层化合物的能级匹配,因此可以降低空穴注入及传输的势垒,提高空穴传输能力。化合物还具有较浅的LUMO能级(例如,-0.78eV~-1.00eV),这可以有效地阻挡电子。化合物同时还具有较高的三线态能级(例如,ET1≥2.71eV),这可以阻挡发光层的激子,提高激子利用率。因此,本发明提供的化合物可以实现较高的发光效率。本发明的化合物还具有螺环结构,使分子具有较为扭曲的结构,能够降低分子的堆叠,避免其结晶化,使其在器件应用中更为稳定。
以下列举几种本发明所述有机化合物应用于OLED器件中的应用例:
应用例1:
本应用例提供一种OLED器件,其结构如图1所示,包括依次层叠的基板1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、电子阻挡层5、发光层6、空穴阻挡层7、电子传输层8、电子注入层9和阴极10,图1中的箭头代表器件的出光方向。
上述OLED器件的具体制备步骤如下:
1)将带有氧化铟锡(ITO)阳极2(厚度为100nm)的玻璃基板1分别在异丙醇和去离子水中超声处理30分钟,然后暴露在臭氧下约10分钟来进行清洁,将清洗后的玻璃基板安装到真空沉积设备上;
2)在ITO阳极2上,真空蒸镀化合物a,厚度为10nm,作为空穴注入层3;
3)在空穴注入层3上,真空蒸镀化合物b,厚度为40nm,作为空穴传输层4;
4)在空穴传输层4上,真空蒸镀制备实施例1的化合物H1,厚度为10nm,作为电子阻挡层5;
5)在电子阻挡层5上,真空共同蒸镀发光主体化合物c和发光客体化合物d,掺杂比例为5%(质量比),厚度为20nm,作为发光层6;
6)在发光层6上,真空蒸镀化合物e,厚度为10nm,作为空穴阻挡层7;
7)在空穴阻挡层7上,真空蒸镀化合物f,厚度为30nm,作为电子传输层8;
7)在电子传输层8上,真空蒸镀化合物LiF,厚度为2nm,作为电子注入层9;
8)在电子注入层9上,真空蒸镀铝电极,厚度为100nm,作为阴极10。
应用例2~10和对比例1~2中OLED器件的制备方法与应用例1类似,不同之处在于,在步骤4)中分别用化合物H2~H10及对比化合物1~2替换化合物H1,详见表3。
上述OLED器件制备过程中使用的化合物如下:
OLED器件的性能评价:
用Keithley 2365A数字纳伏表测试OLED器件在不同电压下的电流,然后用电流除以发光面积得到OLED器件在不同电压下的电流密度。用Konicaminolta CS-2000分光辐射亮度计测试OLED器件在不同电压下的亮度和辐射能流密度。根据OLED器件在不同电压下的电流密度和亮度,得到各器件在相同电流密度(10mA/cm2)下的工作电压V工作及电流效率CE(cd/A)。通过测量OLED器件的亮度达到初始亮度的95%时的时间,而获得寿命LT95(在50mA/cm2测试条件下)。测试数据如表3所示。
表3
序号 | 电子阻挡层化合物 | V<sub>工作</sub>(V) | CE(cd/A) | LT95(h) |
应用例1 | H1 | 4.02 | 15.9 | 69 |
应用例2 | H2 | 4.01 | 15.3 | 68 |
应用例3 | H3 | 3.98 | 15.5 | 67 |
应用例4 | H4 | 3.97 | 15.6 | 65 |
应用例5 | H5 | 3.96 | 15.8 | 63 |
应用例6 | H6 | 3.99 | 15.4 | 66 |
应用例7 | H7 | 4.00 | 15.8 | 67 |
应用例8 | H8 | 3.99 | 15.9 | 66 |
应用例9 | H9 | 3.95 | 16.0 | 69 |
应用例10 | H10 | 3.98 | 15.8 | 65 |
对比例1 | 对比化合物1 | 4.19 | 14.7 | 60 |
对比例2 | 对比化合物2 | 4.26 | 13.9 | 53 |
从表3可以看出,相对于对比例1及对比例2,本发明提供的OLED器件具有较低的工作电压、较高的发光效率以及较长的器件寿命。例如,工作电压≤4.02V,电流效率CE≥15.3cd/A,寿命LT95≥63h。这得益于本发明的化合物不仅具有合适的HOMO能级,与相邻层更为匹配,可以降低空穴传输势垒,高效地将空穴注入至发光层;而且具有较浅的LUMO能级,可以有效阻挡电子;还具有较高的三线态能级,能够阻挡激子。因此,采用本发明的化合物能提升OLED器件的发光效率,并且降低工作电压。同时,本发明的化合物具有空间扭曲结构,有效降低了分子的堆叠,从而降低分子的结晶性,保证其具有优异的热稳定性和薄膜稳定性。因此,化合物在OLED器件工作时更为稳定,从而有利于OLED器件寿命的提升。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
3.一种显示面板,包括有机发光器件,所述有机发光器件包括阳极、阴极,以及位于所述阳极和阴极之间的有机薄膜层,所述有机薄膜层包括含有至少一种如权利要求1-2任一项所述的化合物的有机物层,其中,所述有机物层为电子阻挡层和空穴传输层中的一种以上;或者,所述有机物层为光学辅助层和空穴传输层中的一种以上。
4.一种显示装置,包括如权利要求3所述的显示面板。
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