本發(fā)明涉及一種有機(jī)電子元件用化合物,以及使用該化合物的有機(jī)電子元件及其電子裝置。
背景技術(shù):
一般而言,有機(jī)發(fā)光現(xiàn)象是指利用有機(jī)物質(zhì)將電能轉(zhuǎn)化為光能的現(xiàn)象。利用有機(jī)發(fā)光現(xiàn)象的有機(jī)電子原件通常具備陽極、陰極以及二者間包含有機(jī)物層的結(jié)構(gòu)。這里的有機(jī)物層以提高有機(jī)電子原件的效率和穩(wěn)定性為目的,常由各類不同物質(zhì)構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)所組成,比如可由空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層以及電子注入層等組成。
按照功能的不同,在有機(jī)電子元件中被用作有機(jī)物層的材料可分為:發(fā)光材料、電荷傳輸材料、空穴注入材料、空穴傳輸材料、電子傳輸材料、電子注入材料等。
就內(nèi)含雜原子的多環(huán)化合物而言,由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)所帶來的特性差異巨大,目前作為有機(jī)電子元件的材料而應(yīng)用于各種層。尤其,隨著環(huán)的個數(shù)與融合(fused)位置、雜原子的種類和排列的不同,具有帶隙(homo、lumo)、電性能、化學(xué)性能、物理性能等不同特征。針對采用多環(huán)化合物的有機(jī)電子元件的層,應(yīng)用開發(fā)得到開展。
其典型的例子為,專利文獻(xiàn)1到專利文獻(xiàn)4中公開了多環(huán)化合物中的五環(huán)化合物因雜原子的種類及排列、取代基種類、稠和位置等而具有不同的性能。
專利文獻(xiàn)1:美國注冊專利5843607
專利文獻(xiàn)2:日本公開專利1999-162650
專利文獻(xiàn)3:韓國公開專利2008-0085000
專利文獻(xiàn)4:美國公開專利2010-0187977
專利文獻(xiàn)5:韓國公開專利2011-0018340
專利文獻(xiàn)6:韓國公開專利2009-0057711
在專利文獻(xiàn)1與專利文獻(xiàn)2采用了五環(huán)化合物中的雜原子僅由氮(n)構(gòu)成的吲哚咔唑核,同時公開了使用被吲哚咔唑的n取代或未被替代的芳基的實施例。然而,所述現(xiàn)有發(fā)明1中只存在烷基、氨基、烷氧基等被取代基所取代或未被取代的純芳基,不足以證明多環(huán)化合物的取代基效果,同時只說明了空穴傳輸材料的用途,而未說明作為磷光主體材料的用途。
專利文獻(xiàn)3與專利文獻(xiàn)4雖然說明了在與所述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2相同的五環(huán)化合物中雜原子為n的吲哚咔唑4核取代分別含有芳基和n的吡啶、嘧啶、三嗪等的化合物,但只說明了磷光綠色主體材料的使用例,而未對被吲哚咔唑核取代的其他雜環(huán)化合物的性能進(jìn)行說明。
專利文獻(xiàn)5雖然將五環(huán)化合物中的雜原子記為氮(n)、氧(o)、硫(s)、碳等,但性能檢測數(shù)據(jù)中僅說明了全部采用相同的同構(gòu)雜原子的實施例,未能確認(rèn)內(nèi)含異構(gòu)雜原子的五環(huán)化合物的性能特點。
因而,所述專利文獻(xiàn)未對內(nèi)含同構(gòu)雜原子的五環(huán)化合物所具備的低電荷遷移度和低氧化穩(wěn)定性的解決方案進(jìn)行說明。
五環(huán)化合物分子一般在堆疊時隨著相鄰π-電子的增多而獲得強(qiáng)烈的電流相互作用,這與電荷遷移度存在緊密聯(lián)系。尤其,n-n形式的同構(gòu)五環(huán)化合物的分子間排列順序在分子堆疊時變成邊對面形態(tài);而雜原子各不相同的異構(gòu)五環(huán)化合物則與之相反,分子的堆積結(jié)構(gòu)變成逆向相對的反平行π-堆疊結(jié)構(gòu),分子間的排列順序變?yōu)槊鎸γ娴男螒B(tài)。
該堆疊結(jié)構(gòu)的原因為非對稱分布的雜原子n,而被雜原子n所取代的取代基的立體效果帶來了相對較高的遷移度和高水平的氧化穩(wěn)定性。(org.lett.2008,10,1199)
專利文獻(xiàn)6對7環(huán)以上的各類多環(huán)化合物被用作熒光主體材料的案例進(jìn)行了說明。
正如上述內(nèi)容,針對多環(huán)化合物的融合(fused)位置、環(huán)數(shù)量、雜原子的排列和種類所引發(fā)的特性變化,尚未展開充分的開發(fā)。
其原因在于,尤其對采用磷光發(fā)光摻雜劑材料的磷光型有機(jī)電子元件而言,主體材料的lumo以及homo能級是嚴(yán)重影響有機(jī)電子元件的效率和壽命的主要因素,而它能夠依據(jù)是否可高效調(diào)節(jié)發(fā)光層內(nèi)的電子和空穴注入,來防止由調(diào)節(jié)發(fā)光層內(nèi)電子平衡、摻雜劑◎淬火(quenching)以及空穴傳輸層表面發(fā)光所導(dǎo)致的效率低下和壽命縮短問題。
此外,即使是具有類似的帶隙、lumo、homo能級的物質(zhì),被取代的取代基所帶來的電子遷移率和空穴遷移率效果也仍未得到充分證明。
如此,有許多因素隨著從主體材料將能量傳遞至摻雜劑物質(zhì)的方式的不同而對效率和壽命產(chǎn)生影響,同時不同物質(zhì)的能量傳遞方式也各不相同,目前用于穩(wěn)定高效的電子元件的主體材料尚未得到充分開發(fā)。因此,不斷產(chǎn)生開發(fā)新材料的要求,尤其迫切需要開發(fā)出發(fā)光層的主體材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
(要解決的問題)
本發(fā)明為解決所述磷光主體材料的問題而開發(fā),其目的在于,通過調(diào)節(jié)包括磷光摻雜劑在內(nèi)的磷光發(fā)光型有機(jī)電子元件的主體材料的電子遷移率及空穴遷移率,實現(xiàn)發(fā)光層內(nèi)的電荷平衡調(diào)節(jié),由此提供擁有低驅(qū)動電壓效率,且可改善壽命的化合物,以及利用該化合物的有機(jī)電子元件及其電子裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人為調(diào)節(jié)劑磷光發(fā)光型有機(jī)電子元件的發(fā)光層內(nèi)高效空穴注入及電子注入,采用主體材料的不對稱取代基效果,最大限度地實現(xiàn)發(fā)光層內(nèi)的電荷平衡,從而提供具低驅(qū)動電壓、高效率及長壽命的有機(jī)電子元件。
(解決問題的手段)
本發(fā)明提供以下列化學(xué)式1表示的有機(jī)電子元件用化合物。
(發(fā)明的效果)
利用本發(fā)明所涉及的混合物為磷光主體材料,可實現(xiàn)有機(jī)電子元件的高發(fā)光效率、低驅(qū)動電壓,同時還可大幅提高元件的壽命。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種有機(jī)電子發(fā)光元件的示例圖。
圖2是本發(fā)明的化合物8-2外比較化合物的單載子電子元件(electrononlydevice)比較測量結(jié)果。
圖3是本發(fā)明的化合物8-2外比較化合物的單載子電洞元件(holeonlydevice)比較測量結(jié)果。
符號說明
100:有機(jī)電子元件110:基板
120:第一電極(陽極)130:空穴注入層
140:空穴傳輸層141:緩沖層
150:發(fā)光層151:發(fā)光輔助層
160:電子傳輸層170:電子注入層
180:第二電極(陰極)
具體實施方式
下面結(jié)合本發(fā)明的實施例對本發(fā)明作出詳細(xì)說明。在對本發(fā)明進(jìn)行說明時,如果認(rèn)為針對相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能的具體說明可能混淆本發(fā)明的要點,則省略該詳細(xì)說明。
此外,在介紹本發(fā)明的組成部分時可能會采用第一、第二、a、b、(a)、(b)等術(shù)語。此類術(shù)語只是為了區(qū)分該組成部分和其他組成部分,此類術(shù)語并不限于相應(yīng)組成部分的本質(zhì)或次序、順序等。當(dāng)某個組成部分與其他組成部分“連接”、“結(jié)合”或“接觸”時,應(yīng)理解為該組成部分直接與其他組成部分相連,或者雖然能夠連接,但各組成部分之間還可能“連接”、“結(jié)合”或“接觸”其他組成部分。
如本說明書及其附帶的權(quán)利要求范圍中的用法,除非另有說明,否則下列術(shù)語具有如下含義:
除非另有說明,否則本說明書所用術(shù)語“鹵代”或“鹵素”是指氟(f)、溴(br)、氯(cl)或碘(i)。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“烷基”具有碳數(shù)為1至60的單鍵,意味著直鏈烷基、支鏈烷基、環(huán)烷基(脂環(huán)族)、烷基-取代環(huán)烷基、環(huán)烷基-取代烷基等飽和脂肪族官能團(tuán)的自由基。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“鹵代烷基”或“鹵素烷基”意味著被鹵素取代的烷基。
本發(fā)明所用術(shù)語“雜烷基”是指構(gòu)成烷基的碳原子中超過一個碳原子被雜原子取代后的產(chǎn)物。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“烯基”、“鏈烯基”或“炔基”分別具有碳數(shù)在2至60之間的雙鍵或三鍵,并內(nèi)含直鏈型或側(cè)鏈型鏈條,但并不限于此。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“環(huán)烷基”意味著形成碳數(shù)在3至60之間的環(huán)狀的烷基,但并不限于此。
本發(fā)明所用術(shù)語“烷氧基”意味著附有氧自由基的烷基,且在無另外說明的情況下碳數(shù)在1至60之間,但并不限于此。
本發(fā)明所用術(shù)語“烯氧基”意味著附有氧自由基的烯基,且在無另外說明的情況下碳數(shù)在2至60之間,但并不限于此。
本發(fā)明所用術(shù)語“芳氧基”意味著附有氧自由基的芳基,且在無另外說明的情況下碳數(shù)在6至60之間,但并不限于此。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“芳基”與“亞芳基”的碳數(shù)分別在6至60之間,但并不限于此。本發(fā)明中的芳基或亞芳基意味著單環(huán)或側(cè)鏈的芳香族,且內(nèi)含相鄰的取代基參與結(jié)合或反應(yīng)后形成的芳香族環(huán)。舉例來說,芳基可以是苯基、非苯基、芴基、螺雙芴基。
前綴“芳”是指被芳基取代的自由基。例如,芳烷基是被芳基取代的烷基,芳烯基是被芳基取代的烯基,被芳基取代的自由基具有本說明書所介紹的碳數(shù)。
此外,連續(xù)以前綴命名的情況意味著按照書寫順序羅列取代基。例如,芳烷氧基意味著被芳基取代的烷氧基,烷氧羰基意味著被烷氧基取代的羰基,芳羰基烯基意味著被芳羰基取代的烯基,而這里的芳羰基則是被芳基所取代的羰基。
除非另有說明,否則本說明書所用術(shù)語“雜烴基”意味著至少內(nèi)含1個雜原子的烷基。除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“雜芳基”或“雜亞芳基”分別意味著內(nèi)含1個以上雜原子且碳數(shù)在2至60之間的芳基或亞芳基,但不僅限于此,而且至少包含單環(huán)和多環(huán)中的一種,相鄰的官能團(tuán)結(jié)合后也能形成。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“雜環(huán)基”至少內(nèi)含1個雜原子,碳數(shù)在2至60之間,且至少包含單環(huán)和多環(huán)中的一種,還內(nèi)含雜脂肪族環(huán)和雜芳香族環(huán)。相鄰的官能團(tuán)結(jié)合后也能形成。
除非另有說明,否則本說明書所用術(shù)語“雜原子”表示n、o、s、p或si。
此外,“雜環(huán)基”也可能含有內(nèi)含so2的環(huán),而不是形成環(huán)的碳。例如,“雜環(huán)基”包含下列化合物。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“脂肪族”表示碳數(shù)為1至60的脂肪族碳化氫,而“脂環(huán)”則意味著碳數(shù)為3至60的脂肪族碳化氫環(huán)。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“環(huán)”是指碳數(shù)為3至60的脂環(huán)、碳數(shù)為6至60的芳香環(huán)、碳數(shù)為2至60的雜環(huán)或者由這些環(huán)組合而成的稠合環(huán),其中包括飽和或不飽和環(huán)。
上述雜化合物之外的其他雜化合物或雜自由基至少包含1個雜原子,但并不限于此。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“羰基”是指-cor'所表示的物質(zhì),這里的r'是指氫、碳數(shù)在1至20的烷基、碳數(shù)在6至30的芳基、碳數(shù)在3至30的環(huán)烷基、碳數(shù)在2至20的烯基、碳數(shù)在2至20的炔基以及它們形成的組合。
除非另有說明,否則本發(fā)明所用術(shù)語“醚”是指-r-o-r'所表示的物質(zhì),這里的r或r'分別獨立地指氫、碳數(shù)在1至20的烷基、碳數(shù)在6至30的芳基、碳數(shù)在3至30的環(huán)烷基、碳數(shù)在2至20的烯基、碳數(shù)在2至20的炔基以及它們的組合。
此外,除非明確說明,否則本發(fā)明所用的術(shù)語“取代或未取代”中的“取代”表示被選自重氫、鹵素、氨基、氰基、硝基、(c1-c20)烷基、(c1-c20)烷氧基、(c1-c20)烷胺基、(c1-c20)烷基噻吩、(c6-c20)芳基噻吩、(c2-c20)烯基、(c2-c20)炔基、(c3-c20)環(huán)烷基、(c6-c20)芳基、被重氫取代的(c6-c20)芳基、(c8-c20)芳烯基、硅烷基、硼基、鍺基以及(c2-c20)雜環(huán)基所組成的群體中的1個以上取代基所取代,且并不限于上述取代基。
此外,除非明確說明,否則本發(fā)明所用的化學(xué)式同樣適用基于下列化學(xué)式的指數(shù)定義的取代基定義。
當(dāng)這里的a為0的整數(shù)時取代基r1不存在;當(dāng)a為1的整數(shù)時一個取代基r1則與形成苯環(huán)的碳中的任何一個碳相結(jié)合;當(dāng)a為2或3的整數(shù)時分別按照下圖結(jié)合,此時r1可以相同或相異;當(dāng)a為4至6的整數(shù)時按照與此相似的方式結(jié)合苯環(huán)上的碳,同時省略形成苯環(huán)的碳所結(jié)合的氫的標(biāo)示。
下面,說明根據(jù)本發(fā)明一個側(cè)面的化合物及包含所述化合物的有機(jī)電子元件。
本發(fā)明提供以下化學(xué)式1表示的有機(jī)電子元件用化合物。
化學(xué)式1
在所述化學(xué)式1中、
1)r1至r3相同或各異,各自獨立地選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:重氫、鹵素、(c6-c60)芳基、芴基、在o、n、s、si及p中至少含一個雜原子的(c2-c60)雜環(huán)基、(c3-c60)脂環(huán)和(c6-c60)芳香環(huán)的混合環(huán)基、(c1-c50)烷基、c2-c20)烯基、(c2-c20)炔基、(c1-c30)烷氧基、(c6-c30)芳氧基,以及-l'-n(ra)(rb),在此所述l'為單鍵,選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:(c6-c60)亞芳基;芴基;(c3-c60)脂環(huán)和(c6-c60)芳香環(huán)的混合環(huán)基及,(c2-c60)雜環(huán)基,所述ra及rb各自獨立地選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群(c6-c60)芳基;芴基;(c3-c60)脂環(huán)和(c6-c60)芳香環(huán)的混合環(huán)基及,在o、n、s、si及p中至少含一個雜原子的(c2-c60)雜環(huán)基;
若l、o、p為2以上時,多個r1、r2、r3分別與自身的r1、r2、r3進(jìn)行同類結(jié)合,可形成單環(huán)或多環(huán);
2)l、o及p各為0至4的整數(shù);
3)x及y為o或s;
m和n各為0或1的整數(shù),但m+n大于1;
4)l為單鍵,可選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:(c6-c60)亞芳基、2價或3價的(c2-c60)雜環(huán)基、芴基;
5)x1、x2及x3各為cr20或n,至少一個為n;
r20可為氫、重氫、(c1-c20)烷基、(c6-c24)芳基、(c2-c25)雜環(huán)基或芴基;
6)ar1可選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:氫、重氫、(c6-c60)芳基、(c2-c60)雜環(huán)基、芴基、-l1-ar3;
ar2可選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:氫、重氫、(c6-c60)芳基、(c2-c60)雜環(huán)基、芴基、-l1-ar3;
l1及l(fā)2為單鍵,可為(c6-c24)亞芳基、或2價或3價的(c2-c25)雜環(huán)基;
ar3及ar4相同或各異,可選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:(c6-c24)芳基、(c2-c25)雜環(huán)基、(c1-c20)烷基、(c2-c20)鏈烯基、(c6-c24)芳氧基、(c1-c20)烷氧基,但所述ar1和ar2一定互不相同;
7)所述r1、r2、r3、r20、l、ar1、ar2、ar3及ar4可被選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群的二次取代基取代:重氫、氰基、鹵素基、硝基、氫氧基、(c6-c24)芳基、(c2-c25)雜環(huán)基、(c1-c50)烷基、(c2-c20)烯基、(c2-c20)炔基、(c1-c30)烷氧基、(c6-c30)芳氧基、芴基。}
本發(fā)明中所述化學(xué)式1表示的化合物包括以下化學(xué)式2或3所表示的化合物。
{在所述化學(xué)式2至3,r1、r2、r3、l、ar1、ar2、x1、x2、x3、x、y、l、o及p與所述權(quán)力要求1中的定義相同。}
本發(fā)明中所述化學(xué)式1表示的化合物提供以下化學(xué)式4或化學(xué)式5所表示的有機(jī)電子元件用化合物。
{在所述化學(xué)式4至5中,r1、r2、r3、l、ar2、x1、x2、x3、x、y、l、o、p及l(fā)1與所述權(quán)力要求1中的定義相同;
r11可選自由以下基團(tuán)組成的基團(tuán)群:重氫、(c6-c24)芳基、(c2-c25)雜環(huán)基、(c1-c15)烷基、(c2-c20)鏈烯基、氰基、鹵素基、(c6-c24)芳氧基;
s為1至7中的任意整數(shù)。}
在本發(fā)明的一個實施例中,所述化學(xué)式1所表示的化合物包括以下化學(xué)式8-1至8-38及化學(xué)式9-1至9-36表示的化合物:
下面結(jié)合附圖1進(jìn)行說明。本發(fā)明的有機(jī)電子元件(100)具有:形成于基板(110)上的第一電極(120)、第二電極(180),以及置于所述第一電極(120)和所述第二電極(180)之間有機(jī)物層。此時,第一電極(120)可以是陽極,第二電極(180)可以是陰極。若為變換器型,則第一電極為陰極,第二電極為陽極。
有機(jī)物層在第一電極(120)上可依次包括:空穴注入層(130)、空穴傳輸層(140)、發(fā)光層(150)、電子傳輸層(160)及電子注入層(170)。此時,除發(fā)光層(150)外,可不形成其他層,也可額外包括空穴阻擋層、電子阻擋層、發(fā)光輔助層(151)、電子傳輸輔助層、緩沖層(141)等,電子傳輸層(160)等可起到空穴阻擋層的作用。
不僅如此,雖然附圖中沒有顯示,本發(fā)明所涉及的有機(jī)電子元件還可包括在第一電極和第二電極中至少在一側(cè)中所述有機(jī)物層和相反側(cè)形成的保護(hù)層。
另一方面,即使是同一核,根據(jù)在哪個位置結(jié)合何種取代基,將顯示不同的帶隙、電子特性、表面特性等,因此,核的選擇,以及與此結(jié)合的副取代體組合也非常重要,尤其是,當(dāng)各有機(jī)物層間的能級及t1值、物質(zhì)的固有特性(遷移率、表面特性等)等達(dá)到最佳組合時,可同時達(dá)到壽命長、效率高的目標(biāo)。
本發(fā)明一個實施例所涉及的有機(jī)電子發(fā)光元件可利用物理氣相沉積(pvd,physicalvapordeposition)方法進(jìn)行制造。例如,在基板沉積金屬或具有傳導(dǎo)性的金屬氧化物、或其合金來形成兩極后,再形成包括空穴注入層(130)、空穴傳輸層(140)、發(fā)光層(150)、電子傳輸層(160)及電子注入層(170)的有機(jī)物層,最后,再沉積可使用為陰極的物質(zhì)。
不僅如此,在空穴傳輸層(140)和發(fā)光層(150)之間,還可額外形成發(fā)光輔助層(151),而在發(fā)光層(150)和電子傳輸層(160)之間額外形成電子傳輸輔助層。
由此,本發(fā)明提供一種有機(jī)電子元件,其還包括:光效率改善層,其在所述有機(jī)電子元件中所述第一電極的一側(cè)中與所述有機(jī)物層相反的一側(cè)形成,或在所述第二電極的一側(cè)中與所述有機(jī)物層相反的一側(cè)中的至少一側(cè)。
同時,本發(fā)明中所述有機(jī)物層可通過旋涂、噴嘴式涂布、噴墨涂布、狹縫涂布、浸漬涂布或雙滾涂布方式中的任何一種方法形成。本發(fā)明所涉及的有機(jī)物層可通過各種方式形成,但所述形成方法不限制本發(fā)明的權(quán)利索求范圍。
作為另一個具體例,本發(fā)明所涉及的化合物包括在所述有機(jī)物層中的所述發(fā)光層上。而且本發(fā)明提供可使用為發(fā)光層磷光主體材料的有機(jī)電子元件。
不僅如此,本發(fā)明提供一種有機(jī)電子元件,而所述化學(xué)式1的化合物在所述有機(jī)物層的空穴注入層、1層以上的空穴傳輸層、發(fā)光層、1層以上的電子傳輸層及電子注入層中,至少以單獨化合物或2種以上混合物的形式包括在其中。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例的有機(jī)電子元件,可根據(jù)使用材料,可為前側(cè)發(fā)光型、后側(cè)發(fā)光型或兩面發(fā)光型。
白光有機(jī)發(fā)光二極管(woled,whiteorganiclightemittingdevice)可輕松實現(xiàn)高清晰度,且可加工性優(yōu)秀,同時,可利用現(xiàn)有l(wèi)cd的彩色濾光技術(shù)進(jìn)行制造?,F(xiàn)有的專利主要公開用于背光源裝置的白色有機(jī)發(fā)光元件。具代表性的是,從平面上并行排列r(red)、g(green)、b(blue)發(fā)光部位的方式(side-by-side),上下堆積r、g、b發(fā)光層的疊層(stacking)方式,還有利用藍(lán)色(b)有機(jī)發(fā)光層的電致發(fā)光和無機(jī)熒光體的光熒光(photo-luminescence)的顏色轉(zhuǎn)換材料(colorconversionmaterial、ccm)方式等。而本發(fā)明亦可適用于此類woled上。
同時,本發(fā)明提供包括所述有機(jī)電子元件的顯示器,以及包括可驅(qū)動所述顯示器控制部位的電子裝置。
另一方面,本發(fā)明還提供一種電子裝置,其特征在于,所述有機(jī)電子元件為有機(jī)電子發(fā)光元件、有機(jī)太陽能電池、有機(jī)光電導(dǎo)體(opc)、有機(jī)晶體管及,單色或白色照明元件中任何一個。此時,電子裝置可以是當(dāng)前或未來的通訊終端,包括手機(jī)等移動終端、pda、電子詞典、pmp、遙控器、導(dǎo)航、游戲機(jī)、各種電視機(jī)、各種電腦等所有電子裝置。
下面,以實施例具體說明本發(fā)明中所述化學(xué)式1表示的化合物的合成例,以及本發(fā)明所涉及的有機(jī)電子元件之制造例。但本發(fā)明不限于下列實施例。
[合成例]
作為示例,本發(fā)明所涉及的化合物可如下列反應(yīng)式1,通過從sub1和sub2中選一與sub3進(jìn)行反應(yīng)來制造。
y、x為o(氧)或s(硫)
sub1的合成方法示例
sub2的合成方法示例
<初始反應(yīng)物質(zhì)的合成方法>
僅說明了初始反應(yīng)物質(zhì)中具有代表性物質(zhì)的合成方法,即使存在r1和r3,也不影響下列反應(yīng)。
st1-1-1(y=o)
利用所述的sub1-31合成方法,在初始反應(yīng)物質(zhì)2-(4-溴萘基)苯酚(45.74g、152.9mmol)中添加醋酸鈀(3.43g、15.3mmol)、3-硝基吡啶(1.9g、15.3mmol)、過氧化苯甲酸叔丁酯(59.39g、305.8mmol)、c6f6(225ml)、dmi(150ml)得生成物21.81g(反應(yīng)收率:48%)。
st4-1-1(y=o)
將初始反應(yīng)物質(zhì)4-溴-2-苯基-1-醇(68.13g、227.7mmol)同醋酸鈀(5.11g、22.8mmol)、3-硝基吡啶(2.83g、22.8mmol)放入圓底燒瓶內(nèi),利用c6f6(345ml)、dmi(230ml)溶解后,添加過氧化苯甲酸叔丁酯(88.47g、455.5mmol)在90℃攪拌。等反應(yīng)結(jié)束后用二氯甲烷和水提取,再用硫酸鎂干燥濃縮有機(jī)物層,之后對生成的化合物進(jìn)行硅膠柱層析及再結(jié)晶,得生成物30.45g(反應(yīng)收率:45%)。
st1-2-1(y=s)
it1-1的合成
添加(4-溴萘基)硼酸(30g、119.6mmol)、四氫呋喃(526ml)、(2-碘芐)甲基硫醚(37.4g、149.5mmol)、四(三苯基膦)鈀(6.91g、5.98mmol)、碳酸鉀(49.6g、358.7mmol)、水(263ml)后在80℃下進(jìn)行攪拌。等反應(yīng)結(jié)束后用二氯甲烷和水提取,再用硫酸鎂干燥濃縮有機(jī)物層,之后對生成的化合物進(jìn)行硅膠柱層析及再結(jié)晶,得生成物27.6g(反應(yīng)收率:70%)。
it1-2的合成
將it1-1(27.6g、83.8mmol)放入圓底燒瓶后加乙酸(335ml)進(jìn)行溶解。之后將過氧化氫(35%、8.38g)放入335ml的乙酸內(nèi)進(jìn)行溶解的溶液滴加至所述圓底燒瓶。
在常溫下使所述反應(yīng)物進(jìn)行12個小時的反應(yīng)后,除去圓底燒瓶內(nèi)的乙酸(真空蒸發(fā))。然后,利用環(huán)己烷對所述剩余反應(yīng)物進(jìn)行再結(jié)晶,得生成物25.5g(反應(yīng)收率:88%)。
st1-2-1的合成
將it1-2(25.5g、73.9mmol)放入圓底燒瓶后加三氟甲磺酸(370ml)在常溫下攪拌45個小時。在所述反應(yīng)燒瓶內(nèi)慢慢添加水和吡啶混合溶液4.9l(水:吡啶=5:1)后,攪拌10分鐘左右,使其環(huán)流,再進(jìn)行常溫冷卻。此時,過濾固體狀態(tài)的結(jié)晶,利用己烷清洗后,可得生成物19.4g(反應(yīng)收率84%)。
st4-2-1(y=s)的合成
it2-1的合成
將(4-溴-2-萘)硼酸(30g、119.6mmol)放入圓底燒瓶內(nèi),并用四氫呋喃(526ml)溶解。然后,添加(2-碘芐)甲基硫醚(37.4g、149.5mmol)、四(三苯基膦)鈀(6.91g、5.98mmol)、碳酸鉀(49.6g、358.7mmol)、水(263ml),以與所述it1-1的實驗方法相同的實驗方法進(jìn)行實驗得生成物28.3g(反應(yīng)收率:72%)。
it2-2的合成
利用it2-1(28.3g、86mmol)、乙酸(688ml)、過氧化氫(35%、8.6g)以所述it1-2的實驗方法進(jìn)行實驗得生成物25.8g(反應(yīng)收率:87%)。
st4-2-1的合成
添加it2-2(25.8g、74.7mmol)、三氟甲磺酸(374ml)、水和吡啶的混合溶液4.9l(水:吡啶=5:1)以所述st1-1-2的實驗方法進(jìn)行實驗得生成物19.2g(反應(yīng)收率82%)。
coresub1&sub2誘導(dǎo)體合成(五元雜環(huán)化合物,fhccore:five-memberedheterocycliccompoundcore)
sub1的合成示例-1(sub1-1-1)
st2-1-1的合成
在圓底燒瓶內(nèi)放入st1-1-1(50g、168.3mmol)、聯(lián)硼酸頻那醇脂(47g、185.1mmol)、乙酸鉀(49.5g、504.8mmol)、氯化鈀(dppf)(4.1g、5.05mmol)、甲酰二甲胺(1060ml)后利用溶劑溶解,然后在120℃下環(huán)流12個小時。反應(yīng)結(jié)束后,冷卻反應(yīng)物至常溫,用二氯甲烷提取,再用水清洗。用硫酸鎂干燥濃縮有機(jī)物層后,用二氯甲烷和甲醇溶劑對生成的有機(jī)物進(jìn)行再結(jié)晶化,得所需st2-1-1(45g、78%)。
st3-1-1
將通過所述過程獲得的st2-1-1(45g、131mmol)、1-溴-2-硝基苯(31.7g、156.9mmol)、碳酸鉀(54.2g、392.2mmol)、四(三苯基膦)鈀(7.6g、6.54mmol)放入圓底燒瓶后,加四氫呋喃(575ml)和水(287ml)進(jìn)行溶解,在80℃下環(huán)流12個小時。反應(yīng)結(jié)束后,冷卻反應(yīng)物至常溫,利用二氯甲烷提取,再用水清洗。用硫酸鎂干燥濃縮有機(jī)物層后,利用硅膠柱層析法進(jìn)行分離,得所需st3-1-1(30.2g、68%)。
sub1-1-1的合成
用鄰二氯苯(365ml)溶解在上述過程中得到的st3-1-1(30.2g、89mmol)和三苯基膦(58.4g、222.5mmol),并環(huán)流24個小時。反應(yīng)結(jié)束后利用減壓蒸餾方法除去溶劑,通過硅膠柱層析及再結(jié)晶濃縮生成物,得所需sub1-1-1(21.1g、77%)。
sub1的合成示例-2(sub1-2-1)
st5-1-1的合成
以與所述st2-1-1實驗方法同一方法對st4-1-1(50g、168mmol聯(lián)硼酸頻那醇脂(47g、185.1mmol)、乙酸鉀(49.5g、504.8mmol)、氯化鈀(dppf)(4.1g、5.05mmol)、甲酰二甲胺(1060ml)進(jìn)行實驗,得生成物st5-1-1(43.4g、75%)。
st6-1-1合成方法
以與所述st3-1-1實驗方法同一方法對通過上述方法得到的st5-1-1(43.4g、126.1mmol)、1-溴-2-硝基苯(30.1g、151.3mmol)、碳酸鉀(52.3g、378.2mmol)、四(三苯基膦)鈀(7.3g、6.3mmol)、四氫呋喃(554ml)、水(277ml)進(jìn)行實驗,得生成物st6-1-1(27g、63%)。
sub2-1-1合成方法
以與所述sub1-1-1實驗方法同一方法對通過上述方法得到的st6-1-1(27g、79.6mmol)、三苯基膦(52.2g、199mol)、鄰二氯苯(326ml)進(jìn)行實驗,得生成物sub2-1-1(18.3g、75%)。
sub2的合成示例-2(sub2-2-1)
st5-2-1的合成
以與所述st2-2-1實驗方法同一方法對st4-2-1(50g、160mmol)、聯(lián)硼酸頻那醇脂(44.6g、176mmol)、乙酸鉀(47g、479mmol)、氯化鈀(dppf)(3.91g、4.8mmol)、甲酰二甲胺(1l)進(jìn)行實驗,得生成物sub5-2-1(45g、78%)。
st6-2-1合成方法
以與所述st3-2-1實驗方法同一方法對通過上述方法得到的st5-2-1(40g、111mmol)、1-溴-2-硝基苯(26.9g、133mmol)、碳酸鉀(46.03g、333mmol)、四(三苯基膦)鈀(6.42g、5.6mmol)、四氫呋喃(488ml)、水(244ml)進(jìn)行實驗,得生成物st6-2-1(25.6g、65%)。
sub2-2-1合成方法
以與所述sub1-2-實驗方法同一方法對通過上述方法得到的st6-2-1(25.6g、72mmol)、三苯基膦(47.2g、180mmol)、鄰二氯苯(295ml)進(jìn)行實驗,得生成物sub2-2-1(16.1g、69%)。
sub3示例
表1
最終材料合成方法
8-2合成例
將sub1-2-1(7g、21.64mmol)放入圓底燒瓶內(nèi),用甲苯(227ml)溶解后,加sub3-2(7.84g、21.64mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.59g、0.65mmol)、三叔丁基膦(0.26g、1.3mmol)、叔丁醇鈉(6.24g、64.93mmol)在100℃下攪拌。等反應(yīng)結(jié)束后,用二氯甲烷和水提取,并用硫酸鎂干燥濃縮有機(jī)物層,再對生成化合物進(jìn)行硅膠柱層析及再結(jié)晶,得生成物9.29g(反應(yīng)收率:71%)。
8-3合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(7g、21.64mmol)、甲苯(ml)、sub3-3(8.38g、21.64mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.59g、0.65mmol)、三叔丁基膦(0.26g、1.3mmol)、叔丁醇鈉(6.24g、64.93mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.36g(反應(yīng)收率:76%)。
8-8合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-8(9.15g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.1g(反應(yīng)收率:74%)。
8-14合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-17(9.15g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.51g(反應(yīng)收率:77%)。
8-21合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-18(6.72g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物8.86g(反應(yīng)收率:79%)。
8-27合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-24(8.39g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物9.28g(反應(yīng)收率:72%)。
8-30合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-27(10.27g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.04g(反應(yīng)收率:68%)。
8-34合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-31(11.51g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.09g(反應(yīng)收率:63%)。
8-36合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub1-1-2(10g、18.23mmol)、甲苯(191ml)、sub3-22(7.99g、18.23mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.50g、0.55mmol)、三叔丁基膦(0.22g、1.09mmol)、叔丁醇鈉(5.25g、54.68mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.9g(反應(yīng)收率:66%)。
9-2合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(8g、24.74mmol)、甲苯(260ml)、sub3-2(8.94g、24.74mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.68g、0.74mmol)、三叔丁基膦(0.30g、1.48mmol)、叔丁醇鈉(7.13g、74.21mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.9g(反應(yīng)收率:73%)。
9-4合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(8g、24.74mmol)、甲苯(260ml)、sub3-4(9.58g、24.74mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.68g、0.74mmol)、三叔丁基膦(0.30g、1.48mmol)、叔丁醇鈉(7.13g、74.21mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.59g(反應(yīng)收率:68%)。
9-9合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(7g、21.64mmol)、甲苯(227ml)、sub3-9(10.33g、21.64mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.59g、0.65mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.30mmol)、叔丁醇鈉(6.24g、64.93mmol)進(jìn)行實驗,得生成物9.82g(反應(yīng)收率:63%)。
9-10合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-10(10.25g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物9.88g(反應(yīng)收率:67%)。
9-14合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-14(9.15g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物9.56g(反應(yīng)收率:70%)。
9-20合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-1-1(6g、19.52mmol)、甲苯(204ml)、sub3-4(7.56g、19.5mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.54g、0.59mmol)、三叔丁基膦(0.24g、1.17mmol)、叔丁醇鈉(5.63g、58.6mmol)進(jìn)行實驗,得生成物8.27g(反應(yīng)收率:69%)。
9-26合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(6g、18.55mmol)、甲苯(195ml)、sub3-23(8.62g、18.55mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.51g、0.56mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.11mmol)、叔丁醇鈉(5.35g、55.66mmol)進(jìn)行實驗,得生成物9.44g(反應(yīng)收率:72%)。
9-31合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(7g、21.64mmol)、甲苯(227ml)、sub3-28(8.62g、21.64mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.59g、0.65mmol)、三叔丁基膦(0.23g、1.30mmol)、叔丁醇鈉(6.24g、64.93mmol)進(jìn)行實驗,得生成物9.57g(反應(yīng)收率:69%)。
9-33合成例
以與所述8-2實驗方法同一方法對sub2-2-1(7g、21.64mmol)、甲苯(227ml)、sub3-30(11.13g、21.64mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀(0.59g、0.65mmol)、三叔丁基膦(0.26g、1.30mmol)、叔丁醇鈉(6.24g、64.93mmol)進(jìn)行實驗,得生成物10.65g(反應(yīng)收率:65%)。
表2
有機(jī)電子元件的制造評價
本發(fā)明一個實施例將所本發(fā)明涉及的化合物利用為發(fā)光層的磷光主體材料,病根據(jù)通常的方法制作了有機(jī)電子發(fā)光元件。首先,在形成玻璃基板的ito層(兩極)上真空沉積2-tnata膜,形成60nm厚的空穴注入層。緊接著,在所述空穴注入層上以60nm的厚度真空沉積npd形成了空穴傳輸層。之后,在所述空穴傳輸層上使用本發(fā)明所涉及的化合物(8-2、8-3、8-7、8-8、8-10、8-22、8-23、8-27、8-28、8-35、9-2、9-3、9-6、9-8、9-12、9-14、9-17、9-22、9-23、9-29、9-32、9-36)作為主體材料,并將(piq)2ir(acac)作為摻雜劑,以95:5的重量比進(jìn)行摻雜,真空沉積30nm形成發(fā)光層。然后在所述發(fā)光層上以5nm的厚度真空沉積balq(簡稱)形成空穴阻擋層,并在所述空穴阻擋層上以40nm的厚度bebq2真空沉積成電子傳輸層。
隨后,在所述電子傳輸層上以0.2nm的厚度沉積鹵化堿金屬lif形成電子注入層,緊接著以150nm的厚度沉積al/lif形成陰極,完成有機(jī)電子發(fā)光元件。
2-tnata:4,4',4'-三[2-萘基苯基氨基]三苯基胺
npd:4,4'-雙[n-(1-萘基)-n-苯氨基]聯(lián)苯
(piq)2ir(acac):乙酰丙酮酸二(1-苯基-異喹啉)合銥
balq:2-甲基-8-羥基喹啉對羥基聯(lián)苯合鋁
bebq2:雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹
在如上述制造的實施例及比較例中的有機(jī)電子發(fā)光元件上施加正向偏壓直流電壓,利用photoresearch公司生產(chǎn)的pr-650測量電子發(fā)光(el)特性。并在2500cd/m2的亮度下,利用mcscience公司制造的壽命測量設(shè)備測量了t95的壽命。下列表顯示元件制造及評估結(jié)果。
表3
如表3的結(jié)果所示,較比較例1至比較例8,本發(fā)明所涉及的化合物顯示更低的驅(qū)動電壓,及更高的效率及壽命。詳細(xì)說明表3的結(jié)果,在同一核上結(jié)合同一1次取代基——三嗪的狀態(tài)下,較三嗪與2個取代基(ar1、ar2)相同的苯基相結(jié)合的比較例1(比較化合物1)、比較例3(比較化合物3),在2個取代基各異的比較例2(比較化合物2)、比較例4(比較化合物4)中驅(qū)動電壓更低。同時,由于驅(qū)動電壓變低,可以確認(rèn)壽命小幅增長。
基于上述結(jié)果,用嘧啶誘導(dǎo)體及三嗪誘導(dǎo)體的取代基各異的(不對稱)的本發(fā)明所涉及的化合物,及嘧啶及三嗪上結(jié)合相同取代基(對稱)的比較例5至比較例8,進(jìn)行了元件測試。結(jié)果,在本發(fā)明所涉及的化合物——取代基(ar1、ar2)各異的物質(zhì)上共同出現(xiàn)驅(qū)動電壓變低、壽命變長的情況。
可以確認(rèn)嘧啶誘導(dǎo)體及三嗪誘導(dǎo)體的取代基各異(不對稱)時,較取代基相同(對稱)的情況,雖然效率相同或小幅增加,但其驅(qū)動電壓大幅降低,而壽命也大幅增加。一般來講,對于oled元件,電洞比電子快1000倍左右,由此在發(fā)光層內(nèi)出現(xiàn)電洞停滯的情況,結(jié)果導(dǎo)致驅(qū)動電壓上升,壽命縮短的趨勢(電荷平衡減少)。
因此,本發(fā)明所涉及的化合物可保持效率的同時顯示低驅(qū)動電壓、長壽命的原因在于,判斷為發(fā)光層內(nèi)電子增加。比較測量比較化合物5(ar1=ar2)和化合物8-2(ar1≠ar2)的單載子電洞元件(圖3)、單載子電子元件(圖2)后發(fā)現(xiàn),比較化合物5的空穴遷移率比化合物8-2占優(yōu)勢,而化合物8-2的電子遷移率較比較化合物5更高。
從結(jié)論來講,據(jù)發(fā)明人的判斷,若將本發(fā)明所涉及的化合物作為主體材料使用于發(fā)光層時,嘧啶誘導(dǎo)體及三嗪誘導(dǎo)體所擁有的2個取代基(ar1、ar2)各異(不對稱)時,受高電子遷移率的影響,與發(fā)光層內(nèi)停滯的電洞相結(jié)合,提高發(fā)光層內(nèi)的電荷平衡,從而降低驅(qū)動電壓,延長壽命。
以上說明僅為本發(fā)明的一個示例,任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可以在沒有脫離本發(fā)明本質(zhì)特點的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。因此,在本說明書中所列出的實施例僅作為說明本發(fā)明,而并不限制本發(fā)明的思想和范圍。本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)按照上述權(quán)利要求范圍,而屬于同等范圍內(nèi)的所有技術(shù)應(yīng)被解釋為包括在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。