有机发光器件

文档序号:441045 发布日期:2021-12-24 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 有机发光器件 (Organic light emitting device ) 是由 徐尚德 郑珉祐 李征夏 韩修进 朴瑟灿 黄晟现 李东勋 于 2020-12-04 设计创作,主要内容包括:本公开内容提供了具有改善的驱动电压、效率和寿命的有机发光器件。(The present disclosure provides an organic light emitting device having improved driving voltage, efficiency, and lifetime.)

有机发光器件

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0170947号和于2020年12月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0167777号的权益,其各自通过引用整体并入本文。

本公开内容涉及具有改善的驱动电压、效率和寿命的有机发光器件。

背景技术

通常,有机发光现象是指通过使用有机材料将电能转化成光能的现象。利用有机发光现象的有机发光器件具有诸如宽视角、优异的对比度、快速的响应时间、优异的亮度、驱动电压和响应速度的特性,因此已经进行了许多研究。

有机发光器件通常具有包括阳极、阴极和介于阳极与阴极之间的有机材料层的结构。有机材料层通常具有包含不同材料的多层结构以增强有机发光器件的效率和稳定性,例如,有机材料层可以由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等形成。在有机发光器件的结构中,如果在两个电极之间施加电压,则空穴从阳极注入有机材料层,电子从阴极注入有机材料层,当注入的空穴和电子彼此相遇时形成激子,并且当激子再落至基态时发光。

在上述有机发光器件中,持续需要开发具有改善的驱动电压、效率和寿命的有机发光器件。

发明内容

技术问题

本公开内容的目的是提供具有改善的驱动电压、效率和寿命的有机发光器件。

技术方案

本文中提供了以下有机发光器件:

有机发光器件,其包括:阳极、阴极、以及介于阳极与阴极之间的发光层,

其中发光层包含由以下化学式1表示的第一化合物和由以下化学式2表示的第二化合物。

[化学式1]

在化学式1中,

A为分别与两个相邻的五边形环稠合的苯环,

Ar1至Ar3各自独立地为经取代或未经取代的C6-60芳基;或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S的任一个或更多个杂原子的C5-60杂芳基,

各R1独立地为氢;氘;卤素;氰基;经取代或未经取代的C1-60烷基;经取代或未经取代的C1-60烷氧基;经取代或未经取代的C2-60烯基;经取代或未经取代的C2-60炔基;经取代或未经取代的C3-60环烷基;经取代或未经取代的C6-60芳基;或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S的任一个或更多个杂原子的C2-60杂芳基,

x为1至10的整数,

条件是Ar1至Ar3和R1中的至少一者经至少一个氘取代,或者R1中的至少一者为氘,以及第一化合物包含至少5个氘,

[化学式2]

在化学式2中,

B为分别与两个相邻的五边形环稠合的苯环,

Ar4为经取代或未经取代的C6-60芳基,

Ar5为经取代或未经取代的C6-60芳基;或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S的一个杂原子的C5-60杂芳基,

各R2独立地为氢;氘;卤素;氰基;经取代或未经取代的C1-60烷基;经取代或未经取代的C1-60烷氧基;经取代或未经取代的C2-60烯基;经取代或未经取代的C2-60炔基;经取代或未经取代的C3-60环烷基;经取代或未经取代的C6-60芳基;或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S的任一个或更多个杂原子的C2-60杂芳基,以及

y为1至10的整数。

有益效果

上述有机发光器件通过在发光层中包含由化学式1表示的第一化合物和由化学式2表示的第二化合物而具有优异的驱动电压、效率和寿命。

附图说明

图1示出了包括基底1、阳极2、发光层3、和阴极4的有机发光器件的实例。

图2示出了包括基底1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、电子阻挡层7、发光层3、空穴阻挡层8、电子注入和传输层9、以及阴极4的有机发光器件的实例。

具体实施方式

在下文中,将更详细地描述本公开内容的实施方案以促进理解本发明。

如本文所用,符号意指与另外的取代基连接的键。

如本文所用,术语“经取代或未经取代的”意指未经取代或者经选自以下的一个或更多个取代基取代:氘;卤素基团;腈基;硝基;羟基;羰基;酯基;酰亚胺基;氨基;氧化膦基;烷氧基;芳氧基;烷基硫基;芳基硫基;烷基磺酰基;芳基磺酰基;甲硅烷基;硼基;烷基;环烷基;烯基;芳基;芳烷基;芳烯基;烷基芳基;烷基胺基;芳烷基胺基;杂芳基胺基;芳基胺基;芳基膦基;以及包含N、O和S原子中的至少一者的杂环基,或者未经取代或者经以上例示的取代基中的两个或更多个取代基连接的取代基取代。例如,“两个或更多个取代基连接的取代基”可以为联苯基。即,联苯基可以为芳基,或者其可以被解释为两个苯基连接的取代基。

在本公开内容中,羰基的碳数没有特别限制,但优选为1至40。具体地,羰基可以为具有以下结构式的化合物,但不限于此。

在本公开内容中,酯基可以具有其中酯基的氧可以被具有1至25个碳原子的直链、支链、或环状烷基,或者具有6至25个碳原子的芳基取代的结构。具体地,酯基可以为具有以下结构式的化合物,但不限于此。

在本公开内容中,酰亚胺基的碳数没有特别限制,但优选为1至25。

具体地,酰亚胺基可以为具有以下结构式的化合物,但不限于此。

在本公开内容中,甲硅烷基具体地包括三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等,但不限于此。

在本公开内容中,硼基具体地包括三甲基硼基、三乙基硼基、叔丁基二甲基硼基、三苯基硼基和苯基硼基,但不限于此。

在本公开内容中,卤素基团的实例包括氟、氯、溴或碘。

在本公开内容中,烷基可以为直链或支链,并且其碳数没有特别限制,但优选为1至40。根据一个实施方案,烷基的碳数为1至20。根据另一个实施方案,烷基的碳数为1至10。根据另一个实施方案,烷基的碳数为1至6。烷基的具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等,但不限于此。

在本公开内容中,烯基可以为直链或支链,并且其碳数没有特别限制,但优选为2至40。根据一个实施方案,烯基的碳数为2至20。根据另一个实施方案,烯基的碳数为2至10。根据又一个实施方案,烯基的碳数为2至6。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、茋基、苯乙烯基等,但不限于此。

在本公开内容中,环烷基没有特别限制,但其碳数优选为3至60。根据一个实施方案,环烷基的碳数为3至30。根据另一个实施方案,环烷基的碳数为3至20。根据又一个实施方案,环烷基的碳数为3至6。其具体实例包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等,但不限于此。

在本公开内容中,芳基没有特别限制,但其碳数优选为6至60,并且其可以为单环芳基或多环芳基。根据一个实施方案,芳基的碳数为6至30。根据一个实施方案,芳基的碳数为6至20。作为单环芳基,芳基可以为苯基、联苯基、三联苯基等,但不限于此。多环芳基包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基等,但不限于此。

在本公开内容中,芴基可以被取代,并且两个取代基可以彼此连接以形成螺环结构。在芴基被取代的情况下,可以形成等。然而,结构不限于此。

在本公开内容中,杂环基是包含O、N、Si和S中的一者或更多者作为杂原子的杂环基,并且其碳数没有特别限制,但优选为2至60。杂环基的实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、异唑基、噻二唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等,但不限于此。

在本公开内容中,芳烷基、芳烯基、烷基芳基和芳基胺基中的芳基与芳基的前述实例相同。在本公开内容中,芳烷基、烷基芳基和烷基胺基中的烷基与烷基的前述实例相同。在本公开内容中,杂芳基胺基中的杂芳基可以应用杂环基的前述描述。在本公开内容中,芳烯基中的烯基与烯基的前述实例相同。在本公开内容中,可以应用芳基的前述描述,不同之处在于亚芳基为二价基团。在本公开内容中,可以应用杂环基的前述描述,不同之处在于亚杂芳基为二价基团。在本公开内容中,可以应用芳基或环烷基的前述描述,不同之处在于烃环不是一价基团而是通过两个取代基结合而形成的。在本公开内容中,可以应用杂环基的前述描述,不同之处在于杂环不是一价基团而是通过两个取代基结合而形成的。

根据本公开内容的有机发光器件可以为其中阳极、发光层和阴极顺序地堆叠在基底上的正常型有机发光器件,或者其中阴极、发光层和阳极顺序地堆叠在基底上的倒置型有机发光器件。此外,有机发光器件还可以选择性地包括在阳极与发光层之间的空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层中的至少一者,以及还可以包括在阴极与发光层之间的空穴阻挡层、电子注入层和电子传输层中的至少一者。此外,电子注入层和电子传输层可以以电子注入和传输层的单层而不是单独的层的形式包括在内。

在下文中,将针对各配置详细地描述本公开内容。

阳极和阴极

本公开内容中使用的阳极和阴极意指有机发光器件中使用的电极。

作为阳极材料,通常优选使用具有大的功函数的材料使得空穴可以顺利地注入至有机材料层中。阳极材料的具体实例包括金属,例如钒、铬、铜、锌和金,或其合金;金属氧化物,例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);金属和氧化物的组合,例如ZnO:Al或SnO2:Sb;导电聚合物,例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺;等等,但不限于此。

作为阴极材料,通常优选使用具有小的功函数的材料使得电子可以容易地注入至有机材料层中。阴极材料的具体实例包括金属,例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅,或其合金;多层结构材料,例如LiF/Al或LiO2/Al;等等,但不限于此。

空穴注入层

如有必要,根据本公开内容的有机发光器件还可以包括在阳极上的空穴注入层。

空穴注入层是用于注入来自电极的空穴的层,并且空穴注入材料优选为这样的化合物:其具有传输空穴的能力,因此具有注入阳极中的空穴的效应和对发光层或发光材料的优异的空穴注入效应,防止发光层中产生的激子移动至电子注入层或电子注入材料,并且形成薄膜的能力还是优异的。此外,优选地,空穴注入材料的HOMO(最高占据分子轨道)在阳极材料的功函数与周围有机材料层的HOMO之间。

空穴注入材料的具体实例包括金属卟啉、低聚噻吩、基于芳基胺的有机材料、基于六腈六氮杂苯并菲的有机材料、基于喹吖啶酮的有机材料、基于苝的有机材料、蒽醌、基于聚苯胺和基于聚噻吩的导电聚合物等,但不限于此。

空穴传输层

如果必要,根据本公开内容的有机发光器件可以包括在阳极上(或者如果存在空穴注入层,则在空穴注入层上)的空穴传输层。

空穴传输层是可以接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的层,并且空穴传输材料适当地为可以接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将空穴转移至发光层的具有大的空穴迁移率的材料。

其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、其中同时存在共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等,但不限于此。

发光层

本公开内容中使用的发光层是可以通过使从阳极和阴极传输的空穴和电子结合而发出可见光区域内的光的层。通常,发光层包含主体材料和掺杂剂材料,在本公开内容中,包含由化学式1表示的第一化合物和由化学式2表示的第二化合物作为主体。

优选地,由化学式1表示的第一化合物可以经5个或更多个氘取代。具体地,化学式1中的Ar1至Ar3和R1中的至少一者经至少一个氘取代,或者R1中的至少一者成为氘,由此第一化合物可以在化合物中包含5个或更多个、或者6个或更多个、或者7个或更多个、或者8个或更多个、或者10个或更多个氘,或者第一化合物可以完全经氘取代。

优选地,化学式1可以由选自以下化学式1-1至1-6中的任一者表示:

[化学式1-1]

[化学式1-2]

[化学式1-3]

[化学式1-4]

[化学式1-5]

[化学式1-6]

在化学式1-1至1-6中,Ar1至Ar3、R1和x如以上所限定。

在化学式1中,优选地,Ar1至Ar3可以各自独立地为苯基、联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基。

在化学式1中,更优选地,Ar1至Ar3中的至少一者可以为苯基,以及余者可以各自独立地为苯基、联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基。

此外,Ar1至Ar3中的至少一者可以经至少一个氘取代。例如,Ar1至Ar3中的至少一者可以选自以下结构:

在上式中,a为1至5的整数,

b为0至4的整数,c为0至5的整数,条件是b和c不同时为0,

各d独立地为0至3的整数,e为0至5的整数,条件是d和e不同时为0,

f为0至3的整数,各g独立地为0至5的整数,条件是f和g不同时为0,

h为0至3的整数,i为0至4的整数,条件是h和i不同时为0,

j为0至3的整数,k为0至4的整数,各l独立地为0至5的整数,条件是j、k和l不同时为0,

m为0至4的整数,n为0至4的整数,条件是m和n不同时为0,以及

o为0至3的整数,p为0至4的整数,q为0至5的整数,条件是o、p和q不同时为0。

此外,优选地,Ar1至Ar3中的至少一者可以经5个或更多个氘取代。

更优选地,在化学式1中,Ar1至Ar3中的至少一者可以为经5个氘取代的苯基,以及余者可以为各自未经取代的苯基、联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基。

作为一个实例,所有的Ar1至Ar3为苯基,条件是Ar1至Ar3中的至少一者,具体地,Ar1至Ar3中的任一者、两者或所有三者可以经5个氘取代。

作为另一个实例,Ar1至Ar3中的一者为各自未经取代的联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基,以及余者可以为苯基,条件是余者中的至少一者,即,余者中的一者或两者可以经5个氘取代。

此外,优选地,Ar1至Ar3中的至少一者可以为各自经5个或更多个氘取代的联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基,以及余者可以各自独立地为未经取代的苯基或未经取代的联苯基。

作为一个实例,Ar1至Ar3中的一者可以为经5个氘取代的联苯基,以及余者可以各自独立地为未经取代的苯基或未经取代的联苯基。此时,作为实例,其中联苯基经5个氘取代的那些可以由以下结构表示。

在上式中,r为0至4的整数,更具体地为0。

作为另一个实例,Ar1至Ar3中的两者可以为经5个氘取代的联苯基,以及余者可以为未经取代的苯基。此时,其中联苯基经5个氘取代的那些可以由上述结构表示。

作为另一个实例,Ar1至Ar3中的一者可以为各自完全经氘取代的联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基,以及所有的余者可以为未经取代的苯基。

此外,优选地,Ar1至Ar3可以各自独立地为苯基、联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基,以及所有的Ar1至Ar3可以完全经氘取代。

此外,在化学式1中,优选地,所有的R1可以为氢。此时,在化学式1中,x为10的整数,以及Ar1至Ar3中的至少一者经5个或更多个氘取代。

此外,在化学式1中,优选地,R1中的至少5者可以为氘,以及余者可以为氢。此时,在化学式1中,x为10的整数。例如,在化学式1中,R1中的5者、或6者、或7者、或8者为氘,以及余者可以为氢,或者所有10个R1都可以为氘。

由化学式1表示的第一化合物的代表性实例如下:

由化学式1表示的第一化合物可以例如通过如以下反应方案1所示的制备方法来制备。

[反应方案1]

在反应方案1中,Ar1至Ar3、R1和x如化学式1中所限定,以及X为卤素,优选为氯或溴。

反应方案1为胺取代反应,其优选在钯催化剂和碱的存在下进行,并且用于胺取代反应的反应性基团可以如本领域已知的进行修改。以上制备方法可以在下文描述的制备例中进一步说明。

同时,化学式2可以优选地由选自以下化学式2-1至2-6中的任一者表示。更优选地,化学式2可以由选自以下化学式2-1至2-3中的任一者表示:

[化学式2-1]

[化学式2-2]

[化学式2-3]

[化学式2-4]

[化学式2-5]

[化学式2-6]

在化学式2-1至2-6中,Ar4、Ar5、R2和y如以上所限定。

在化学式2中,优选地,Ar4和Ar5可以各自独立地为未经取代的C6-30芳基,更优选地,Ar4和Ar5各自独立地为各自未经取代的苯基、联苯基、三联苯基、芴基、9,9-二甲基芴基、或9,9-二苯基芴基。

此外,在化学式2中,优选地,Ar4为未经取代的C6-30芳基,以及Ar5可以为未经取代的包含选自N、O和S的一个杂原子的C5-60杂芳基。更优选地,Ar4可以为各自未经取代的苯基、联苯基、或三联苯基,以及Ar5可以为各自未经取代的二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑-9-基、或9-苯基-9H-咔唑基。

在化学式2中,优选地,所有的R2可以为氢,在这种情况下,y可以为10的整数。

由化学式2表示的化合物的代表性实例如下:

由化学式2表示的化合物可以例如通过如以下反应方案2所示的制备方法来制备。

[反应方案2]

在反应方案2中,Ar4、Ar5、R2和y如化学式2中所限定,以及Y为卤素,优选为氯或溴。Ar如Ar4或Ar5中所限定。

反应方案2为胺取代反应,其优选在钯催化剂和碱的存在下进行,并且用于胺取代反应的反应性基团可以如本领域已知的进行修改。以上制备方法可以在下文描述的制备例中进一步说明。

在反应方案2中,化合物(III)和化合物(IV)的反应以一个步骤示出,但在化合物(2)中,当Ar4和Ar5彼此不同时,其可以通过将化合物(IV)中的Ar变为分别对应于Ar4和Ar5的官能团而以两个步骤进行。此时,反应步骤的顺序没有特别限制。

优选地,在发光层中,由化学式1表示的第一化合物与由化学式2表示的第二化合物的重量比为10:90至90:10,更优选地,20:80至80:20、30:70至70:30、30:70至50:50、或30:70至40:60。

同时,除主体之外,发光层还可以包含掺杂剂。掺杂剂材料没有特别限制,只要其是用于有机发光器件的材料即可。作为实例,可以提及芳族胺衍生物、苯乙烯胺化合物、硼配合物、荧蒽化合物、金属配合物等。芳族胺衍生物的具体实例包括经取代或未经取代的具有芳基氨基的稠合芳族环衍生物,其实例包括具有芳基氨基的芘、蒽、和二茚并芘等。苯乙烯胺化合物是其中经取代或未经取代的芳基胺中取代有至少一个芳基乙烯基的化合物,其中选自芳基、甲硅烷基、烷基、环烷基和芳基氨基的一个或两个或更多个取代基是经取代或未经取代的。其具体实例包括苯乙烯胺、苯乙烯二胺、苯乙烯三胺、苯乙烯四胺等,但不限于此。此外,金属配合物的实例包括铱配合物、铂配合物等,但不限于此。

电子传输层

如有必要,根据本公开内容的有机发光器件可以包括在发光层上的电子传输层。

电子传输层是接收来自形成在阴极上的电子注入层或阴极的电子并将电子传输至发光层,并且抑制空穴从发光层转移的层,并且电子传输材料适当地为这样的材料:其可以很好地接收来自阴极的电子并将电子转移至发光层,并具有大的电子迁移率。

电子传输材料的具体实例包括:8-羟基喹啉的Al配合物;包含Alq3的配合物;有机自由基化合物;羟基黄酮-金属配合物;等等,但不限于此。电子传输层可以与如根据常规技术使用的任何期望的阴极材料一起使用。特别地,阴极材料的合适的实例为具有小的功函数,后接铝层或银层的典型材料。其具体实例包括铯、钡、钙、镱和钐,在每种情况下后接铝层或银层。

电子注入层

根据本公开内容的有机发光器件还可以包括在发光层上(或者如果存在电子传输层,则在电子传输层上)的电子注入层。

电子注入层是注入来自电极的电子的层,并且优选为这样的化合物:其具有传输电子的能力,具有注入来自阴极的电子的效应和优异的将电子注入到发光层或发光材料中的效应,防止发光层产生的激子移动至空穴注入层,并且形成薄膜的能力也是优异的。

电子注入层的具体实例包括芴酮、蒽醌二甲烷、联苯醌、噻喃二氧化物、唑、二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等及其衍生物,金属配合物化合物,含氮5元环衍生物等,但不限于此。

金属配合物化合物的实例包括8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、双(8-羟基喹啉)铜、双(8-羟基喹啉)锰、三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)氯镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-喹啉)(2-萘酚)镓等,但不限于此。

有机发光器件

图1和图2示出了根据本公开内容的有机发光器件的结构。图1示出了包括基底1、阳极2、发光层3和阴极4的有机发光器件的实例。图2示出了包括基底1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、电子阻挡层7、发光层3、空穴阻挡层8、电子注入和传输层9、以及阴极4的有机发光器件的实例。

根据本公开内容的有机发光器件可以通过顺序地堆叠上述结构来制造。在这种情况下,有机发光器件可以通过以下来制造:通过使用PVD(物理气相沉积)法例如溅射法或电子束蒸镀法在基底上沉积金属、具有导电性的金属氧化物、或其合金以形成阳极,在阳极上形成上述各层,然后在其上沉积可以用作阴极的材料。除了这样的方法之外,有机发光器件还可以通过以上述配置的相反顺序在基底上从阴极材料至阳极材料顺序地沉积来制造(WO2003/012890)。此外,发光层可以通过使主体和掺杂剂经受真空沉积法和溶液涂覆法来形成。在本文中,溶液涂覆法意指旋涂、浸涂、刮涂、喷墨印刷、丝网印刷、喷洒法、辊涂等,但不限于此。

另一方面,根据使用的材料,根据本公开内容的有机发光器件可以为前侧发射型、后侧发射型、或双侧发射型。

在下文中,将提供本公开内容的优选实施例以更好地理解本发明。然而,呈现这些实施例仅用于说明性目的,并且本公开内容的范围不限于此。

合成例1-1:化合物1-1的合成

步骤1)中间体A的制备

向三颈烧瓶中添加11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑(15.0g,58.5mmol)、1-溴苯-2,3,4,5,6-d5(10.4g,64.4mmol)、双(三-叔丁基膦)钯(0)(Pd(P-t-Bu3)2)(0.6g,1.2mmol)、叔丁醇钠(NaOtBu)(8.4g,87.8mmol)和甲苯500ml,将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌8小时。在反应完成之后,将反应温度冷却至室温,然后添加H2O,将反应溶液转移至分液漏斗,并萃取。将萃取物用MgSO4干燥并浓缩,然后将样品通过硅胶柱色谱法纯化以得到13.2g中间体A。(产率:67%,MS:[M+H]+=337)

步骤2)化合物1-1的合成

向三颈烧瓶中添加中间体A(13.0g,38.5mmol)、化合物a(14.6g,42.4mmol)、双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.4g,0.8mmol)、叔丁醇钠(5.6g,57.8mmol)和二甲苯400ml,将混合物在氩气气氛下在室温下搅拌8小时。在反应完成之后,将反应温度冷却至室温,然后添加H2O,将反应溶液转移至分液漏斗,并萃取。将萃取物用MgSO4干燥并浓缩,然后将样品通过硅胶柱色谱法纯化,然后通过升华纯化以得到7.9g化合物1-1。(产率:32%,MS:[M+H]+=644)

合成例1-2:化合物1-2的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-2,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用溴苯代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体B,以及在步骤2中,使用化合物b代替化合物a。(MS[M+H]+=644)

合成例1-3:化合物1-3的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-3,不同之处在于在合成例1-1的步骤2中,使用化合物c代替化合物a。(MS[M+H]+=649)

合成例1-4:化合物1-4的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-4,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用溴-1,1'-联苯代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体C,以及在步骤2中,使用化合物d代替化合物a。(MS[M+H]+=649)

合成例1-5:化合物1-5的合成

步骤1)中间体1-5-1的合成

向三颈烧瓶中添加中间体C(15.0g,36.7mmol)、化合物e(13.9g,40.4mmol)、双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.4g,0.7mmol)、叔丁醇钠(5.3g,55.1mmol)和二甲苯400ml,将混合物在氩气气氛下在室温下搅拌8小时。在反应完成之后,将反应温度冷却至室温,然后添加H2O,将反应溶液转移至分液漏斗,并萃取。将萃取物用MgSO4干燥并浓缩,然后将样品通过硅胶柱色谱法纯化以得到17.1g化合物1-5-1。(产率:65%,MS:[M+H]+=715)

步骤2)化合物1-5的合成

向振动管中添加化合物1-5-1(10.0g,14.0mmol)、PtO2(1.0g,4.2mmol)和70mlD2O,然后将管密封并在250℃和600psi下加热12小时。在反应完成之后,添加氯仿,将反应溶液转移至分液漏斗,并萃取。将萃取物用MgSO4干燥并浓缩,然后将样品通过硅胶柱色谱法纯化,并通过升华纯化以得到4.4g化合物1-5。(产率:42%,氘取代率:82%,MS[M+H]+=749)。

合成例1-6:化合物1-6的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-6,不同之处在于在合成例1-1的步骤2中,使用中间体B代替中间体A,并使用化合物f代替化合物a。(MS[M+H]+=658)

合成例1-7:化合物1-7的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-7,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用2-溴二苯并[b,d]呋喃-1,3,4,6,7,8,9-d7代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体D,以及在步骤2中,使用化合物g代替化合物a。(MS[M+H]+=660)

合成例1-8:化合物1-8的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-8,不同之处在于在合成例1-1的步骤2中,使用中间体B代替中间体A并使用化合物h代替化合物a。(MS[M+H]+=733)

合成例1-9:化合物1-9的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-9,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用5,8-二氢吲哚并[2,3-c]咔唑代替11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑。(MS[M+H]+=644)

合成例1-10:化合物1-10的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-10,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用5,7-二氢吲哚并[2,3-b]咔唑代替11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑并使用溴苯代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体F,以及在步骤2中,使用化合物c代替化合物a。(MS[M+H]+=644)

合成例1-11:化合物1-11的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-11,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑代替11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑以制备中间体G,以及在步骤2中,使用化合物i代替化合物a。(MS[M+H]+=674)

合成例1-12:化合物1-12的合成

步骤1)中间体H的合成

向三颈烧瓶中添加5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑(10.0g,39.0mmol)、化合物j(16.7g,42.9mmol)、双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.4g,0.8mmol)、叔丁醇钠(5.6g,58.5mmol)和甲苯400ml,将混合物在氩气气氛下在室温下搅拌8小时。在反应完成之后,将反应温度冷却至室温,然后添加H2O,将反应溶液转移至分液漏斗,并萃取。将萃取物用MgSO4干燥并浓缩,然后将样品通过硅胶柱色谱法纯化以得到16.9g中间体H。(产率:71%,MS:[M+H]+=608)

步骤2)化合物1-12的合成

向三颈烧瓶中添加中间体H(15.0g,24.6mmol)、溴苯(4.3g,27.1mmol)、双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.3g,0.5mmol)、叔丁醇钠(3.6g,37.0mmol)和二甲苯250ml,将混合物在氩气气氛下在室温下搅拌8小时。在反应完成之后,将反应温度冷却至室温,然后添加H2O,将反应溶液转移至分液漏斗,并萃取。将萃取物用MgSO4干燥并浓缩,然后将样品通过硅胶柱色谱法纯化,并通过升华纯化以得到5.4g化合物1-12。(产率:32%,MS:[M+H]+=684)

合成例1-13:化合物1-13的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-13,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑代替11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑并使用溴苯代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体I,以及在步骤2中,使用化合物k代替化合物a。(MS[M+H]+=657)

合成例1-14:化合物1-14的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-14,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑-1,3,5,6,8,10-d6代替11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑并使用3-溴-1,1':3',1”-三联苯代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体J,以及在步骤2中,使用化合物l代替化合物a。(MS[M+H]+=723)

合成例1-15:化合物1-15的合成

以与化合物1-1的制备中相同的方式制备化合物1-15,不同之处在于在合成例1-1的步骤1中,使用11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-d10代替11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑并使用3-溴-1,1':3',1”-三联苯代替1-溴苯-2,3,4,5,6-d5以制备中间体K,以及在步骤2中,使用化合物m代替化合物a。(MS[M+H]+=803)

合成例2-1:化合物2-1的合成

在氮气气氛下将5,8-二氢吲哚并[2,3-c]咔唑(15.0g,58.5mmol)和4-溴-1,1'-联苯(30.0g,128.8mmol)添加到300ml甲苯中,将混合物搅拌并回流。然后,向其中添加叔丁醇钠(16.9g,175.6mmol)和双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.9g,1.8mmol)。在反应12小时之后,将混合物冷却至室温,使用氯仿和水分离有机层,并将有机层蒸馏。将其再次溶解在氯仿中,用水洗涤两次,然后分离有机层,向其中添加无水硫酸镁,搅拌,过滤,将滤液在减压下蒸馏。将浓缩的化合物通过硅胶柱色谱法纯化,然后通过升华纯化以得到9.8g化合物2-1。(产率:30%,MS:[M+H]+=562)

合成例2-2:化合物2-2的合成

步骤1)中间体2-1-1的合成

在氮气气氛下将5,8-二氢吲哚并[2,3-c]咔唑(15.0g,58.5mmol)和4-溴-1,1':4',1”-三联苯(19.9g,64.4mmol)添加到300ml甲苯中,将混合物搅拌并回流。然后,向其中添加叔丁醇钠(8.4g,87.8mmol)和双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.9g,1.8mmol)。在反应11小时之后,将混合物冷却至室温,使用氯仿和水分离有机层,并将有机层蒸馏。将其再次溶解在氯仿中,用水洗涤两次,然后分离有机层,向其中添加无水硫酸镁,搅拌,过滤,将滤液在减压下蒸馏。将浓缩的化合物通过硅胶柱色谱法纯化以得到19.3g中间体2-2-1。(产率:68%,MS:[M+H]+=486)

步骤2)化合物2-2的合成

在氮气气氛下将中间体2-2-1(15.0g,31.0mmol)和3-溴-1,1'-联苯(7.9g,34.0mmol)添加到300ml甲苯中,将混合物搅拌并回流。然后,向其中添加叔丁醇钠(4.5g,46.4mmol)和双(三-叔丁基膦)钯(0)(0.5g,0.9mmol)。在反应7小时之后,将混合物冷却至室温,使用氯仿和水分离有机层,并将有机层蒸馏。将其再次溶解在氯仿中,用水洗涤两次,然后分离有机层,向其中添加无水硫酸镁,搅拌,过滤,将滤液在减压下蒸馏。将浓缩的化合物通过硅胶柱色谱法纯化,然后通过升华纯化以得到9.5g化合物2-2。(产率:48%,MS:[M+H]+=638)

合成例2-3:化合物2-3的合成

以与化合物2-2的制备中相同的方式制备化合物2-3,不同之处在于在合成例2-2的步骤1中,使用5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑代替5,8-二氢吲哚并[2,3-c]咔唑并使用4-溴-1,1'-联苯代替4-溴-1,1':4',1”-三联苯,以及在步骤2中,使用4-氯-1,1':3',1”-三联苯代替3-溴-1,1'-联苯。(MS[M+H]+=638)合成例2-4:化合物2-4的合成

以与化合物2-2的制备中相同的方式制备化合物2-4,不同之处在于在合成例2-2的步骤1中,使用5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑代替5,8-二氢吲哚并[2,3-c]咔唑并使用2-溴二苯并[b,d]呋喃代替4-溴-1,1':4',1”-三联苯,以及在步骤2中,使用4-溴-1,1'-联苯代替3-溴-1,1'-联苯。(MS[M+H]+=576)

实施例1

将其上涂覆有厚度为的ITO(氧化铟锡)的薄膜的玻璃基底放入包含溶解在其中的清洁剂的蒸馏水中,并通过超声波进行洗涤。在这种情况下,使用的清洁剂是可商购自Fisher Co.的产品,蒸馏水是通过使用可商购自Millipore Co.的过滤器过滤两次的蒸馏水。将ITO洗涤30分钟,然后通过使用蒸馏水重复两次超声波洗涤10分钟。在用蒸馏水洗涤完成之后,将基底用异丙醇、丙酮和甲醇溶剂超声波洗涤并干燥,此后将其转移至等离子体清洗机。然后,将基底用氧等离子体清洗5分钟,然后转移至真空蒸镀器。

在由此准备的ITO透明电极上,将以下HT-A和5重量%PD热真空沉积至的厚度以形成空穴注入层,然后仅将HT-A材料沉积至 的厚度以形成空穴传输层。在空穴传输层上将以下HT-B热真空沉积至的厚度作为电子阻挡层。然后,通过使用重量比为40:60的化合物1-1和化合物2-1作为发光层的主体,以及主体的8重量%的GD作为掺杂剂进行真空沉积至的厚度。然后,将以下ET-A真空沉积至的厚度作为空穴阻挡层。然后,在空穴阻挡层上将以下ET-B和Liq以2:1的比率热真空沉积至的厚度,然后将LiF和镁以1:1的比率真空沉积至的厚度以顺序地形成电子传输层和电子注入层。在电子注入层上将镁和银以1:4的比率沉积至的厚度以形成阴极,从而完成有机发光器件的制造。

实施例2至23和比较例1至20

以与实施例1中相同的方式分别制造实施例2至23和比较例1至20的有机发光器件,不同之处在于如下表1所示改变主体材料。在这种情况下,当使用两种化合物的混合物作为主体时,括号意指主体化合物之间的重量比。

实验例:器件特性的评估

通过向实施例和比较例中制造的有机发光器件施加电流来测量电压、效率和寿命(T95),结果示于下表1中。此时,在10mA/cm2的电流密度下测量电压和效率,T95意指在20mA/cm2的电流密度下亮度降低至初始亮度的95%所需的时间(小时)。

[表1]

在本公开内容中,由化学式1表示的第一化合物和由化学式2表示的第二化合物二者均具有吲哚并咔唑骨架。在此,第一化合物通过包含三嗪基而具有强的传输电子的能力,第二化合物具有强的传输空穴的能力,并因此具有适合使用两种材料的混合物作为主体的特性。特别地,由于两种材料均具有吲哚并咔唑结构,因此它们彼此良好地混合并有利于形成激基复合物,并且有利于有效地将能量转移至掺杂剂。此时,第一化合物变成阴离子,第二化合物变成阳离子以形成激基复合物,并且变成阴离子状态的第一化合物具有更不稳定的状态。通过在其中取代有五个或更多个氘,第一化合物即使在阴离子状态下也具有降低的振动能量和更稳定的能量。

因此,如表1可以看出的,其中同时使用由化学式1表示的第一化合物和由化学式2表示的第二化合物作为本公开内容中的有机电致发光器件的发光层的实施例1至23表现出显著改善的低电压、高效率和长寿命特性。

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