含氘原子的电子传输材料及其应用制造技术

公开了含氘原子的电子传输材料及其应用。所述含氘原子的电子传输材料是一种具有氘代的取代基的苯并咪唑化合物，可用作电致发光器件中的电子传输材料。这些新型化合物能使有机电致发光器件效率有所提升的同时获得更长的器件寿命，能提供更好的器件性能。还公开了一种电致发光器件和化合物配方。种电致发光器件和化合物配方。种电致发光器件和化合物配方。

【技术实现步骤摘要】
含氘原子的电子传输材料及其应用


[0001]本专利技术涉及用于有机电子器件的化合物，例如有机发光器件。更特别地，涉及一种具有氘代的取代基的苯并咪唑化合物以及包含该化合物的有机电致发光器件和化合物配方。

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，其使用来自含络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]通常，有机电致发光器件具有包括阳极、阴极和介于其间的有机材料层的结构。电荷被注入到在阳极和阴极之间形成的有机层中，以形成电子和空穴对，使具有荧光或磷光特性的有机化合物产生了光发射。由于空穴和电子的移动速度不同，往往由不同的物质构
成的多层结构形成上述有机物层，例如空穴注入层，空穴传输层，发光层、电子传输层及电子注入层等。
[0008]为获得更好地器件性能，如更高的器件效率、更长的器件寿命等，开发新型电子传输材料是一种解决方案。
[0009]在KR20170107140(A)公开了一系列具有苯并咪唑结构的化合物：其中R1为咪唑基、苯基或吡啶基，R2为氘代的烷基或芳基，具体的例子有：此申请中所公开的化合物必须具有苯并咪唑通过亚苯基连接2位蒽的结构，其并未公开或教导苯并咪唑连接蒽或其他稠合结构的其他位点的应用。
[0010]专利KR101460365(B1)公开了一系列具有菲并[9,10]咪唑结构的化合物：具体的例子有此专利中所公开的化合物中必须具有菲并[9,10]咪唑结构，并未公开或教导具有氘代取代基的苯并咪唑结构连接稠合结构的应用。
[0011]为了使有机发光器件获得更好的性能，一种思路是开发更优秀的电子传输材料以提高电子的传输效率，使器件中空穴和电子达到更加均衡的状态，从而提高发光效率和/或寿命。尽管已有较多的电子传输材料的相关研究，但相关材料的性能仍有不足之处，新型高性能电子传输材料的研发仍然亟待进行。

技术实现思路

[0012]本专利技术旨在提供一系列具有氘代的取代基的苯并咪唑化合物来解决至少部分上述问题。所述化合物可用作有机电致发光器件中的电子传输材料。这些新型化合物能使有机电致发光器件效率有所提升的同时获得更长的器件寿命，能提供更好的器件性能。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，公开一种具有由式1表示的结构的化合物：
[0014][0015]其中，
[0016]环X和环Y各自独立地选自具有5-30个环原子的芳环或具有5-30个环原子的杂芳环；
[0017]Z
1-Z4各自独立地选自CR
z
或N；
[0018]R
x
和R
y
每次出现时相同或不同地表示单取代、多取代或无取代；
[0019]R
x
、R
y
和R
z
每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：氢，氘，卤素，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7-30个碳原子的芳烷基，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2-20个碳原子的烯基，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，取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基，取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基，取代或未取代的具有0-20个碳原子的胺基，酰基，羰基，羧酸基，酯基，氰基，异氰基，巯基，亚磺酰基，磺酰基，膦基，及其组合；
[0020]相邻的取代基R
x
，R
y
能任选地连接形成环；
[0021]L1和L2每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：单键，取代或未取代的具有1-20个碳原子的亚烷基，取代或未取代的具有3-20个环碳原子的亚环烷基，取代或未取代的具有1-20个碳原子的亚杂烷基，取代或未取代的具有6-30个碳原子的亚芳基，取代或未取代的具有3-30个碳原子的亚杂芳基，及其组合；
[0022]Ar选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基，或取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基；
[0023]R选自取代的具有1-20个碳原子的烷基，取代的具有3-20个碳原子的环烷基，取代的具有6-30个碳原子的芳基，取代的具有3-30个碳原子的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有由式1表示的结构的化合物：其中，环X和环Y各自独立地选自具有5-30个环原子的芳环或具有5-30个环原子的杂芳环；Z
1-Z4各自独立地选自CR
z
或N；R
x
和R
y
每次出现时相同或不同地表示单取代、多取代或无取代；R
x
、R
y
和R
z
每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：氢，氘，卤素，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7-30个碳原子的芳烷基，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2-20个碳原子的烯基，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，取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基，取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基，取代或未取代的具有0-20个碳原子的胺基，酰基，羰基，羧酸基，酯基，氰基，异氰基，巯基，亚磺酰基，磺酰基，膦基，及其组合；相邻的取代基R
x
，R
y
能任选地连接形成环；L1和L2每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：单键，取代或未取代的具有1-20个碳原子的亚烷基，取代或未取代的具有3-20个环碳原子的亚环烷基，取代或未取代的具有1-20个碳原子的亚杂烷基，取代或未取代的具有6-30个碳原子的亚芳基，取代或未取代的具有3-30个碳原子的亚杂芳基，及其组合；Ar选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基，或取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基；R选自取代的具有1-20个碳原子的烷基，取代的具有3-20个碳原子的环烷基，取代的具有6-30个碳原子的芳基，取代的具有3-30个碳原子的杂芳基，或其组合；并且所述R中至少包含一个氘原子。2.如权利要求1所述的化合物，其中环X和环Y各自独立地选自具有6-18个环原子的芳环或具有5-18个环原子的杂芳环；优选地，环X和环Y各自独立地选自苯环，萘环，菲环，蒽环，荧蒽环，吡啶环或者吡嗪环；更优选地，环X和环Y各自独立地选自苯环。3.如权利要求1或2所述的化合物，其中Ar选自取代或未取代的具有6-18个碳原子的芳基，或取代或未取代的具有3-18个碳原子的杂芳基；优选地，Ar选自由以下组成的组：苯基，联苯基，三联苯基，萘基，菲基，芘基，荧蒽基，9,9-二甲基芴基，螺二芴基，吡啶基，喹啉基，菲罗啉基，9,9-二甲基氮杂芴基，二苯并呋喃基，二苯并噻吩基，及其组合。4.如权利要求3所述的化合物，其中Ar选自由以下结构组成的组中的任一种：
5.如权利要求1-4中任一项所述的化合物，其中L1和L2各自独立地选自单键或者由以下结构组成的组中的任一种：
其中，R
a
每次出现时相同或不同地表示单取代，多取代或无取代；R
a
每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组：氢，氘，卤素，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7-30个碳原子的芳烷基，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2-20个碳原子的烯基，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，取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基，取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基，取代或未取代的具有0-20个碳原子的胺基，酰基，羰基，羧酸基，酯基，氰基，异氰基，巯基，亚磺酰基，磺酰基，膦基，及其组合；相邻的取代基R
a
能任选地连接形成环；优选地，L1和L2各自独立地选自单键或亚苯基。6.如权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中R选自取代的具有1-20个碳原子的烷基，取代的具有3-20个碳原子的环烷基，取代的具有6-25个碳原子的芳基，取代的具有3-25个碳原子的杂芳基，或其组合；且所述R包含至少一个D，CD，CD2或CD3；优选地，R选自由以下组成的组：氘代甲基，氘代乙基，氘代丙基，氘代异丙基，氘代丁基，氘代异丁基，氘代叔丁基，氘代戊基，氘代己基，氘代庚基，氘代辛基，氘代壬基，氘代环丙基，氘代环戊基，氘代环己基，氘代苯基，氘代萘基，氘代吡啶基，氘代芴基，氘代螺二芴基，氘代二苯并呋喃基，氘代二苯并噻吩基，氘代咔唑基，及其组合。7.如权利要求6所述的化合物，其中R选自由以下R1至R100组成的组中的任一种：
8.如权利要求1-7中任一项所述的化合物，其中Z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晗，陈晓，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：