CN113135945B - 一种有机硼半导体材料及oled器件应用 - Google Patents
一种有机硼半导体材料及oled器件应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113135945B CN113135945B CN202010063230.8A CN202010063230A CN113135945B CN 113135945 B CN113135945 B CN 113135945B CN 202010063230 A CN202010063230 A CN 202010063230A CN 113135945 B CN113135945 B CN 113135945B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- organic
- luminescent
- emitting
- oled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 48
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 58
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 30
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 7
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 30
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 11
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 abstract description 6
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical group 0.000 abstract description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical group 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 9
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 9
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 9
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 9
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- -1 cyano, phenyl Chemical group 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 6
- 150000004982 aromatic amines Chemical group 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 5
- ATTVYRDSOVWELU-UHFFFAOYSA-N 1-diphenylphosphoryl-2-(2-diphenylphosphorylphenoxy)benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C=1C(=CC=CC=1)OC=1C(=CC=CC=1)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)(=O)C1=CC=CC=C1 ATTVYRDSOVWELU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 4
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 4
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 4
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical class O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229940126214 compound 3 Drugs 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- YJVFFLUZDVXJQI-UHFFFAOYSA-L palladium(ii) acetate Chemical compound [Pd+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O YJVFFLUZDVXJQI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- VFUDMQLBKNMONU-UHFFFAOYSA-N 9-[4-(4-carbazol-9-ylphenyl)phenyl]carbazole Chemical group C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=C1 VFUDMQLBKNMONU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001621 AMOLED Polymers 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N Dimethyl sulfoxide Chemical compound [2H]C([2H])([2H])S(=O)C([2H])([2H])[2H] IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N 0.000 description 2
- JGFZNNIVVJXRND-UHFFFAOYSA-N N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) Chemical compound CCN(C(C)C)C(C)C JGFZNNIVVJXRND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- ILAHWRKJUDSMFH-UHFFFAOYSA-N boron tribromide Chemical compound BrB(Br)Br ILAHWRKJUDSMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 2
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229940125898 compound 5 Drugs 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVVPGLRKXQSQSZ-UHFFFAOYSA-N indolo[3,2-c]carbazole Chemical class C1=CC=CC2=NC3=C4C5=CC=CC=C5N=C4C=CC3=C21 VVVPGLRKXQSQSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960005544 indolocarbazole Drugs 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- CECAIMUJVYQLKA-UHFFFAOYSA-N iridium 1-phenylisoquinoline Chemical compound [Ir].C1=CC=CC=C1C1=NC=CC2=CC=CC=C12.C1=CC=CC=C1C1=NC=CC2=CC=CC=C12.C1=CC=CC=C1C1=NC=CC2=CC=CC=C12 CECAIMUJVYQLKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SKEDXQSRJSUMRP-UHFFFAOYSA-N lithium;quinolin-8-ol Chemical compound [Li].C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1 SKEDXQSRJSUMRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical group C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- MFRIHAYPQRLWNB-UHFFFAOYSA-N sodium tert-butoxide Chemical compound [Na+].CC(C)(C)[O-] MFRIHAYPQRLWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BBCAQPYJVYMQFB-UHFFFAOYSA-N sodium;2-methylpropane Chemical compound [Na+].C[C-](C)C BBCAQPYJVYMQFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BWHDROKFUHTORW-UHFFFAOYSA-N tritert-butylphosphane Chemical compound CC(C)(C)P(C(C)(C)C)C(C)(C)C BWHDROKFUHTORW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L zinc bromide Chemical compound Br[Zn]Br VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEQBRULPNIVQPP-UHFFFAOYSA-N 2-[3,5-bis(1-phenylbenzimidazol-2-yl)phenyl]-1-phenylbenzimidazole Chemical compound C1=CC=CC=C1N1C2=CC=CC=C2N=C1C1=CC(C=2N(C3=CC=CC=C3N=2)C=2C=CC=CC=2)=CC(C=2N(C3=CC=CC=C3N=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 GEQBRULPNIVQPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQGHOUODWALEFC-UHFFFAOYSA-N 2-phenylpyridine Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 VQGHOUODWALEFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 235000004443 Ricinus communis Nutrition 0.000 description 1
- 240000000528 Ricinus communis Species 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006615 aromatic heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001940 cyclopentanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006575 electron-withdrawing group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- UBJFKNSINUCEAL-UHFFFAOYSA-N lithium;2-methylpropane Chemical compound [Li+].C[C-](C)C UBJFKNSINUCEAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000001840 matrix-assisted laser desorption--ionisation time-of-flight mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000004776 molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003538 pentan-3-yl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- XOFYZVNMUHMLCC-ZPOLXVRWSA-N prednisone Chemical compound O=C1C=C[C@]2(C)[C@H]3C(=O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 XOFYZVNMUHMLCC-ZPOLXVRWSA-N 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 125000004205 trifluoroethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C(F)(F)F 0.000 description 1
- 229940102001 zinc bromide Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
- C07F5/02—Boron compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
本发明披露了一种有机硼半导体材料及一个有机发光二极管OLED，其特征是所述的OLED器件中的发光层含有如下化学结构通式发光材料：其中的R1‑R5含有至少一饱和或不饱和脂肪环、或一化学交联基团，或一与X1‑X5通过烷链、烷氧链、烷硫链化学键接的烷螺环取代。可应用于蒸镀或溶液成膜的有机发光器件OLED，增加蓝色发光器件的性能、延长器件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机半导体化合物及其在有机电致发光器件OLED应用。尤其涉及到新型有机蓝色发光层材料分子设计、合成，改善发光材料的发光效率，降低发光材料成本，改善其OLED显示器件的性能。
背景技术
有机半导体材料属于新型光电材料，其大规模研究起源于1977年由白川英树，A.Heeger及A.McDiamid共同发现了导电率可达铜水平的掺杂聚乙炔。随后，1987年Kodak公司的C.Tang等发明了有机小分子发光二极管(OLED)，和1990年剑桥大学R.Friend及A.Holmes发明了聚合物发光二极管P-OLED，以及1998年S.Forrest与M.Thomson发明了效率更高的有机磷光发光二极管PHOLED。由于有机半导体材料具有结构易调可获得品种多样，能带可调，甚至如塑料薄膜加工一样的低成本好处，加上有机半导体在导电薄膜，静电复印，光伏太阳能电池应用，有机薄膜晶体管逻辑电路，和有机发光OLED平板显示与照明等众多应用，白川-Heeger-McDiamid三位科学家于2000年获得诺贝尔化学奖。
作为新一代平板显示应用的有机电致发光二极管，有机光电半导体材料要求有：1.高发光效率；2.优良的电子与空穴稳定性；3.合适的发光颜色；4.优良的成膜加工性；5.与液晶显示相比更低的成本。原则上，大部分共轭性有机分子(包含星射体)，共轭性聚合物，和含有共轭性发色团配体的有机重金属络合物都有具备电激发光性能，应用在各类发光二极管，如有机小分子发光二极管(OLED)，聚合物有机发光二极管(POLED)，有机磷光发光二极管(PHOLED)，有机热激活延迟荧光TADFOLED。磷光PHOLED兼用了单线激发态(荧光)和三线激发态(磷光)的发光机理，显然比小分子OLED及高分子POLED高得多的发光效率，已经应用在多款现代手机显示屏，但不足之处是需要使用贵重金属，如铱或铂等，使得OLED显示屏手机造价高昂。佳能公司人员最早于2004年(US2006/0051616，美国专利US7749617，国际优先日2004年9月8日)开创使用不含贵重金属的三线态发光材料，通过三线态与单线态系间逆向交换RISC(Reverse inter system crossing)获得热激活延迟荧光TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)，从而能使处于三重态的激子高效发出荧光。因此，类似含有贵重金属的磷光三线态发光材料，不含贵重金属的TADF材料的发光效率是一般荧光OLED材料的3～4倍，内量子效率可达100％。因此，TADF发光材料可望大大降低高效有机发光材料的成本，增加OLED显示板的竞争力。作为有机电致蓝光发光材料，磷光三线态有机金属发光材料虽然比荧光发光材料效率高3倍，但由于寿命问题，致使目前商用AMOLED中不得不使用效率较低但寿命相对更长的荧光蓝光材料。因此，开发更稳定、更高效的电致蓝光发光材料，尤其是高效、低成本而又寿命更长的TADF蓝光发光材料，一直是行业中颇具战略意义的课题。
在一般有机半导体材料中，根据洪特定则，三重态的能量会低于单重态，其能带差(△Es1-t1)通常是0.6eV或以上，使得处于三重态的电子基本不可能回到单重态发射光波。而在TADF材料中，通过分子设计使得分子轨道中的最高占据轨道(HOMO)和最低未占轨道(LUMO)极少的重叠，制备出三线态和单线态能级差缩小，甚至只有0.3eV或以下的荧光材料，使电子有可能从三线态逆系跨越到单线态(或称为RISC)而获得类似于磷光发光一样达到100％的电至发光效率。已报道的材料例子是发绿光的2，6－二氰基－1，3，4，5－三咔唑苯。
在OLED器件中电荷的注入是通过在阳极施加正电压后，从阳极注入空穴，阴极施加负电压后注入电子，分别经过电子传输层与空穴转输层，同时进入发射层的本体材料或主体材料中，电子最终进入发光掺杂剂中的最低末占分子轨道(LUMO)，空穴进入发光掺杂剂中的最高占有分子轨道(HOMO)而形成激发态发光掺杂剂分子(激子态)。激子态回复到基态后伴随着发射光能，其发射光能波长正对应着发光分子掺杂剂的能隙(HOMO-LUMO能级差)。在有机半导体蓝色发材料中，文件JP2014－214148披露了使用吲哚并咔唑与蓖连接获得改善蓝光掺杂材料报道。文档(J.-A.Seo,et al,ACS Appl.Mat.Inter.,05.Oct.2017)披露吲哚并咔唑作为吸电性基团，与融合芳胺基团结合形成高效深蓝色TADF有机发光材料，最大外量子效率达19.5％。但由于LUMO较高(LUMO＝-2.4eV)并且其电子注入电化学循环CV测试表明不可逆，在较大电流或高亮度下EQE效率大幅度降低等缺陷。最近文件US20190058124披露使用含硼有机半导体，获得高效蓝色发光材料，OLED器件发光效率达到甚至超过有机金属铱蓝色发光材料FIrPic。这类含硼有机发光材料具有三线态与单线态能级差小于0.3eV，表现出RISC热延迟荧光TADF发光特性，发射波长处于蓝色并且光谱半高峰宽小到30nm特性。
显然，为满足工业生产不断提升的性能提升要求，探索并获得高效、低成本、长寿命的有机OLED显示及照明产品,开发更好、效率更高与易于制造的有机半导体材料势在必行。
发明内容
本发明针对现有行业技术的发展趋势，基于文件US20190058124披露的方案基础上，发现使用环状烷作为取代后，相对于无烷基取代和同样碳原子的直链或其它非环状链取代的发光材料具有意想不到的提高发光效率或是提升发光器件的寿命效果。TADF发光材料激发子弛豫时间一般处于微秒及亚微秒数量级，比一般荧光发光材料(处于纳秒数量级)要更长，或是分子间激发子传输距离更长，因此，TADF发光材料使用一般的甲基、乙基、叔丁基等取代或难以有效减少发光分子间激发子湮灭。我们使用环状烷基取代、甚至螺环烷取代，出乎意料地发现如此取代的有机发光硼化合物可以减少发光分子间激发子的湮灭，提高发光效率。所构成的有机分子半导体具有改善的TADF材料OLED器件发光效率，尤其是应用于有机电致蓝光OLED，获得改善发光效率效或提高寿命OLED器件。
本发明所属有机半导体发光材料可以应用在有机发光二极管OLED。在OLED应用方面，一个OLED发光器件总体上包括：一个基体材料，如玻璃，金属箔，或聚合物薄膜；一个阳极，如透明导电氧化铟锡；一个阴极，如导电性铝或其它金属；一层或多层有机半导体，例如发光层与阴极之间的电子注入层、发光层与阳极之间的空穴注入层，其中的发光层含有发光掺杂剂与主体材料混合形成发光层。通常是使用1-45％的浓度(重量百分比)发光掺杂剂材料，掺杂到一个主体材料中。
具体来说本发明披露一种有机发光二极管，其特征是所述的有机发光二极管由如下部分组成：
(a)一个阴极，
(b)一个靠近阴极的电子传输层，
(c)一个阳极，
(d)一个靠近阳极的空穴传输层，
(e)一个夹心于电子传输层与空穴传输层之间的有机半导体发光层，该发光层含有一种有机半导体化合物，其化学结构通式为：
其中的R1、R2、R3、R4、R5含有至少一饱和或不饱和脂肪环；
所述R1、R2、R3、R4、R5的脂肪环包括三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环，或以上各元环的C1-C12的烷基取代，C1-C12的烷氧基取代，C6-C12的芳基取代，C5-C12的芳杂基取代，C7-C12的稠合芳杂基取代，F取代，Cl取代，Br取代，同位素D取代；
在本发明范畴之内，所述的有机发光半导体化合物中含有的饱和或不饱和脂肪环包括但不限于如下结构：
通式(I)中的X1、X2、X3、X4、X5分别独立地可选为H、D、F、Cl、溴、氰基、苯基、取代苯基、呋喃基、取代呋喃基、噻吩基、取代噻吩基、吡啶基、取代吡啶基、萘基、取代萘基、蒽基、取代蒽基、稠合芳杂基、取代稠合芳杂基、-N(Y1Y2)、-B(Y1Y2)、-OY1、-SY1，其中Y1及Y2为C1-C12烷基取代、C6-C16的芳基取代、C5-C16的芳杂基取代、C7-C16的稠合芳杂基取代；
其中的R1、R2、R3、R4、R5可选地与同环或不同环上的C5-C16通过烷链、烷氧链、烷硫链化学键接。如此键接尤其包括但不限于如下环螺烷烃：
根据本专利范畴，所述的有机发光二极管中的发光层含有的有机半导体化合物可以包含许多结构，其中典型具有如下结构：
表1：发光层含有的有机半导体化合物典型结构
通式(I)所述的有机发光二极管中的发光层有机半导体化合物中的R1、R2、R3、R4、R5还可选含有一化学交联基团。化学交联基团有许多选择，典型的包含在加热或紫外光照耀下的交联基团，如乙烯基、丙烯酸脂或三氟乙烯基。列如连接在苯环上的如下包含乙烯基(A)、丙烯基(B)、及三氟乙烯基(C)：
以上基团原则上都可以通过化学键接在本专利发明的化合物，达到所属的效果。
符合本发明所述的有机发光二极管中的发光层含有的有机半导体化合物具有但不仅仅包括如下结构：
表2：可化学交联的发光化合物
表2中发光化合物一般应用于溶液成膜制备OLED发光器件。发光层中的发光化合物在受热或光照下形成交联网络、不溶不融，有利于固定薄膜结构，尤其有利于再次经历溶液成膜形成多层OLED发光器件。
在一种情况下，例如含有乙烯基化合物X-2在加热情况下，发生如下化学交联反应1并形成交联后不溶不融网络交联结构：
交联反应1
在另一种情况下，例如含有丙烯酸酯的X-3化合物在经历加热情况下，发生如下交联反应2并形成不溶不融的交联网络结构：
交联反应2
在另一种情况下，如含有三氟乙烯的X-6化合物在加热条件下，发生如下交联反应3并形成不溶不融的交联网络结构：
交联反应3
本发明的有机半导体化合物主要应用于有机发光二极管中作为一发光层化合物材料。发光层中一般含有发光掺杂剂化合物，与一主体材料(Host)或多于一种主体材料混合形成发光层。发光掺杂剂化合物以一定比例混合在主体材料中有利于增加发光分子的效率，减少发光掺杂分子之间自我淬灭和不同电场下发光颜色改变，同时也可降低昂贵发光掺杂剂的用量。混合成膜可通过真空共蒸镀成膜，或是通过混合溶于溶液中旋涂、喷涂或溶液打印成膜法。
本发明所述发光层化合物还包括针对上述的发光层混合在有机发光器件(OLED有机发光二极管)的应用。当用作发光层时，为提高发光效率，有必要尽量避免发光分子的聚集，通常是使用小于50％的浓度发光(重量)材料，优选为1％至40％掺杂剂，掺到一个主体材料中。当然，主体材料也可以是多于一种材料的混合主体材料，此时量少者为辅助主体材料。图1为所述OLED器件结构图，发光层为104标号。
根据本专利范围所述的有机发光二极管，本发明所属的有机半导体化合物应用之一是作为发光层发光材料或发光掺杂剂应用，作为TADF发光材料应用。不同于电荷传输材料要求载流子迁移率尽可能大，作为发光材料尽量避免分子间的淬灭有利于提高发光效率，因此本发明所述有机半导体尽量使用分子的非共面，同时使用适当环脂肪烷基、螺环脂肪烷基等。相对于一般的甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基等取代，环状脂肪烷基或螺环状脂肪烷基取代具有更有效的避免分子间激发子湮灭或淬灭，从而增加发光分子材料的光致发光效率，最终提升OLED器件发光效率；相对于一般的支化烷基取代，相同碳原子数的环状取代具有短而大的空间效果，烷链构象由于闭环而大大减少，有利于提高发光材料发光效率；不像一般的支化烷基取代“过度伸展”带来发光分子发光效率降低或OLED器件驱动电压升高缺点。参见以下表3，表示3D分子模拟构型分子B上的1-乙基-丙基取代具有“过度伸展”，容易造成发光分子自身发光效率降低或其OLED器件驱动电压升高缺点。
表3：环状取代与支链烷烃取代3D构型图对比
本发明的发光器件的发光层中含有本发明的一种发光掺杂剂，与一主体材料通过共蒸发或溶液共涂敷法形成发光层；发光层厚度为15-60纳米，主体材料其三线态能级为2.2-2.9eV，依据所发光的波长而定。如果是发蓝色光，主体材料的三线态能级应大于2.75eV；如果是发绿色光，主体材料的三线态能级应大于2.40eV；如果是发红色光，主体材料的三线态能级应大于2.15eV。本发明的发光材料应用之一是发光波长为430－480nm的蓝光，作为TADF发光掺杂剂应用在OLED发光层。
在本发明表1、表2所列的有机发光层化合物其分子含有负电性硼键接的芳杂环和供电性氮键接的芳胺环构成，它们兼具受电性与供电性双极性本质，大抵是处于发射430－480nm的蓝光。在不违背本发明范畴，如采用更长的共轭体系，本发明的发光材料也可以是发光波长为510-550nm的绿光，或是551-580nm的黄光，甚至是581-630nm的红光。
当发蓝光的发光材料中掺入能量更低的绿光、黄光、红光发光材料时，由于能量递传原理，低能量的材料优先发光，而更高能量的蓝光材料仅仅就只起到主体材料作用，或是发光敏化作用。因此，本发明的有机半导体显然也可以作为发绿光、黄光、及红光OLED发光层主体材料，也就是发光层中含有本发明的有机发光材料作为主体材料，然后掺入波长更长、能量更小的绿光、黄光、红光的其它发光材料获得应用。当在双向电荷注入如此构成的发光层，产生的激发子以能量最低的发光材料发射波长。
在另一种情况下，发光层可以使用常用的主体材料及常用的红光、绿光或蓝光发光掺杂剂，同时在该发光层内也掺入含有本发明所述的有机半导体化合物作为能量传替的敏化材料。这种敏化功能材料半导体能级处于主体材料与发光掺杂剂之间，根据能量传递原则，注入的电子与空穴先后从发光层中主体材料依次传递到敏化材料然后到发光掺杂剂。这种阶梯式的能量传递往往可以提高器件寿命，增加器件效率。
为获得高效的绿光和红光OLED，通常是使用三线态磷光OLED材料或使用三线态发光机制的TADF发光材料。发射层含有磷光发光材料，如Ir(ppy)3为绿光，或Ir(Piq)3作为红光掺杂剂，用2至20％的浓度发光(重量)材料，掺杂到一个主体材料中。文献或商用已开发许许多多的其它三线态红光、绿光甚至是黄光发光材料，同样可以适用于本发明范畴。
为获得高效的蓝光OLED，通常是使用三线态磷光OLED材料或使用三线态发光机制的TADF发光材料。发射层含有磷光发光材料，如改进mFirPic具有较高发光效率，但不足是寿命问题与色标问题。而使用荧光发光材料，如B6虽然效率EQE约10％，但寿命及色标基本能满足目前商用AMOLED要求。文献或商用已开发许许多多的其它蓝色光发光材料，同样可以适用于本发明范畴。
在传统的有机发光二极管芯片中，通常是采用透明导电玻璃，或镀有铟-锡氧化物ITO上蒸镀一层空穴注入层HIL，然后依次一层空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL、电子注入层EIL，最后加一层金属，如铝金属层，作为阳极导电及密封层。(图1)当ITO接正电，铝连接负电到一定电场后，空穴从ITO经HIL注入和HTL传输至EML,而电子从铝连接的EIL注入后、经过ETL传输至EML。电子与空穴在EML中相遇、复合成激发子(Exciton)，然后部分激发子以光辐射形式释放出能量回到基态。光辐射的波长由EML层中的发光掺杂剂的能隙决定。文献或商用已开发许许多多的其它简单或更复杂OLED发光器件结构，同样可以适用于本发明范畴。
主体材料常用的是含咔唑或芳胺结构类材料。一种常用的已知主体材料是4,4’-N,N’-二咔唑-联苯(CBP)：
对于TADF蓝色光OLED，要求的电子注入及三线态能级较高，常使用如下DPEPO或mCBP材料作为主体材料：
为达到优良的发光器件性能，在阳极上，可任选一空穴注入层，如酞青兰(CuPc)或其他含芳氨的化合物(Appl.Phys.Lett.,69,2160(1996)，如m-TDATA。
同样地，在空穴注入层与发射层EML之间，还可选择一空穴传输层，如使用4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯氨基]联苯(α-NPD)
为平衡电子与空穴的注入，提高发光效率，可任选一电子传输空穴阻挡(ETHB)材料，例子是1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯TPBi，其结构为：
在ETL与阴极之间，还通常使用电子注入层。电子注入层通常是功函较低的金属鋰，氟化锂或其化合物如8-羟基喹啉鋰(Liq)：
文献或商用已开发许许多多的其它空穴注入材料、空穴传输材料、主体材料、电子传输材料、电子注入材料，激子阻挡材料，同样可以适用于本发明范畴。
OLED发光器件是一复杂的多层结构，图1为一典型的构造，但不是唯一的应用结构。其中有机半导体层的总体厚度是50-250纳米，优选总厚度为80-180纳米。本发明化合物原则上可以应用在OLED复杂多层发光器件，例如在发光层与电荷传输层之间使用激子阻挡层，包括电子输送空穴阻挡，空穴传输电子阻挡层，只要满足材料的单线态及三线态大于发光材料的单线态及三线态。
本发明通式同时披露一种有机半导体化合物，其化学结构通式为：
其中的R1、R2、R3、R4、R5含有至少一饱和或不饱和脂肪环；
所述R1、R2、R3、R4、R5的脂肪环包括三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环，或以上各元环的C1-C12的烷基取代，C1-C12的烷氧基取代，C6-C12的芳基取代，C5-C12的芳杂基取代，C7-C12的稠合芳杂基取代，F取代，Cl取代，Br取代，同位素D取代；
其中的X1、X2、X3、X4、X5分别独立地可选为H、D、F、Cl、苯基、取代苯基、呋喃基、取代呋喃基、噻吩基、取代噻吩基、吡啶基、取代吡啶基、奈基、取代奈基、蒽基、取代蒽基、稠合芳杂基、取代稠合芳杂基、-N(Y1Y2)、-B(Y1Y2)、-OY1、-SY1，其中Y1及Y2为C1-C12烷基取代、C6-C16的芳基取代、C5-C16的芳杂基取代、C7-C16的稠合芳杂基取代，或一化学交联基团；
其中的R1、R2、R3、R4、R5可选地与同环或不同环上的X1、X2、X3、X4、X5通过烷链、烷氧链、烷硫链化学键接,或可选含有一化学交联基团。
根据所述的有机半导体化合物，所述的有机半导体化合物包含但不限于具有如下结构：
和如下可交联结构：
以上可交联结构虽然结构各异，但原则上按照交联反应1、2、3类似原理进行导致相应的不溶不融交联网络结构。
本发明的有机半导体发光材料总体上属于电负性含硼原子与供电性芳胺有机键合组成，其中负责电子注入的含硼芳杂环主宰LUMO，而负责空穴注入的芳杂胺主宰HOMO，并且通过高斯泛函分子计算表明HOMO与LUMO交叠性很少，有利于产生逆向窜系交换(RISC)而产生TADF发光机理，获得同时单线态与三线态发光高效能。逆向窜系交换(RISC)一般是在S1与T1之间发生，近期研究进展表明，S1与Tn(n为2,3,4等)也有可能产生。本发明披露的有机发光层化合物单线态与三线态能级差△E(S1-T1)小于0.4eV，荧光弛豫时间处于微秒及亚微秒水平，不同于荧光弛豫时间处于纳秒(nano-second)水平的荧光，应用于有机发光二极管，可获得内量子效率超过25％局限，获得TADF发光二极管。本发明的有机半导体发光材料兼具低成本和高电荷传输以及良好加工性能的有机半导体材料，应用于制成有机发光二极管获得改善的高效、低电压和工作寿命。尤其对于TADF蓝光材料，寿命的提高及改善是行业内重点进步。
所述的有机发光二极管可作为发光点阵应用于全色OLED显示屏。本发明的有机半导体材料应用于有机发光二极管经过RGB三色的调控后也可以获得白光，而应用于OLED照明。使用OLED平板屏显示，可以应用于手机屏，i-Pack屏，电视屏，电脑屏等，或作为照明发光墙，发光板，发光灯等。
附图说明
图1为有机发光二极管结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例子对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
化合物合成制备一般方法：
本发明所述有机半导体化合物可以使用多种合成路线制备，其中典型的可按照如下反应路线进行实施：
反应合成路线
实施例1：化合物C-3材料的合成制备
1)根据如下化学合成路线制备化合物C-3，
在一250毫升三口烧瓶中加入化合物1(14.4g，44mmol)，干燥THF(120ml)，醋酸钯(0.52g，2.24mmol)，磷配体(2.0g，4.6mmol)，环戊烷基溴化锌(272ml，132mmol)，氮气鼓泡去除空气后升温到60℃反应16小时。使用碳酸钠水溶液(1M)终止反应。反应溶液通过硅藻土过滤，EtOAC淋洗，有机相使用饱和食盐水洗涤3次，无水硫酸钠干燥后，真空旋干溶剂，硅胶过柱(PE：EtOAC＝9：1)后获得油状物3(10.48g，78％％产率)。
2)根据如下反应制备中间体化合物5：
在一100毫升三口烧瓶中加入化合物4(3.7g，16.37mmol)，化合物3(5.0g，16.37mmol)，干燥甲苯(60ml)溶解，醋酸钯(0.037g，0.164mmol)，叔丁基钠(3.15g，32.7mmol)三叔丁基磷配体TTBP(0.13g，0.64mmol)，氮气鼓泡去除空气后升温到110℃反应8小时。冷却到室温后，反应溶液通过硅藻土过滤，EtOAC淋洗，有机相使用饱和食盐水洗涤3次，无水硫酸钠干燥后，真空旋干溶剂，硅胶过柱(PE：EtOAC＝8：2)后获得油状物5(5.9g，80％％产率)。
3)根据如下反应制备中间体化合物6：
在一100毫升三口烧瓶中加入化合物5(5.9g，13.0mmol)，化合物3(4.58g，15.0mmol)，干燥甲苯(60ml)溶解，醋酸钯(0.037g，0.164mmol)，叔丁基钠(3.15g，32.7mmol)，三叔丁基磷配体(0.13g，0.64mmol)，氮气鼓泡去除空气后升温到110℃反应8小时。冷却到室温后，反应溶液通过硅藻土过滤，EtOAC淋洗，有机相使用饱和食盐水洗涤3次，无水硫酸钠干燥后，真空旋干溶剂，硅胶过柱(PE：DCM＝8：2)后获得白色固体6(6.55g，70％％产率)。
4)根据如下反应制备中间体化合物C-3：
在一100毫升三口烧瓶中加入化合物6(6.55g，9.1mmol)，干燥叔丁基苯(60ml)，氮气鼓泡去除空气后冷冻降温到-30℃，叔丁基鋰(9.6mmol，5.65mlx1.7M)正己烷溶液滴加，滴加完毕之后升温到60℃搅拌2小时。减压蒸去低沸溶剂正己烷。反应液再降温到-30℃，三溴化硼(2.74g，10.92mmol)加入，注意到温度升到室温，搅拌0.5小时。把反应液再次降温到0℃，加入二异丙基乙胺(2.35g，18.22mmol)，之后在室温下搅拌1小时，再升温到120℃搅拌3小时。反应结束后降温到室温，在冰水浴中滴加醋酸钠水溶液淬灭反应，加入正己烷进一步分相。有机相通过硅胶短柱，使用正己烷淋洗。有机相减压蒸干后溶于最少量甲苯中，加入正己烷沉淀。获得产物淡黄色固体C-3(2.52g，产率40％)。C50H53BN2分子式计算分子量为692.78，质谱检测M/z＝692.43，光致发光波长为蓝光PL＝457nm,半高峰宽FWMH为30nm。
实施例2：含氘代环取代化合物C-4材料的合成制备
在一100ml烧瓶内加入化合物3(5.0g，16.37mmol)，DMSO-d6(34.3ml，491.1mmol)，叔丁醇钠(0.786g，8.18mmol)，反应加热到60℃ 16小时后冷却到室温，加入120ml去离子水，以醋酸乙酯萃取3x100ml。有机相以饱和食盐水洗涤2x100ml，有机相在减压下蒸干，过柱获得产物3D(4.5g，90％产率)。
仿照实施例1中2)，3)，4)步骤获得产物C-4(2.54g，产率40％)。C50H49D4BN2分子式计算分子量为696.80，质谱检测M/z＝696.46，光致发光波长为蓝光PL＝458nm,半高峰宽FWMH为30nm。
实施例3：其它化合物材料的合成制备
类似地，根据以上合成化学原理，在不违背本发明范畴下，合成了如下各有机半导体发光材料化合物，具体所列出的化合物通过质谱验证了分子量及分子所具有的碎片，具体见下表4：
表4：化合物合成及表征
实施例4：有机半导体化合物量子力学计算：
采用高斯04版量子力学DFT泛函计算了如下化合物最高占据分子轨道能级(HOMO)及最低未占据分子轨道能级(LUMO)，以及单线态能级，三线态能级。举例如下分子计算结果为：
以上表明上述分子处于蓝色发光(S1＝462nm),并且三线态T1、与T2能级与单线态能级S1差小于0.4eV，有利于通过RISC达到TADF发光机制，充分利用占据75％激发子三线态通过逆向窜系而提高发光效率。其它分子通过类似计算并列于表4、表5中。
实施例5：可交联化合物材料的合成制备
根据一般合成通用路线，仿照实施例1具体操作步骤，合成如下可交联化合物材料，采用MALDI-TOF质谱分析检测分子量及碎片表征，列于表5：
表5：可交联化合物合成及表征
实施例6蒸镀OLED器件应用实例-本发明化合物作为发光掺杂剂材料：
蒸镀OLED器件制程：在一个本底真空达10-5帕的多源蒸发OLED制备设备中，采用如下的器件结构：阳极ITO/HIL/HTL/EBL(50A)/Host:发光掺杂剂1－40％ /HBL(50A)/ET/EI/Al阴极评估各材料应用于OLED器件性能。具体OLED器件结构为ITO/HTACN/NPB/mCBP(50A)/DPEPO:dopant 5％ /Liq/TPBi/LiF/Al，改变使用本发明的不同的发光掺杂材料与对比Ref1、Ref2，Ref3发光材料(美国专利申请US20190058124)。
表6：采纳的对比材料结构
表7：所获得的OLED器件性能(室温@300nits)：
对比器件A为检测参考，在300尼特下，驱动电压为5.2V，外量子效率EQE为12.5％，EL发射光谱CIE(x，y)为(0.13,0.11)，寿命在1000尼特下为LT80％＝90小时。
从上表7对比A、B蓝色OLED器件可看出，本发明材料作为发光材料应用于蓝光OLED器件，具有减低工作电压效果、增加器件发光效率5-15％，和增加器件寿命10～19％。
对比器件C与器件9淡蓝色OLED器件，说明使用含环戊烷取代的联苯类含硼化合物具有提升效率14％与器件寿命8％效果。
对比器件1与器件2可看出，含氘代的环戊烷化合物C-4较结构类似的C-3具有类似发光效率及电压，但器件2比器件1具有延长寿命5％效果。
综上，说明本发明采用环状取代或螺环烷基取代的有机硼发光材料具有明显增加器件发光效率(EQE)和延长寿命LT80％效果。
实施例7：蒸镀OLED器件应用实例-本发明化合物作为发光层主体材料及掺杂剂材料应用：
表8：本发明化合物作为发光层主体材料及掺杂剂材料应用
表8结果表明本发明有机半导体材料，如C-32兼具电子与空穴双极性性能，也可以用做OLED绿光主体材料。器件2表明，本发明蓝色材料C-32掺入少量红光掺杂发光材料Ir(Piq)3(如0.6％)，可以同时实现红光与蓝光发射复合光，也即是白光器件应用。
实施例8：蒸镀OLED器件应用实例-本发明化合物作为发光层敏化掺杂剂应用：
具体OLED器件结构为ITO/HTACN/NPB/mCBP(50A)/DPEPO(96％):dopant(3％)：敏化剂(1％)/Liq/TPBi/LiF/Al
上表说明，本发明材料，如C-5，可以作为“敏化”掺杂剂，利用DPEPO材料作为主体，掺杂高发光效率的磷光材料mFirPic或荧光染料B6，本文所披露的TADF材料中的单线态激子通过高效的Forster传递将能量传给发光掺杂材料，并由后者发光，从而可获得高性能的OLED。对比器件1与A，C-5作为敏化材料掺入1％到主体材料中可获得效率从EQE从10.6％提升到14.2％，寿命提升91％。对比器件2与B，C-5作为敏化材料掺入1％到主体材料中可获得效率从EQE从7.0％提升到11.3％。
实施例9：可交联的发光材料在溶液镀膜OLED器件应用：
在一导电玻璃ITO表面，经过溶剂、等离子体清洗后，溶液旋涂PEDOT导电聚合物作为空穴注入层HIL，使用聚(三苯胺－9.9－二庚烷芴)溶液旋涂膜作为空穴传输层HTL，然后使用10％的本发明所述可交联的发光材料与主体材料溶液旋涂成发光层(主体材料95％：发光掺杂剂5％)。经过氮气下加热到160℃处理30分钟，使其薄膜交联成为不熔不溶发光层EML；最后在一个本底真空达10-5帕的多源蒸发OLED制备设备中，类似于实施例4蒸镀BL层，电子传输层ETL和电子注入层EIL，制备OLED器件。对比实验为溶液旋涂发光层之后未曾实施在氮气下加热到160℃处理30分钟，其它各步骤完全相同。OLED器件结果表明，两者起始OLED性能类似，经过热交联的OLED器件寿命寿命增加20％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种有机发光二极管，由如下部分组成：
(a)一个阴极
(b)一个靠近阴极的电子传输层
(c)一个阳极
(d)一个靠近阳极的空穴传输层
(e)一个夹心于电子传输层与空穴传输层之间的发光层，该发光层含有一种有机半导体化合物，所述的发光二极管中的发光层有机半导体化合物具有如下结构：
和如下结构：
2.一种有机半导体化合物，所述的有机半导体化合物具有如下结构：
和如下结构：
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征是所述有机发光二极管中的有机半导体化合物为发光层中的发光掺杂剂。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征是所述有机发光二极管中的有机半导体化合物为发光层中的主体材料。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征是所述有机发光二极管中的有机半导体化合物为发光层中的能量传递的敏化材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010063230.8A CN113135945B (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种有机硼半导体材料及oled器件应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010063230.8A CN113135945B (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种有机硼半导体材料及oled器件应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113135945A CN113135945A (zh) | 2021-07-20 |
| CN113135945B true CN113135945B (zh) | 2024-09-13 |
Family
ID=76809904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010063230.8A Active CN113135945B (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种有机硼半导体材料及oled器件应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113135945B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114106021A (zh) * | 2020-08-25 | 2022-03-01 | 北京鼎材科技有限公司 | 一种化合物及其应用 |
| WO2022078431A1 (zh) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | 浙江光昊光电科技有限公司 | 有机化合物及其在光电领域的应用 |
| JPWO2022196612A1 (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | ||
| CN115677743A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-02-03 | 冠能光电材料(深圳)有限责任公司 | 一种有机硼半导体化合物及其应用 |
| CN118102747A (zh) * | 2022-11-25 | 2024-05-28 | 广东聚华新型显示研究院 | 薄膜及其制备方法、光电器件和显示装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109796500A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-05-24 | 冠能光电材料(深圳)有限责任公司 | 一种杂配金属络合物及其电致有机发光器件应用 |
| CN110662750A (zh) * | 2017-05-22 | 2020-01-07 | 材料科学有限公司 | 有机化合物及包含该有机化合物的有机电致发光元件 |
| CN112898324A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 北京鼎材科技有限公司 | 化合物、其应用和有机电致发光器件 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108431984A (zh) * | 2016-02-10 | 2018-08-21 | 学校法人关西学院 | 延迟荧光有机电场发光元件 |
| KR101990818B1 (ko) * | 2018-05-04 | 2019-06-19 | 머티어리얼사이언스 주식회사 | 유기전계발광소자 |
-
2020
- 2020-01-19 CN CN202010063230.8A patent/CN113135945B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110662750A (zh) * | 2017-05-22 | 2020-01-07 | 材料科学有限公司 | 有机化合物及包含该有机化合物的有机电致发光元件 |
| CN109796500A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-05-24 | 冠能光电材料(深圳)有限责任公司 | 一种杂配金属络合物及其电致有机发光器件应用 |
| CN112898324A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 北京鼎材科技有限公司 | 化合物、其应用和有机电致发光器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113135945A (zh) | 2021-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113135945B (zh) | 一种有机硼半导体材料及oled器件应用 | |
| JP5878585B2 (ja) | 架橋可能なイオンドーパント | |
| EP2665342A1 (en) | Composition for organic electroluminescent element, organic electroluminescent element, display device, and illuminator | |
| CN111278838A (zh) | 含硼杂环化合物、高聚物、混合物、组合物及其用途 | |
| Li et al. | Synthesis of new bipolar host materials based on 1, 2, 4-oxadiazole for blue phosphorescent OLEDs | |
| JPWO2014097813A1 (ja) | 有機電界発光素子 | |
| CN106810569B (zh) | 一种咔啉三取代衍生物及其应用 | |
| CN108886107B (zh) | 有机电场发光元件 | |
| KR20200132898A (ko) | 유기 전계발광 소자 | |
| JP6883018B2 (ja) | 有機電界発光素子 | |
| CN110746405A (zh) | 一种含吡咯基团的化合物及其在有机电子器件中的应用 | |
| CN109791992B (zh) | 高聚物、包含其的混合物、组合物和有机电子器件以及用于聚合的单体 | |
| CN109860430B (zh) | 一种空穴传输激子阻挡有机材料及其应用 | |
| Cai et al. | High efficiency green phosphorescent oleds using double-host materials | |
| CN115677743A (zh) | 一种有机硼半导体化合物及其应用 | |
| CN115043863A (zh) | 一种有机半导体发光化合物及其应用 | |
| CN108586539B (zh) | 含二苯并噻吩环金属铱配合物及其作为有机电致发光器件发光层掺杂材料的应用 | |
| CN113054126A (zh) | 一种多环稠合有机硼半导体材料及oled器件应用 | |
| KR20160040243A (ko) | 전기광학 소자 및 이의 용도 | |
| KR102128299B1 (ko) | 신규한 유기전기발광 화합물, 이를 포함하는 유기전기발광소자 및 전자 기기 | |
| JPWO2017169785A1 (ja) | 有機電界発光素子 | |
| CN108558951B (zh) | 含亚砜环金属铱配合物及其在制备有机电致发光器件中的应用 | |
| CN113851588A (zh) | 一种电致发光材料及其在有机发光器件应用 | |
| KR20210062496A (ko) | 유기 광전자 소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자 | |
| CN112447914B (zh) | 一种高性能有机半导体主体材料及oled器件应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 337055 Chishan Town, Shangli County, Pingxiang City, Jiangxi Province (National New Materials Industry Demonstration Base) Applicant after: GUANMAT OPTOELECTRONIC MATERIALS Inc. Applicant after: GUANMAT OPTOELECTRONIC MATERIALS (SHENZHEN) Co.,Ltd. Address before: 1101, building 3 (Shenzhen Guodian building), Yinxing Zhijie, 1301-76 Guanlan community sightseeing Road, Guanlan street, Longhua District, Shenzhen, Guangdong 518100 Applicant before: GUANMAT OPTOELECTRONIC MATERIALS (SHENZHEN) Co.,Ltd. Country or region before: China Applicant before: GUANMAT OPTOELECTRONIC MATERIALS Inc. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |