本发明涉及半导体,尤其涉及一种含硼有机化合物及包含其的有机电致发光器件。
背景技术:
1、有机发光二极管(oled)对比液晶显示(lcd),具有更轻更薄、颜色对比度高、功耗低、响应快、清晰度高、可柔性化等技术优势,被认为将统治未来的显示终端产品。随着5g时代到来,新型信息显示产业急需迭代发展,早期较低的色域标准(bt.709及dcip3)已无法满足显示产品的高品质技术发展需求,为实现显示产品的超高清以及更高画质的性能要求,新一代显示标准(bt.2020)驱动oled发光材料向高色纯度发展,这要求核心发光材料具有更窄的发射光谱。目前商用化的oled红绿蓝三种显色技术中,蓝光采用传统荧光的三线态-三线态转换(ttf)技术,该技术效率较低,但色纯度高,已基本满足bt.2020显示指标;绿光、红光采用磷光发光技术,该技术效率高,红光已接近bt.2020显示指标,而绿光受限于磷光较宽的发光光谱,与高清显示指标要求相差较大,因此开发高色纯度绿光oled材料非常关键。
2、2020年以来,基于硼氮类共振结构的窄半峰宽的绿光材料(半峰宽<30nm)被相继报道:doi:10.1002/adom.201902142,doi:10.1002/anie.202008264,doi:10.1021/jacs.0c10081,doi:10.1038/s41566-022-01083-y,doi:10.1038/s41467-022-32607-3,doi:10.1002/anie.202202380等,展现了该类材料较高的色纯度和效率,成为了高色纯度绿光oled的发展趋势。但在含硼氮结构的绿光超高色纯度材料的开发上仍存在非常多技术难点,现有材料也存在效率和寿命不能满足量产需要的缺陷,开发能够满足实际应用的基于硼氮类共振结构的窄半峰宽绿光材料,是面向下一代高色纯度、高色域覆盖、高效率和高沉浸感的显示器件的关键技术点。
3、另外,敏化技术将三线态激子敏化材料(包括但不限于tadf材料和磷光材料)与荧光掺杂材料相结合,利用三线态激子敏化材料作为激子敏化媒介,充分利用三线态激子,通过能量传递将能量传递给荧光掺杂材料,同样可以达到100%的器件内量子效率,该技术能弥补荧光掺杂材料激子利用率不足的缺点,有效发挥荧光掺杂材料高荧光量子产率、高器件稳定性、高色纯度及价廉的特点,在oleds应用上具有广阔前景。如cn 107507921 a和cn110492006a中,公开了以最低单线态和最低三线态能级差小于等于0.2ev的tadf材料为主体,含硼类材料为掺杂的发光层组合技术;cn 110492005 a和cn 110492009 a中公开以激基复合物为主体,含硼类材料为掺杂的发光层组合方案;均能实现与磷光媲美的效率、相对较窄的半峰宽。因此,开发基于窄半峰宽硼类发光材料的敏化技术,在面向bt.2020显示指标上,具有独特的优势及强劲的潜力。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题,本发明申请提供了一种含硼有机化合物及包含其的有机电致发光器件。本发明的含硼有机化合物通过螺芴中心框架,连接硼原子形成空间立体结构,可用作有机电致发光器件的发光层绿光掺杂材料,从而提升器件的发光效率和寿命。
2、本发明的技术方案如下:一种含硼有机化合物,所述含硼有机化合物的结构如通式(1)所示:
3、
4、通式(1)中,m1、m2分别独立的表示为取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;
5、z1表示为c或si;
6、z每次出现相同或不同的表示为c-r;
7、r每次出现相同或不同的表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;
8、r1、r2、r3、r4分别独立的表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c2~c10烯基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;r1与r2、r3与r4可以连接成环;
9、“---”表示为单键或双键,当其表示为单键时,n=1,r5-r8分别独立的表示为氢原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;当其表示为双键时,n=0;
10、“*”表示连接位点,只能连接相邻的两个位点;
11、用于取代基团的取代基任选自氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、氟原子或氘原子取代或未取代的c1~c10的烷基、c3~c10的环烷基、c1~c10烷氧基、c6~c30芳基、c1~c10的烷基取代的c6~c30芳基、氟原子或氘原子取代的c6~c30芳基、5-30元杂芳基、芳胺基中的一种或多种;
12、所述杂芳基中的杂原子任选自o、s、n、si、b中的一种或多种。
13、进一步,通式(1)中,m1、m2分别独立的表示为取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;
14、z1表示为c或si;
15、z每次出现相同或不同的表示为c-r;
16、r每次出现相同或不同的表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;
17、r1、r2、r3、r4分别独立的表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、c2~c10烯基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;r1与r2、r3与r4可以连接成环;
18、“---”表示为单键或双键,当其表示为单键时,n=1,r5-r8分别独立的表示为氢原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;当其表示为双键时,n=0;
19、“*”表示连接位点,只能连接相邻的两个位点;
20、用于取代基团的取代基任选自氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、氟原子或氘原子取代或未取代的c1~c10的烷基、c3~c10的环烷基、c1~c10烷氧基、c6~c30芳基、5-30元杂芳基、芳胺基中的一种或多种;
21、所述杂芳基中的杂原子任选自o、s、n、si、b中的一种或多种。
22、优选方案,所述r1与r2、r3与r4可以连接成五元环或者六元环。
23、优选方案,所述含硼有机化合物结构如通式(2)~通式(4)中任一项所示:
24、
25、其中,m1、m2、z、z1、r1-r8的表示范围与通式(1)中定义相同。
26、优选方案,所述含硼有机化合物结构如通式(5)所示:
27、
28、其中,m1、m2、z、z1、r1-r8、n的表示范围与通式(1)中定义相同。
29、优选方案,所述含硼有机化合物结构如通式(6)~通式(10)中任一项所示:
30、
31、其中,m1、m2、z、z1、r1-r8、n的表示范围与通式(1)中定义相同;
32、y每次出现相同或不同的表示为c-r9;
33、r9表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、c2~c10烯基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;相邻的r9可以连接成环;
34、用于取代基团的取代基任选自氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、c1~c10的烷基、c3~c10的环烷基、c1~c10烷氧基、c6~c30芳基、5-30元杂芳基中的一种或多种;
35、所述杂芳基中的杂原子任选自o、s、n、si、b中的一种或多种。
36、优选方案,所述含硼有机化合物结构如通式(11)~通式(16)中任一项所示:
37、
38、其中,z、z1、r3、r4、的表示范围与通式(1)中定义相同;
39、ra、rb、rc、rd、rm、rn、rs、rk每次出现相同或不同的表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;
40、y每次出现相同或不同的表示为c-r9;
41、r9表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、c2~c10烯基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;相邻的r9可以连接成环;
42、x表示为o、s或者n-(r10),r10表示为取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的c2~c30杂芳基中的一种;
43、用于取代基团的取代基任选自氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、c1~c10的烷基、c3~c10的环烷基、c1~c10烷氧基、c6~c30芳基、5-30元杂芳基中的一种或多种;
44、所述杂芳基中的杂原子任选自o、s、n、si、b中的一种或多种。
45、优选方案,所述含硼有机化合物结构如通式(17)~通式(21)中任一项所示:
46、
47、其中,z、z1的表示范围与通式(1)中定义相同;
48、y每次出现相同或不同的表示为c-r9;
49、r9表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的c1~c10烷基、c2~c10烯基、取代或未取代的c3~c10环烷基、取代或未取代的c1~c10烷氧基、取代或未取代的芳胺基、取代或未取代的c6~c30芳基、取代或未取代的5-30元杂芳基中的一种;相邻的r9可以连接成环;
50、用于取代基团的取代基任选自氘原子、氚原子、卤素原子、氰基、c1~c10的烷基、c3~c10的环烷基、c1~c10烷氧基、c6~c30芳基、5-30元杂芳基中的一种或多种;
51、所述杂芳基中的杂原子任选自o、s、n、si、b中的一种或多种。
52、优选方案,所述m1、m2分别独立地表示为苯基、萘基、叔丁基取代的苯基,叔丁基取代的萘基、异丙基取代的苯基、二联苯基、蒽基、菲基、吡啶基、苯基取代的吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、n-苯基咔唑基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、甲基取代的苯基、乙基取代的苯基、甲基取代的二联苯基、乙基取代的二联苯基、异丙基取代的二联苯基、叔丁基取代的二联苯基、氘代甲基取代的苯基、氘代乙基取代的苯基、氘代异丙基取代的苯基、氘代叔丁基取代的苯基、氘代甲基取代的二联苯基、氘代乙基取代的二联苯基、氘代异丙基取代的二联苯基、氘代叔丁基取代的二联苯基叔丁基取代的二苯并呋喃基、二苯胺基取代的苯基、叔丁基取代的咔唑基、苯基取代的咔唑基;
53、r、r9、ra、rb、rc、rd、rm、rn、rs、rk表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、金刚烷基、甲基、氘代甲基、氚代甲基、三氟甲基、乙基、氘代乙基、氚代乙基、异丙基、氰基、氘代异丙基、氚代异丙基、叔丁基、氘代叔丁基、氚代叔丁基、环戊基、氘代环戊基、氚代环戊基、甲基取代的环戊基、环己基、二苯胺基、甲基取代的二苯胺基、异丙基取代的二苯胺基、叔丁基取代的二苯胺基、苯基、氘代苯基、氚代苯基、二联苯基、氘代二联苯基、氚代二联苯基、三联苯基、氘代三联苯基、氚代三联苯基、二苯醚基、甲基取代的二苯醚基、萘基、蒽基、菲基、吡啶基、苯基取代的吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、n-苯基咔唑基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、甲基取代的苯基、乙基取代的苯基、异丙基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、甲基取代的二联苯基、乙基取代的二联苯基、异丙基取代的二联苯基、叔丁基取代的二联苯基、氘代甲基取代的苯基、氘代乙基取代的苯基、氘代异丙基取代的苯基、氘代叔丁基取代的苯基、氘代甲基取代的二联苯基、氘代乙基取代的二联苯基、氘代异丙基取代的二联苯基、氘代叔丁基取代的二联苯基叔丁基取代的二苯并呋喃基、苯基取代的叔丁基、氧杂蒽酮基、苯基取代的三嗪基、苯基取代的硼烷基、甲氧基、叔丁氧基中的一种;
54、r1、r2、r3、r4每次出现相同或不同的表示为氢原子、氘原子、氚原子、卤素原子、金刚烷基、甲基、氘代甲基、氚代甲基、三氟甲基、乙基、氘代乙基、氚代乙基、异丙基、氘代异丙基、氚代异丙基、叔丁基、氘代叔丁基、氚代叔丁基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁二烯基、环戊基、氘代环戊基、氚代环戊基、甲基取代的环戊基、环己基、二苯胺基、甲基取代的二苯胺基、异丙基取代的二苯胺基、叔丁基取代的二苯胺基、苯基、氘代苯基、氚代苯基、二联苯基、氘代二联苯基、氚代二联苯基、三联苯基、氘代三联苯基、氚代三联苯基、二苯醚基、甲基取代的二苯醚基、萘基、蒽基、菲基、吡啶基、苯基取代的吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、n-苯基咔唑基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、甲基取代的苯基、乙基取代的苯基、异丙基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、甲基取代的二联苯基、乙基取代的二联苯基、异丙基取代的二联苯基、叔丁基取代的二联苯基、氘代甲基取代的苯基、氘代乙基取代的苯基、氘代异丙基取代的苯基、氘代叔丁基取代的苯基、氘代甲基取代的二联苯基、氘代乙基取代的二联苯基、氘代异丙基取代的二联苯基、氘代叔丁基取代的二联苯基叔丁基取代的二苯并呋喃基、苯基取代的叔丁基、氧杂蒽酮基、苯基取代的三嗪基、苯基取代的硼烷基、甲氧基、叔丁氧基、氰基中的一种;
55、r5、r6、r7、r8每次出现相同或不同的表示为氢原子、金刚烷基、甲基、氘代甲基、氚代甲基、三氟甲基、氰基、乙基、氘代乙基、氚代乙基、异丙基、氘代异丙基、氚代异丙基、叔丁基、氘代叔丁基、氚代叔丁基、苯基、氘代苯基、氚代苯基、二联苯基、氘代二联苯基、氚代二联苯基、三联苯基、氘代三联苯基、氚代三联苯基、二苯醚基、甲基取代的二苯醚基、萘基、蒽基、吡啶基、苯基取代的吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、n-苯基咔唑基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、甲基取代的苯基、乙基取代的苯基、异丙基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、甲基取代的二联苯基、乙基取代的二联苯基、异丙基取代的二联苯基、叔丁基取代的二联苯基、氘代甲基取代的苯基、氘代乙基取代的苯基、氘代异丙基取代的苯基、氘代叔丁基取代的苯基、氘代甲基取代的二联苯基、氘代乙基取代的二联苯基、氘代异丙基取代的二联苯基;
56、r10表示为甲基、氘代甲基、氚代甲基、三氟甲基、乙基、氘代乙基、氚代乙基、异丙基、氘代异丙基、氚代异丙基、叔丁基、氘代叔丁基、氚代叔丁基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁二烯基、环戊基、氘代环戊基、氚代环戊基、甲基取代的环戊基、环己基、二苯胺基、甲基取代的二苯胺基、异丙基取代的二苯胺基、叔丁基取代的二苯胺基、苯基、氘代苯基、氚代苯基、二联苯基、氘代二联苯基、氚代二联苯基、三联苯基、氘代三联苯基、氚代三联苯基、二苯醚基、甲基取代的二苯醚基、萘基、蒽基、菲基、吡啶基、苯基取代的吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、n-苯基咔唑基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、甲基取代的苯基、乙基取代的苯基、异丙基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、甲基取代的二联苯基、乙基取代的二联苯基、异丙基取代的二联苯基、叔丁基取代的二联苯基、氘代甲基取代的苯基、氘代乙基取代的苯基、氘代异丙基取代的苯基、氘代叔丁基取代的苯基、氘代甲基取代的二联苯基、氘代乙基取代的二联苯基、氘代异丙基取代的二联苯基、氘代叔丁基取代的二联苯基叔丁基取代的二苯并呋喃基、苯基取代的叔丁基、氧杂蒽酮基、苯基取代的三嗪基;
57、用于取代基团的取代基任选自氘原子、氯原子、氟原子、金刚烷基、氰基、甲基、乙基、丙基、异丙基、叔戊基、叔丁基、丁基、甲氧基、苯基、二联苯基、萘基、蒽基、菲基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、喹喔啉基、喹啉基、异喹啉基、呋喃基、噻吩基、吲哚基、吡咯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、咔唑基、n-苯基咔唑基、咔唑啉基、氮杂菲基中的一种或多种。
58、优选方案,所述m1、m2分别独立地表示为:
59、
60、中任一种;
61、z的表示范围与通式(1)中定义相同;
62、所述r、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、ra、rb、rc、rd、rm、rn、rs、rk表示为如下所示结构:
63、氢原子、氘原子、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、氰基、中的任一种;
64、所述r10表示为如下所示结构:
65、中的任一种。
66、优选方案,所述含硼有机化合物的具体结构式为以下结构中的任一种:
67、
68、
69、
70、
71、
72、
73、
74、
75、
76、
77、
78、
79、
80、
81、
82、一种有机发光器件,包含基板、第一电极、功能层、第二电极,所述第一电极位于基板之上,所述功能层位于第一电极之上,所述第二电极位于功能层之上,所述功能层中包含本发明所述的含硼有机化合物。
83、优选,所述功能层包含发光层,所述发光层包含主体材料和掺杂材料,所述发光层的掺杂材料为本发明所述的含硼有机化合物。
84、优选,所述发光层包含第一主体材料、第二主体材料和掺杂材料,所述第一主体材料和第二主体材料中至少有一个为tadf材料,所述掺杂材料为本发明所述的含硼有机化合物。
85、优选方案,所述发光层包含主体材料、激子敏化材料和掺杂材料,所述激子敏化材料为含金属元素的配合物,所述掺杂材料为本发明所述的含硼有机化合物。
86、与现有技术相比,本发明有益的技术效果在于:
87、(1)本发明的含硼有机化合物应用于oled器件,可以作为发光层材料的掺杂材料,在电场作用下可以发绿色荧光,可以应用于oled照明或者oled显示领域;
88、(2)本发明的含硼有机化合物结构稳定性优异,有助于改善器件的寿命;
89、(3)本发明的含硼有机化合物作为掺杂材料,引入磷光敏化剂,能够有效提升器件效率和寿命;
90、(4)本发明化合物的光谱fwhm较窄,能够有效提升器件发光色纯度,提升器件的发光效率。
1.一种含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物的结构如通式(1)所示:
2.根据权利要求1所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物结构如通式(2)~通式(4)中任一项所示:
3.根据权利要求1所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物结构如通式(5)所示:
4.根据权利要求1所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物结构如通式(6)~通式(10)中任一项所示:
5.根据权利要求1所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物结构如通式(11)~通式(16)中任一项所示:
6.根据权利要求1所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物结构如通式(17)~通式(21)中任一项所示:
7.根据权利要求1~6任一项所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述m1、m2分别独立地表示为苯基、萘基、叔丁基取代的苯基,叔丁基取代的萘基、异丙基取代的苯基、二联苯基、蒽基、菲基、吡啶基、苯基取代的吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、n-苯基咔唑基、9,9-二甲基芴基、螺芴基、甲基取代的苯基、乙基取代的苯基、甲基取代的二联苯基、乙基取代的二联苯基、异丙基取代的二联苯基、叔丁基取代的二联苯基、氘代甲基取代的苯基、氘代乙基取代的苯基、氘代异丙基取代的苯基、氘代叔丁基取代的苯基、氘代甲基取代的二联苯基、氘代乙基取代的二联苯基、氘代异丙基取代的二联苯基、氘代叔丁基取代的二联苯基叔丁基取代的二苯并呋喃基、二苯胺基取代的苯基、叔丁基取代的咔唑基、苯基取代的咔唑基;
8.根据权利要求1~6任一项所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述m1、m2分别独立地表示为:
9.根据权利要求1所述的含硼有机化合物,其特征在于:所述含硼有机化合物的具体结构式为以下结构中的任一种:
10.一种有机发光器件,包含基板、第一电极、功能层、第二电极,所述第一电极位于基板之上,所述功能层位于第一电极之上,所述第二电极位于功能层之上,其特征在于:所述功能层中包含权利要求1-9任一项所述的含硼有机化合物;
11.根据权利要求10所述的有机发光器件,所述发光层包含主体材料、激子敏化材料和掺杂材料,其特征在于:所述激子敏化材料为含金属元素的配合物,所述掺杂材料为权利要求1-9任一项所述的含硼有机化合物。
