技术领域
公开了一种用于有机光电元件的化合物、用于有机光电元件的组合物、有机光电元件及显示装置。
背景技术
有机光电元件(有机光电二极管)是能够将电能和光能相互转换的元件。
根据操作原理，有机光电元件可以大致分为两种类型。一种是通过将由光能形成的激子分离成电子和空穴，并且将电子和空穴分别转移至不同的电极来产生电能的光电元件，另一种是通过将电压或电流供应至电极来从电能生成光能的发光元件。
有机光电元件的实施例包括有机光电元件、有机发光二极管、有机太阳能电池和有机感光鼓。
其中，有机发光二极管(OLED)由于对平板显示装置的需求日益增加，近年来备受关注。有机发光二极管是将电能转化为光的元件，有机发光二极管的性能受到电极之间有机材料的极大影响。
发明内容
[技术问题]
一个实施方式提供了用于有机光电元件的化合物，其能够实现高效率和长寿命的有机光电元件。
另一实施方式提供了用于有机光电元件的组合物，其包含用于有机光电元件的化合物。
另一实施方式提供了包含用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物的有机光电元件。
另一实施方式提供了包括有机光电元件的显示装置。
[技术方案]
根据实施方式，提供了由化学式1表示的用于有机光电元件的化合物。
[化学式1]
在化学式1中，
R
n是0至2的整数中的一个，并且
Ar
当n是0时，不包括Ar
根据另一实施方式，一种用于有机光电元件的组合物包括前述用于有机光电元件的化合物(以下简称“用于有机光电元件的第一化合物)和由化学式2表示的用于有机光电元件的第二化合物。
[化学式2]
在化学式2中，
Y
L
R
m是0至2的整数。
根据另一实施方式，有机光电元件包括彼此面对的阳极和阴极以及阳极与阴极之间的至少一个有机层，并且有机层包含用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物。
根据另一实施方式，提供了包括有机光电元件的显示装置。
[有益效果]
可以实现高效率且长寿命的有机光电元件。
附图说明
图1和图2是各自示出根据实施方式的有机发光二极管的截面图。
<符号描述>
100、200：有机发光二极管
105：有机层
110：阴极
120：阳极
130：发光层
140：空穴辅助层
具体实施方式
在下文中，对本发明的实施方式进行详细说明。然而，这些实施方式是示例性的，本发明不限于此，并且本发明由权利要求的范围限定。
在本说明书中，当未另外提供限定时，“取代的”是指由氘、卤素、羟基、氨基、取代或未取代的C1至C30胺基、硝基、取代或未取代的C1至C40甲硅烷基、C1至C30烷基、C1至C10烷基甲硅烷基、C6至C30芳烷基、C3至C30环烷基、C3至C30杂环烷基、C6至C30芳基、C2至C30杂芳基、C1至C20烷氧基、C1至C10三氟烷基、氰基或其组合替换取代基或化合物的至少一个氢。
在本发明的一个实施例中，“取代的”是指由氘、C1至C30烷基、C1至C10烷基甲硅烷基、C6至C30芳烷基、C3至C30环烷基、C3至C30杂环烷基、C6至C30芳基、或C2至C30杂芳基替换取代基或化合物中的至少一种氢。此外，在本发明的具体实施例中，“取代的”是指由氘、C1至C20烷基、C6至C30芳基、或C2至C30杂芳基替换取代基或化合物中的至少一种氢。此外，在本发明的具体实施例中，“取代的”是指由氘、C1至C5烷基、C6至C18芳基或氰基替换取代基或化合物的至少一种氢。此外，在本发明的具体实施例中，“取代的”是指由氘、氰基、甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、联苯基、三联苯基或萘基替换取代基或化合物的至少一种氢。
在本说明书中，当未另外提供定义时，“杂”是指一个官能团中包括选自N、O、S、P和Si的1至3个杂原子并且剩余为碳。
在本说明书中，“芳基”是指包括至少一个烃芳香族部分的基团，并且可以包括其中烃芳香族部分的所有元素具有形成共轭的p-轨道的基团，例如苯基、萘基等，其中两个或更多个烃芳香族部分可以是通过σ键连接的基团，例如联苯基、三联苯基、四联苯基等，以及其中两个或更多个烃芳香族部分直接或间接熔融以提供非芳香族稠环的基团，例如，芴基等。
芳基可以包括单环、多环或稠环多环(即，共享相邻的碳原子对的环)官能团。
“杂环基”是杂芳基的一般概念，并且可以在环状化合物(诸如，芳基、环烷基、其稠环或其组合)中包括选自N、O、S、P和Si而不是碳(C)的至少一个杂原子。当杂环基是稠环时，杂环基的整个环或每个环可以包括一个或多个杂原子。
例如，“杂芳基”是指包括选自N、O、S、P和Si的至少一个杂原子的芳基。两个或更多个杂芳基通过σ键直接连接，或者当杂芳基包括两个或更多个环时，两个或更多个环可以稠合。当杂芳基是稠环时，每个环可以包括一至三个杂原子。
更具体地，取代或未取代的C6至C30芳基可以是取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的并四苯基(naphthacenyl group)、取代或未取代的芘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的对三联苯基、取代或未取代的间三联苯基、取代或未取代的邻三联苯基、取代或未取代的
更具体地，取代或未取代的C2至C30杂环基可以是取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的苯硫基、取代或未取代的吡咯基、取代或未取代的吡唑基、取代或未取代的咪唑基、取代或未取代的三唑基、取代或未取代的噁唑基、取代或未取代的噻唑基、取代或未取代的噁二唑基、取代或未取代的噻二唑基、取代的或未取代的吡啶基、取代的或未取代的嘧啶基、取代的或未取代的吡嗪基、取代或未取代的三嗪基、取代或未取代的苯并呋喃基、取代或未取代的苯并苯硫基、取代或未取代的苯并咪唑基、取代或未取代的吲哚基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的喹唑啉基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的萘啶基、取代或未取代的苯并噁嗪基、取代或未取代的苯并噻嗪基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的吩嗪基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的二苯并呋喃基、或者取代或未取代的二苯并噻吩基、或它们的组合，但不限于此。
在本说明书中，根据最高占据分子轨道(HOMO)能级，空穴特性是指当施加电场时给予电子以形成空穴并且在阳极中形成的空穴可以容易地注入发光层并由于导电特性在发光层中传输的能力。
此外，根据最低未占据分子轨道(LUMO)能级，电子特性是指在施加电场时接受电子并且在阴极中形成的电子可以容易地注入发光层并由于导电特性在发光层中传输的能力。
在下文中，描述根据一个实施方式的用于有机光电元件的化合物。
根据一个实施方式的用于有机光电元件的化合物由化学式1表示。
[化学式1]
在化学式1中，
R
n是0至2的整数中的一个，并且
Ar
条件是当n是0时，排除Ar
在由化学式1表示的用于有机光电元件的化合物中，9-咔唑基通过对亚苯基直接或间接连接至三嗪，9-咔唑基在位置3处包括苯基取代基，并且三嗪基具有包括芳基取代基的结构。
由于9-咔唑基通过对亚苯基连接至三嗪，LUMO电子云膨胀，从而降低LUMO能级，进一步增强电子注入能力和电子传输能力，从而降低包含化合物的元件的驱动电压。
此外，由于9-咔唑基在位置3处包括苯基取代基，三嗪基包括芳基取代基，空穴注入能力和空穴传输能力也得到增强以实现发光层中合适的电荷平衡，导致包括化合物的元件的效率和寿命的提高。
例如，n可以是0或1的整数，并且
例如，化学式1可以由化学式1A或化学式1B表示。
在化学式1A和化学式1B中，R
例如，化学式1A的Ar
例如，化学式1B的Ar
例如，Ar
[组I]
在组I中，*是连接点。
在示例实施方式中，Ar
在具体实施方式中，当n＝0时，Ar
此外，当n＝1时，Ar
例如，上述用于有机光电元件的化合物可以是选自组1的化合物的一种，但不限于此。
[组1]
用于根据另一实施方式的有机光电元件的组合物包括用于有机光电元件的化合物(在下文中，称为“有机光电元件的第一化合物”)及由化学式2表示的用于有机光电元件的第二化合物。
[化学式2]
在化学式2中，
Y
L
R
m是0至2的整数。
用于有机光电元件的第二化合物与用于有机光电元件的化合物一起在发光层中使用以增加电荷迁移率和稳定性，从而改善发光效率和寿命特性。
例如，化学式2的Y
在实施方式中，化学式2的Y
例如，化学式2的L
在实施方式中，化学式2的L
例如，化学式2的“取代的”是指由氘、C1至C4烷基、C6至C18芳基、或C2至C30杂芳基替换至少一种氢。
在具体的实施方式中，化学式2可以由化学式2A表示。
[化学式2A]
在化学式2A中，Y
例如，化学式2是组II的结构中的一个，并且*-L
[组II]
[组III]
在组II和组III中，*是连接点。
在实施方式中，化学式2由组II的化学式C-8或化学式C-17表示，并且*-L
具体地，化学式2中的Y
在本发明的具体实施方式中，用于有机光电元件的第一化合物可以由化学式1A或化学式1B表示，并且用于有机光电元件的第二化合物可以由化学式2A表示。
在此，化学式1A和化学式1B中的R
化学式1B中的Ar
此外，化学式2A中的Y
例如，用于有机光电元件的化合物可以是选自组2的化合物的一种，但不限于此。
[组2]
可以以1:99至99:1的重量比包含用于有机光电元件的第一化合物和用于有机光电元件的第二化合物。在该范围内，可以使用用于有机光电元件的第一化合物的电子传输能力和用于有机光电元件的第二化合物的空穴传输能力来调节期望的重量比以实现双极特性，并且由此改善效率和寿命。在该范围内，例如，它们可以以约10:90至约90:10、约20:80至约80:20，例如约20:80至约70:30、约20:80至约60:40和约20:80至约50:50的重量比被包括。例如，它们可以以20:80至40:60的重量比，例如30:70、40:60或50:50的重量比，例如30:70的重量比被包括。
除了前述用于有机光电元件的第一化合物和用于有机光电元件的第二化合物之外，还可以包括至少一种化合物。
前述用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物可以是还包含掺杂剂的组合物。
掺杂剂可以是例如磷光掺杂剂，诸如，红色、绿色或蓝色磷光掺杂剂，并且可以是例如绿色或红色磷光掺杂剂。
掺杂剂是与用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物以少量混合以引起发光的材料，并且通常可以是诸如金属络合物的材料，其通过多次激发成三重态或多重态发光。掺杂剂可以是例如无机、有机或有机-无机化合物，并且可以使用一种或多种类型的掺杂剂。
掺杂剂的实施例可以是磷光掺杂剂，并且磷光掺杂剂的实施例可以是包括Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd或它们的组合的有机金属化合物。磷光掺杂剂可以是例如由化学式Z表示的化合物，但不限于此。
[化学式Z]
L
在化学式Z中，M是金属，并且L
M可以是例如Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd或其组合，L
前述用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物可以通过干膜形成方法(诸如，化学气相沉积(CVD))形成。
在下文中，描述了包含前述用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物的有机光电元件。
在没有具体限制的情况下，有机光电元件可以是将电能转化成光能并且反之亦然的任何元件，并且可以是例如有机光电子元件、有机发光二极管、有机太阳能电池、以及有机感光鼓。
在本文中，参考附图描述作为有机光电元件的一个实施例的有机发光二极管。
图1和图2是示出了根据实施方式的有机发光二极管的截面图。
参考图1，根据实施方式的有机发光二极管100包括彼此面对的阳极120和阴极110以及在阳极120与阴极110之间布置的有机层105。
阳极120可以由具有大的功函数(work function)以帮助空穴注入的导体制成，并且可以是例如金属、金属氧化物和/或导电聚合物。例如，阳极120可以是：金属或其合金，诸如镍、铂、钒、铬、铜、锌、金等；金属氧化物，诸如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等；金属和氧化物，诸如，ZnO和Al或SnO
阴极110可以由具有小的功函数以帮助电子注入的导体制成，并且可以是例如金属、金属氧化物和/或导电聚合物。例如，阴极110可以是：金属或其合金，诸如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝银、锡、铅、铯、钡等；多层结构材料，诸如，LiF/Al、LiO
有机层105可以包括前述用于有机光电元件的化合物或者用于有机光电元件的组合物。
有机层105可以包括发光层130，该发光层可以包括前述用于有机光电元件的化合物或用于有机光电元件的组合物。
还包含掺杂剂的用于有机光电元件的组合物可以是例如绿色或红色发光组合物。
例如，发光层130可以包括前述用于有机光电元件的第一化合物和作为磷光主体的用于有机光电元件的第二化合物。
除了发光层之外，有机层还可以包括辅助层。
辅助层可以是例如空穴辅助层140。
参考图2，除了发光层130之外，有机发光二极管200还包括空穴辅助层140。空穴辅助层140进一步增加空穴注入和/或空穴迁移率并且阻挡阳极120与发光层130之间的电子。
例如，空穴辅助层140可以包括D族化合物中的至少一种。
具体地，空穴辅助层140可以包括阳极120与发光层130之间的空穴传输层和发光层130与空穴传输层之间的空穴传输辅助层，并且D族化合物中的至少一种可以包括在空穴传输辅助层中。
[组D]
在空穴传输辅助层中，除了化合物之外，可以使用US 5061569A、JP 1993-009471A、WO 1995-009147A1、JP 1995-126615A、JP 1998-095973A等中公开的已知化合物以及与其类似的化合物。
在实施方式中，在图1或图2中，有机发光二极管还可以包括作为有机层105的电子传输层、电子注入层或空穴注入层。
有机发光二极管100和200可以通过在基板上形成阳极或阴极、使用诸如真空沉积法(蒸发)、溅射、等离子体电镀和离子电镀的干膜形成方法形成有机层、以及在其上形成阴极或阳极来制造。
有机发光二极管可以应用于有机发光显示装置。
[实施发明的方式]
在下文中，参考实施例来更详细地说明实施方式。然而，这些实施例是示例性的，并且本发明的范围不限于此。
在下文中，只要没有具体评论或通过已知方法合成，在实施例和合成例中使用的原料和反应物购自Sigma-Aldrich Co. Ltd., TCI Inc., Tokyo chemical industry orP&H tech。
(用于有机光电元件的化合物的制备)
通过以下步骤合成作为本发明的一个具体实施例的用于有机光电元件的化合物。
(用于有机光电元件的第一化合物的制备)
(第一化合物的制备)
[反应方案1]
将30g(87.2mmol)2-氯-4-苯基-6-(4-联苯基)-1，3，5-三嗪、100mL四氢呋喃、100mL甲苯和100mL蒸馏水一起加入500mL圆底烧瓶中，并且向其中加入0.9当量(4-氯苯基)硼酸、0.03当量的四三苯基膦钯和2当量的碳酸钾，并且然后在氮气氛下加热回流。在6小时后，冷却反应溶液，从中去除水层，并且然后在减压下干燥其中的有机层。将获得的固体用水和己烷洗涤，并且用200mL甲苯重结晶，得到24g(产率：65％)的中间体A-2-1。
在1L圆底烧瓶中，将3-溴咔唑(35g，142mmol)溶解在四氢呋喃0.5L中，并且向其中加入苯基硼酸(17.3g，142mmol)和四三苯基膦钯(8.2g，7.1mmol)并且然后搅拌。随后，向其中添加在水中饱和的碳酸钾(49.1g，356mmol)，并且然后在80℃下加热并回流12小时。当反应完成时，将水加入反应溶液，然后用二氯甲烷萃取，用无水亚硫酸镁处理以除去水分，并且然后过滤并减压浓缩。将这种获得的残余物进行分离并且通过柱色谱法进行纯化以获得22.0g(产率：64％)的中间体A-2-2。
将中间体A-2-1(24g，57.2mmol)、1当量的中间体A-2-2、1.5当量的叔丁醇钠(NaOtBu)、0.04当量的Pd
[反应方案2]
通过使用2-(4-溴苯基)-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(30g，77.3mmol)，以与合成例1的步骤1)中相同的方式获得21.4g(产率：66％)的中间体A-25-1。
通过使用中间体A-25-1(21.4g，51mmol)，以与合成例1的步骤3)中相同的方式获得19.8g(产率：62％)的化合物A-25。
[反应方案3]
通过使用中间体A-3-1(CAS编号1910061-39-0)，以与合成例1的步骤3)中相同的方式合成化合物A-3。
[反应方案4]
通过使用中间体A-15-1(CAS编号2305965-85-7)，以与合成例1的步骤3)中相同的方式合成化合物A-15。
[反应方案5]
使用2-氯-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪，以与合成例1中相同的方式合成化合物R-1。
[反应方案6]
通过使用(3-氯苯基)硼酸代替(4-氯苯基)硼酸，以与合成例1中相同的方式合成化合物R-2。
[反应方案7]
通过使用(4-联苯基)硼酸代替合成例1的步骤2)中的苯基硼酸)，以与合成例1中相同的方式合成化合物R-3。
[反应方案8]
将1当量的中间体A-2-2、1.2当量的4-氯-1-溴苯、2当量的叔丁醇钠和0.05当量的Pd
在500mL圆底烧瓶中，将16.42g(46.4mmol)中间体R-4-1添加至200mL甲苯，并且在氮气下将0.05当量的二氯二苯基膦基二茂铁钯、1.2当量的双频哪醇比二硼以及2当量的乙酸钾添加到其中，并且然后加热并回流18小时。将反应溶液冷却，然后滴入1L水中以捕获固体。将固体溶解在沸腾的甲苯中以处理活性炭并且通过硅胶过滤，并且将来自其中的滤液浓缩。将浓缩的固体与少量的己烷一起搅拌并过滤，以获得中间体R-4-2(产率：85％)。
在500mL圆底烧瓶中，将22.6g(100mmol)2，4-二氯-6-苯基三嗪添加至100mL四氢呋喃、100mL甲苯和100mL蒸馏水，并且向其中加入0.9当量的二苯并呋喃-3-硼酸、0.03当量的四三苯基膦钯和2当量的碳酸钾，并且然后在氮气下加热并回流。在6小时后，冷却反应溶液，从中去除水层，并且然后在减压下干燥其中的有机层。将获得的固体用水和己烷洗涤，并且在200mL甲苯中重结晶，以获得26.0g(产率：60％)的中间体R-4-3。
在500mL圆底烧瓶中，将1当量的中间体R-4-2添加到80mL的四氢呋喃和40mL的蒸馏水中，并向其加入1当量的中间体R-4-3、0.03当量的四三苯基膦钯和2当量的碳酸钾，并且然后在氮气氛下加热并回流。在18小时后，冷却反应溶液，并且过滤其中沉淀的固体并用500mL水洗涤。用500mL一氯苯对固体进行重结晶以获得(产率：70％)化合物R-4。
[反应方案9]
使用9-(4-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂环戊二烯基)-苯基)-咔唑(cas：785051-54-9)和中间体R-1-1，通过与比较合成例4的步骤4)中相同的合成方法获得化合物R-5(产率：70％)。
[反应方案10]
通过使用3，6-二溴-9H-咔唑，通过与合成例1的步骤2)中相同的合成方法获得中间体R-6-1(产率：75％)。
通过使用中间体R-6-1，通过与合成例1的步骤3)中相同的合成方法获得化合物R-6(产率：70％)。
(用于有机光电元件的第二化合物的制备)
以与US2017-0317293A1中已知的相同方式合成化合物B-99。
(有机发光二极管的制造)
将涂覆有厚度为
有机发光二极管具有五层有机薄层，并且具体地具有以下结构。
ITO/化合物A
化合物A：N4，N4’-二苯基-N4，N4’-双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯基-4，4’-二胺
化合物B：1，4，5，8，9，11-六氮杂苯并菲-六甲腈(HAT-CN)
化合物C：N-(联苯基-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺
化合物D：8-(4-(4，6-二(萘-2-基)-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)喹啉
如表1-4所示，除了改变主体、主体的比率和掺杂剂比率之外，根据与实施例1相同的方法制造实施例2至实施例5、比较例1至实施例5和参考例的每个二极管。
评估实施例1至实施例5、比较例1至比较例5和参考例的有机发光二极管的驱动电压、发光效率和寿命特性。具体的测量方法如下，并且结果在表1至4中示出。
(1)根据电压变化的电流密度变化的测量
在使用电流-电压计(Keithley 2400)将电压从0V增加到10V的同时，关于在单元元件中流动的电流值来测量所获得的有机发光二极管，并且将所测量的电流值除以面积以提供结果。
(2)根据电压变化的亮度变化的测量
在将有机发光二极管的电压从0V增加到10V的同时，使用亮度计(Minolta Cs-1000A)测量亮度。
(3)发光效率的测量
通过使用来自项目(1)和项目(2)的亮度和电流密度计算在相同的电流密度(10mA/cm
(4)寿命的测量
通过以24000cd/m
(5)驱动电压的测量
通过使用电流-电压计(Keithley2400)在15mA/cm
(6)T90寿命比(％)的计算
计算应用相同的第二主体(用于有机光电元件的第一化合物作为第一主体)与比较例的混合主体(比较例或参考例的化合物作为第一主体)的实施例的单一主体或混合主体的相对T90(h)比较值。
T90寿命比(％)＝{[实施例(应用用于有机光电元件的第一化合物作为单一主体或混合主体)的T90(h)/[比较例(应用比较例或参考例的化合物作为单一主体或混合主体)的T90(h)]}X100
(7)驱动电压比(％)的计算
计算通过应用实施例的相同第二主体(用于有机光电元件的第一化合物作为第一主体)与比较例的混合主体(比较例或参考例的化合物作为第一主体)获得的单一主体或混合主体的相对比较值。
驱动电压比(％)＝{[实施例(应用用于有机光电元件的第一化合物作为单一主体或混合主体)的驱动电压(V)]/[比较例(比较例或参考例的化合物作为单一主体或混合主体)的驱动电压(V)]}X100
(8)发光效率比的计算
计算通过应用实施例的相同第二主体(应用用于有机光电元件的第一化合物作为第一主体)与比较例的混合主体(比较例或参考例的化合物作为第一主体)获得的单一主体或混合主体的相对比较值。
发光效率比(％)＝{[实施例(应用用于有机光电元件的第一化合物作为单一主体或混合主体)的发光效率(cd/A))]/[比较例(比较例或参考例的化合物作为单一主体或混合主体)的发光效率(cd/A)]}X100
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
参考表1至表4，与根据比较例的用于有机光电元件的化合物相比，根据本发明的用于有机光电元件的化合物表现出降低的驱动电压和改善的寿命和发光效率。
虽然已经结合目前被认为是实用的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
机译： 用于有机光电元件的化合物，有机光电元件的组合物，有机光电元件和显示装置
机译： 用于有机光电元件的化合物，有机光电元件的组合物，有机光电元件和显示装置
机译： 用于有机光电元件的化合物，有机光电元件的组合物，有机光电元件和显示装置
