本发明属于有机发光材料及半导体,具体的涉及一种酮类化合物及其电致发光器件。
背景技术:
1、显示技术与人们的日常生活目前密不可分,作为新一代的信息显示技术有机发光二极管(oled)正在不断的被我们所熟悉和认可。oled凭借其具有自发光、高亮度、高对比度、可透视、可穿戴、可折叠、低能耗、广视角、耐低温等诸多优异特性,正在对显示行业进行革命性的改变,因此该技术正在成为照明和显示领域的热门研究方向。作为oled发光器件,其核心要素是器件制备工艺方法和器件实现发光所使用的发光材料这两部分。
2、作为显示技术的器件制作工艺方法,经过不断实践测试和修正,其制备工艺日趋成熟,良品率也在不断提升,进而使器件的成本和稳定性得到了很好的保障。作为另一个核心要素,发光材料的更新迭代相对较难,其中原因是材料的变化方式较大,各材料的应用场景各有不同,其性能指标也有明显差异。如何筛选出一款发光性能优越且发光色度纯、使用寿命久的发光材料,是一项既有难度又有较大商业应用价值的重要工作。
3、目前的oled器件多采用多层功能复核方式来实现,其功能层主要有空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层,电子注入层、电子传输层、电子阻挡层和发光层这几类。其中发光层是器件好坏的最重要一环,一般情况下,发光层材料由主体发光材料(host)和客体发光材料(dopant)按照一定比例复合而成。为了获得高效稳定的发光器件,主体发光材料除了具有较高的稳定性外一般需要具有较高的lomo能阶和较低的homo能阶,这样分子才有较大的能系,对于客体分子才能实现更高效率的能量传递过程,从而实现客体分子高效发光且避免客体分子因浓度过高存在的激子湮灭现象。
4、目前,主体材料通常分为空穴传输型、电子传输型和双极性传输的主体材料。当使用空穴传输型主体材料时,在发光层和电子传输层界面会产生电荷复合区域;而当使用电子传输型主体材料时,在发光层和空穴传输层界面会产生电荷复合区域。然而弱的载流子迁移率和发光层中不平衡的电荷对有机发光器件的发光效率有不利影响。同时,有机电致磷光器件这种窄的电荷复合区域,会加快三重态一三重态湮灭过程,从而导致发光效率下降,尤其是在高的电流密度条件下。为了避免这种效应,通常采用的策略是:(1)使用两个发光层,其中一层使用空穴传输型主体材料,另一个发光层使用电子传输型主体材料;(2)将空穴传输型和电子传输型主体材料混合置于单个发光层中。然而,这两种策略使得器件的制备变得复杂,且混合的主体材料会导致相分离的问题。因此,为了达到高效的电致发光效果,需要发展具有平衡的载流子传输性能的主体材料,以拓宽电荷复合区域。
5、近年来,双极性主体材料因具有平衡的空穴和电子载流子流的能力,在有机电致发光器件领域吸引了人们的注意,而且该材料使得器件的结构简化。因此,开发具有较大能系的双极性主体材料是十分必要的,也具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供了一种酮类化合物及其应用这一类化合物的电致发光器件。
2、解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种酮类化合物,其结构通式如通式1所示:
3、
4、其中-r(a)、-r(d)分别独立选自c4~c30的单环或多环芳烃;且-r(a)选自富电子型单环或多环芳烃,-r(d)选自缺电子型单环或多环芳烃。
5、优选的,所述通式1的-r(a)、-r(d)选自如下所述取代基中的任意一种或其衍生物:
6、所述-r(a)选自取代基r1~r19中的任意一种:
7、
8、所述-r(d)选自取代基r20~r34中的任意一种:
9、
10、优选的,一种电致发光器件,其器件结构包括阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的有机功能层材料,所述有机功能层材料包含所述的酮类化合物中的任意一种。
11、优选的,所述有机功能层材料包括空穴传输层、发光层和电子传输层,所述发光层包含所述酮类化合物中的任意一种。
12、优选的,所述发光层包括主体发光材料和客体发光材料,所述主体发光材料包含所述酮类化合物中的任意一种,客体发光材料选用荧光类客体发光材料和磷光类客体发光材料,当选用荧光类客体发光材料,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为90:10~98:2,当选用磷光类客体发光材料时,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为97:3~99:1,当发光层添加敏化剂时,主体发光材料、敏化剂、客体发光材料的质量比为98:0.5:2。
13、优选的,当选用荧光类客体发光材料,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为95:5,当选用磷光类客体发光材料时,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为98:2。
14、优选的,所述电致发光器件应用于发光照明、图像显示或光电信号传输领域。与现有技术相比,本发明的优点在于:
15、(1)本发明通过调整传统的并环方式,采用羰基类结构,既保留了传统成环分子的稳定性,又适度调整了分子的共轭π电子结构类型,实现了对分子lumo和homo能级的高效控制,这样既保障分子的结构稳定性,又有效的调控了分子的内部能级分布;
16、(2)本发明通过用羰基实现对主体内核的萘基与蒽基的有效结合,得到一个内核稳定且共轭效应适度的主体内核;然后通过对这一主体内核进行有针对性的结构取代修饰,获得一系列优秀的酮类化合物;
17、(3)本发明通过合理巧妙的分子设计,在母核结构(萘酮蒽)两侧引入吸电子基团(a)和供电子基团(d),形成aad型双极性主体发光材料,该类材料在发光层能维持电子与空穴的载流子平衡,能有效提高器件发光性能;
18、(4)本发明以酮类化合物为主体发光材料应用于电致发光器件,其可以有效的适用于现有荧光材料或磷光材料的组合应用过程;
19、(5)将本发明的酮类化合物应用于oled器件的发光层时,所制备的器件具有优异的热稳定性和薄膜稳定性,同时显著提升了器件的发光效率,降低启动电压和能耗,延长器件工作寿命和器件稳定性。
1.一种酮类化合物,其特征在于,所述酮类化合物的结构通式如通式1所示:
2.根据权利要求1所述的一种酮类化合物,其特征在于,所述通式1的-r(a)、-r(d)选自如下所述取代基中的任意一种或其衍生物:
3.根据权利要求2所述的一种酮类化合物,其特征在于,所述通式1包括化合物h1~h229,具体结构式如下:
4.一种电致发光器件,其器件结构包括阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的有机功能层材料,其特征在于,所述有机功能层材料包含权利要求1~3任一项所述的酮类化合物中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的一种电致发光器件,所述有机功能层材料包括空穴传输层、发光层和电子传输层,其特征在于:所述发光层包含所述酮类化合物中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种电致发光器件,所述发光层包括主体发光材料和客体发光材料,其特征在于:所述主体发光材料包含所述酮类化合物中的任意一种,客体发光材料选用荧光类客体发光材料和磷光类客体发光材料,当选用荧光类客体发光材料,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为90:10~98:2,当选用磷光类客体发光材料时,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为97:3~99:1,当发光层添加敏化剂时,主体发光材料、敏化剂、客体发光材料的质量比为98:0.5:2。
7.根据权利要求6所述的一种电致发光器件,其特征在于:当选用荧光类客体发光材料,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为95:5,当选用磷光类客体发光材料时,其主体发光材料与客体发光材料的使用比例为98:2。
8.根据权利要求6所述的一种电致发光器件,其特征在于:所述电致发光器件应用于发光照明、图像显示或光电信号传输领域。