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案例分析丨OLED蓝光蒽核重点材料研究

时间:2023-07-28 17:25:57  来源:  作者:

01  案例背景

OLED显示器的核心部件是OLED面板的发光材料,其中OLED红光、绿光材料的研究相对成熟,研发技术难度不高,基本满足产业化需求,而OLED蓝光材料是影响显示器亮度、纯度、寿命的重要因素,该终端材料因技术壁垒高被国外厂商垄断严重。如何通过OLED蓝光核心材料进行技术追踪和产业规避分析,为主营有机电致发光材料(OLED材料)及新型显示产业核心设备的高新技术企业提供技术突破方向,成为实现OLED蓝光核心材料自主研发创新的难点。此外,OLED蓝光材料的现有技术分类不成体系,企业如何梳理清楚专利技术脉络,找到企业的研发突破方向也是目前急需解决的问题。


02  案例详情

乐知新创(北京)咨询服务有限公司为某高新企业的OLED蓝光核心材料的突破进行了咨询服务,通过专利导航的方式给出了解决方案。方案中涉及到以OLED蓝光荧光主体蒽核材料为代表的专利布局分析。专利分析中发现,国内外蒽核主体材料的专利撰写的特点之一在于一件专利技术中对于实施例和对比例结构会记载成百上千个分子式,专利的发明点不易定位,仅通过关键词检索会引入大量的噪音。为了精准定位蒽核材料的技术路线,我们对超过千件国内外专利采取了标引去噪的方式获得最准确的数据。

我们通过分析得知,蒽核材料从最初的单晶蒽使用演变到9,10位的对称/不对称改进、杂环取代、母核设计和氘代等多方向的结构改进技术路线。

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而蒽核材料的重要改进方向集中于蒽核的9,10位对称和不对称改性,改性基团的选择对于蓝光材料的性能会有重要的影响。结合学术上对蒽核体系多重分类,以及企业生产的习惯归类,我们对蒽核9,10位改性的专利布局进行统筹,最终为企业给出了一元/多元芳环、含N/O/S/Si杂环和不饱和键基团专利布局的体系结构。

其中,以一元和二元芳环对称取代为例,我们发现了以下的规律:

对于一元芳环——9,10二苯基蒽[ADP]的改进结构包括:

(1) 对苯环的4位取代,取代基包括:苯环、萘环、(二甲基)芴环(C1位)、三苯基乙烯、1甲苯-2甲基噻吩等;

(2) 对苯环的2位(或6位)取代,取代基包括:苯环、萘环、联苯、二苯并呋喃、二苯并噻吩等;

(3) 对苯环的3位(或5位)取代,取代基包括:苯环、萘环等;

(4) 对苯环的3位和5位共同取代,取代基包括:苯环和苯环、苯环和萘环、萘环和萘环、蒽环和蒽环,甲基或甲氧基取代的苯环、苯环和咔唑基、苯环和苯并喹啉等;

(5) 对苯环的3位、6位和4位共同取代;

(6) 对蒽核的2,3,6,7位共同取代,取代基包括:甲基

(7) γ二联蒽或β二联蒽,9,10位蒽取代,每个蒽核苯基连接的取代基包括:苯、联苯、萘等;

(8) 苯环(C1,4位)连接的γ二联蒽或β二联蒽,9,10位蒽取代,每个蒽核苯基连接的取代基包括:苯、联苯、萘等;

(9) 官能基团连接两个ADP,其中官能团包括:杂原子O/S/N、苯基叔胺、乙基、二甲基环己烷等。

对于二元芳环——9,10二萘基蒽[ADN]的改进结构包括:

(1) 对蒽核的2,3,6,7位共同取代,取代基包括:甲基。以ADN为基础的β位甲基的修饰,由于甲基的加入,使得分子的共平面结构被破坏,从而减小了分子间堆积的影响,提高成膜性能和热稳定性;

(2) ADN中两个萘的1位或3位的对称连接;

(3) 萘环1位连接蒽核的9,10位,对萘环的8位取代,取代基包括:甲基、乙基、丙基、环丙基、异丙基、环戊基、丁基、叔丁基、环庚基、辛基、苯、萘(C1或C2位)、二苯基胺、蒽、二甲基蒽、二叔丁基蒽、二乙氧基蒽、二4,5苯基菲基蒽、芘、苝、吡啶、吲哚、喹啉、咔唑、噁唑、醚键、芳胺、硅杂环、卤素、羟基、氰基等;

(4) 萘环3位连接蒽核的9,10位,对萘环的6位取代,取代基包括:二苯基胺、萘(C3位)

(5) 萘环1位连接蒽核的9,10位,对萘环的8位取代,取代基为叔丁基;对蒽环的2位和6位取代,取代基也是叔丁基。


03  规避设计

通过上述分析,我们知晓了蓝光材料的现有专利布局规律,从专利技术脉络中找到了关键环节,为企业提供改进依据,指导研发。以蒽核为例,我们为企业定制了细化的结构规避设计方案,包括但不限于:在蒽类材料中优选一些偏电子性能的官能团,即较弱的电子官能团,例如呋喃类、萘环来对蒽核进行改进,由此提高整个蓝光主体材料的电子迁移率,降低蓝光的功耗;苯芳环的中间桥连进行分子改进设计突破;由于降低功耗会带来蓝光应用材料的寿命衰减问题,氘代技术可以增强材料结构的稳定性,氘代蒽核的1,2,3,4,5,6,7,8位,以及芳香环或芳香杂环的H取代位点进行部分氘代,例如对于取代基苯环或萘环、芴环等部分氘代均属于创新的设计思路。


04  典型意义

对于分子结构式繁多的特定有机化学材料领域,通过专利分析为企业梳理清技术发展路线,挖掘专利突破点属于难点技术。本案以OLED蓝光材料为例,通过针对性的标引,克服了OLED有机化学领域说明书结构冗长难以找到专利创新点的问题,实现了对核心材料和噪音专利的甄别,精确定位了目标专利集合,结合学术和企业生产习惯,做出了定制化的OLED蓝光材料分类体系,并找到了核心材料的专利布局规律,输出了技术路线,从路线中找到了挖掘点和研发点,并形成了细化的规避设计方案,最终为企业提供了自主研发OLED蓝光重点材料设计的突破方向。这对于相近领域的有机材料类企业专利分析方面具有一定的参考价值。


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