[发明专利]芳香杂环衍生物和使用该化合物的有机发光二极管器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳香杂环衍生物和一种有机发光二极管(OLED)器件，更具体而言，涉及一种因高三线态能量和电子传输性能而具有较高的发光效率的芳香杂环衍生物和一种使用该芳香杂环衍生物的OLED器件。

背景技术

近几年来，对有机电致发光器件进行了广泛研究和开发。在这种发光元件的基本结构中，含发光物质的层插在一对电极之间，通过施加电压到该元件上，可获得来自发光物质的光发射。

由于这种发光元件是自发光元件，因此它们相对于液晶显示器在高像素可见性和省去对背光需求的方面具有优势，由此例如被视为适合于平板显示元件。发光元件同样具有优势，因为它们是薄且重量轻的。非常高速的应答是这种元件的特征之一。

此外，由于可以以薄膜形式形成这种发光元件，因此可以提供平面光发射。因此，可容易地形成具有大面积的元件。这是采用以白炽灯和LED为代表的点光源或以荧光灯为代表的线性光源难以获得的特征。因此，发光元件还具有大的潜力作为可应用于照明的平面光源等。

通过有机化合物形成的激发态可以是单线态或三线态。来自单线态激发态(S^＊)的发射是荧光，而来自三线态激发态(T^＊)的发射被称为磷光。另外，认为发光元件内其统计生成比为S^＊:T^＊＝1:3。在将单线态激发态的能量转变为光发射的化合物中，在室温下没有观察到来自三线态激发态的发射，而仅仅观察到来自单线态激发态的发射。因此，认为使用荧光化合物的发光元件的内部量子效率具有25％的理论极限，基于为1:3的S^＊与T^＊之比。因此有机电致磷光材料是近来受人瞩目的一类材料，具有高的发光效率和发光亮度的有机电致发光材料，它通过引入重金属原子的方法，利用了室温下原本禁阻的三重态跃迁，从而使内部量子效率理论能够达到100％，是单一荧光材料的4倍(1、CaoY.,ParkerI.D.,HeegerJ.,Nature,1999,397:414-417.2、WohlgenannM.,etal.Nature,2001,409:494-497.)。有机电致磷光材料常用的重金属原子多为过渡金属，其中以铱的应用最广、研究最为详细，这是因为金属铱配合物具有高的效率、室温下较强的磷光发射以及可以通过配体结构的调整而调节发光波长使电致发光器件的颜色覆盖整个可见光区。因此设计研究合成新型高效的金属铱配合物，对开发磷光材料具有重大意义。

但是，掺杂剂的效率因猝灭现象剧烈降低，因而对于不具有主体的掺杂剂的发光层存在限制。因此，期望的是，通过掺杂剂和具有更高热稳定性和三线态能量的主体来形成发光材料层。

在包含磷光化合物的OLED器件中，来自阳极的空穴和来自阴极的电子在发光材料层的主体处结合。发生主体的单线态激子向掺杂剂的单线态或三线态能级的能级跃迁，并发生来自主体的三线态激子向掺杂剂的三线态能级的能级跃迁。跃迁至掺杂剂的单线态能级的激子再次跃迁至掺杂剂的三线态能级。掺杂剂的三线态能级的激子跃迁至基态，使发光层发光。

为实现跃迁至掺杂剂的高效能级跃迁，主体的三线态能量应该大于掺杂剂的三线态能量。当主体的三线态能级小于掺杂剂的三线态能量时，发生由掺杂剂至主体能量的反跃迁，使发光效率降低。

广泛应用于主体的CBP具有2.6eV的三线态能级，约有-6.3eV的最高能级，和约-2.8eV的最低能级。因此利用三线态能级2.8eV,最高能级-5.8eV和最低能级-3.0eV的蓝光掺杂剂FCNIr,会发生掺杂剂至主体的能级反跃迁，使发光效率降低。特别是，发光效率降低的发生在低温条件下更显著。

嘧啶结构作为吸电子的基团，可以设计双极性主体材料和电子材料，具有高的三线态和电子传输能力。出光兴产公司一直从事嘧啶系列的主体材料和电子材料的开发，开发出来一些材料。A(参考专利US20040086745)B(参考专利US20140151647)

A能级(HOMO-5.71，LUMO-2.16，单线态3.55eV，三线态2.90eV)B能级(HOMO-6.13，LUMO-2.62，单线态3.51eV，三线态2.65eV)两个结构稍微有差别，三线态和HOMO有很大的差别。电子传输能到10^-6，说明嘧啶基团的存在，增强了电子传输能力。A虽然三线态能级高，HOMO不到-6.0eV，不能有效阻挡空穴。B虽然能有效阻挡空穴，但是三线态能级有点低，只能作为红光和绿光的主体材料。