[发明专利]多杂芳族化合物及使用其的有机电激发光元件

说明书

本发明公开一种衍生自7',7'‑二甲基‑5',7'‑二氢螺[环戊[1,2‑b:5,4‑b']二噻吩‑4,13'‑茚并[1,2‑b]吖啶]核心结构的新颖多杂芳族化合物。该多杂芳族化合物可用作有机电激发光材料用于有机电激发光元件和电子设备。

技术领域

本发明是关于一种具有7',7'-二甲基-5',7'-二氢螺[环戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩-4,13'-茚并[1,2-b]吖啶]核心结构的多杂芳族化合物，更具体言之是关于一种使用该多杂芳族化合物的有机电激发光元件。

背景技术

有机电激发光(有机EL)元件是一种有机发光二极体(LED)，其中发光层是由有机化合物制成的膜，有机化合物可响应电流而发光。包含有机化合物的发光层被夹置于两个电极之间。有机EL元件由于其高照度、重量轻、超薄外形、自照明而无需背光、低功耗、广视角、高对比、制造方法简单以及反应时间快速而被应用于平板显示器。

1987年在伊士曼柯达(Eastman Kodak)公司的邓青云(Ching W.Tang)和史蒂芬范斯莱克(Steven Van Slyke)报导出第一个二极体元件。该元件使用具有单独的电洞传输层和电子传输层的双层结构，使得复合和发光在有机层的中间发生。此举造成操作电压降低并且效率提高，从而引领当今主流的有机EL元件研究及元件生产。

典型上，有机EL是由位于两个电极之间的有机材料层构成。有机材料层包括电洞传输层(hole transporting layer，HTL)、发光层(emitting layer，EML)、及电子传输层(electron transporting layer，ETL)。有机电激发光的基本机制涉及载子(carrier)的注入、传输、及复合以及激子(exciton)的形成，以进行发光。当施加外部电压到有机EL元件时，电子和电洞分别从阴极和阳极注入。电子从阴极注入最低未占用分子轨道(lowestunoccupied molecular orbital，LUMO)中，而电洞从阳极注入最高占用分子轨道(highestoccupied molecular orbital，HOMO)中。随后，电子在发光层中与电洞重组而形成激子，然后激子失活而发光。当发光分子吸收能量而达到激发态时，依据电子和电洞的自旋组合，激子可呈单重态或三重态。众所周知，在电激发下形成的激子通常包括25％的单重态激子和75％的三重态激子。然而，在荧光材料中，75％的三重态激子中的电生成能量将作为热量消散，因为从三重态衰减是自旋禁阻(spin forbidden)的。因此，荧光电激发光元件仅具有25％的内部量子效率(internal quantumefficiency)，导致理论上最高的外部量子效率(EQE)仅有5％，因为元件的光输出耦合效率只有约20％。相较于荧光电激发光元件，磷光有机EL元件利用自旋─轨道相互作用(spin-orbit interacttion)来促进单重态与三重态之间的系统间穿越(intersystem crossing)，因此来自单重态和三重态的发光皆可取得，而且电激发光元件的内部量子效率可自25％升至100％。

在2012年，安达教授(Adachi)和其同事开发出一种新型荧光有机EL元件。此新型有机EL元件体现热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence，TADF)机制，其是一种有希望经由反向系统间穿越(reverse intersystem crossing，RISC)机制，借由将自旋禁阻的三重态激子转化至单重态能阶以获得高比例的单重态激子形成的方式。