[发明专利]热激活延迟荧光分子、包含所述分子的材料和包含所述材料的器件

说明书

一种热激活延迟荧光(TADF)分子，包括：中心电子供体部分，所述中心电子供体部分由含有三个氮原子的共轭多环体系形成；和三个电子受体部分，每个均通过三个氮原子中的一个与中心电子供体部分键合，其中所述三个电子受体部分中的至少一个相对于中心电子供体部分扭转，限定了扭转角为40°至90°，从而使得TADF分子的光致发光量子产率60％，并且从最低激发三重态到最低激发单重态的反向系间窜跃速率至少为1×10⁶ s^‑1。

技术领域

本发明涉及热激活延迟荧光(TADF)分子、包含所述分子的材料以及包含所述材料的器件。

背景技术

有机发光二极管(OLED)已成为材料化学研究的核心部分，因此，对更高效、更高质量的显示器件的需求日益增长。由此，对通过热激活延迟荧光(TADF)机制发光的有机OLED材料具有极大的兴趣。通过这种机制，使用芳香族供体-受体(D-A)分子(通常D和A单元正交共轭分离)，通过有效的反向系间窜跃(rISC)，将黑暗的三重激发态转换为发射单重态。这些体系通常从单重态电荷转移态(¹CT)发射，但需要局部激发三重态(³LE)的能量非常接近此¹CT。图1示出了TADF动力学机制中所涉及的电子能级和速率常数的简化表示。原则上，rISC可以将高达100％的三重态转换成单重态。然后，这样可得到高效的器件，其中具有三重态特征并且通常不会以纯有机材料发射的75％的激发态被转换成发射单重态。

在过去的五年中，已经合成了许多新的基于TADF的发射物，从而提供了外部量子效率超过20％的OLED。最近，本发明人已表明，rISC中潜在的自旋反转机制是二阶振动耦合自旋轨道耦合过程，其中某些分子振动驱动³LE和³CT状态之间的耦合，从而引起这两个状态之间的热平衡。然后，这些耦合的三重态可以自旋轨道耦合到¹CT状态。³LE状态充当两个步骤的中间态，其中振动能量驱动反向系间窜跃。因此，这是一个热激活过程。有效的rISC需要某些振动模式，而其他振动模式对非辐射衰减的贡献更大。由于结构和对称性的原因，不同的分子将具有不同的允许振动集合，因此可以观察到不同的rISC速率。F.B.Dias、T.J.Penfold和A.P.Monkman提供了描述热激活延迟荧光分子的光物理性质的有用的综述文章[Methods.Appl.Fluoresc.5(2017)012001]。

先前合成的1-取代吩噻嗪D–A–D TADF候选物在¹H NMR(核磁共振)时标上显示出具有数个构象异构体的分子限制。除了吩噻嗪供体倾斜外，很明显，在这些体系中，C–N键周围还存在一些旋转限制，由于缺乏振动耦合，TADF无法进行。在这些分子中，吩噻嗪相对于受体的构象也很重要，在考虑新分子设计时必须考虑所有这些因素。

在当前的TADF发射物中发现的典型构型包括由外部供体单元包围的中心受体单元。这种构型的一个实例是三苯噁嗪-2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪(triphenoxazine-2,4,6-triphenyl-1,3,5-triazine，Tri-PXZ-TRZ)，它由Tanaka和他的同事制备，并且具有中心三嗪受体单元和三个苯噁嗪供体单元。这项工作表明了对称性的好处，因为与C₃对称的Tri-PXZ-TRZ相比，PXZ-TRZ和bis-PXZ-TRZ类似物显示出较低的器件效率。

虽然在当前的TADF发射物中发现的典型构型包括由外部供体单元包围的中心受体单元，但是似乎存在少量相反构型的现有技术公开，在该相反构型中，中心供体单元被外部受体单元包围。例如，已发现了下述两个公开的专利申请，其均公开了被受体部分N-取代的中心三聚茚(truxene)供体单元的用途：DE102016122122和CN106432251。然而，这些文献中公开的TADF发射物似乎没有特别突出的功能性能特征。