芳香雜環(huán)衍生物和使用該化合物的有機發(fā)光二極管器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種芳香雜環(huán)衍生物和一種有機發(fā)光二極管（OLED)器件，更具體而 言，涉及一種因高三線態(tài)能量和電子傳輸性能而具有較高的發(fā)光效率的芳香雜環(huán)衍生物和 一種使用該芳香雜環(huán)衍生物的OLED器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來，對有機電致發(fā)光器件進(jìn)行了廣泛研究和開發(fā)。在這種發(fā)光元件的基本 結(jié)構(gòu)中，含發(fā)光物質(zhì)的層插在一對電極之間，通過施加電壓到該元件上，可獲得來自發(fā)光物 質(zhì)的光發(fā)射。
[0003] 由于這種發(fā)光元件是自發(fā)光元件，因此它們相對于液晶顯示器在高像素可見性和 省去對背光需求的方面具有優(yōu)勢，由此例如被視為適合于平板顯示元件。發(fā)光元件同樣具 有優(yōu)勢，因為它們是薄且重量輕的。非常高速的應(yīng)答是這種元件的特征之一。
[0004] 此外，由于可以以薄膜形式形成這種發(fā)光元件，因此可以提供平面光發(fā)射。因此， 可容易地形成具有大面積的元件。這是采用以白熾燈和LED為代表的點光源或以熒光燈為 代表的線性光源難以獲得的特征。因此，發(fā)光元件還具有大的潛力作為可應(yīng)用于照明的平 面光源等。
[0005] 通過有機化合物形成的激發(fā)態(tài)可以是單線態(tài)或三線態(tài)。來自單線態(tài)激發(fā)態(tài)（S+ ) 的發(fā)射是熒光，而來自三線態(tài)激發(fā)態(tài)0")的發(fā)射被稱為磷光。另外，認(rèn)為發(fā)光元件內(nèi)其統(tǒng) 計生成此為f : f=l : 3。在將單線態(tài)激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣獍l(fā)射的化合物中，在室 溫下沒有觀察到來自三線態(tài)激發(fā)態(tài)的發(fā)射，而僅僅觀察到來自單線態(tài)激發(fā)態(tài)的發(fā)射。因此， 認(rèn)為使用熒光化合物的發(fā)光元件的內(nèi)部量子效率具有25%的理論極限，基于為1 : 3的S +與f之此。因此有機電致磷光材料是近來受人矚目的一類材料，具有高的發(fā)光效率和發(fā) 光亮度的有機電致發(fā)光材料，它通過引入重金屬原子的方法，利用了室溫下原本禁阻的三 重態(tài)躍迀，從而使內(nèi)部量子效率理論能夠達(dá)到100%，是單一熒光材料的4倍（1、Cao Y.， Parker I.D.，Heeger J.，Nature，1999, 397 :414-417. 2、Wohlgenann M.，et al. Nature， 2001，409 :494-497.)。有機電致磷光材料常用的重金屬原子多為過渡金屬，其中以銥的應(yīng) 用最廣、研究最為詳細(xì)，這是因為金屬銥配合物具有高的效率、室溫下較強的磷光發(fā)射以及 可以通過配體結(jié)構(gòu)的調(diào)整而調(diào)節(jié)發(fā)光波長使電致發(fā)光器件的顏色覆蓋整個可見光區(qū)。因此 設(shè)計研究合成新型高效的金屬銥配合物，對開發(fā)磷光材料具有重大意義。
[0006] 但是，摻雜劑的效率因猝滅現(xiàn)象劇烈降低，因而對于不具有主體的摻雜劑的發(fā)光 層存在限制。因此，期望的是，通過摻雜劑和具有更高熱穩(wěn)定性和三線態(tài)能量的主體來形成 發(fā)光材料層。
[0007] 在包含磷光化合物的OLED器件中，來自陽極的空穴和來自陰極的電子在發(fā)光材 料層的主體處結(jié)合。發(fā)生主體的單線態(tài)激子向摻雜劑的單線態(tài)或三線態(tài)能級的能級躍迀， 并發(fā)生來自主體的三線態(tài)激子向摻雜劑的三線態(tài)能級的能級躍迀。躍迀至摻雜劑的單線態(tài) 能級的激子再次躍迀至摻雜劑的三線態(tài)能級。摻雜劑的三線態(tài)能級的激子躍迀至基態(tài)，使 發(fā)光層發(fā)光。
[0008] 為實現(xiàn)躍迀至摻雜劑的高效能級躍迀，主體的三線態(tài)能量應(yīng)該大于摻雜劑的三線 態(tài)能量。當(dāng)主體的三線態(tài)能級小于摻雜劑的三線態(tài)能量時，發(fā)生由摻雜劑至主體能量的反 躍迀，使發(fā)光效率降低。
[0009] 廣泛應(yīng)用于主體的CBP具有2. 6eV的三線態(tài)能級，約有-6. 3eV的最高能級，和 約-2. 8eV的最低能級。因此利用三線態(tài)能級2. 8eV，最高能級-5. 8eV和最低能級-3. OeV 的藍(lán)光摻雜劑FCNIr，會發(fā)生摻雜劑至主體的能級反躍迀，使發(fā)光效率降低。特別是，發(fā)光效 率降低的發(fā)生在低溫條件下更顯著。
[0010] 嘧啶結(jié)構(gòu)作為吸電子的基團(tuán)，可以設(shè)計雙極性主體材料和電子材料，具有高的三 線態(tài)和電子傳輸能力。出光興產(chǎn)公司一直從事啼啶系列的主體材料和電子材料的開發(fā)，開 發(fā)出來一些材料。A(參考專利US 20040086745)8(參考專利1^20140151647)
[0011]
[0012] B 能級（H0M0-5. 71，LUM0-2. 16，單線態(tài) 3. 55eV，三線態(tài) 2. 90eV)A 能級 (H0M0-6. 13, LUM0-2. 62,單線態(tài)3. 51eV，三線態(tài)2. 65eV)兩個結(jié)構(gòu)稍微有差別，三線態(tài)和 HOMO有很大的差別。B的電子傳輸能到10 6,說明嘧啶基團(tuán)的存在，增強了電子傳輸能力。 A雖然三線態(tài)能級高，HOMO不到-6. OeV，不能有效阻擋空穴。B雖然能有效阻擋空穴，但是 三線態(tài)能級有點低，只能作為紅光和綠光的主體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明涉及一種芳香雜環(huán)衍生物和一種使用磷光化合物的OLED器件，兩者基本 解決了因現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺陷所導(dǎo)致的一個或多個問題。
[0014] 本發(fā)明的一個目的是提供一種磷光化合物，所述的磷光化合物具有高的三線態(tài)能 量和電子傳輸性能。
[0015] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有較高的發(fā)光效率的OLED器件。
[0016] 式⑴所示的有機化合物，
[0017]
[0018] 其中Rl至R5分別獨立表示氫、碳原子數(shù)為1至4的烷基、取代或未取代的苯基和 取代或未取代的聯(lián)苯中的一個，
[0019] Ar3，Ar4分別獨立為咔唑啉或氫，且至少有一個為咔唑啉，咔唑啉通過9位氮原子 鏈接，咔唑啉環(huán)的1，2, 3,4四個位置之一是氮原子，分別構(gòu)成了咔唑啉的4個同分異構(gòu)體：
[0020]
[0021] Ar5表示氫、碳原子數(shù)為1至4的烷基、取代或未取代的苯基和取代或未取代的聯(lián) 苯中的一個，
[0022] a3、a4分別獨立表示取代或未取代亞苯基，并且j，k分別獨立表示0或1。
[0023] 優(yōu)選：Rl為氫或苯，R2至R5表示氫，j，k表示0, Ar5表示為取代或未取的苯基或 耳關(guān)苯基。
[0024] 有機化合物由下面通式（II)來表示：
[0025]
[0026] 其中R6至R8分別獨立表示氫、碳原子數(shù)為1至4的烷基、C6-C40的取代或未取 代的芳基、稠環(huán)芳基。
[0027] Ar6, Ar7表示氫、取代或未取代的苯基、取代或未取代的聯(lián)苯、取代或未取代的萘 基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亞苯基、取代或未取代的二苯并呋喃、取代或 未取代的二苯并噻吩、取代或未取代的萘并噻吩、咔唑啉，咔唑啉是通過9位氮原子來鏈 接，
[0028] 咔唑啉環(huán)的1，2, 3,4四個位置之一是氮原子，分別構(gòu)成了咔唑啉的4個同分異構(gòu) 體：
[0029]
[0030] a6、a7分別獨立表示取代或未取代亞苯基，并且m，n分別獨立表示0或1。
[0031] 優(yōu)選：Rl為氫或苯，R2至R5、R6、R8表不氫，j，k m，n表不0, Ar6, Ar7表不氫，R7 為未取代或1-4個碳原子取代的苯基、聯(lián)苯基，萘基、芴基、螺芴基，雜環(huán)芳基。
[0032] 優(yōu)選：Ar3, Ar4分別獨立為咔唑啉。
[0033] 該有機化合物由下面通式來表示：
[0034]
[0035] 其中R9、RlO分別獨立表示氫、碳原子數(shù)為1至4的烷基、取代或未取代的苯基和 取代或未取代的聯(lián)苯中的一個。
[0036] 優(yōu)選：Rl為氫或苯，R2至R5、R6、R8至RlO表示氫，j，n表示0, Ar3為咔唑啉，Ar7 表示氫，R7為未取代或1-4個碳原子取代的苯基、聯(lián)苯基，萘基、芴基、螺芴基，雜環(huán)芳基。
[0037] 作為本專利通式描述的結(jié)構(gòu)，舉例以下結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不局限下面結(jié)構(gòu)。
[0038]



[0043] -種有機發(fā)光二極管器件，包括：第一電極；與所述的第一電極相對的第二電極； 發(fā)光層在第一電極和第二電極之間，所述的發(fā)光層包含上述任一有機化合物。
[0044] 所述發(fā)光層的材料包括主體和摻雜體，所述上述有機化合物作為主體材料。
[0045] 所述主體材料為藍(lán)色磷光主體材料。
[0046] 所述器件為顯示器件和照明器件。
[0047] 我們設(shè)計的化合物主要是嘧啶骨架的結(jié)構(gòu)，是針對【背景技術(shù)】中指出的兩個化合物 A，B結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在保證HOMO大于-6. OeV，需要提高三線態(tài)能級。咔唑啉是與咔唑類 似結(jié)構(gòu)，具有咔唑的性能，但是三線態(tài)和電子傳輸性能要強于咔唑。我們把咔唑啉結(jié)構(gòu)取代 上面結(jié)構(gòu)中的咔唑，得到一些列雜環(huán)衍生物。得到的咔唑啉衍生物仍然是帶有嘧啶骨架，和 咔唑啉結(jié)構(gòu)，咔唑啉是通過9位氮原子鍵連的，分子量沒有發(fā)生很大變化。咔唑啉在醇溶劑 中有很好的溶解性能，鍵連到芳環(huán)上面，仍然保持了這個性能；再加上分子中有嘧啶骨架， 也是溶于醇的基團(tuán)。咔唑基團(tuán)是剛性的基團(tuán)，得到的A、B結(jié)構(gòu)溶解性很低，不利于純化。 [00