芳香雜環衍生物和使用該化合物的有機發光二極管器件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種芳香雜環衍生物和一種有機發光二極管（OLED)器件，更具體而 言，涉及一種因高三線態能量和電子傳輸性能而具有較高的發光效率的芳香雜環衍生物和 一種使用該芳香雜環衍生物的OLED器件。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，對有機電致發光器件進行了廣泛研究和開發。在這種發光元件的基本 結構中，含發光物質的層插在一對電極之間，通過施加電壓到該元件上，可獲得來自發光物 質的光發射。
[0003] 由于這種發光元件是自發光元件，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勢，由此例如被視為適合于平板顯示元件。發光元件同樣具 有優勢，因為它們是薄且重量輕的。非常高速的應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光元件，因此可以提供平面光發射。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，發光元件還具有大的潛力作為可應用于照明的平 面光源等。
[0005] 通過有機化合物形成的激發態可以是單線態或三線態。來自單線態激發態（S+ ) 的發射是熒光，而來自三線態激發態0")的發射被稱為磷光。另外，認為發光元件內其統 計生成此為f : f=l : 3。在將單線態激發態的能量轉變為光發射的化合物中，在室 溫下沒有觀察到來自三線態激發態的發射，而僅僅觀察到來自單線態激發態的發射。因此， 認為使用熒光化合物的發光元件的內部量子效率具有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，具有高的發光效率和發 光亮度的有機電致發光材料，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 重態躍迀，從而使內部量子效率理論能夠達到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 用最廣、研究最為詳細，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射以及 可以通過配體結構的調整而調節發光波長使電致發光器件的顏色覆蓋整個可見光區。因此 設計研究合成新型高效的金屬銥配合物，對開發磷光材料具有重大意義。
[0006] 但是，摻雜劑的效率因猝滅現象劇烈降低，因而對于不具有主體的摻雜劑的發光 層存在限制。因此，期望的是，通過摻雜劑和具有更高熱穩定性和三線態能量的主體來形成 發光材料層。
[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光材 料層的主體處結合。發生主體的單線態激子向摻雜劑的單線態或三線態能級的能級躍迀， 并發生來自主體的三線態激子向摻雜劑的三線態能級的能級躍迀。躍迀至摻雜劑的單線態 能級的激子再次躍迀至摻雜劑的三線態能級。摻雜劑的三線態能級的激子躍迀至基態，使 發光層發光。
[0008] 為實現躍迀至摻雜劑的高效能級躍迀，主體的三線態能量應該大于摻雜劑的三線 態能量。當主體的三線態能級小于摻雜劑的三線態能量時，發生由摻雜劑至主體能量的反 躍迀，使發光效率降低。
[0009] 廣泛應用于主體的CBP具有2. 6eV的三線態能級，約有-6. 3eV的最高能級，和 約-2. 8eV的最低能級。因此利用三線態能級2. 8eV，最高能級-5. 8eV和最低能級-3. OeV 的藍光摻雜劑FCNIr，會發生摻雜劑至主體的能級反躍迀，使發光效率降低。特別是，發光效 率降低的發生在低溫條件下更顯著。
[0010] 嘧啶結構作為吸電子的基團，可以設計雙極性主體材料和電子材料，具有高的三 線態和電子傳輸能力。出光興產公司一直從事啼啶系列的主體材料和電子材料的開發，開 發出來一些材料。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 3. 55eV，三線態 2. 90eV)A 能級 (H0M0-6. 13, LUM0-2. 62,單線態3. 51eV，三線態2. 65eV)兩個結構稍微有差別，三線態和 HOMO有很大的差別。B的電子傳輸能到10 6,說明嘧啶基團的存在，增強了電子傳輸能力。 A雖然三線態能級高，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 三線態能級有點低，只能作為紅光和綠光的主體材料。
【發明內容】
[0013] 本發明涉及一種芳香雜環衍生物和一種使用磷光化合物的OLED器件，兩者基本 解決了因現有技術的限制和缺陷所導致的一個或多個問題。
[0014] 本發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能 量和電子傳輸性能。
[0015] 本發明的另一個目的是提供一種具有較高的發光效率的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，咔唑啉環的1，2, 3,4四個位置之一是氮原子，分別構成了咔唑啉的4個同分異構體：
[0020]
[0021] Ar5表示氫、碳原子數為1至4的烷基、取代或未取代的苯基和取代或未取代的聯 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、碳原子數為1至4的烷基、C6-C40的取代或未取 代的芳基、稠環芳基。
[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] 咔唑啉環的1，2, 3,4四個位置之一是氮原子，分別構成了咔唑啉的4個同分異構 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、聯苯基，萘基、芴基、螺芴基，雜環芳基。
[0032] 優選：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 取代或未取代的聯苯中的一個。
[0036] 優選：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、聯苯基，萘基、芴基、螺芴基，雜環芳基。
[0037] 作為本專利通式描述的結構，舉例以下結構，但是本發明不局限下面結構。
[0038]
[0043] -種有機發光二極管器件，包括：第一電極；與所述的第一電極相對的第二電極； 發光層在第一電極和第二電極之間，所述的發光層包含上述任一有機化合物。
[0044] 所述發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] 我們設計的化合物主要是嘧啶骨架的結構，是針對【背景技術】中指出的兩個化合物 A，B結構進行了改進，在保證HOMO大于-6. OeV，需要提高三線態能級。咔唑啉是與咔唑類 似結構，具有咔唑的性能，但是三線態和電子傳輸性能要強于咔唑。我們把咔唑啉結構取代 上面結構中的咔唑，得到一些列雜環衍生物。得到的咔唑啉衍生物仍然是帶有嘧啶骨架，和 咔唑啉結構，咔唑啉是通過9位氮原子鍵連的，分子量沒有發生很大變化。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。咔唑基團是剛性的基團，得到的A、B結構溶解性很低，不利于純化。 [00