芳香杂环衍生物和使用该化合物的有机发光二极管器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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0")的发射被称为磷光。另外，认为发光元件内其统 计生成此为f : f=l : 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f之此。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 重态跃迀，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、Cao Y.， Parker I.D.，Heeger J.，Nature，1999, 397 :414-417. 2、Wohlgenann M.，et al. 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。
[0006] 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。
[0007] 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迀， 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迀。跃迀至掺杂剂的单线态 能级的激子再次跃迀至掺杂剂的三线态能级。掺杂剂的三线态能级的激子跃迀至基态，使 发光层发光。
[0008] 为实现跃迀至掺杂剂的高效能级跃迀，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 跃迀，使发光效率降低。
[0009] 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. OeV 的蓝光掺杂剂FCNIr，会发生掺杂剂至主体的能级反跃迀，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。
[0010] 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啼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US 20040086745)8(参考专利1^20140151647)
[0011]
[0012] B 能级（H0M0-5. 71，LUM0-2. 16，单线态 3. 55eV，三线态 2. 90eV)A 能级 (H0M0-6. 13, LUM0-2. 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。B的电子传输能到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. OeV，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。
【发明内容】
[0013] 本发明涉及一种芳香杂环衍生物和一种使用磷光化合物的OLED器件，两者基本 解决了因现有技术的限制和缺陷所导致的一个或多个问题。
[0014] 本发明的一个目的是提供一种磷光化合物，所述的磷光化合物具有高的三线态能 量和电子传输性能。
[0015] 本发明的另一个目的是提供一种具有较高的发光效率的OLED器件。
[0016] 式⑴所示的有机化合物，
[0017]
[0018] 其中Rl至R5分别独立表示氢、碳原子数为1至4的烷基、取代或未取代的苯基和 取代或未取代的联苯中的一个，
[0019] Ar3，Ar4分别独立为咔唑啉或氢，且至少有一个为咔唑啉，咔唑啉通过9位氮原子 链接，咔唑啉环的1，2, 3,4四个位置之一是氮原子，分别构成了咔唑啉的4个同分异构体：
[0020]
[0021] Ar5表示氢、碳原子数为1至4的烷基、取代或未取代的苯基和取代或未取代的联 苯中的一个，
[0022] a3、a4分别独立表示取代或未取代亚苯基，并且j，k分别独立表示0或1。
[0023] 优选：Rl为氢或苯，R2至R5表示氢，j，k表示0, Ar5表示为取代或未取的苯基或 耳关苯基。
[0024] 有机化合物由下面通式（II)来表示：
[0025]
[0026] 其中R6至R8分别独立表示氢、碳原子数为1至4的烷基、C6-C40的取代或未取 代的芳基、稠环芳基。
[0027] Ar6, Ar7表示氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯、取代或未取代的萘 基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、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，咔唑啉是通过9位氮原子来链 接，
[0028] 咔唑啉环的1，2, 3,4四个位置之一是氮原子，分别构成了咔唑啉的4个同分异构 体：
[0029]
[0030] a6、a7分别独立表示取代或未取代亚苯基，并且m，n分别独立表示0或1。
[0031] 优选：Rl为氢或苯，R2至R5、R6、R8表不氢，j，k m，n表不0, Ar6, Ar7表不氢，R7 为未取代或1-4个碳原子取代的苯基、联苯基，萘基、芴基、螺芴基，杂环芳基。
[0032] 优选：Ar3, Ar4分别独立为咔唑啉。
[0033] 该有机化合物由下面通式来表示：
[0034]
[0035] 其中R9、RlO分别独立表示氢、碳原子数为1至4的烷基、取代或未取代的苯基和 取代或未取代的联苯中的一个。
[0036] 优选：Rl为氢或苯，R2至R5、R6、R8至RlO表示氢，j，n表示0, Ar3为咔唑啉，Ar7 表示氢，R7为未取代或1-4个碳原子取代的苯基、联苯基，萘基、芴基、螺芴基，杂环芳基。
[0037] 作为本专利通式描述的结构，举例以下结构，但是本发明不局限下面结构。
[0038]
[0043] -种有机发光二极管器件，包括：第一电极；与所述的第一电极相对的第二电极； 发光层在第一电极和第二电极之间，所述的发光层包含上述任一有机化合物。
[0044] 所述发光层的材料包括主体和掺杂体，所述上述有机化合物作为主体材料。
[0045] 所述主体材料为蓝色磷光主体材料。
[0046] 所述器件为显示器件和照明器件。
[0047] 我们设计的化合物主要是嘧啶骨架的结构，是针对【背景技术】中指出的两个化合物 A，B结构进行了改进，在保证HOMO大于-6. OeV，需要提高三线态能级。咔唑啉是与咔唑类 似结构，具有咔唑的性能，但是三线态和电子传输性能要强于咔唑。我们把咔唑啉结构取代 上面结构中的咔唑，得到一些列杂环衍生物。得到的咔唑啉衍生物仍然是带有嘧啶骨架，和 咔唑啉结构，咔唑啉是通过9位氮原子键连的，分子量没有发生很大变化。咔唑啉在醇溶剂 中有很好的溶解性能，键连到芳环上面，仍然保持了这个性能；再加上分子中有嘧啶骨架， 也是溶于醇的基团。咔唑基团是刚性的基团，得到的A、B结构溶解性很低，不利于纯化。 [00