多杂芳族化合物及使用其的有机电激发光元件制造技术

本发明专利技术公开一种衍生自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。

【技术实现步骤摘要】
多杂芳族化合物及使用其的有机电激发光元件
本专利技术是关于一种具有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。
技术介绍
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(EastmanKodak)公司的邓青云(ChingW.Tang)和史蒂芬范斯莱克(StevenVanSlyke)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(holetransportinglayer，HTL)、发光层(emittinglayer，EML)、及电子传输层(electrontransportinglayer，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(lowestunoccupiedmolecularorbital，LUMO)中，而电洞从阳极注入最高占用分子轨道(highestoccupiedmolecularorbital，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(spinforbidden)的。因此，荧光电激发光元件仅具有25％的内部量子效率(internalquantumefficiency)，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-orbitinteracttion)来促进单重态与三重态之间的系统间穿越(intersystemcrossing)，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(thermallyactivateddelayedfluorescence，TADF)机制，其是一种有希望经由反向系统间穿越(reverseintersystemcrossing，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。三重态及单重态激子均能被磷光有机EL元件利用。由于与单重态激子相比，三重态激子具有较长的寿命和扩散距离，故磷光有机EL元件通常需要在发光层(EML)与电子传输层(ETL)之间设置附加的电洞阻挡层(HBL)或以具有电洞阻挡能力的电子传输层(HBETL)取代典型的ETL。使用HBL或HBETL的目的是为了将注入电洞与电子的复合及生成激子的松弛(relaxation)局限在发光层内，因此能够提升元件的效率。为了满足这些作用，电洞阻挡材料必须具有适合阻止电洞从发光层移到电子传输层并使电子从电子传输层移到发光层的HOMO(最高占用分子轨道)和LUMO(最低未占用分子轨道)能阶。除此之外，还需要磷光发射主体材料具有良好的热和电化学稳定性。具有10H-螺[吖啶-9,9'-芴]结构的化合物已经在有机EL元件上找到用途，此可见于美国专利第8,632,893号。此外，具有7',7'-二甲基-5',7',10,11-四氢螺[二苯并[a,d][7]轮烯-5,13'-茚并[1,2-b]吖啶]结构的化合物被用于OLED，其由韩国专利申请号1020100029865公开。在本专利技术中，我们开发出具有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]核心结构的新颖多杂芳族化合物，用以改善有机EL元件的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多杂芳族化合物及使用该多杂芳族化合物的有机EL元件，该有机EL元件能够在降低的电压下操作并且表现出高的发光效率。本专利技术的另一目的是提供一种多杂芳族化合物，该多杂芳族化合物可用作发光层中的磷光主体材料、荧光主体材料、荧光掺杂材料、TADF主体材料、或TADF掺杂材料、及/或有机EL元件的电子传输层(ETL)材料，以改善功耗和发光效率。依据本专利技术，一种可用于有机EL元件的多杂芳族化合物被公开。该多杂芳族化合物是由下式(1)表示：其中X为O、S、或Se；n和p各自独立为0至2的整数；L表示以下式(2)：并且B表示以下式(3)：其中m为0至4的整数；Y为O、S、Se、CR6R7、NR8或SiR9R10；以及R1至R11独立选自由氢原子、卤化物、具有1至60个碳原子的经取代或未经取代的烷基、具有6至60个碳原子的经取代或未经取代的芳基、具有6至60个碳原子的经取代或未经取代的芳烷基、具有3至60个碳原子的经取代或未经取代的杂芳基、及具有6至60个碳原子的经取代或未经取代的芳胺基所组成的群组。本专利技术进一步公开了一种有机电激发光元件。该有机电激发光元件包含由阴极和阳极组成的一电极对、及在该电极对之间的一发光层及一个或多个有机薄膜层。该发光层和该有机薄膜层中的至少一个包含式(1)的多杂芳族化合物。附图说明图1显示本专利技术的有机EL元件的一个实施例。在该元件中，电洞注入层7沉积在透明电极6上，电洞传输层8沉积在电洞注入层7上，荧光或磷光发光层9沉积在电洞传输层8上，电洞阻挡层10沉积在发光层9上，电子传输层11沉积在电洞阻挡层10上，电子注入层12沉积在电子传输层11上，以及金属电极13沉积在电子注入层12上。6透明电极7电洞注入层8电洞传输层9发光层10电洞阻挡层11电子传输层12电子注入层13金属电极。具体实施方式本专利技术探究多杂芳族化合物及使用该多杂芳族化合物的有机电激发光元件(有机EL元件)。下面将详细说明生产、结构及组成部分，以使本专利技术可被充分理解。本专利技术的应用显然不受限于本领域技术人员熟知的具体细节。另一方面，不对众所周知的一般组成部分和过程作详细描述，以避免对本专利技术造成不必要的限制。现在将在下面更详细地描述本专利技术的一些较佳实施例。然而，应当理解的是，除了本文明确描述的实施例之外，本专利技术还可实施于各种其他实施例中，也就是说，本专利技术还可被广泛应用于其他实施例，且本专利技术的范围不会因此受到明确的限制，只受随附申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以下式(1)的多杂芳族化合物：

【技术特征摘要】
2017.10.22 US 15/790,0381.一种以下式(1)的多杂芳族化合物：其中X为O、S、或Se；n和p各自独立为0至2的整数；L表示以下式(2)：并且B表示以下式(3)：其中m为0至4的整数；Y为O、S、Se、CR6R7、NR8、或SiR9R10；以及R1至R11独立选自由氢原子、卤化物、具有1至60个碳原子的经取代或未经取代的烷基、具有6至60个碳原子的经取代或未经取代的芳基、具有6至60个碳原子的经取代或未经取代的芳烷基、具有3至60个碳原子的经取代或未经取代的杂芳基、及具有6至60个碳原子的经取代或未经取代的芳胺基所组成的群组；优选R1至R11独立选自由氢原子、卤化物、具有1至6个碳原子的经取代或未经取代的烷基、具有6至36个碳原子的经取代或未经取代的芳基、具有7至17个碳原子的经取代或未经取代的芳烷基、具有3至47个碳原子的经取代或未经取代的杂芳基、及具有6至37个碳原子的经取代或未经取代的芳胺基所组成的群组。2.如权利要求1所述的多杂芳族化合物，其中R8或R11表示以下取代基中之一的取代基：3.如权利要求1所述的多杂芳族化合物，其中该多杂芳族化合物由以下式(4)至式(9)中之一表示：其中X、n...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜丰文，庄立杰，
申请(专利权)人：机光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71