[發明專利]熱激活延遲熒光分子、包含所述分子的材料和包含所述材料的器件

在審

• 申請號: 201880068138.1
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN111566111A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 安德魯·P·蒙克曼;喬納森·S·伍德;馬丁·R·布萊斯;丹尼爾·G·康格雷夫;帕洛瑪·萊斯·多斯桑托斯
• 申請（專利權）人: 杜倫大學
• 主分類號: C07D487/14
• 分類號: C07D487/14;H01L51/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉瀟

一種熱激活延遲熒光(TADF)分子，包括：中心電子供體部分，所述中心電子供體部分由含有三個氮原子的共軛多環體系形成；和三個電子受體部分，每個均通過三個氮原子中的一個與中心電子供體部分鍵合，其中所述三個電子受體部分中的至少一個相對于中心電子供體部分扭轉，限定了扭轉角為40°至90°，從而使得TADF分子的光致發光量子產率60％，并且從最低激發三重態到最低激發單重態的反向系間竄躍速率至少為1×10⁶ s^?1。

技術領域

本發明涉及熱激活延遲熒光(TADF)分子、包含所述分子的材料以及包含所述材料的器件。

背景技術

有機發光二極管(OLED)已成為材料化學研究的核心部分，因此，對更高效、更高質量的顯示器件的需求日益增長。由此，對通過熱激活延遲熒光(TADF)機制發光的有機OLED材料具有極大的興趣。通過這種機制，使用芳香族供體-受體(D-A)分子(通常D和A單元正交共軛分離)，通過有效的反向系間竄躍(rISC)，將黑暗的三重激發態轉換為發射單重態。這些體系通常從單重態電荷轉移態(¹CT)發射，但需要局部激發三重態(³LE)的能量非常接近此¹CT。圖1示出了TADF動力學機制中所涉及的電子能級和速率常數的簡化表示。原則上，rISC可以將高達100％的三重態轉換成單重態。然后，這樣可得到高效的器件，其中具有三重態特征并且通常不會以純有機材料發射的75％的激發態被轉換成發射單重態。

在過去的五年中，已經合成了許多新的基于TADF的發射物，從而提供了外部量子效率超過20％的OLED。最近，本發明人已表明，rISC中潛在的自旋反轉機制是二階振動耦合自旋軌道耦合過程，其中某些分子振動驅動³LE和³CT狀態之間的耦合，從而引起這兩個狀態之間的熱平衡。然后，這些耦合的三重態可以自旋軌道耦合到¹CT狀態。³LE狀態充當兩個步驟的中間態，其中振動能量驅動反向系間竄躍。因此，這是一個熱激活過程。有效的rISC需要某些振動模式，而其他振動模式對非輻射衰減的貢獻更大。由于結構和對稱性的原因，不同的分子將具有不同的允許振動集合，因此可以觀察到不同的rISC速率。F.B.Dias、T.J.Penfold和A.P.Monkman提供了描述熱激活延遲熒光分子的光物理性質的有用的綜述文章[Methods.Appl.Fluoresc.5(2017)012001]。

先前合成的1-取代吩噻嗪D–A–D TADF候選物在¹H NMR(核磁共振)時標上顯示出具有數個構象異構體的分子限制。除了吩噻嗪供體傾斜外，很明顯，在這些體系中，C–N鍵周圍還存在一些旋轉限制，由于缺乏振動耦合，TADF無法進行。在這些分子中，吩噻嗪相對于受體的構象也很重要，在考慮新分子設計時必須考慮所有這些因素。

在當前的TADF發射物中發現的典型構型包括由外部供體單元包圍的中心受體單元。這種構型的一個實例是三苯噁嗪-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和他的同事制備，并且具有中心三嗪受體單元和三個苯噁嗪供體單元。這項工作表明了對稱性的好處，因為與C₃對稱的Tri-PXZ-TRZ相比，PXZ-TRZ和bis-PXZ-TRZ類似物顯示出較低的器件效率。

雖然在當前的TADF發射物中發現的典型構型包括由外部供體單元包圍的中心受體單元，但是似乎存在少量相反構型的現有技術公開，在該相反構型中，中心供體單元被外部受體單元包圍。例如，已發現了下述兩個公開的專利申請，其均公開了被受體部分N-取代的中心三聚茚(truxene)供體單元的用途：DE102016122122和CN106432251。然而，這些文獻中公開的TADF發射物似乎沒有特別突出的功能性能特征。