菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料及其在電致發(fā)光器件方面的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料及其 在有機(jī)電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 二十世紀(jì)六十年代初，Pope等人最早報道了有機(jī)電致發(fā)光現(xiàn)象，他們在蒽 單晶兩側(cè)施加四百伏的高壓時觀察到了蒽發(fā)出的藍(lán)光（見M.Pope,H.Kallmannand P.Magnante,J.Chem.Phys.，1963, 38, 2042)。但是由于單晶難于生長，器件驅(qū)動電壓很高， 他們所采用的工藝幾乎沒有實際用途。直到1987年，美國Kodak公司的C.W.Tang等人采 用超薄膜技術(shù)以空穴傳輸效果較好的芳香胺作為空穴傳輸層，以8-羥基喹啉的鋁配合物 作為發(fā)光層，以氧化銦錫（IT0)薄膜和金屬合金分別作為陽極和陰極，制備了發(fā)光器件。該 器件在10V驅(qū)動電壓下得到了亮度高達(dá)lOOOcd/m2的綠光發(fā)射，器件的效率為1. 51m/W(見 C.W.TangandS.A.VanSlyke，Appl.Phys.Lett.，1987, 51，913)。這一突破性進(jìn)展使得有機(jī) 電致發(fā)光研宄在世界范圍內(nèi)迅速深入地開展起來。
[0003] 1998年美國普林斯頓大學(xué)的Forrest等人研宄發(fā)現(xiàn)，使用一般有機(jī)材料或采用熒 光染料摻雜技術(shù)制備的有機(jī)發(fā)光器件，由于受自旋守恒的量子力學(xué)躍迀規(guī)律約束，其最大 發(fā)光內(nèi)量子效率為25%。他們將磷光染料八乙基卟啉鉑（PtOEP)摻雜于主體發(fā)光材料中， 制備出外量子效率為4%，內(nèi)量子效率達(dá)23%的發(fā)光器件，從而開辟了磷光電致發(fā)光的新 領(lǐng)域（見M.A.Baldo,D.F. 0'Brienetal.，Nature，1998, 395,151)。但一方面磷光材料普遍 使用銥鉑等貴金屬，價格昂貴，另一方面對于深藍(lán)光磷光材料來說其仍存在著化學(xué)不穩(wěn)定 性，器件在高電流密度下效率滾降較大等問題，所以開發(fā)一種使用廉價穩(wěn)定的有機(jī)小分子 材料而又能實現(xiàn)高效率發(fā)光的0LED器件顯得極為重要。
[0004] 新材料在有機(jī)電致發(fā)光器件中的應(yīng)用是推動電致發(fā)光技術(shù)不斷進(jìn)步并進(jìn)入實用 化階段的必需手段。近年來，人們對新材料的開發(fā)投入了巨大的財力和精力，大量性能優(yōu) 良的材料使有機(jī)電致發(fā)光取得了一些突破性進(jìn)展（見u.S.Pat.No. 5, 150, 006 ;5, 141，671 ; 5, 073, 446 ；5, 061, 569 ；5, 059, 862 ；5, 059, 861 ；5, 047, 687 ；4, 950, 950 ；5, 104, 740 ； 5, 227, 252 ；5, 256, 945 ；5, 069, 975 ；5, 122, 711 ；5, 554, 450 ；5, 683, 823 ；5, 593, 788 ； 5, 645, 948 ；5, 451, 343 ；5, 623, 080 ；5, 395, 862) 〇
[0005] 近年來，隨著在全色顯示和固態(tài)白光照明領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用前景，有機(jī)電致 發(fā)光技術(shù)在科研界以及產(chǎn)業(yè)界都得到了廣泛的研宄和關(guān)注。有機(jī)小分子光電材料因其結(jié) 構(gòu)明確、易于修飾、提純加工簡單等優(yōu)點而被大量的用來開發(fā)作為高性能材料。目前來說， 傳統(tǒng)熒光染料分子往往具有很高的熒光量子產(chǎn)率，但其摻雜0LED器件由于受限于25% 的內(nèi)量子效率，外量子效率普遍低于5%，與磷光器件的效率還有很大差距。如紅光染料 DCM(見C.W.Tang,S.A.VanSlyke，andC.H.Chen,J.Appl.Phys.，1989, 65, 3610 ;U.S.Pat. No. 5, 908, 581)，器件效率〈10cd/A;綠光染料喹吖啶酮（見U.S.Pat.No. 5, 227, 252 ;5， 593, 788 ;CN1482127A;CN1219778 ;CN1660844)，器件效率 <20cd/A等。
[0006] 目前能實現(xiàn)突破25 %的內(nèi)量子效率限制的熒光0LED器件主要采用了延 遲熒光機(jī)制，其能有效利用器件內(nèi)的三重激發(fā)態(tài)能量。其機(jī)制主要有兩類，一類是 TTA(Triplet_TripletAnnihilation，三重態(tài)-三重態(tài)湮滅）機(jī)制（見D.Kondakov,T. D.Pawlik，T.K.Hatwar，andJ.P.Spindler，J.Appl.Phys.，2009, 106, 124510)。另一類 是TADF(ThermallyActivatedDelayedFluorescence，熱活化延遲焚光）機(jī)制（見 H.Uoyama,K.Goushi,K.Shizu,H.Nomura,C.Adachi，Nature.，2012, 492, 234)oTTA機(jī)制是利 用兩個三重態(tài)激子融合產(chǎn)生單重態(tài)激子，提高單重態(tài)激子生成比率的機(jī)制，但其器件最大 內(nèi)量子效率只有40%~62. 5%。TADF機(jī)制是利用具有較小單重態(tài)-三重態(tài)能級差（AEst) 的有機(jī)小分子材料，其三重態(tài)激子在環(huán)境熱能下可通過反向系間竄越（RISC)這一過程轉(zhuǎn) 化為單重態(tài)激子的機(jī)制。理論上其器件內(nèi)量子效率能達(dá)到100%。但其器件在高亮度下效 率滾降較大，限制了其在全色顯示和白光照明中的應(yīng)用。
[0007]TADF分子主要作為客體材料摻雜在寬禁帶主體材料中實現(xiàn)高效率的熱 活化延遲焚光（見Q.Zhang,J.Li,K.Shizu，S.Huang,S.Hirata，H.Miyazaki,C. Adachi,J.Am.Chem.Soc. 2012, 134, 14706 ；H.Uoyama,K.Goushi,K.Shizu,H.Nomura,C. Adachi,Nature. , 2012, 492, 234 ；T.Nishimoto,T.Yasuda,S.Y.Lee,R.Kondo,C. Adachi,Mater.Horiz.，2014, 1，264)。
[0008] 菲并吡嗪類化合物作為良好的電子受體核，可以通過鈴木反應(yīng)或烏爾曼反應(yīng)連接 不同的給體基團(tuán)。以此合成了一系列電子給受體型的有機(jī)小分子發(fā)光材料，材料具有較大 的剛性平面骨架、良好的熱穩(wěn)定性和較高的熒光量子產(chǎn)率，同時具有合成簡單、產(chǎn)率高、 提純?nèi)菀椎忍攸c。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一系列新型菲并吡嗪衍生物的有機(jī)電致發(fā)光材料及其在 制備電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。
[0010] 本發(fā)明所涉及的化合物通式如下所示：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料，其結(jié)構(gòu)式如下之一所示：
其中R是三苯胺基及其衍生物、二苯胺基及其衍生物、咔唑基及其衍生物、N-苯基卡唑 基及其衍生物、吩噻嗪基及其衍生物或吩惡嗪基及其衍生物。
2. 如權(quán)利要求1所述的菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料，其特征在于：R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)式如下之 一所示，
3. 如權(quán)利要求2所述的菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料，其特征在于：其結(jié)構(gòu)式如下之一所 示，
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4. 權(quán)利要求1或2或3所述的菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料用于制備有機(jī)電致發(fā)光器件。
5. 如權(quán)利要求4所述的菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料用于制備有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征 在于：電致發(fā)光器件帶有一個或多個發(fā)光層，在發(fā)光層中至少有一種或多種權(quán)利要求1或 權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的化合物。
6.如權(quán)利要求4所述的菲并吡嗪衍生物發(fā)光材料用于制備有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征 在于：電致發(fā)光器件用于制備平板顯示器或光源。
【專利摘要】基于菲并吡嗪衍生物的有機(jī)發(fā)光材料及其電致發(fā)光器件，屬于有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)通式如下所示，其中R是三苯胺基及其衍生物、二苯胺基及其衍生物、咔唑基及其衍生物、N-苯基卡唑基及其衍生物、吩噻嗪及其衍生物、吩惡嗪及其衍生物等。菲并吡嗪衍生物可以作為發(fā)光材料用于制備高性能電致發(fā)光器件。本發(fā)明化合物具有制備工藝簡單，制成的電致發(fā)光器件效率高、壽命長等優(yōu)點。上述器件可用于平板顯示、照明以及光源等應(yīng)用領(lǐng)域。
【IPC分類】C07D241-36, C07D417-14, C07D403-14, H01L51-54, C07D413-14, C09K11-06
【公開號】CN104830320
【申請?zhí)枴緾N201510267689
【發(fā)明人】王悅
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月24日