[发明专利]菲并咪唑衍生物及其作为电致发光材料的应用

说明书

技术领域

本发明属于有机光电材料应用科技领域，具体涉及菲并咪唑衍生物及其作为电致发光材料的应用。 

背景技术

电致发光(electroluminescence，EL)是指发光材料在电场作用下电子和空穴复合而发光的现象，它是一种将电能直接转化为光能的发光过程。根据此原理制成的器件称为有机电致发光器件。与现在通用的场发射显示(FED)，液晶显示(LCD)，等离子体显示(PDP)等平板显示技术相比，有机电致发光器件具有以下特点：材料采用有机物/高分子，因而选择范围宽，可实现从红光到蓝光的任何颜色的显示；驱动电压低，发光亮度和发光效率高，可制成柔性显示器件；响应速度快，发光视角宽；器件超薄，体积小，重量轻；更为重要的是，有机发光材料以其固有的多样性为材料选择提供了宽广的范围，通过对有机分子结构的设计、组装和剪裁，能够满足多方面不同的需要和易于实现大面积显示。 

有机电致发光研究开始于20世纪60年代。1963年，美国纽约大学的Pope(Jounal of Chemical Physics，1963，38，2042)等人首次报道了有机材料单晶蒽的电致发光现象，但是由于单晶发光层的厚度达20μm，其动电压高达400V，因此未能引起广泛的研究兴趣，但是该工作揭开了有机电致发光究的序幕。1982年，场Vinceet(Thin Solid Films，1982，94，171)研究小组采用真空蒸镀法制备成功厚度为0.6μm的蒽单晶膜，将工作电压降到30V内，不过器件的量子效率依然很低，所以仍然没有受到人的重视。 

直到1987年，美国柯达公司C.W.Tang(Applied Physies Letters，1987，51，913)等人在总结前人的基础上发明了三明治结构的器件：他们采用荧光效率很高、电子传输性能和成膜性能好的有机小分子材料8-羟基哇琳铝(Alq₃)，与具有空穴传输特性的芳香族二胺(diamine)衍生物制成低驱动电(＜10V)，高量子效率(1％)，高亮度(＞1000cd/m²)的有机EL器件，这一突破性进展重新激发了人们对于有机EL的热情，使人们看到了有机电致发光器件作为新一代平板显器件的希望。从此，有机电致发光走上了迅速发展的道路，人们在材料合成，器件结设 计，载流子传输等诸多方面进行了深入的研究，使得有机电致发光器件的性能逐渐接近实用化水平。 

为了实现OLED全彩显示，蓝光材料至关重要，不仅因为它是实现全彩色显示的三基色之一，优异的蓝光材料可以实现高效、稳定的蓝光发射，而且一旦得到高效的蓝光材料，还可以把它作为主体材料，通过能量转移得到绿光和红光。要进一步提高器件的性能和满足商业化生产的要求，就必须加大对蓝光材料的研究。 

在蓝光材料的研究中，根据发光机理的不同，可以分为荧光材料和磷光材料两个体系。虽然目前磷光器件的效率要远高于荧光器件，但是其在高亮度下效率滚降十分严重，且寿命较短。目前全彩显示中，蓝光材料依旧使用荧光系列，但高性能的蓝光材料依然十分短缺。为了更有效的提高器件效率，材料本身要求要有较高的量子效率，合适的能级结构以便于载流子注入以及较高的载流子迁移率便于传输。 

全芳香基菲并咪唑单元，具有较高共轭程度的芳香结构，并结合氮杂环类物质的特点，可以在一定程度上解决了载流子的注入，是一类很有潜力的一类发光和传输材料基元。它与备受关注的苯并咪唑在结构上结构类似，相当于在其苯环上引入了并苯结构。理论研究结果发现，菲并结构代替苯并结构后，分子最高占有轨道HOMO和分子最低空轨道LUMO能级会较有所上升，但仍可保持这种菲并结构的带系宽度，比以单键或双键与苯链接方式在能级上更具有优势。另外，通过这种菲并结构取代，一方面拓展分子共轭可能实现将其深蓝光发射红移到更具有价值的蓝光区域，另一方面可以再保持LUMO能级变化不大的基础上，适当提高HOMO能级，让其拥有更加平衡的载流子注入，从根本上实现高效率的激子复合，从而实现高效率发光和能级调节的结合。