[发明专利]二苯并吩嗪作为磷光材料的用途及包含二苯并吩嗪的电致发光器件

说明书

本发明涉及下式所示的二苯并吩嗪作为磷光材料，特别是室温磷光材料的用途。本发明还涉及使用二苯并吩嗪作为磷光材料的有机电致发光器件。二苯并吩嗪作为一种纯有机的、不含重原子的氮杂环室温磷光材料，有可能实现一种新型的高效直接激子利用的纯有机电致磷光材料。

技术领域

本发明涉及有机电致发光材料与器件领域，具体涉及二苯并吩嗪作为磷光材料的用途及包含二苯并吩嗪作为磷光材料的电致发光器件。

背景技术

有机电致发光二极管(OLED)具有自发光、广视角、响应速度快、驱动电压低、大面积和柔性等技术优势，因此在平板显示和固态照明等领域有着广泛的应用前景和巨大的市场潜力。纵观有机电致发光材料的发展，第一代发光材料是以三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)为代表的荧光材料，受自旋统计限制，该类材料在电致发光过程能量利用效率25％。第二代发光材料是以金属铱配合物为代表的磷光材料，由于重原子效应，增强自旋轨道耦合，加快系间窜越速度，磷光材料理论上可实现100％的内量子效率，但存在价格昂贵、色度不全、铱资源紧缺等问题。公认的第三代发光材料是高能量利用效率、低成本的纯有机发光材料，目前主要包括如下三种发光机制：热活化延迟荧光(TADF)、三重态-三重态湮灭(TTA)和杂化局域-电荷转移激发态(HLCT)的热激子过程。它们在本质上是相同的，即把不能直接发光的三重态激子转换为单重态激子发光，但这三种发光机制的激子转换效率不易控制，容易导致三重态激子的不完全利用。因此，研究能直接利用(减少中间过程)三重态激子发光的纯有机材料，即室温磷光材料，其兼具高效率和低成本两大优势，不仅具有重要的基础科学意义，而且有望发展实用价值的材料体系。

但是，纯有机材料体系表现出室温磷光现象是非常少见的，尤其是其发光效率相当低，严重限制了室温磷光材料体系的研究和发展，更谈不上其在有机电致发光器件方面的应用。究其原因，纯有机材料中由于普遍缺少重原子效应，自旋轨道耦合强度非常小，系间窜越发生困难。加之，在室温条件下，非辐射跃迁过程的竞争，增强的磷光发射更加困难。因此，通常两种思路被采用增强室温磷光发射。一方面，利用重原子效应(卤素、氘代)或杂原子(N、O、S)孤对电子n→π跃迁，增强自旋轨道耦合，提高系间窜越速率，增大磷光辐射速率k_r(T₁→S₀)。另一方面，通过增强体系刚性，降低非辐射速率k_nr(T₁→S₀)。例如，Kim等(O.Bolton,K.Lee,et al.Nature Chemistry 2011,3,207–212)通过晶体设计以及直接的重原子效应，实现了蓝、绿、黄、橙等多种颜色的室温磷光发射。Adachi等(S.Hirata,K.Totani,et al.Adv.Funct.Mater.2013,23,3386-3397)通过将有机小分子重氢化后掺杂到无定型的主体分子中来实现有机小分子室温磷光发射。唐本忠院士研究组(W.Z.Yuan,X.Y.Shen,et al.J.Phys.Chem.C 2010,114,6090–6099)最早通过抑制分子的振动和转动在晶体状态下实现室温磷光的发射。

然而，针对纯有机室温电致磷光器件目标，上述体系依然存在一些问题。一方面，对于含重原子的室温磷光材料体系，连接溴或碘原子的共价卤键在带电状态下易被分解，材料稳定性差；纯氘代体系的成本相当昂贵。另一方面，对于晶体诱导的室温磷光发射体系，在电致发光薄膜中，晶体的堆积方式被破坏，室温磷光发射大大降低；一些体系只能在无氧条件下才能观测到室温磷光，这种需要特定环境的磷光发射体系大大限制了其电致磷光器件方面的应用。综上所述，引入杂原子，构筑孤对电子n→π跃迁，增强自旋轨道耦合，是实现纯有机室温磷光材料及其电致磷光器件的一个可行方案。这类室温磷光材料体系不仅合成简单，成本低廉，而且稳定性好，受环境影响较少，值得深入研究。

发明内容

本发明的发明人发现了一种纯有机的、不含重原子(如重金属原子、卤素原子、氘原子)的氮杂环室温磷光材料，从而有可能实现一种新型的高效直接利用三线态激子的纯有机电致磷光材料。