[发明专利]一种基于咪唑并吡嗪受体材料的热活性延迟荧光材料、制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种基于新型电子受体结构咪唑并吡嗪单元的D‑A‑D型有机热活性延迟荧光材料及其应用。咪唑并吡嗪单元是基于优秀的吡嗪受体单元优化后的新结构，因其不仅同样具有较好的平面性和强吸电子性能，而且其具有优秀的水平取向性和结构简单首次使用其作为TADF材料的受体材料，且获得黄绿光光发射，因此对于以后探索高效TADF材料具有一定的影响。

技术领域

本发明涉及一类有机热活性延迟荧光(TADF)材料，主要涉及一类基于新型电子受体结构吡嗪及其衍生物D-A-D型有机热活性延迟荧光材料，及其作为蓝绿光区域有机电致发光二极管的发光层材料的应用，属于有机电致发光材料技术领域。

技术背景

近几年，随着智能产品的飞速发展，传统智能显示屏尺寸已经无法满足现在的需求，人们希望能够在现有的尺寸获得更大更优秀的显示效果，所以现在急切的需要一种具有显示色彩亮丽、能耗低廉、质地柔软、制作工艺简单、成本低等优点的显示发光材料，有机电致发光技术的应用完美的契合了当下的需求。

有机电致发光器件最早追溯自1987年，Tang和Van Slyke等人报道了第一个有机发光二极管(OLED)器件，许多高性能的有机发光材料相继被报道，这在很大程度上促进了OLED材料的快速发展。众所周知，电激发下的激子一般由25％单线态激子和75％三线态激子的构成。然而，75％的三线态激子在传统荧光材料中是以非辐射形式损耗，剩下25％的单线态激子回落基态发光，考虑到制成器件后20％的光取出率，理论上最高的外量子效率(EQE)只有5％。想要提高OLED器件效率就必须要能将无法发光的三线态激子利用起来，其中最成功方法之一是通过重金属与其配体的结合提高自旋轨道耦合，这促使激子从最低三线态(T₁)向基态(S₀)转移发出磷光。这种方法同时捕获了单线态和三线态激子，可以使器件的内量子效率接近100％。然而随着研究的深入重金属配合物磷光材料的弊病也凸显了出来：(1)铱(III)，铂(II)、锇(II)甚至是稀土元素等价格高昂；(2)基于磷光材料的OLED在高电流密度下会出现严重的效率滚降现象；(3)高效且稳定的深蓝磷光基OLEDs(PhOLEDs)的制备难度仍然较大。为了避免使用贵金属，人们寻找各种方法去利用荧光材料的三线态激子，比如近十多年来研究最热的热活性延迟荧光(TADF)材料。

热活性延迟荧光即E型延迟荧光，是指材料的单线态(S₁)与三线态(T₁)能级差(ΔE_ST)足够小时(0.37eV)，三线态激子可通过热活性反向系间窜跃过程(RISC)转换成单线态激子，然后发射延时荧光。显然，热活性延迟荧光能充分利用25％的单线态激子和75％的三线态激子发光，获得100％理论内量子效率。热活性延迟荧光材料的发光可分为两个部分：一部分为25％的单线态激子引起的瞬时荧光过程；另一部分为75％的三线态激子通过反向系间窜越过程引起的延迟荧光过程。在有机热活性延迟荧光材料中，决定其具有TADF性质的关键性因素是较小的ΔE_ST。

当然经过十多年的发展，TADF材料的种类已经十分丰富，大多数新类型的材料性能表现优异，但是其设计理念很新颖同时合成方法都比较困难，所以现今最为传统的通过扭曲分子结构获得分子内电荷转移型的TADF材料，也就是通常说的给-受体(D-A)型的TADF材料。HOMO和LUMO能分别定位于给体和受体基团，使得HOMO和LUMO能级能够在空间上有效分离，获得较小的ΔE_ST；给-受体单元间可以通过大位阻基团连接，进一步获得小的ΔE_ST；控制给-受体单元的π共轭长度，这样可以增加分子的水平取向，而且分子长度增加后可以增加相邻分子间的距离从而减少分子间聚集诱导淬灭的发生；紧密结合的给-受体单元可以扩大HOMO和LUMO的重叠，增强分子的刚性，从而提高发光效率。虽然TADF材料性能已经比拟贵金属配合物磷光材料甚至超过，但是仍有许多问题需要解决：1)构筑TADF材料分子结构越来越复杂，不利于以后商用制备；2)受体材料种类虽然很丰富，但是性能优秀的受体单元较少；3)基于蓝光TADF材料的器件效率滚降严重。

发明内容