[發(fā)明專利]一種有機中性自由基電致發(fā)光材料及采用該類材料制備的有機電致發(fā)光器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410639989.0
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104449671A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李峰
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C07D209/86;C07C211/56;C07C209/68;C07D285/14;C07D251/22;C07D249/08;C07C315/04;C07C317/14;H01L51/54
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于電致發(fā)光的有機中性自由基電致發(fā)光材料以及利用該類材料制備的有機電致發(fā)光器件。

背景技術(shù)

有機電致發(fā)光器件因其具有制作工藝簡單，取材廣泛，結(jié)構(gòu)可控，并且超薄、可卷曲等諸多優(yōu)點，在顯示和照明領(lǐng)域顯示出極大的應(yīng)用前景。1987年C.W.Tang等人發(fā)明的有機熒光電致發(fā)光器件(美國專利號：4,769,292；C.W.Tang?et?al.,Appl.Phys.Lett?51,913(1987))利用有機熒光材料發(fā)光。在電場的作用下，分別由器件的陽極和陰極注入空穴和電子，它們在發(fā)光區(qū)相遇，形成激子，激子退激輻射而發(fā)光。在注入的電子和空穴的自旋方向隨機的情況下，形成單重態(tài)激子和三重態(tài)激子的比例為1：3，對于有機熒光材料，三重態(tài)激子到基態(tài)的躍遷是禁阻的，只有單重態(tài)激子到基態(tài)的躍遷才發(fā)光，因而器件的內(nèi)量子效率的上限是25％。

為了突破有機熒光電致發(fā)光器件內(nèi)量子效率25％的上限，M.E.Thompson等人以及馬於光等人發(fā)明了有機磷光電致發(fā)光器件(即利用有機磷光材料發(fā)光的器件)(美國專利號6,303,238；M.A.Baldo,et?al.,Nature?395,151,(1998)；Y.G.Ma,et?al.,Synth.Met.94,245,(1998))。他們分別在有機發(fā)光材料中引入重金屬原子，利用重金屬原子強的自旋-軌道耦合使三線態(tài)激子到基態(tài)的躍遷由禁阻變?yōu)榭赡埽礊橛袡C磷光發(fā)光材料。有機磷光電致發(fā)光器件，內(nèi)量子效率的上限可達(dá)100％，極大地提高了有機電致發(fā)光器件的效率。然而目前高效率的有機磷光材料全部都是昂貴的稀有金屬配合物，導(dǎo)致有機磷光電致發(fā)光器件的成本大大增加。

有機熒光電致發(fā)光器件是利用單重態(tài)激子發(fā)光(內(nèi)量子效率的上限只有25％)，有機磷光電致發(fā)光器件是利用三重態(tài)激子發(fā)光(有機磷光材料價格昂貴)，它們都有各自的缺點。激子是由一個電子和一個空穴組成，它們總的自旋量子數(shù)分為0和1，對應(yīng)于單重態(tài)激子和三重態(tài)激子。目前非激子發(fā)光的有機電致發(fā)光器件還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種有機中性自由基電致發(fā)光材料，利用該材料制備的有機電致發(fā)光器件，內(nèi)量子效率上限可達(dá)100％，可替代有機磷光電致發(fā)光器件、成本相對較低。

本發(fā)明所述的有機中性自由基電致發(fā)光材料，其名稱為三(2,4,6-三氯苯基)甲基自由基衍生物，其結(jié)構(gòu)通式如下所示：

其中Ar選自芳香胺、雜環(huán)芳烴或稠環(huán)芳烴化合物以及它們之間自由組合的衍生物。

從具體實施角度出發(fā)，下面列出了本發(fā)明涉及的化合物中的優(yōu)選結(jié)構(gòu)：

本發(fā)明還保護(hù)一種有機電致發(fā)光器件，其特征在于：該器件的有機發(fā)光層中至少包含一種選自上述通式(1)所述的有機中性自由基電致發(fā)光材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點：

(1)由于有機中性自由基電致發(fā)光材料分子的最外層分子軌道(SOMO)上只有一個電子，一個電子的自旋量子數(shù)是1/2，對應(yīng)于雙重態(tài)，因而與利用單重態(tài)激子或三重態(tài)激子發(fā)光不同，本發(fā)明有機電致發(fā)光器件的發(fā)光來源于有機中性自由基分子的最外層雙重態(tài)電子由高能分子軌道向低能單占據(jù)分子軌道(singly?occupied?molecular?orbit(SOMO))躍遷所發(fā)出的光子，因而是非激子發(fā)光。

(2)有機中性自由基電致發(fā)光材料分子的最外層分子軌道(SOMO)的一個電子被激發(fā)到高能分子軌道上，其向下躍遷時，面對的是一個空的SOMO軌道(低能單占據(jù)分子軌道)，不存在自旋躍遷禁阻的限制，因而利用中性自由基分子發(fā)光的器件，其內(nèi)量子效率的上限是100％。

附圖說明

圖1：化合物1的質(zhì)譜圖，表征實施例1中的化合物1；

圖2：化合物1的¹H?NMR圖，表征實施例1中的化合物1；

圖3：器件在7V電壓下的電致發(fā)光光譜，表征實施例13中器件的發(fā)光光譜；

圖4：器件的電壓-電流密度和電壓-亮度曲線，表征實施例13中器件的電流-電壓和亮度-電壓特性；

圖5：器件在5V電壓下的電致發(fā)光光譜，表征實施例14中器件的發(fā)光光譜；

圖6：器件的電壓-電流密度和電壓-亮度曲線，表征實施例14中器件的電流-電壓和亮度-電壓特性；

圖7：器件在8V電壓下的電致發(fā)光光譜，表征實施例15中器件的發(fā)光光譜；