[發明專利]基于4?氟苯乙腈的熱活化型延遲熒光材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 201610155964.2
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105602553B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 李潔;趙波;侯文娟;許慧俠;張潔;王華;許并社
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07D209/86
• 分類號: C07D209/86;C09K11/06;C07D265/38;C07D279/22;H01L51/54
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明屬于有機光電功能材料技術領域，涉及一種熱活化型延遲熒光材料，該熒光材料的制備方法，及其在有機電致發光器件中的應用。

技術背景

有機電致發光器件重量輕，響應速度快，低成本，低能耗，在平面顯示和固態照明領域受到人們的廣泛關注。根據量子自旋統計，有機電致發光器件中電子與空穴分別從兩極注入，遷移復合生成25%的單線態激子與75%的三線態激子。

熱活化型延遲熒光（Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF）材料能夠將三線態激子通過熱激發反系間竄越轉化為單線態激子輻射發光，從而突破傳統熒光材料激子利用率25%的理論極限，發光量子效率最高可以達到100%。由于涉及激子從三線態向單線態反系間竄越的過程，TADF材料通常表現出光化學的長壽命熒光現象（延遲熒光），延遲熒光壽命可達到微秒至毫秒數量級，明顯區別于傳統熒光材料。TADF材料結合了有機熒光材料穩定性好以及過渡金屬配合物磷光材料發光效率高的優點，將其用于有機電致發光器件中，某些器件的外量子效率接近磷光器件的效率水平，成為有機熒光器件的巨大突破。因此，TADF材料作為一類新型低成本高效率有機發光材料，引起了科研人員的極大興趣，具有廣泛的應用前景。

TADF材料的分子設計原則之一是具有電子給體-受體（D-A）型分子結構，分子最高占據軌道（HOMO）和最低未占據軌道（LUMO）分別分布在電子給體和電子受體單元，這兩部分在空間適度分離，以實現較小的分子三線態-單線態能級差（?E_ST），利于三線態激子的反向系間竄越。

腈基與N-咔唑基分別作為有效的電子受體與電子給體基團，在D-A型分子結構的TADF材料中得到了較為廣泛的應用。其中，以二腈基苯為電子受體基團、咔唑為電子給體基團的TADF分子由于穩定性好，發光效率高，應用于有機電致發光器件中取得了理想的效果。但是美中不足的是這類分子的發光顏色位于綠光至橙光波段，難以實現藍光發射。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有藍光發射波長的熱活化型延遲熒光材料。

提供所述熱活化型延遲熒光材料的一種制備方法，是本發明的另一發明目的。

本發明的目的還在于提供所述熱活化型延遲熒光材料作為有機電致發光材料或主體材料的應用。

本發明所述的熱活化型延遲熒光材料是以4-氟苯乙腈作為電子受體單元，通過在其中心苯環的2,3,5,6位連接電子給體單元而得到的發光材料。

具體地，本發明所述的熱活化型延遲熒光材料是下述結構通式(I)表示的化合物：

其中，所述的R代表N-咔唑基、N-吩噻嗪基或N-吩噁嗪基。

本發明為一類基于4-氟苯乙腈電子受體的藍光型熱活化型延遲熒光材料，通過在母體苯環的2,3,5,6-位分別引入N-咔唑或N-吩噁嗪或N-吩噻嗪這些不同電負性的官能團進行化學修飾，，調節分子的前線分子軌道能級，進而調節化合物在藍光區域的發光顏色以及分子的三線態-單線態能級差?E_ST，得到發光波長和分子?E_ST可調的發光材料，實現了藍光發射。

進一步地，本發明提供了所述熱活化型延遲熒光材料的一種典型的制備方法，所述方法是以五氟苯乙腈為原料，在含有氫化鈉的N,N-二甲基甲酰胺溶劑體系中與雜環胺在常溫下進行親核取代反應，制備所述熱活化型延遲熒光材料。其中，所述的雜環胺是咔唑、吩噁嗪或吩噻嗪中的一種。

進一步地，上述制備方法中，控制雜環胺與五氟苯乙腈的物質的量比為4～4.5∶1。

本發明所制備的熱活化型延遲熒光材料具有典型的熱活化型延遲熒光效應，能夠延遲熒光的壽命在10～60微秒之間。因此，可以將該熒光材料作為發光客體材料，摻雜在能級匹配的主體材料中用作有機電致發光器件的發光層；或者作為主體材料，向其中摻雜能級匹配的發光客體材料用作有機電致發光器件的發光層。

更近一步地，本發明提供了一種有機電致發光器件，所述有機電致發光器件具有位于第一電極與第二電極之間的至少一層發光層，以及必要的功能層。其中，在所述發光層中包含有本發明所述的一種或幾種熱活化型延遲熒光材料。

本發明上述的有機電致發光器件可以采用共蒸鍍或溶液旋涂的工藝方法制備。