[發明專利]可交聯平衡電荷注入有機半導體及其有機發光二極管應用

有效

• 申請號: 201710037085.4
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106784359B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 李曉常;洪海兵
• 申請（專利權）人: 江西冠能光電材料有限公司
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54;C07D471/04;C07D519/00
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技術領域

本發明涉及有機半導體在有機發光器件的應用，尤其是一種平衡電荷注入與傳輸的有機半導體材料， 可作為主體材料應用于有機發光器件，改善器件性能。

背景技術

有機半導體材料屬于新型光電材料，其大規模研究起源于1977年由白川英樹，A. Heeger及A. McDiamid共同發現了導電率可達銅水平的摻雜聚乙炔。隨后，1987年KodaK公司的C. Tang等發明了有機小分子發光二極管（OLED），和1990年劍橋大學的R. Friend及A. Holmes發明了聚合物發光二極管P-OLED，以及1998年S. Forrest與M. Thomson發明了效率更高的有機磷光發光二極管PHOLED。由于有機半導體材料具有結構易調可獲得品種多樣，能帶可調，甚至如塑料薄膜加工一樣的低成本好處，加上有機半導體在導電薄膜，靜電復印，光伏太陽能電池應用，有機薄膜晶體管邏輯電路，和有機發光OLED平板顯示與照明等眾多應用，白川-Heeger-McDiamid三位科學家于2000年獲得諾貝爾化學獎。

作為下一代平板顯示應用的有機發光二極管，有機光電半導體要求有：1. 高發光效率；2. 優良的電子與空穴穩定性；3. 合適的發光顏色；4. 優良的成膜加工性。原則上，大部分共軛性有機分子（包含星射體），共軛性聚合物，和含有共軛性發色團配體的有機重金屬絡合物都有具備電激發光性能，應用在各類發光二極管，如有機小分子發光二極管（OLED），聚合物有機發光二極管（POLED），有機磷光發光二極管（PHOLED）。磷光PHOLED兼用了單線激發態（熒光）和三線激發態（磷光）的發光機理，顯然比小分子OLED及高分子POLED高得多的發光效率。PHOLED制造技術和出色的PHOLED材料都是實現低功耗OLED顯示和照明所必不可少的。PHOLED的量子效率和發光效率是熒光OLED材料的3~4倍，因此也減少了產生的熱量，增多了OLED顯示板的競爭力。這一點提供了使得總體上OLED顯示或照明超越LCD顯示以及傳統光源的可能。因而，現有高端OLED器件中或多或少地摻用了磷光OLED材料。

磷光OLED材料是由含有一定共軛性的有機發光團作為二齒螯合，與金屬元素形成環金屬-配合體絡合物，在高能光照下（如紫外光激發）或電荷注入（電激發）條件下，由于環金屬-配體電荷轉移（MLCT）成為激子，然后回復到基態而導致發光。在OLED器件中電荷的注入是通過在陽極施加正電壓后，從陽極注入空穴，陰極注入電子，分別經過電子傳輸層與空穴轉輸層，同時進入發射層的主體材料中，電子最終進入發光摻雜劑中的最低末占分子軌道（LUMO），空穴進入發光摻雜劑中的最高占有分子軌道（HOMO）而形成激發態發光摻雜劑分子（激子態）。激子態回復劑基態后伴隨著發射光能，其發射光能波長正對應著發光分子摻雜劑的能隙（HOMO-LUMO能級差）。

已有不少報道的重金屬有機配合體絡合物，受重金屬的影響而增強了自旋軌道作用，使得本應較弱的磷光變得很強而呈現優良磷光發射。例如發綠光的三（苯基吡啶）銥（Ⅲ）配合絡合物，簡稱為Ir(PPY)₃，和其衍生物Ir(MePPY)₃具有結構式為：

發射藍光的FirPic具有如下結構式：

其中的主配體4，6-二氟代苯基吡啶主宰著發光顏色。發射紅光的三（辛烷基喹啉）銥（Ⅲ）配合絡合物，具有優異的高效發射性能（Adv. Mater. 2007，19，739）其結構式為：

發黃光的化合物如：

具有PL=560 nm （Chem. Mater. 2004, 16, 2480-2488）

為獲得高效的有機OLED, 通常需在發光層與陽極之間添加電子注入及電子傳輸層，在發光層與陰極之間添加空穴注入及空穴傳輸層，從而達到在發光層中平衡的電子與空穴。值得注意的是，有機半導體中，電子傳輸遷移率通常低于空穴傳輸遷移率。作為電子傳輸層材料通常是具有較低的LUMO--最低未占據軌道能級，如金屬喹啉化合物，如三-（8-羥基）鋁（Alq₃），噁二唑或三唑類。最近，文獻（Appl.Phys.Lett.,2007，90， 183503 等報）報道了由聯苯與芳胺構成的空穴傳輸材料，但溶解性差及成膜困難。