[發明專利]具有高固態發光效率的純有機單分子白光材料及其在制備有機電致白光器件中的應用

在審

• 申請號: 202210919443.5
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115286581A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 路萍;劉福通;劉翰軒
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C07D235/02
• 分類號: C07D235/02;C09K11/06;H01L27/32;H01L51/54;H01L51/50
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

具有高固態發光效率的純有機單分子白光材料及其在制備有機電致白光器件中的應用，屬于有機有機半導體發光器件技術領域。本發明的有機電致發光材料是基于芳基并咪唑?蒽骨架為中心核，引入具有更大π共軛骨架的萘、菲、芘、苯并菲等大共軛基團，設計合成剛性的平面分子結構。這種大π共軛平面結構，在固體狀態下容易通過分子間的相互作用形成有序的超分子結構，進一步地穩定材料的構象，抑制振動、轉動和熱反應等非輻射躍遷，提高材料發光強度。最主要的是通過分子間強的相互作用形成面對面的分子堆積結構，易形成激基締合物，結合藍光短波長發射和激基締合物的長波長發射，二者協同作用使光譜覆蓋整個可見光范圍，構筑了高效率的單分子白光材料。

技術領域

本發明屬于有機半導體發光器件技術領域，具體涉及具有高固態發光效率的純有機單分子白光材料及其在制備有機電致白光器件中的應用。

背景技術

有機電致發光二極管(OLED)因其柔性、可彎曲、廣視角、節能、響應速度快等優點，被認為是可替代無機發光二極管的下一代新型顯示和照明技術。 OLED雖然已經在平板顯示領域取得了顯著的成績，但在照明領域的應用潛力還有待挖掘。

白光的照明不僅是一種科技前沿，而且對于今天這樣一個在全球能源危機、節能環保等要求不斷提高的大背景下，發展綠色、高效、低成本、長壽命的固態照明技術無疑具有重要的科學意義和實用價值。據統計，我國約13％的總發電量用于照明，電力照明能源消耗更是占到平均家庭能源預算的25％。目前，熒光燈和白熾燈還是最普遍使用的照明光源。但是，白熾燈只能把電量的10％轉化成了光，剩余的部分轉化成了熱。熒光燈要好的多，它把消耗掉的電能的70％轉化成了光能。而白光有機電致發光器件被認為是一種新型照明光源。發光效率可以更高、耗電量可以更低。無機白光電致發光器件已經出現在市場上，不過它們的價格相對普通照明來說，目前還比較高；而且該方法制備的白光照明光源顯色指數偏低，無法滿足高端照明的應用需求。白光有機電致發光器件則由于可平板化、可彎曲性、超薄輕質、材料的可設計性可合成選擇性高而被看作是無機電致發光的有力競爭者，有望成為新一代照明光源。

目前最主要的白光有機電致發光器件是通過不同顏色的多種發光材料(紅/ 藍/綠或藍/橙)簡單混合來得到白光器件。但是這樣需要復雜的制作工藝和高額的成本，而且在使用過程中也容易出現相分離、驅動電壓高、光譜的穩定性差、壽命短等多方面問題。因此需要開發一種有機小分子本身就可以發射白光，進而獲得制作工藝簡單、光色穩定、發光效率高的非摻雜、單發光層白光OLED器件。

白光OLED的色坐標位于色品圖中心點(0.33,0.33)，發射范圍為400-700nm，但是能夠實現高效率的有機單分子白光體系的報道相對較少。目前人們已經找到了各種不同類型的反Kasha規則的特例來實現雙組分或者三組分的單分子白光發射，例如室溫磷光體系，激發態分子內質子轉移(ESIPT)體系，熱活化延遲熒光(TADF)體系等。但這些材料大多數都是在光致發光的情況下產生的單分子白光性質，即使應用在電致發光器件中，也都必須應用在摻雜體系中，會增加器件的制備難度和成本。因此從實際應用的角度來看，開發具備高效率的非摻雜單分子白光器件具有重要的意義。

發光材料是在薄膜狀態下進行使用的，其性能不僅取決于分子的化學結構，同時也取決于分子間的超分子相互作用和由此帶來的固態下聚集狀態和堆積方式的變化。隨著超分子化學的發展，可控的超分子相互作用包括氫鍵、CH-π和π- π等相互作用已經成為新的調控材料發光行為的有效手段。激基締合物的發射峰會出現在波長更長的位置，發光光譜具有無振動精細結構和寬譜帶發射的特征，這些本征特點使其在構筑非摻雜白光器件中表現出潛在的應用價值。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供具有高固態發光效率的純有機單分子白光材料及其在制備有機電致白光器件中的應用。本發明所述材料作為發光層能夠用于制備光色穩定、發光效率高，工藝簡單的非摻雜單發光層白光OLED 器件。