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一种有机化合物、热活化延迟荧光材料及其应用


技术摘要:
本发明提供一种有机化合物、热活化延迟荧光材料及其应用,所述有机化合物具有如式I所示结构,是一种新型含氮杂环有机小分子化合物,通过母核结构的设计和大位阻基团的接入,避免了化合物的聚集,避免共轭平面的直接堆积形成π聚集或激基缔合物,从而提高了发光效率。所  全部
背景技术:
有机电致发光(Organic  Light  Emitting  Display,OLED)器件是一种新型的显示 技术,器件具有类三明治的结构,包括阳极、阴极以及夹在阴阳极之间的有机层,向器件的 电极施加电压时,电荷在电场作用下在有机层中迁移复合而发光。与传统的液晶显示技术 相比,OLED具有高效、响应速度快、能耗小、驱动电压低、轻薄、宽视角、发光颜色连续可调、 生产工艺简单以及可柔性显示等优点,已广泛应用于平板显示、柔性显示、固态照明和车载 显示等行业。 OLED器件的有机层包括发光层,发光层采用具有发光特性的材料制备而成。研究 表明,OLED的发光层材料可根据其发光机制主要分为以下四种:荧光材料、磷光材料、三线 态-三线态湮灭(TTA)材料和热激活延迟荧光(TADF)材料。 荧光材料的单线激发态S1通过辐射跃迁回到基态S0,根据自旋统计,激子中单线态 和三线态激子的比例为1:3,所以荧光材料最大内量子产率不大于25%;依据朗伯发光模 式,光取出效率为20%左右,因此,基于荧光材料的OLED器件的外量子效率EQE一般不超过 5%。 磷光材料的三线激发态T1直接辐射衰减到基态S0,由于重原子效应,可以通过自旋 偶合作用加强分子内部系间窜越,可以直接利用75%的三线态激子,从而实现在室温下S1 和T1共同参与的发射,理论最大内量子产率可达100%。依据朗伯发光模式,光取出效率约 为20%,因此,基于磷光材料的OLED器件的EQE可以达到20%。但是磷光材料通常为Ir、Pt、 Os、Re、Ru等重金属配合物,生产成本较高,不利于大规模生产。而且,在高电流密度下,磷光 材料存在严重的效率滚降现象,同时磷光OLED器件的稳定性并不好。 TTA材料中,两个三线态激子相互作用产生一个单线态激子,通过辐射跃迁回到基 态S0。相邻的2个三线态激子复合生成一个更高能级的单线激发态分子和一个基态分子,但 是2个三线态激子产生1个单线态激子,故其理论最大内量子产率只能达到62.5%。为了防 止产生较大的效率滚降现象,在这个过程中三线态激子的浓度需要调控。 TADF材料中,当S1态和T1态的能级差较小且T1态激子寿命较长时,在一定温度条件 下,分子内部发生逆向系间窜越(RISC),T1态激子通过吸收环境热量转换到S1态,再由S1态 辐射衰减至基态S0。因此,TADF材料可同时利用75%的三线态激子和25%的单线态激子,理 论最大内量子产率可达100%。TADF材料主要为有机化合物,不需要稀有金属元素,生产成 本低,并且可通过多种方法进行化学修饰,实现性能的进一步优化。 目前,CN109535159A、CN109575059A和CN111116620A等现有技术中公开了TADF材 料及其应用,但目前已发现的TADF材料较少,其性能难以满足人们对高性能OLED器件的要 求,TADF材料在稳定性、发光性能和制备工艺等多个方面均有很大的改进空间。 11 CN 111574526 A 说 明 书 2/21 页 因此,开发更多种类、更高性能的新的TADF材料,是本领域的研究重点。
技术实现要素:
为了开发更多种类、更高性能的TADF材料,本发明的目的之一在于提供一种有机 化合物,所述有机化合物具有如式I所示结构: 式I中,R1、R2中至少有一个为吸电子基团,且各自独立地选自C6~C30芳基、取代或 未取代的C3~C30杂芳基、氰基、氰基取代的C6~C30芳基、含氟取代基取代的C6~C30芳基、 取代或未取代的C6~C40芳基酮基、取代或未取代的C4~C40杂芳基酮基、取代或未取代的 C6~C40芳基砜基、取代或未取代的C6~C40芳基膦氧基中的任意一种。 所述“吸电子基团”意指能够降低苯环上电子云密度的基团,示例性地包括但不限 于:氰基、氰基取代的芳基或杂芳基、杂芳基、含氟取代基、含氟取代基取代的芳基或杂芳 基、芳基酮基、芳基砜基或芳基膦氧基等。 所述“含氟取代基”包括氟或含有氟原子的其他基团。 所述C6~C30可以为C7、C8、C9、C10、C12、C13、C14、C15、C18、C20、C22、C24、C25、C27 或C29等。 所述C3~C30可以为C4、C5、C6、C8、C10、C13、C15、C18、C20、C23、C25、C27或C29等。 所述C6~C40可以为C7、C8、C10、C12、C13、C14、C15、C18、C20、C22、C24、C25、C28、 C30、C32、C36或C38等。 所述C4~C40可以为C5、C6、C8、C10、C12、C13、C14、C15、C18、C20、C22、C24、C25、 C28、C30、C32、C36或C38等。 式I中,R11、R12、R13、R14各自独立地选自取代或未取代的C1~C20直链或支链烷基、 C3~C20环烷基、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基、取代或未 取代的C3~C30杂芳基酮基、取代或未取代的C6~C30芳基酮基、C1~C20烷氧基、C1~C20硫 代烷氧基或卤素(例如氟、氯、溴或碘)中的任意一种。 所述C1~C20可以为C2、C4、C5、C6、C8、C10、C13、C15、C17或C19等。 所述C3~C20可以为C4、C5、C6、C8、C10、C13、C15、C17或C19等。 所述C6~C30可以为C6、C7、C8、C9、C10、C12、C15、C18、C20、C22、C24、C25、C27或C29 等。 12 CN 111574526 A 说 明 书 3/21 页 所述C3~C30可以为C4、C5、C6、C8、C10、C12、C15、C18、C20、C22、C24、C25、C27或C29 等。 式I中,n1、n2、n3、n4各自独立地选自0~2的整数,例如0、1或2。 本发明的目的之二在于提供一种热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料 包括如目的之一所述的有机化合物。 本发明的目的之三在于提供一种显示面板,所述显示面板包括OLED器件,所述 OLED器件包括阳极、阴极以及位于所述阳极和阴极之间的有机薄膜层,所述有机薄膜层包 括发光层;所述发光层的材料包括如目的之二所述的热活化延迟荧光材料。 本发明的目的之四在于提供一种电子设备,所述电子设备包括如目的之三所述的 显示面板。 相对于现有技术,本发明具有以下有益效果: 本发明提供的有机化合物是一种新型含氮杂环有机小分子化合物,通过母核结构 的设计和大位阻基团的接入,避免了化合物的聚集,避免共轭平面的直接堆积形成π聚集或 激基缔合物,从而提高了发光效率。所述有机化合物具有TADF特性,分子中大的刚性扭曲有 效降低了HOMO和LUMO之间的重叠,使三重态和单重态之间的能级差可以降低到0.25eV以 下,满足三线态能量向单线态逆向窜越,从而提高器件效率。本发明提供的有机化合物本身 具有双极性特性,作为OLED器件的发光层材料能够提高两种载流子的传输能力,改善载流 子平衡,提高器件的荧光量子效率,降低器件电压。所述有机化合物作为TADF材料用于OLED 器件的发光层中,可以使器件具有20.4%的外量子效率,发光效率能够达到35.4Cd/A;而且 所述有机化合物通过取代基的选择和设计,可作为发光层掺杂材料实现全波谱的发射。 附图说明 图1为本发明提供的OLED器件的结构示意图,其中101为阳极,102为阴极,103为发 光层,104为第一有机薄膜层,105为第二有机薄膜层; 图2为实施例1提供的有机化合物M1的HOMO和LUMO轨道排布图; 图3为实施例2提供的有机化合物M2的HOMO和LUMO轨道排布图; 图4为实施例3提供的有机化合物M3的HOMO和LUMO轨道排布图; 图5为实施例4提供的有机化合物M4的HOMO和LUMO轨道排布图。
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