一种有机电致发光材料及有机电致发光器件制造技术

一种有机电致发光材料及有机电致发光器件。本发明专利技术的有机电致发光材料是芘取代的芘并咪唑类有机电致发光材料，具有式I的结构，为三线态‑三线态融合(TTA)类材料，具有较高的发光效率、优秀的热学稳定性、平衡的载流子传输性质。本发明专利技术的电致发光器件的发光层包含主体材料和客体材料，所述主体材料和客体材料为具有相似分子结构的TTA机理类材料，本发明专利技术提供的有机电致发光器件表现出非常高的亮度和在高亮度下较高的外量子效率，展现出巨大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种有机电致发光材料及有机电致发光器件
本专利技术属于有机电致发光材料领域，尤其涉及一种有机电致发光材料及高效率、高亮度的有机电致发光器件。
技术介绍
有机电致发光器件(OLED)为在两个金属电极之间通过旋涂或者真空蒸渡沉积一层有机材料制备而成的器件，一个经典的三层有机电致发光器件包含空穴传输层，发光层和电子传输层。由阳极产生的空穴经空穴传输层跟由阴极产生的电子经电子传输层结合在发光层形成激子，而后发光。有机电致发光器件可以根据需要通过改变发光层的材料来调节发射各种需要的光。作为新一代平板显示技术，有机电致发光器件具有全固态自发光、响应速度快、超薄等特点，因此可制做出高对比度、能耗低、广视角、色域更广的显示设备，此外还可制作在柔性面板上，众多优点使其在商业化中展现出超强的竞争力。然而，目前已经实现产业化的商品过分依赖含贵重金属(如铱、铂)的配合物，成本偏高，且在高工作亮度下无法保证足够的器件效率，即存在较严重的效率滚降，不利于应用在需要高工作亮度的领域，例如基于无源驱动技术的设备(PMOLED)和用于通用照明的白光设备(WOLED)。因此开发基于新型有机电致发光材料的低成本、高亮度、高效率的有机电致发光二极管很有希望能够推动其进一步产业化。有机电致发光器件中发光层的组成是决定最终器件性能的首要因素。为了获得高的器件效率，不仅要求发光层材料要具备高的荧光量子产率，在电致发光过程中实现更高的激子利用率更为重要。目前，在具有高激子利用率的发光机理中，三线态-三线态融合(TTA)因其特殊的利用三线态激子发光的模式，最有希望在高激子密度，即高亮度下实现高的器件效率。在有机电致发光领域的中，针对蓝光材料的研究倍受关注，因为无论是在应用于全色显示还是固态照明中，蓝光都是不可或缺的组成部分。然而与绿光和红光OLED的发展相比，蓝光OLED的器件性能始终无法令人满意。综上，开发高性能的蓝光有机电致发光材料及其器件仍然具有重大意义。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的之一是提供一种电致发光材料。本专利技术提供的材料为含芘取代的咪唑类有机电致发光材料，其作为蓝色荧光发光材料用于有机电致发光器件中，能得到高效率、超高亮度的蓝光新型电致发光器件。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种有机电致发光材料，具有如下式I所示的结构，记为PyIPy：本专利技术提供的上述材料为含芘取代的咪唑类有机电致发光材料，集高发光效率、双极性传输性质、良好的热稳定性和优秀电致发光性能于一身。本专利技术提供的电致发光材料具有如下的特点：1、以芘作为TTA类材料的核心构筑基团，既能保证较低的三线态能级，容易发生三线态激子的融合，也能保证最低三线态能级的二倍值大于4.0eV，满足蓝光材料发生TTA过程的热力学条件限制(2ET1>ES1)。2、芘并咪唑基团具备刚性大共轭平面结构，使材料兼具较高的发光效率和优秀的热学稳定性，在中等极性溶剂中的发光效率均超过90％，热分解温度均超过400℃。3、芘的连接方式可以有效凸显其位阻效应，使两大共轭π平面的二面角较大，可以同时避免激基缔合物形成并有效抑制分子间的聚集，减少固态下的荧光淬灭，维持固态下的高发光效率(50～60％)。4、咪唑本身为两性化合物，通过扩展骈接在咪唑环上π共轭平面，可以实现良好的双极性传输性质，以在电致发光过程中获得更理想的载流子传输平衡度，最大程度地提升载流子复合因子，提高器件效率；同时平衡的载流子传输可有效避免发光层内过剩电荷对激子的淬灭，保证器件在高激子密度下，即高亮度下可维持高效率。本专利技术的上述电致发光材料PyIPy可采用如下制备方法，反应流程如下式(1)：其中上述步骤(a)为芘氧化为4,5-芘二醌的氧化反应。优选地，其中使用的氧化剂为NaIO4，催化剂为RuCl3·xH2O，反应温度为10～30℃，反应时间为8～16小时。上述步骤(b)为Debus–Radziszewski咪唑合成反应，以4,5-芘醌、1-芘甲醛、苯胺、醋酸铵为原料，在醋酸环境中脱气后，以惰性气体，如氮气作保护气，加热回流而成。优选地，反应温度为110～130℃，反应时间为2～3小时。本专利技术的目的之一还在于提供一种电致发光器件，其发光层包含主体材料和客体材料，所述主体材料和客体材料为具有相似分子结构的TTA机理类材料。通常TTA机理的发光材料在掺杂器件中因为分散的发光分子使激子密度降低，进而减少三线态激子碰撞融合的几率，表现为比非掺杂器件更低的亮度和外量子效率，而本专利技术提出的利用具有相似分子结构的基于TTA机理的主体和客体材料制作掺杂器件的策略，可以避免掺杂后器件性能的降低，并同时实现调节发光颜色蓝移的效果。在以所述两种材料构成的具有相似结构的主-客体系为发光层的掺杂有机电致发光器件获得了较高的器件效率和超高亮度。作为优选，所述主体材料和客体材料的前线轨道能级相近，且均利于载流子注入。作为优选，所述主体材料和客体材料的HOMO能级为-5.7～-5.1eV，优选为-5.7～-5.4eV，LUMO能级为-3.1～-2.2eV，优选为-2.7～-2.2eV。作为优选，所述客体材料为本专利技术所述的有机电致发光材料。作为优选，所述客体材料所占质量比例为10～40％，例如为15％、22％、28％、33％、37％等，优选为20～40％，进一步优选为30～40％。作为优选，所述主体材料具有如下式II所示的结构：作为优选，所述有机电致发光器件包括依次叠加的ITO导电玻璃衬底(阳极)、空穴注入层(HATCN)、空穴传输层(TAPC)、激子阻挡层(TCTA)、发光层(共混的化合物PyINA和化合物PIMNA)、电子传输层(TPBi)、电子注入层(LiF)和阴极层(Al)。所有功能层均可采用真空蒸镀成膜工艺。作为优选，该器件中所用到的一些有机化合物的分子结构式如下所示：本专利技术器件的功能层并不限于使用上述材料，这些材料也可以用其他材料代替，比如空穴注入层可以用MoO3、PEDOT-PSS等代替，空穴传输层可以用NPB、2T-NATA等代替，电子传输层可以用TmPyPB、BPhen等代替，电子注入层可以用Liq、CsF等代替。这些材料的分子结构式如下所示：本专利技术提供的电致发光器件具有如下的特点：1、采用非常规掺杂体系作为发光层，主体和客体材料均为TTA机理的材料，无论载流子在主体还是客体分子中复合成激子，均可利用三线态激子发光，使基于TTA机理的材料也能在掺杂器件中获得高器件效率。2、主体和客体材料拥有相似的分子结构，因此分子相容性更好，更容易获得均一稳定的共混薄膜，保证电致发光器件的工作稳定性。3、主体和客体材料的相似分子结构也使它们的激发态性质具有相似特点，激发态轨道的势能面重叠度较高，能量也相近，更容易通过多种方式(共振式、Dexter电子转移式)发生能量转移，最终使客体材料发光。4、主体和客体材料的前线轨道能级合适，HOMO能级在-5.7～-5.5eV之间，LUMO能级在-2.6～-2.5eV之间，有利于减小载流子注入势垒，可降低器件的驱动电压并避免发光层界面处激基复合物发射的产生。5、在客体掺杂比例相对较高时(30～40％)，器件表现对掺杂比例的变化不敏感，均能获得更为理想的器件性能，对实际应用的制作工艺要求标准更低。6、在客体掺杂比例相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机电致发光材料，其特征在于，具有如下式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种有机电致发光材料，其特征在于，具有如下式I所示结构：2.一种电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件的发光层包含主体材料和客体材料，所述主体材料和客体材料为具有相似分子结构的TTA机理类材料。3.根据权利要求2所述的电致发光材料，其特征在于，所述主体材料和客体材料的前线轨道能级相近，且均利于载流子注入。4.根据权利要求2或3所述的电致发光材料，其特征在于，所述主体材料和客体材料的HOMO能级为-5.7～-5.1eV，优选为-5.7～-5.4eV，LUMO能级为-3.1～-2.2eV，优选为-2.7～-2.2eV。5.根据权利要求2-4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：路萍，单通，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22