本技术涉及有机电致发光材料领域,揭示了一种新型红色及近红外发光材料,该材料以芘核为核心,通过分子结构设计,实现了热活化延迟荧光特性。该材料适用于发光层掺杂,具有优异的发光性能和稳定性。
背景技术
作为近红外发光材料最重要的应用之一,近红外OLED不仅在夜视设备、光通信和信息安全显示领域发挥重要作用,而且还用于平板显示器和照明设备领域。在NIR OLED中采用许多类型的发射体,例如金属络合物、共轭聚合物、磷光金属络合物等。这些材料赋予NIR OLED优异的特性,例如重量轻,具有功耗低、响应时间快、处理性能好、温度范围宽、成本低等优点。
第一代传统荧光材料仅可利用单线态激子发光,其内量子效率为25%,导致荧光OLEDs器件的最大外量子效率(EQE)理论值仅有5%,无法进行商用,限制了这类材料的进一步发展。为了寻求突破,1998年普林斯顿大学Forrest
开发了基于金属配合物卟啉铂的有机电致发光材料,自此,第二代有机电致发光材料—磷光材料登上舞台。由于这类材料可充分利用单线态和三线态激子发光,能够实现100%的理论内量子效率,大大提高了材料的发光效率。
与荧光材料相比,磷光材料显示出较低的驱动电压和高效率,在显示领域其生动鲜明、色彩饱和、高对比度等优点使其实现商业化。但其成本问题和稳定性问题显著,因此诞生了第三代有机发光材料—热活性延迟荧光(TADF)材料。2009年,Adachi团队首次证明了热活性延迟荧光材料在OLEDs中的应用,这为OLEDs的发展带来了巨大变革。这类材料不含重金属,且可获得100%内量子效率(IQE),被誉为第三代有机发光材料,成本更低、环保性更好,更有利于OLED产业化发展,成为有机电致发光材料的一个重要研究方向。
王悦教授等人于2015年报道了第一个NIR TADF分子TPA-DCPP。选择具有扩展共轭结构的吡嗪衍生物2,3-二氰基吡嗪菲(DCPP)作为吸电子。D-π-A-π-D构型产生的有效HOMO-LUMO分离和部分轨道重叠确保TPA-DCPP的ΔEST
小至0.13eV和9.0×10-7
s-1
的大kf
值。它显示出广泛的近红外发射,最大波长为708nm,纯薄膜中的ΦPL
值为14%。但是基于TPA-DCPP的非掺杂OLED器件制备采用真空蒸镀的方式,表现出最大EQE为2.1%,EL峰位于710nm。。
廖和其同事开发了一种新型TADF材料,其中,使用了新的受体二苯并[a,c]吩嗪-3,6-二甲腈(PZCN)。材料的大而平面的结构有利于抑制非辐射跃迁。在2021年他们又设计并合成了一系列高效的红色/DR TADF材料。通过引入吡啶基(PY)到三氟甲基(CF3
)和氰基(CN)的强吸电子基团,对DR区域的发射波长进行合理调控。通过掺入熔融多环芳烃(二苯并[a,c]吩嗪),极大地抑制了这些材料的内部转化(IC)过程。但由于刚性共轭基团的引入,材料的溶解性大幅下降,器件制备需要采用真空蒸镀的方式。
综上研究可以发现,目前绝大多数TADF材料的OLED器件制备都采用的是真空蒸镀的制备方式,尤其是长波长材料(红光-近红外材料)由于其共轭程度的增加,溶解性显著下降,这个方法往往在批量生产时,会导致原料浪费,成本高昂,工艺复杂。而基于溶液加工法制备器件,目前还需进一步发展。
实现思路