[发明专利]一种膦氧基氢蒽二-三芳胺类化合物及其应用

说明书

技术领域

本发明属于有机电致发光领域，具体涉及一种带有磷氧官能团与三芳胺官能团的双极性有机材料及其制备方法，以及其用于有机电致发光器件中磷光染料的主体材料、电子或空穴传输材料的应用。

背景技术

有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）是一种以有机材料作为活性材料的电流驱动式发光器件，具体是指有机半导体材料和有机发光材料在电场的驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的技术。与无机材料不同，有机材料具有合成成本低、功能可调、可柔性、以及成膜性好的特点。而且基于有机材料的器件通常制作工艺简单，易于大面积制备，环境友好，可采用操作温度较低的薄膜制备方法，因此具有制作成本低的优点，具有巨大的应用潜力并在过去的20年内引起国内外学者的广泛关注与研究。

有机电致发光及相应的研究最早要追溯到1963年，当时美国纽约大学的P.Pope等人将数百伏的电压通过蒽晶体时观察到发光现象，并借此发表了世界上第一篇关于OLED的文献，但于驱动电压过高与发光效率太低，这一技术在当时并未受到重视。1979年，柯达公司的邓青云博士意外地发现了一块做实验用的有机蓄电池在发光，从此展开了对OLED的研究。1987年美国柯达公司的C.W.Tang等人首次把空穴传输层引入到有机发光器件中，他们采用真空蒸镀技术把Alq₃和TPD镀膜制成了一种双层有机材料结构的非晶膜型器件，该器件具有1%的外部量子效率，在低于10V的工作电压下有超过100cd/m²的亮度，效率超过1.5lm/W，至此，OLED才引起世人关注(US4356429)。这类器件具有轻薄、高亮度、宽视角、驱动电压低，色彩丰富，快速响应、对比度高能耗低、环境适应性强、成本低等优点，可广泛用于平面发光元件如平板显示器和面光源，因此OLED的研究已经不限于学术界，几乎所有的国际著名的电子公司及化学公司都投入巨资进入该领域。

如今，OLED的研究局面已经空前的繁荣，到目前为止，OLED的发光材料按照发光原理的种类可分为荧光材料和磷光材料两种。在荧光材料方面，目前性能最好的材料已经达到160000小时的寿命以及11cd/A的发光效率，它是一种红光材料，由日本的出光兴产公司所生产，可由于荧光是由单线激发态辐射能量而发出，根据理论推测，正负电荷在发光材料内再结合后所引起的单线激发态与三线激发态比例为1：3，因此，一般认为荧光材料的内部量子效率极限为25%，而由三线激发态辐射产生的磷光则能达到75%，Princeton大学的Baldo和等人甚至发现三线态磷光的效率可接近100%。因此，有机磷光发光二极管（PhOLED）受到越来越多相关研究者的关注。可是，作为白光器件的三种材料之一，目前蓝光磷光材料的性能仍逊色于红光磷光材料和绿光磷光材料，其问题在于一是蓝色磷光染料自身由于蓝光辐射所要求的高激发态能量所带来的的不稳定性，二是难以找到合适的同时具有高三线态能级而且具有合适的LUMO、HOMO能级以及高且均衡载流子传输能力的主体材料，因此目前蓝光材料仍然主要使用荧光染料。磷光染料通常不能单独作为OLED的发光层，需要将其掺杂在合适的主体材料中，形成主客体发光层。主体材料除了必须拥有良好的电荷传输能力以外，它的三线态能级还应高于客体磷光染料的三线态能级，以阻止能量有客体分子回传给主体分子，从而降低所得到器件的效率。对于红色或绿色磷光染料而言，目前常用的主体材料CBP表现不俗。但是CBP仍然具有很明显的缺陷：玻璃化温度T_g很低，只有62℃，同时CBP作为空穴型的传输材料，其相应的电子传输能力不够均衡，从而影响了器件的效率和寿命。

为了获得更好的磷光主体材料，研究者开始了双极性主体材料的研究。理论上来说，双极性主体是一种比较理想的材料，首先，它可以简化相关器件的结构，而且更重要的是，它能够平衡发光层的电荷转输，使得激子可以均匀地分布在发光层中，减少激子的局部浓度，从而提高器件的发光效率。一般来说，双极性材料都是通过把富电子（电子供体）与缺电子（电子受体）官能团通过共轭基团连接结合而设计出来，可是，由于分子中共扼体系的影响，电荷有可能离域于供体与受体之间，导致能隙变小，三线态能量降低，限制了此类化合物作为蓝色磷光主体的性能，但是可以很好的用做绿光及红光磷光材料的主体材料。

发明内容