[发明专利]一种有机黄色荧光激发态质子转移材料及其OLED器件

说明书

本申请公开了一种基于高能级反向系间窜越的高效有机黄色荧光激发态质子转移材料及其OLED器件，并将经典TADF蓝光材料与上述黄光材料掺杂作为发光层，制备白光OLED器件。本发明所述的黄色荧光激发态质子转移材料制备简单，价格低廉，所述的单分子黄光OLED以及白光OLED器件都具备较高的器件效率以及较高的激子利用率，并且比例容易调控，器件可重复性好。其中白光发光层基于非能量传递体系，蓝光材料发射与黄光材料发射不会相互影响，因此色坐标与电致发光光谱稳定，具有很高的使用及推广价值。

技术领域

本发明属于有机电致发光材料技术领域，具体涉及一种有机黄色荧光激发态质子转移材料及其OLED器件。

背景技术

有机发光材料是有机电致发光器件的核心技术，也是该领域国际竞争的焦点。第一代OLED发光材料是内量子效率极限为25％的荧光材料。然而，由于自旋统计限制，荧光材料仅能利用25％的单线态(Singlet,S)激子进行发光，而75％的三线态(Triplet,T)激子被白白浪费掉。第二代OLED发光材料是以铱、铂配合物等为主要代表的金属配合物磷光材料。利用金属配合物中的重原子效应，大幅增强自旋轨道耦合，使得原本S激发态与T激发态之间的自旋禁阻跃迁转变为自旋允许跃迁。因此，可实现S态与T态激子的100％完全利用，内量子效率理论上可达100％。但是，贵金属(如铱、铂等)资源稀缺、价格昂贵，这也大大限制了磷光OLED材料的进一步发展和应用。第三代OLED材料则是利用T态激子转换成S态激子发光的延迟荧光材料，包括三线态-三线态湮灭(Triplet-triplet annihilation,TTA)材料和热激活延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)材料。然而，TTA过程为两个最低三重态(T1)激子通过碰撞湮灭转化成一个可辐射跃迁的最低单重态(S1)激子和一个基态单重态(S0)激子，这个过程中仍然浪费了一半的三线态激子，也即激子利用率最大只能达到62.5％。TADF材料则大多具有最高占有分子轨道(Highest OccupiedMolecular Orbital,HOMO)和最低未占有分子轨道(Lowest Unoccupied MolecularOrbital,LUMO)空间分离的电荷转移(Charge Transfer，CT)激发态，这种电荷分布的空间分离导致电子交换作用较弱进而导致S1-T1态间能级劈裂△E_ST非常小，因而在热活化条件下容易实现从T1到S1的反向系间窜越(Reverse Intersystem Crossing,RISC)。然而，CT激发态由于HOMO和LUMO轨道的空间电荷分离通常会导致发光效率的降低。另外，由于反系间窜越速率一般较慢，在电致发光器件中累积下来的长寿命T1激子很容易发生三重态–三重态激子湮灭(TTA)、三重态–单重态激子湮灭(TSA)或三重态激子–极化子湮灭(TPA)，这就导致采用TTA或TADF材料的电致发光器件(即使在掺杂情况下)通常在高电流密度下效率滚降严重。因此，开发兼具低成本、高发光效率、高激子利用率、稳定性好的新一代OLED材料迫在眉睫。

近年来，在更高能量水平下的更快三重态激子动力学吸引了越来越多的关注。通过在抑制高能级三重态激发态到低能级三重态激发态之间的内转换(InternalConversion,IC)的同时，引入从高能级三重态激发态到单重态激发态之间的快速RISC，也同样可以突破传统荧光材料自旋禁阻受限的激子利用效率，从而有望实现近100％的单重态激子产率，这也被称为“热激子(hot excition)”机制。更为重要的是，高能级激发态之间的快速RISC可以有效降低因电流密度增大而导致的三重态激子浓度增加，从而抑制了TTA、TSA、TPA等湮灭作用以及由此带来的OLED器件效率滚降。