一种含硼核受体的有机电致发光材料及其在发光器件中的应用

本发明属于有机电致发光材料，具体涉及一种含硼核受体的有机电致发光材料及其在发光器件中的应用。

背景技术：

1、有机发光二极管(oleds:organic light-emitting dioeds)作为显示领域中新一代的显示器件技术，一经问世就凭借其柔性可弯曲性、广视角、自发光性、响应速度快等优点迅速发展。有机电致发光技术可以主要应用于照明和显示两个方面，在显示领域oleds已经于显示应用上实现了商业化生产，成为了各面板厂的旗舰产品；在照明领域由于oleds通过有机分子的修饰很大程度上可以实现光色的可调性，其代表产品也在市场上逐渐崭露头角。

2、有机电致发光器件包括功能层和发光层。发光层通常由主体材料和客体材料组成，主体材料通常起能量转移的介质和防止浓度过高造成荧光聚集猝灭的作用，而客体材料一般掺杂在主体材料中作为光子辐射的载体。从激子的利用率看，传统荧光材料只能利用25％的激子，这大大降低了器件的效率；第二代磷光材料虽然可以利用全部激子，但其发光材料通常含有铂、铱等重金属，造成成本较高，不利于商业化生产；而新一代热活化延迟荧光材料(tadf:thermally activated delayed fluorescence)通过反向隙间窜越实现三重态激子发光，而其通常由c、h、o、n等丰富且廉价的元素构成，成本低。然而，tadf-oleds在分子设计时通常需要兼顾矛盾的两方面，即小的单三线态能级差和大的振子强度。而且在器件性能方面的表现，如亮度、寿命等还需要进一步优化。

3、自从以b/n强刚性的多环芳香族骨架为核心结构的tadf材料出现引起了众多科研人员的关注，由于其多重共振的性质，最高能量占据轨道(ηoμo)和最低能量空轨道(lumo)被限定在相邻的位置且荧光量子效率(plqy)非常高，并且由于其强刚性骨架也使半峰宽得到窄化。近年来，出现了一种合成简单、荧光量子效率高的强刚性的多环芳香族骨架，该化合物利用n、c原子电负性差异实现了多重共振的性质，接着又衍生出了吲哚并咔唑类的含氮芳烃多重共振骨架。但是多重共振性质的tadf-oleds通常单三线态能级差较大，因此大多数该类化合物反向隙间窜越速率较低。而经典的给受体性tadf分子由于单三线态能级差较小，如果能将该特点应用于分子设计中可能会对反向隙间窜越速率有帮助。

技术实现思路

1、本发明将两种强分子刚性的多重共振母核组合在一起合成了新型的含硼核受体的有机电致发光材料。在设计分子时，我们选择将重原子硫、硒等元素嵌入到含氮芳烃骨架中，利用其重原子效应，来加速激子反系间窜越过程。同时由于硼原子的缺电子性质，已经有不少科学家将其作为受体，广泛应用在有机电致发光器件、有机太阳能电池等领域，我们在此使用氧、硫等元素桥联而成的荧光量子效率较高的含硼受体核，将含硼受体核与多重共振含氮芳烃骨架连接，制成兼具两类tadf分子优点的发光材料，其易合成和易于成膜，兼具多重共振型与给受体型分子二者的电荷转移特性的优点，其作为客体材料制备有机电致发光器件的发光层，获得了高效率、低效率滚降的器件。

2、本发明所述的含硼核受体的有机电致发光材料，其结构通式如ⅰ、ⅱ、ⅲ之一所示：

3、

4、a、a1相同或者不同，独立地选自氧、硫、硒或磺酰基；

5、x独立地选自cr12、氧、硫、硒、羰基或磺酰基；

6、r、r1各自独立地选自取代或非取代的c1～c10烷基、取代或非取代的c6～c30芳基、取代或非取代的c3～c30杂芳基；取代基选自c1～c10烷基、c6～c30芳基、c3～c30杂芳基。

7、进一步地，r独立地选自c1～c4烷基、取代或非取代的c6～c30芳基，再进一步地优选为甲基、异丙基、叔丁基或苯基；

8、进一步地，r1独立地选自c1～c4烷基、取代或非取代的c6～c30芳基，再进一步优选为甲基或间二甲苯基。

9、更进一步地，本发明所述的含硼核受体的有机电致发光材料的结构式如下之一所示：

10、

11、

12、

13、

14、

15、

16、与现有的发光器件技术相比，本发明优势在于：本发明所述的含硼核受体的有机电致发光材料不但可以作为发光层客体材料制备掺杂器件，还可以直接作为发光层制成非掺杂器件，均获得了优良光电性质；由于含重原子，激子反系间窜越较快，该类电致发光器件具有高效率的特点且高亮度下效率滚降得到了很好的抑制。该类化合物合成简单，制备工艺简便，与现有发光器件相比，器件最大亮度、外量子效率、电流效率、功率效率等有了较大改善。

技术特征：

1.一种含硼核受体的有机电致发光材料，其结构通式如ⅰ、ⅱ、ⅲ之一所示：

2.如权利要求1所述的一种含硼核受体的有机电致发光材料，其特征在于：r独立地选自c1～c4烷基、取代或非取代的c6～c30芳基，r1独立地选自c1～c4烷基、取代或非取代的c6～c30芳基。

3.如权利要求2所述的一种含硼核受体的有机电致发光材料，其特征在于：r独立地选自甲基、异丙基、叔丁基或苯基；r1独立地选自甲基或间二甲苯基。

4.如权利要求3所述的一种含硼核受体的有机电致发光材料，其特征在于：含硼核受体的有机电致发光材料的结构式如下之一所示，

5.一种有机电致发光器件，由阳极层和阴极层，以及位于阳极层和阴极层之间的有机功能层组成；有机功能层包括空穴传输区、发光层和电子传输区；其特征在于：发光层中含有一种权利要求1～4任何一项所述的含硼核受体的有机电致发光材料。

6.如权利要求5所述的一种有机电致发光器件，其特征在于：含硼核受体的有机电致发光材料作为客体掺杂材料和其它主体材料组合使用。

7.一种显示屏或显示面板，其特征在于：所述显示屏或显示面板中采用权利要求6所述的有机电致发光器件。

技术总结
一种含硼核受体的有机电致发光材料及其在发光器件中的应用，属于有机电致发光材料技术领域。在设计分子时，我们选择将重原子硫、硒等元素嵌入到含氮芳烃骨架中，利用其重原子效应，来加速激子反系间窜越过程。同时由于硼原子的缺电子性质，我们在此使用氧、硫等元素桥联而成荧光量子效率较高的含硼受体核，将含硼受体核与多重共振含氮芳烃骨架连接，制成兼具两类TADF分子优点的发光材料，其易合成和易于成膜，兼具多重共振型与给受体型分子二者的电荷转移特性的优点，使其作为客体材料制备有机电致发光器件的发光层，获得了高效率、低效率滚降的器件。

技术研发人员：张佐伦,范翔宇
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15