CN110272387A - 热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板,所述热活化延迟荧光材料为D‑(π)‑R‑(π)‑D型发光分子,所述D‑(π)‑R‑(π)‑D型发光分子结构为:其中,X1‑X8表示为氢元素或者氟元素中的一种,且不全部为氢元素,所述D为电子给体单元,所述电子给体单元为氟代吖啶,所述R为电子受体单元;本发明实施例中氟代吖啶中的氟原子可以有效地调节给体单元的推拉电子特性,从而高效地调节发光分子的发光性质,以提升分子的出光效率。

Description

热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域,具体涉及一种热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板。
背景技术
目前有机半导体材料较无机半导体材料具有制备成本低,可调控性好以及优良的光电性能,有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLED)在显示、照明等方面的光电器件中的应用方面具有较大潜力。
光电转换效率是评估OLED的重要参数,自有机发光二极管问世以来,为提高有机发光二极管的发光效率,各种基于荧光、磷光的发光材料体系被开发出来。基于荧光材料的OLED具有稳定性高的特点,但受限于量子统计学定律,在电激活作用下,产生的单重激发态激子和三重激发态激子的比例为1:3,因此传统荧光材料的内部电致发光量子效率被限制在25%。磷光材料由于利用了重原子的旋轨耦合作用,可利用三重激发态激子,其理论内部电子发光量子效率为100%。但基于磷光的OLED具有明显的效率滚降效应,即发光效率随电流或电压的增大而迅速降低,这对高亮度的应用尤为不利。同时,磷光材料由于要用到贵金属,材料本身价格昂贵,不利于降低显示设备的制造成本。
为了克服发光材料的这些缺点,日本九州大学的Adachi教授等人提出了利用反向隙间蹿跃(reverse intersystem crossing)效应,充分利用三重激发态激子的热活化延迟荧光(Thermal active delay fluorescent,TADF)效应。这样便可利用不含有重金属原子的有机材料实现可与磷光OLED相当的高效率。虽然TADF材料经过几年的发展已经有了一定的经验积累,但它们的种类较少,材料的可选择性仍然不足,多数材料在OLED器件中效率衰减很快,器件稳定性不足且出光率低。
发明内容
本发明实施例提供一种热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板,所述氟代吖啶中的氟原子可以有效地调节给体单元的推拉电子特性,从而高效地调节发光分子的发光性质,以提升分子的出光效率。
为解决上述问题,第一方面,本申请提供一种热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为D-(π)-R-(π)-D型发光分子,所述D-(π)-R-(π)-D型发光分子结构为:
其中,X1-X8表示为氢元素或者氟元素中的一种,且不全部为氢元素,所述D为电子给体单元,所述电子给体单元为氟代吖啶,所述R为电子受体单元。
进一步的,所述R为:
中的任一种。
进一步的,所述R为L1-A-L2,所述L1-A-L2中的L1和L2为侨联单元、A为电子受体单元。
进一步的,所述L1-A-L2中的L1、A、L2为:
中的任一种。
进一步的,所述热活化延迟荧光材料的具体结构为:
中的任一种。
第二方面,本申请提供一种发光器件,所述发光器件中至少有一个功能层含有上述所述的热活化延迟荧光材料。
进一步的,所述发光器件包含:第一电极、在所述第一电极上形成的空穴传输层、在所述空穴传输层上形成的辅助层、在所述辅助层上形成的发光层,在所述发光层上形成的电子传输层,以及覆盖在所述电子传输层上的第二电极,且所述发光层、空穴传输层或电子传输层包含所述热活化延迟荧光材料。
进一步的,所述发光层包含所述热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为所述发光层的主体材料。
进一步的,所述发光层包含所述热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为所述发光层的客体材料。
第三方面,本申请提供一种显示面板,所述显示面板包括如上述所述的发光器件。
有益效果:本发明实施例中通过提供一种热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为D-(π)-R-(π)-D型发光分子,所述D-(π)-R-(π)-D型发光分子结构为:其中,X1-X8表示为氢元素或者氟元素中的一种,且不全部为氢元素,所述D为电子给体单元,所述电子给体单元为氟代吖啶,所述R为电子受体单元;其中氟代吖啶中的氟原子可以有效地调节给体单元的推拉电子特性,从而高效地调节发光分子的发光性质,以提升分子的出光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供一种发光器件的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
一般而言,有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED),是一种通过电流驱动而达到发光目的的器件,其主要特性来自于其中的发光层。当施加适当电压后,电子和空穴会在发光层中结合产生激子而发光。而应用于发光层的TADF材料经过几年的发展已经有了一定的经验积累,但它们的种类较少,材料的可选择性仍然不足,多数材料在OLED器件中效率衰减很快,器件稳定性不足且出光率低。
基于此,本发明实施例提供一种热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板,以下分别进行详细说明。
首先,本发明实施例中提供一热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为D-(π)-R-(π)-D型发光分子,所述D-(π)-R-(π)-D型发光分子结构为:
其中,X1-X8表示为氢元素或者氟元素中的一种,且不全部为氢元素,所述D为电子给体单元,所述电子给体单元为氟代吖啶,所述R为电子受体单元。
一般而言,热活化延迟荧光材料是具有热活化延迟荧光特性的一类化合物,业内一般认为TADF材料最早是由日本九州大学的Adachi等人于2012年在《Nature》上报道。此类材料具有很小的单-三线态能隙(ΔEST),在环境热量作用下,三线态激子可以有效地上转换为单线态激子发光。常规热活化延迟荧光材料一般具有扭曲型分子结构,并具有物理分离的电子给体单元与电子受体单元。
具体的,本发明实施例所提供的热活化延迟荧光材料通过直接将电子给体单元与受体单元连接,可以有效地实现分子的最高占有轨道(highest occupied molecularorbital,HOMO)和最低占有轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)分布空间分离,从而降低分子的单三线态能级差而实现良好地TADF辐射发光。
本发明实施例中通过提供一种热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为D-(π)-R-(π)-D型发光分子,所述D-(π)-R-(π)-D型发光分子结构为:其中,X1-X8表示为氢元素或者氟元素中的一种,且不全部为氢元素,所述D为电子给体单元,所述电子给体单元为氟代吖啶,所述R为电子受体单元;其中氟代吖啶中的氟原子可以有效地调节给体单元的推拉电子特性,从而高效地调节发光分子的发光性质,以提升分子的出光效率。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个具体实施例中,所述R可以为:
中的任一种,但不限于此。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个具体实施例中,所述R为L1-A-L2,所述L1-A-L2中的L1和L2为侨联单元、A为电子受体单元。
具体的,通过合适的侨联单元将电子给体单元与受体单元进行连接,调节受体单元以及桥连单元类型,可以有效地控制发光分子相互之间的作用,从而进一步提升分子的出光效率。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个具体实施例中,所述L1-A-L2中的L1、A、L2可以为:
中的任一种,但不限于此。
具体的,L1、L2和A可为不同结构,例如:L1为:L2为:A为:L1、L2和A也可以为同一种结构,例如:L1、L2和A均为:本申请对所述L1、L2和A的结构不做限定,具体根据情况而定。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个具体实施例中,所述热活化延迟荧光材料的具体结构为:
中的任一种,但不限于此。
其中,(目标化合物1)的合成路线为:
且具体的合成步骤为:将2,7-二氟-9,9-二甲基吖啶(2.94g,12mmol)、70%油分散的氢化钠(0.42g,12mmol)和20mL四氢呋喃加入50mL单口圆底烧瓶中,在氩气保护下回流30min后加入4,4’-二氟二苯甲酮(1.10g,5mmol),然后在60℃回流24h,冷却至室温后,饱和食盐水淬灭,二氯甲烷萃取,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干。以正己烷:二氯甲烷体积比1:1过柱得产物2.48g。淡黄色固体,产率74%。MS(EI)m/z:[M]+calcd for C43H32F4N2O,668.25;found,668,42。即通过质谱仪,采用EI源、正离子模式,测得目标化合物1的分子式为C43H32F4N2O,目标化合物1的理论值为668.25,目标化合物1实际测量值为668.42。
其中,(目标化合物2)的合成路线为:
且具体的合成步骤为:将2,7-二氟-9,9-二甲基吖啶(2.94g,12mmol)、70%油分散的氢化钠(0.42g,12mmol)和20mL四氢呋喃加入50mL单口圆底烧瓶中,在氩气保护下回流30min后加入4,4’-二氟二苯砜(1.27g,5mmol),然后在60℃回流24h,冷却至室温后,饱和食盐水淬灭,二氯甲烷萃取,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干。以正己烷:二氯甲烷体积比1:1过柱得产物2.75g。白色固体,产率78%。MS(EI)m/z:[M]+calcd for C42H32F4N2O2S,704.21;found,704.34。即通过质谱仪,采用EI源、正离子模式,测得目标化合物2的分子式为C42H32F4N2O2S,目标化合物2的理论值为704.21,目标化合物2实际测量值为704.34。
其中,(目标化合物3)的合成路线为:
且具体的合成步骤为:将2-氟-9,9-二甲基吖啶(2.73g,12mmol)、70%油分散的氢化钠(0.42g,12mmol)和20mL四氢呋喃加入50mL单口圆底烧瓶中,在氩气保护下回流30min后加入4,6-二氟间二氰基苯(0.82g,5mmol),然后在60℃回流24h,冷却至室温后,饱和食盐水淬灭,二氯甲烷萃取,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干。以正己烷:二氯甲烷体积比1:1过柱得产物2.05g。淡黄色固体,产率71%。MS(EI)m/z:[M]+calcd for C38H28F2N4,578.23;found,578,29。即通过质谱仪,采用EI源、正离子模式,测得目标化合物3的分子式为C38H28F2N4,目标化合物3的理论值为578.23,目标化合物3实际测量值为578,29。
为了更好实施本发明实施例中热活化延迟荧光材料,在热活化延迟荧光材料的基础之上,本发明实施例中还提供一种发光器件,所述发光器件中至少有一个功能层含有上述实施例所述的热活化延迟荧光材料。
一般而言,有机电致发光器件通常包括阳极和阴极,以及位于两个电极之间的有机材料层。有机材料层又可分为多个区域,比如空穴传输区、发光层、电子传输区。其中空穴传输区具体可以为单层结构的空穴传输层,也可以为包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中至少两层的多层结构。电子传输区具体可以为单层结构的电子传输层,也可以为包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中至少两层的多层结构。
通过采用如上实施例中描述的发光器件,进一步提升了OLED发光装置的发光效果。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个具体实施例中,所述发光器件包含:第一电极、在所述第一电极上形成的空穴传输层、在所述空穴传输层上形成的辅助层、在所述辅助层上形成的发光层,在所述发光层上形成的电子传输层,以及覆盖在所述电子传输层上的第二电极,且所述发光层、空穴传输层或电子传输层包含所述热活化延迟荧光材料。
具体的,本发明的电致发光器件,如图1所示,为本发明实施例提供一种发光器件的一个实施例结构示意图,可包括:导电玻璃(ITO)衬底层101;空穴传输层102(即4,4’-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]TAPC);辅助层103(即4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺TCTA);发光层104(本发明的热活化延迟荧光材料或者以其作为发光材料掺入主体材料的混合物);电子传输层105(即1,3,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB);阴极层106(氟化锂/铝)。其具体制作方法为:在高真空条件下,在经过清洗的导电玻璃(ITO)101衬底上依次蒸镀,30nm的TAPC、5nmd的TCTA、发光层、65nm的TmPyPB和阴极层,其中,发光层为6wt.%,15nm的热活化延迟荧光材料,阴极层106为1nm的氟化锂和100nm的铝。
具体的,通过本发明上述所述的目标化合物1至3所制作的发光器件分别为D1、D2、D3,其中所述发光器件D1、D2和D3的性能数据如下表1所示:
表1:
具体的,所述发光器件的电流-亮度-电压特性是由带有校正过的硅光电二极管的Keithley源测量系统(Keithley 2400Sourcemeter、Keithley 2000Currentmeter)完成的,电致发光光谱是由法国JY公司SPEX CCD3000光谱仪测量的,所有测量均在室温大气中完成。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个具体实施例中,所述发光层包含所述热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为所述发光层的主体材料。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个具体实施例中,所述发光层包含所述热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为所述发光层的客体材料。
为了更好实施本发明实施例中发光器件,在发光器件的基础之上,本发明实施例中还提供一种显示面板,所述显示面板包括如上述任一项实施例所述的发光器件。
本发明实施例中通过提供了一种显示面板,相比传统的显示面板,其显示效果更加优化,使用寿命更加长。
本发明实施例中通过提供了一种显示面板可以应用于手机、平板电脑、PC电脑和各种移动设备,本发明对此不作限定,具体视情况而定。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见上文其他实施例中的详细描述,此处不再赘述。
具体实施时,以上各个单元或结构可以作为独立的实体来实现,也可以进行任意组合,作为同一或若干个实体来实现,以上各个单元或结构的具体实施可参见前面的方法实施例,在此不再赘述。
以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例,在此不再赘述。
以上对本发明实施例所提供的一种热活化延迟荧光材料、发光器件及显示面板进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种热活化延迟荧光材料,其特征在于,所述热活化延迟荧光材料为D-(π)-R-(π)-D型发光分子,所述D-(π)-R-(π)-D型发光分子结构为:
其中,X1-X8表示为氢元素或者氟元素中的一种,且不全部为氢元素,所述D为电子给体单元,所述电子给体单元为氟代吖啶,所述R为电子受体单元。
2.根据权利要求1所述的热活化延迟荧光材料,其特征在于,所述R为:
中的任一种。
3.根据权利要求1所述的热活化延迟荧光材料,其特征在于,所述R为L1-A-L2,所述L1-A-L2中的L1和L2为侨联单元、A为电子受体单元。
4.根据权利要求1所述的热活化延迟荧光材料,其特征在于,所述L1-A-L2中的L1、A、L2为:
中的任一种。
5.根据权利要求1所述的热活化延迟荧光材料,其特征在于,所述热活化延迟荧光材料的具体结构为:
中的任一种。
6.一种发光器件,其特征在于,所述发光器件中至少有一个功能层含有权利要求1至5任一项所述的热活化延迟荧光材料。
7.根据权利要求6所述的发光器件,其特征在于,所述发光器件包含:第一电极、在所述第一电极上形成的空穴传输层、在所述空穴传输层上形成的辅助层、在所述辅助层上形成的发光层,在所述发光层上形成的电子传输层,以及覆盖在所述电子传输层上的第二电极,且所述发光层、空穴传输层或电子传输层包含所述热活化延迟荧光材料。
8.根据权利要求7所述的发光器件,其特征在于,所述发光层包含所述热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为所述发光层的主体材料。
9.根据权利要求7所述的发光器件,其特征在于,所述发光层包含所述热活化延迟荧光材料,所述热活化延迟荧光材料为所述发光层的客体材料。
10.一种显示面板,其特征在于,所述显示面板包括如权利要求6所述的发光器件。
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