[发明专利]一种稳定易加工有机半导体材料及其有机发光器件应用

说明书

一种有机半导体材料，其特征是由吲哚并咔唑衍生物芳杂环为其分子构造成兼具高耐热、稳定和高电荷传输以及良好加工性能。应用于制成有机发光二极管获得高效、低电压和长工作寿命。

技术领域

本发明涉及一种有机半导体化合物及其制备的有机电致发光器件应用。采用一种含有亲电性吡啶改进的吲哚并咔唑及其衍生物为主要构造元获得一系列非对称改善有机半导体化合物，可应用于有机发光OLED器件，改善发光材料的电荷注入和溶解性、加工性，有利于OLED 显示器件的规模化生产。

背景技术

有机半导体材料属于新型光电材料，其大规模研究起源于1977年由白川英树，A.Heeger及A. McDiamid共同发现了导电率可达铜水平的掺杂聚乙炔。随后，1987年Kodak公司的C. Tang等发明了有机小分子发光二极管（OLED），和1990年剑桥大学R. Friend及A.Holmes发明了聚合物发光二极管P-OLED，以及1998年S. Forrest与M. Thomson发明了效率更高的有机磷光发光二极管PHOLED。由于有机半导体材料具有结构易调可获得品种多样，能带可调，甚至如塑料薄膜加工一样的低成本好处，加上有机半导体在导电薄膜，静电复印，光伏太阳能电池应用，有机薄膜晶体管逻辑电路，和有机发光OLED平板显示与照明等众多应用，白川-Heeger-McDiamid三位科学家于2000年获得诺贝尔化学奖。

作为下一代平板显示应用的有机电致发光二极管，有机光电半导体材料要求有：1. 高发光效率；2. 优良的电子与空穴稳定性；3. 合适的发光颜色；4. 优良的成膜加工性。原则上，大部分共轭性有机分子（包含星射体），共轭性聚合物，和含有共轭性发色团配体的有机重金属络合物都有具备电激发光性能，应用在各类发光二极管，如有机小分子发光二极管（OLED），聚合物有机发光二极管（POLED），有机磷光发光二极管（PHOLED）， 有机热激活延迟荧光TADF OLED。磷光PHOLED兼用了单线激发态（荧光）和三线激发态（磷光）的发光机理，显然比小分子OLED及高分子POLED高得多的发光效率。PHOLED制造技术和出色的PHOLED材料都是实现低功耗OLED显示和照明所必不可少的。 有机热激活延迟荧光材料能使处于三重态的电子可以高效的通过逆系间跨越回到单重态，并从单重态跃迁回基态并发出荧光。PHOLED与TADF OLED的量子效率和发光效率是一般荧光OLED材料的3倍，因此也减少了产生的热量，增多了OLED显示板的竞争力。这一点提供了使得总体上OLED显示或照明超越LCD显示以及传统光源的可能。

磷光OLED材料是由含有一定共轭性的有机发光团作为二齿螯合配体，与金属元素形成环金属-配合体络合物，在高能光照下（如紫外光至激发）或电荷注入（电至激发）条件下，由于环金属-配体电荷转移（MLCT）成为激子，然后回复到基态而导致发光。在一般有机半导体材料中，根据洪特定则，三重态的能量会低于单重态，能带差（△Est） 通常是0.5eV或以上，使得处于三重态的电子基本不可能回到单重态。 而在TADF 材料中，通过分子设计使得分子轨道中的最高占据轨道（HOMO）和最低未占轨道（LUMO）的重叠减少，制备出三线态和单线态能级差只有0.1eV 或以下的荧光材料，而且分子的HOMO与LUMO重叠越少，△E越小，使电子可以从三线态逆系跨越到单线态而获得类似于磷光发光一样达到100%的电至发光效率。已报道的材料例子是发绿光的2，6－二氰基－1，3，4，5－三咔唑苯。

在OLED器件中电荷的注入是通过在阳极施加正电压后，从阳极注入空穴，阴极施加负电压后注入电子，分别经过电子传输层与空穴转输层，同时进入发射层的本体材料或主体材料中，电子最终进入发光掺杂剂中的最低末占分子轨道（LUMO），空穴进入发光掺杂剂中的最高占有分子轨道（HOMO）而形成激发态发光掺杂剂分子（激子态）。激子态回复到基态后伴随着发射光能，其发射光能波长正对应着发光分子掺杂剂的能隙（HOMO-LUMO能级差）。