本發(fā)明涉及有機電致發(fā)光器件領域，特別是涉及一種稠環(huán)化合物及其應用、電致發(fā)光器件及其制備方法。

背景技術：

有機電致發(fā)光器件(oled)具有結構簡單、成品率高、成本低、主動發(fā)光等優(yōu)點，因此成為近年來平板顯示領域的一個研究熱點。

在oled的制備和優(yōu)化過程中，發(fā)光材料的選擇至關重要，其性質是決定器件性能的重要因素之一。目前，稠環(huán)類化合物是經(jīng)典的熒光材料，也是oled器件中最早被發(fā)現(xiàn)具有電致發(fā)光性能和目前最廣泛應用的主體發(fā)光材料之一。

本發(fā)明的發(fā)明人在長期研究過程中發(fā)現(xiàn)，稠環(huán)類化合物熒光材料大多數(shù)在溶解狀態(tài)下具有很強的熒光，而在聚集態(tài)或固態(tài)時由于聚集體的激發(fā)態(tài)出現(xiàn)非輻射弛豫而出現(xiàn)聚集誘導淬滅(acq)現(xiàn)象；而在大多數(shù)工業(yè)工藝情況下，熒光材料需要制備成聚集態(tài)、固態(tài)或薄膜，acq效應不可避免，從而在很大程度上限制了此類材料的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種稠環(huán)化合物及其應用、電致發(fā)光器件及其制備方法，能夠減少稠環(huán)化合物在聚集態(tài)或固態(tài)時的聚集誘導淬滅現(xiàn)象。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種稠環(huán)化合物，所述化合物具有以下通式：

其中，-r1、-r2和-cho連接在萘環(huán)任意不飽和碳原子上；-r1、-r2各自為氫、烷烴基團或稠環(huán)芳香烴基團中任一種。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是：提供一種電致發(fā)光器件，所述電致發(fā)光器件包括發(fā)光層，所述發(fā)光層包括上述實施例中的所述的稠環(huán)化合物。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是：提供一種電致發(fā)光器件的制備方法，所述方法包括：利用蒸鍍的方法制備發(fā)光層，所述發(fā)光層的材質為上述實施例中所述的稠環(huán)化合物。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是：提供一種稠環(huán)化合物在發(fā)光材料上的應用，所述稠環(huán)化合物包括上述任一實施例中所述的化合物。

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術的情況，本發(fā)明所提供的稠環(huán)化合物的通式為該稠環(huán)化合物上引入的醛基使原本的共軛平面構型變成立體構型，醛基與該稠環(huán)化合物的共軛中心通過可旋轉的單鍵連接，當處于聚集態(tài)或者固態(tài)時，由于醛基的存在，使得分子內(nèi)旋轉受阻，非輻射弛豫渠道被抑制，激發(fā)態(tài)分子只能通過輻射衰變回到基態(tài)，因此可以降低該類稠環(huán)化合物在聚集態(tài)或者固態(tài)的聚集誘導淬滅現(xiàn)象，從而拓寬其應用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明稠環(huán)化合物一實施方式的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明電致發(fā)光器件一實施方式的結構示意圖；

圖3是實施例9-蒽醛的核磁表征示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1為本發(fā)明稠環(huán)化合物一實施方式的結構示意圖，該稠環(huán)化合物具有以下通式：

其中，-r1、-r2和-cho連接在萘環(huán)任意不飽和碳原子上；-r1、-r2各自為氫、烷烴基團或稠環(huán)芳香烴基團中任一種；當-r1、r2為氫或烷烴基團時，可以與萘環(huán)上任一位置的不飽和碳原子相連；當-r1、-r2為稠環(huán)芳香烴時，可以與萘環(huán)任意相鄰的至少兩個不飽和碳原子相連，本發(fā)明此不作限定。在一個實施例中，上述烷烴基團為-cnh2n+1，1≤n≤12，例如-ch3、-c5h11、-c12h25等，另外，上述烷烴基團可以是直鏈烷烴基團，也可以帶有支鏈的烷烴基團；在另一個實施例中，上述稠環(huán)芳香烴基團為苯、萘、蒽、芘、菲、苝基團中任一種。

當稠環(huán)芳香烴基團為苯時，上述稠環(huán)化合物的結構可以是：

等；

當稠環(huán)芳香烴基團為萘時，上述稠環(huán)化合物的結構可以是：

等；

當稠環(huán)芳香烴基團為蒽時，上述稠環(huán)化合物的結構可以是：

等；

當稠環(huán)芳香烴基團為芘時，上述稠環(huán)化合物的結構可以是：

等；

當稠環(huán)芳香烴基團為菲時，上述稠環(huán)化合物的結構可以是：

等；

當稠環(huán)芳香烴基團為苝時，上述稠環(huán)化合物的結構可以是：

等；

當然，本發(fā)明稠環(huán)化合物的結構不限于上述實例，可以根據(jù)實際情況進行選擇設計。另外，上述-r3、-cho連接在任一不飽和碳原子上，-r3為氫或烷烴基團，烷烴基團為-cnh2n+1，1≤n≤12，例如-ch3、-c5h11、-c12h25等，上述烷烴基團可以是直鏈烷烴基團，也可以帶有支鏈的烷烴基團。

為制備上述稠環(huán)化合物，在一個實施方式中，可利用維爾斯邁爾-哈克反應制備獲得，其化學反應方程式如下所示：

具體為，利用三氯氧磷(pocl3)和二甲基甲酰胺(dmf)為vilsmiere(維爾斯邁爾)試劑，利用微波或者加熱的方式促進上述反應的進行，進而在上述反應物的萘環(huán)上引入-cho。

上述制備所得的引入醛基的稠環(huán)化合物具有聚集誘導發(fā)光效應，這是因為，在固態(tài)或者聚集態(tài)下時具有共軛平面構型，分子間的π-π作用或其他非輻射渠道形成了激基締合物或激基復合物，進而消耗了激發(fā)態(tài)的能量，從而使得其熒光減弱甚至不發(fā)光；而當在萘環(huán)上引入醛基時，即形成時，該分子結構變?yōu)榱Ⅲw構型，醛基與共軛中心通過可旋轉的單鍵連接，當其在固態(tài)或聚集態(tài)下時，由于空間的限制，分子內(nèi)旋轉受限，非輻射衰變渠道被抑制，激發(fā)態(tài)分子只能通過輻射衰變回到基態(tài)，從而使熒光顯著增強，即該稠環(huán)化合物具有聚集誘導發(fā)光效應，因此可以降低該類稠環(huán)化合物在聚集態(tài)或者固態(tài)的聚集誘導淬滅現(xiàn)象，從而拓寬其應用。

在一個應用場景中，由于上述稠環(huán)化合物具有聚集誘導發(fā)光效應，因此可將上述稠環(huán)化合物應用到發(fā)光材料上，例如，可用作光學有機薄膜、電致發(fā)光器件等。

下面以電致發(fā)光器件為例，對上述稠環(huán)化合物在發(fā)光材料的應用上作進一步描述。

請參閱圖2，圖2為本發(fā)明電致發(fā)光器件一實施方式的結構示意圖，該電致發(fā)光器件包括發(fā)光層101，發(fā)光層的材質為上述任一實施例中的稠環(huán)化合物，在此不再贅述；在其他實施例中，上述電致發(fā)光器件還包括：

基底102，位于發(fā)光層101一側，用作器件的陽極；在一個應用場景中，該基底102材料的功函數(shù)較高，可以是ito(氧化銦錫)；

空穴傳輸層103，位于基底102與發(fā)光層101之間，其作用為增強空穴在器件中的輸運，并最好能對電子有阻擋的作用，其材質為pedot：pss(聚(3,4-乙撐二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸鹽)、npb(n,n′-二(1-萘基)-n,n′-二苯基-1,1′-聯(lián)苯-4-4′-二胺)等；

電子傳輸層104，位于發(fā)光層101背向基底102的另一側，其作用為傳輸電子，最好能阻擋空穴，使電子能有效地進入發(fā)光層，其材質可以為tpbi(1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯)和alq3(8-羥基喹啉鋁)；

金屬陰極層105，位于電子傳輸層104背向發(fā)光層101一側，其功函數(shù)一般較低，材質可以是lif(氟化鋰)/al(鋁)、mg(鎂)、ag(銀)等。

在一個實施例中，為制備上述結構的電致發(fā)光器件，可采用如下方法：清洗基底102；在基底102上旋涂或蒸鍍一層空穴傳輸層103；在空穴傳輸層103上蒸鍍發(fā)光層101；在發(fā)光層101上依次蒸鍍上電子傳輸層104和金屬陰極層105。

上述實施例中電致發(fā)光器件的結構為多層結構，在其他實施例中也可為其他結構，只需其包括發(fā)光層，且發(fā)光層材質為上述實施例中的稠環(huán)化合物即可；其制備方法也可根據(jù)實際情況進行變動。

下面將簡單介紹下上述電致發(fā)光器件的發(fā)光過程，該過程包括以下步驟：a、載流子注入：電子和空穴分別從器件的陰極(即金屬陰極層105)和陽極(即基底102)注入器件內(nèi)；b、載流子傳輸：電子和空穴分別從電子傳輸層104和空穴傳輸層103向發(fā)光層101遷移；c、載流子復合形成激子：電子和空穴在發(fā)光層101中相遇并復合成激子；d、激子的擴散：激子擴散將能量傳遞給發(fā)光層101中的稠環(huán)化合物，使稠環(huán)化合物中的電子從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)；e、退激發(fā)光：激發(fā)態(tài)是一個不穩(wěn)定的狀態(tài)，稠環(huán)化合物中處于激發(fā)態(tài)的電子回到基態(tài)，將能量以光子的形式釋放出來，進而使上述電致發(fā)光器件開始發(fā)光。在一個應用場景中，上述電致發(fā)光器件在0.5a/cm²-5a/cm²的電流密度下，電致發(fā)光器件的亮度為1000cd/m²–6000cd/m²，外量子效率為1％～3％。

下面將給出具體實施例來對本發(fā)明作進一步解釋。

實施例1：制備稠環(huán)化合物9-蒽醛

將55gpocl3和30g蒽混合并加熱到90℃-95℃，緩慢滴加19gdmf，反應15h得產(chǎn)物9-蒽醛；其核磁表征圖譜如圖3所示。

實施例2：表征9-蒽醛的熒光量子產(chǎn)率

如下表1所示，當溶劑為dmso(二甲基亞砜)時，9-蒽醛在dmso中溶解度大，9-蒽醛中的醛基繞單鍵自由旋轉，消耗激發(fā)態(tài)的能量，成為非輻射衰變，因此9-蒽醛幾乎沒有熒光，量子產(chǎn)率幾乎為0；當9-蒽醛分散在dmso:h2o＝1:99的混合液中時，由于9-蒽醛在水中的溶解度較低，因此9-蒽醛在該混合液中處于聚集態(tài)，且發(fā)射出黃色熒光，其量子產(chǎn)率為14.2％，從而印證了本發(fā)明的稠環(huán)化合物具有聚集誘導發(fā)光的特性。

表19-蒽醛的熒光量子產(chǎn)率數(shù)據(jù)

實施例3：利用9-蒽醛制備電致發(fā)光器件，并表征其性能

在高真空條件下，在經(jīng)過清洗的導電ito基板上先蒸鍍一層空穴傳輸層npb(60nm),然后依次蒸鍍發(fā)光層9-蒽醛(50nm)、電子傳輸層tpbi(20nm)/alq3(30nm)和金屬陰極層lif(1nm)/al(100nm)；

經(jīng)測試，上述電致發(fā)光器件在520nm處具有黃光發(fā)射峰，且在3a/cm²的電流密度下，該器件的亮度可達3500cd/m²，功率為27m/w，外量子效率達到2.2％。

總而言之，區(qū)別于現(xiàn)有技術的情況，本發(fā)明所提供的稠環(huán)化合物的通式為該稠環(huán)化合物上引入的醛基使原本的共軛平面構型變成立體構型，醛基與該稠環(huán)化合物的共軛中心通過可旋轉的單鍵連接，當處于聚集態(tài)或者固態(tài)時，由于醛基的存在，使得分子內(nèi)旋轉受阻，非輻射弛豫渠道被抑制，激發(fā)態(tài)分子只能通過輻射衰變回到基態(tài)，因此可以降低該類稠環(huán)化合物在聚集態(tài)或者固態(tài)的聚集誘導淬滅現(xiàn)象，從而拓寬其應用。

以上僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。