D-A型环金属铂配合物液晶偏振发光材料的设计合成及其性能研究

As the development of organic light-emitting diodes applied in display technology field, polarized luminescent liquid crystal materials and their devices have attracted much attention. In order to overcome these defects, such as type sole of polarized luminescent materials, low charge carrier mobility and polarization luminous efficiency, in this project, a combination of triphenylene (or 2,4,6-triphenyl-1,3,5-triazine) and naphthylpyridine are used as mesogens and alkyl are regarded as flexible groups while carbazole derivative or triphenylamine derivative are used as donor unit as well as naphtylpyridine-based platinum complexes or 1,3,5-triazine are used as accept unit to design two classes of D-A cyclometalated platinum complexes liquid crystal polarized luminescent materials. The influence of the molecular structure on the luminescence, liquid crystal, charge carrier mobility and polarized properties will be investigated. Additional, the relationship between the rule of molecular building and polarized property will be also explored. At last, the high luminous and high charge carrier mobility cyclometalated platinum complex-based luminescent liquid crystal materials will be obtained, which plays an important role to promote the development of the industry background light source and lay the foundation for the next generation of information display technology.

随着有机电致发光二极管在显示领域中的迅速发展，液晶偏振发光材料与器件受到越来越广泛的关注。针对液晶偏振发光材料种类单一、载流子迁移率低和偏振发光效率不高等关键科学问题，本课题拟以稠环芳烃9,10-苯并菲(或2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪)与萘基吡啶的组合单元为液晶基元，烷基链为柔性基团，以咔唑衍生物或三苯胺衍生物为供体(Donor)单元，萘基吡啶环金属铂配合物或1,3,5-三嗪为受体(Accept)单元，设计合成线状和星状两类高效发光、高迁移率的D-A型环金属铂配合物液晶偏振发光材料。研究材料的分子构筑方式对材料的光性能、液晶性能、载流子传输、热稳定性、成膜性和偏振光性能的影响；探索环金属铂配合物液晶偏振发光材料的分子构筑规律、以及结构与偏振性能的关系；筛选获得高效发光、高迁移率的D-A型环金属铂配合物液晶偏振发光材料，促进显示器背光源的产业发展，为新一代信息显示技术的发展奠定基础。

金属液晶发光材料具有高效发光、良好的导电性和有序性等优点，获得了科研工作者的青睐。这类材料在偏振电致发光器件(OLEDs)中可直接发射偏振光，已成为下一代液晶显示背光源的研究热点。然而，金属液晶发光材料仍存在材料种类单一、电荷迁移率低和偏振发光效率不高等科学问题。本课题主要研究了两类液晶发光材料，并探讨了它们的结构-性能关系：.1、以稠环芳烃9,10-苯并菲为液晶基元、以铂配合物为发光内核，合成了13种环金属铂配合物液晶发光材料，通过核磁共振氢谱和碳谱(NMR)、时间飞行质谱(TOF-MS)和元素分析确证了它们的结构，并优化了这类材料的合成方案。通过差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)和X射线衍射证明了这类铂配合物具有近晶相和柱状相液晶。这类铂配合物在溶液中呈现出强烈的绿光发射，并且它们的空穴迁移率达到10-5 cm2 V–1 s–1。我们以环金属铂配合物为掺杂剂，以聚9,9-二辛基芴(PFO)为主体材料，通过摩擦退火制备了有序排列发光层，首次获得了偏振比为1.36的聚合物偏振电致白光器件。研究结果表明在环金属铂配合物中引入苯并菲衍生物有利于促进液晶性能的形成；同时铂配合物的平面结构使材料在高浓度或固体薄膜中易产生发光淬灭现象，使器件效率较低。.2、为了抑制环金属铂配合物液晶材料的发光淬灭现象，提高发光效率，我们以联苯衍生物为液晶基元，铱配合物为发光内核，制备了10种红、绿、蓝三基色环金属铱配合物液晶发光材料，通过NMR、TOF-MS和元素分析确证了分子结构，并优化了这类材料的制备方案。利用DSC、POM和X射线衍射证明了这类铱配合物具有近晶A相液晶。这类环金属铱配合物液晶材料在溶液和固体薄膜中都呈现出强烈的磷光发射，且它们的空穴迁移率高达0.004 cm2 V–1 s–1。我们以这类铱配合物为发光层，通过摩擦取向制备了非掺杂偏振OLEDs，获得了偏振比为4的非掺杂偏振电致红光器件。研究结果表明在铱配合物外围引入联苯类液晶基元可有效构筑液晶分子；且液晶基元数目不对铱配合物的发光性能产生影响。.本课题从材料设计方面入手，获得了新型高迁移率的环金属铂/铱配合物液晶发光材料，掌握了构筑高效发光金属液晶材料的一般规律；以环金属铂/铱配合物液晶材料为发光层掺杂剂，制备了聚合物偏振电致发光器件；本项目的研究为过渡金属配合物在液晶显示和偏振OLEDs中的发展奠定了基础。