在显示和照明领域,有机电致发光器件(OLED)应用前景广阔,是近三十年的一大研究热点。传统电致荧光器件只能利用占比25%的单线态激子,电致磷光器件能够同时利用单、三线态激子,实现100%的激子利用率,器件在效率上取得关键性突破。但重金属配合物磷光材料价格昂贵、蓝光磷光材料的稳定性不足,这极大地限制了其推广应用。近年来,基于纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料的OLED器件,能够利用环境热能使三线态激子反向系间窜越(RISC)到单线态能级上,继而跃迁到基态发射荧光,同样能够实现100%的激子利用率,并且不需要使用重金属,引起了研究者的广泛关注。TADF材料分子设计要求有小的单、三线态能级差(AEST)以保证分子大的RISC速率(KRISC),同时又要有高的单线态辐射跃迁速率(KrS)以保证分子高的荧光量子产率(PLQY)。迄今为止,已报道的TADF材料能够同时满足上述要求的仍不够多,限制了 TADF研究领域的发展。本论文针对这一问题,提出了一系列改进的TADF材料设计策略,实现了对TADF材料光电性能的优化提升,为高效TADF材料的发展提供了一些新的思路。第一章首先简单介绍了 OLED器件的背景和发展历程、发光原理、器件构成和器件性能评价指标,然后介绍了 OLED器件各功能层常用材料,其中详细介绍了 TADF材料的研究现状,最后阐述了本论文的设计思想。第二章通过改变嘧啶2号位的修饰基团构建了三个基于嘧啶/吩噁嗪的绿光TADF分子PXZPM、PXZMePM和PXZPhPM。嘧啶的2号位甲基和苯基的引入,可以在提高分子的热力学稳定性、减小分子的△EST、缩短分子的延迟荧光寿命和提升分子的PLQY的同时,保持分子的分子轨道能级和电子能级结构基本不变。基于苯基修饰的化合物PXZPhPM的OLED器件,获得了最佳的器件性能,其最大电流效率(CEmax)为80.0cd/A,最大功率效率(PEmax)为73.71m/W,最大外量子效率(EQEmax)为24.6%,基本可与绿光电致磷光器件相媲美。第三章通过控制在吡啶外围引入苯环修饰基团数目构建了四个基于吡啶/吩嗪的浅蓝光TADF分子Py1、Py2、Py3和Py4。随着苯环的逐步增加,TADF分子的LUMO分布范围逐渐增大,热力学稳定性逐步提高,且化合物在除氧甲苯溶液中的PLQY逐渐升高。但过量苯环的引入会导致分子的AEST增大,TADF性质减弱,延迟荧光寿命变长,同时分子的受体平面性和堆积性增强导致化合物薄膜态PLQY降低。基于Py1的OLED器件,获得了最佳的器件性能,其EQEmax较高,为7.9%。第四章通过同分异构体的分子设计策略构建了三个基于邻菲啰啉/吩噁嗪的绿光TADF异构体分子o-PXZP、m-PXZP和p-PXZP。通过改变邻菲罗啉单元上给体吩噁嗪基团的连接位置,可以很好的调控优化TADF分子的热力学稳定性、分子轨道能级、电子能级结构、AEST、延迟荧光寿命和PLQY,继而改善TADF分子的器件性能以及器件效率衰减。基于间位连接分子m-PXZP的器件,获得了最佳的器件性能,其 PEmax、CEmax 和 EQEmax 分别为 56.91m/W、63.0cd/A 和 18.9%,均高于邻位和对位连接分子。第五章以绿光TADF分子PXZ-DPS为原型,通过同分异构体的分子设计策略构建了一系列基于二苯砜/吩噁嗪的绿光TADF异构体分子o-PXZSO2、m-PXZSO2、23’PXZSO2、24’PXZSO2 和 34’PXZSO2。给体单元连接位置的改变,很好的调节了 TADF分子的热力学稳定性、分子轨道能级、电子能级结构、PLQY、△EST以及延迟荧光寿命,同时异构体分子在氯苯中溶解性相对于PXZ-DPS得到明显改善使它们能够适用于旋涂器件的制备。异构体34’PXZSO2的PLQY最高,达到了 49%。基于34’PXZSO2的OLED器件,获得了最佳的器件性能,其 CEmax 为 13.1cd/A,EQEmax 为 4.5%。第六章以蓝光TADF分子DMAC-DPS为原型,通过同分异构体的分子设计策略构建了两个基于二苯砜/9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶的蓝光TADF异构体分子o-ACSO2和m-ACSO2。光物理测试证明,o-ACSO2和m-ACSO2保持了良好的TADF特性和较高的PLQY。此外,m-ACSO2具有独特的AIE特性,使其能够适用于非掺杂器件的制备,m-ACSO2旋涂薄膜均匀性相对于DMAC-DPS有很大改善。基于间位连接分子m-ACSO2的旋涂型非掺杂器件EQEmax高达17.2%,基本接近蒸镀型非掺杂天蓝光器件的最高水准,是基于天蓝光TADF材料的非掺杂器件最高值之一。通过在发光层(EML)和电子传输层之间插入激子阻挡层,可以很好的限制器件的激子分布区域,从而将具有界面激基复合物发光的异质型发光转变成只有客体分子发光的均质型发光。第七章通过同分异构体的分子设计策略构建了两个基于芴酮/9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶的橙红光TADF异构体分子27ACFO和36ACFO。两个分子均表现出良好的热稳定性和成膜稳定性(Td:402和400 ℃,Tg:153和131 ℃)。光物理测试结果表明,27ACFO的AEST较大(0.38 eV)、其TADF性质较弱,而36ACFO的△EST较小(0.13eV)、其TADF性质明显。36ACFO的掺杂膜PLQY更高,达到了 31%。基于36ACFO的OLED器件,在掺杂浓度为1.5wt%时表现最佳,器件的PEmax、CEmax和EQEmax分别达到了 20.0 1m/W、24.2 cd/A和10.8%,处于橙红光TADF-OLED的较高水平。第八章通过以具有烯醇式互变结构的β-二酮作为电子受体单元,引入对TADF发光具有增强作用的激发态质子转移(ESIPT)发光机制,构建了两个ESIPT型TADF分子PXZPDO和ACPDO。同时以二甲基取代的β-二酮单元作为电子受体单元,构建了两个TADF分子PXZDMePDO和ACDMePDO作为对比分子。光物理测试证明PXZPDO和ACPDO同时具有ESIPT和TADF特性,而PXZDMePDO 和 ACDMePDO 仅有 TADF 特性。PXZPDO 和 ACPDO 的 PLQY、延迟荧光比例和kRISC均比PXZDMePDO和ACDMePDO高,证明了 ESIPT对TADF具有增强作用。基于PXZPDO的器件EQEmax为18.8%,基于ACPDO的器件EQEmax高达23.9%,均远高于基于对比分子PXZDMePDO的ACDMePDO的器件的12.2%和14.6%。