CN100412080C

CN100412080C - 有机金属络合物及包括它的有机发光二极管和显示器

Info

Publication number: CN100412080C
Application number: CNB2005100640691A
Authority: CN
Inventors: 吴珮琪
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: Xiamen Tianma Display Technology Co Ltd
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: CN1687090A

Abstract

本发明是提供一种有机金属络合物，其具有下列化学式(I)，其中M是包括铱、锇、铂、钯、铼或钌的过渡金属；式(1)是至少含有一个氮原子的有取代基或无取代基的杂环；以及式(2)是包括联吡啶的任何双齿基团。见式(I)

Description

有机金属络合物及包括它的有机发光二极管和显示器

技术领域

本发明是关于一种有机金属络合物，特别是关于一种用于有机发光二极管的有机金属络合物。

背景技术

有机电致发光组件(organic electroluminescent devices or polymerelectroluminescent devices)自1987年起，柯达开发第一个高效率有机电致发光组件后，便引起业界的注意，由于有机电致发光组件具有高亮度、轻薄、自发光、低消耗功率、不需要背光源、无视角限制、制造工艺简单及高反应速率等优良特性，已被视为平面显示器的明日之星。

电致发光的原理为有机半导体薄膜组件，在外加电场作用下，电子与空穴分别由阴极与阳极注入，并在组件中进行传递，当电子、空穴在发光层相遇后，电子及空穴再结合(recombination)形成激子(exciton)，激子在电场作用下将能量传递给发光分子，发光分子便将能量以光的形式释放出来。一般简单的组件结构为在阳极(ITO，indium tin oxide)上蒸镀空穴传输层(holetransport layer)，接着蒸镀发光层(light emitting layer)，再蒸镀空穴阻挡层(holeblocking layer)及电子传输层(electron transport layer)，最后在电子传输层上蒸镀电极作为阴极。也有一些多层结构组件，是将适当的有机材料蒸镀在阳极与空穴传输材料之间，当作空穴注入层(hole injection layer)或是在阴极与电子传输材料之间，当作电子注入层(electron injection layer)，以提高载流子注入效率，进而达到降低驱动电压及增加载流子再结合机率。

由于合成技术不断创新，学术界、产业界已经开发出各种有机合成化合物作为有机电致发光组件的发光材料，发光材料可以分为荧光及磷光形式，而磷光的发光效率约是荧光的三倍，磷光一般以过渡金属络合物的形式存在，因为重原子效应，产生系统跨越，而形成三重激发态，造成磷光机率增加，同时也减弱荧光强度，因此，发展具有高效率的磷光材料是提高整体组件发光效率的重要关键。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种有机金属络合物，其具有下列化学式(I)：

其中M是包括铱、锇、铂、钯、铼或钌的过渡金属；

是至少含有一个氮原子的有取代基或无取代基的杂环；以及是包括联吡啶(bipyridyl)的任何双齿基团。

本发明另提供一种有机发光二极管，包括阴极与阳极，以及设置于该阴极与阳极之间的发光层，其包含上述有机金属络合物。

本发明再提供一种显示器，包括上述有机发光二极管，以及耦接到有机发光二极管的驱动电路，以驱动有机发光二极管。

附图说明

图1是本发明有机发光二极管结构的剖视图。

图2是本发明显示器结构的俯视图。

图3-1及3-2是本发明组件电性注入效果的比较。

图4-1及4-2是本发明组件发光效率的比较。

图5-1及5-2是本发明组件CIEx及CIEy的比较。

附图标记说明

10-有机发光二极管；12-阳极；14-空穴注入层；16-空穴传输层；18-发光层；20-电子传输层；22-电子注入层；24-阴极；100-显示器；120-有机发光二极管；140-驱动电路。

具体实施方式

本发明提供一种有机金属络合物，具有化学式(I)：

在化学式(I)中，M为原子序数大于40的过渡金属，例如Ir、Os、Pt、Pd、Re或Ru等。可以为有取代或无取代且至少包含一个氮原子的杂环，例如吡唑(pyrazole)、吡咯(pyrrole)、咪唑(imidazole)、或三唑(triazole)等杂环，其中环上取代基可以包括芳香基、酯基、烷基、卤烷基或卤素。

可以为联吡啶(bipyridyl)的任何双齿基团，例如

式中R为烷基。

以下列举出本发明有机金属络合物的特定实例，包括：

本发明的有机金属络合物可以是一种磷光掺杂物。

化学式(I)可以由下述方式合成，首先，依照一般有机合成技术先合成出含离去基的铂金属络合物的前体，例如二氯二(二甲基亚砜)铂(Pt(DMSO)₂Cl₂)，其中二甲基亚砜为离去基。接着，混合该铂金属络合物前体、联吡啶(bipyridyl)化合物及溶剂，加热回流反应大概进行2～4小时，其中该联吡啶(bipyridyl)化合物例如为

上述结构式中的R为烷基，溶剂例如为乙腈(acetonitrile)。之后，抽滤收集固体，并用少量例如正己烷的溶剂清洗，溶剂抽干后，得到含联吡啶(bipyridyl)结构的铂金属络合物前体。接着，混合联吡啶(bipyridyl)铂金属络合物前体、配位化合物盐类及例如乙腈(acetonitrile)的溶剂置于反应瓶中，加热回流反应大概进行5～8小时，其中配位化合物盐类例如为有取代或无取代且至少包含一个氮原子的杂环盐类，例如吡唑(pyrazole)、吡咯(pyrrole)、咪唑(imidazole)、或三唑(triazole)等杂环的盐类，其中环上取代基可以包括芳香基、酯基、烷基、卤烷基或卤素。之后，抽滤收集固体，并用少量例如正己烷的溶剂清洗，溶剂抽干后，再利用例如二氯甲烷的溶剂再结晶，即可以获得由两个配位化合物与一个联吡啶(bipyridyl)结构所形成的铂金属络合物。

本发明以铂金属离子作为络合物的金属中心，即因为铂金属离子拥有独特引人注意的特性，例如铂金属离子与配位化合物之间拥有较强键结，可以长时间维持激发状态以及有较高的发光效率等。而且不同的联吡啶(bipyridyl)铂金属络合物前体与不同的唑盐配位基的合成，并未出现在其它专利文献中，因此，本发明提供了一种新颖的有机磷光发光材料。

本发明提供的铂金属络合物具有空气稳定性、热稳定性、高产率及反应迅速等优点，而且改变配位基上不同拉、推电子基的位置，可以使铂金属络合物产生不同发光范围。

本发明另提供一种有机发光二极管，包括，阴极与阳极，以及设置于阴极与阳极之间的发光层，其中发光层包括如上述化学式(1)所述的有机金属络合物。

上述阴极与阳极中至少一个必须为透明电极，另一个可以为金属及其合金或透明金属氧化物，这就表示两电极的材质可以相同或不同，其中金属可以为铝、钙、银、镍、铬、钛、或镁，合金可以为镁银合金，透明金属氧化物可以为氧化铟锡(ITO)、偶氮(AZO)、氧化锌(ZnO)、氮化铟(InN)或氧化锡(SnO₂)。

本发明有机发光二极管除上述结构外，还包括设置于阴极与发光层之间的电子传输层或电子注入层，以及设置于阳极与发光层之间的空穴传输层或空穴注入层，其中电子传输层的材料例如为t-Bu-PBD、Alq3、BeBq、TAZ、Almq3、BAlq或TPBI，电子注入层的材料例如为氟化锂或氧化锂，空穴传输层的材料例如为HTM2、TPD、NPB、PPD、TBPB、spiro-TAD、spiro-NPB、TPTE2、TPTE1、NTPA或DNPD，以及空穴注入层的材料例如为BPhen、BCP、BAlq、CF-X、TAZ或CF-Y。上述各种化合物的缩写，代表下列结构式：

接着，参考图1，说明本发明有机发光二极管的制作，首先，提供阳极12，之后，依序蒸镀空穴注入层14、空穴传输层16、发光层18、电子传输层20、电子注入层22与阴极24，进行封装后，即完成有机发光二极管10的制作。

本发明再提供一种显示器，包括上述有机发光二极管，以及耦接到有机发光二极管的驱动电路，以驱动有机发光二极管，而驱动电路可以包括薄膜晶体管。

参考图2，说明本发明显示器100的详细构成，显示器结构100上至少包括有机发光二极管120与驱动电路140，其中驱动电路140耦接到有机发光二极管120，以驱动有机发光二极管120。

以下通过几个实施例更进一步说明本发明的特征和优点。

实施例

实施例1

化合物1的合成

化合物1

合成步骤：

(1)首先，取3克的四氯铂二钾盐(K₂PtCl₄，7.23毫摩尔)和30毫升的水置入50毫升的圆底烧瓶中均匀搅拌约10分钟(温度控制在常温下)，停止搅拌后，将1.7克的二甲基亚砜(Me₂SO，21.7毫摩尔)逐滴滴入圆底烧瓶中反应，反应过程会析出白色针状固体。之后，利用抽滤收集固体并用正己烷多次洗涤。即可以获得2.40克二氯二(二甲基亚砜)铂的白色针状固体(5.78毫摩尔)，产率为80％。

(2)取1.0克的二氯二(二甲基亚砜)铂(2.37毫摩尔)和0.37g的2，2′-联吡啶(2，2′-bipyridinyl，2.37毫摩尔)溶于乙腈(acetonitrile)溶剂中，回流反应3小时，待反应完毕后，利用抽滤收集固体并用正己烷溶剂多次洗涤，之后，利用真空把溶剂抽干，即可以获得0.85克二氯-2，2′-联吡啶铂的鲜黄色固体(2.01毫摩尔)，产率为85％。二氯-2，2′-联吡啶铂即为含联吡啶结构的铂金属络合物前体。

(3)首先，取0.15克的三氟甲基吡唑化合物(3-Trifluoromethyl-pyrazole，1.1毫摩尔)和0.15克的氢氧化钾(KOH，2.54毫摩尔)溶于四氢呋喃(THF)溶剂中，在室温下均匀搅拌2小时，以形成三氟甲基吡唑盐，作为金属络合物的配位基，之后，把三氟甲基吡唑盐以转移方式加入装有0.22克二氯-2，2′-联吡啶铂(Pt(2，2′-bipyridyl)C1₂，0.52毫摩尔)与30毫升乙腈溶剂的100毫升圆底烧瓶中进行反应，回流6小时，待反应完毕后，静止冷却，利用抽滤收集固体并用溶剂多次洗涤，真空抽干溶剂后，即可以获得鲜黄色固体，再用二氯甲烷(dichloromethane)再结晶，可以获得0.21克淡黄色结晶

(化合物1，0.34毫摩尔)，产率为65％。

实施例2

有机电致发光装置的制作

参考图1，说明本发明有机发光二极管(组件A)的制作，首先，提供氧化铟锡(Indium-tin-oxide，ITO)阳极12并用紫外线臭氧处理，接着，在ITO阳极12上蒸镀材料作为空穴注入层14，之后，在空穴注入层14上蒸镀NPB(4，4′-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作为空穴传输层16，接着，在空穴传输层16上共同蒸镀(上述化合物1)与CBP作为发光层(light emitting layer)18，其中CBP为主发光体，化合物1为客发光体而其掺杂浓度为7％，之后，在发光层18上蒸镀Balq作为电子传输层20，之后，在电子传输层20上蒸镀氟化锂(LiF)作为电子注入层22，最后，在电子注入层22上镀上铝(Al)金属作为阴极24，进行封装后，即完成有机发光二极管10的制作。此外，本发明改变化合物1在发光层18中的掺杂浓度而制作成组件B(16％)、C(22％)与D(26％)。

接下来，参考图3-1与3-2，说明本发明有机发光二极管(组件A～D)的电性差异。由图中可以看出，客发光体(化合物1)的掺杂浓度越高，其电性注入效果越好，所以组件D的电性注入效果最好。另外，参考图4-1及4-2，说明组件A～D的效率，由图4-1中可以看出，掺杂浓度为16％的组件B的发光效率最好，最高可以达到3.2cd/A，其次为组件C，而发光效率较低的为组件A，同样趋势也反映在图4-2的能量效率(lm/W)上。最后，参考图5-1与5-2，说明本发明有机发光二极管(组件A～D)的CIE光谱图，由图中可以看出，本发明制作的组件CIEx(图5-1)和CIEy(图5-2)随着操作电压增加而呈现下降的趋势。

虽然已经用优选实施例详述了本发明，然而其并非用于限定本发明。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可以作出各种修改与变更。因此本发明的保护范围应当视为所附的权力要求书所限定的范围。