CN107531735A - 发光化合物 - Google Patents

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Abstract

一种式(I)的磷光化合物:其中M是过渡金属;L是配体;R1为支化C3‑20烷基、环状C5‑20烷基或式(II)的基团:其中每个R5是C1‑10烷基;每个R6是取代基;z为0或正整数;R2是C1‑10烷基;R3是C1‑10烷基或式‑(Ar1)p的基团,其中Ar1是芳基或杂芳基并且p为至少1;每个R4独立地是取代基;v为至少1;w为0或正整数;x为至少1;和y为0或正整数。该化合物可用作有机发光器件中的蓝色发光材料。

Description

发光化合物
发明领域
本发明涉及发光化合物,特别是磷光发光化合物;包含所述发光化合物的组合物、溶液和发光器件;以及制造所述发光器件的方法。
发明背景
对于在器件例如有机发光二极管(OLED)、有机光响应器件(特别是有机光伏器件和有机光传感器)、有机晶体管和存储器阵列器件中的应用,含有活性有机材料的电子器件正引起越来越多的关注。含有活性有机材料的器件提供诸如低重量、低功率消耗和柔性的益处。此外,可溶有机材料的使用允许在器件制造中利用溶液加工,例如喷墨印刷或旋涂。
OLED可以包含带有阳极的基底、阴极以及介于阳极和阴极之间的一个或多个有机发光层。
在器件工作期间空穴通过阳极被注入器件而电子通过阴极被注入器件。发光材料的最高已占分子轨道(HOMO)中的空穴和最低未占分子轨道(LUMO)中的电子结合从而形成激子,所述激子以光的形式释放其能量。
合适的发光材料包括小分子材料、聚合物材料和树枝状材料。合适的发光聚合物包括聚(亚芳基亚乙烯基)如聚(对亚苯基亚乙烯基)以及聚亚芳基例如聚芴。
发光层可以包含半导电主体材料和发光掺杂剂,其中能量从主体材料转移至发光掺杂剂。例如,J.Appl.Phys.65,3610,1989公开了用荧光发光掺杂剂掺杂的主体材料(即,其中通过单重态激子的衰变而发出光的发光材料)。
磷光掺杂剂也是已知的(即,其中通过三重态激子的衰变而发出光的发光掺杂剂)。
WO2011/052516、WO2014/085296、US2013/221278和JP2011/253980公开了含有苯基三唑配体的磷光材料。
本发明的目的是提供适用于OLED的蓝色磷光发光化合物。
本发明的另一目的是提供适用于OLED的可溶液加工的蓝色磷光发光化合物。
本发明的另一目的是提供当用于OLED中时具有长使用寿命的磷光发光化合物。
发明概述
在第一方面,本发明提供式(I)的磷光化合物:
其中:
M是过渡金属;
L在每次出现时独立地是单齿配体或多齿配体;
R1在每次出现时独立地为支化C3-20烷基、环状C5-20烷基或式(II)的基团:
其中每个R5独立地是C1-10烷基;每个R6独立地是取代基;z为0或正整数;以及*是式(II)基团的连接点;
R2在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-10烷基;
R3在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-10烷基或式-(Ar1)p的基团,其中Ar1在每次出现时独立地为芳基或杂芳基,并且p为至少1;
每个R4独立地是取代基;
v为至少1;
w为0或正整数;
x为至少1;和
y为0或正整数。
在第二方面,本发明提供包含主体材料和根据第一方面的化合物的组合物。
在第三方面,本发明提供包含溶解在一种或多种溶剂中的根据第一方面或第二方面的化合物或组合物的溶液。
在第四方面,本发明提供一种有机发光器件,其包含阳极、阴极、以及介于阳极和阴极之间的发光层,其中该发光层包含根据第一方面或第二方面的化合物或组合物。
在第五方面,本发明提供一种形成根据第四方面的有机发光器件的方法,所述方法包括以下步骤:在阳极和阴极之一上方沉积所述发光层,以及在所述发光层上方沉积阳极和阴极中的另一个。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明,其中:
图1说明了根据本发明实施方案的OLED;
图2是根据本发明实施方案的白色OLED和比较性白色OLED的亮度相对于时间的坐标图;
图3是含有根据本发明实施方案的材料的OLED的亮度相对于时间的坐标图;和
图4是含有根据本发明实施方案的材料的OLED以及含有比较材料的OLED的亮度相对于时间的坐标图。
发明详述
未按任何比例绘制的图1示意说明了根据本发明实施方案的OLED 100。该OLED100支承在基底107上并且包含阳极101、阴极105以及介于阳极和阴极之间的发光层103。
可在阳极和阴极之间提供一个或多个其它层(未示出),包括但不限于空穴传输层、电子传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、空穴注入层和电子注入层。
包括一个或多个其它层的示例性OLED结构包括以下:
阳极/空穴注入层/发光层/阴极
阳极/空穴传输层/发光层/阴极
阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/阴极
阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极。
优选地,存在空穴传输层、空穴注入层、空穴阻挡层和电子传输层中的至少一个。优选地,存在空穴注入层和空穴传输层两者。
发光层103可以含有主体材料和式(I)的磷光化合物。主体材料可以使从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子结合从而形成单重态和三重态激子。三重态激子至少可转移到式(I)的磷光化合物,以及衰变从而产生磷光。
该器件可以含有多于一个发光层。所述发光层可以含有式(I)的磷光化合物以及一种或多种其它发光化合物,例如具有不同于式(I)化合物的发光颜色的其它磷光或荧光发光材料。任选地,该器件包含空穴传输层以及提供在空穴传输层和含有式(I)的磷光化合物的发光层之一或两者中的其它发光材料。当使用该器件时,从式(I)化合物和其它发光化合物的发射可产生白光。任选地,包含式(I)化合物的发光层基本上由式(I)化合物、一种或多种主体材料以及任选的一种或多种其它发光化合物组成。
优选地,由主体和式(I)化合物组成的组合物发射的光基本上全部来自所述式(I)化合物。
磷光化合物
式(I)的磷光化合物的金属M可以是任何合适的过渡金属,例如第二行或第三行的d区元素(分别是周期表第5周期和第6周期)的过渡金属。示例性的金属包括钌、铑、钯、银、钨、铼、锇、铱、铂和金。优选地,M是铱。
式(I)化合物含有至少一个下式的配体:
式(I)化合物的所有配体可以具有该式,在这种情形中不存在其它配体L(y为0)。在y为0的情形中,x优选为3。
在其它实施方案中,y可以是1或2,并且x可以是1或2。示例性的配体L是二齿配体并且包括但不限于:O,O环金属化配体,任选为二酮化物,任选为acac;N,O环金属化配体,任选为吡啶甲酸酯;和N,N环金属化配体。
R1在每次出现时独立地为支化C3-20烷基、环状C5-20烷基或式(II)的基团。
C3-20烷基可以含有至少一个仲碳原子或至少一个叔碳原子。
在R1为支化C3-20烷基的情形中,与式(I)的三唑环结合的烷基的碳原子优选为仲碳原子或叔碳原子。
在R1是式(II)基团的情形中,z可以是0、1、2或3。任选地,z是0。
在z为1、2或3的情形中,各R6可以独立地选自于由以下构成的组:F;CN;支化、直链或环状的C1-20烷基,其中该C1-20烷基的不相邻C原子可被-O-、-S-、-NR8-,-SiR8 2-或-COO-替换并且一个或多个H原子可以被F替换,其中R8是H或取代基;和式-(Ar1)p的基团,其中Ar1在每次出现时独立地为芳族或杂芳族基团,所述芳族或杂芳族基团可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基,并且p是至少1,任选为1、2或3。
Ar1在每次出现时可以独立地选自C6-20芳基(任选为苯基)和C3-20杂芳基,任选为含有3-20个C原子以及一个或多个杂原子的杂芳基,所述杂原子选自O、S和N。
在p大于1的情形中,基团-(Ar1)p可以形成Ar1基团的直链或支化链。
任选地,Ar1的取代基(当存在时)选自支化、直链或环状的C1-20烷基,其中一个或多个不相邻C原子可被O、S、C=O和-COO-替换,并且其中该C1-20烷基的一个或多个H原子可被F替换。优选的取代基选自支化、直链或环状的C1-10烷基。
式-(Ar1)p的示例性基团是苯基;联苯基;3,5-二苯基苯;和4,6-二苯基三嗪,它们各自可以是未取代的后者取代有一个或多个上述的取代基。
R8可以是C1-40烃基,例如C1-20烷基,未取代的苯基,和取代有一个或多个C1-20烷基的苯基。优选地,如果存在,则R6是C1-20烷基。
v可以是1、2或3。优选地,v是1。
w可以是0、1、2或3。优选地,w是1。
R3在每次出现时独立地选自如上所述的式-(Ar1)p基团以及直链、支化或环状的C1-10烷基。优选地,R3选自C1-10烷基和C6-20芳基,任选为苯基,其可以是未取代的或取代有一个或多个C1-10烷基。
当存在时,每个R4可以独立地选自于由以下构成的组:F;CN;支化、直链或环状的C1-20烷基,其中该C1-20烷基的不相邻C原子可被-O-、-S-、-NR8-,-SiR8 2-或-COO-替换并且一个或多个H原子可以被F替换,其中R8如上所述;以及如上所述的式-(Ar1)p的基团。
优选地,如果存在,则R3和R4各自独立地选自直链、支化或环状的C1-20烷基以及式-(Ar1)p的基团。
优选的基团R3和R4是:直链、支化或环状的C1-20烷基;未取代的苯基;以及取代有一个或多个C1-20烷基或C1-10烷基的苯基。
任选地,式(I)化合物具有式(Ia):
任选地,式(I)化合物具有式(Ib):
示例性的式(I)化合物包括如下:
式(I)化合物优选具有峰值在400-500nm,任选地420-490nm,任选地460-480nm的范围内的光致发光光谱。
可通过如下方式测量式(I)化合物的光致发光光谱:将处于PMMA膜中的5wt%的该材料流延到石英基底上以实现0.3-0.4的透射率值,并使用由Hamamatsu供应的设备C9920-02在氮气环境中进行测量。
主体材料
主体材料的三重态激发态能级T1比式(I)的磷光化合物低不超过0.1eV,并且优选地与其至少相同或者比其更高,以便允许三重态激子从主体材料转移到式(I)的磷光化合物。
可以由主体材料和磷光化合物各自的磷光光谱来确定它们的三重态激发态能级。可以通过低温磷光光谱法测量的磷光光谱的能量起始点来确定主体材料的磷光光谱(Y.V.Romaovskii et al,Physical Review Letters,2000,85(5),p1027,A.van Dijkenet al,Journal of the American Chemical Society,2004,126,p7718)。
主体材料可以是聚合物或非聚合的化合物。
示例性的非聚合主体材料是任选取代的式(X)化合物:
其中X是O或S。
式(X)化合物的每个苯环可以独立地是未取代的或者取代有一个或多个取代基。取代基可以选自C1-20烷基,其中该烷基的一个或多个不相邻C原子可以被O、S、COO、C=O或SiR8替换,其中基团R8是相同的或不同的并且如上所述,以及该烷基的一个或多个H原子可以被F替换。
式(I)化合物可以与主体材料混合或者可以与主体材料共价结合。在主体材料是聚合物的情形中,可提供金属络合物作为主链重复单元、重复单元的侧基或者聚合物的端基。
在提供式(I)化合物作为侧基的情形中,该金属络合物可以直接结合到聚合物的主链,或者通过间隔基与主链间隔开。示例性的间隔基团包括C1-20烷基,芳基-C1-20烷基和C1-20烷氧基。聚合物主链或间隔基团可以结合到苯基三唑;或者(如果存在时)式(I)化合物的另一配体。
如果式(I)的化合物与包含共轭重复单元的聚合物结合,那么其可以结合到该聚合物上使得在共轭重复单元和式(I)化合物之间不存在共轭,或者使得共轭重复单元和式(I)化合物之间的共轭程度是有限的。
如果式(I)化合物与主体材料混合,那么主体:发射体的重量比可以在50-99.5:50-0.5的范围内。
如果式(I)化合物结合至聚合物,那么含有式(I)化合物的重复单元或端基可以形成该聚合物的0.5-20mol%,更优选1-10mol%。
示例性的主体聚合物包括:具有非共轭主链的聚合物,其具有悬挂于该非共轭主链的电荷传输基团,例如聚(9-乙烯基咔唑);以及在聚合物主链中包含共轭重复单元的聚合物。如果聚合物的主链包含共轭重复单元,那么聚合物主链中的重复单元之间的共轭程度可以是有限的,以便维持聚合物的三重态能级不低于式(I)的磷光化合物的三重态能级。
共轭聚合物的示例性重复单元包括未取代或取代的单环和多环杂亚芳基重复单元;未取代或取代的单环和多环亚芳基重复单元,如例如Adv.Mater.2000 12(23)1737-1750中所公开的并且包括:如J.Appl.Phys.1996,79,934中公开的1,2-、1,3-和1,4-亚苯基重复单元;如EP 0842208中公开的2,7-芴重复单元;如在例如Macromolecules 2000,33(6),2016-2020中公开的茚并芴重复单元;和例如EP 0707020中公开的螺芴重复单元。这些重复单元中的每一个都是任选取代的。取代基的实例包括增溶基团,例如C1-20烷基或烷氧基;吸电子基团如氟、硝基或氰基;和用于提高聚合物的玻璃转变温度(Tg)的取代基。
一种示例类别的重复单元是未取代或取代的式(IV)重复单元:
其中A是O、S、NR11、CR11 2或SiR11 2;R11在每次出现时是相同的或不同的,并且为H或取代基,并且其中两个基团R11可以连接形成环。
每个R11优选为取代基,并且每个R11可以独立地选自于由如下构成的组:
C1-20烷基,其中一个或多个不相邻C原子可以被如下替换:未取代或取代的C5-20芳基或C3-20杂芳基、任选苯基、O、S、取代的N、C=O或-COO-;
式-(Ar6)r的基团,其中每个Ar6独立地为芳基或杂芳基,任选C5-20芳基或C3-20杂芳基,任选地为苯基;r为至少1;任选地1、2或3;并且在r为至少2的情况下-(Ar6)r可以形成Ar6基团的直链或支化链;和
可交联基团,例如包含双键的基团如乙烯基或丙烯酸酯基团,或苯并环丁烷基团。
在R11为-(Ar6)r的情形中,所述或每个基团Ar6可以是未取代的或者可取代有一个或多个选自以下的取代基R10
烷基,任选为C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的C原子可以被O、S、取代的N、C=O和-COO-替换,并且该烷基的一个或多个H原子可被F替换;和
氟、硝基和氰基。
优选的基团R10选自C1-20烷基。
式(IV)重复单元的芳族碳原子可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基。取代基可以选自于由如下构成的组:烷基,例如C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的C原子可被O、S、取代的N、C=O和-COO-替换;C5-20芳基,其可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基;C3-20杂芳基,其可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基;氟;和氰基。特别优选的取代基包括C1-20烷基以及取代或未取代的C5-20芳基,例如苯基。芳基的任选取代基包括一个或多个C1-20烷基。
当存在时,取代的N在每次出现时可独立地为NR16,其中R16为烷基,任选为C1-20烷基,或者任选为取代的芳基或杂芳基,任选为苯基。芳基或杂芳基R16的任选取代基可以选自R10
优选地,每个R11选自C1-20烷基和任选取代的苯基。苯基的任选取代基包括一个或多个C1-20烷基。
如果提供式(I)化合物作为聚合物的侧链,则A可以是NR11、CR11 2或SiR11 2,并且至少一个R11可以包含要么直接与N、C或Si结合要么通过间隔基与A间隔开的式(I)化合物。
可以通过如下方式来限制式(Ⅳ)的重复单元的共轭程度:(a)选择重复单元的连接位置和/或(b)对与该重复单元的连接位置相邻的一个或多个芳族碳原子进行取代以便产生相对于相邻重复单元的扭曲,例如在3-位和6-位之一或两者上带有C1-20烷基取代基的2,7-连接的芴。
示例性的式(IV)重复单元包括以下:
主体聚合物可以仅含有一种式(Ⅳ)重复单元或者两种或更多种不同的式(Ⅳ)重复单元。
另一示例类别的重复单元是亚苯基重复单元,例如式(V)的亚苯基重复单元:
其中p为0、1、2、3或4,任选为1或2,并且R12在每次出现时独立地是取代基,任选为如上所述的取代基R11,例如C1-20烷基,未取代或取代有一个或多个C1-20烷基的苯基,或者可交联基团。
式(V)的重复单元可以是1,4-连接的、1,2-连接的或1,3-连接的。
如果式(V)的重复单元是1,4-连接的并且如果p是0,则式(V)的重复单元与一个或两个相邻重复单元的共轭程度可以相对较高。
如果p为至少1,和/或重复单元是1,2-或1,3连接的,则式(V)重复单元与一个或两个相邻重复单元的共轭程度可以相对较低。在一种优选设置中,式(V)的重复单元是1,3-连接的并且p是0、1、2或3。在另一种优选设置中,式(V)的重复单元具有式(Va):
亚芳基重复单元如式(IV)和(V)的重复单元可以与相邻重复单元的芳族或杂芳族基团完全共轭。作为补充或作为替代,主体聚合物可以含有共轭破坏重复单元,所述共轭破坏重复单元完全破坏与该共轭破坏重复单元相邻的重复单元之间的共轭。示例性的共轭破坏重复单元具有式(VI):
-(Ar7-Sp1-Ar7)-
(VI)
其中Ar7在每次出现时独立地表示可以是未取代的或取代有一个或多个取代基的芳族或杂芳族基团,并且Sp1表示将两个基团Ar7分隔的包含至少一个sp3杂化碳原子的间隔基团。优选地,每个Ar7是苯基并且Sp1是C1-10烷基。Ar7的取代基可以选自上文关于式(IV)所述的基团R11,并且优选地选自C1-20烷基。
主体聚合物可以包含电荷传输单元CT,其可以是空穴传输单元或电子传输单元。
空穴传输单元可以具有低的电子亲和能(2eV或更低)和低的电离电位(5.8eV或更低,优选5.7eV或更低,更优选5.6eV或更低)。
电子传输单元可以具有高的电子亲和能(1.8eV或更高,优选2eV或更高,甚至更优选2.2eV或更高)和高的电离电位(5.8eV或更高)。合适的电子传输基团包括例如Shirota和Kageyama,Chem.Rev.2007,107,953-1010中公开的基团。
可以通过循环伏安法(CV)测量电子亲和能以及电离电位。工作电极电位可以相对于时间线性地变化(ramp)。
当循环伏安法达到设定电位时,使工作电极的电位变化反转。这种反转在单一实验期间可以发生多次。将工作电极处的电流相对于施加电压绘图从而给出循环伏安迹线。
通过CV测量HOMO或LUMO能级的设备可以包括电池(cell),该电池含有如下:在乙腈中的叔丁基高氯酸胺和/或叔丁基六氟磷酸铵的溶液,样品作为膜涂覆于其上的玻璃碳工作电极,铂对电极(电子的给体或受体)和不泄漏Ag/AgCl参比玻璃电极。在实验结束时为了计算目的在所述电池中添加二茂铁。(Ag/AgCl/二茂铁和样品/二茂铁之间的电位差的测量)。
方法和设置:
3mm直径的玻璃碳工作电极
Ag/AgCl/无泄漏参比电极
Pt丝辅助电极
在乙腈中的0.1M四丁基六氟磷酸铵
LUMO=4.8-二茂铁(峰到峰的最大值平均值)+起始值
样品:在甲苯中的5mg/mL溶液1滴,以3000rpm旋涂,LUMO(还原)测量:
对于以200mV/s和-2.5V的切换电位测量的厚膜,典型地观察到良好的可逆还原事件。应在10个循环内测量和比较还原事件,通常在第3个循环时取测量结果。在还原事件的最陡峭部分的最佳拟合线与基线的交叉点处取起始值。
示例性的空穴传输单元具有式(IX):
其中Ar8、Ar9和Ar10在每次出现时独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基,g为0、1或2,优选0或1,R13在每次出现时独立地为H或取代基,优选为取代基,并且c、d和e各自独立地为1、2或3。
当g为1或2时R13在每次出现时可以相同或不同,R13优选地选自烷基,例如C1-20烷基,Ar11以及Ar11的支化链或直链,其中Ar11在每次出现时独立地是取代或未取代的芳基或杂芳基。
直接键合到同一个N原子的选自Ar8、Ar9和(如果存在时的)Ar10和Ar11的任意两个芳族或杂芳族基团可以通过直接键或二价连接原子或基团连接。优选的二价连接原子和基团包括O、S、取代的N、和取代的C。
Ar8和Ar10优选为C6-20芳基,更优选为苯基,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基。
在g=0的情形中,Ar9优选为C6-20芳基,更优选苯基,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基。
在g=1的情形中,Ar9优选为C6-20芳基,更优选苯基或多环芳族基团,例如萘、苝、蒽或芴,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基。
R13优选为Ar11或Ar11基团的支化链或直链。Ar11在每次出现时优选为苯基,该苯基可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基。
示例性的基团R13包括以下,它们各自可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基,并且其中*表示与N的连接点:
c、d和e优选各自为1。
Ar8、Ar9和(如果存在时的)Ar10和Ar11各自独立地是未取代的或取代有一个或多个取代基,任选1、2、3或4个取代基。任选地,取代基选自取代或未取代的烷基,任选C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的C原子可以被任选取代的芳基或杂芳基(优选苯基)、O、S、C=O或-COO-替换,并且一个或多个H原子可以被F替换。
Ar8、Ar9和(如果存在时的)Ar10和Ar11的优选取代基是C1-40烃基,优选C1-20烷基。
式(IX)的优选重复单元包括未取代或取代的式(IX-1)、(IX-2)和(IX-3)的单元:
三嗪形成示例类别的电子传输单元,例如通过一个(杂)芳基作为侧基连接的任选取代的二-或三-(杂)芳基三嗪。其它示例性的电子传输单元是嘧啶和吡啶;亚砜和膦氧化物;二苯甲酮类;和硼烷,它们各自可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基,例如一个或多个C1-20烷基。
示例性的电子传输单元CT具有式(VII):
其中Ar4、Ar5和Ar6在每次出现时独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基;z在每次出现时独立地为至少1,任选地1、2或3;并且Y是N或CR7,其中R7是H或取代基,优选H或C1-10烷基。当存在时,Ar4、Ar5和Ar6的取代基各自独立地选自取代或未取代的烷基,任选C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的C原子可以被任选取代的芳基或杂芳基(优选苯基)、O、S、C=O或-COO-替换,并且一个或多个H原子可以被F替换。优选地,式(VII)的Ar4、Ar5和Ar6各自为苯基,每个苯基任选地且独立地取代有一个或多个C1-20烷基。
在一个优选实施方案中,所有3个基团Y为N。
如果所有3个基团Y都是CR7,则Ar4、Ar5和Ar6中的至少一个优选是包含N的杂芳族基团。
在一种设置中,Ar4、Ar5和Ar6在每次出现时为苯基。
式(VII)的Ar6优选为苯基,并且任选地取代有一个或多个C1-20烷基或可交联单元。
可以作为通过聚合相应单体形成的不同重复单元来提供电荷传输单元CT。作为替代,一个或多个CT单元可以形成较大重复单元的一部分,例如式(VIII)的重复单元:
其中CT表示共轭电荷传输基团;每个Ar3独立地表示未取代或取代的芳基或杂芳基;q为至少1;并且每个Sp独立地表示在Ar3和CT之间形成共轭破坏的间隔基。
Sp优选为支化、直链或环状的C1-20烷基。
示例性的CT基团包括上述式(IX)或(VII)的单元。
Ar3优选为未取代或取代的芳基,任选未取代或取代的苯基或芴。Ar3的任选取代基可以选自如上所述的R8,并且优选地选自一个或多个C1-20烷基取代基。
q优选为1。
白色OLED
本发明的OLED可以是含有式(I)的蓝色发光化合物和一种或多种其它发光材料的白色OLED,所述一种或多种其它发光材料具有的发射颜色使得从该器件发射的光是白色的。其它发光材料包括红色发光材料和绿色发光材料,所述红色发光材料和绿色发光材料可以是荧光或磷光的。任选地,从白色OLED发射的所有光都是磷光。
一种或多种其它发光材料可以存在于与式(I)化合物相同的发光层中,或者可以提供在该器件的一个或多个其它发光层中。在一种任选的设置中,OLED可以包括红色发光层以及绿色和蓝色发光层。任选地,红色层是与绿色和蓝色发光层相邻的空穴传输层。
从白色OLED发射的光可以具有与黑体在2500-9000K范围内的温度下发射的光相当的CIE x坐标以及在所述黑体发射光的CIE y坐标的0.05或0.025之内的CIE y坐标,任选地具有与黑体在2700-600K范围内的温度下发射的光的相当的CIE x坐标。
绿色发光材料可以具有在大于500nm至580nm、任选地大于490nm至540nm范围内的峰值的光致发光光谱。
红色发光材料可以任选地在其光致发光光谱中具有大于580nm至630nm,任选地585nm至625nm的峰。
聚合物合成
制备共轭聚合物(例如包含上述式(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(VIII)和(IX)重复单元中的一种或多种的聚合物)的优选方法包括“金属嵌插”,其中将金属络合物催化剂的金属原子嵌插在芳基或杂芳基基团与单体的离去基团之间。示例性的金属嵌插方法是如例如WO00/53656中所述的Suzuki聚合,以及如例如以下文献中所述的Yamamoto聚合:T.Yamamoto,“Electrically Conducting And Thermally Stableπ-Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes",Progress in Polymer Science1993,17,1153-1205。在Yamamoto聚合的情形中,使用镍络合物催化剂;在Suzuki聚合的情形中,使用钯络合物催化剂。
例如,在通过Yamamoto聚合来合成线型聚合物中,使用具有两个反应性卤素基团的单体。类似地,根据Suzuki聚合方法,至少一个反应性基团是硼衍生基团例如硼酸或硼酸酯,并且另一个反应性基团是卤素。优选的卤素为氯、溴和碘,最优选溴。
因此将理解的是本申请通篇所说明的重复单元可衍生自带有合适离去基团的单体。同样地,可通过合适离去基团的反应使端基或侧基结合到聚合物。
Suzuki聚合可以用来制备区域规则的(regioregular)、嵌段和无规的共聚物。特别地,当一个反应性基团为卤素并且另一个反应性基团为硼衍生基团时,可以制备均聚物或无规共聚物。作为替代,当第一单体的两个反应性基团均为硼并且第二单体的两个反应性基团均为卤素时,可以制备嵌段或区域规则的共聚物。
作为卤化物的替代,能够参与金属嵌插的其它离去基团包括磺酸和磺酸酯,例如甲苯磺酸酯(tosylate)、甲磺酸酯(mesylate)和三氟甲磺酸酯(triflate)。
电荷传输层和电荷阻挡层
可在阳极与一个或多个发光层之间提供空穴传输层。同样地,可在阴极与一个或多个发光层之间提供电子传输层。
类似地,可在阳极与发光层之间提供电子阻挡层,以及可在阴极与发光层之间提供空穴阻挡层。传输层和阻挡层可结合使用。根据其HOMO和LUMO能级,单一层可既传输空穴和电子之一,又阻挡空穴和电子中的另一者。
可以使电荷传输层或电荷阻挡层交联,特别地如果从溶液来沉积覆盖该电荷传输层或电荷阻挡层的层的话。用于这种交联的可交联基团可以是包含反应性双键的可交联基团例如乙烯基或丙烯酸酯基团,或者苯并环丁烷基团。可以提供可交联基团作为悬挂于电荷传输或电荷阻挡聚合物主链的取代基。在形成电荷传输层或电荷阻挡层之后,可以通过热处理或辐照使可交联基团交联。
如果存在,位于阳极和发光层之间的空穴传输层的HOMO能级优选为小于或等于5.5eV,更优选为约4.8-5.5eV,通过循环伏安法测量。可选择空穴传输层的HOMO能级以便在邻近层(例如发光层)的0.2eV之内,任选地在0.1eV之内,以便在这些层之间提供小的空穴传输势垒。
如果存在,位于发光层和阴极之间的电子传输层的LUMO能级优选为约2.5-3.5eV,通过方波循环伏安法测量。可在最接近阴极的发光层与该阴极之间提供厚度在0.2-2nm范围内的一氧化硅或二氧化硅的层或其它薄介电层。可使用循环伏安法测量HOMO和LUMO能级。
如果存在,空穴阻挡层可以包含式(XII)的化合物或或者由式(XII)的化合物组成:
其中V在每次出现时独立地为S或O,优选S。式(XII)化合物可以是未取代的或者可以取代有一个或多个取代基,任选一个或多个C1-40烃基,任选一个或多个C1-20烷基。
空穴传输层可以包含空穴传输(杂)的芳基胺,例如包含式(IX)的空穴传输重复单元的均聚物或共聚物。示例性共聚物包含式(IX)的重复单元和任选取代的(杂)亚芳基共聚重复单元,例如上述的苯基、芴或茚并芴重复单元,其中每个所述(杂)亚芳基重复单元可任选地取代有一个或多个取代基,例如烷基或烷氧基。具体的共聚重复单元包括式(IVa)的芴重复单元和上述的式(V)的亚苯基重复单元。含有式(IX)重复单元的空穴传输共聚物可以含有25-95mol%的式(IX)重复单元。
电子传输层可以含有包含任选取代的亚芳基重复单元的链(例如芴重复单元的链)的聚合物。
可以提供多于一个的空穴传输层或多于一个的电子传输层。在一个实施方案中,提供两个或更多个空穴传输层。
空穴注入层
可以在阳极和发光层之间提供导电的空穴注入层以辅助从阳极向半导体聚合物层中的空穴注入,所述空穴注入层可由导电的有机或无机材料形成。空穴传输层可以与空穴注入层组合使用。
掺杂的有机空穴注入材料的实例包括任选取代的、掺杂的聚(乙烯二氧噻吩)(PEDT),尤其是用下列掺杂的PEDT:电荷平衡聚酸(polyacid),如EP 0901176和EP 0947123中所公开的聚苯乙烯磺酸(PSS),聚丙烯酸或氟化磺酸,例如如US 5723873和US 5798170中公开的聚苯胺;和任选取代的聚噻吩或聚(噻吩并噻吩)。导电性无机材料的实例包括过渡金属氧化物,如Journal of Physics D:Applied Physics(1996),29(11),2750-2753中所公开的VOx、MoOx和RuOx。
阴极
阴极选自于具有容许电子注入到发光层内的功函数的材料。其它因素影响阴极的选择,例如在阴极与发光材料之间的有害相互作用的可能性。阴极可以由单一材料例如铝层构成。作为替代,其可以包含多种金属,例如低功函数材料和高功函数材料的双层,例如WO98/10621中公开的钙和铝。阴极可以含有包含单质钡的层,如在WO98/57381、Appl.Phys.Lett.2002,81(4),634和WO 02/84759中所公开的。阴极可以在OLED的发光层和阴极的一个或多个导电层(例如一个或多个金属层)之间包含薄(例如1-5nm厚)的金属化合物层。示例性的金属化合物包括碱金属或碱土金属的氧化物或氟化物,以协助电子注入,例如在WO 00/48258中公开的氟化锂;如在Appl.Phys.Lett.2001,79(5),2001中公开的氟化钡;以及氧化钡。为了提供电子向器件内的高效注入,阴极优选地具有小于3.5eV、更优选地小于3.2eV、最优选地小于3eV的功函数。金属的功函数可以参见例如Michaelson,J.Appl.Phys.48(11),4729,1977。
阴极可以是不透明的或透明的。透明阴极对于有源矩阵器件是特别有利的,因为穿过此类器件中的透明阳极的发射光至少部分地被位于发光像素下方的驱动电路阻挡。透明阴极包含电子注入材料的层,该层足够薄以致是透明的。通常,该层的横向导电性由于其薄度(thinness)而将是低的。在这种情形中,电子注入材料层与透明导电材料例如铟锡氧化物的较厚层结合使用。
将理解的是,透明阴极器件不需要具有透明阳极(当然,除非需要完全透明的器件),并且因此可以用反射材料层例如铝层替换或补充用于底部发光器件的透明阳极。在例如GB 2348316中公开了透明阴极器件的实例。
包封
有机光电子器件往往对水分和氧气敏感。因此,基底1优选地具有用于防止水分和氧气侵入器件内的良好阻隔性。基底通常为玻璃,但是可以使用替代性的基底,特别是在器件的柔性为期望的情形中。例如,基底可以包含塑料,如US 6268695中,其公开了交替的塑料和阻挡层的基底,或者薄玻璃与塑料的叠层体,如EP 0949850中所公开的。
可以用包封材料(未示出)包封器件以防止水分和氧气侵入。合适的包封材料包括玻璃片,具有合适的阻挡性质的膜,如二氧化硅、一氧化硅、氮化硅、或聚合物与介电材料的交替叠层(如例如WO 01/81649中所公开),或气密性容器(如例如WO 01/19142中所公开的)。在透明阴极器件的情形中,可沉积透明包封层如一氧化硅或二氧化硅达到微米级的厚度,但在一个优选的实施方案中,该层的厚度在20-300nm范围内。用于吸收可能渗透穿过基底或包封材料的任何大气水分和/或氧气的吸气剂材料可被设置在基底和包封材料之间。
溶液加工
用于形成式(I)的发光金属络合物及其组合物的可溶液加工配制物的合适溶剂可以选自常见的有机溶剂,例如单烷基苯或多烷基苯如甲苯和二甲苯,以及单烷氧基苯或多烷氧基苯,及其混合物。该配制物可以包含一种或多种溶剂。
该配制物可以包含溶解在溶剂中的式(I)化合物以及任选的溶解或分散(优选溶解)在溶剂中的一种或多种其它材料。
所述一种或多种其它材料可以包含以下或者由以下组成:主体材料以及一种或多种其它发光材料中的一种或多种。
用于形成含有式(I)化合物的发光层的示例性溶液沉积技术包括印刷和涂覆技术,例如旋涂、浸涂、辊到辊涂布或辊到辊印刷、刮刀涂布、狭缝模涂布、凹版印刷、丝网印刷和喷墨印刷。
涂覆方法(例如上述的涂覆方法)特别适合于其中发光层的图案化为不必要的器件—例如用于照明应用或简单的单色分段显示器。
印刷特别适合于高信息内容的显示器,尤其是全色显示器。可通过如下方式来喷墨印刷器件:在第一电极上方提供图案化的层,和限定用于印刷一种颜色(在单色器件的情形中)或多种颜色(在多色器件的情形中,尤其是全色器件)的凹坑(well)。图案化的层典型为被图案化以限定凹坑的光刻胶层,例如EP 0880303中所述。
作为凹坑的替代,可将墨印刷到图案化层内限定的沟道中。具体而言,可将光刻胶图案化以形成沟道,与凹坑不同的是,所述沟道在多个像素上方延伸并且可在沟道末端封闭或开放。
可以使用相同的涂覆和印刷方法来形成包括(当存在时)空穴注入层、电荷传输层和电荷阻挡层的OLED的其它层。
实施例
化合物实施例1
阶段1:在氮气气氛下将苯酰肼(25.99g,190.9mmol)置于烧瓶中并溶于120mL的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中。将该溶液搅拌并在冰浴中冷却,并且逐滴添加20mL(20.34g,190.9mmol)异丁酰氯和30mL NMP的混合物。添加完成后,使反应温热至室温并搅拌18小时。
将反应混合物倒入1.2L水中,并用2×600mL乙酸乙酯萃取该含水混合物。将合并的有机溶液在MgSO4上干燥,过滤并浓缩。通过用冷甲苯研制(trituration)从粗制混合物中除去残留的NMP,并且通过过滤收集产物,得到白色结晶固体,22.45g,57%产率。
阶段2:在氮气下将阶段1(22.0g,104.9mmol)置于烧瓶中并溶于350mL无水甲苯中。在室温下搅拌反应物并通过氮气流以固体形式分批添加PCl5(44.6g,209.8mmol)。将反应物在110℃加热4小时。冷却至室温后,将反应混合物倒入400mL冰水中并搅拌1小时。分离有机相并用200mL NaHCO3(10%水溶液)和200mL盐水洗涤,然后在MgSO4上干燥,过滤并浓缩。通过蒸馏除去一些苄基氯副产物,在没有进一步纯化的情况下使用所得油状物。通过GCMS确定产物(m/z=242)。
阶段3:将阶段2(15.0g,61.7mmol)和2,6-二甲基-4-正己基苯胺(13.94g,67.86mmol)置于烧瓶中并溶解在100mL二甲苯中。添加对甲苯磺酸(p-TSA)(0.6g,3.15mmol)并将反应物在125℃加热64小时。在反应时间的中途添加另外0.6g的p-TSA。将反应冷却至室温并添加100mL水,然后将混合物搅拌1小时。分离有机相并用100mL NaHCO3(5%水溶液)洗涤,在MgSO4上干燥,过滤并浓缩,从而得到浅棕色油状物。通过硅胶柱色谱法使用庚烷和乙酸乙酯的混合物纯化粗产物。使用庚烷/乙酸乙酯通过重结晶进一步纯化,得到8.7g白色结晶固体。48%产率。
化合物实施例1的合成:通过泵抽和用氮气回填将阶段3(1.84g,4.90mmol)和乙酰丙酮合铱(III)(0.60g,1.23mmol)放入置于惰性气氛下的烧瓶中。通过用氮气鼓泡将2mL十五烷脱气20分钟,然后添加到反应烧瓶中。将混合物在280℃下加热并将所得熔体搅拌41小时。冷却至室温得到黄色/棕色玻璃状固体,通过硅胶柱色谱法将其纯化,使用混合的庚烷/乙酸乙酯洗脱。通过在庚烷/甲苯中重结晶进一步纯化得到0.44g黄色固体,99.80%HPLC纯度。27%产率。
化合物实施例2-8
通过与化合物实施例1类似的方法形成化合物实施例2-8和12。
化合物实施例2:产量0.19g,98.86%纯度
化合物实施例3:产量1.08g,99.65%纯度
化合物实施例4:产量1.02g,99.82%纯度
化合物实施例5:产量1.76g,99.81%纯度
化合物实施例6:产量1.11g,99.84%纯度
化合物实施例7:产量0.28g,95.30%纯度
化合物实施例8:产量0.58g,99.23%纯度
化合物实施例11
阶段1:
将化合物实施例6(2.20g,1.79mmol)溶解在烧瓶中的二氯甲烷(30mL)中并用氮气吹扫。将溶液冷却至0℃,并在15分钟内分批加入N-溴代琥珀酰亚胺(0.950g,5.36mmol)。使反应缓慢温热至室温并搅拌20小时。然后通过添加100mL甲醇使反应猝灭。搅拌15min之后,通过过滤收集黄色沉淀物并用甲醇洗涤。产量为2.13g(81%),99.28%HPLC纯度;LCMS(ES+):m/z 1468([M+H]+),1506([M+K]+)。
阶段2:
将来自阶段2的产物(1g,0.681mmol)和3,5-二(4-叔丁基苯基)苯硼酸频哪醇酯(1.1g,2.35mmol)溶解在50mL甲苯中并通过用氮气鼓泡脱气40分钟。以固体形式添加Pd2(dba)3(0.0094g,0.0102mmol)和SPhos(0.0084,0.0204mmol),并用氮气对混合物鼓泡另外5分钟。分别地,用氮气对1.8mL Et4NOH(20%水)溶液(4.09mmol)鼓泡1小时。将反应加热至90℃,然后添加碱溶液并升温至110℃。在该温度下将反应搅拌20小时。在冷却至室温后,将含水部分从反应混合物中丢弃,并通过硅胶塞过滤有机溶液,用乙酸乙酯洗脱。蒸发溶剂得到黄色固体形式的粗产物。HPLC/LCMS分析显示存在残余(10%)的部分偶联的溴化物中间体,因此使用0.064g硼酸酯重复上述步骤。通过硅胶柱色谱法纯化所得新的粗产物(用二氯甲烷和乙酸乙酯的混合物洗脱),并从甲苯和乙腈的混合物中重结晶。产量为0.716g(47%),HPLC纯度为99.6%。
器件实施例1
制备具有以下结构的白色有机发光器件:
ITO/HIL/HTL/LEL/ETL/阴极
其中ITO是铟锡氧化物阳极;HIL是包含空穴注入材料的空穴注入层,HTL是空穴传输层,LEL是含有发光金属络合物和主体聚合物的发光层,以及ETL是电子传输层。
使用紫外线/臭氧清洁带有ITO的基底。通过旋涂可获自日产化学工业公司(Nissan Chemical Industries)的空穴注入材料的水性配制物并加热所得层,形成厚度约35nm的空穴注入层。
通过旋涂可交联的红色发射空穴传输聚合物并通过加热使该聚合物交联,形成厚度约20nm的红色发射空穴传输层。
通过旋涂沉积包含主体1的发光组合物形成约75nm厚度的绿色和蓝色发光层,该主体1掺杂有化合物实施例1(蓝色发光金属络合物)和绿色磷光性三(苯基吡啶)铱发射体,其中每个配体取代有烷基化的3,5-二苯基苯支化单元(dendron),主体1:化合物实施例1:绿色磷光性发射体的重量比为74:25:1。通过沉积如WO2012/133229所述的包含电子传输单元1的电子传输聚合物至10nm厚度形成电子传输层。
通过如下方式形成阴极:蒸镀约2nm厚度的氟化钠第一层,约100nm厚度的铝第二层,和约100nm厚度的银第三层。
主体1具有式:
通过如WO 00/53656中所述的Suzuki聚合形成红色发射空穴传输聚合物,得到包含如下的聚合物:式(Va)的可交联亚苯基重复单元;式(IX-1)的胺重复单元和3摩尔%的下式红色磷光基团:
电子传输单元1具有式:
比较器件1
如器件实施例1所述制备器件,区别之处在于用比较发射体1替换化合物实施例1:
参考图2,器件实施例1的亮度(实线)下降到初始亮度的70%所用的时间是比较器件1(虚线)的几倍。
器件实施例2
按照器件实施例1所述制备器件,区别之处在于用化合物实施例6代替化合物实施例1。
器件实施例3
如器件实施例2所述制备器件,区别之处在于用化合物实施例11代替化合物实施例6。
图3是器件实施例2(化合物实施例6)和器件实施例3(化合物实施例11)的亮度相对于时间的坐标图。
器件实施例4
制备具有以下结构的白色有机发光器件:
ITO/HIL/LEL(R)/LEL(G,B)/HBL/ETL/阴极
其中ITO是铟锡氧化物阳极;HIL是包含空穴注入材料的空穴注入层,LEL(R)是红色发光空穴传输层,LEL(G,B)是绿色和蓝色发光层,HBL是空穴阻挡层;以及ETL是电子传输层。
使用紫外线/臭氧清洁带有ITO(45nm)的基底。通过旋涂可获自日产化学工业公司的空穴注入材料的配制物形成厚度约35nm的空穴注入层。通过旋涂器件实施例1中所述的红色发射空穴传输聚合物并通过在180℃加热使该聚合物交联,形成厚度约20nm的红色发光层。通过旋涂化合物实施例A(74重量%)、绿色磷光发射体(1重量%)和化合物实施例12(24重量%)形成厚度约70nm的绿色和蓝色发光层,其中所述绿色磷光发射体是三(苯基吡啶)铱发射体,其中每个苯基吡啶配体取代有烷基化的3,5-二苯基苯支化单元。向发光层上蒸镀空穴阻挡化合物1的空穴阻挡层至10nm的厚度。通过旋涂包含电子传输单元1的聚合物至10nm的厚度形成电子传输层。在约3.5nm厚度的氟化钠第一层、约100nm厚度的铝层和约100nm厚度的银层的电子传输层上形成阴极。
比较器件4
如关于器件实施例4所述制备器件,区别之处在于用比较化合物12代替化合物实施例12:
图4是器件实施例4(化合物实施例12)和比较器件4(比较化合物12)的亮度相对于时间的坐标图。
虽然关于具体的示例性实施方案描述了本发明,然而应意识到在不偏离下列权利要求所述的本发明范围的情况下,本文所公开特征的各种修改、改变和/或组合对本领域技术人员而言将是明显的。

Claims (21)

1.一种式(I)的磷光化合物:
其中:
M是过渡金属;
L在每次出现时独立地是单齿配体或多齿配体;
R1在每次出现时独立地为支化C3-20烷基、环状C5-20烷基或式(II)的基团:
其中每个R5独立地是C1-10烷基;每个R6独立地是取代基;z为0或正整数;以及*是式(II)基团的连接点;
R2在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-10烷基;
R3在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-10烷基或式-(Ar1)p的基团,其中Ar1在每次出现时独立地为芳基或杂芳基,并且p为至少1;
每个R4独立地是取代基;
v为至少1;
w为0或正整数;
x为至少1;和
y为0或正整数。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中M选自铱、铂、锇、钯,铑和钌。
3.根据权利要求1或2所述的化合物,其中y为0。
4.根据权利要求3所述的化合物,其中x为3。
5.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中R1是式(II)的基团。
6.根据权利要求5所述的化合物,其中每个R5独立地是C1-10烷基。
7.根据权利要求5或6所述的化合物,其中z为0。
8.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中R3是C1-20烷基。
9.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中v为1。
10.根据权利要求9所述的化合物,其中式(I)的化合物具有式(Ia):
11.根据权利要求1-7、9和10任一项所述的化合物,其中Ar1在每次出现时独立地是未取代的或者取代有一个或多个C1-10烷基的苯基。
12.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中w为至少1,并且每个R4独立地选自直链、支化或环状的C1-20烷基和式-(Ar1)p基团,其中Ar1在每次出现时独立地为芳基或杂芳基,并且p为至少1。
13.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中该化合物具有峰值波长在400-490nm范围内的光致发光光谱。
14.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中R1是包含叔碳原子的支化C4-20烷基。
15.根据前述权利要求任一项所述的化合物,其中w是1。
16.组合物,其包含主体材料和根据前述权利要求任一项所述的化合物。
17.溶液,其包含溶解在一种或多种溶剂中的根据前述权利要求任一项所述的化合物或组合物。
18.一种有机发光器件,其包含阳极、阴极、以及介于阳极和阴极之间的发光层,其中该发光层包含根据权利要求1-16任一项的化合物或组合物。
19.根据权利要求18所述的有机发光器件,其中该器件发射白光。
20.一种形成根据权利要求18或19所述的有机发光器件的方法,所述方法包括以下步骤:在阳极和阴极之一的上方沉积所述发光层,以及在所述发光层上方沉积阳极和阴极中的另一个。
21.根据权利要求20所述的方法,其中通过沉积根据权利要求17所述的溶液并蒸发所述一种或多种溶剂来形成所述发光层。
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