CN110746464A - 红色磷光化合物和使用该化合物的有机电致发光器件 - Google Patents

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CN110746464A CN201910857612.5A CN201910857612A CN110746464A CN 110746464 A CN110746464 A CN 110746464A CN 201910857612 A CN201910857612 A CN 201910857612A CN 110746464 A CN110746464 A CN 110746464A
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郑贤哲
赵晓宇
华万鸣
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Abstract

本发明公开了红色磷光化合物和使用该化合物的有机电致发光器件，在包括彼此顺次沉积的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极的有机电致发光器件中，有机电致发光器件可以使用下式Ⅰ所表示的磷光化合物作为发光层的掺杂剂：
Figure DDA0002195729180000011
其中,R1,R2,R3,R4和R5独立选自H,C1～C6烷基,C5～C8环烷基的一种。其中X独立选自C1～C6烷基,C5～C8环烷基的一种,该红色磷光材料具有高效率,高色纯度和窄光谱效果。

Description

红色磷光化合物和使用该化合物的有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光器件，具体而言，涉及红色磷光化合物和使用它的有机电致发光器件。特别地，本发明涉及用作有机电致发光器件的发光层的掺杂剂的红色磷光体。
背景技术
近年来，随着显示器件的尺寸越来越大，越来越需要占用较少空间的平板显示器件。该平板显示器件包括有机电致发光器件，也称为有机发光二极管(OLED)。该有机电致发光器件的技术正在以巨大的速度发展，已经公开了许多原型。
当电荷注入到电子注入电极(阴极)和空穴注入电极(阳极)之间形成的有机层中时，有机电致发光器件发光。更具体地，当电子和空穴形成一对时发光，新产生的电子空穴对衰减。可以在柔性透明基板如塑料上形成有机电致发光器件。也可以在比等离子体显示板或无机电致发光(EL)显示器中需要的电压更低的电压(即低于或等于10V的电压)下驱动有机电致发光器件。有机电致发光器件的有利之处在于，其与其他显示器件相比消耗更少的能量和提供优异的颜色显示。而且，由于有机电致发光器件使用三色(即绿色，蓝色和红色)，可以再现图片，所以有机电致发光器件被广泛地认为是可以再现清晰图像的下一代颜色显示器件。
制造有机发光二极管(EL)器件的过程描述如下:
(1)将阳极材料涂布在透明基板上。一般使用氧化铟锡(ITO)作阳极材料。
(2)在阳极材料上沉积空穴注入层(HIL)。空穴注入层由具有10纳米(nm)至30(nm)厚度的铜酞菁(CuPc)层形成。
(3)然后沉积空虚传输层(HTL)。空穴传输层主要由4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯氨基]联苯(NPB)形成，先用真空蒸发处理，然后涂布至具有30纳米(nm)至60纳米(nm)的厚度。
(4)此后，形成有机发光层。此时，如果需要，可以加入掺杂剂。在发绿光的情况中，有机发光层一般由真空蒸发至具有30纳米(nm)至60纳米(nm)厚度的三(8-羟基喹啉酸)铝(Alq3)形成。并且使用，MQD(N-甲基喹吖啶铜)作为掺杂剂(或杂质)。
(5)在有机发光层上依次形成电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)，或在有机发光层上形成电子注入/传输层。在发绿光的情况中，步骤(4)的Alq3具有优异的电子传输能力。因此，并非必须地需要电子注入和传输层。
(6)最后涂布阴极层，在整个结构上涂布保护层。
依照在上述结构中形成发光层的方法，决定了分别发出(或显示)蓝，绿，红颜色的发光器件。作为发光材料，由从每个电极注入的电子和空穴的重组而形成激子。单线态激子发射荧光，三线态激子发射磷光。发射荧光的单线态激子具有25％的形成可能性，而发射磷光的三线态激子具有75％的形成可能性。因此，与单线态激子相比，三线态激子提供更大的发光效率。在这样的磷光材料中，红色磷光材料比荧光材料可以具有更大的发光效率。因此，作为提高有机电致发光器件的效率的重要因素，红色磷光材料正在被广泛研究。
当使用这样的磷光材料时，需要高发光效率，高色纯度和延长的耐久性。最特别地，当使用红色磷光材料时，随色纯度增加(即CIE色度坐标的X值变得更大)，可见度降低，从而导致难以提供高发光效率。因此，需要开发能提供优异的色度坐标(X的CIE色纯度＝0.65以上)，提高的发光效率和延长的耐久性的红色磷光材料。
发明内容
用以解决所述问题的本发明的目的在于，提供红色磷光化合物和使用所述红色磷光化合物的有机电致发光器件，其基本消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
用以解决所述问题的本发明的另一目的在于，通过将式(Ⅰ)所示的化合物结合入有机电致发光器件的发光层中作为掺杂剂，从而提供具有高色纯度、高亮度和长耐久性的有机电致发光器件。
通过提供下式(Ⅰ)所示的红色磷光化合物可以达到本发明的目的。
一种下式(Ⅰ)所表示的红色磷光化合物：
Figure BDA0002195729160000031
其中,R1,R2,R3,R4和R5独立选自H,C1～C6烷基,C5～C8环烷基的一种。
其中,X独立选自C1～C6烷基,C5～C8环烷基的一种。
进一步的，所述C1～C6烷基或C5～C8环烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环戊基和环己基中的一种。
进一步的，所述C1～C6烷基或C5～C8环烷基的氢原子都被氘原子所取代。
进一步的，所述La基团选自下列结构式中的一种：
Figure BDA0002195729160000041
Figure BDA0002195729160000051
进一步的，所述的红色磷光化合物，其中式(Ⅰ)是下列结构式中的任一个：
Figure BDA0002195729160000081
Figure BDA0002195729160000091
Figure BDA0002195729160000101
Figure BDA0002195729160000111
Figure BDA0002195729160000121
Figure BDA0002195729160000131
Figure BDA0002195729160000141
Figure BDA0002195729160000151
Figure BDA0002195729160000161
Figure BDA0002195729160000171
Figure BDA0002195729160000191
Figure BDA0002195729160000211
Figure BDA0002195729160000221
Figure BDA0002195729160000231
Figure BDA0002195729160000241
Figure BDA0002195729160000251
Figure BDA0002195729160000261
Figure BDA0002195729160000271
在本发明的另一方面中，提供包括彼此顺次沉积的阳极，空穴注入层，空穴传输层，发光层，电子传输层，电子注入层和阴极的有机电致发光器件，其中该有机电致发光器件可以使用上述磷光化合物中任一个作为发光层的掺杂剂。
这里可以使用Al和Zn金属络合物和咔唑衍生物中的任一种作为发光层的主体材料，掺杂剂的用量范围可以在重量比0.1％～50％范围内。当使用的掺杂剂的量在上述范围内时，可以提高本发明的效率。并且每种Al和Zn金属络合物的配体可以包括喹啉基，联苯基，异喹啉基，苯基，甲基喹啉基，二甲基喹啉基，二甲基异喹啉基，其中咔唑衍生物可以包括CBP。
附图说明
图1说明表示随有机电致发光器件的色纯度增加(即随色度坐标的X值变得更大)可见度降低的图。
图2说明在本发明的实施方案中使用的化合物铜(Ⅱ)酞菁(CuPc)，NPB，(btp)2Ir(acac)，Alq3和BAlq的结构式。
具体实施方式
下文详细地参照本发明的优选实施方案，附图中例示了它们的例子。
下文描述形成根据本发明的红色磷光化合物的方法。
形成例
1.中间体Sub-1的合成
Figure BDA0002195729160000281
在氮气保护条件下,向四氢铝锂(4.5g,119.0mmol)和干燥的四氢呋喃(100mL)的混合物中滴加2-氨基-5-甲基苯甲酸(15.0g,99.2mmol)和干燥的四氢呋喃(50mL)溶液,滴加结束，在室温条件下搅拌2小时,滴加10mL水猝灭,再加入氢氧化钠(5g)和水(50mL)的溶液。过滤,滤液用乙酸乙酯提取,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,减压浓缩。浓缩物用乙酸乙酯/石油醚结晶,得到中间体Sub-1(11.6g,收率85％))。LC-MS:M/Z 138.2(M+H)+
2.中间体Sub-2的合成
Figure BDA0002195729160000282
将中间体Sub-1(10.0g,72.9mmol),3,5-二甲基苯乙酮(16.2g,109.3mmol),三(三苯基膦)二氯化钌(II)(2mol％)和氢氧化钾(4.5g,80.2mmol)及甲苯(100mL)加入反应瓶中,加热搅拌至回流,通过冷凝回流分水器分水。当反应结束,降至室温,垫硅胶过滤。产品进一步过柱纯化(洗脱液:正己烷/乙酸乙酯＝2/100)浓缩,最后通过异丙醇结晶得到中间体Sub-2(10.5g,收率58％)。LC-MS：M/Z 248.3(M+H)+
3.中间体Sub-3的合成
Figure BDA0002195729160000291
在氮气保护条件下,向四氢铝锂(10.6g,279.8mmol)和干燥的四氢呋喃(250mL)的混合物中滴加2-氨基-5-氯苯甲酸(40.0g,233.1mmol)和干燥的四氢呋喃(300mL)溶液,滴加结束，在室温条件下搅拌2小时,滴加15mL水猝灭,再加入氢氧化钠(10g)和水(100mL)的溶液。过滤,滤液用乙酸乙酯提取,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,减压浓缩。浓缩物用乙酸乙酯/石油醚结晶,得到中间体Sub-3(31.2g,收率85％))。LC-MS:M/Z 158.6(M+H)+
4.中间体Sub-4的合成
Figure BDA0002195729160000292
将中间体Sub-3(30.0g,190.4mmol),3,5-二甲基苯乙酮(56.4g,380.7mmol),三(三苯基膦)二氯化钌(II)(2mol％)和氢氧化钾(11.7g,209.4mmol)及甲苯(350mL)加入反应瓶中,加热搅拌至回流,通过冷凝回流分水器分水。当反应结束,降至室温,垫硅胶过滤。产品进一步过柱纯化(洗脱液:正己烷/乙酸乙酯＝2/100)浓缩,最后通过异丙醇结晶得到中间体Sub-4(28.0g,收率55％)。LC-MS：M/Z268.8(M+H)+
5.中间体Sub-5的合成
Figure BDA0002195729160000301
在氩气保护下,在双颈圆底烧瓶中加入中间体Sub-4(15.0g,56.0mmol),MnCl2(1mol％)和THF(180mL)。冷却至0℃后,通过注射器缓慢加入2M-异丙基氯化镁(42.0mL,84.0mmol)。0℃下搅拌4小时,将反应混合物用饱和氯化铵溶液(100mL)和水(150mL)淬灭。用EtOAc萃取,无水硫酸镁干燥。在真空中除去溶剂后,过柱(正己烷:EtOAc＝50:1)纯化粗产物,得到中间体Sub-5(10.0g,收率65％)。LC-MS:M/Z 276.4(M+H)+
6.中间体Sub-6的合成
Figure BDA0002195729160000302
将中间体Sub-4(10.0g,37.3mmol),异丁基硼酸(7.6g,74.7mmol),三(二亚苄基丙酮)二钯(2mol％),2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(4mol％),磷酸钾(单水)(31.7g,149.4mmol),甲苯(150mL),氮气置换,并在氮气保护状态留下加热回流反应18小时。将反应体系降至室温,用洗脱液为正己烷/乙酸乙酯＝100/2过柱纯化,得到中间体Sub-6(9.3g,收率86％)。LC-MS:M/Z 290.4(M+H)+
7.二氯交联二聚体配合物的合成
Figure BDA0002195729160000311
将三氯化铱的一水合物(4.0g,13.4mmol),中间体Sub-2(7.3g,29.5mmol)和二乙醇单乙醚与蒸馏水的比例为3/1(120mL/40mL)的混合溶液,加入干燥的两口圆底烧瓶中,加热回流反应24小时,然后加入适量的蒸馏水,再将析出的固体过滤,并用甲醇和石油醚洗涤固体,得到二氯交联二聚体配合物(5.9g,收率61％)。LC-MS：M/Z 1441.7(M+H)+
8.RD-003的合成
Figure BDA0002195729160000312
将二氯交联二聚体配合物(3.0g,2.1mmol),3,7-二乙-3,7-二甲基-4,6-二酮(1.5g,6.2mmol),无水碳酸钠(1.1g,10.4mmol)和2-乙氧基乙醇80ml加入双口圆底烧瓶中,然后加热回流反应6小时,停止加热,降至室温,加入适量的蒸馏水,过滤出固体。将固体溶解在二氯甲烷中,过硅胶短柱。在减压条件下除去溶剂,浓缩得到的固体先后用甲醇和石油醚洗涤,得到RD-003(2.3g,收率59％)所需产物。LC-MS:M/Z 925.2(M+H)+
9.二氯交联二聚体配合物的合成
Figure BDA0002195729160000321
将三氯化铱的一水合物(4.0g,13.4mmol),中间体Sub-5(8.1g,29.5mmol)和二乙醇单乙醚与蒸馏水的比例为3/1(120mL/40mL)的混合溶液,加入干燥的两口圆底烧瓶中,加热回流反应24小时,然后加入适量的蒸馏水,再将析出的固体过滤,并用甲醇和石油醚洗涤固体,得到二氯交联二聚体配合物(6.0g,收率58％)。LC-MS：M/Z 1553.9(M+H)+
10.RD-045的合成
Figure BDA0002195729160000322
将二氯交联二聚体配合物(3g,1.9mmol),3,7-二乙-3,7-二甲基-4,6-二酮(1.4g,5.8mmol),无水碳酸钠(1.0g,9.7mmol)和2-乙氧基乙醇80ml加入双口圆底烧瓶中,然后加热回流反应6小时,停止加热,降至室温,加入适量的蒸馏水,过滤出固体。将固体溶解在二氯甲烷中,过硅胶短柱。在减压条件下除去溶剂,浓缩得到的固体先后用甲醇和石油醚洗涤,得到RD-045(2.1g,收率56％)所需产物。LC-MS:M/Z 981.4(M+H)+
11.二氯交联二聚体配合物的合成
Figure BDA0002195729160000331
将三氯化铱的一水合物(4g,13.4mmol),中间体Sub-6(8.5g,29.5mmol)和二乙醇单乙醚与蒸馏水的比例为3/1(120mL/40mL)的混合溶液,加入干燥的两口圆底烧瓶中,加热回流反应24小时,然后加入适量的蒸馏水,再将析出的固体过滤,并用甲醇和石油醚洗涤固体,得到二氯交联二聚体配合物(6.0g,收率56％)。LC-MS：M/Z 1610.0(M+H)+
12.RD-071的合成
Figure BDA0002195729160000332
将二氯交联二聚体配合物(3g,1.9mmol),3,7-二乙-3,7-二甲基-4,6-二酮(1.3g,5.6mmol),无水碳酸钠(1.0g,9.3mmol)和2-乙氧基乙醇80ml加入双口圆底烧瓶中,然后加热回流反应6小时,停止加热,降至室温,加入适量的蒸馏水,过滤出固体。将固体溶解在二氯甲烷中,过硅胶短柱。在减压条件下除去溶剂,浓缩得到的固体先后用甲醇和石油醚洗涤,得到RD-071(2.1g,收率55％)所需产物。LC-MS:M/Z 1009.4(M+H)+
下文给出优选实施方案的例子以描述本发明。显然应理解的是，本发明不仅仅局限于所提出的实施方案。
实施例1
使ITO玻璃基板图案化,以具有3mm×3mm的发光区域。然后,洗涤图案化的ITO玻璃基板。随后将该基板安放在真空室。标准压力设定为1×10-6托。此后,在ITO基板上以CuPc
Figure BDA0002195729160000343
NPB
Figure BDA0002195729160000342
BAlq+RD-003(5％)
Figure BDA0002195729160000341
Alq3
Figure BDA0002195729160000344
LiF
Figure BDA0002195729160000345
和Al
Figure BDA0002195729160000346
的顺序形成有机物质的层。在0.9mA下,亮度等于1430cd/m2(6.1V)。此时,CIEx＝0.657,CIE y＝0.341。
实施例2
使ITO玻璃基板图案化,以具有3mm×3mm的发光区域。然后,洗涤图案化的ITO玻璃基板。随后将该基板安放在真空室。标准压力设定为1×10-6托。此后,在ITO基板上以CuPcNPB
Figure BDA0002195729160000348
BAlq+RD-045(5％)
Figure BDA0002195729160000349
Alq3
Figure BDA00021957291600003410
LiF
Figure BDA00021957291600003411
和Al
Figure BDA00021957291600003412
的顺序形成有机物质的层。在0.9mA下,亮度等于1329cd/m2(6.3V)。此时,CIEx＝0.659,CIEy＝0.339。
实施例3
使ITO玻璃基板图案化,以具有3mm×3mm的发光区域。然后,洗涤图案化的ITO玻璃基板。随后将该基板安放在真空室。标准压力设定为1×10-6托。此后,在ITO基板上以CuPc
Figure BDA00021957291600003413
NPB
Figure BDA00021957291600003414
BAlq+RD-071(5％)
Figure BDA00021957291600003415
Alq3
Figure BDA00021957291600003416
LiF
Figure BDA00021957291600003417
和Al
Figure BDA00021957291600003418
的顺序形成有机物质的层。在0.9mA下,亮度等于1449cd/m2(6.2V)。此时,CIEx＝0.658,y＝0.340。
对比例
使ITO玻璃基板图案化,以具有3mm×3mm的发光区域。然后,洗涤图案化的ITO玻璃基板。随后将该基板安放在真空室。标准压力设定为1×10-6托。此后,在ITO基板上以CuPc
Figure BDA0002195729160000352
NPB
Figure BDA0002195729160000353
BAlq+(btp)2Ir(acac)(5％)
Figure BDA0002195729160000354
Alq3LiF
Figure BDA0002195729160000356
和Al
Figure BDA0002195729160000357
的顺序形成有机物质的层。在0.9mA下,亮度等于780cd/m2(7.5V)。此时,CIEx＝0.659,y＝0.329。
依据上述实施例和对比例效率、色度坐标和亮度的特性显示在下表1中。
表1
Figure BDA0002195729160000351
如表1所示，甚至当色纯度高时，该器件在低电压下也高效率地运行。并且，与对比例相比，实施例的电流效率增加70％以上。
本领域的技术人员将明显看到，在不脱离本发明的精神和范围下，本发明可以有许多修改和变化。因此可以预期到，本发明覆盖在附带权利要求的范围及其相当范围内提供的本发明的修改和变化。
工业应用性
通过使用式(Ⅰ)所示的化合物作为有机电致发光器件的发光层，本发明提供具有优异的色纯度和亮度以及延长的耐久性的有机电致发光器件。

Claims (8)

1.一种红色磷光化合物，其特征在于，其结构式如式I所示,
Figure FDA0002195729150000011
其中,R1,R2,R3,R4和R5独立选自H,C1～C6烷基,C5～C8环烷基的一种，其中X独立选自C1～C6烷基,C5～C8环烷基的一种。
2.如权利要求1所述的红色磷光化合物，其特征在于，所述C1～C6烷基或C5～C8环烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环戊基和环己基中的一种。
3.如权利要求2所述的红色磷光化合物，其特征在于，所述C1～C6烷基或C5～C8环烷基的氢原子都被氘原子所取代。
4.如权利要求1所述的红色磷光化合物，其特征在于，所述La基团选自下列结构式中的一种：
Figure FDA0002195729150000021
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5.如权利要求1所述的红色磷光化合物，其中式(Ⅰ)是下列结构式中的任一个：
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6.一种有机电致发光器件，其特征在于：所述器件包括彼此顺次沉积的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极；所述有机电致发光器件包含权利要求1-5中任何一种化合物作为掺杂剂。
7.如权利要求6所述的有机电致发光器件，其中使用Al或Zn金属络合物和咔唑衍生物中的任一种作为发光层的主体材料，且其中掺杂剂的用量范围在重量比0.1％～50％范围内。
8.如权利要求6所述的有机电致发光器件，其中每种Al和Zn金属络合物的配体包括喹啉基，联苯基，异喹啉基，苯基，甲基喹啉基，二甲基喹啉基，二甲基异喹啉基，且其中咔唑衍生物包括CBP。
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