本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含銥配合物的深藍(lán)色磷光材料與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光(簡(jiǎn)稱EL)，是一種由電能激發(fā)有機(jī)材料而發(fā)光的現(xiàn)象。早在1963年，美國(guó)紐約大學(xué)的M.Pope等人首先發(fā)現(xiàn)了有機(jī)化合物單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象。1987年，美國(guó)的柯達(dá)公司的鄧青云博士(C.W.Tang)利用有機(jī)電致發(fā)光的原理，用8-羥基喹啉鋁(Alq3)為發(fā)光層，真空蒸鍍制成了低驅(qū)動(dòng)電壓(約10V)、高效率(1.5lm/W)、高亮度(1000cd/m 2)的多層式結(jié)構(gòu)有機(jī)發(fā)光器件(Organic Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱OLED)。
根據(jù)所使用的有機(jī)材料的不同，OLED器件單元可分為小分子器件和高分子器件兩種，其中小分子器件常常具有多層夾心結(jié)構(gòu)，每層分別承擔(dān)不同的功能，如空穴傳輸層負(fù)責(zé)傳輸空穴，發(fā)光層負(fù)責(zé)發(fā)光，電子傳輸層負(fù)責(zé)傳輸電子等，保證各個(gè)功能層之間相互匹配，是獲得性能優(yōu)良的小分子器件的重要條件。發(fā)光機(jī)制的不同，小分子器件又可分為熒光器件和磷光器件兩種。由于電子和空穴從電極注入時(shí)，具有隨機(jī)性，因此當(dāng)電子和空穴在有機(jī)發(fā)光分子中再結(jié)合后，會(huì)因電子自旋對(duì)稱方式的不同，產(chǎn)生兩種激發(fā)態(tài)，一種是“非自旋對(duì)稱”的單重激發(fā)態(tài)，由單重激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的發(fā)光現(xiàn)象為熒光發(fā)光，另一種是“自旋對(duì)稱”的三重激發(fā)態(tài)，由三重激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的發(fā)光現(xiàn)象為磷光發(fā)光。
有機(jī)電致發(fā)光材料分為兩大類：有機(jī)電致熒光材料和有機(jī)電致磷光材料，其中有機(jī)電致熒光是單重態(tài)激子輻射失活的結(jié)果，與光致發(fā)光不同，在有機(jī)電致發(fā)光過程中，三線態(tài)激子和單線態(tài)激子是同時(shí)生成的。通常單線態(tài)激子和三線態(tài)激子的生成比例是1：3，而根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)的禁計(jì)的禁阻效應(yīng)，三線態(tài)激子主要發(fā)生非輻射衰減，對(duì)發(fā)光貢獻(xiàn)極小，只有單線態(tài)激子輻射發(fā)光，因此，對(duì)有機(jī)/聚合物電熒光器件來說，發(fā)光效率難以提高的根本原因在于發(fā)光過程為單線態(tài)激子的發(fā)光。
在有機(jī)發(fā)光器件研究的早期，人們即提出了三線態(tài)發(fā)光的設(shè)想，F(xiàn)orrest小組用八乙基卟啉鉑摻雜在小分子主體材料八羥基喹啉鋁中制成了紅色電致磷光發(fā)光器件，外量子效率達(dá)到4％，至此，電致磷光的研究開始得到學(xué)術(shù)界極大的關(guān)注，并在隨后的幾年里有機(jī)電致磷光研究得到了迅速發(fā)展。其中銥配合物因其三線態(tài)壽命較短，具有較好的發(fā)光性能，是開發(fā)得最多也是應(yīng)用前景最好的一種磷光材料，由于磷光材料在固體中有較強(qiáng)的三線態(tài)猝滅，一般都是用銥配合物作為摻雜客體材料，用較寬帶隙的材料作摻雜主體材料，通過能量轉(zhuǎn)移或直接將激子陷在客體上發(fā)光獲得高發(fā)光效率。如：已知的作為三原色(RGB)的(acac)Ir(btp)2、Ir(ppy)3和Firpic等，Baldo等，Appl.Phys.Lett.,Vol 75,No.1,4,1999；WO 00/70655；WO 02/7492；韓國(guó)公開專利2004-14346。
有機(jī)電致綠色磷光材料是研究的最早，也是發(fā)展最成熟的一類材料。2004年Hino＝等用旋涂的方式制作了磷光器件，外量子效率最大為29cd/A，這種簡(jiǎn)單器件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的高效率可歸因于材料良好的成膜性和主體到客體材料的能量轉(zhuǎn)移。Adachi等將(ppy)2Ir(acac)摻雜到TAZ中，以HMTPD作為空穴傳輸層，獲得了最大外量子效率為20％，能量效率為65lm/W的綠光器件，經(jīng)計(jì)算，其內(nèi)量子效率幾乎接近100％，三線態(tài)激子和單線態(tài)激子同時(shí)得到利用。但是迄今為止報(bào)道了一些用于紅色發(fā)光物質(zhì)或綠色發(fā)光物質(zhì)的優(yōu)異的常規(guī)銥絡(luò)合物，銥絡(luò)合物作為藍(lán)色發(fā)光物質(zhì)還很少，因?yàn)檫@些化合物與其他發(fā)光物質(zhì)相比壽命相當(dāng)短，其技術(shù)水平仍在大規(guī)模生產(chǎn)的初級(jí)階段。具體地說，藍(lán)色磷光劑大規(guī)模生產(chǎn)的可能性非常低，除非開發(fā)出一種能使藍(lán)色磷光劑表現(xiàn)出最佳性能的主體。
總而言之，目前用于OLED顯示技術(shù)中的藍(lán)光金屬銥磷光配合物無法同時(shí)滿足高色純度和高發(fā)光效率的要求，新型配體的開發(fā)應(yīng)用是解決這一問題的有效途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提一種高色純度和發(fā)光效率含銥配合物的磷光材料。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案是這樣的，一種含銥配合物的磷光材料，該磷光材料為如式I-1所示的化合物：
其中，R1選自氫原子、氰基，硝基，氟和三氟甲基中的任意一種；
M選自金屬銥原子；
Ar1、Ar2和Ar3分別選自取代的或未取代的C6-C10芳基、取代的或未取代的C6-C10雜環(huán)芳基中的任意一種。
優(yōu)選地，取代的或未取代的芳基中，芳基選自苯基；取代的或未取代的雜環(huán)芳基中，雜環(huán)芳基選自吡啶。
取代的C6-C10芳基或取代的C6-C10雜環(huán)芳基中，取代基選自甲基，異丙基，氰基，苯基，磺基，鹵代甲基或鹵素。
式I-1的化合物具體結(jié)構(gòu)式為：
本發(fā)明還提供了一種有機(jī)電致發(fā)光器件，由下至上依次由透明基片、陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極層組成；其中，所述有機(jī)發(fā)光層的材料上述的磷光材料和主體材料構(gòu)成；磷光材料與主體材料質(zhì)量比為1-10:100；所述的主體材料為式m-CBP,m-NBP或TDATA所示的化合物：
其中，透明基片為玻璃柔性基片；
構(gòu)成陽極層材料為無機(jī)材料或有機(jī)導(dǎo)電聚合物；所述無機(jī)材料為氧化鋯錫、氧化鋯、氧化錫鋯、白金、鋯或鋅；所述有機(jī)導(dǎo)電聚合物選自聚噻吩、聚苯乙烯撐和聚(噻吩[3，2-b]吡咯)中的至少一種。
構(gòu)成空穴注入層的材料為CBP，所述CBP的結(jié)構(gòu)式如式ⅰ下：
構(gòu)成所述空穴傳輸層的材料為NPB；NPB的結(jié)構(gòu)式如式ⅱ所示：
構(gòu)成電子傳輸層的材料為式Alac3、Liq或BPPy所示的化合物：
優(yōu)選地，磷光材料與主體材料質(zhì)量比為5:100。
所述空穴注入層的厚度為30-40nm，優(yōu)選為35nm，所述空穴傳輸層的厚度為5-15nm，優(yōu)選為10nm；所述有機(jī)發(fā)光層的厚度為20-80nm，優(yōu)選為40nm；所述電子傳輸層的厚度為10-30nm，優(yōu)選為20nm；所述陰極層的厚度為80-100nm，優(yōu)選為90nm。
有益效果：
1、本發(fā)明提供一種與常規(guī)的藍(lán)色磷光材料相比概念完全不同的藍(lán)色磷光材料，即以芳香族-咪唑-芳香族為核心的三歸化結(jié)構(gòu)銥(III)絡(luò)合物，再以金屬銥為中心構(gòu)成推電子-吸電子-推電子的特效結(jié)構(gòu)，與常規(guī)藍(lán)色磷光材料相比，本發(fā)明的藍(lán)色磷光材料具有更優(yōu)異的壽命從而有利于普通使用、并且即使在低摻雜濃度下仍具有高效發(fā)光特性的磷光化合物。
2、本發(fā)明提供的藍(lán)色磷光材料具有成膜性能優(yōu)異，發(fā)光效率高等特點(diǎn)，而且原料易得，制備簡(jiǎn)便，總體收率高，大大降低的磷光材料的成本。
3、3、本發(fā)明并提供有機(jī)電致發(fā)光器件，采用了本發(fā)明所述的藍(lán)色磷光材料作為發(fā)光摻雜劑，發(fā)光效率更高。
具體實(shí)施方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法、所用原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑獲得。
本發(fā)明提供的式I-1所示化合物，其制備方法可按如下反應(yīng)式制備而得：
其中，AB＝NaF，NaNO2,，NaCN，NaCF3，KF，KNO2,，KCN或KCF3。
實(shí)施例1化合物JGF-31的制備方法
1)稱取4.5g 7-吡啶-6(5H)-菲啶酮溶于100mL甲苯后，加入到三口瓶之中，溫度降至0～5度之后，緩慢加入五氯化磷5.7g，加入完畢溫度回升至100度，反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)，待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，加入飽和碳酸鈉水溶液進(jìn)行萃取，減壓蒸餾有機(jī)溶劑得到G-3化合物4.0g，收率為97％。
2)稱取4.0g G-3與1.7g硝酸鈉溶于150mL四氫呋喃后，加入到三口瓶之中，溫度升至35度反應(yīng)6小時(shí)，待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，緩慢加入1.0g硼氫化鈉反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)，待反應(yīng)完畢減壓蒸餾有機(jī)溶劑，加入二氯甲烷與水進(jìn)行萃取，得到減壓蒸餾有機(jī)溶劑得到G-4化合物3.2g，收率為89％。
3)稱取3.2g G-4與3.9g 2-溴-1-(4-吡啶)乙酮溶于100mL N,N-二甲基甲酰胺后，加入到三口瓶之中，溫度升至145度反應(yīng)24小時(shí)，待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫緩慢加入0.44mL溴水溶液反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，待反應(yīng)完畢加入過量蒸餾水，過濾，干燥得到G-5化合物5.4g，收率為88％。
4)稱取5.4g G-5與1.2g氟化鉀溶于50mL N,N-二甲基甲酰胺后，加入到三口瓶之中，溫度降至145度反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，待反應(yīng)完畢，加入過量蒸餾水，過濾，干燥，得到G-6化合物3.8g，收率為84％。
5)稱取3.8g G-6與1.2g三乙酰丙酮銥溶于2-丙三醇15ml后，加入到三口瓶中，加入完畢后升溫至220℃，整個(gè)滴加反應(yīng)溫度保持在220度～240度，繼續(xù)反應(yīng)36小時(shí)，待反應(yīng)完畢，降溫至室溫加入二氯甲烷和水進(jìn)行萃取，減壓蒸餾有機(jī)溶劑用丙酮重結(jié)晶得到JGF-31化合物1.7g，收率為63％。
(1)JGF-31：1HNMR(δ、CDCl3)：7.81～7.82(m,3H)，7.89-7.90(m,3H),8.02-8.16(m,9H)，8.61(m,3H),8.75(m,6H),8.86(s,3H),9.56(s,3H)。
(2)證實(shí)反應(yīng)得到的物質(zhì)確實(shí)是化合物JGF-31；
(3)玻璃化溫度(DSC)：196.6；
(4)UV最大吸收波長(zhǎng)(DCM)：308nm,316nm；
(5)磷光發(fā)射波長(zhǎng)(DCM)：442nm。
實(shí)施例2化合物JGF-32的制備方法
1)稱取4.8g 9-氟-6(5H)-菲啶酮溶于100mL甲苯后，加入到三口瓶之中，溫度降至0～5度之后，緩慢加入五氯化磷5.6g，加入完畢溫度回升至100度，反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)，待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，加入飽和碳酸鈉水溶液進(jìn)行萃取，減壓蒸餾有機(jī)溶劑得到G-1化合物5.0g，收率為96％。
2)稱取5.0g G-1與1.5g硝酸鈉溶于150mL四氫呋喃后，加入到三口瓶之中，溫度升至35度反應(yīng)5小時(shí)，待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，緩慢加入0.8g硼氫化鈉反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)，待反應(yīng)完畢減壓蒸餾有機(jī)溶劑，加入二氯甲烷與水進(jìn)行萃取，得到減壓蒸餾有機(jī)溶劑得到G-2化合物4.0g，收率為88％。
3)稱取4.0g G-2與4.1g 2-溴-1-(4-氟苯)乙酮溶于100mL N,N-二甲基甲酰胺后，加入到三口瓶之中，溫度升至145度反應(yīng)24小時(shí)，待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫緩慢加入0.46mL溴水溶液反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，待反應(yīng)完畢加入過量蒸餾水，過濾，干燥得到G-3化合物6.6g，收率為86％。
4)稱取6.6g G-3與氟化鈉溶于50mL N,N-二甲基甲酰胺后，加入到三口瓶之中，溫度降至145度反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，待反應(yīng)完畢，加入過量蒸餾水，過濾，干燥，得到G-4化合物5.0g，收率為89％。
5)稱取5.0g G-4與1.4g三乙酰丙酮銥溶于2-丙三醇15ml后，加入到三口瓶中，加入完畢后升溫至220℃，整個(gè)滴加反應(yīng)溫度保持在220度～240度，繼續(xù)反應(yīng)36小時(shí)，待反應(yīng)完畢，降溫至室溫加入二氯甲烷和水進(jìn)行萃取，減壓蒸餾有機(jī)溶劑用丙酮重結(jié)晶得到JGF-32化合物2.4g，收率為69％。
(1)JGF-32：1HNMR(δ、CDCl3)：7.11(s,3H),7.26～7.38(m 6H)，7.42(s,3H)，7.62～7.63(m,3H)，7.75～7.76(m,3H)，8.09-8.10(m,3H),8.16-8.17(m,6H),8.61-8.62(m,3H)。
(2)證實(shí)反應(yīng)得到的物質(zhì)確實(shí)是化合物JGF-32；
(3)玻璃化溫度(DSC)：164.5；
(4)UV最大吸收波長(zhǎng)(DCM)：306nm,314nm；
(5)磷光發(fā)射波長(zhǎng)(DCM)：431nm。
實(shí)施例3
一種有機(jī)電致發(fā)光器件，由下至上依次由透明基片、陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極層組成；
其中，透明基片為玻璃柔性基片；
構(gòu)成陽極層材料為氧化鋯錫；
構(gòu)成空穴注入層的材料為CBP，所述CBP的結(jié)構(gòu)式如式ⅰ下，
所述空穴注入層的厚度為35nm：
構(gòu)成所述空穴傳輸層的材料為NPB；NPB的結(jié)構(gòu)式如式ⅱ所示：
所述空穴傳輸層的厚度10nm；
有機(jī)發(fā)光層的材料由實(shí)施例2所得的化合物JGF-32和化合物TDATA構(gòu)成，兩者的質(zhì)量比為5:100；
有機(jī)發(fā)光層的厚度為40nm
構(gòu)成電子傳輸層的材料為式Liq所示的化合物：
所述電子傳輸層的厚度為20nm；
構(gòu)成陰極層的材料為鎂/銀合金層，所述陰極層的厚度為90nm
具體的制備方法包括如下步驟：
1)將涂布了ITO導(dǎo)電層的玻璃基片在清洗劑中超聲處理60分鐘，在去離子水中沖洗，在丙酮/乙醇混合溶劑中超聲30分鐘，在潔凈的環(huán)境下烘烤至完全干燥，用紫外光清洗機(jī)照射20分鐘，并用低能陽離子束轟擊表面。
2)把上述處理好的ITO玻璃基片置于真空腔內(nèi)，抽真空至1×10-5～8×10-3Pa，在陽極層上繼續(xù)分別蒸鍍化合物CBP作為空穴注入層，蒸鍍速率為0.2nm/s，蒸鍍膜厚為35nm；
3)在上述空穴注入層上繼續(xù)蒸鍍化合物NPB為空穴傳輸層，蒸鍍速率為0.1nm/s，蒸鍍膜厚為10nm；
4)在空穴傳輸層上繼續(xù)蒸鍍一層實(shí)施例2所得化合物JGF-32和化合物mCBP作為器件的發(fā)光層，化合物JGF-32與mCBP的蒸鍍速率比為1：100，化合物JGF-32的用量為mCBP質(zhì)量的5％，蒸鍍速率為0.2nm/s，蒸鍍所得有機(jī)發(fā)光層的膜厚為40nm；
5)在有機(jī)發(fā)光層上繼續(xù)蒸鍍一層化合物L(fēng)iq作為器件的電子傳輸層，蒸鍍速率為0.1nm/s，蒸鍍膜厚為20nm；
6)在電子傳輸層之上依次蒸鍍鎂/銀合金層作為器件的陰極層，其中鎂/銀合金層的蒸鍍速率為1.0～2.0nm/s，蒸鍍膜厚為90nm，鎂和銀的質(zhì)量比為1：9，得到本發(fā)明提供的器件OLED-1。
按照與上相同的步驟，僅將步驟4)所用JGF-32替換為化合物JGF-44，得到本發(fā)明提供的OLED-2；
所得器件OLED-1至OLED-4的性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明構(gòu)思的引導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，所附權(quán)利要求概括了本發(fā)明的范圍。