本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，特別是涉及一種三苯基磷氧衍生物及電致磷光發(fā)光器件。

背景技術(shù)：

1987年，鄧青云教授和Vanslyke采用了超薄膜技術(shù)，用透明導(dǎo)電膜作陽(yáng)極，AlQ₃作發(fā)光層，三芳胺作空穴傳輸層，Mg/Ag合金作陰極，制成了雙層有機(jī)電致發(fā)光器件。

1990年，Burroughes等人發(fā)現(xiàn)了以共軛高分子PPV為發(fā)光層的OLED，從此在全世界范圍內(nèi)掀起了OLED研究的熱潮。

由于自旋限制的影響，在日常生活中我們看到的多為熒光現(xiàn)象。最初的OLED技術(shù)研究主要集中在熒光器件方向。但是，根據(jù)自旋量子統(tǒng)計(jì)理論，熒光電致發(fā)光器件，其最大內(nèi)量子效率只有25％，而磷光電致發(fā)光器件，則可以達(dá)到100％。因此在1999年Forrest和Thompson等將綠光磷光材料Ir(ppy)₃以6wt％的濃度摻雜在4,4’-N,N’-二咔唑-聯(lián)苯(CBP)的主體材料中，獲得綠光OLED最大外量子效率(EQE)達(dá)到8％，突破了電致熒光器件的理論極限之后，人們對(duì)磷光發(fā)光材料產(chǎn)生了高度關(guān)注。從那之后，電致磷光材料和磷光器件一直是OLED研究的熱點(diǎn)。

對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體材料，其電子傳輸速率比空穴傳輸速率要慢很多倍；因此由于電子遷移率較低，導(dǎo)致發(fā)光器件的效率較低且發(fā)光器件的效率滾降較大。

故，有必要提供一種三苯基磷氧衍生物及電致磷光發(fā)光器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種可使相應(yīng)的發(fā)光器件的發(fā)光效率較高且效率滾降較小的三苯基磷氧衍生物及電致磷光發(fā)光器件；以解決現(xiàn)有的發(fā)光器件的電子遷移率較低，導(dǎo)致發(fā)光器件的效率較低且發(fā)光器件的效率滾降較大的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種三苯基磷氧衍生物，用于磷光主體及電子傳輸材料，其特征在于，所述三苯基磷氧衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

其中，所述結(jié)構(gòu)通式中的R為H或具有電子傳輸特性的取代基團(tuán)。

在本發(fā)明所述的三苯基磷氧衍生物中，所述具有電子傳輸特性的取代基團(tuán)包括：

在本發(fā)明所述的三苯基磷氧衍生物中，所述R為結(jié)構(gòu)相同的取代基團(tuán)；或所有的所述R中，至少存在兩種不同結(jié)構(gòu)的取代基團(tuán)。

在本發(fā)明所述的三苯基磷氧衍生物中，同一苯環(huán)的所有R為結(jié)構(gòu)相同的取代基團(tuán)；或同一苯環(huán)的所有R中至少存在兩種不同結(jié)構(gòu)的取代基團(tuán)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電致磷光發(fā)光器件，其包括依次設(shè)置的基板、透明陽(yáng)極、空穴注入層、空穴傳輸層、激子阻隔層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層以及陰極，其中所述發(fā)光層至少部分包括上述的三苯基磷氧衍生物。

在本發(fā)明所述的電致磷光發(fā)光器件中，所述透明陽(yáng)極為ITO，所述空穴注入層為MoO₃，所述空穴傳輸層為TAPC,所述激子阻隔層為TCTA，所述發(fā)光層為摻雜Ir(ppy)₃的所述三苯基磷氧衍生物，所述電子傳輸層為TmPyPB，所述電子注入層為L(zhǎng)iF，所述陰極為Al。

在本發(fā)明所述的電致磷光發(fā)光器件中，所述三苯基磷氧衍生物為pNBIPO、pPBIPO、mNBIPO或mPBIPO。

在本發(fā)明所述的電致磷光發(fā)光器件中，所述空穴注入層的厚度為8nm至12nm，所述空穴傳輸層的厚度為60nm至80nm，所述激子阻隔層的厚度為4nm至6nm，所述發(fā)光層的厚度為15nm至25nm，所述電子傳輸層的厚度為35nm至45nm，所述電子注入層的厚度為0.8nm至1.2nm。

在本發(fā)明所述的電致磷光發(fā)光器件中，所述TAPC的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

所述TCTA的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

所述Ir(ppy)₃的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

所述TmPyPB的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

在本發(fā)明所述的電致磷光發(fā)光器件中，所述pNBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

所述pPBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

所述mNBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

所述mPBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

相較于現(xiàn)有的三苯基磷氧衍生物及電致磷光發(fā)光器件，本發(fā)明的三苯基磷氧衍生物及電致磷光發(fā)光器件通過將三苯基磷氧衍生物的R基團(tuán)均使用H或具有電子傳輸特性的取代基團(tuán)，提高了發(fā)光器件的電子遷移率以及發(fā)光效率，并降低了發(fā)光器件的效率滾降；解決了現(xiàn)有的發(fā)光器件的電子遷移率較低，導(dǎo)致發(fā)光器件的效率較低且發(fā)光器件的效率滾降較大的技術(shù)問題。

為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下：

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a至圖2d為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)能級(jí)示意圖；

圖3為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的亮度-電壓-電流密度曲線圖；

圖4為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的功率效率-電流效率-亮度曲線圖；

圖5為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的電致發(fā)光強(qiáng)度-波長(zhǎng)曲線圖；

圖6為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的電場(chǎng)強(qiáng)度-電子遷移率曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下各實(shí)施例的說(shuō)明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「?jìng)?cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用以說(shuō)明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。

在圖中，結(jié)構(gòu)相似的單元是以相同標(biāo)號(hào)表示。

請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2a、圖2b、圖2c以及圖2d，圖1為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a至圖2d為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)能級(jí)示意圖。本優(yōu)選實(shí)施例的電致磷光發(fā)光器件10包括依次設(shè)置的基板11、透明陽(yáng)極12、空穴注入層13、空穴傳輸層14、激子阻隔層15、發(fā)光層16、電子傳輸層17、電子注入層18以及陰極19。其中發(fā)光層16至少部分包括三苯基磷氧衍生物。

該三苯基磷氧衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

其中結(jié)構(gòu)通式中的R為H或具有電子傳輸特性的取代基團(tuán)。

具有電子傳輸特性的取代基團(tuán)包括但不限于：

其中R為結(jié)構(gòu)相同的取代基團(tuán)或所有的R中，至少存在兩種不同結(jié)構(gòu)的取代基團(tuán)。同一苯環(huán)的所有R為結(jié)構(gòu)相同的取代基團(tuán)，或同一苯環(huán)的所有R中至少存在兩種不同結(jié)構(gòu)的取代基團(tuán)。

本優(yōu)選實(shí)施例的電致磷光發(fā)光器件10的透明陽(yáng)極12的材料為ITO(Indium Tin Oxides，氧化銦錫)；空穴注入層13的材料為MoO₃(三氧化鉬)；空穴傳輸層14的材料為TAPC；激子阻擋層15的材料為TCTA；發(fā)光層16的客體材料為磷光材料Ir(ppy)₃，發(fā)光層16的主體材料為三苯基磷氧衍生物；電子傳輸層17的材料為TmPyPB；電子注入層18的材料為L(zhǎng)iF(氟化鋰)；陰極19的材料為Al。

其中三苯基磷氧衍生物可為pNBIPO、pPBIPO、mNBIPO或mPBIPO。

其中pNBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

pPBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

mNBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

mPBIPO的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

Ir(ppy)₃的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

TmPyPB的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

TAPC的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

TCTA的結(jié)構(gòu)通式如下所示：

本優(yōu)選實(shí)施例的電致磷光發(fā)光器件中，空穴注入層13的厚度為8nm至12nm，優(yōu)選為10nm；空穴傳輸層14的厚度為35nm至45nm，優(yōu)選為40nm；激子阻擋層15的厚度為4nm至6nm，優(yōu)選為5nm；發(fā)光層16的厚度為15nm-25nm，優(yōu)選為20nm；電子傳輸層17的厚度為35nm-45nm，優(yōu)選為40nm；電子注入層18的厚度為0.8nm至1.2nm，優(yōu)選為1nm。陰極19的厚度為140nm至160nm，優(yōu)選為150nm。

四種不同發(fā)光層的電致磷光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)能級(jí)請(qǐng)參照?qǐng)D2a至圖2d。

當(dāng)三苯基磷氧衍生物的一個(gè)R為其余R均為H時(shí)，該三苯基磷氧衍生物為4-(1-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧，即pNBIPO。

當(dāng)三苯基磷氧衍生物的一個(gè)R為其余R均為H時(shí)，該三苯基磷氧衍生物為4-(2-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧，即pPBIPO。

當(dāng)三苯基磷氧衍生物的一個(gè)R為其余R均為H時(shí)，該三苯基磷氧衍生物為3-(1-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧，即mNBIPO。

當(dāng)三苯基磷氧衍生物的一個(gè)R為其余R均為H時(shí)，該三苯基磷氧衍生物為3-(2-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧，即mPBIPO。

其中本優(yōu)選實(shí)施例的pNBIPO可通過下列方法合成：

將2-苯基-4-N-對(duì)溴苯基苯并咪唑(1.0mmol)溶解于THF(四氫呋喃)(50ml)中，冷卻至-78℃，加入正丁基鋰(1.1mmol)，反應(yīng)1小時(shí)，再加入二苯基氯化磷(1.2mmol)，升溫至室溫反應(yīng)12小時(shí)，加入甲醇猝滅反應(yīng)，同時(shí)加入30％H₂O₂水溶液(5ml)氧化得到4-(1-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧(pNBIPO)；產(chǎn)率：70％。

使用pNBIPO作為發(fā)光層材料制作電致磷光發(fā)光器件10的流程包括：先將ITO在清洗劑和去離子水中以超聲波清洗30分鐘，然后在105度真空干燥2小時(shí)，再將ITO放入離子反應(yīng)器中進(jìn)行1分鐘的CF_x等離子處理，傳送到真空室內(nèi)制備有機(jī)膜和金屬電極。通過真空電鍍的方法將pNBIPO作為發(fā)光層的主體材料。該電致磷光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)為：

ITO/MoO₃(10nm)/TAPC(70nm)/TCTA(5nm)/pNBIPO-Ir(ppy)₃(20nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al。

其中本優(yōu)選實(shí)施例的pPBIPO可通過下列方法合成：

將N-苯基-4-對(duì)溴苯基苯并咪唑(1.0mmol)溶解于THF(四氫呋喃)(50ml)中，冷卻至-78℃，加入正丁基鋰(1.1mmol)，反應(yīng)1小時(shí)，再加入二苯基氯化磷(1.2mmol)，升溫至室溫反應(yīng)12小時(shí)，加入甲醇猝滅反應(yīng)，同時(shí)加入30％H₂O₂水溶液(5ml)氧化得到4-(2-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧(pPBIPO)；產(chǎn)率：70％。

使用pPBIPO作為發(fā)光層材料制作電致磷光發(fā)光器件10的流程包括：先將ITO在清洗劑和去離子水中以超聲波清洗30分鐘，然后在105度真空干燥2小時(shí)，再將ITO放入離子反應(yīng)器中進(jìn)行1分鐘的CF_x等離子處理，傳送到真空室內(nèi)制備有機(jī)膜和金屬電極。通過真空電鍍的方法將pPBIPO作為發(fā)光層的主體材料。該電致磷光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)為：

ITO/MoO₃(10nm)/TAPC(70nm)/TCTA(5nm)/pPBIPO-Ir(ppy)₃(20nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al。

其中本優(yōu)選實(shí)施例的mNBIPO可通過下列方法合成：

將2-苯基-3-間溴苯基苯并咪唑(1.0mmol)溶解于THF(四氫呋喃)(50ml)中，冷卻至-78℃，加入正丁基鋰(1.1mmol)，反應(yīng)1小時(shí)，再加入二苯基氯化磷(1.2mmol)，升溫至室溫反應(yīng)12小時(shí)，加入甲醇猝滅反應(yīng)，同時(shí)加入30％H₂O₂水溶液(5ml)氧化得到3-(1-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧(mNBIPO)；產(chǎn)率：70％。

使用mNBIPO作為發(fā)光層材料制作電致磷光發(fā)光器件10的流程包括：先將ITO在清洗劑和去離子水中以超聲波清洗30分鐘，然后在105度真空干燥2小時(shí)，再將ITO放入離子反應(yīng)器中進(jìn)行1分鐘的CF_x等離子處理，傳送到真空室內(nèi)制備有機(jī)膜和金屬電極。通過真空電鍍的方法將mNBIPO作為發(fā)光層的主體材料。該電致磷光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)為：

ITO/MoO₃(10nm)/TAPC(70nm)/TCTA(5nm)/mPBIPO-Ir(ppy)₃(20nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al。

其中本優(yōu)選實(shí)施例的mPBIPO可通過下列方法合成：

將N-苯基-3-間溴苯基苯并咪唑(1.0mmol)溶解于THF(四氫呋喃)(50ml)中，冷卻至-78℃，加入正丁基鋰(1.1mmol)，反應(yīng)1小時(shí)，再加入二苯基氯化磷(1.2mmol)，升溫至室溫反應(yīng)12小時(shí)，加入甲醇猝滅反應(yīng)，同時(shí)加入30％H₂O₂水溶液(5ml)氧化得到3-(2-甲基苯并咪唑基)-三苯基磷氧(mPBIPO)；產(chǎn)率：70％。

使用mPBIPO作為發(fā)光層材料制作電致磷光發(fā)光器件10的流程包括：先將ITO在清洗劑和去離子水中以超聲波清洗30分鐘，然后在105度真空干燥2小時(shí)，再將ITO放入離子反應(yīng)器中進(jìn)行1分鐘的CF_x等離子處理，傳送到真空室內(nèi)制備有機(jī)膜和金屬電極。通過真空電鍍的方法將mPBIPO作為發(fā)光層的主體材料。該電致磷光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)為：

ITO/MoO₃(10nm)/TAPC(70nm)/TCTA(5nm)/mPBIPO-Ir(ppy)₃(20nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al。

請(qǐng)參照?qǐng)D3至圖6，圖3為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的亮度-電壓-電流密度曲線圖；圖4為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的功率效率-電流效率-亮度曲線圖；圖5為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的電致發(fā)光強(qiáng)度-波長(zhǎng)曲線圖；圖6為本發(fā)明的電致磷光發(fā)光器件的優(yōu)選實(shí)施例的電場(chǎng)強(qiáng)度-電子遷移率曲線圖。

從圖中可以看出，mNBIPO、mPBIPO、pNBIPO和pPBIPO作為電子傳輸材料在蒸鍍器件中表現(xiàn)出良好的效率，η_CE,max分別達(dá)到了54.5、73.4、68.2和65.1cd/A，η_PE,max分別達(dá)到了32.6、72.2、58.4和64.8lm/W，EQE_max分別達(dá)到14.9％、20.8％、19.3％和17.9％。而以常用的苯并咪唑類電子傳輸材料TPBi作電子傳輸材料的對(duì)比電致磷光發(fā)光器件相應(yīng)的器件效率分別為55.6cd/A、53.1lm/W和15.0％。從發(fā)光效率來(lái)看，mNBIPO對(duì)應(yīng)的電致磷光發(fā)光器件的發(fā)光效率略低于TPBi對(duì)應(yīng)的電致磷光發(fā)光器件的發(fā)光效率，這是由于mNBIPO的電子遷移率低于TPBi的電子遷移率。其他的電致磷光發(fā)光器件的發(fā)光效率均優(yōu)于TPBi對(duì)應(yīng)的電致磷光發(fā)光器件的發(fā)光效率，這表明二苯基磷氧取代苯并咪唑類化合物比TPBi更適合于用來(lái)作為小分子蒸鍍綠色磷光器件中的電子傳輸材料。

本發(fā)明所提供的三苯基磷氧衍生物具有較高的電子遷移率，能夠?qū)崿F(xiàn)電子和空穴的傳輸速率匹配。且以該三苯基磷氧衍生物作為發(fā)光層的電致磷光發(fā)光器件的性能優(yōu)異，電流效率，功率效率和外量子效率均能達(dá)到目前綠色磷光器件的性能中的最高水平。同時(shí)以該三苯基磷氧衍生物作為發(fā)光層的電致磷光發(fā)光器件在較大的電壓范圍內(nèi)具有很好的穩(wěn)定性，有效減少了電子傳輸層和發(fā)光層之間的界面能壘，避免了界面電荷積累及激子淬滅，有利于器件壽命的提高，在全彩顯示領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的三苯基磷氧衍生物及電致磷光發(fā)光器件通過將三苯基磷氧衍生物的R基團(tuán)均使用H或具有電子傳輸特性的取代基團(tuán)，提高了發(fā)光器件的電子遷移率以及發(fā)光效率，并降低了發(fā)光器件的效率滾降；解決了現(xiàn)有的發(fā)光器件的電子遷移率較低，導(dǎo)致發(fā)光器件的效率較低且發(fā)光器件的效率滾降較大的技術(shù)問題。

綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，但上述優(yōu)選實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。