可溶液加工的磷光材料制造技术

一种能够发光的材料，其包括：聚合物或低聚物；和有机金属基团，其特征在于聚合物或低聚物是至少部分共轭的并且有机金属基团共价键合到聚合物或低聚物上并且选择材料中聚合物或低聚物及有机金属基团的性质、位置和／或比例使得发光主要是发磷光。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能够发光的新型材料；涉及制备该新型材料的方法和涉及该新型材料的用途。发光共轭聚合物是新型的技术工程上重要的一类材料，该材料将用于下一代信息技术基消费产品的发光显示器器件中。与无机半导体材料和有机染料材料相对，聚合物使用中的主要兴趣在于使用成膜材料的溶液加工而低成本制造的范围。从最近十年以来，很多的努力专用于通过开发高度有效的材料或有效器件结构，而改进有机发光二极管(OLED)的发射效率。在OLED中，将电子和空穴从相对电极注入并结合以采用3∶1的理论比例形成两种类型的激子；自旋对称三线态和自旋反对称单线态。从单线态的辐射衰变快速(荧光)，但从三线态(磷光)，它形式上由自旋守恒的要求所禁止。初始由此理解即将OLED的最大内部量子效率限制到25％的激励下，构思转移单线态和三线态两者到磷光掺杂剂的主意。这样的磷光体理想地能够从有机材料接收单线态和三线态激子两者并产生发光，特别是从两者的电致发光。此主意仍然是高度可适用的，即使给出近来质疑3∶1三线态对单线态比例的研究，该比例由自旋依赖性复合模型预测。近来的研究提出在小分子器件中产生的三线态激子的比例的确接近75％，(Baldo，M.A.；O’Brien，D.F.；Thompson，M.E.；Forrest，S.R.Phys.Rev.B1999，60，14422)，而在电激发共轭聚合物中，提出为约50％，(Cao，Y.；Parker，I.D.；Yu，G.；Zhang，C.；Heeger，A.J.Nature 1999，397，414和Wilson，J.S.；Dhoot，A.S.；Seeley，A.J.A.B.；Khan，M.S.；Khler，A.；Friend，R.H.Nature 2001，413，828)。已经由磁学和光学观察获得聚合物LED中三线态激子大量产生的证据。在最近几年中，许多人研究通过将磷光材料共混入半导体层中而引入。对于基于共混物的OLED达到良好的结果，该共混物引入磷光掺杂剂和小分子或非共轭聚合物基质如聚乙烯基咔唑。共轭聚合物也公开作为基质，例如量子效率为1.1％的Eu(dnm)3phen在CN-PPP中的共混物。。相似地，Phys.Rev.B 2001，63，235206公开了由2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉铂(II)掺杂的聚(9，9-二辛基芴)。采用聚合物不成功的一个原因在于聚合物的共混物对聚合物基质中三线态捕获物客体的浓度敏感。因此即使在相对低浓度下，客体也可能相分离，导致形态变化如聚集和与光散射、电化学击穿和发光猝灭有关的问题。由于转移主要在聚合物/客体界面处发生，并且客体分子不能达到在相或聚集体内部，所以聚集导致三线态猝灭(由两分子湮没(anniliation)过程)并也降低激子转移的效率。考虑到上述问题，采用发磷光的，特别地是电致发磷光的聚合物OLED达到良好效率的预测已经是悲观的。因此，本领域注意力已集中于从聚合物OLED实现最优单线态发射(荧光)。在此方面，应注意到包含金属配合物的发光聚合物是本领域已知的。然而，与以上内容一致，这些材料主要用作荧光材料而不用作磷光材料。这样材料的例子在Macromol.Rapid.Commun.18，1009-1016(1997)中给出。Macromolecules 2002，35，3506-3513公开了铂(II)聚炔烃聚合物n。在这些材料中，可以看出有机金属基团未键合到聚合物或低聚物上。Chem.commun.2002，784-785公开了用于电致发磷光发光器件的无定形铱配合物。这些配合物不包括有机金属基团键合到其上的聚合物或低聚物。Advanced Materials 1999，11，第6期，第455-459页公开了包含侧悬的三(2.2’-二吡啶基)钌(II)的一系列PPV。这些材料不能够进行主要是磷光的发光。WO02/31896公开了聚合物金属配合物。在此文献中规定的聚合物不是共轭的。考虑到以上情况，可以想到的是仍然需要提供具有良好效率的聚合物OLED。因此，本专利技术的目的是通过提供用于OLED中的新型发射材料而至少部分解决此需要。本专利技术的进一步目的是提供制备该新型发射材料的方法。本专利技术的再进一步目的是提供该新型发射材料的用途。因此，本专利技术提供一种能够发光的材料，该材料包括聚合物或低聚物；和有机金属，其特征在于有机金属共价键合到聚合物或低聚物上并选择材料中聚合物或低聚物及有机金属的性质、位置和/或比例使得发光主要是发磷光。通过提供能够主要发磷光，优选电致发磷光的材料，本专利技术专利技术人已经解决了对具有良好效率的聚合物OLED的上述需要。在本专利技术中，“磷光”表示由从三线态能级的辐射衰变引起的发光。通过捕获以前浪费的三线态激子，本专利技术专利技术人已经至少部分解决了上述需要。这与目前优先进行的工作完全相对，该工作着重优化从聚合物中捕获单线态激子。本专利技术的材料一般优于引入磷光掺杂剂的聚合物共混物。这是由于采用本专利技术的材料避免了涉及形态变化的问题如聚集和相分离。本专利技术材料的受控结构表示材料中有机金属的位置和迁移性在空间上是受控的。此空间控制使得能够实现在聚合物或低聚物和有机金属之间相互作用的控制。当有机金属共轭连接到聚合物或低聚物上时，由于在聚合物或低聚物和有机金属之间的协同效应，这依次能够实现在它的激发态下的材料的能级的控制，特别地控制到一定程度。本专利技术材料有利之处在于它们在溶液加工的器件中得到明亮的磷光。另外，近来报告提出共轭聚合物如聚(3-烷基噻吩)和PPV衍生物的三线态可能敏化单线态氧的产生，该单线态氧可降解聚合物。同样有利地，本专利技术的材料通常是均匀的并可溶液加工的。选择材料中聚合物或低聚物及有机金属的性质、位置和/或比例使得发光主要是磷光。优选，大于70％的发光是磷光，甚至更优选大于90％的发光是磷光。最优选，95-100％的发光是磷光。通常有机金属基团包括碳-金属键。然而这在本专利技术中不是必需的。应当选择材料中聚合物或低聚物及有机金属的性质、位置和/或比例使得聚合物或低聚物及有机金属基团的能级彼此互补。这会允许单线态和三线态两者从处于激发态的聚合物或低聚物转移到有机金属上。理论上，可以达到单线态和三线态两者从聚合物或低聚物的100％转移。然后会主要发生磷光发射。为使此情况发生，一般但不必须，有机金属的单线态和三线态能级应当低于聚合物或低聚物的相应的单线态和三线态能级。(Adachi等人Appl.Phys.Lett.，2001，79，2082)。当有机金属共轭连接到聚合物或低聚物上时，这可导致能级的混合。能级的这种混合是特别有利的，这是由于具有高三线态能级(T1)的配体对具有较低T1级的聚合物或低聚物的共轭产生中间T1级，该中间T1级可允许能量从聚合物或低聚物转移到配体。相反，对于聚合物基质与磷光掺杂剂的混合物报导有差的性能，其中基质的T1级低于掺杂剂。与有机金属化合物和聚合物的现有技术共混物相比，也可以在根据本专利技术的聚合物中增强从聚合物或低聚物到有机金属基团的电荷传递。三线态能级的混合也可用于控制磷光发射的颜色。此混合涉及中间能级的形成，该中间能级在聚合物或低聚物的T1级和有机金属基团的T1级之间。特别地，聚合物或低聚物的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够发光的材料，其包括：聚合物或低聚物；和有机金属基团，其特征在于聚合物或低聚物是至少部分共轭的并且有机金属基团共价键合到聚合物或低聚物上并且选择材料中聚合物或低聚物及有机金属基团的性质、位置和／或比例使得发光主 要是发磷光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A赫尔梅斯，A萨恩迪，C威廉姆斯，A克赫勒，N埃文斯，
申请(专利权)人：剑桥大学技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]