WO2021217805A1

WO2021217805A1 - 有机材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: WO2021217805A1
Application number: PCT/CN2020/096081
Authority: WO
Inventors: 花勇
Original assignee: 武汉华星光电半导体显示技术有限公司
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-11-04
Also published as: CN111440111A

Abstract

一种有机材料及其制备方法和应用，所述有机材料应用于有机电致发光器件中的覆盖层，可以提高所述覆盖层的光提取率、折射率以及稳定性。

Description

有机材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件材料领域，特别是一种有机材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diodes，OLED)由于其具有自发光的特性，相比于液晶显示技术，具有高对比度、宽视角、响应快、功耗低、色彩再现性好以及可实现柔性器件的巨大优势，在显示和照明领域都得到广泛的商业化应用。

近些年来，在主动式OLED器件中，为了提高开口率、分辨率和使用寿命，普遍使用顶发射的器件结构。在这样的发光器件中，往往以不透明的金属层作为阳极，以半透明的金属作为阴极。发光层发出的光向其它膜入射时，当以一定的角度以上入手时，会在发光层与其它膜的界面进行全反射。结果，发光层发出的光只有一部分能利用。为了提高光的提取效率，可以在折射率较低的半透明阴极的外侧放置一层折射率较高的覆盖层(Capping layer)。

在现有技术中，被普遍使用的OLED覆盖层材料具有以下几种：

1.硒化锌(ZnSe)：虽然ZnSe具有很高的折射率，以及在可见光范围内具有很高的透明度，但该材料的蒸镀温度过高，不能使用精细度高的掩模，在蒸镀过程可能会对器件造成损伤。

2.三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)：Alq3通常用作绿光发光材料或者电子传输材料，但在450nm附近的蓝光发光器件中有一定的吸收。因此，如果Alq3用在蓝光器件的覆盖层，色纯度会降低。

3.N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺(NPB)：NPB用作覆盖层时，由于蓝、绿和红各自波长区域测定的折射率有很大的差异，因此，在蓝色、绿色和红色的各自发光器件内无法全部同时获得高的光提取效率。

技术问题

本发明的目的是提供一种有机材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中有机电致发光器件中覆盖层光提取率低、折射率低、在红绿蓝各自的波长区域内折射率差异小、薄膜稳定性低等问题。

技术解决方案

为实现上述目的，本发明提供一种有机材料，其化学结构式为：

其中，所述化学结构式中的R1和R3分别为环烷基、亚芳基、杂环基中的一种或多种。所述化学结构式中的R2、R4和R5分别包含氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的硅烷基、取代或未取代的卤代烷基、氰基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基中的一种或多种。所述化学结构式中的m为1-4中的整数。

进一步地，所述环烷基、所述亚芳基和所述杂环基的化合价为二价，并且其碳数为3-30。

进一步地，所述烷基的碳数为1-20；所述烷氧基的碳数为3-20；所述芳氧基的成环碳数为6-30；所述环烷基的碳数为3-20；所述硅烷基的碳数为1-20；所述卤代烷基的碳数为1-20；所述芳基的成环碳数为6-30；所述杂芳基的成环碳数为6-30。

本发明中还提供一种有机材料的制备方法，其包括以下步骤：

提供第一化合物和第二化合物。将所述第一化合物溶于二甲基甲酰胺中，并加入碳酸钾搅拌20-40分钟，得到第一溶液。在室温下，逐步向所述第一溶液中加入第二化合物，反应7-15小时，得到第一混合液。将所述得到第一混合液倒入水中，并通过二氯甲烷萃取，得到第一萃取液。将所述第一萃取液通过无水硫酸镁干燥有机相，真空下除去有机相，得到有机材料粗品，对所述有机材料粗品通过柱层析技术纯化得到所述有机材料成品。

所述第一化合物的化学结构式如下：

其中，所述第一化合物的化学结构式中，所述R5包含氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的硅烷基、取代或未取代的卤代烷基、氰基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基中的一种或多种。

所述第二化合物的化学结构式如下：

其中，所述第二化合物的化学结构式中，R和R’分别环烷基、亚芳基、杂环基中的一种或多种。

进一步地，在提供第一化合物步骤中还包括：提供第三化合物，所述第三化合物的化学结构式如下：

将所述第三化合物加入氨水中，并在温度为80-95℃的环境下充分反应，并通过将反应物中的水分去除，得到所述第一化合物。

进一步地，在提供第三化合物步骤中还包括：提供第四化合物，所述第四化合物的化学结构式如下：

将所述第四化合物加入乙酸酐中，充分反应后，真空下蒸馏法除去乙酸酐和乙酸，干燥后得到所述第三化合物。

进一步地，在提供第四化合物步骤中还包括：提供第五化合物，所述第五化合物的化学结构式如下：

将所述第五化合物溶于丙酮中，并加入高锰酸钾，充分反应后滤高锰酸钾及二氧化锰，并用盐酸将滤液酸化，抽滤得到所述第四化合物。

进一步地，在提供第五化合物步骤中还包括：提供第六化合物和第七化合物。将所述第六化合物和所示第七化合物溶于甲苯和水中，并加入四三苯基膦钯和碳酸钾，在氮气环境下充分反应后得到第二混合液，并通过二氯甲烷萃取，得到第二萃取液。将所述第二萃取液通过无水硫酸镁干燥有机相，并使用旋转蒸发仪除去有机溶剂，并通过柱层析技术纯化得到所述第五化合物。

其中，所述第六化合物的化学结构式如下：

所述第七化合物的化学结构式如下：

本发明中还提供一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括第一电极、空穴注入层、发光层、电子注入层、第二电极以及覆盖层。所述空穴注入层设于所述第一电极上。所述发光层设于所述空穴传输层上。所述电子注入层设于所述发光层上。所述第二电极设于所述电子注入层上。所述覆盖层设于所述第二电极上。其中，所述覆盖层所用材料为如权利要求1-3中任意一项所述有机材料。

进一步地，所述覆盖层的折射率大于1.75。

有益效果

本申请的有益效果为：本发明的一种有机材料，其应用于有机电致发光器件中的覆盖层，可以提高所述覆盖层的光提取率、折射率以及稳定性。

本发明的实施方式

以下为本发明的优选实施例，以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，以举例证明本发明可以实施，使得本发明公开的技术内容更加清楚，使得本领域的技术人员更容易理解如何实施本发明。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例，下文实施例的说明并非用来限制本发明的范围。

其中，在本发明说明书中，其使用的所有原材料均是常规使用的，可以从市场购得。在本发明中，如非特指，所有的量、百分比、份均为质量份单位。本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。

上下文有明确的相反提示，否则本文中所述的所有方法的步骤都可以按任何适当次序加以执行。本发明的改变并不限于描述的步骤顺序。除非另外主张，否则使用本文中所提供的任何以及所有实例或示例性语言(例如，“例如”)都仅仅为了更好地说明本发明的概念，而并非对本发明的概念的范围加以限制。在不脱离精神和范围的情况下，所属领域的技术人员将易于明白多种修改和适应。

本发明实施例中提供了一种有机材料，所述有机材料的化学结构式如下：

所述材料的制备方法中包括以下步骤：

步骤S10)制备第五化合物：

准备10mmol的第六化合物和4.5mmol的第七化合物，并将所述第六化合物和所述第七化合物置于100ml的甲苯/水溶液中溶解。然后加入30mg的四三苯基膦钯和80mmol的碳酸钾，并置于氮气环境中进行加热回流反应，并使用TLC(Thin Layer Chromatography，薄层色谱)检测反应，反应结束后得到第二混合液。

使用50ml的二氯甲烷对所述第二混合液进行萃取，得到第二萃取液。将所述第二萃取液通过无水硫酸镁干燥有机相，并使用旋转蒸发仪除去有机溶剂，最后通过柱层析技术进行纯化，得到所述第五化合物。

其中，所述第六化合物的化学结构式为：

所述第五化合物的化学结构式为：

所述第五化合物的制备流程如式1所示：

步骤S20)制备第四化合物：

取10mmol步骤S10中所得到的第五化合物溶解于丙酮中，并出价加入高锰酸钾粉末，并进行加热回流反应，充分反应后将剩余的的高锰酸钾和反应中生成的二氧化锰滤除。然后使用盐酸对过滤后的滤液进行酸化处理。最后将酸化处理后的滤液进行抽滤，得到所述第四化合物。

其中，所述第四化合物的制备流程如式2所示：

步骤S30)制备第三化合物：

取5mmol步骤S20中所得到的第四化合物，并加入乙酸酐，加热回流进行充分反应。然后在真空环境下通过蒸馏法去除多余的乙酸酐和反应中产生的乙酸，得到所述第三化合物的粗品。然后将粗品置于于真空干燥烘箱中在100℃下干燥 12小时，得到所述第三化合物。

其中，所述第三化合物的制备流程如式3所示：

步骤S40)制备第一化合物：

取50mmol步骤S30中所得到的第三化合物，并加入65mmol的氨水，加热回流后在温度为80-95℃的环境进行充分反应，得到第二化合物的粗品，然后通过蒸馏装置蒸出体系中的水份，保温60小时后得到所述第二化合物。

其中，所述第二化合物的制备流程如式4所示：

步骤S50)制备所述有机材料：

取20mmol步骤S40中所得到的第一化合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中，并加入80mmol的碳酸钙搅拌30分钟，得到第一溶液。在室温下，逐步向所述第一溶液中加入第二化合物，反应10小时后得到第一混合液。

将所述得到第一混合液倒入水中，并通过二氯甲烷进行萃取，得到第一萃取液。将所述第一萃取液通过无水硫酸镁干燥有机相，并在真空环境下除去有机相，得到有机材料粗品，对所述有机材料粗品通过柱层析技术进行纯化，得到所述有机材料成品。

其中，所述第二化合物的化学结构是为：

所述有机材料的制备流程如式5所示：

本发明实施例所制备的有机材料具有较高的折射率以及透明度，并且其在红色、绿色、蓝色中各自的波长范围内所测得的折射率差异较小，能有有效提高有机电致发光器件的发光效率。

本发明实施例中还提供了一种有机电致发光器件，所述有机发光器件包括第一电极、空穴注入层、发光层、电子注入层、第二电极和覆盖层。所述空穴注入层设于所述第一电极上。所述发光层设于所述空穴传输层上。所述电子注入层设于所述发光层上。所述第二电极设于所述电子注入层上。所述覆盖层设于所述第二电极上。其中，所述覆盖层所用材料为所述有机材料，所述有机材料使所述覆盖层的折射率大于1.75。

所述有机电致发光器件通过对第一电极和第二电极通入电流和电压，使空穴和电子在发光层中相遇并结合，激发发光层荧光材料发光，将电能转化为光能，从而提供光源，为显示显示设备提供显示画面。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims

一种有机材料，其化学结构式为：

所述化学结构式中的R1和R3分别为环烷基、亚芳基、杂环基中的一种或多种；

所述化学结构式中的R2、R4和R5分别包含氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的硅烷基、取代或未取代的卤代烷基、氰基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基中的一种或多种；

所述化学结构式中的m为1-4中的整数。
如权利要求1所述的有机材料，其中，所述环烷基、所述亚芳基和所述杂环基的化合价为二价，并且其碳数为3-30。
如权利要求1所述的有机材料，其中，

所述烷基的碳数为1-20；所述烷氧基的碳数为3-20；所述芳氧基的成环碳数为6-30；所述环烷基的碳数为3-20；所述硅烷基的碳数为1-20；所述卤代烷基的碳数为1-20；所述芳基的成环碳数为6-30；所述杂芳基的成环碳数为6-30。
一种有机材料的制备方法，其包括以下步骤：

提供第一化合物和第二化合物；

所述第一化合物的化学结构式如下：

所述第一化合物的化学结构式中，所述R5包含氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的硅烷基、取代或未取代的卤代烷基、氰基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基中的一种或多种；

所述第二化合物的化学结构式如下：

所述第二化合物的化学结构式中，R和R’分别环烷基、亚芳基、杂环基中的一种或多种；

将所述第一化合物溶于二甲基甲酰胺中，并加入碳酸钾搅拌20-40分钟，得到第一溶液；

在室温下，逐步向所述第一溶液中加入第二化合物，反应7-15小时，得到第一混合液；

将所述得到第一混合液倒入水中，并通过二氯甲烷萃取，得到第一萃取液；

将所述第一萃取液通过无水硫酸镁干燥有机相，真空下除去有机相，得到有机材料粗品，对所述有机材料粗品通过柱层析技术纯化得到所述有机材料成品。
如权利要求4所述的制备方法，其中，在提供第一化合物步骤中还包括：

提供第三化合物，所述第三化合物的化学结构式如下：

将所述第三化合物加入氨水中，并在温度为80-95℃的环境下充分反应，并通过将反应物中的水分去除，得到所述第一化合物。
如权利要求5所述的制备方法，其中，在提供第三化合物步骤中还包括：

提供第四化合物，所述第四化合物的化学结构式如下：

将所述第四化合物加入乙酸酐中，充分反应后，真空下蒸馏法除去乙酸酐和乙酸，干燥后得到所述第三化合物。
如权利要求6所述的制备方法，其中，在提供第四化合物步骤中还包括：

提供第五化合物，所述第五化合物的化学结构式如下：

将所述第五化合物溶于丙酮中，并加入高锰酸钾，充分反应后滤高锰酸钾及二氧化锰，并用盐酸将滤液酸化，抽滤得到所述第四化合物。
如权利要求6所述的制备方法，其中，在提供第五化合物步骤中还包括：

提供第六化合物和第七化合物；

其中，所述第六化合物的化学结构式如下：

所述第七化合物的化学结构式如下：

将所述第六化合物和所示第七化合物溶于甲苯和水中，并加入四三苯基膦钯和碳酸钾，在氮气环境下充分反应后得到第二混合液，并通过二氯甲烷萃取，得到第二萃取液；

将所述第二萃取液通过无水硫酸镁干燥有机相，并使用旋转蒸发仪除去有机溶剂，并通过柱层析技术纯化得到所述第五化合物。
一种有机电致发光器件，其包括：

第一电极；

空穴注入层，设于所述第一电极上；

发光层，设于所述空穴传输层上；

电子注入层，设于所述发光层上

第二电极，设于所述电子注入层上；

覆盖层，设于所述第二电极上；

其中，所述覆盖层所用材料为如权利要求1中所述的有机材料。
如权利要求9所述有机电致发光器件，其中，所述覆盖层的折射率大于1.75。