阅读说明：本技术 光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件 (Light coupling-out layer material, preparation method thereof and electroluminescent device ) 是由 罗佳佳 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件。本发明通过基于大平面N杂芳香基团连接作为核,合成光耦合输出层材料其包含氮元素的芳香族有机基团,能够呈平面状排列,具有非常高的n值和非常高的折射率。所述光耦合输出层材料的合成方法包括：反应液配制步骤；光耦合输出层材料合成步骤；萃取步骤；分离纯化步骤。电致发光器件的光耦合输出层所用材料为上述光耦合输出层材料。本发明能够减薄材料的厚度,达到节约材料降低成本的目的,能够实现棒状高n值CPL材料的合成以及在电致发光器件中的光耦合输出层应用,且具有高折射率,使电致发光器件取得了非常高的效率。(the invention provides a light coupling-out layer material, a preparation method thereof and an electroluminescent device. The invention synthesizes the light coupling-out layer material which contains the aromatic organic group of nitrogen element by using the large plane N heteroaromatic group connection as the nucleus, can be arranged in a plane shape, and has very high N value and very high refractive index. The synthesis method of the light coupling-out layer material comprises the following steps: preparing a reaction solution; synthesizing a light coupling-out layer material; an extraction step; and (5) separating and purifying. The material used for the light coupling-out layer of the electroluminescent device is the material of the light coupling-out layer. The invention can reduce the thickness of the material, achieve the purposes of saving the material and reducing the cost, realize the synthesis of the rod-shaped CPL material with high n value and the application of the CPL material in the light coupling output layer of the electroluminescent device, and has high refractive index, thereby leading the electroluminescent device to obtain very high efficiency.)

光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件。

背景技术

有机电致发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)以其主动发光不需要背光源、发光效率高、可视角度大、响应速度快、温度适应范围大、生产加工工艺相对简单、驱动电压低，能耗小，更轻更薄，柔性显示等优点以及巨大的应用前景，吸引了众多研究者的关注。

对于目前使用的顶发射器件结构，其微腔效应能够极大地提高器件效率，窄化光谱，拓宽色域。在器件结构中，光耦合输出层材料(Coupling Layer， CPL)所发挥的作用巨大，高折射率(N)的材料不仅能够提高器件效率，同时能够减薄材料的厚度，达到节约材料降低成本的目的。

但一般CPL材料的n值较低，在蒸镀制程中使用的厚度超过80nm，业界缺少相应的高n值CPL材料，并且即使能合成高n值CPL材料其合理的路线设计较长、合成效率低。

发明内容

本发明提供了一种光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件，通过通过在均三嗪结构的基础上，通过基于大平面N杂芳香基团连接作为核，在一端连接其他吸收波段很窄的芳香基团进行排列，使得CPL材料能够呈平面状排列，这样CPL具有非常高的n值和非常高的折射率，同时能够减薄材料的厚度，达到节约材料降低成本的目的。其能够实现棒状高n值CPL材料的合成以及在电致发光器件中的光耦合输出层应用，且具有高折射率，使电致发光器件取得了非常高的效率。

为了实现以上目的，本发明提供了一种光耦合输出层材料，其化学结构通式如下：

其中R1为包含氮元素的芳香族有机基团。

进一步地，所述R1选自下述有机基团中的任意一种：

本发明还提供了一种光耦合输出层材料的制备方法，包括以下步骤：

反应液配置步骤，将电子受体、含有R1基团的电子给体、催化剂和强碱置于反应容器中，获得反应液；所述R1为包含氮元素的芳香族有机基团；所述电子受体的化学结构式如下：

其中R2表示为Cl、Br或I中的任一种；

光耦合输出层材料合成步骤，在100℃～140℃进行反应，获得一具有所述光耦合输出层材料的混合溶液；

萃取步骤，将所述混合溶液冷却至室温，萃取所述混合溶液中的所述光耦合输出层材料，得一混合物；

分离纯化步骤，将所述萃取步骤制得的所述混合物分离纯化得一白色粉末，获得所述光耦合输出层材料，其化学结构通式为其中R1为包含氮元素的芳香族有机基团。

进一步地，所述R1选自下述有机基团中的任意一种：

进一步地，所述反应液配制步骤中，先将所述电子给体、所述电子受体、所述醋酸钯以及所述三叔丁基膦四氟硼酸盐一起放置于所述反应容器中，然后将所述反应容器通过过渡舱到氩气气氛的手套箱中，在所述手套箱中加入所述叔丁醇钠，加入试先除水除氧的甲苯，得到所述反应液。

进一步地，所述分离纯化步骤中包括：使用展开剂，通过硅胶柱层析方法将所述混合物进行纯化处理，得到所述光耦合输出层材料；其中，所述硅胶柱层析方法中的展开剂为二氯甲烷和正已烷。

进一步地，所述电子受体和电子给体的摩尔比为1：1-1：2。

本发明还提供了一种电致发光器件，其包括以上所述光耦合输出层材料。

进一步地，所述电致发光二极管包括光耦合输出层，所述光耦合输出层所用材料为所述光耦合输出层材料。

进一步地，所述电致发光二极管还包括：衬底层；空穴注入层，设于所述衬底层一侧表面；空穴传输层，设于所述空穴注入层远离所述衬底层一侧表面；电子阻挡层，设于所述空穴传输层远离所述空穴注入层一侧表面；发光层，设于所述电子阻挡层远离所述空穴传输层一侧表面；空穴阻挡层，设于所述发光层远离所述电子阻挡层一侧表面；电子传输层，设于所述空穴阻挡层发光层远离所述发光层一侧表面；电子注入层，设于所述电子传输层远离所述空穴阻挡层一侧表面；半透明电极，设于所述电子注入层远离所述电子传输层一侧表面；所述光耦合输出层设于所述半透明电极远离所述电子注入层一侧表面。

本发明还提供了一种电致发光器件，该电致发光器件包括光耦合输出层，所述光耦合输出层所用材料为上述所述光耦合输出层材料。

本发明的有益效果是：本发明提供一种光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件，通过基于大平面N杂芳香基团连接作为核，在一端连接其他吸收波段很窄的芳香基团进行排列，使得CPL材料能够呈平面状排列，这样CPL 具有非常高的n值和非常高的折射率，同时能够减薄材料的厚度，达到节约材料降低成本的目的。其能够实现棒状高n值CPL材料的合成以及在电致发光器件中的光耦合输出层应用，且具有高折射率，使电致发光器件取得了非常高的效率。最后基于目标CPL材料的顶发射电致发光器件都取得了非常高的效率，与此同时器件中CPL的厚度从85nm减少到65nm，节约了时间和资金成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。

图1是本发明实施例所述光耦合输出层材料的合成方法流程图。

图2是本发明实施例1-实施例3中合成的光耦合输出层材料的光物理性质曲线对比图；

图3是本发明实施例所述电致发光器件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。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。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明提供了一种光耦合输出层材料，其化学结构通式如下：

其中，R1为包含氮元素的芳香族有机基团。

进一步地，所述R1选自下述有机基团中的任意一种或多种组合：

请参阅图1，图1揭示了本发明光耦合输出层材料的制备方法。本发明光耦合输出层材料的制备包括如下步骤，S10反应液配置，S20光耦合输出层材料合成，S30萃取，以及S40分离纯化。

步骤S10，反应液配置步骤，将电子受体与含有R1基团的电子给体以摩尔比为1：1-1：2比例混合，添加催化剂置于强碱环境的反应容器中，获得反应液；所述R1为包含氮元素的芳香族有机基团；所述电子受体的化学结构式如下：

R2表示为Cl、Br或I中的任一种；

所述R1选自下述有机基团中的任意一种：

所述含有R1基团的电子给体优选为咔唑、吩噁嗪、9,9’-二甲基吖啶中的至少一种；所述催化剂为醋酸钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐；所述强碱为叔丁醇钠。所述叔丁醇钠，作为强碱广泛应用于化工、医药、农药及有机合成中的缩合、重排和开环等反应中；由于所述叔丁醇钠高度易燃、遇水反应剧烈等性能，通常将所述叔丁醇钠保存在惰性气氛的手套箱中。所述醋酸钯和所述三叔丁基膦四氟硼酸盐反应生产三叔丁基膦钯，所述三叔丁基膦钯性能比较活泼，很难保存，但是却是本反应的重要催化剂。

所述反应液配制具体步骤如下，先将所述电子受体、所述电子给体、所述醋酸钯以及所述三叔丁基膦四氟硼酸盐一起放置于所述反应容器中，然后将所述反应容器通过过渡舱到氩气气氛的手套箱中，在所述手套箱中加入所述叔丁醇钠，加入试先除水除氧的甲苯，得到所述反应液。为了避免所述叔丁醇钠及所述三叔丁基膦钯化学活性影响反应进行，需要试先将手套箱内部气氛改为氩气气氛，并同时在手套箱反应容器中加入除水除氧的甲苯，制得反应液。

步骤S20，光耦合输出层材料合成，在100℃～140℃进行充分反应13～25 个小时，获得一具有所述光耦合输出层材料的混合溶液，为了保证催化剂和所述叔丁醇钠的活性和安全性能，所述反应过程均在手套箱中进行。其中反应温度优选为120℃，反应时间优选为24小时。

步骤S30，萃取，将反应液倒入冰水混合物中，并加入二氯甲烷进行多次萃取；多次萃取后合并有机相，得到混合物。

步骤S40，分离纯化，使用展开剂，通过硅胶柱层析方法将混合物进行纯化处理，制得的所述混合物分离纯化得一白色粉末，既为所述光耦合输出层材料；所述展开剂为二氯甲烷和正已烷，所述二氯甲烷和所述正烷的体积比为 1:5。

所述纯化步骤获得所述光耦合输出层材料，其化学结构通式为所述R1为包含氮元素的芳香族有机基团。

所述R1选自下述有机基团中的任意一种：

进一步地所述光耦合输出层材料的制备方法以以下三个具体实施例进行说明。

实施例1

本发明提供了一种空穴材料的制备方法，合成路线如下：

合成步骤包括：反应液制备步骤S10，向100mL反应容器中加入电子给体原料1(3.80g，5mmol)、咔唑(1.00g，6mmol)、醋酸钯(45mg，0.2mmol) 以及三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.17g，0.6mmol)，然后将所述反应容器通过过渡舱到手套箱中，所述手套箱内部气氛为氩气气氛，再次将叔丁醇钠 (NaOt-Bu 0.58g，6mmol)在手套箱中加入至反应容器中，继续向反应容器中加入40mL事先除水除氧的甲苯，得一反应液。

光耦合输出层材料的合成步骤S20，将反应容器在110℃～130℃进行反应 13～25个小时得一混合溶液。所述反应过程均在手套箱中进行。其中反应温度优选为120℃，反应时间优选为24小时。

萃取步骤S30，将混合溶液将冷却至室温后倒入200mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，得一混合物。

分离纯化步骤S40，将萃取步骤制得的混合物的有机相合并，放入填充硅胶的硅胶柱中，通过体积比为1：3的二氯甲烷和正己烷的混合液进行硅胶柱的冲洗，将收集的洗液进行干燥蒸发，得白色粉末3.1g，即为所述光耦合输出层材料。此方法制得的光耦合输出层材料的产率71％，质谱分析MS(EI)m/z: 846.51。

实施例2

本发明提供了一种空穴材料的制备方法，合成路线如下：

合成步骤包括：反应液制备步骤S10，向100mL反应容器中加入电子受体原料1(3.80g，5mmol)，吩噁嗪(1.10g，6mmol)、醋酸钯(45mg，0.2mmol) 以及三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.17g，0.6mmol)，然后将反应容器通过过渡舱到手套箱中，所述手套箱内部气氛为氩气气氛，再次将叔丁醇钠(NaOt-Bu 1.74g，18mmol)在手套箱中加入至反应容器中，继续向反应容器中加入40mL 事先除水除氧的甲苯，得一反应液。

光耦合输出层材料的合成步骤S20，将反应容器在110℃～130℃进行反应 13～25个小时得一混合溶液。所述反应过程均在手套箱中进行。其中反应温度优选为120℃，反应时间优选为24小时。

萃取步骤S30，将混合溶液将冷却至室温倒入200mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，得一混合物。

分离纯化步骤S40，将萃取步骤制得的混合物的有机相合并，放入填充硅胶的硅胶柱中，通过体积比为1：3的二氯甲烷和正己烷的混合液进行硅胶柱的冲洗，将收集的洗液进行干燥蒸发，得白色粉末2.1g，即为所述光耦合输出层材料。此方法制得的光耦合输出层材料的产率49％，质谱分析MS(EI)m/z: 862.41。

实施例3

本发明提供了一种空穴材料的制备方法，合成路线如下：

合成步骤包括：反应液制备步骤S10，向100mL反应容器中加入电子给体原料1(3.80g，5mmol)、9,9’-二甲基吖啶(1.25g，6mmol)、醋酸钯(45 mg，0.2mmol)以及三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.17g，0.6mmol)，然后将反应容器通过过渡舱到手套箱中，所述手套箱内部气氛为氩气气氛，再次将叔丁醇钠(NaOt-Bu 0.58g，6mmol)在手套箱中加入至反应容器中，继续向反应容器中加入40mL事先除水除氧的甲苯，得一反应液。

光耦合输出层材料的合成步骤S20，将反应容器在110℃～130℃进行反应 13～25个小时得一混合溶液。所述反应过程均在手套箱中进行。其中反应温度优选为120℃，反应时间优选为24小时。

萃取步骤S30，将混合溶液将冷却至室温倒入200mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，得一混合物。

分离纯化步骤S40，将萃取步骤制得的混合物的有机相合并，放入填充硅胶的硅胶柱中，通过体积比为1：3的二氯甲烷和正己烷的混合液进行硅胶柱的冲洗，将收集的洗液进行干燥蒸发，得白色粉末3.1g，即为所述光耦合输出层材料。此方法制得的光耦合输出层材料的产率70％，质谱分析MS(EI)m/z: 888.50。

如图2所示，为实施例1-实施例3的合成路线中的化合物1、化合物2、化合物3的光物理性质曲线，其横轴为波长λ(nm)，其纵轴为n值。

如图3所示，所述电致发光器件从下至上依次包括衬底层1、空穴注入层 2、传输层3、电子阻挡层4、发光层5、空穴阻挡层6、电子传输层7、电子注入层8、半透明电极9和光耦合输出层10，其中所述光耦合输出层10所用材料为光耦合输出层材料。

其中，衬底层1为玻璃和全反射(ITO/Ag/ITO)衬底层。

下面对上述合成路线中的化合物1、化合物2、化合物3作为电致发光器件光耦合输出层材料的特征参数进行分析，最高电流效率、最大外量子效率等参数的分析结果如下表1所示。

表1

利用光耦合输出层材料制作而成的电致发光器件具有较高的发光效率和亮度，制作效率高，使用寿命长。

综上所述，本申请提供的一种光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件，通过基于大平面N杂芳香基团连接作为核，在一端连接其他吸收波段很窄的芳香基团进行排列，使得CPL材料能够呈平面状排列，这样CPL具有非常高的n值和非常高的折射率，同时能够减薄材料的厚度，达到节约材料降低成本的目的。其能够实现棒状高n值CPL材料的合成以及在电致发光器件中的光耦合输出层应用，且具有高折射率，使电致发光器件取得了非常高的效率。最后基于目标CPL材料的顶发射电致发光器件都取得了非常高的效率，与此同时器件中CPL的厚度从85nm减少到65nm，节约了时间和资金成本。

以上对本申请实施例所提供的一种光耦合输出层材料及其制备方法、电致发光器件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。