一种光提取材料、光提取层、发光器件和显示装置的制作方法

1.本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光提取材料、光提取层、发光器件和显示装置。


背景技术：

2.在oled(organic light emitting diode，有机发光二极管)显示装置中加入cpl(capping layer，光提取层)层可以改善显示装置的出光模式，使原本被限制在装置内部的光线能够射出显示装置，表现出更高的光提取效率。
3.但是，传统的光提取层的耦合效率较低，容易造成显示装置效率低下、热稳定性不好等问题，用户体验差。


技术实现要素：

4.本发明的实施例提供一种光提取材料、光提取层、发光器件和显示装置，该光提取材料的折射率较高，从而能够有效提高光提取层的耦合效率，进而提高显示装置的发光效率等，用户体验佳。
5.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
6.一方面，提供了一种光提取材料、光提取层、发光器件和显示装置，该光提取材料包括：主链结构，所述主链结构包括富空穴的结构i或富电子的结构ii；
7.所述富空穴的结构i或所述富电子的结构ii均包括m个基团，相邻所述基团通过单键键合；相邻所述基团各自所在平面之间的二面角为θi，m个所述基团中所有所述θi的总和为θ，其中，1≤i≤m-1、θ≤m
×
40
°
、m≥5。
8.可选的，所述富空穴的结构i的通式为：
[0009][0010]
其中，ar1、ar2和ar3各自独立地为c6～c60的芳基、c10～c60的稠和芳基、c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环中的任一种。
[0011]
可选的，所述富电子的结构ii的通式为：
[0012][0013]
其中，ar4、ar5和ar6各自独立地为c6～c60的芳基、c10～c60的稠和芳基、c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环中的任一种；x1、x2和x3各自独立地为碳、氮中的任一种。
[0014]
可选的，所述光提取材料还包括与所述主链结构通过单键键合的至少一个支链结
构；
[0015]
所述支链结构包含c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环、c5～c60的五元稠和芳杂环、c5～c60的六元稠和芳杂环中的任一种。
[0016]
可选的，所述支链结构的化学结构式包括：
[0017][0018]
中的任一种。
[0019]
可选的，所述光提取材料的化学结构式包括：
[0020][0021]
中的任一种。
[0022]
另一方面，提供了一种光提取层，包括上述的光提取材料。
[0023]
再一方面，提供了一种发光器件，包括上述的光提取层。
[0024]
又一方面，提供了一种显示装置，包括上述的发光器件。
[0025]
本发明的实施例提供了一种光提取材料，该光提取材料包括主链结构，主链结构
包括富空穴的结构i或富电子的结构ii；富空穴的结构i或富电子的结构ii均包括m个基团，相邻基团通过单键键合；相邻基团各自所在平面之间的二面角为θi，m个基团中所有θi的总和为θ，其中，1≤i≤m-1、θ≤m
×
40
°
、m≥5。从而使得光提取材料的主链结构为具有大π共轭的电子结构体系，这样虽然光提取材料的分子结构中基团数量增多导致分子体积有一定程度增加，但同时由于相邻基团所在平面之间的二面角越靠近0
°
时，分子极化率的增大程度远大于大于分子体积的增大幅度，从而使得分子体积和分子极化率在达到平衡的同时，能够有效提高分子折射率，使得光提取材料具有较高折射率。
[0026]
上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明实施例提供的一种cbp的化学结构式的划分示意图；
[0029]
图2为本发明实施例提供的一种计算相邻基团所在平面之间的二面角的示意图；
[0030]
图3为本发明实施例提供的另一种计算相邻基团所在平面之间的二面角的示意图；
[0031]
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
[0032]
图5为本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
[0033]
图6为本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
在本发明的实施例中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]
近年来，oled显示装置由于其具有的主动发光、发光亮度高、分辨率高、宽视角、响应速度快、低能耗以及可柔性化等特点，逐渐成为市场上炙手可热的主流显示装置。随着科技的不断发展，对于oled显示装置的分辨率要求越来越高，功耗数值要求越来越低。由此，需要开发高效率、低电压、长寿命的器件。
[0037]
oled显示装置根据出光方向的不同可以分为底发射型和顶发射型，目前主要以顶发射型oled显示装置居多。为了提高顶发射型oled显示装置的发光效率，相关技术常在装置的透明电极上设置一层cpl层，以提高oled显示装置的光耦合效率。设置有cpl层的oled显示装置可以有效改善出光模式，使原本被限制在装置内部的光线能够射出显示装置，从
而表现出更高的光提取效率。目前的cpl层为一层折射率较高的有机或无机透明材料。光提取材料的折射率越高，取光效果越明显，显示装置的性能优化也更好。而且，在紫外区的吸收增加也可以保护显示装置免遭紫外光对内部器件的损伤。
[0038]
然而，目前的光提取材料在可见光范围的折射率较低，导致光提取效率较低，从而导致无法有效提高oled显示装置的发光效率。
[0039]
基于上述，本发明实施例提供了一种光提取材料，该光提取材料包括：主链结构，主链结构包括富空穴的结构i或富电子的结构ii；富空穴的结构i或富电子的结构ii均包括m个基团，相邻基团通过单键键合；相邻基团各自所在平面之间的二面角为θi，m个基团中所有θi的总和为θ，其中，1≤i≤m-1、θ≤m
×
40
°
、m≥5。
[0040]
这里对于上述富空穴的结构i不做具体限定，示例的，该富空穴的结构i的通式可以为：其中ar1、ar2和ar3各自独立地为c6～c60的芳基、c10～c60的稠和芳基、c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环中的任一种。
[0041]
这里对于上述富电子的结构ii不做具体限定，示例的，该富电子的结构ii的通式可以为：其中ar4、ar5和ar6各自独立地为c6～c60的芳基、c10～c60的稠和芳基、c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环中的任一种；x1、x2和x3各自独立地为碳、氮中的任一种。
[0042]
上述m个基团中，可以是m个基团全部相同；或者，也可以是m个基团全部不同；或者，还可以是m个基团中一部分基团相同、一部分基团不同，这里不做具体限定。示例的，中包括六个基团，具体包括两个相同的基团三个相同的基团和一个基团
[0043]
上述相邻基团各自所在平面之间的二面角为θi，m个基团中所有θi的总和为θ。下面以cbp为例，具体说明如何计算θ及其需要满足的条件。cbp的中文名称为4,4'-二(9-咔唑)联苯，其化学结构式为：这里将本发明实施例中提供的光提取材料的化学结构式中的单键链接的各个部分分别划分为不同的片段，如图1所示。参考图1所示，cbp的化学结构式包括4个基团，相邻基团均通过单键链接，由此看到cbp分子可以被划
分为片段1至片段4共四个片段，片段1至片段4共通过三个单键链接，即l＝3。对片段1与片段2之间的二面角α1、片段2与片段3之间的二面角α2、片段3与片段4之间的二面角α3分别进行测试，例如得到α1＝10
°
、α2＝20
°
、α3＝30
°
，此时cbp分子的二面角α＝α1+α2+α3，例如α＝10
°
+20
°
+30
°
＝60
°
。又α≤l
×
40
°
即α≤120
°
，60
°
≤120
°
，满足条件。
[0044]
需要说明的是，上述对光提取材料的化学结构式中的单键链接的各个部分分别进行划分，并非为实际意义上的划分，只是为了说明如何计算θ分子二面角、相邻基团所在平面之间的二面角而进行的划分，光提取材料的分子结构实际并未发生任何变化。
[0045]
下面以图2和图3所示的结构为例，具体说明如何计算相邻分子中相邻两个基团所在平面之间的二面角。参考图2和图3所示，具体测量方法应按照原子1、原子2、原子3和原子4的顺序依次测量二面角，测量的点所在位置应为重原子。相邻两个基团所在平面之间的二面角的角度范围为0-90
°
。
[0046]
相关技术中，根据lorentz-lorentz公式(其中，mw为分子质量、ρ为分子密度、α
λ
为分子极化率)可知，分子折射率n
λ
与α
λ
成正比、且与mw/ρ(mw/ρ即为分子体积v)成反比。又根据相关技术可知，分子体积v与分子极化率α
λ
成正比。也就是说，n
λ
与α
λ
成正比、n
λ
与v成反比，且α
λ
与v成正比，以上关系的矛盾性，成为设计高折射率的光提取材料的一大难点。
[0047]
本发明的实施例提供了一种光提取材料，该光提取材料包括主链结构，主链结构包括富空穴的结构i或富电子的结构ii；富空穴的结构i或富电子的结构ii均包括m个基团，相邻基团通过单键键合；相邻基团各自所在平面之间的二面角为θi，m个基团中所有θi的总和为θ，其中，1≤i≤m-1、θ≤m
×
40
°
、m≥5。从而使得光提取材料的主链结构为具有大π共轭的电子结构体系，这样虽然光提取材料的分子结构中基团数量增多导致分子体积有一定程度增加，但同时由于相邻基团所在平面之间的二面角越靠近0
°
时，分子极化率的增大程度远大于大于分子体积的增大幅度，从而使得分子体积和分子极化率在达到平衡的同时，能够有效提高分子折射率，使得光提取材料具有较高折射率。
[0048]
下面分别对本发明实施例提供的化合物1化合物2化合物3对比例1对比
例2和对比例3的分子极化率、分子体积、分子折射率、θ和m进行测试，得到如下表一所示的结果。
[0049]
表一
[0050]
化合物极化率(c
·
m2/v)体积(bohr3)折射率θ(
°
)m(个)化合物1470.293919.972.012196化合物2587.234416.022.19545化合物3603.284478.112.21545对比例1459.594352.591.843277对比例2378.383491.971.872985对比例3294.262674.541.9004
[0051]
表一中，第一，θ代表各化合物分子的二面角；m代表各化合物分子中不同基团之间键合的单键个数。
[0052]
第二，对比例1和对比例2中的θ均不满足本发明实施例提供的θ≤m
×
40
°
，对比例3中m＝4不满足本发明实施例提供的m≥5。
[0053]
从表一中可以得出：化合物1-3的极化率均高于对比例1-3的极化率，化合物1-3的体积均高于对比例1-3的体积，化合物1-3的二面角均小于对比例1-3的二面角，化合物1-3的折射率均高于对比例1-3的折射率。
[0054]
需要说明的是，第一，上述表一中的各折射率的计算值与实际实验值之间的误差在
±
2左右。现以cbp为例来表明本发明计算值的准确性。cbp的实验测试折射率值为1.657，计算折射率值为1.498，验测试折射率值1.657与计算折射率值1.498之间的误差为0.159，小于2。
[0055]
第二，本发明的实施例提供了一种分子体积v的计算方式，以cbp为例进行说明。选取cbp分子中具有最低总能量的一种构象，计算该构象在b3lyp/6-31g*计算水平下基态下平衡几何形状；并在该构象处于气相状态下，定义一个包住电子的等势面来计算其分子体积v。
[0056]
第三，根据上述计算得到的分子体积v和分子质量mw，计算分子密度ρ，并根据lorentz-lorentz公式计算分子折射率。
[0057]
可选的，富空穴的结构i的通式为：其中，ar1、ar2和ar3各自独立地为c6～c60的芳基、c10～c60的稠和芳基、c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环中的任一种。
[0058]
本发明的实施例提供的光提取材料中，通过主链结构包括富空穴的结构i，使得光提取材料的主链结构为具有大π共轭的电子结构体系，这样虽然光提取材料的分子结构中基团数量增多导致分子体积有一定程度增加，但同时由于相邻基团所在平面之间的二面角
越靠近0
°
时，分子极化率的增大程度远大于大于分子体积的增大幅度，从而使得分子体积和分子极化率在达到平衡的同时，能够有效提高分子折射率，使得光提取材料具有较高折射率。
[0059]
可选的，富电子的结构ii的通式为：其中，ar4、ar5和ar6各自独立地为c6～c60的芳基、c10～c60的稠和芳基、c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环中的任一种；x1、x2和x3各自独立地为碳、氮中的任一种。
[0060]
本发明的实施例提供的光提取材料中，通过主链结构包括富电子的结构ii，使得光提取材料的主链结构为具有大π共轭的电子结构体系，这样虽然光提取材料的分子结构中基团数量增多导致分子体积有一定程度增加，但同时由于相邻基团所在平面之间的二面角越靠近0
°
时，分子极化率的增大程度远大于大于分子体积的增大幅度，从而使得分子体积和分子极化率在达到平衡的同时，能够有效提高分子折射率，使得光提取材料具有较高折射率。
[0061]
可选的，光提取材料还包括与主链结构通过单键键合的至少一个支链结构；支链结构包含c5～c60的五元芳杂环、c5～c60的六元芳杂环、c5～c60的五元稠和芳杂环、c5～c60的六元稠和芳杂环中的任一种。
[0062]
本发明的实施例提供的光提取材料中，主链结构通过单键键合至少一个支链结构，使得在具有大π共轭的电子结构体系的分子结构外侧增加donor(供电子)基团或acceptor(受电子)基团，可以更大程度的增加分子内的电荷转移，从而使得分子体积和分子极化率可以达到平衡，并更有效提升分子折射率，使得光提取材料具有更高折射率。
[0063]
可选的，支链结构的化学结构式包括：
[0064][0065]
中的任一种。
[0066]
可选的，光提取材料的化学结构式包括：
[0067][0068][0069]
中的任一种。
[0070]
本发明实施例还提供了一种光提取层，包括上述的光提取材料。
[0071]
本发明实施例提供的光提取层中，光提取材料的主链结构为具有大π共轭的电子结构体系，这样虽然光提取材料的分子结构中基团数量增多导致分子体积有一定程度增加，但同时由于相邻基团所在平面之间的二面角越靠近0
°
时，分子极化率的增大程度远大于大于分子体积的增大幅度，从而使得分子体积和分子极化率在达到平衡的同时，能够有效提高分子折射率，使得光提取材料具有较高折射率，进而使得光提取层的折射率较高。
[0072]
本发明实施例再提供了一种发光器件，包括上述的光提取层。
[0073]
本发明实施例提供的发光器件中，由于光提取层的折射率较高，从而使得发光器件的光耦合效率较高，有效提高发光器件的性能，用户体验佳。
[0074]
可选的，参考图4所示，发光器件还包括依次层叠设置的阳极1、发光层2和阴极3；光提取层4设置在阴极3远离发光层2的一侧。
[0075]
参考图4所示，发光器件还包括：电子阻挡层5和空穴阻挡层6，电子阻挡层5位于阳极1和发光层2之间，空穴阻挡层6位于阴极3和发光层2之间。
[0076]
这里对于上述发光器件的制备工艺不做具体限定，示例的，该发光器件可以采用真空蒸镀制备发光器件中的各膜层。
[0077]
这里对于上述发光器件的类型不做具体限定，示例的，该发光器件可以包括顶发射型发光器件。
[0078]
这里对于上述发光层的材料不做具体限定，示例的，该发光层的材料可以包括主体材料和客体材料；或者，该发光层的材料可以包括一种材料。示例的，该发光层的材料可以是芘衍生物、蒽衍生物、芴衍生物、苝衍生物、胺衍生物等。示例的，主体材料可以是bh，其化学结构式为客体材料可以是bd，其化学结构式为
[0079]
上述阳极的材料不做具体限定，示例的，该阳极的材料可以包括ito(indium tin oxides，铟锡氧化物)。
[0080]
上述电子阻挡层的材料可以是具有空穴传输特性的物质，例如芳胺类化合物、二甲基芴或者咔唑材料及其衍生物中的任一种。示例的，电子阻挡层的材料可以是cbp，其化学结构式为
[0081]
上述空穴阻挡层的材料可以是芳族杂环化合物，例如苯并咪唑、三嗪、嘧啶、吡啶、吡嗪、喹喔啉、喹啉、二唑、二氮杂磷杂环戊二烯、氧化膦、芳族酮、内酰胺、硼烷的化合物及其衍生物的任一种或两种以上的组合。示例的，该空穴阻挡层的材料可以是tpbi，tpbi的中文名称为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯，其化学结构式为
[0082]
上述电子阻挡层能够阻挡发光层中的电子穿出发光层，保证更多地电子在发光层中与空穴发生复合，从而提高激子数量，进而提高发光效率。上述空穴阻挡层能够阻挡发光层中的空穴穿出发光层，保证更多地空穴在发光层中与电子发生复合，从而提高激子数量，进而提高发光效率。
[0083]
可选的，参考图5所示，发光器件还包括位于阳极1和电子阻挡层5之间的空穴注入层7、空穴传输层8，以及位于阴极3和空穴阻挡层6之间的电子注入层9和电子传输层10；其中，空穴注入层7位于阳极1和空穴传输层8之间，电子注入层9位于阴极3和电子传输层10之间。
[0084]
上述空穴注入层的材料可以是无机的氧化物、强吸电子体系的p型掺杂剂和空穴传输材料的掺杂物，例如六氰基六氮杂三亚苯基；2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(f4tcnq)，其化学结构式为1,2,3-三[(氰基)(4-氰基-2,3,5,6-四氟苯基)亚甲基]环丙烷；4,4
′
,4
″‑
三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺(m-mtdata)，其化学结
构式为等。
[0085]
上述空穴传输层的材料可以是具有空穴传输特性的物质，例如芳胺类化合物、二甲基芴或者咔唑材料及其衍生物中的任一种。示例的，该空穴传输层的材料可以是m-mtdata。
[0086]
上述电子注入层的材料可以是碱金属或者金属，例如lif、yb、mg、ca或者它们的化合物等。这里lif的中文名称为氟化锂；yb的中文名称为镱。
[0087]
上述电子传输层的材料可以是芳族杂环化合物，例如苯并咪唑、三嗪、嘧啶、吡啶、吡嗪、喹喔啉、喹啉、二唑、二氮杂磷杂环戊二烯、氧化膦、芳族酮、内酰胺、硼烷的化合物及其衍生物的任一种或两种以上的组合。示例的，该电子传输层的材料可以是bcp，bcp的中文名称为2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉。
[0088]
上述发光器件可以应用于显示装置中，这里对于显示装置的具体结构不做限定。
[0089]
示例的，显示装置可以包括显示基板和发光器件。显示基板包括阵列排布的多个像素单元，发光器件包括阵列排布的红色发光器件、绿色发光器件和蓝色发光器件。每个像素单元包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，红色子像素与红色发光器件电连接，绿色子像素与绿色发光器件电连接，蓝色子像素与蓝色发光器件电连接。
[0090]
参考图6所示，红色子像素与红色发光器件100电连接，绿色子像素与绿色发光器件200电连接，蓝色子像素与蓝色发光器件300电连接。参考图6所示，以位于最左端的红色子像素为例说明具体结构，红色子像素包括：位于衬底2上的依次层叠设置的缓冲层11、有源层210、栅绝缘层12、栅极金属层(包括栅极110和第一电极212)、绝缘层13、电极层(包括第二电极213)、层间介质层14、源漏金属层(包括源极111和漏极112)、平坦层15、像素界定层302。其中，第一电极212和第二电极213用于形成存储电容。像素界定层302包括开口，开口内设置有红色发光器件100，红色发光器件100的阳极1与薄膜晶体管的漏极112电连接。显示基板还包括位于像素界定层302之上的隔垫物34。需要说明的是，该显示基板中，可以是部分像素界定层上设置有隔垫物，也可以是全部像素界定层上设置有隔垫物，这里不做限定。
[0091]
红色发光器件100包括阳极1、以及位于阳极1上的依次层叠设置的空穴注入层7、空穴传输层8、电子阻挡层5、红色发光层113、空穴阻挡层6、电子传输层10、电子注入层9、阴极3和光提取层4。
[0092]
需要说明的是，图6所示的绿色发光器件200和蓝色发光器件300的发光层与红色发光器件100的发光层的材料不同，绿色发光器件的发光层用于发出绿光，蓝色发光器件的发光层用于发出蓝光，红色发光器件的发光层用于发出红光。另外，绿色发光器件和蓝色发光器件的电子阻挡层与红色发光器件的电子阻挡层的材料也不同。除发光层和电子阻挡层以外，绿色发光器件、蓝色发光器件包括的其它膜层均与红色发光器件相同，这里不再赘述。
[0093]
参考图6所示，该显示装置还可以包括覆盖发光器件的第一无机层421、有机层43、
第二无机层422，第一无机层421、有机层43和第二无机层422可以起到封装作用，保护发光器件，延长使用寿命。
[0094]
本发明实施例又提供了一种显示装置，包括上述的发光器件。
[0095]
上述显示装置可以是柔性显示装置(又称柔性屏)，也可以是刚性显示装置(即不能折弯的显示屏)，这里不做限定。上述显示装置可以是oled显示装置，还可以是lcd(liquid crystal display，液晶显示装置)显示装置。上述显示装置可以是电视、数码相机、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件；上述显示装置还可以应用于身份识别、医疗器械等领域，已推广或具有很好推广前景的产品包括安防身份认证、智能门锁、医疗影像采集等。该显示装置具有光提取效率高、显示效果好、寿命长、稳定性高、对比度高、成像质量好、产品品质高等优点。
[0096]
本文中所称的“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本技术的至少一个实施例中。
[0097]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0098]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。