[发明专利]有机发光器件

说明书

有机半导体被用于生产简单的电子组件，例如电阻器、二极管、场效应晶体管以及光电子组件如有机发光器件（例如OLED（有机发光二极管））等。有机半导体及其器件的工业和经济重要性反映在使用有机半导体活性层的器件在数量上的增加，以及越来越多的工业焦点集中到这个主题上。

有机半导体器件由层制成；这样的有机半导体层主要包含结合的有机化合物，所述有机化合物可以是小分子例如单体，或者低聚物、多聚物、共聚物、结合和未结合嵌段的共聚物、完全或部分交联的层、聚集体结构、或刷状结构。在不同的层中用不同类型的化合物制成的或者用混合在一起的不同类型的化合物制成的器件，例如具有聚合物和小分子层的器件，也被称作聚合物-小分子混合型器件。因为在制作小分子OLED中涉及的沉积技术使得能够制作多层结构，所以OLED优先由小分子制成。

自从1987年以来，世界范围内的研究团队和工业组织付出很大的努力来改善OLED、特别是小分子OLED的性能。最初的探索之一是寻找合适的由小分子制成的有机半导体材料，所述小分子能够形成均匀的层。现今，工业用途的载荷子传输材料至少在85°C的温度以下是形态稳定的，典型材料的玻璃化转变温度高于100°C。同时，所述材料需要满足其它一系列要求，例如在可见光谱内的高透明度和良好的电荷传输能力。

大多数性能良好的电子或空穴传输材料都是相对高成本的材料，这主要是因为它们复杂的合成路线，因而这提出了一个待解决的问题。

另一个待解决的问题是提高用于照明的OLED的外耦合（outcoupling）效率。典型有机发光二极管的缺点在于所产生的光仅有约25%从器件中发射出来。约50%的光作为内部模式保留在位于反射电极和半透明电极之间的有机层布置中。还有20%由于在基底中的全反射而损失。这样的原因是因为OLED内的光是在折射率为约1.6至1.8的光学介质中形成的。如果所述光此刻照射到折射率较低的光学介质例如OLED堆叠内的另一个层、OLED形成于其上的基底或者电极中的一个上，那么如果入射角超过一定数值的话，就会发生全反射。为了改善外耦合，使用了几种不同的技术，例如在如US2010/0224313A1中所描述的微透镜阵列。然而这样的技术需要进一步的发展，因为光提取效率还离100%很远。

因此，对于白色OLED在照明技术中的应用而言，需要使用可以进一步在制作工艺中以不高的成本引入的合适的外耦合方法。据推测，对于照明应用而言，每1cm²的OLED面积必须仅花费几分钱，才能使得它的应用在经济上是合理的。但这意味着完全只能考虑用特别不昂贵的方法来提高光外耦合。现今，借助于在真空中的热蒸发等来加工基于所谓的小分子（SM）的OLED。通常，OLED由全部单独热气相沉积的二至二十层构成。如果现在仅通过又一层单独的热气相沉积层就可以显著改善所述外耦合，那么关于外耦合方法成本的条件在任何情况下都将得到满足。这同样适用于SM-聚合物混合型OLED。

此外，对于OLED作为照明元件的应用而言，需要使所述器件具有大面积。例如，如果OLED以1000cd/m²的亮度运转，则需要在几平方米范围内的面积来照亮办公空间。

发明内容

本发明将解决这样的问题，即在维持简单的器件结构和简单的制造方法的同时，提供具有改善的外耦合效率的OLED。

本发明的又一目的是提供现有技术状态的电子传输材料的替代物，以及采用该替代物的OLED。所述替代物是合成更简单、因此成本更低的材料，同时，所述替代物在用于OLED时提供了更高的性能。本发明的目的还在于提供在OLED堆叠中被用作电子传输材料（ETM）、用作掺杂的电子传输材料和/或用作光散射材料的低成本材料。可选地或者另外，所述材料可以被用在OLED堆叠的外部（在这种情况下，与电极中的一个相邻但不在两个电极之间）作为光的外耦合材料例如散射材料。

该目的通过权利要求1或12的有机发光器件来实现。优选实施方式被公开在从属权利要求中。

在最优选的实施方式中，与具有空穴传输层的器件相比，优选具有电子传输层的有机发光器件。

通过寻找最优的低成本传输材料ETM，发现式（I）化合物具有非常特殊的热性质，意思是它们没有可测量的玻璃化转变温度（Tg）并且它们形成非常粗糙的结晶层。通过进行OLED实验，惊奇地发现，出乎所有预料，所述OLED具有非常好的性能。进一步的分析显示，式（I）化合物形成非常粗糙的层这一事实确实提高了OLED的性能，而不是使其性能恶化并破坏OLED。这强烈有悖于常规所认为的材料必须具有高Tg。