[发明专利]杂环化合物及其在电子和光电子结构元件中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及杂环化合物和所述杂环化合物在电子结构元件、光电子结构元件和电致发光结构元件(例如有机发光二极管(OLEDs)、场效应晶体管、光电检测器和有机太阳能电池(OPV))中作为电荷传送材料、光散射材料和/或阻挡体材料、优选作为空穴导体或电子阻挡体的应用。

背景技术

在有机发光二极管(OLEDs)中，当通过施加电压而形成合适的载流子时，材料的特性被充分用于发光，该载流子在其重组时形成受激状态，该受激状态在发光时重新转变到基态。因为OLEDs基于其非常紧凑的构造方式和较低的电流消耗而适合用于制造平面显示器和移动应用(例如手机、笔记本电脑、PDAs等)的显示器，所以OLEDs可以作为替代阴极射线管和液晶显示器的令人感兴趣的另选方案。

对于改善有机发光二极管的效率，该有机发光二极管经常除了原有的光发射层之外还具有电荷传输层，该电荷传输层负责将负的载流子和正的载流子传输到发射层中。这些电荷传输层按照所传输的载流子的类型而分为空穴导体和电子导体。

有机发光二极管(OLEDs)一般由不同的有机材料层组成，其中，至少一个层(发射层)包含电致发光物质，该电致发光物质通过施加电压而可以被使得发光(Tang，US 4,769,292)。例如在US 7,074,500中介绍了高效率OLEDs。

有机太阳能电池由现有技术例如US 2009217980和US 2009235971所公知。有机太阳能电池包括在基板上的层堆叠部，其中，该层堆叠部具有至少一个位于两电极(阳极与阴极)之间的有机光吸收层。在此，至少一个电极在太阳能电池应该发挥功能的波长范围内是透明的；典型地，在吸收层的处在可见的并且为近红外线的区域内强吸收带中是透明的。

太阳能电池的吸收层可以由供体-受体-异质结形成。该异质结可以是平面的结，其中，供体和受体在相邻接的层中(可选地带有中间层)形成。异质结也可以形成体-异质结，其中，供体和受体被混在同一层中。

太阳能电池也可以堆叠，其中，至少两个吸收层在电学上借助pn-结(也称作重组单元或连接单元)联结。例如由US 2009045728和EP 2045843公知这样的pn-结。

太阳能电池优选地也具有有机的空穴半导体层和电子半导体层，这些层基本是透明的。这些层用于光学的优化，但无助于吸收。另外，优选所有这些传输层都经掺杂过。

例如由Walzer et al.，Chem.Rev.2007，107，1233-1271页公知了经掺杂的OLEDs和经掺杂的太阳能电池以及叠层太阳能电池。

视作有机结构元件的结构元件的是包含至少一个有机半导体层的结构元件。这些有机半导体层首要地包含有机分子—所谓的“小分子”或者还有有机聚合物，其中，有机分子和有机聚合物作为单独层或作为与其它有机材料(例如在US2005 0110009中描述的)或无机材料的混合物而具有类半导体或类金属的特性。

很大份额为无机半导体元件或层的并且同时包括一个或多个有机半导体层或有机半导体材料的半导体结构元件是所谓的无机-有机混合结构元件。这些混合结构元件在本发明的范围内也被认为是有机结构元件。

结构元件—例如有机发光二极管特别是对于照明和显示器领域的应用在用于产生白光的实施方案中具有高电位。近年来在该领域中，在所获得的效率方面还有在构件的寿命方面都实现了明显的改进。稳定的白色OLEDs的功率效率现今位于10到50流明/瓦(lm/W)的范围内，并且实现了多于10000小时的寿命。但是因为目前用于产生白光(例如日光灯管)的高效率技术的市场主流为最大至100lm/W，所以对于在通常照明应用领域中的设想得宽泛的商业化方案而言，还有必要特别是在功率效率方面加以改进。

典型的有机发光二极管具有如下缺点，即，只有大约25％的所产生的光从结构元件中发出。大约50％的光作为内部模式留在两个电极之间的有机层系统中。其余20％通过全反射在基板中损失掉。原因在于，OLED内部的光在折射率为1.6到1.8的光学介质中形成。如果该光这时照射到较低折射率的光学介质上—例如OLED-堆叠内部的其它层、其上形成OLED的基板、或电极之一上，则只要入射角超出一定数值，就会出现全反射。