CN107428701A - 杂环化合物及包含其的有机发光器件 - Google Patents

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Abstract

本说明书涉及杂环化合物及包含其的有机发光器件。

Description

杂环化合物及包含其的有机发光器件
技术领域
本申请要求于2015年6月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0078805号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及杂环化合物及包含其的有机发光器件。
背景技术
通常，有机发光现象是指通过使用有机材料将电能转换成光能的现象。利用有机发光现象的有机发光器件通常具有这样的结构，其包括正电极、负电极和介于其间的有机材料层。在此，在许多情况下，有机材料层可具有由不同材料构成的多层结构以提高有机发光器件的效率和稳定性，例如，有机材料层可由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等构成。在有机发光器件的结构中，如果在两个电极之间施加电压，则空穴从正电极注入有机材料层并且电子从负电极注入有机材料层，当注入的空穴与电子彼此相遇时形成激子，并且当激子再次落入基态时发光。
一直需要开发用于上述有机发光器件的新材料。
[专利文献]
国际公开号WO2003-012890
发明内容
技术问题
本说明书提供了杂环化合物及包含其的有机发光器件。
技术方案
本申请的一个示例性实施方案提供了由化学式1表示的杂环化合物。
[化学式1]
在化学式1中，
X1至X3彼此相同或不同，并且各自独立地为N或C-CN，
X1至X3中的两个为N，以及
R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地选自氢、经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的直链或支化烷基、经取代或未经取代的具有3至30个碳原子的单环或多环环烷基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳氧基、经取代或未经取代的烷基硫基、经取代或未经取代的芳基硫基、经取代或未经取代的烷基磺酰基、经取代或未经取代的芳基磺酰基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的甲硅烷基、经取代或未经取代的芳基膦基、经取代或未经取代的氧化膦基、经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的单环或多环芳基、以及经取代或未经取代的具有2至30个碳原子的单环或多环杂环基。
此外，本说明书的一个示例性实施方案提供了有机发光器件，其包括：第一电极；设置成面对第一电极的第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中有机材料层中的一个或更多个层包含上述杂环化合物。
有益效果
根据本说明书的一个示例性实施方案的化合物可以用作有机发光器件的有机材料层的材料，并且通过使用所述化合物可以提高有机发光器件的效率，实现低驱动电压和/或改善使用寿命特性。
附图说明
图1示出了根据本说明书的一个示例性实施方案的有机发光器件10。
图2示出了根据本说明书的另一个示例性实施方案的有机发光器件11。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本说明书。
本说明书提供了由化学式1表示的杂环化合物。
在本说明书中，当一个部件“包括”一个构成元件时，除非另有具体描述，否则其不意指排除另一构成元件，而是意指还可包括另一构成元件。
在本说明书中，当一个构件被设置在另一个构件“上”时，其不仅包括其中使一个构件接触另一个构件的情况，而且包括其中在这两个构件之间还存在又一构件的情况。
在本说明书中，“相邻”基团可意指经与相应取代基取代的原子直接连接的原子取代的取代基、位于空间上最接近相应取代基的取代基、或者对取代有相应取代基的原子进行取代的另一取代基。例如，苯环中在邻位上取代的两个取代基和脂族环中取代同一碳的两个取代基可以解释为彼此“相邻”的基团。
在本说明书中，取代基的实例将在以下进行描述，但是取代基不限于此。
术语“取代”意指与化合物的碳原子键合的氢原子变为另一取代基，并且取代的位置不受限制，只要该位置为氢原子被取代的位置(即，取代基可进行取代的位置)即可，并且当两个或更多个被取代时，两个或更多个取代基可彼此相同或不同。
在本说明书中，术语“经取代或未经取代的”意指经选自以下的一个或两个或更多个取代基取代：氘、卤素基团、腈基、硝基、酰亚胺基、酰胺基、羰基、酯基、羟基、经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的环烷基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳氧基、经取代或未经取代的烷基硫基、经取代或未经取代的芳基硫基、经取代或未经取代的烷基磺酰基、经取代或未经取代的芳基磺酰基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的甲硅烷基、经取代或未经取代的硼基、经取代或未经取代的胺基、经取代或未经取代的芳基膦基、经取代或未经取代的氧化膦基、经取代或未经取代的芳基、以及经取代或未经取代的杂环基，或者经以上例示的取代基中的两个或更多个取代基连接的取代基取代；或者没有取代基。例如，“两个或更多个取代基连接的取代基”可为联苯基。即，联苯基也可为芳基，并且可解释为两个苯基连接的取代基。
在本说明书中，意指与另一取代基键合的部分或键合部分。
在本说明书中，卤素基团可为氟、氯、溴或碘。
在本说明书中，酰亚胺基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。具体地，酰亚胺基可为具有以下结构的化合物，但不限于此。
在本说明书中，对于酰胺基，酰胺基的氮可以经氢、具有1至30个碳原子的直链、支化或环状烷基或者具有6至30个碳原子的芳基取代。具体地，酰胺基可为具有以下结构式的化合物，但不限于此。
在本说明书中，羰基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。具体地，羰基可为具有以下结构的化合物，但不限于此。
在本说明书中，在酯基中，酯基的氧可以经具有1至25个碳原子的直链、支化或环状烷基或者具有6至30个碳原子的芳基取代。具体地，酯基可为具有以下结构式的化合物，但不限于此。
在本说明书中，烷基可为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。其具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本说明书中，环烷基没有特别限制，但其碳原子数优选为3至30，其具体实例包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等，但不限于此。
在本说明书中，烷氧基可为直链、支化或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、异丙基氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、苄氧基、对甲基苄氧基等，但不限于此。
在本说明书中，胺基可选自-NH2、烷基胺基、芳烷基胺基、芳基胺基和杂芳基胺基，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。胺基的具体实例包括甲基胺基、二甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、苯基胺基、萘基胺基、联苯基胺基、蒽基胺基、9-甲基-蒽基胺基、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、三苯基胺基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基胺基的实例包括经取代或未经取代的单芳基胺基、经取代或未经取代的二芳基胺基、或者经取代或未经取代的三芳基胺基。芳基胺基中的芳基可为单环芳基或多环芳基。包含两个或更多个芳基的芳基胺基可包含单环芳基、多环芳基或者单环芳基和多环芳基二者。
在本说明书中，烷基胺基、芳烷基胺基、烷基硫基和烷基磺酰基中的烷基与上述烷基的实例相同。具体地，烷基硫基的实例包括甲基硫基、乙基硫基、叔丁基硫基、己基硫基、辛基硫基等，烷基磺酰基的实例包括甲磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基等，但不限于此。
在本说明书中，烯基可为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为2至30。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、茋基、苯乙烯基等，但不限于此。
在本说明书中，甲硅烷基的具体实例包括三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等，但不限于此。
在本说明书中，硼基可为-BR100R101，R100和R101彼此相同或不同，并且可各自独立地选自氢、氘、卤素、腈基、经取代或未经取代的具有3至30个碳原子的单环或多环环烷基、经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的直链或支化烷基、经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的单环或多环芳基、以及经取代或未经取代的具有2至30个碳原子的单环或多环杂芳基。
当芳基为单环芳基时，其碳原子数没有特别限制，但优选为6至30。单环芳基的具体实例包括苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。
当芳基为多环芳基时，其碳原子数没有特别限制，但优选为10至30。多环芳基的具体实例包括萘基、蒽基、菲基、芘基、基、基、芴基等，但不限于此。
在本说明书中，芴基可以是经取代的，并且相邻取代基可彼此结合形成环。
当芴基是经取代的时，芴基可为 等。然而，芴基不限于此。
在本说明书中，芳氧基、芳基硫基、芳基磺酰基和芳烷基胺基中的芳基与上述芳基的实例相同。具体地，芳氧基的实例包括苯氧基、对甲苯氧基、间甲苯氧基、3,5-二甲基-苯氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、对叔丁基苯氧基、3-联苯氧基、4-联苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲基-1-萘氧基、5-甲基-2-萘氧基、1-蒽氧基、2-蒽氧基、9-蒽氧基、1-菲氧基、3-菲氧基、9-菲氧基等，芳基硫基的实例包括苯基硫基、2-甲基苯基硫基、4-叔丁基苯基硫基等，芳基磺酰基的实例包括苯磺酰基、对甲苯磺酰基等，但不限于此。
在本说明书中，杂芳基包含除碳之外的一个或更多个原子，即杂原子，并且具体地，杂原子可包括选自O、N、Se、S等的一种或更多种原子。其碳原子数没有特别限制，但优选为2至30。杂环基的实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、噻唑基、异唑基、二唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本说明书中，杂芳基胺基中的杂芳基可选自上述杂芳基的实例。
根据本说明书的一个示例性实施方案，由化学式1表示的杂环化合物可由以下化学式2或3表示。
[化学式2]
[化学式3]
在化学式2和3中，对R1至R3的限定与化学式1中限定的那些相同。
根据本说明书的一个示例性实施方案，在化学式1中，R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有6至20个碳原子的单环或多环芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地选自经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、经取代或未经取代的三联苯基、以及经取代或未经取代的芴基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地选自未经取代或者经咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基取代的苯基；未经取代或经咔唑基取代的联苯基；未经取代或经吡啶基取代的三联苯基；以及未经取代或经苯基取代的芴基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地选自未经取代或者经咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基取代的苯基；经咔唑基取代的联苯基；经吡啶基取代的三联苯基；以及经苯基取代的芴基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R1和R2为苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R3选自经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、经取代或未经取代的三联苯基、以及经取代或未经取代的芴基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R3选自未经取代或者经咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基取代的苯基；未经取代或经咔唑基取代的联苯基；未经取代或经吡啶基取代的三联苯基；以及未经取代或经苯基取代的芴基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，R3选自经咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基取代的苯基；经咔唑基取代的联苯基；经吡啶基取代的三联苯基；以及经苯基取代的芴基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，由化学式1表示的杂环化合物为以下化合物1至9中的任一者。
本说明书的一个示例性实施方案提供了一种有机发光器件，其包括：第一电极；设置成面对第一电极的第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中有机材料层中的一个或更多个层包含上述杂环化合物。
本说明书的有机发光器件的有机材料层也可由单层结构构成，而且可由其中堆叠有两个或更多个有机材料层的多层结构构成。例如，本发明的有机发光器件可具有包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层等作为有机材料层的结构。然而，有机发光器件的结构不限于此，并且可包括较少数量的有机层。
例如，本说明书的有机发光器件的结构可具有如图1和图2所示的结构，但不限于此。
图1例示了有机发光器件10的结构，其中第一电极30、发光层40和第二电极50依次堆叠在基底20上。图1是根据本说明书的一个示例性实施方案的有机发光器件的示例性结构，并且还可包括其他有机材料层。
图2例示了有机发光器件的结构，其中第一电极30、空穴注入层60、空穴传输层70、发光层40、电子传输层80、电子注入层90和第二电极50依次堆叠在基底20上。图2是根据本说明书的一些示例性实施方案的示例性结构，并且还可包括其他有机材料层。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由化学式1表示的杂环化合物。
根据本说明书的一个示例性实施方案，发光层包含由化学式1表示的杂环化合物作为主体。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括电子传输层或电子注入层，并且电子传输层或电子注入层包含由化学式1表示的杂环化合物。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括电子传输层、电子注入层、或者同时传输和注入电子的层，并且电子传输层、电子注入层、或者同时传输和注入电子的层包含由化学式1表示的杂环化合物。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由以下化学式1-A表示的化合物。
[化学式1-A]
在化学式1-A中，
n1为1或更大的整数，
Ar3为经取代或未经取代的单价或更高价的苯并芴基、经取代或未经取代的单价或更高价的荧蒽基、经取代或未经取代的单价或更高价的芘基、或者经取代或未经取代的单价或更高价的基，
L1为直接键、经取代或未经取代的亚芳基、或者经取代或未经取代的亚杂芳基，
Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的芳基、经取代或未经取代的甲硅烷基、经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的芳基烷基、或者经取代或未经取代的杂芳基，或者可彼此结合形成经取代或未经取代的环，并且
当n1为2或更大时，括号中的两个或更多个结构彼此相同或不同。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由化学式1-A表示的化合物作为发光层的掺杂剂。
根据本说明书的一个示例性实施方案，L1为直接键。
根据本说明书的一个示例性实施方案，n1为2。
在本说明书的一个示例性实施方案中，Ar3为未经取代或经氘、甲基、乙基、异丙基或叔丁基取代的二价芘基；或者未经取代或经氘、甲基、乙基或叔丁基取代的二价基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或者经甲基、乙基、异丙基、叔丁基、腈基或烷基取代的甲硅烷基取代的芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经烷基取代的甲硅烷基取代的芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经三甲基甲硅烷基取代的芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、或者经取代或未经取代的三联苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经甲基、乙基、异丙基、叔丁基、腈基或三甲基甲硅烷基取代的苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经甲基、乙基、叔丁基、腈基或三甲基甲硅烷基取代的联苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经甲基、乙基、叔丁基、腈基或三甲基甲硅烷基取代的三联苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的杂芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或者经甲硅烷基或苯基取代的杂芳基，所述苯基经甲基、乙基、叔丁基、腈基或烷基取代。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或者经甲基、乙基、叔丁基、腈基、三甲基甲硅烷基或苯基取代的二苯并呋喃基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，化学式1-A选自以下化合物。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由以下化学式2-A表示的化合物。
[化学式2-A]
在化学式2-A中，
Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的单环芳基、或者经取代或未经取代的多环芳基，
G1至G8彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、经取代或未经取代的单环芳基、或者经取代或未经取代的多环芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由化学式2-A表示的化合物作为发光层的主体。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的多环芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有10至30个碳原子的多环芳基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的萘基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的1-萘基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，Ar11和Ar12为1-萘基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，G1至G8为氢。
根据本说明书的一个示例性实施方案，化学式2-A选自以下化合物。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由化学式1-A表示的化合物作为发光层的掺杂剂，并且包含由化学式2-A表示的化合物作为发光层的主体。
根据本说明书的一个示例性实施方案，有机材料层还可包括选自以下的一个或更多个层：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
本说明书的有机发光器件可通过本领域已知的材料和方法来制造，不同之处在于有机材料层中的一个或更多个层包含本说明书的杂环化合物，即，由化学式1表示的杂环化合物。
当有机发光器件包括多个有机材料层时，有机材料层可由相同材料或不同材料形成。
例如，本说明书的有机发光器件可通过在基底上依次堆叠第一电极、有机材料层和第二电极来制造。在这种情况下，有机发光器件可通过以下过程来制造：通过使用物理气相沉积(PVD)法(例如溅射或电子束蒸发)在基底上沉积金属或具有导电性的金属氧化物或者其合金以形成第一电极，在第一电极上形成包括空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机材料层，然后在有机材料层上沉积可用作第二电极的材料。除了上述方法之外，有机发光器件可通过在基底上依次沉积负电极材料、有机材料层和第一电极材料来制造。此外，在制造有机发光器件时，不仅可通过真空沉积法还可通过溶液施加法使由化学式1表示的杂环化合物形成为有机材料层。在此，溶液施加法意指旋涂、浸涂、刮涂、喷墨印刷、丝网印刷、喷涂法、辊涂等，但不限于此。
除了上述方法之外，有机发光器件还可通过在基底上依次沉积负电极材料、有机材料层和正电极材料来制造(国际公开第2003/012890号)。然而，制造方法不限于此。
根据本说明书的一个示例性实施方案，第一电极为正电极，第二电极为负电极。
根据本说明书的另一个示例性实施方案，第一电极为负电极，第二电极为正电极。
作为正电极材料，通常优选具有大功函数的材料以使空穴顺利注入到有机材料层中。可用于本发明的正电极材料的具体实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌和金，或者其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)；金属和氧化物的组合，例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等，但不限于此。
作为负电极材料，通常优选具有小功函数的材料以使电子顺利注入到有机材料层中。负电极材料的具体实例包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或者其合金；多层结构材料，例如LiF/Al或LiO2/Al、Mg/Ag等，但不限于此。
空穴注入层是注入来自电极的空穴的层，并且空穴注入材料优选为这样的化合物，其具有传输空穴的能力，因此在正电极处具有空穴注入效应，对发光层或发光材料具有优异的空穴注入效应，阻止发光层中产生的激子移动至电子注入层或电子注入材料，并且具有优异的薄膜形成能力。优选地，空穴注入材料的最高占据分子轨道(HOMO)在正电极材料的功函数与周围有机材料层的HOMO之间。空穴注入材料的具体实例包括金属卟啉；低聚噻吩；基于芳基胺的有机材料；基于六腈六氮杂三亚苯基的有机材料；基于喹吖啶酮的有机材料；基于苝的有机材料；蒽醌；基于聚苯胺和基于聚噻吩的导电聚合物等，但不限于此。
空穴传输层是接收来自空穴注入层的空穴并且将空穴传输至发光层的层，空穴传输材料适当地为这样的材料：其可以接收来自正电极或空穴注入层的空穴以将空穴传输至发光层，并且具有高的空穴迁移率。其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、其中同时存在共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等，但不限于此。
用于发光层的发光材料是这样的材料：其可以接收分别来自空穴传输层和电子传输层的空穴和电子，并且使空穴和电子结合以发出可见光范围内的光，优选对荧光或磷光具有良好的量子效率的材料。其具体实例包括：8-羟基-喹啉铝配合物(Alq3)；基于咔唑的化合物；二聚苯乙烯基化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；基于苯并唑、苯并噻唑和苯并咪唑的化合物；基于聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)的聚合物；螺环化合物；聚芴、红荧烯等，但不限于此。
发光层可包含主体材料和掺杂剂材料。主体材料的实例包括稠合芳族环衍生物或含杂环的化合物等。具体地，稠合芳族环衍生物的实例包括蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等，含杂环的化合物的实例包括咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物、嘧啶衍生物等，但其实例不限于此。
掺杂剂材料的实例包括芳族胺衍生物、苯乙烯胺化合物、硼配合物、荧蒽化合物、金属配合物等。具体地，芳族胺衍生物是具有经取代或未经取代的芳基氨基的稠合芳族环衍生物，并且其实例包括具有芳基氨基的芘、蒽、二茚并芘等；苯乙烯胺化合物是其中经取代或未经取代的芳基胺被至少一个芳基乙烯基取代的化合物，并且选自芳基、甲硅烷基、烷基、环烷基和芳基氨基中的一个或两个或更多个取代基是经取代或未经取代的。其具体实例包括苯乙烯胺、苯乙烯二胺、苯乙烯三胺、苯乙烯四胺等，但不限于此。此外，金属配合物的实例包括铱配合物、铂配合物等，但不限于此。
电子传输层的电子传输材料是接收来自电子注入层的电子并且将电子传输至发光层的材料，并且电子传输材料是可以很好地注入来自负电极的电子并且将电子传输至发光层的材料，其适当地为具有高的电子迁移率的材料。其具体实例包括：8-羟基喹啉的Al配合物、包含Alq3的配合物、有机自由基化合物、羟基黄酮-金属配合物等，但不限于此。电子传输层可以与任何如根据本领域使用的期望的阴极材料一起使用。特别地，阴极材料的合适实例为具有低功函数、其后接着铝层或银层的典型材料。其具体实例包括铯、钡、钙、镱和钐，并且在每种情况下都接着铝层或银层。
电子注入层是注入来自电极的电子的层，并且优选为这样的化合物：其具有传输电子的能力，具有注入来自负电极的电子的效应，并对发光层或发光材料具有优异的电子注入效应，阻止发光层中产生的激子移动至空穴注入层，并且还具有优异的薄膜形成能力。其具体实例包括芴酮、蒽醌二甲烷、联苯醌、噻喃二氧化物、唑、二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮及其衍生物、金属配合物化合物、含氮的五元环衍生物等，但不限于此。
金属配合物化合物的实例包括8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、双(8-羟基喹啉)铜、双(8-羟基喹啉)锰、三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)氯化镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲苯酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-喹啉)(2-萘酚)镓等，但不限于此。
根据所使用的材料，根据本说明书的有机发光器件可以是顶部发射型、底部发射型、或双发射型。
根据本说明书的一个示例性实施方案，除了有机发光器件之外，由化学式1表示的杂环化合物还可以包含在有机太阳能电池或有机晶体管中。
发明详述
下文中，将参照用于具体描述本说明书的实施例来详细描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以以多种形式进行修改，并且其不解释为本说明书的范围限于以下详细描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域的普通技术人员更完全地解释本说明书。
<制备例>
制备例1.化合物1的制备
(1)化合物1A的制备
在氮气气氛下，将苯甲醛(50g，471.16mmol)和乙基-2-氰基乙酸酯(58.6g，518.28mmol)添加到500ml乙醇中，然后充分搅拌，然后向其中缓慢滴加哌啶(1.5g，18.85mmol)，然后将所得混合物回流并搅拌约12小时。反应终止之后，将混合物的温度降低至常温，然后过滤。用氯仿和水对经过滤的材料进行萃取，然后通过使用硫酸镁来干燥有机层。其后，在减压下蒸馏有机层，然后用乙醇进行重结晶，然后干燥，以制备化合物1A(80.6g，85％)。
(2)化合物1B的制备
将化合物1A(80.6，400.49mmol)、苯甲脒盐酸盐(69g，440.61mmol)和乙醇钠放入800ml二甲基乙酰胺中，通过搅拌和回流使所得混合物反应4小时。反应之后，将混合物冷却至常温，然后过滤。用水和乙醇将经过滤的材料充分洗涤，然后干燥，以制备化合物1C(84.3g，77％)
(3)化合物1C的制备
将化合物1B(84.3g，361.38mmol)放入过量的三氯氧磷(POCl3)中，在120℃下使所得混合物回流。将混合物冷却至常温后，向混合物中引入乙醇/水混合溶液，然后将所得混合物过滤。用乙腈对经过滤的固体进行浆料处理，然后将所得产物再次过滤并干燥以获得化合物1C(63.3g，60％)。
(4)化合物1的制备
在氮气气氛下，将化合物1C(10.0g，34.28mmol)和化合物1D(16.8g，37.70mmol)放入100ml四氢呋喃中，将所得混合物搅拌并回流。其后，将碳酸钾(14.2g，102.83mmol)溶解于30ml水中，将所得溶液引入所得混合物中，将所得混合物充分搅拌，然后向其中引入四三苯基-膦钯(1.2g，1.03mmol)。反应3小时之后，将混合物的温度降低至常温并过滤。用氯仿和水对经过滤的材料进行萃取，然后通过使用硫酸镁来干燥有机层。其后，在减压下蒸馏有机层，然后通过使用乙酸乙酯进行重结晶。将产生的固体过滤，然后干燥，以制备化合物1(14.6g，74％)。化合物1D购自Aldrich并使用。
MS:[M+H]+＝573
制备例2.化合物2的制备
(1)化合物2A的制备
在氮气气氛下，将化合物1C(20g，68.55mmol)和(3,5-二氯苯基)硼酸(14.4g，75.41mmol)放入200ml四氢呋喃中，将所得混合物搅拌并回流。其后，将碳酸钾(28.4g，205.66mmol)溶解于80ml水中，将所得溶液引入所得混合物中，将所得混合物充分搅拌，然后向其中引入四三苯基-膦钯(2.4g，2.06mmol)。反应1小时之后，将混合物的温度降低至常温并过滤。用氯仿和水对经过滤的材料进行萃取，然后通过使用硫酸镁来干燥有机层。其后，在减压下蒸馏有机层，然后通过使用乙醇进行重结晶。将产生的固体过滤，然后干燥，以制备化合物2A(27.6g，76％)。
(2)化合物2B的制备
在氮气气氛下，使化合物2A(21.0g，22.2mmol)、双(频哪醇)二硼(31.8g，125.29mmol)和乙酸钾(30.7g，313.21mmol)混合，将所得混合物添加到200ml二烷中，在搅拌的同时加热。向混合物中添加双(二亚苄基丙酮)钯(1.8g，3.31mmol)和三环己基膦(1.8mg，6.26mmol)同时进行回流，将混合物加热并搅拌12小时。反应终止之后，将混合物的温度降低至常温，然后过滤。向滤液中倒入水，用氯仿对产物进行萃取，并用无水硫酸镁使有机层干燥。在减压下蒸馏之后，用乙醇进行重结晶，以制备化合物2B(24.4g，80％)。
(3)化合物2的制备
在氮气气氛下，将化合物2B(24.4g，41.69mmol)和2-(4-溴苯基)吡啶(19.5g，83.37mmol)放入200ml四氢呋喃中，将所得混合物搅拌并回流。其后，将碳酸钾(17.3g，125.06mmol)溶解于80ml水中，将所得溶液引入所得混合物中，将所得混合物充分搅拌，然后向其中引入四三苯基-膦钯(2.9g，2.06mmol)。反应5小时之后，将混合物的温度降低至常温并过滤。用氯仿和水对经过滤的材料进行萃取，然后通过使用硫酸镁来干燥有机层。其后，在减压下蒸馏有机层，然后通过使用乙酸乙酯进行重结晶。将产生的固体过滤，然后干燥，以制备化合物2(20.3g，76％)。
MS:[M+H]+＝639
制备例3：化合物3的制备
通过以与制备例1相同的方式进行制备获得化合物3(16.0g，产率81％)，不同之处在于使用化合物3A代替化合物1D。
MS:[M+H]+＝574
制备例4：化合物5的制备
(1)化合物4A的制备
在氮气气氛下，将3-氧代-3-苯基丙腈(100g，688.90mmol)和苯甲醛(80.4g，757.58mmol)添加到1000ml乙醇中，然后充分搅拌，然后向其中缓慢滴加哌啶(2.3g，27.56mmol)，然后将所得溶液回流并搅拌约12小时。反应终止之后，将混合物的温度降低至常温，然后过滤。用氯仿和水对经过滤的材料进行萃取，然后通过使用硫酸镁来干燥有机层。其后，在减压下蒸馏有机层，然后用乙醇进行重结晶，然后干燥，以制备化合物4A(123.7g，77％)。
(2)化合物4B的制备
将化合物4A(50.0，214.34mmol)、4-氯苯甲脒盐酸盐(49.1g，257.21mmol)和吡啶(0.7g，8.57mmol)放入500ml乙醇中，通过搅拌和回流使所得混合物反应12小时。反应之后，将混合物冷却至常温，然后将其倒入1L比例为1:1的水和乙醇的混合溶液中同时进行搅拌，然后将所得混合物充分搅拌。将形成的固体过滤，然后用水和己烷充分洗涤，然后干燥，以制备化合物4B(23.7g，30％)。
(3)化合物4C的制备
在氮气气氛下，使化合物4B(23.7g，64.43mmol)、双(频哪醇)二硼(18.0g，70.87mmol)和乙酸钾(19.0g，193.29mmol)混合，将所得混合物添加到200ml二烷中，在搅拌的同时加热。向混合物中添加双(二亚苄基丙酮)钯(1.1g，1.93mmol)和三环己基膦(1.1mg，3.87mmol)同时进行回流，将混合物回流并搅拌3小时。反应终止之后，将混合物的温度降低至常温，然后过滤。向滤液中倒入水，用氯仿对产物进行萃取，并用无水硫酸镁使有机层干燥。在减压下蒸馏之后，用乙醇进行重结晶，以制备化合物4C(26.0g，88％)。
(4)化合物5的制备
在氮气气氛下，将化合物4C(10.0g，21.77mmol)和9-(4-溴苯基)-9H-咔唑(7.7g，23.95mmol)放入100ml四氢呋喃中，将所得混合物搅拌并回流。其后，将碳酸钾(9.0g，65.31mmol)溶解于40ml水中，将所得溶液引入所得混合物中，将所得混合物充分搅拌，然后向其中引入四三苯基-膦钯(0.8g，0.65mmol)。反应12小时之后，将混合物的温度降低至常温并过滤。用氯仿和水对经过滤的材料进行萃取，然后通过使用硫酸镁来干燥有机层。其后，在减压下蒸馏有机层，然后通过使用乙酸乙酯进行重结晶。将产生的固体过滤，然后干燥，以制备化合物5(7.6g，61％)。
MS:[M+H]+＝574
制备例5.化合物8的制备
以与制备例4相同的方式获得化合物8(8.8g，产率78％)，不同之处在于使用4-溴二苯并[b,d]噻吩代替9-(4-溴苯基)-9H-咔唑。
MS:[M+H]+＝515
制备例6：化合物9的制备
以与制备例4相同的方式获得化合物9(6.9g，产率64％)，不同之处在于使用4-溴二苯并[b,d]呋喃代替9-(4-溴苯基)-9H-咔唑。
MS:[M+H]+＝499
<实施例1>
将薄薄地涂覆有厚度为的ITO(氧化铟锡)的玻璃基底(corning 7059玻璃)放入其中溶解有分散剂的蒸馏水中，并进行超声波洗涤。将Fischer Co.制造的产品用作清洁剂，并且将使用由Millipore Co.制造的过滤器过滤两次的蒸馏水用作蒸馏水。将ITO洗涤30分钟后，使用蒸馏水重复进行两次超声波洗涤10分钟。使用蒸馏水洗涤完成之后，按顺序使用异丙醇、丙酮和甲醇溶剂进行超声波洗涤，然后进行干燥。
使六腈六氮杂三亚苯以的厚度热真空沉积在由此制备的透明ITO电极上，由此形成空穴注入层。在其上真空沉积作为传输空穴的材料HT1然后真空沉积作为发光层的主体H1化合物和掺杂剂D1化合物至的厚度。使制备例1中制备的化合物1和LiQ(喹啉锂)以1:1的重量比真空沉积在发光层上，由此形成厚度为的电子注入和传输层。在电子注入和传输层上分别以和的厚度依次沉积氟化锂(LiF)和铝，由此形成负电极。制造了有机发光器件。
在上述步骤中，将有机材料的沉积速率保持在/秒至/秒，将负电极的氟化锂和铝的沉积速率分别保持在/秒和/秒，并且将沉积期间的真空度保持在2×10-7托至5×10-6托，由此制造了有机发光器件。
<实施例2>
以与实施例1相同的方式进行实验，不同之处在于作为电子传输层，使用化合物2代替实施例1中的化合物1。
<实施例3>
以与实施例1相同的方式进行实验，不同之处在于作为电子传输层，使用化合物3代替实施例1中的化合物1。
<实施例4>
以与实施例1相同的方式进行实验，不同之处在于作为电子传输层，使用化合物5代替实施例1中的化合物1。
<实施例5>
以与实施例1相同的方式进行实验，不同之处在于作为电子传输层，使用化合物8代替实施例1中的化合物1。
<实施例6>
以与实施例1相同的方式进行实验，不同之处在于作为电子传输层，使用化合物9代替实施例1中的化合物1。
<比较例1>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET1化合物代替实施例1中的化合物1。
<比较例2>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET2化合物代替实施例1中的化合物1。
<比较例3>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET3化合物代替实施例1中的化合物1。
<比较例4>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET4化合物代替实施例1中的化合物1。
<比较例5>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET5化合物代替实施例1中的化合物1。
<比较例6>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET6化合物代替实施例1中的化合物1。
<比较例7>
以与实施例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下ET7化合物代替实施例1中的化合物1。
对通过如实施例1至6和比较例1至7中使用各化合物作为注入和传输层材料所制造的有机发光器件，在10mA/cm2的电流密度下测量驱动电压和发光效率，在20mA/cm2的电流密度下测量与初始亮度相比达到98％值的时间(LT98)。结果示于下表1中。
[表1]
在表1中，通过使用本说明书的化合物作为电子注入和传输层材料制造有机发光器件的情况在效率方面与其中使用相关技术中的材料的情况相当，但是在稳定性方面表现出优异的特性。
附图标记说明
10、11：有机发光器件
20：基底
30：第一电极
40：发光层
50：第二电极
60：空穴注入层
70：空穴传输层
80：电子传输层
90：电子注入层

Claims (13)

1.一种由以下化学式1表示的杂环化合物：
[化学式1]
在化学式1中，
X1至X3彼此相同或不同，并且各自独立地为N或C-CN，
X1至X3中的两个为N，以及
R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地选自氢、经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的直链或支化烷基、经取代或未经取代的具有3至30个碳原子的单环或多环环烷基、经取代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的芳氧基、经取代或未经取代的烷基硫基、经取代或未经取代的芳基硫基、经取代或未经取代的烷基磺酰基、经取代或未经取代的芳基磺酰基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的甲硅烷基、经取代或未经取代的芳基膦基、经取代或未经取代的氧化膦基、经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的单环或多环芳基、以及经取代或未经取代的具有2至30个碳原子的单环或多环杂环基。
2.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中由化学式1表示的所述杂环化合物由以下化学式2或3表示：
[化学式2]
[化学式3]
在化学式2和3中，
对R1至R3的限定与化学式1中的那些相同。
3.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地选自经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、经取代或未经取代的三联苯基、以及经取代或未经取代的芴基。
4.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中由化学式1表示的所述化合物为以下化合物1至9中的任一者：
5.一种有机发光器件，包括：
第一电极；
设置成面对所述第一电极的第二电极；以及
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的一个或更多个有机材料层，
其中所述有机材料层中的一个或更多个层包含根据权利要求1至4中任一项所述的杂环化合物。
6.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括发光层，并且所述发光层包含所述杂环化合物。
7.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括电子传输层、电子注入层、或者同时传输和注入电子的层，并且所述电子传输层、所述电子注入层、或所述同时传输和注入电子的层包含所述杂环化合物。
8.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中所述有机材料层还包括选自以下的一者或更多者：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
9.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括发光层，并且所述发光层包含由以下化学式1-A表示的化合物：
[化学式1-A]
在化学式1-A中，
n1为1或更大的整数，
Ar3为经取代或未经取代的单价或更高价的苯并芴基、经取代或未经取代的单价或更高价的荧蒽基、经取代或未经取代的单价或更高价的芘基、或者经取代或未经取代的单价或更高价的基，
L1为直接键、经取代或未经取代的亚芳基、或者经取代或未经取代的亚杂芳基，
Ar4和Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的芳基、经取代或未经取代的甲硅烷基、经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的芳基烷基、或者经取代或未经取代的杂芳基，或者彼此结合形成经取代或未经取代的环，并且
当n1为2或更大时，括号中的两个或更多个结构彼此相同或不同。
10.根据权利要求9所述的有机发光器件，其中L1为直接键，Ar3为二价芘基，Ar4和Ar5彼此相同或不同并且各自独立地为未经取代或经被烷基取代的甲硅烷基取代的芳基，以及n1为2。
11.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括发光层，并且所述发光层包含由以下化学式2-A表示的化合物：
[化学式2-A]
在化学式2-A中，
Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的单环芳基、或者经取代或未经取代的多环芳基，以及
G1至G8彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、经取代或未经取代的单环芳基、或者经取代或未经取代的多环芳基。
12.根据权利要求11所述的有机发光器件，其中Ar11和Ar12为1-萘基，以及G1至G8为氢。
13.根据权利要求9所述的有机发光器件，其中所述发光层包含由以下化学式2-A表示的化合物：
[化学式2-A]
在化学式2-A中，
Ar11和Ar12彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的单环芳基、或者经取代或未经取代的多环芳基，以及
G1至G8彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、经取代或未经取代的单环芳基、或者经取代或未经取代的多环芳基。
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