CN110099902A - 新型化合物及包含其的有机发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型化合物及包含其的有机发光元件，所述化合物包含取代或未取代的联苯芴基作为中心结构，在上述芴基中的任一个苯环部上结合有两个彼此不同结构的官能团。

Description

新型化合物及包含其的有机发光元件
技术领域
本申请主张基于2017年4月12日韩国专利申请第10-2017-0047544号以及2018年3月7日韩国专利申请第10-2018-0027124号的优先权，包含该韩国专利申请的文献中公开的全部内容作为本说明书的一部分。
本发明涉及一种新型化合物及包含其的有机发光元件。
背景技术
通常情况下，有机发光现象是指利用有机物质使电能转换为光能的现象。利用有机发光现象的有机发光元件具有宽视角、优异的对比度、快速响应时间，亮度、驱动电压和响应速度特性优异，从而正在进行大量的研究。
有机发光元件通常具有包含阳极和阴极以及位于所述阳极与阴极之间的有机物层的结构。为了提高有机发光元件的效率和稳定性，所述有机物层大多情况下由分别利用不同的物质构成的多层结构形成，例如，可以由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等形成。对于这样的有机电致发光元件的结构而言，如果在两电极之间施加电压，则空穴从阳极注入至有机物层，电子从阴极注入至有机物层，当所注入的空穴和电子相遇时会形成激子(exciton)，并且当该激子重新跃迁至基态时就会发出光。
对于用于如上所述的有机发光元件的有机物，持续要求开发新的材料。
发明内容
所要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种新型化合物及包含其的有机发光元件，所述化合物用作有机发光元件的有机物层的材料时，能够实现效率、低驱动电压和提高寿命特性。
解决课题的方法
本发明提供一种下述化学式1的化合物：
[化学式1]
所述化学式1中，
Ar1选自被氰基或二苯基氧化膦基取代或未取代的碳原子数6至20的芳基；被氰基取代或未取代的芴基；和包含一个以上的氮原子(N)的碳原子数2至9的杂芳基，
Ar2选自下述化学式2a至2e的官能团，
[化学式2a]
[化学式2b]
[化学式2c]
[化学式2d]
[化学式2e]
所述化学式2a至2e中，
Ar3至Ar5各自独立地为氢；氘；碳原子数1至20的烷基；碳原子数6至20的芳基；或者包含一个以上的选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至20的杂芳基，
L1及L2各自独立地为键合、或者取代或未取代的亚苯基，
R1及R2各自独立地为氢；氘；卤素；氰基；硝基；氨基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷氧基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷氧基；取代或未取代的碳原子数3至60的环烷基；取代或未取代的碳原子数2至60的烯基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳氧基；或者取代或未取代的包含一个以上选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至20的杂芳基，
a和b各自独立地为0至3的整数，c为0或1的整数。
另外，本发明提供一种有机发光元件，其中，包含：第一电极、与所述第一电极对置而具备的第二电极、以及具备在所述第一电极与所述第二电极之间的一层以上的有机物层，所述有机物层中的一层以上包含所述化学式1的化合物。
发明效果
上述的化学式1的化合物可以用作有机发光元件的有机物层的材料，在有机发光元件中能够实现效率的提高、低驱动电压和/或寿命特性。特别是，由上述的化学式1表示的化合物可以用作发光、电子传输或电子注入材料。
附图说明
图1图示了由基板1、阳极2、发光层3、阴极4构成的有机发光元件的例子。
图2图示了由基板1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7、电子传输层8和阴极4构成的有机发光元件的例子。
具体实施方式
下面，为了帮助理解本发明更详细地进行说明。
本说明书中，表示与其它取代基连接的键。
本说明书中，“取代或未取代的”这一用语的意思是被选自氘；卤素基团；腈基；硝基；羟基；羰基；酯基；酰亚胺基；氨基；氧化膦基；烷氧基；芳氧基；烷基硫基(alkylthioxy group)；芳基硫基(arylthioxygroup)；烷基磺酰基(alkyl sulfoxy group)；芳基磺酰基(arylsulfoxy group)；甲硅烷基；硼基；烷基；环烷基；烯基；芳基；芳烷基；芳烯基；烷基芳基；卤代烷基；卤代烷氧基；烷基胺基；芳烷基胺基；杂芳基胺基；芳基胺基；芳基膦基；或者包含一个以上的选自O、N、Si和S中的杂原子的杂环基中的一个以上的取代基取代或未取代，或被上述例示的取代基中的两个以上的取代基所连接而成的取代基取代。例如，“两个以上的取代基连接而成的取代基”可以是联苯基。即，联苯基可以是芳基，也可以解释为两个苯基连接而成的取代基。
本说明书中羰基的碳原子数没有特别限定，但优选碳原子数为1至40。具体而言，可以是如下结构的化合物，但并不限定于此。
本说明书中，对于酯基而言，羧基的氢可以被碳原子数1至25的直链、支链或者环状烷基或者碳原子数6至25的芳基取代。具体而言，可以为下述结构式的化合物，但并不限定于此。
本说明书中，酰亚胺基的碳原子数没有特别限定，但优选碳原子数为1至25。具体而言，可以是如下结构的化合物，但并不限定于此。
本说明书中，甲硅烷基具体有三甲基甲硅烷基、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，但并不限定于此。
本说明书中，硼基具体有三甲基硼基、三乙基硼基、叔丁基二甲基硼基、三苯基硼基、苯基硼基等，但并不限定于此。
本说明书中，作为卤素基团的例子，有氟、氯、溴或碘。
本说明书中，所述烷基可以是直链或支链，碳原子数没有特别限定，但优选为1至40。根据一实施方式，所述烷基的碳原子数为1至20。根据另一实施方式，所述烷基的碳原子数为1至10。根据另一实施方式，所述烷基的碳原子数为1至6。作为烷基的具体例子，有甲基、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，但并不限定于此。
本说明书中，所述烯基可以是直链或支链，碳原子数没有特别限定，但优选为2至40。根据一实施方式，所述烯基的碳原子数为2至20。根据另一实施方式，所述烯基的碳原子数为2至10。根据另一实施方式，所述烯基的碳原子数为2至6。作为具体例子，有乙烯基、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、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-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，但并不限定于此。
本说明书中，环烷基没有特别限定，但优选碳原子数为3至60，根据一实施方式，所述环烷基的碳原子数为3至30。根据另一实施方式，所述环烷基的碳原子数为3至20。根据另一实施方式，所述环烷基的碳原子数为3至6。具体有环丙基、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，但并不限定于此。
本说明书中，芳基没有特别限定，但优选碳原子数为6至60，可以是单环芳基或多环芳基。根据一实施方式，所述芳基的碳原子数为6至30。根据一实施方式，所述芳基的碳原子数为6至20。所述芳基作为单环芳基，可以是苯基、联苯基、三联苯基等，但并不限定于此。作为所述多环芳基，可以是萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基、芴基等，但并不限定于此。
本说明书中，芴基可以被取代，两个取代基可以彼此结合而形成螺结构。所述芴基被取代时，可以是等。但并不限定于此。
本说明书中，杂环基是包含一个以上的选自O、N、Si和S中的杂原子作为杂元素的杂芳基或杂环烷基，碳原子数没有特别限定，但优选碳原子数为2至60。作为杂环基的例子，有噻吩基、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、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(phenanthroline)、异唑基、噻二唑基、吩噻嗪基和二苯并呋喃基等，但不仅限于此。
本说明书中，芳烷基、芳烯基、烷基芳基、芳基胺基中的芳基与上述的芳基的例示相同。本说明书中，芳烷基、烷基芳基、烷基胺基中的烷基与上述的烷基的例示相同。本说明书中，对于杂芳基胺基中的杂芳基，可适用上述的关于杂环基的说明。本说明书中，芳烯基中的烯基与上述的烯基的例示相同。本说明书中，除了亚芳基为2价基团以外，可适用上述的关于芳基的说明。本说明书中，除了亚杂芳基为2价基团以外，可适用上述的关于杂环基的说明。本说明书中，烃环不是1价基团，由两个取代基结合形成，除此以外，可适用上述的关于芳基或环烷基的说明。本说明书中，杂环不是1价基团，由两个取代基结合而形成，除此以外，可适用上述的关于杂环基的说明。
另一方面，本发明提供下述化学式1的化合物：
[化学式1]
上述化学式1中，
Ar1选自由被氰基或二苯基氧化膦基取代或未取代的碳原子数6至20的芳基；被氰基取代或未取代的芴基；以及包含一个以上的N的碳原子数2至9的杂芳基，
Ar2选自下述化学式2a至2e的官能团，
[化学式2a]
[化学式2b]
[化学式2c]
[化学式2d]
[化学式2e]
上述化学式2a至2e中，
Ar3至Ar5各自独立地为氢；氘；碳原子数1至20的烷基；碳原子数6至20的芳基；或者包含一个以上的选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至20的杂芳基，
L1及L2各自独立地为键合或者取代或未取代的亚苯基，
R1及R2各自独立地为，氢；氘；卤素；氰基；硝基；氨基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷氧基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷氧基；取代或未取代的碳原子数3至60的环烷基；取代或未取代的碳原子数2至60的烯基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳氧基；或者取代或未取代的包含一个以上的选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至20的杂芳基，
a和b各自独立地为0至3的整数，c为0或1的整数。
具体而言，上述化学式1的化合物包含取代或未取代的联苯芴基作为中心结构，具有Ar1和Ar2的官能团分别通过L1及L2结合于上述芴基中的任一个苯环部上的非对称结构，与相同的官能团以联苯芴基为中心结合而成的对称结构相比，可通过各种组合更加容易地调节电子传输能力、带隙、能级和热性特性。
更具体而言，上述化学式1的化合物可以具有下述化学式1a至1c中的任一个结构。
[化学式1a]
[化学式1b]
[化学式1c]
上述化学式1a至1c中，
X1和X2为-L1-Ar1和-L2-Ar2中的任一个，但并非彼此相同，
R1、R2、L1、L2、Ar1、Ar2、a和b如上述定义。
一般情况下，化合物的溶解度和热性特性根据分子的结晶度而不同，当结构上的位阻相对大时，分子的结晶度降低，并且工序上的溶解度和热性特性会得到改善。因此，根据本说明书的一实施方式的-L1-Ar1和-L2-Ar2取代于结构上的位阻大的位置上的由化学式1表示的化合物，与-L1-Ar1和-L2-Ar2取代于结构上的位阻小的两个位置的化合物相比，在分子工序上溶解度和热性特性得到了改善，由此，由化学式1表示的化合物在合成时具有工序上的优点，在利用于有机发光元件时，具有改善热性特性的优点。
另外，如所述化学式1a至1c的结构，当结合到联苯芴基的两个官能团-L1-Ar1和-L2-Ar2的位置以非对称方式特定时，与对称性分子相比，共轭长度的-L1和-L2之间的距离短，从而能够更加有效地控制电子及空穴传输能力。
具体而言，所述化学式1中的Ar1可选自被氰基或二苯基氧化膦基取代或未取代的苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、三嗪基、苯并吡啶基、苯并哒嗪基、苯并嘧啶基和苯并吡啶基，更具体而言，可选自下述官能团：
所述结构式中，m和n各自独立地为0或1的整数。
另外，所述化学式1中，Ar2可以是所述化学式2a至2e的官能团中的任一个，所述化学式2a至2e中，Ar3至Ar5更具体而言可以为，各自独立地选自氢、碳原子数1至4的烷基和苯基，更具体而言可以为，选自氢、甲基和苯基。
另外，所述化学式1中，连接基团即L1和L2可以各自独立地为键合或者取代或未取代的亚苯基，其为取代的亚苯基的情况下，亚苯基中的至少一个氢可以被氘；卤素；氰基；硝基；氨基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷氧基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷氧基；取代或未取代的碳原子数3至60的环烷基；取代或未取代的碳原子数2至60的烯基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳氧基；或者取代或未取代的包含一个以上选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至60的杂芳基取代。
更具体而言，所述L1和L2可以各自独立地为键合或者未取代的亚苯基。
当所述L1和L2是如蒽等大尺寸官能团时，由于官能团骨架本身的发光，可能会导致色纯度降低。
另一方面，根据本发明的一具体例的所述化学式1的化合物中，结合到联苯芴基的两个官能团-L1-Ar1和-L2-Ar2可以具有彼此不同的结构。
具体而言，两个官能团-L1-Ar1和-L2-Ar2中，L1和L2可以彼此不同或Ar1和Ar2可以彼此不同，或者L1和L2两者以及Ar1和Ar2两者均可具有彼此不同的结构。更具体而言，Ar1和Ar2可以具有彼此不同的结构。如上所述，当结合到联苯芴基的两个官能团具有彼此不同的结构时，与具有相同结构的情况相比，能够更加容易调节电子传输能力、带隙、能级和热性特性。
另外，所述化学式1中，结合到芴基的两个苯基分别可以被取代基R1和R2取代一个以上，此时，R1和R2如上述定义。更具体而言，R1和R2可以各自独立地为氢；氘；卤素；氰基；硝基；碳原子数1至20的烷基；或者碳原子数6至20的芳基，更具体而言，R1和R2可以各自独立地为氢、氘、卤素、氰基、硝基、甲基或苯基。另外，对于各个苯基的R1或R2的取代数(a及b)可以各自独立地为0至3，更具体而言可以为0或1。
所述化学式1的化合物的代表例如下。
所述化学式1的化合物包含取代或未取代的联苯芴基作为中心结构，并且，具有包含Ar1和Ar2的官能团分别通过L1和L2结合于所述芴基中的任一个苯环部上的两个官能团的非对称结构，进一步，所述两个官能团中的至少任一个包含一个以上的包含氮原子的杂环基的官能团，从而能够体现出能动性电子传输能力、带隙、能级、热性特性调节效果。因此，利用其的有机发光元件与采用存在于芴基的两侧的苯环部上分别结合相同的官能团而具有以联苯芴基为中心的对称结构的化合物的有机发光元件相比，可具有高效率、低驱动电压、高亮度和长寿命等。
另一方面，所述化学式1的化合物可通过如下反应式1的制造方法来制造。
[反应式1]
所述反应式1中，X是氯或溴等卤素基团，Y是硼酸基、硼酸酯基或硼酸频哪醇酯(boronic acid pinacol ester)基等含硼(B)的有机基团，R1、R2、L1、L2、Ar1、Ar2、a和b与上述定义相同。
另外，虽然所述反应式1中例示了有机硼化合物(II)包含-L1-Ar1的官能团，卤化物(III)包含-L2-Ar2的官能团的情况，但也可以为有机硼化合物(II)包含-L2-Ar2的官能团，卤化物(III)包含-L1-Ar1的官能团。
具体而言，所述化学式1的化合物(I)可以在所述卤化物(III)、碱和钯催化剂存在下通过铃木偶联反应来制造所述有机硼化合物(II)。
作为所述碱可以使用碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾等，作为所述钯催化剂可以使用四(三苯基膦)钯(Pd(PPH3)4)、醋酸钯等。另外，所述反应可以在四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或甲苯等有机溶剂中实施。
另外，所述反应式1的铃木偶联反应可以在80℃至120℃范围内实施。
另一方面，所述有机硼化合物(II)可以直接制造，也可以从商业上获得。
所述有机硼化合物(II)的种类可取决于最终制造的化学式1的化合物中的结合到联苯芴基的-L1-Ar1和-L2-Ar2官能团的位置。作为一例，本发明的化学式1a至1c的化合物可以利用通过与下述反应式2至4的方法相同的方法制造的有机硼化合物来分别制造。下述反应式2至4仅仅是用于说明本发明的一例，本发明并不限定于此。
[反应式2]
[反应式3]
[反应式4]
所述反应式2至4中，L1、L2、Ar1和Ar2如上述定义，NBS是n-溴代琥珀酰亚胺(n-bromosuccinimide)，DMF是二甲基甲酰胺(Dimethyl Formamide)，THF是四氢呋喃(tetrahydrofuran)，AN是乙腈(acetonitrile)，并且KOAc是醋酸钾(potassium acetate)。
所述化学式1的化合物可以参考所述反应式1至4并根据所要制造的化合物的结构适当地替换起始物质来制造。
另一方面，本发明提供一种包含所述化学式1的化合物的有机发光元件。作为一例，本发明提供一种有机发光元件，其中，包含：第一电极；与所述第一电极对置而具备的第二电极；以及具备在所述第一电极与所述第二电极之间的一层以上的有机物层，所述有机物层中的一层以上包含由所述化学式1表示的化合物。
本发明的有机发光元件的有机物层可以由单层结构形成，也可以由层叠有两层以上的有机物层的多层结构形成。例如，本发明的有机发光元件可具有包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等作为有机物层的结构。但是，有机发光元件的结构并不限定于此，可包含更少层的有机层。
另外，所述有机物层可以包含空穴注入层、空穴传输层或同时进行空穴注入和传输的层，所述空穴注入层、空穴传输层或同时进行空穴注入和传输的层包含由所述化学式1表示的化合物。
另外，所述有机物层可以包含发光层，所述发光层包含由所述化学式1表示的化合物。
另外，所述有机物层可以包含电子传输层或电子注入层，所述电子传输层或电子注入层包含由所述化学式1表示的化合物。
另外，所述电子传输层、电子注入层或同时进行电子注入及电子传输的层包含由所述化学式1表示的化合物。特别是，根据本发明的由化学式1表示的化合物具有优异的热稳定性、高的三重态能量(ET)、以及空穴稳定性。另外，将由所述化学式1表示的化合物用于能够同时进行电子注入及电子传输的有机物层时，可以混合使用本领域中的n-型掺杂剂。
另外，所述有机物层可以包含发光层和电子传输层，所述电子传输层可以包含由所述化学式1表示的化合物。
另外，根据本发明的有机发光元件可以是在基板上依次层叠有阳极、一层以上的有机物层和阴极的结构(标准型(normal type))的有机发光元件。另外，根据本发明的有机发光元件可以是在基板上依次层叠有阴极、一层以上的有机物层和阳极的逆向结构(倒置型(inverted type))的有机发光元件。例如，根据本发明的一实施例的有机发光元件的结构例示于图1和2。
图1图示了由基板1、阳极2、发光层3、阴极4构成的有机发光元件的例子。该结构中，由所述化学式1表示的化合物可以包含在所述发光层中。
图2图示了由基板1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7、电子传输层8及阴极4构成的有机发光元件的例子。该结构中，由所述化学式1表示的化合物可以包含在所述空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层中的一层以上。
根据本发明的有机发光元件，所述有机物层中的一层以上包含由所述化学式1表示的化合物，除此以外，可通过本技术领域公知的材料和方法来制造。另外，当所述有机发光元件包含多个有机物层时，所述有机物层可以由相同的物质或不同的物质形成。
例如，根据本发明的有机发光元件可以通过在基板上依次层叠第一电极、有机物层和第二电极而制造。这时，可以如下制造：利用溅射(sputtering)或电子束蒸发法(e-beam evaporation)之类的PVD(physical Vapor Deposition：物理沉积)方法，在基板上蒸镀金属或具有导电性的金属氧化物或它们的合金而形成阳极，然后在该阳极上形成包含空穴注入层、空穴传输层、发光层以及电子传输层的有机物层，之后蒸镀可用作阴极的物质而制造。除了这种方法以外，也可以在基板上依次蒸镀阴极物质、有机物层、阳极物质而制造有机发光元件。
此外，关于由所述化学式1表示的化合物，在制造有机发光元件时，不仅可以利用真空蒸镀法，还可以利用溶液涂布法来形成有机物层。这里，所谓溶液涂布法是指，旋涂法、浸涂法、刮涂法、喷墨印刷法、丝网印刷法、喷雾法、辊涂法等，但不仅限于此。
除了这些方法以外，还可以在基板上依次蒸镀阴极物质、有机物层、阳极物质而制造有机发光元件(WO2003/012890)。但是，制造方法并不限定于此。
作为一例，所述第一电极是阳极，所述第二电极是阴极，或者所述第一电极是阴极，所述第二电极是阳极。
作为上述阳极物质，通常为了使空穴能够顺利地注入到有机物层，优选为功函数大的物质。作为上述阳极物质的具体例，有如钒、铬、铜、锌、金等金属或它们的合金；如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等金属氧化物；如ZnO:Al或SNO2:Sb等金属和氧化物的组合；如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等导电性高分子等，但不仅限于此。
作为所述阴极物质，通常为了使电子容易地向有机物层注入，优选功函数小的物质。作为所述阴极物质的具体例，有镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅等的金属或它们的合金；LiF/Al或LiO2/Al等多层结构物质等，但并不限定于此。
作为空穴注入物质是作为从电极注入空穴的层，作为空穴注入物质，优选为如下化合物：具有传输空穴的能力，具有来自阳极的空穴注入效果、对于发光层或发光材料的优异的空穴注入效果，防止发光层中生成的激子向电子注入层或电子注入材料迁移，而且薄膜形成能力优异。优选空穴注入物质的HOMO(最高占有分子轨道，highest occupiedmolecular orbital)介于阳极物质的功函数与周围有机物层的HOMO之间。作为空穴注入物质的具体例，有金属卟啉(porphyrin)、低聚噻吩、芳基胺系有机物、六腈六氮杂苯并菲系有机物、喹吖啶酮(quinacridone)系有机物、苝(perylene)系有机物、蒽醌及聚苯胺和聚噻吩系导电性高分子等，但不仅限于此。
上述空穴传输层是接收来自空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的层，作为空穴传输物质，是能够接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将其转移至发光层的物质，对空穴的迁移率大的物质是合适的。作为具体例，有芳基胺系有机物、导电性高分子、以及同时存在共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等，但不仅限于此。
作为上述发光物质，是能够从空穴传输层和电子传输层分别接收空穴和电子并使它们结合而发出可见光区域的光的物质，优选对于荧光或磷光的量子效率高的物质。作为具体例，有8-羟基-喹啉铝配合物(Alq3)；咔唑系化合物；二聚苯乙烯基(dimerizedstyryl)化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉金属化合物；苯并唑、苯并噻唑及苯并咪唑系化合物；聚(对亚苯基乙烯基)(PPV)系高分子；螺环(spiro)化合物；聚芴、红荧烯等，但不仅限于此。
所述发光层可以包含主体材料和掺杂剂材料。主体材料有芳香族稠环衍生物或含杂环化合物等。具体而言，作为芳香族稠环衍生物，有蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等，作为含杂环化合物有咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物 嘧啶衍生物等，但并不限定于此。
作为掺杂剂材料，有芳香族胺衍生物、苯乙烯基胺化合物、硼配合物、荧蒽化合物、金属配合物等。具体而言，作为芳香族胺衍生物，是具有取代或未取代的芳基氨基的芳香族胺衍生物，有具有芳基氨基的芘、蒽、二茚并苝(Periflanthene)等，作为苯乙烯胺化合物，是在取代或未取代的芳基胺上取代有至少一个芳基乙烯基的化合物，被选自芳基、甲硅烷基、烷基、环烷基及芳基氨基中的一个或两个以上的取代基取代或未取代。具体而言，有苯乙烯基胺、苯乙烯基二胺、苯乙烯基三胺、苯乙烯基四胺等，但并不限定于此。另外，作为金属配合物，有铱配合物、铂配合物等，但并不限定于此。相对于发光层的主体材料量，掺杂剂材料含量可以为1％至99％。
所述电子传输物质是从电子注入层接收电子并将电子传输至发光层的层，作为电子传输物质，是能够从阴极良好地注入电子并将其转移至发光层的物质，电子迁移率大的物质是合适的。作为具体例，有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，但不仅限于此。电子传输层可以如现有技术中所使用的那样与任意期望的阴极物质一同使用。特别是，合适的阴极物质的例子是具有低功函数且伴有铝层或银层的通常的物质。具体为铯、钡、钙、镱和钐，在各情况下，均伴有铝层或银层。
所述电子注入层是注入来自电极的电子的层，优选为如下化合物：具有传输电子的能力，具有来自阴极的电子注入效果、对于发光层或发光材料的优异的电子注入效果，防止发光层中所产生的激子向空穴注入层迁移，而且薄膜形成能力优异。具体而言，有芴酮、蒽醌二甲烷(Anthraquinodimethane)、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、蒽酮等和它们的衍生物、金属配位化合物以及含氮五元环衍生物等，但并不限定于此。
作为所述金属配位化合物，有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，但并不限定于此。
根据所使用的材料，根据本发明的有机发光元件，可以是顶部发光型、底部发光型或双向发光型。
另外，由所述化学式1表示的化合物除了有机发光元件以外，还可以包含在有机太阳能电池或有机晶体管中。
下述实施例中具体说明由所述化学式1表示的化合物及包含其的有机发光元件的制造。但是，下述实施例用于例示本发明，本发明的范围并不限定于此。
<制造例1>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物A(20.00g，32.12mmol)、2-溴萘(6.61g，32.12mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃(THF)，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)(1.11g，0.96mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造化合物1(11.9g，59％)。
MS[M+H]+＝622
<制造例2>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物B(18.00g，28.91mmol)、2-溴吡啶(4.57g，28.91mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.00g，0.87mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造化合物2(8.79g，55％)。
MS[M+H]+＝573
<制造例3>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物C(22.90g，38.34mmol)、6-溴喹啉(7.97g，38.34mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.32g，1.15mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造化合物3(16.5g，63％)。
MS[M+H]+＝598
<制造例4>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物D(19.80g，29.30mmol)、7-溴喹啉(6.09g，29.30mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.01g，0.88mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造化合物4(12.3g，62％)。
MS[M+H]+＝676
<制造例5>
在制造例1中使用3-(4-溴苯基)吡啶代替2-溴萘，除此以外，通过与所述制造例1相同的方法制造所述化学式化合物5。
MS[M+H]+＝648
<制造例6>
在制造例1中使用4-溴苯代替2-溴萘，除此以外，通过与所述制造例1相同的方法制造所述化学式化合物6。
MS[M+H]+＝572
<制造例7>
在制造例1中使用4-溴-1,1’-联苯代替2-溴萘，除此以外，通过与所述制造例1相同的方法制造所述化学式化合物7。
MS[M+H]+＝572
<制造例8>
在制造例1中使用4-溴苯甲腈代替2-溴萘，除此以外，通过与所述制造例1相同的方法制造所述化学式化合物8。
MS[M+H]+＝597
<制造例9>
在制造例3中使用4-溴苯代替6-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例3相同的方法制造所述结构的化合物9。
MS[M+H]+＝547
<制造例10>
在制造例3中使用4-溴-1,1’-联苯代替6-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例3相同的方法制造所述结构的化合物10。
MS[M+H]+＝623
<制造例11>
在制造例3中使用4’-溴-[1,1’-联苯]-4-腈代替6-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例3相同的方法制造所述结构的化合物11。
MS[M+H]+＝648
<制造例12>
在制造例3中使用1-溴萘代替6-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例3相同的方法制造所述结构的化合物12。
MS[M+H]+＝597
<制造例13>
在制造例3中使用2-溴萘代替6-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例3相同的方法制造所述结构的化合物13。
MS[M+H]+＝597
<制造例14>
在制造例4中使用4-溴苯代替7-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例4相同的方法制造所述结构的化合物14。
MS[M+H]+＝625
<制造例15>
在制造例4中使用4-溴-1,1’-联苯代替7-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例4相同的方法制造所述结构的化合物15。
MS[M+H]+＝625
<制造例16>
在制造例4中使用2-溴萘代替7-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例4相同的方法制造所述结构的化合物16。
MS[M+H]+＝676
<制造例17>
在制造例4中使用4’-溴-[1,1’-联苯]-4-腈代替7-溴喹啉，除此以外，通过与所述制造例4相同的方法制造所述结构的化合物17。
MS[M+H]+＝727
<制造例18>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物F(19.80g，29.30mmol)、2-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-1,10-菲咯啉(8.83g，28.86mmol)完全溶解于300ml四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1g，0.87mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶以制造所述结构的化合物18(10.5g，64％)。
MS[M+H]+＝572
<制造例19>
在制造例18中使用2-苯基-9-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-1,10-菲咯啉代替2-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-1,10-菲咯啉，除此以外，通过与所述制造例18相同的方法制造所述结构的化合物19。
MS[M+H]+＝649
<制造例20>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物G(20.00g，33.50mmol)、溴苯(5.26g，33.50mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.16g，1.00mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造所述结构的化合物20(12.1g，66％)。
MS[M+H]+＝547
<制造例21>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物H(20.00g，33.50mmol)、2-(2-溴苯基)吡啶(7.84g，33.50mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.16g，1.00mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造所述结构的化合物21(10.1g，56％)。
MS[M+H]+＝547
<制造例22>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物I(20.00g，33.50mmol)、溴苯(5.26g，33.50mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.16g，1.00mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造所述结构的化合物22(11.5g，60％)。
MS[M+H]+＝572
<制造例23>
在氮气氛下，在500ml圆底烧瓶中使化合物J(20.00g，33.50mmol)、溴苯(5.26g，33.50mmol)完全溶解于300ml的四氢呋喃，然后添加2M碳酸钾水溶液(150ml)，加入四(三苯基膦)钯(1.16g，1.00mmol)之后，加热并搅拌3小时。将温度降低至常温(23±5℃)并去除水层，用无水硫酸镁干燥之后进行减压浓缩，用180ml的乙酸乙酯重结晶而制造所述结构的化合物23(11.5g，60％)。
MS[M+H]+＝572
<实施例1-1>
将以的厚度薄膜涂布有ITO(氧化铟锡：indium tin oxide)的玻璃基板放入溶解有洗涤剂的蒸馏水中，利用超声波进行洗涤。这时，洗涤剂使用菲希尔公司(FischerCo.)制品，蒸馏水使用由密理博公司(Millipore Co.)制造的过滤器(Filter)过滤两次的蒸馏水。将ITO洗涤30分钟之后用蒸馏水重复两次而进行10分钟超声波洗涤。在蒸馏水洗涤结束后，用异丙醇、丙酮、甲醇的溶剂进行超声波洗涤并干燥后，输送至等离子清洗机。另外，利用氧等离子体，将所述基板清洗5分钟后，将基板输送至真空蒸镀机。
在这样准备的ITO透明电极上以的厚度热真空蒸镀下述化合物[HI-A]而形成空穴注入层。在所述空穴注入层上依次真空蒸镀的下述六腈六氮杂苯并菲(hexaazatriphenylene；HAT)和下述化合物[HT-A]而形成空穴传输层。
接着，在所述空穴传输层上以膜厚度将下述化合物[BH]和[BD]以25：1的重量比进行真空蒸镀而形成发光层。
在所述发光层上以1：1重量比真空蒸镀所述制造例1中制造的化合物1和下述化合物[LiQ](8-羟基喹啉锂：Lithiumquinolate)，从而以的厚度形成电子注入及传输层。在所述电子注入及传输层上依次将氟化锂(LiF)以厚度、将铝以厚度进行蒸镀，从而形成阴极。
在上述过程中，有机物的蒸镀速度维持0.4至阴极的氟化锂维持的蒸镀速度，铝维持的蒸镀速度，在蒸镀时，真空度维持1×10-7至5×10-8托，从而制作了有机发光元件。
<实施例1-2至1-23>
在所述实施例1-1中使用下述表1中记载的化合物代替化合物1，除此以外，通过与所述实施例1-1相同的方法制造有机发光元件。
<比较例1-1>
在所述实施例1-1中使用下述结构的化合物(I)代替化合物1，除此以外，通过与实施例1-1相同的方法制造有机发光元件。
<比较例1-2>
在所述实施例1-1中使用下述结构的化合物(II)代替化合物1，除此以外，通过与实施例1-1相同的方法制造有机发光元件。
<比较例1-3>
在所述实施例1-1中使用下述结构的化合物(III)代替化合物1，除此以外，通过与实施例1-1相同的方法制造有机发光元件。
<实验例1>
对于通过所述实施例1-1至1-23以及比较例1-1至1-3制造的有机发光元件，在10mA/cm2的电流密度下测定驱动电压和发光效率，并且在20mA/cm2的电流密度下测定相对于初始亮度成为90％的时间(T90)。将其结果示于下述表1中。
【表1】
从所述表1的结果可以确认，由所述化学式1表示的杂环化合物可以用于有机发光元件的同时进行电子注入及电子传输的有机物层。
另外，通过对比实施例1-1至1-23与比较例1-1可以确认，如所述化学式1只在芴骨架一侧上取代的化合物，与在芴骨架的两侧上对称地具有取代基的化合物相比，在有机发光元件中在驱动电压、效率和寿命方面上显现出更加优异的特性。如上结果的原因在于，由所述化学式1表示的杂环化合物热稳定性优异，并且具有6.0eV以上的深的HOMO能级、高的三重态能量(ET)和空穴稳定性。
另外，对比实施例1-5至1-8与比较例1-2和1-3可以确认，如所述化合物(II)或(III)在芴骨架上具有基于蒽的取代基时，色纯度显著降低，其原因在于，基于蒽的发光特性还会影响芴骨架。
特别是，包含于实施例1-1、1-8、1-9、1-10、1-12、1-13和1-19的杂环化合物的情况下，HOMO能量深为6.1eV以上，电子迁移率高，因此利用于有机发光元件时，在驱动电压、效率和寿命方面上显现出更加优异的特性。
另外，将由所述化学式1表示的杂环化合物用于能够同时进行电子注入及电子传输的有机物层的情况下，可以混合本领域中使用的n-型掺杂剂来使用。随之，由所述化学式1表示的杂环化合物具有低驱动电压和高效率，并且可通过化合物的空穴稳定性来提高元件的稳定性。
<实施例2-1>
将以的厚度薄膜涂布有ITO(氧化铟锡：indium tin oxide)的玻璃基板放入溶解有洗涤剂的蒸馏水中，利用超声波进行洗涤。这时，洗涤剂使用菲希尔公司(FischerCo.)制品，蒸馏水使用由密理博公司(Millipore Co.)制造的过滤器(Filter)过滤两次的蒸馏水。将ITO洗涤30分钟之后用蒸馏水重复两次而进行10分钟超声波洗涤。在蒸馏水洗涤结束后，用异丙醇、丙酮、甲醇的溶剂进行超声波洗涤并干燥后，输送至等离子清洗机。另外，利用氧等离子体，将所述基板清洗5分钟后，将基板输送至真空蒸镀机。
在这样准备的ITO透明电极上以的厚度热真空蒸镀下述化合物[HI-A]而形成空穴注入层。在所述空穴注入层上依次真空蒸镀的六腈六氮杂苯并菲(hexaazatriphenylene；HAT)和化合物[HT-A]而形成空穴传输层。
接着，在所述空穴传输层上以膜厚度将化合物[BH]和[BD]以25：1的重量比进行真空蒸镀而形成发光层。
在所述发光层上真空蒸镀所述制造例1中制造的化合物1而以的厚度形成电子调节层。在所述电子调节层上以1：1重量比真空蒸镀下述化合物[ET-1-J]和化合物[LiQ](8-羟基喹啉锂：Lithiumquinolate)，从而以的厚度形成电子注入及传输层。在所述电子注入及传输层上依次将氟化锂(LiF)以厚度、将铝以厚度进行蒸镀，从而形成阴极。
在上述过程中，有机物的蒸镀速度维持0.4至阴极的氟化锂维持的蒸镀速度，铝维持的蒸镀速度，在蒸镀时，真空度维持1×10-7至5×10-8托，从而制作了有机发光元件。
<实施例2-2至2-23>
在所述实施例2-1中使用下述表2中记载的化合物代替化合物1，除此以外，通过与所述实施例2-1相同的方法制造有机发光元件。
<比较例2-1>
在所述实施例2-1中使用所述结构的化合物(I)代替化合物1，除此以外，通过与实施例2-1相同的方法制造有机发光元件。
<比较例2-2>
在所述实施例2-1中使用下述结构的化合物(II)代替化合物1，除此以外，通过与实施例2-1相同的方法制造有机发光元件。
<比较例2-3>
在所述实施例2-1中使用下述结构的化合物(III)代替化合物1，除此以外，通过与实施例2-1相同的方法制造有机发光元件。
<实验例2>
对于通过所述实施例2-1至2-23以及比较例2-1至2-2制造的有机发光元件，在10mA/cm2的电流密度下测定驱动电压和发光效率，并且在20mA/cm2的电流密度下测定相对于初始亮度成为90％的时间(T90)。将其结果示于下述表2中。
【表2】
从所述表2的结果可以确认，由所述化学式1表示的杂环化合物可以用于有机发光元件的电子调节层。
另外，通过对比实施例2-1至2-23和比较例2-1可以确认，如所述化学式1只在芴骨架一侧上取代的化合物热稳定性优异，并且具有6.0eV以上的深的HOMO能级、高的三重态能量(ET)和空穴稳定性，与在芴骨架两侧上对称地具有取代基的化合物相比，在有机发光元件中在驱动电压、效率和寿命方面上显现出优异的特性。
另外，对比实施例2-1至2-23和比较例2-2和2-3可以确认，与将蒽作为取代基的化合物(II)或(III)不同，实施例2-1至2-23中的化合物1至23的色纯度高。
符号说明
1：基板 2：阳极
3：发光层 4：阴极
5：空穴注入层 6：空穴传输层
7：发光层 8：电子传输层。

Claims (8)

1.一种下述化学式1的化合物：
化学式1
所述化学式1中，
Ar1选自被氰基或二苯基氧化膦基取代或未取代的碳原子数6至20的芳基；被氰基取代或未取代的芴基；和包含一个以上的N的碳原子数2至9的杂芳基，
Ar2选自下述化学式2a至2e的官能团，
化学式2a
化学式2b
化学式2c
化学式2d
化学式2e
所述化学式2a至2e中，
Ar3至Ar5各自独立地为选自氢；氘；碳原子数1至20的烷基；碳原子数6至20的芳基；或者包含一个以上选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至20的杂芳基，
L1和L2各自独立地为键合、或者取代或未取代的亚苯基，
R1及R2各自独立地为氢；氘；卤素；氰基；硝基；氨基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷基；取代或未取代的碳原子数1至60的烷氧基；取代或未取代的碳原子数1至60的卤代烷氧基；取代或未取代的碳原子数3至60的环烷基；取代或未取代的碳原子数2至60的烯基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳基；取代或未取代的碳原子数6至60的芳氧基；或者取代或未取代的包含一个以上选自O、N、Si和S中的杂原子的碳原子数2至20的杂芳基，
a和b各自独立地为0至3的整数，c为0或1的整数。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述化学式1的化合物具有下述化学式1a至1c中的任一个结构：
化学式1a
化学式1b
化学式1c
所述化学式1a至1c中，
X1和X2为-L1-Ar1和-L2-Ar2中的任一个，但并非彼此相同，
R1、R2、L1、L2、Ar1、Ar2、a和b与权利要求1中的定义相同。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述Ar1选自被氰基或二苯基氧化膦基取代或未取代的苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、三嗪基、苯并吡啶基、苯并哒嗪基、苯并嘧啶基和苯并吡啶基。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述Ar1为选自下述官能团中的任一个：
所述结构式中，m和n各自独立地为0或1的整数。
5.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述-L1-Ar1和-L2-Ar2具有彼此不同的结构。
6.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述Ar3至Ar5各自独立地为氢、甲基或苯基。
7.根据权利要求1所述的化合物，选自下述化合物中的任一个，
8.一种有机发光元件，其中，包含：第一电极、与所述第一电极对置而具备的第二电极；以及具备在所述第一电极与所述第二电极之间的一层以上的有机物层，
所述有机物层中的一层以上包含权利要求1至7中任一项所述的化合物。
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