JP2019055942A - 含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子の提供。【解決手段】化学式１で表される含窒素化合物。Ａ１〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３またはＮであり、Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ａ及びｂはそれぞれ独立して０以上４以下の整数である。【選択図】図１

Description

本発明は、含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子に関する。
映像表示装置として、有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）の開発が活発に行われている。有機電界発光表示装置は液晶表示装置などとは異なって、第１電極及び第２電極から注入された正孔及び電子を発光層で再結合させることで、発光層に含まれる有機化合物である発光材料を発光させて表示を実現する、いわゆる自発光型表示装置である。
有機電界発光素子としては、例えば、第１電極、第１電極の上に配置された正孔輸送層、正孔輸送層の上に配置された発光層、発光層の上に配置された電子輸送層、及び電子輸送層の上に配置された第２電極で構成された有機素子が知られている。第１電極からは正孔が注入され、注入された正孔は正孔輸送層を移動して発光層に注入される。一方、第２電極からは電子が注入され、注入された電子は正孔輸送層を移動して発光層に注入される。発光層に注入された正孔と電子が再結合されることで、発光層内で励起子が生成される。有機電界発光素子は、その励起子が更に基底状態に落ちる際に発生する光を利用して発光する。また、有機電界発光素子は上述した構成に限らず、様々な変更が可能である。
本発明は、含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子を提供することを一つの目的とする。
本発明の一実施形態は、下記化学式１で表される含窒素環化合物を提供する。

前記化学式１において、Ａ１〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３またはＮであり、Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換または無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ａ及びｂはそれぞれ独立して０以上４以下の整数である。
Ａ１〜Ａ８のうち、Ｎの個数は０、１または２であってもよい。
Ａ９〜Ａ１０が互いに同じものであってもよい。
Ａ１〜Ａ８のうち少なくとも一つはＣＲ３またはＮであり、Ｒ３はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
Ａ３〜Ａ１０はＮであってもよい。
Ａ９〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３であり、Ｒ３は水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であってもよい。
ａ及びｂが０であってもよい。
ａ及びｂのうち少なくとも一つが１以上であり、Ｒ１〜Ｒ２のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
本発明の一実施形態は、第１電極、第１電極と向かい合う第２電極、及び第１電極と第２電極の間に配置され、発光層を含む複数の有機層を含み、有機層のうち少なくとも一つの有機層が上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものである有機電界発光素子を提供する。
発光層は、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
発光層はホスト及びドーパントを含み、ホストが上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
有機層は第１電極と発光層の間に配置された正孔輸送領域、及び発光層と第２電極の間に配置された電子輸送領域を含み、正孔輸送領域が上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
発明の一実施形態による含窒素化合物は有機電界発光素子の有機物層の材料として使用されることができ、これを使用することで有機電界発光素子の効率を向上させることができる。
本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
上述した本発明の目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付した図面及び下記好ましい実施形態を介して容易に理解できるはずである。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限らず、他の形態に具体化されてもよい。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底で完全なものになるように、そして通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものである。
各図面を説明しながら、類似した参照符号を類似した構成要素に対して使用している。添付した図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示している。第１、第２などの用語は多用な構成要素を説明するのに使用されるが、構成要素が用語に限定されない。用語は一つの構造要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないながらも第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく同様に第２構成要素も第１構成要素と称されてもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書の上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとする場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下部に」にあるとする場合、これは他の部分の「直下」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。
本明細書において、
は結合される部位を意味する。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」とは重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、シリル基、ホウ素基、ホスフィニル基、アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基からなる群から選択される一つ以上の置換基に置換されるまたは置換されていないことを意味する。また、例示された置換基それぞれは、置換されるまたは置換されていないものであってもよい。例えば、ビフェニル基はアリール基と解釈されてもよく、フェニル基に置換されたフェニル基と解釈されてもよい。
本明細書において、ハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、ブロム原子、またはヨウ素原子が挙げられる。
本明細書において、アルキル基は直鎖、分枝鎖、または環鎖であってもよい。アルキル基の炭素数は、１以上３０以下、１以上２０以下、１以上１０以下、または１以上６以下である。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉ−ブチル基、２−エチルブチル基、３、３−ジメチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、シクロペンチル基、１−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２−エチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘ
キシル基、４−ｔ−ブチルシクロヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルペプチル基、２、２−ジメチルヘプチル基、２−エチルヘプチル基、２−ブチルヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｔーオクチル基、２−エチルオクチル基、２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルオクチル基、３、７−ジメチルオクチル基、シクロオクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、アダマンチル基、２ーエチルデシル基、２−ブチルデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、２−エチルドデシル基、２−ブチルドデシル基、２−ヘキシルドデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、２−エチルヘキサデシル基、２−ブチルヘキサデシル基、２−ヘキシルヘキサデシル基、２−オクチルヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、２−エチルイコシル基、２−ブチルイコシル基、２−ヘキシルイコシル基、２−オクチルイコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、及びｎ−トリアコンチル基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、アリール基は芳香族炭化水素環から誘導された任意の官能基または置換基を意味する。アリール基は、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。アリール基の環を形成する炭素数は、６以上３０以下、６以上２０以下、または６以上１５以下である。アリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、テルフェニル基、クォーターフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、フルオレニル基は置換されてもよく、２つの置換基が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。フルオレニル基が置換される場合の例示は以下のようである。但し、これに限らない。
本明細書において、ヘテロアリール基はヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｐ、Ｓｉ及びＳのうち一つ以上を含むヘテロアリール基である。ヘテロアリール基がヘテロ原子を２つ含む場合、２つのヘテロ原子は互いに同じであってもよく、異なってもよい。ヘテロアリール基の環を形成する炭素数は、２以上３０以下、または２以上２０以下である。ヘテロアリール基は、単環式ヘテロアリール基または多環式ヘテロアリール基であってもよい。多環式ヘテロアリール基は、例えば２環または３還構造を有するものであってもよい。ヘテロアリール基の例としては、チオフェニル基、フラニル基、ピロル基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、ピリジニル基、ビピリジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピリジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フェノキサジニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、Ｎ−アリールカルバゾリル基、Ｎ−ヘテロアリールカルバゾリル基、Ｎ−アルキルカルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベン
ゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、チエノチオフェニル基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾシロリル基、及びジベンゾフラニル基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、シリル基はアルキルシリル基及びアリールシリル基を含む。シリル基の例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、ホウ素基はアルキルホウ素基及びアリールホウ素基を含む。ホウ素基の例としては、トリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、ｔ−ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、ジフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、アルケニル基は直鎖または分枝鎖であってもよい。炭素数は特に限らないが、２以上３０以下、２以上２０以下、または２以上１０以下である。アルケニル基の例としては、ビニル基、１−ブテニル基、１−ペンテニル基、１、３−ブタジエニルアリール基、スチレニル基、スチリルビニル基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、アミノ基の炭素数は特に限らないが、１以上３０以下である。アミノ基は、アルキルアミノ基及びアリールアミノ基を含む。アミノ基の例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、９−メチル−アントラセニルアミノ基、トリフェニルアミノ基などが挙げられるが、これに限らない。
本明細書において、ホスフィニル基は、ホスフィンオキシド基またはホスフィンスルフィド基であってもよい。例えば、ホスフィニル基はアリール基に置換されたホスフィンオキシド基であってもよい。
まず、本発明の一実施形態による含窒素化合物について説明する。
本発明の一実施形態による含窒素化合物は、下記化学式１で表される。
化学式１において、Ａ１〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３またはＮであり、Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基
、置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ａ及びｂはそれぞれ独立して０以上４以下の整数である。
ａが２以上であれば、複数のＲ１は互いに同じであってもよいし、異なってもよい。ｂが２以上であれば、複数のＲ２は互いに同じであってもよいし、異なってもよい。
Ａ１〜Ａ８のうち、Ｎの個数は０、１または２であってもよい。但し、これに限らない。
Ａ９〜Ａ１０が互いに同じものであってもよい。例えば、Ａ９〜Ａ１０はＮであってもよい。他の例として、Ａ９〜Ａ１０がＣＲ３で、Ｒ３が互いに同じものであってもよい。Ａ９〜Ａ１０がＣＲ３であれば、隣接する２つのＲ３は互いに結合して環を形成しない。
Ａ９〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３であり、Ｒ３は水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であってもよい。
Ａ９〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３であり、Ｒ３は水素原子、置換もしくは無置換のメチル基、無置換のフェニル基であってもよい。
Ａ１〜Ａ８のうち少なくとも一つはＣＲ３またはＮであり、Ｒ３はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールシリル基、置換もしくは無置換のホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、置換もしくは無置換の単環式アリール基、置換もしくは無置換の含窒素単環式へテロアリール基、または置換もしくは無置換の多環式へテロアリール基であってもよい。
Ａ１〜Ａ８のうち少なくとも一つはＣＲ３またはＮであり、Ｒ３はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基の例としては、メチル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基などが挙げられる。
ａ及びｂが０であってもよい。但し、これに限らず、ａ及びｂのうち少なくとも一つが１以上であってもよい。この場合、Ｒ１〜Ｒ２のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールシリル基、置換もしくは無置換のホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の単環式アリール基、置換もしくは無置換の含窒素単環式ヘテロアリール基、または置換もしくは無置換の多環式へテロアリール基であってもよい。例えば、Ｒ１〜Ｒ２のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
化学式１で表される含窒素化合物は、線対称構造を有するものであってもよい。但し、これに限らず、化学式１で表される含窒素化合物は非対称構造を有するものであってもよい。
Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、シアノ基、メチル基、ｔ−ブチル基、または下記構造式のうちいずれか一つで表される。
前記構造式はそれぞれ置換されてもよくまたは置換されなくてもよく、置換される場合、置換基は、例えばアルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基のうち少なくとも一つであってもよい。例えば、Ｒ１〜Ｒ３のうち少なくとも一つがトリアジニル基で、前記トリアジニル基がフェニル基に置換されてもよく、より詳しくは、下記構造式で表されてもよい。
本発明の一実施形態による化学式１で表される含窒素化合物は、下記第１化合物群に示した化合物のうちから選択されるいずれか一つであってもよい。但し、これに限らない。
［第１化合物群］
本発明の一実施形態による含窒素化合物は、高い三重項エネルギー準位を有する。それによって、有機電界発光素子に使用されれば高効率化に寄与することができる。また、高い三重項エネルギー準位を有することで、一重項エネルギー準位及び三重項エネルギー準位の差を小さくして、熱活性化遅延蛍光用材料としても適用することができる。
以下では、本発明の一実施形態による有機電界発光素子について説明する。以下では上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物との差を中心に詳しく説明するが、説明されていない部分は上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物に従う。
本発明の一実施形態による有機電界発光素子は、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含む。
図１は、本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。図３は、本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
図１〜図３を参照すると、本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、第１電極ＥＬ１、正孔輸送領域ＨＴＲ、発光層ＥＭＬ、電子輸送領域ＥＴＲ、及び第２電極ＥＬ
２を含む。
第１電極ＥＬ１及び第２電極ＥＬ２は互いに対向して配置され、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２の間には複数の有機層が配置される。複数の有機層は正孔輸送領域ＨＴＲ、発光層ＥＭＬ、及び電子輸送領域ＥＴＲを更に含む。
本発明の一実施形態による有機発光素子１０は、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２の間に配置された複数の有機層の間のうち少なくとも一つの有機層に上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含んでもよい。例えば、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物は発光層ＥＭＬに含まれるものであってもよい。但し、これに限らない。
第１電極ＥＬ１は導電性を有する。第１電極ＥＬ１画素電極または正極である。第１電極ＥＬ１透過型電極、半透過型電極、または反射型電極である。第１電極ＥＬ１が透過型電極であれば、第１電極ＥＬ１は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ
ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などを含む。第１電極ＥＬ１が半透過型電極または反射型電極であれば、第１電極ＥＬ１はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。また、前記物質で形成された反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどで形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。例えば、第１電極ＥＬ１はＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３層構造を有してもよいが、これに限らない。
第１電極ＥＬ１の厚さは、約１００ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下、例えば約１００ｎｍ以上約３００ｎｍ以下であってもよい。
正孔輸送領域ＨＴＲは第１電極ＥＬ１の上に提供される。正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、正孔バッファ層及び電子阻止層ＥＢＬのうち少なくとも一つを含む。
正孔輸送領域ＨＴＲは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
例えば、正孔輸送領域ＨＴＲは正孔注入層ＨＩＬまたは正孔輸送層ＨＴＬの単一層の構造を有してもよく、正孔注入物質と正孔輸送物質で形成された単一構造を有してもよい。また、正孔輸送領域ＨＴＲは、複数の互いに異なる物質で形成された単一層の構造を有するか、第１電極ＥＬ１から順番に積層された正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ、正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／正孔バッファ層、正孔注入層ＨＩＬ／正孔バッファ層、正孔輸送層ＨＴＬ／正孔バッファ層、または正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／電子阻止層ＥＢＬの構造を有してもよいが、これに限らない。
正孔輸送領域ＨＴＲは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、ＬＩＴＩ）などのような多様な方法を利用して形成される。
正孔輸送領域ＨＴＲは、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含む。詳しくは、正孔輸送領域ＨＴＲは下記化学式１で表される含窒素化合物を含んでもよい。正孔
輸送領域ＨＴＲは、下記化学式１で表される含窒素化合物を１種または２種以上含んでもよい。
前記化学式１において、Ａ１〜Ａ１０，Ｒ１、Ｒ２、ａ及びｂに関する具体的な説明は上述した通りである。
例えば、正孔輸送領域ＨＴＲは多層構造を有するものであってもよく、多層構造のうち発光層ＥＭＬと接する層が上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。例えば、正孔輸送領域ＨＴＲは第１電極ＥＬ１から順番に積層された正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／電子阻止層ＥＢＬの構造を含み、電子阻止層ＥＢＬが上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
正孔注入層ＨＴＬは、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物と、ＤＮＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス−［４−フェニル−ｍ−トリルーアミノ）−フェニル］−ビフェニル−４、４’−ジアミン）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”−トリス｛Ｎ，−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ｝−トリフェニルアミン）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルフォナート）、ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）、ＰＡＮＩ／ＣＳＡ（ポリアニリン／カンファースルホン酸）、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ（ポリアニリン）／ポリ（４−スチレンスルフォナート）、ＮＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン）、トリフェニルアミンを含むポリエテールケトン（ＴＰＡＰＥＫ）、４−イソプロピル−４’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、ＨＡＴ−ＣＮ（ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル）などが挙げられる。
正孔輸送層ＨＴＬは、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、ＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）などのようなトリフェニルアミン系誘導体、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン）、ＴＡＰＣ（４，４’−シクロへキシリデンビス［Ｎ、Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン］）、ＨＭＴＰＤ（４、４’−ビス［Ｎ、Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３、３’−ジメチルビフェニル）などを含んでもよい。
電子阻止層ＥＢＬは、当該技術分野で知られている一般的な材料を含んでもよい。電子阻止層ＥＢＬは、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカ
ルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）などのようなトリフェニルアミン系誘導体、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン）、ＴＡＰＣ（４，４’−シクロへキシリデンビス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン］）、ＨＭＴＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル）、またはｍＣＰなどを含んでもよい。また、上述したように、電子阻止層ＥＢＬは、本発明の一実施形態による含窒素化合物を含む。
正孔輸送領域ＨＴＲの厚さは、約１０ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下、例えば約１０ｎｍ以上約５００ｎｍ以下であってもよい。正孔注入層ＨＩＬの厚さは、例えば約３ｎｍ以上約１００ｎｍ以下であり、正孔輸送層ＨＴＬの厚さは、約３ｎｍ以上約１００ｎｍ以下であってもよい。例えば、電子阻止層ＥＢＬの厚さは、例えば約１ｎｍ以上約１００ｎｍ以下であってもよい。正孔輸送領域ＨＴＲ、正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、及び電子阻止層ＥＢＬの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の正孔輸送特性が得られる。
正孔輸送領域ＨＴＲは、上述した物質以外に導電性を向上するために電荷生成物質を更に含む。電荷発生物質は、正孔輸送領域ＨＴＲ内に均一にまたは不均一に分散されている。電荷発生物質は、例えば、ｐ−ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）である。ｐ−ドーパントはキノン誘導体、金属酸化物及びシアノ基含有化合物のうちいずれか一つであってもよいが、これに限らない。例えば、ｐ−ドーパントの非制限的な例としては、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）及びＦ４−ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン）などのようなキノン誘導体、タングステン酸化物及びモリブデン酸化物のような金属酸化物などが挙げられるが、これに限らない。
上述したように、正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔バッファ層及び電子阻止層のうち少なくとも一つを更に含む。正孔バッファ層は、発光層ＥＭＬから放出される光の波長による共振距離を補償して光放出効率を増加させる。正孔バッファ層に含まれる物質としては、正孔輸送領域ＨＴＲに含まれ得る物質を使用してもよい。電子阻止層は、電子輸送領域ＥＴＲから正孔輸送領域ＨＴＲへの電子の注入を防止する役割をする。
発光層ＥＭＬは正孔輸送領域ＨＴＲの上に提供される。発光層ＥＭＬは、例えば、約１０ｎｍ以上約約１００ｎｍ以下、または約１０ｎｍ以上約３０ｎｍ以下の厚さを有するものであってもよい。発光層ＥＭＬは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
発光層ＥＭＬは、上述した本発明の一実施形態による含窒素環化合物を含む。上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物は、正孔輸送領域ＨＴＬ及び発光層ＥＭＬのうち少なくとも一つに含まれる。
発光層ＥＭＬは、化学式１で表される含窒素化合物を１種または２種以上含んでもよい。発光層ＥＭＬは、化学式１で表される含窒素化合物以外の公知の材料を更に含むものであってもよい。例えば、スピロ−ＤＰＶＢｉ、スピロ−６Ｐ（２，２’，７，７’−テトラキス（ビフェニル−４−イル）−９，９’−スピロビフルオレン（スピロ−セキシフェニル））、ＤＳＢ（ジスチリル−ベンゼン）、ＤＳＡ（ジスチリル−アリーレン）、ＰＦＯ（ポリフルオレン）系高分子、及びＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）系高分子で形成される群から選択されたいずれか一つを含む蛍光物質を更に含んでもよい。但し、
これに限らない。
発光層ＥＭＬは、熱活性遅延蛍光を放射する発光層であってもよい。例えば、発光層ＥＭＬは、熱活性遅延蛍光を介して青色光を発光する青色発光層であってもよい。
発光層ＥＭＬはホスト及びドーパントを含み、ホストが上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。但し、これに限らず、ホストは公知の物質を含むものであってもよい。例えば、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム）、ＣＢＰ（４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール）、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（９−カルバゾリル）−トリフェニルアミン）、ＴＰＢｉ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）、ＴＢＡＤＮ（３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）、ＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）、ＣＤＢＰ（４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチル−ビフェニル）、ＭＡＤＮ（２−メチル−９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン）、ＤＰＥＰＯ（ビス［２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド）、ＣＰ１（ヘキサフェニルシクロトリホスファゼン）、ＵＧＨ２（１，４−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン）、ＤＰＳｉＯ３（ヘキサフェニルシクロトリシロキサン）、ＤＰＳｉＯ４（オクタフェニルシクロテトラシロキサン）、ＰＰＦ（２，８−ビス（ジフェニルホスフォリル）ジゼンゾフラン）を使用してもよい。
ドーパントは、公知の物質であれば制限なく採用されてもよい。ドーパントは、蛍光ドーパントまたはりん光ドーパントを含んでもよい。ドーパントは熱活性遅延蛍光ドーパントを含むものであってもよく、例えば、ＡＣＲＳＡ（１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン）、４ＣｚＰＮ（３，４，５，６−テトラ−９Ｈ−カルバゾール−９−イル−１，２−ベンゼンジカルボニトリル）、４ＣｚＩＰＮ（２，４，５，６−テトラ−９Ｈ−カルバゾール−９−イル−イソフタロニトリル）、ＤＭＡＣ−ＤＰＳ（ビス［４−９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン）、またはＰＳＺ−ＴＲＺ（２−フェノキサジン−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン）などを含んでもよい。
電子輸送領域ＥＴＲは、発光層ＥＭＬの上に提供される。電子輸送領域ＥＴＲは、正孔阻止層、電子輸送層ＥＴＬ及び電子注入層のＥＩＬうち少なくとも一つを含むが、これに限らない。
電子輸送領域ＥＴＲは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
例えば、電子輸送領域ＥＴＲは電子注入層のＥＩＬまたは電子輸送層ＥＴＬの単一層の構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質で形成された単一層構造を有してもよい。また、電子輸送領域ＥＴＲは、複数の互いに異なる物質で形成された単一層構造を有するか、発光層ＥＭＬから順番に積層された電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬ、正孔阻止層／電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬの構造を有してもよいが、これに限らない。電子輸送領域ＥＴＲの厚さは、例えば、約１００ｎｍ以上約１５０ｎｍ以下であってもよい。
電子輸送領域ＥＴＲは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法（ＬＩＴＩ）などのような多様な
方法を利用して形成される。
電子輸送領域ＥＴＲが電子輸送層ＥＴＬを含む場合、電子輸送領域ＥＴＲは、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、１，３，５−トリ［（３−ピリジル）−フェン−３−イル］ベンゼン、２，４，６−トリス（３’−ピリジン−３−イル）ビフェニル−３−イル）−１，３，５−トリアジン、ＤＰＥＰＯ（ビス［２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド）、２−（４−（Ｎ−フェニルベンゾイミダゾリル−１−イルフェニル）−９，１０−ジナフチルアントラセン、ＴＰＢｉ（１，３，５−トリ（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［ｄ］イミダゾール−２−イル）フェニル）、ＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）、Ｂｐｈｅｎ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）、ＴＡＺ（３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−テルト−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール）、ＮＴＡＺ（４−（１−ナフチル）−３，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール）、ｔＢｕ−ＰＢＤ（２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）、ＢＡｌｑ（ビス（２−メチル−８−キノリノラト−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１’−ビフェニル−４−オラト）アルミニウム）、Ｂｅｂｑ２（ベリリウムビス（ベンゾキノリン−１０−オラト）、ＡＤＮ（９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）、及びこれらの混合物を含むが、これに限らない。電子輸送層ＥＴＬの厚さは、約１０ｎｍ以上約１００ｎｍ以下、例えば約１５ｎｍ以上約５０ｎｍ以下であってもよい。電子輸送層ＨＴＬの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子輸送特性が得られる。
電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＩＬを含む場合、電子輸送領域ＥＴＲは、ＬｉＦ、ＬｉＱ（Ｌｉｔｈｕｍ ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタン族金属、またはＲｂＣｌ、Ｒｂｌのようなハロゲン化金属などが使用されてもよいが、これに限らない。電子注入層ＥＩＬはまた、電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩が混合された物質からなってもよい。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップが約４ｅＶ以上の物質であってもよい。詳しくは、例えば、有機金属塩は、金属酢酸塩、安息香酸金属塩、金属アセト酢酸塩、金属アセチルアセトネート、またはステアリン酸金属塩を含む。電子注入層ＥＩＬの厚さは、約１Å以上約１０ｎｍ以下、例えば約３Å以上約９ｎｍ以下であってもよい。電子注入層ＥＩＬの厚さが上述したような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子注入特性が得られる。
電子輸送領域ＥＴＲは、上述したように、正孔阻止層を含む。正孔阻止層は、例えば、ＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）、Ｂｐｈｅｎ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）、またはＤＰＥＰＯ（ビス［２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド）などを含んでもよいが、これに限らない。
第２電極ＥＬ２は電子輸送領域ＥＴＲの上に提供される。第２電極ＥＬ２は、共通電極または負極である。第２電極ＥＬ２は透過型電極、半透過型電極、または反射型電極である。第２電極ＥＬ２が透過型電極であれば、第２電極ＥＬ２は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる。
第２電極ＥＬ２が半透過型電極または反射型電極であれば、第２電極ＥＬ２はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらを含む化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。または、前記物質で形成された反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどで形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
図示していないが、第２電極ＥＬ２は補助電極と連結される。第２電極ＥＬ２が補助電極と連結されれば、第２電極ＥＬ２の抵抗を減少させることができる。
有機電解発光素子１０において、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２にそれぞれ電圧が印加されることで、第１電極ＥＬ１から注入された正孔（ｈｏｌｅ）は正孔輸送領域ＨＴＲを経て発光層ＥＭＬに移動し、第２電極ＥＬ２から注入された電子が電子輸送領域ＥＴＲを経て発光層ＥＭＬに移動する。電子と正孔は発光層ＥＭＬで再結合して励起子を生成し、励起子が励起状態から基底状態に落ちながら発光するようになる。
有機電界発光素子１０が前面発光型であれば、第１電極ＥＬ１は反射型電極であって、第２電極ＥＬ２は透過型電極または半透過型電極であってもよい。有機電界発光素子１０が背面発光型であれば、第１電極ＥＬ１は透過型電極または半透過型電極であって、第２電極ＥＬ２は反射型電極であってもよい。
本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、三重項エネルギー準位が比較的高い化学式１で表される含窒素化合物を含むことを特徴とし、それによって高効率化を実現することができる効果がある。
以下、具体的な実施例及び比較例を介して本発明をより詳しく説明する。下記実施例は、本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲はこれに限らない。
（合成例）
本発明の一実施例による含窒素化合物は、例えば、下記のように合成してもよい。但し、本発明の一実施例による含窒素化合物の合成方法はこれに限らない。
１．化合物２の合成
本発明の一実施例による含窒素化合物である化合物２は、例えば、下記反応によって合成されてもよい。
（化合物Ａの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、４−ブロモ−２−クロロ−１−ヨードベンゼン（５．００ｇ）、（２−クロロフェニル）ボロン酸（２．４６ｇ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４、０．９１ｇ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３、４．３５ｇ）を脱気したトルエン／エタノール／水の混合溶媒（１０：１：２、２００ｍＬ）に溶解して、８０℃で１６時間攪拌した。反応
後、水を加えてトルエンで抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ａを３．４７ｇ（収率７３％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ａの分子量は３０１であった。
（化合物Ｂの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ａ（３．００ｇ）、カルバゾール（１．６６ｇ）、ビス（ジヘンジリデンアセトン）パラジウム（０）（Ｐｄ（ｄｂａ）２、０．２９ｇ）、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン（Ｐ（ｔＢｕ）３、０．４０ｇ）、ナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（ＮａＯ（ｔＢｕ）、０．９６ｇ）を脱水トルエン（２００ｍＬ）に溶解し、８時間加熱還流した。反応後、水を加えてトルエンで抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｂを３．３２ｇ（収率８６％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｂの分子量は３８８であった。
（化合物ａｃ−１の合成）

Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．２４（２０１６）５１０３−５１１４を参照し、１Ｈ，１’Ｈ−２，２’−ビベンズ［ｄ］イミダゾールである化合物ａｃ−１を合成した。
（化合物２の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ａ（３．００ｇ）、化合物ａｃ−１（１．８１ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．８９ｇ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（ＳＰｈｏｓ、１．２７ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（１．５０ｇ）を脱水キシレン（２００ｍＬ）で溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物２を１．０２ｇ（収率２４％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物２の分子量は５４９であった。
２．化合物７の合成

（化合物Ｃの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、２，２’−ジブロモ−５．５’−ジクロロ−１，１’−ビフェニル（３．００ｇ）、化合物ａｃ−１（１．８４ｇ）、（Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．９１ｇ）、ＳＰｈｏｓ（１．２９ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（１．５１ｇ）を脱水キシレン（２００ｍＬ）で溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧
流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｃを１．１８ｇ（収率３３％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｃの分子量は４５３であった。
（化合物７の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ｃ（１．００ｇ）、３−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボラン−２−イル）ピリジン（１．００ｇ）、（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．５０ｇ）、Ｋ２ＣＯ３（１．５２ｇ）を脱気したトルエン／エタノール／水の混合溶媒（１０：１：２、５０ｍＬ）に溶解して、８０℃で１６時間攪拌した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物７を０．８５ｇ（収率８０％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物７の分子量は５３８であった。
３．化合物１４の合成
（化合物Ｄの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、４−ブロモ−３−クロロベンゾニトリル（３．００ｇ）、ビス（ピナコラート）ジボロン（５．２７ｇ）、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］ジクロロパラジウム（II） ジクロロメタン付加物（Ｐｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２、１．１３ｇ）、酢酸カリウム（ＫＯＡｃ、４．０８ｇ）を脱水１，４−ジオキサン（１００ｍＬ）に溶解して、１０℃で８時間攪拌した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｄを２．９２ｇ（収率８０％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｄの分子量は２６３であった。
（化合物Ｅの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ｄ（２．５０ｇ）、４−ブロモ−３−クロロベンゾニトリル（２．０５ｇ）、（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１．０９ｇ）、Ｋ２ＣＯ３（２．６２ｇ）を脱気したトルエン／エタノール／水の混合溶媒（１０：１：２、１００ｍＬ）に溶解して、８０℃で１６時間攪拌した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を加えてＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｅを１．９４ｇ（収率７５％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｅの分子量は２７３であった。
（化合物１４の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ｅ（１．９０ｇ）、化合物ａｃ−１（１．６２ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．８０ｇ）、ＳＰｈｏｓ（１．１４ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（１．３４ｇ）を脱水キシレン（２００ｍＬ）に溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物１４を０．９７ｇ（収率３２％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物１４の分子量は４３４であった。
４．化合物１５の合成
（化合物Ｆの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、３−ブロモ−２−クロロピリジン（５．００ｇ）、２−（クロロフェニル）ボロン酸（４．０６ｇ）、（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１．５０ｇ）、Ｋ２ＣＯ３（７．１２ｇ）を脱気したトルエン／エタノール／水の混合溶媒（１０：１：２、１３０ｍＬ）に溶解して、８０℃で１６時間攪拌した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｆを４．０８ｇ（収率７０％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｆの分子量は２２４であった。
（化合物１５の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ｆ（４．００ｇ）、化合物ａｃ−１（４．１８ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（２．０５ｇ）、ＳＰｈｏｓ（２．９３ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（３．４３ｇ）を脱水キシレン（１００ｍＬ）に溶解し、８時間加熱還流した。水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物１５を１．３１ｇ（収率１９％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物１５の分子量は３８５であった。
５．化合物１８の合成
（化合物Ｇの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、２−ブロモ−３−クロロピリジン（５．００ｇ）、２−（クロロフェニル）ボロン酸（４．０７ｇ）、（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１．５０ｇ）、Ｋ２ＣＯ３（７．１５ｇ）を脱気したトルエン／エタノール／
水の混合溶媒（１０：１：２、１３０ｍＬ）に溶解して、８０℃で１６時間攪拌した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｇを４．１９ｇ（収率７２％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｇの分子量は２２４であった。
（化合物１８の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ｇ（４．００ｇ）、化合物ａｃ−１（４．１８ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（２．０６ｇ）、ＳＰｈｏｓ（２．９２ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（３．４５ｇ）を脱水キシレン（１００ｍＬ）に溶解し、８時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物１８を１．１７ｇ（収率１７％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物１８の分子量は３８５であった。
６．化合物２５の合成
（化合物Ｈの合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、５−ブロモ−４−クロロ−２−フェニルピリミジン（５．００ｇ）、２−（クロロフェニル）ボロン酸（２．９０ｇ）、（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１．０７ｇ）、Ｋ２ＣＯ３（５．１３ｇ）を脱気したトルエン／エタノール／水の混合溶媒（１０：１：２、１００ｍＬ）に溶解して、８０℃で１６時間攪拌した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Ｈを４．２５ｇ（収率７６％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物Ｈの分子量は３０１であった。
（化合物２５の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物Ｆ（４．００ｇ）、化合物ａｃ−１（３．１１ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．５３ｇ）、ＳＰｈｏｓ（２．１８ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（２．５５ｇ）を脱水キシレン（２００ｍＬ）に溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物２５を１．２３ｇ（収率２０％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物２５の分子量は４６２であった。
７．化合物２６の合成
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物ａｃ−１（５．００ｇ）、４，４’−ジクロロ−３．３’−ビピリジン（４．８０ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（２．４６ｇ）、ＳＰｈｏｓ（３．５０ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（４．１０ｇ）を脱水キシレン（１００ｍＬ）に溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物２６を１．７３ｇ（収率２１％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物２６の分子量は３８６であった。
８．化合物２７の合成
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物ａｃ−１（５．００ｇ）、３，３’−ジブロモ−２．２’−ビピリジン（６．７０ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（２．４４ｇ）、ＳＰｈｏｓ（３．５０ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（４．１５ｇ）を脱水キシレン（１００ｍＬ）に溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物２７を１．３２ｇ（収率１６％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物２７の分子量は３８６であった。
９．化合物４８の合成
（化合物ａｃ−２の合成）
テトラへドロン６５（２００９）１０７９７−１０８１５を参照し、３，３’−ジメチル−１Ｈ，１Ｈ’−２，２’−ビインドールである化合物ａｃ−２を合成した。
（化合物４８の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物ａｃ−２（５．００ｇ）、３，３’−ジブロモ−４，４’−ビピリジン（６．０３ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（２．２０ｇ）、ＳＰｈｏｓ（３．１５ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（３．６９ｇ）を脱水キシ
レン（２２０ｍＬ）に溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物４８を１．６６ｇ（収率２１％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物４８の分子量は４１２であった。
１０．化合物６０の合成
（化合物ａｃ−３の合成）
テトラへドロン６２（２００６）３０３３−３０３９を参照し、３，３’−ジメチル−１Ｈ，１Ｈ’−２，２’−ビインドールである化合物ａｃ−３を合成した。
（化合物６０の合成）
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、化合物ａｃ−３（５．００ｇ）、化合物Ｅ（３．５５ｇ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．４９ｇ）、ＳＰｈｏｓ（２．１３ｇ）、ＮａＯ（ｔＢｕ）（２．５０ｇ）を脱水キシレン（７０ｍＬ）に溶解し、６時間加熱還流した。反応後、水を加えてＣＨ２Ｃｌ２で抽出し、有機層を分離してＭｇＳＯ４で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物６０を１．１４ｇ（収率１５％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で測定された化合物６０の分子量は５８４であった。
（素子作成例１）
上述した化合物２、７、１４、１５、１８、２５、２６、２７、４８、及び６０を発光層のホスト材料として使用し、実施例１〜１０の有機電界発光素子を製作した。
［実施例化合物］
下記比較例化合物Ｘ−１〜Ｘ−４を発光層のホスト材料として使用し、比較例１〜４の有機電界発光素子を製作した。
［比較例化合物］
実施例１〜１０、及び比較例１〜４の有機電界発光素子は、ＩＴＯで１５０ｎｍ厚さの第１電極を形成し、ＨＡＴ−ＣＮで１０ｎｍ厚さの正孔注入層を形成し、α−ＮＰＤで８０ｎｍ厚さの正孔輸送層を形成し、ｍＣＰで５ｎｍ厚さの電子阻止層を形成し、実施例化合物または比較例化合物にＡＣＲＳＡを１８％ドーピングした２０ｎｍ厚さの発光層を形成し、ＤＰＥＰＯで１０ｎｍの厚さの正孔阻止層を形成し、ＴＰＢｉで３０ｎｍ厚さの電子輸送層を形成し、ＬｉＦで０．５ｎｍ厚さの電子注入層を形成し、Ａｌで１００ｎｍ厚さの第２電極を形成した。各層は、全て真空蒸着法で形成した。
図１を参照すると、本発明の一実施例による含窒素化合物を有機電界発光素子の発光層ホスト材料に適用すれば、高効率を達成し得ることが分かる。詳しくは、比較例１、２及び実施例１〜１０を参照すると、より高効率化されていることが分かる。これは、実施例化合物が比較例化合物に比べ平面性が低く、高い三重項エネルギー準位を有していて、ドーパントからホストへのエネルギーの移動が抑制されるためである。それによって、効率的な熱活性遅延蛍光発光も可能になる。比較例３の場合、ビイミダゾールを含む八員環構造を含むが、アルキル基で環構造を形成しているため安定性が十分ではなく、実施例に比べ効率が落ちる。比較例４と実施例１０を比べると、実施例化合物が八員環構造を有しているため、ビインドール部位のインドール間の二面角がねじられた状態で固定されて高い三重項エネルギー準位を有するようになり、高効率化を具現することができる。
（素子作成例２）
上述した化合物２を電子阻止層の材料として使用し、実施例１１の有機電界発光素子を
製作した。
［実施例化合物］
比較例化合物ｍＣＰ及びＸ−２電子阻止層の材料として使用して、比較例５及び６の有機電界発光素子を製作した。
［比較例化合物］

実施例１１、比較例５〜６の有機電界発光素子は、ＩＴＯで１５０ｎｍ厚さの第１電極を形成し、ＨＡＴ−ＣＮで１０ｎｍ厚さの正孔注入層を形成し、α−ＮＰＤで８０ｎｍ厚さの正孔輸送層を形成し、実施例化合物または比較例化合物で５ｎｍ厚さの電子阻止層を形成し、ＤＰＥＰＯにＡＣＲＳＡを１８％ドーピングした２０ｎｍ厚さの発光層を形成し、ＤＰＥＰＯで１０ｎｍの厚さの正孔阻止層を形成し、ＴＰＢｉで３０ｎｍ厚さの電子輸送層を形成し、ＬｉＦで０．５ｎｍ厚さの電子注入層を形成し、Ａｌで１００ｎｍ厚さの第２電極を形成した。各層は、全て真空蒸着法で形成した。

製作した有機電界発光素子の発光特性評価には、浜松ホトニクス社製Ｃ９９２０−１１輝度配向特性測定装置を利用した。
前記表２を参照すると、本発明の一実施例による含窒素化合物は、正孔輸送領域にも利用することができ、高い三重項エネルギー準位によって励起子が周辺層に拡散されることを抑制して、比較例に比べ高効率化されていることが分かる。
これまで本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に実施され得ることを理解できるはずである。よって、上述した実施例は全ての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解すべきである。
１０：有機電界発光素子 ＥＬ１：第１電極
ＨＴＲ：正孔輸送領域 ＨＩＬ：正孔注入層
ＨＴＬ：電子輸送層 ＥＭＬ：発光層
ＥＴＲ：電子輸送領域 ＥＴＬ：電子輸送層
ＥＩＬ：電子注入層 ＥＬ２：第２電極

Claims (13)

  1. 下記化学式１で表される含窒素環化合物：
    （化学式１）
    前記化学式１において、
    Ａ１〜Ａ１０はそれぞれ独立してＣＲ３またはＮであり、
    Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
    ａ及びｂはそれぞれ独立して０以上４以下の整数である。
  2. 前記Ａ１〜Ａ８のうち、Ｎの個数は０、１または２である、請求項１に記載の含窒素環化合物。
  3. 前記Ａ９〜Ａ１０が互いに同じものである、請求項１に記載の含窒素環化合物。
  4. 前記Ａ１〜Ａ８のうち少なくとも一つはＣＲ３またはＮであり、
    前記Ｒ３はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基である、請求項１に記載の含窒素環化合物。
  5. Ａ３〜Ａ１０はＮである請求項１に記載の含窒素環化合物。
  6. Ａ９及びＡ１０はそれぞれ独立してＣＲ３であり、
    Ｒ３は水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１以上５以下のアルキル基、または置換もしくは無置換のフェニル基である請求項１に記載の含窒素環化合物。
  7. ａ及びｂが０である請求項１に記載の含窒素環化合物。
  8. ａ及びｂのうち少なくとも一つが１以上であり、
    Ｒ１〜Ｒ２のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール
    基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基である、請求項１に記載の含窒素環化合物。
  9. 前記化学式１で表される含窒素化合物は、下記第１化合物群に示した化合物のうちから選択されるいずれか一つである、請求項１に記載の含窒素環化合物。
    ［第１化合物群］


    。
  10. 第１電極と、
    前記第１電極と向かい合う第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、発光層を含む複数の有機層と、を含み、
    前記有機層のうち少なくとも一つの有機層は、請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の含窒素化合物を含むものである、有機電界発光素子。
  11. 前記発光層が、前記含窒素化合物を含むものである請求項１０に記載の有機電界発光素子。
  12. 前記発光層はホスト及びドーパントを含み、
    前記ホストは前記含窒素化合物を含む、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
  13. 前記有機層は、
    前記第１電極と前記発光層との間に配置された正孔輸送領域と、
    前記発光層と前記第２電極の間に配置された電子輸送領域と、を含み、
    前記正孔輸送領域は前記含窒素化合物を含む、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
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