JP2020100613A - 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用多環化合物 - Google Patents

Abstract

【課題】有機電界発光素子及びそれに使用される多環化合物の提供。【解決手段】電子供与部及び電子収容部を含む多環化合物を発光層に含む有機電界発光素子に関し、電子供与部はアクリジン誘導体またはジベンゾアザシリン誘導体を含み、電子収容部は環形成原子としてＢ、及びＢと直接結合するＯまたはＳを含み、３つまたは５つの六員環が縮合されたヘテロ環基を含むことで素子の高効率化が達成される。実施例化合物を次に示す。【選択図】なし

Description

本発明は、有機電界発光素子及びそれに使用される多環化合物に関する。

映像表示装置として、有機電界発光素子の開発が活発に行われている。有機電界発光素子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。

最近は、高効率の有機電界発光素子を実現するために三重項状態のエネルギーを利用するりん光発光や、三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成される現象（Ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ、ＴＴＡ）を利用した遅延蛍光発光に関する技術が開発されている。特に、一重項と三重項のエネルギーの差が小さく、ＨＯＭＯとＬＵＭＯの重畳が少なくて遅延蛍光現象を発生し得る熱活性遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｌｏｕｒｅｓｃｅｎｃｅ、ＴＡＤＦ）材料に関する開発が活発に行われている。

韓国公開特許第２０１８−００８５８６０号公報 韓国公開特許第２００９−０００７０７５号公報 国際公開第２０１６／１４３８１９号

本発明は、有機電界発光素子及びそれに使用される多環化合物を提供することを一目的とする。

本発明の一実施形態による有機電界発光素子は、第１電極、第２電極、及び複数の有機層を含む。第２電極は第１電極の上に配置される。複数の有機層は第１電極と第２電極との間に配置され、発光層を含む。

発光層は、電子供与部及び電子供与部と結合された電子収容部を含む多環化合物を含む。電子供与部はアクリジン誘導体またはジベンゾアザシリン誘導体を含み、電子収容部は環形成原子としてＢ、及びＢと直接結合するＯまたはＳを含み、３つまたは５つの六員環が縮合したヘテロ環基を含む。

電子収容部はジベンゾチアボリニン誘導体またはジベンゾオキサボリニン誘導体を含む。

発光層はホスト及びドーパントを含み、ドーパントが一実施形態の多環化合物を含む。一実施形態の多環化合物の一重項エネルギー準位と三重項エネルギー準位の差（ΔＥ_ＳＴ）は０．２ｅＶ以下であってもよい。

一実施形態において、発光層は４４０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域の光を発光する。

電子供与部は下記化学式１で表され、電子収容部は下記化学式２−１または下記化学式２−２で表される。

化学式１において、Ｒ_１は重水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基、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３以上２０以下のヘテロアリール基から選択される置換基である。ａは０以上８以下の整数であり、化学式１で表される電子供与部はＲ_１で置換されなくてもよい。

ＸはＣＲ_２Ｒ_３またはＳｉＲ_４Ｒ_５である。Ｒ_２〜Ｒ_５はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、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２０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３以上２０以下のヘテロアリール基であり、隣接する置換基と結合して環を形成してもよい。

より詳しくは、Ｒ_１はフッ素原子、メチル基、ｔ−ブチル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリールアミノ基、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フェナントリル基、置換もしくは無置換のチオフェニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、または置換もしくは無置換のアクリジニル基であってもよい。また、化学式１で表される電子供与部はＲ_１で置換されなくてもよい。

Ｒ_２〜Ｒ_５は、メチル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であるか、または隣接する基と互いに結合してジベンゾスピロ環を形成してもよい。

化学式２−１及び化学式２−２において、Ｙ_１〜Ｙ_３はそれぞれ独立してＯまたはＳである。詳しくは、Ｙ_２〜Ｙ_３は同じであってもよい。Ｒ_６〜Ｒ_９は、それぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素１以上１０以下のスルフィド基、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２０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３以上２０以下のヘテロアリール基である。ｂは０以上７以下の整数であり、ｃは０以上５以下の整数であり、ｄは０以上８以下の整数であり、ｅは０以上２以下の整数である。

一実施形態において、多環化合物は、下記化学式３−１はまたは下記化学式３−２で表される。

化学式３−１及び化学式３−２において、Ｒ_１、Ｘ、Ｙ_１〜Ｙ_３、Ｒ_６〜Ｒ_９、及びａ〜ｅは、化学式１、化学式２−１及び化学式２−２で定義したとおりである。

化学式１は化学式４で表される。

化学式４において、Ｘ_１はＣまたはＳｉである。Ｚは直接結合、Ｏ、またはＳである。Ｒ_１及びａは、化学式１で定義したとおりである。

一実施形態の有機電界発光素子は、第１電極、第２電極、及び複数の有機層を含む。第２電極は第１電極の上に配置される。複数の有機層は第１電極と第２電極との間に配置され、発光層を含む。

有機層のうち少なくとも一つの有機層は、下記化学式Ａで表される多環化合物を含む。

ＤＵは上述した化学式１で表され、ＡＵは上述した化学式２−１または化学式２−２で表される。

本発明の一実施形態は、化学式１で表される電子供与部、及び電子供与部と結合され、上述した化学式２−１または化学式２−２で表される電子収容部を含む多環化合物を提供する。

本発明の一実施形態は、上述した化学式Ａで表される多環化合物を提供する。

本発明の一実施形態による有機電界発光素子は、高効率を達成することができる。

本発明の一実施形態による多環化合物は、有機電界発光素子に提供されて高効率化に寄与することができる。

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。

本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができるゆえ、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物又は代替物を含むと理解すべきである。

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、構成要素は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のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲で第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、類似して第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。

本出願において、「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。

本出願において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」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「下に」または「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、その中間に他の部分がある場合も含む。また、本出願において、「上に」配置されるとは、上部だけでなく下部または下側の面に配置される場合も含む。

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。本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、順番に積層された第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ＥＬ２を含む。

図２は図１に比べ、正孔輸送領域ＨＴＲが正孔注入層ＨＩＬ及び正孔輸送層ＨＴＬを含み、電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＩＬ及び電子輸送層ＥＴＬを含む一実施形態の有機電界発光素子１０の断面図である。また、図３は図１に比べ、正孔輸送領域ＨＴＲが正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、及び電子阻止層ＥＢＬを含み、電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＩＬ、電子輸送層ＥＴＬ、及び正孔阻止層ＨＢＬを含む一実施形態の有機電界発光素子１０の断面図である。

第１電極ＥＬ１は導電性を有する。第１電極ＥＬ１は金属合金または導電性化合物からなる。第１電極層ＥＬ１はアノード（ａｎｏｄｅ）である。また、第１電極ＥＬ１は画素電極である。第１電極ＥＬ１は、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、これらの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、これに限定されない。第１電極ＥＬ１の厚さは、約１００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、例えば約１００ｎｍ〜約３００ｎｍ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（図示せず）、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、単一の物質で形成された単一の層、複数の互いに異なる物質で形成された単一の層、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の単一の層の構造を有してもよく、正孔注入物質及び正孔輸送物質で形成された単一の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からなる単一の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（図示せず）、正孔注入層ＨＩＬ／正孔バッファ層（図示せず）、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、実施形態はこれに限定されない。

正孔輸送領域ＨＴＲは、真空蒸着法、スピンコート法、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−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）、ＮＰＢ（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、ＮＰＢ（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）、ｍＣＰ（１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン）などを更に含んでもよい。

正孔輸送領域ＨＴＲの厚さは、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍであってもよい。正孔注入層ＨＩＬの厚さは、例えば、約３ｎｍ〜約１００ｎｍであり、正孔輸送層ＨＴＬの厚さは、約３ｎｍ〜約１００ｎｍであってもよい。例えば、電子阻止層ＥＢＬの厚さは、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ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、これに限定されない。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、これに限定されない。

上述したように、正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔輸送層ＨＴＬ及び正孔注入層ＨＩＬ以外に、正孔バッファ層（図示せず）及び電子阻止層ＥＢＬのうち少なくとも一つを更に含む。正孔バッファ層（図示せず）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（図示せず）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する。電子阻止層ＥＢＬ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層である。

発光層ＥＭＬは正孔輸送領域ＨＴＲの上に配置される。発光層ＥＭＬは、例えば、約１０ｎｍ〜約約１００ｎｍ、または約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの厚さを有するものであってもよい。発光層ＥＭＬは、単一の物質からなる単一の層、複数の互いに異なる物質からなる単一の層、または複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有する。

発光層は、電子供与部及び電子供与部と結合された電子収容部を含む多環化合物を含む。電子供与部は、アクリジン誘導体またはジベンゾアザシリン誘導体を含む。電子収容部は環形成原子としてＢ、及びＢと直接結合するＯまたはＳを含み、３つまたは５つの六員環が縮合されたヘテロ環基を含む。

アクリジン誘導体またはジベンゾアザシリン誘導体の窒素原子が電子収容部と結合する。

電子収容部が３つの六員環が縮合されたヘテロ環基であれば、電子収容部はＢ、及びＢと直接結合するＯまたはＳを含む一つの脂肪族へテロ六員環基を含み、脂肪族へテロ六員環基に縮合された２つの置換もしくは無置換のベンゼン環基を含む。

電子収容部が５つの六員環が縮合されたヘテロ環基であれば、電子収容部はＢ、及びＢと直接結合するＯまたはＳを２つ含むナフチル骨格を有し、ナフチル骨格に縮合された３つの置換もしくは無置換のベンゼン環基を含む。

例えば、電子収容部はジベンゾチアボリニン誘導体、またはジベンゾオキサボリニン誘導体を含む。

また、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、シリル基、オキシ基、チオ基、アルキル基、アルコキシ基、炭化水素環基、アリール基、及びヘテロ環基からなる群より選択される一つ以上の置換基に置換されるもしくは置換されないことを意味する。また、例示された置換基それぞれは、置換されたものもしくは置換されないものであってもよい。例えば、ビフェニリ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、「隣接する基と互いに結合して環を形成」するとは、隣接する基と互いに結合して置換されたもしくは置換されない炭化水素環、または置換されたもしくは置換されないヘテロ環を形成することを意味する。炭化水素環は、脂肪族炭化水素環及び芳香族炭化水素環を含む。ヘテロ環は、脂肪族ヘテロ環及び芳香族ヘテロ環を含む。炭化水素環及びヘテロ環は、単環または多環であってもよい。また、互いに結合して形成された環は、他の環と連結されてスピロ構造を形成するものであってもよい。

本明細書において、「隣接する基」とは該当する置換基が置換された原子と直接連結された置換基、該当する置換基が置換された原子に置換された他の置換基または該当する置換基と立体構造的に最も隣接した置換基を意味する。例えば、１，２−ジメチルベンゼンにおける２つのメチル基は互いに「隣接する基」と解釈され、１，１−ジエチルシクロペンテンにおける２つのエチル基は互いに「隣接する基」と解釈される。

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、臭素原子、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、または環状であってもよい。アルキル基の炭素数は、１以上５０以下、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−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、これに限定されない。

本明細書において、メチル基はＭｅで表される。例えば、本明細書において、ＭｅＯはメトキシ基を意味する。

本明細書において、炭化水素環基は芳香族炭化水素環から誘導された任意の作用基または置換基を意味する。炭化水素環基は環形成炭素数５以上２０以下の飽和炭化水素環基である。

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作用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。アリール基の環形成炭素数は、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、ビフェニリル基、テルフェニリル基、クォーターフェニリル基、クインクフェニリル基、セクシフェニリル基、トリフェニルエニル基、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、これに限定されない。

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、これに限定されない。

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ものである。ヘテロアリール基がヘテロ原子を２つ以上含む場合、２つ以上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。ヘテロアリール基は、単環式ヘテロ環基または多環式ヘテロ環基であってもよい。アリール基の環形成炭素数は、２以上３０以下、２以上２０以下、または２以上１０以下である。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、ピロニル基、イミダゾニル基、チアゾニル基、オキサゾニル基、オキサジアゾニル基、トリアゾニル基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジニル基、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、これに限定されない。

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−ブチルジメチルシリル基、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、これに限定されない。

本明細書において、チオ基はアルキルチオ基及びアリールチオ基を含む。

本明細書において、オキシ基はアルコキシオキシ基及びアリールオキシ基を含む。アルコキシ基は直鎖、分枝鎖、または環状であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、例えば、１以上２０以下、または１以上１０以下であってもよい。オキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ベンジルオキシ基などが挙げられるが、これに限定されない。

本明細書において、アミノ基の炭素数は特に限定されないが、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、これに限定されない。

本明細書において、アルキルアリール基、アルキルヘテロアリール基、トリル基、アルキルアミノ基のうち、アルキル基は上述したアルキル基の例示のようである。

本明細書において、アリールオキシ基、アリールシリル基、アリールアミノ基のうち、アリール基は上述したアリール基の例示の通りである。

一実施形態の多環化合物は、化学式Ａで表される。

化学式Ａにおいて、ＤＵは化学式１で表される電子供与部であり、ＡＵは化学式２−１または下記化学式２−２で表される電子収容部である。

化学式１において、Ｒ_１は重水素原子、ハロゲン原子、シリル基、アミノ基、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、及びへテロアリール基から選択される置換基である。シリル基は置換もしくは無置換のシリル基であり、アミノ基は置換もしくは無置換のアミノ基であり、アルコキシ基は置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基であり、アルキル基は置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基である。アリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリール基であり、ヘテロアリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数３以上２０以下のヘテロアリール基である。

詳しくは、Ｒ_１はフッ素原子、メチル基、ｔ−ブチル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリールアミノ基、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フェナントリル基、置換もしくは無置換のチオフェニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、または置換もしくは無置換のアクリジニル基であってもよい。

ａは０以上８以下の整数である。例えば、ａは１または２である。例えば、ａが１であれば、Ｒ_１はヘテロアリール基である。ａが２以上であれば、複数個のＲ_１は互いに同じであるか異なる。

ＸはＣＲ_２Ｒ_３またはＳｉＲ_４Ｒ_５である。

Ｒ_２〜Ｒ_５は、それぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基及びへテロアリール基から選択される置換基であるか、または隣接する基と互いに結合して環を形成する。アルキル基は置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基であり、アリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリール基であり、ヘテロアリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数３以上２０以下のヘテロアリール基である。例えば、Ｒ_２〜Ｒ_５は、それぞれ独立してメチル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であるか、または互いに連結されてジベンゾスピロ環を形成するものであってもよい。Ｒ_２〜Ｒ_５が隣接する基と互いに結合して環を形成すれば、ジベンゾスピロ環を形成することができる。ジベンゾスピロ環は、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。

Ｒ_２〜Ｒ_５は互いに同じであるか異なる。例えば、Ｒ_２及びＲ_３、又はＲ_４及びＲ_５は互いに同じであってもよい。または、Ｒ_２〜Ｒ_５は隣接する基と互いに結合して対称な構造を有するスピロ環を形成してもよい。

化学式２−１及び化学式２−２において、Ｙ_１〜Ｙ_３はそれぞれ独立してＯまたはＳである。Ｙ_２〜Ｙ_３は互いに同じであるか異なる。詳しくは、Ｙ_２〜Ｙ_３は同じ原子であってもよい。例えば、化学式２−２は、下記化学式５−１または下記化学式５−２で表されてもよい。

Ｒ_６〜Ｒ_９は、それぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、スルフィド基、アミノ基、シリル基、アルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基である。アルコキシ基は炭素数１以上１０以下のアルコキシ基であり、スルフィド基は置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のスルフィド基であり、アミノ基は置換もしくは無置換のアミノ基であり、シリル基は置換もしくは無置換のシリル基である。アルキル基は置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基であり、アリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリール基であり、ヘテロアリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数３以上２０以下のヘテロアリール基である。置換されたアリール基は、炭素数１以上２０以下のアリールオキシ基、または炭素数１以上２０以下のアリールスルフィド基に置換されたアリール基である。

例えば、Ｒ_６〜Ｒ_９は、メチル基、イソプロピル基、ｎ−ヘキシル基、フッ素原子、置換もしくは無置換の炭素数６以上２０以下のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基、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ン基、置換もしくは無置換のピリミジン基、または置換もしくは無置換のアクリジニル基であってもよい。

ｂは０以上７以下の整数であり、ｃは０以上５以下の整数であり、ｄは０以上８以下の整数であり、ｅは０以上２以下の整数である。例えば、ｂは０または１である。ｄは０、１、または２である。一実施形態の多環化合物は、下記化学式３−１はまたは下記化学式３−２で表される。

化学式３−１及び化学式３−２は、一実施形態の多環化合物の電子供与部及び電子収容部の置換位置を具体化した化学式である。化学式３−１及び化学式３−２において、Ｒ_１、Ｘ、Ｙ_１〜Ｙ_３、Ｒ_６〜Ｒ_９、及びａ〜ｅは、化学式１、化学式２−１及び化学式２−２で定義したとおりである。

また、化学式１は化学式４で表されてもよい。

化学式４は、化学式１において隣接するＲ_２とＲ_３またはＲ_４とＲ_５が互いに結合してスピロ環を形成する構造を具体化した化学式である。

化学式４において、Ｘ_１はＣまたはＳｉであり、Ｚは単結合、Ｏ、またはＳである。Ｒ_１及びａは、化学式１で定義したとおりである。

化学式１は化学式５で表される。

化学式５は、化学式１においてＲ_１の置換位置を具体化した化学式である。つまり、Ｒ_１はＮを基準にオルト位及びパラ位のうち少なくとも一つの位置に置換される。

Ｒ_１１〜Ｒ_１４は、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シリル基、アミノ基、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基である。シリル基は置換もしくは無置換のシリル基であり、アミノ基は置換もしくは無置換のアミノ基であり、アルコキシ基は置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基であり、アルキル基は置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基である。アリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリール基であり、ヘテロアリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数３以上２０以下のヘテロアリール基である。

詳しくは、Ｒ_１１〜Ｒ_１４は水素原子、フッ素原子、メチル基、ｔ−ブチル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリールアミノ基、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フェナントリル基、置換もしくは無置換のチオフェニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、または置換もしくは無置換のアクリジニル基であってもよい。Ｒ_１１〜Ｒ_１４のうち少なくとも一つは水素ではない。Ａは、化学式１で定義したとおりである。

化学式２−１は化学式６−１で表され、化学式２−２または化学式６−２で表される。

化学式６−１は化学式２−１におけるＲ_６の個数及び置換位置を具体化した化学式であり、化学式６−２は化学式２−２におけるＲ_８の個数及び置換位置を具体化した化学式である。

より詳しくは、化学式６−１は化学式２−１においてＲ_６がＸ_１を基準にパラ位に置換されることを具体化した化学式であり、化学式６−２は化学式２−２においてＲ_９は全て水素原子で、Ｒ_８はＸ_２またはＸ_３を基準にパラ位に置換されることを具体化した化学式である。

Ｒ_６１、Ｒ_８１、及びＲ_８２は、それぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、スルフィド基、アミノ基、シリル基、アルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基である。アルコキシ基は置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基であり、スルフィド基は置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のスルフィド基であり、アミノ基はもしくは無置換のアミノ基であり、シリル基はもしくは無置換のシリル基である。アルキル基は置換もしくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基であり、アリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリール基であり、ヘテロアリール基は置換もしくは無置換の環形成炭素数３以上２０以下のヘテロアリール基である。置換されたアリール基は、炭素数１以上２０以下のアリールオキシ基、または炭素数１以上２０以下のアリールスルフィド基に置換されたアリール基であってもよい。

例えば、Ｒ_６１、Ｒ_８１、及びＲ_８２は、メチル基、イソプロピル基、ｎ−ヘキシル基、フッ素原子、置換もしくは無置換の炭素数６以上２０以下のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基、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ン基、置換もしくは無置換のピリミジン基、または置換もしくは無置換のアクリジニル基であってもよい。

Ｘ_１〜Ｘ_３、Ｒ_７、及びＣは、化学式２−１及び化学式２−２で定義したとおりである。

一実施形態の多環化合物は、下記第１化合物群に示した化合物のうちいずれか一つで表される。
［第１化合物群］

発光層ＥＭＬは、一実施形態の多環化合物を１種または２種以上含む。

発光層ＥＭＬは、一実施形態の多環化合物以外にも、公知の物質を更に含んでもよい。例えば、一実施形態の有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ジヒドロベンゾアントラセン誘導体、またはトリフェニレン誘導体を含むものであってもよい。詳しくは、発光層ＥＭＬは、アントラセン誘導体またはピレン誘導体を含むものであってもよい。

図１〜図３に示した一実施形態の有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬはホスト及びドーパントを含むが、発光層ＥＭＬは上述した多環化合物をドーパント材料として含む。しかし、実施形態はこれに限らず、一実施形態の多環化合物は発光層ＥＭＬのホスト材料として含まれてもよい。

一実施形態の多環化合物は、熱活性遅延蛍光ドーパントとして発光層ＥＭＬに含まれる。

発光層ＥＭＬは、一実施形態の多環化合物を含むことで可視光線領域の光を発光する。例えば、発光層ＥＭＬは緑色光、または青色光のうちいずれか一つを発光する。より詳しくは、発光層ＥＭＬは約４４０ｎｍ〜約５４０ｎｍ以下、または約４４０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域を有する可視光線を発光する。

発光層ＥＭＬは、ホスト物質として該当技術分野で知られている一般的な材料を更に含んでもよい。例えば、発光層ＥＭＬはホスト材料として、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）、ＣＢＰ（４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル）、ｍＣＰ（１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン）、ＰＰＦ（２，８−ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン）、ＴｃＴａ（４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン）、及び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）のうち少なくとも一つを含んでもよい。但し、これに限らず、例えば、Ａｌｑ_３（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（カルバゾール−９−イル）−トリフェニルアミン）、ＴＰＢｉ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンゾイミダゾール−２−イル）ベンゼン）、ＴＢＡＤＮ（３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン）、ＤＳＡ（ジスチリルアリレン）、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（ナフタレン−２−イル）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）、ＤＰＳｉＯ_３（ヘキサフェニルシクロトリシロキサン）、ＤＰＳｉＯ_４（オクタフェニルシクロテトラシロキサン）、ＰＰＦ（２，８−ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾフラン）などをホスト材料として使用してもよい。

一実施形態において、発光層ＭＥＬは、公知のドーパント材料として、スチリル誘導体（例えば、１，４−ビス［２−（３−Ｎ−エチルカルバゾリル）ビニル］ベンゼン（ＢＣｚＶＢ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、Ｎ−（４−（（Ｅ）−２−（６−（（Ｅ）−４−（ジフェニルアミノ）スチリル）ナフタレン−２−イル）ビニル）フェニル）−Ｎ−フェニルベンゼンアミン（Ｎ−ＢＤＡＶＢｉ）、ペリレン及びその誘導体（例えば、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ））、ピレン及びその誘導体（例えば、１，１−ジピレン、１，４−ジピレニルベンゼン、１，４−ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）ピレン）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ））などを含んでもよい。

図１〜図３に示した一実施形態の有機電界発光素子１０において、電子輸送領域ＥＴＲは発光層ＥＭＬの上に配置される。電子輸送領域ＥＴＲは、正孔阻止層ＨＢＬ、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、実施形態はこれに限定されない。

電子輸送領域ＥＴＲは、単一の物質からなる単一の層、複数の互いに異なる物質からなる単一の層、または複数の互いに異なる物質からなる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の単一の層の構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質からなる単一の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からなる単一の層の構造を有するか、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ＨＢＬ／電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬの構造を有してもよいが、これに限定されない。電子輸送領域ＥＴＲの厚さは、例えば、約１００ｎｍ〜約１５０ｎｍ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、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はアントラセン系化合物を含むものであってもよい。但し、これに限らず、電子輸送領域は、例えば、Ａｌｑ_３（トリス（８−ヒドロキシキノリノラト）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、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）−４−フェニル−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール）、ＮＴＡＺ（４−（ナフタレン−１−イル）−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）−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）、Ｂｅｂｑ_２（ベリリウムビス（ベンゾキノリン−１０−オラト）、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン）、及びこれらの混合物を含むものであってもよい。電子輸送層ＥＴＬの厚さは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、例えば約１５ｎｍ〜約５０ｎｍ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）、Ｌｉ_２Ｏ、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、これに限定されない。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、酢酸金属塩、安息香酸塩金属塩、アセト酢酸金属塩、アセチルアセトナート金属塩、またはスステアリン酸金属塩を含む。電子注入層ＥＩＬの厚さは、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍ、例えば約０．３ｎｍ〜約９ｎｍ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ＨＢＬを含む。正孔阻止層ＨＢＬ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）、及びＢｐＨｅｎ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）のうち少なくとも一つを含んでもよいが、これに限ることはない。正孔阻止層ＨＢＬの厚さは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、例えば、約１５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。正孔阻止層ＨＢＬ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阻止特性が得られる。

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、物質で形成された反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる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てもよい。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。

一方、図示していないが、一実施形態の有機電界発光素子１０の第２電極ＥＬ２の上には、キャッピング層（図示せず）が更に配置されてもよい。キャッピング層（図示せず）は、例えば、α−ＮＰＤ、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、Ａｌｑ_３、ＣｕＰｃ、ＴＰＤ１５（Ｎ４，Ｎ４，Ｎ４’，Ｎ４’−テトラ（ビフェニル−４−イル）ビフェニル−４，４’−ジアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（カルバゾールｓｏｌ−９−イル）トリフェニルアミン）、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）などを含むものであってもよい。

上述した一実施形態の多環化合物は、発光層ＥＭＬ以外の有機層で有機電界発光素子１０用材料として含まれる。本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、上述した多環化合物を第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置された少なくとも一つの有機層、または第２電極ＥＬ２の上に配置されたキャッピング層（図示せず）を含んでもよい。

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を介して発光層ＥＭＬに移動し、第２電極ＥＬ２から注入された電子は電子輸送領域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（ｅｘｃｉｔｏｎ）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。

以下では、実施形態及び比較例を参照し、本発明の一実施形態による多環化合物及び一実施形態の多環化合物を含む一実施形態の有機電界発光素子１０について詳しく説明する。また、以下に示す実施形態は本発明の理解を助けるための一例示であって、本発明の範囲はこれに限定されない。

本発明の一実施形態による多環化合物を含む有機電界発光素子１０は、高効率を達成することができる。

本発明の一実施形態による多環化合物は、有機電界発光素子１０に用いられて高効率化に寄与することができる。

本発明の一実施形態による多環化合物は、一重項エネルギー準位及び三重項エネルギー準位の差が０．２ｅＶ以下、０．１５ｅＶ以下、または０．１ｅＶ以下のものであり、結果的に熱活性遅延蛍光用材料として活用することができる。よって、本発明の一実施形態による多環化合物は、有機電界発光素子１０用材料として適用されて効率の向上に寄与することができる。

以下では、実施例及び比較例を参照し、本発明の一実施例による多環化合物及び一実施例の多環化合物を含む一実施例の有機電界発光素子１０について詳しく説明する。また、以下に示す実施例は本発明の理解を助けるための一例示であって、本発明の範囲はこれに限定されない。

（合成例）
本発明の一実施例による多環化合物は、例えば、下記のように合成される。但し、本発明の一実施例による多環化合物の合成方法はこれに限定されない。

１−１．化合物４３及び６１の合成
［反応式］

（中間体Ａ−１の合成）
窒素雰囲気下、トルエン（６０ｍｌ）及び水（２０ｍｌ）に２−メトキシフェニルボロン酸（１．８３ｇ、１２．０ｍｍｏｌ）、１，３，５−トリブロモベンゼン（１．８９ｇ、６．００ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（１３６ｍｇ、０．１１８ｍｍｏｌ）、及びＫ_２ＣＯ_３（３．３２ｇ、２４．０ｍｍｏｌ）の混合物を入れ、８０℃で２４時間攪拌した。水を添加した後、生成物をトルエンで抽出した。抽出された有機層を塩水で洗浄し、無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥して、減圧下で濃縮した。生成された粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶離液として体積比５：１のへキサン及びトルエンを使用）で精製し、無色の粘着オイルとして中間体Ａ−１を収得した（収得率＝１．１９ｇ、３．２２ｍｍｏｌ、５４％）。中間体Ａ−１に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

δ７．６４（ｄ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．６０（ｔ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，１Ｈ），δ７．３６−７，３１（ｍ，４Ｈ），δ７．０３（ｄｄｄ，Ｊ＝７．２，７．２，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ６．９０（ｄｄ，Ｊ＝８．０，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ３．８３（ｓ，６Ｈ）。

（中間体Ａ−２の合成）
窒素雰囲気下、トルエン（７．５ｍｌ）に中間体Ａ−１（５５４ｍｇ、１．５０ｍｍｏｌ）、Ｄ（５４２ｍｇ、１．５０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（２９ｍｇ、０．０３２ｍｍｏｌ）、Ｐ（ｔ−Ｂｕ）_３Ｈ・ＢＦ_４（３６ｍｇ、０．１２ｍｍｏｌ）、及びナトリウムｔ−ブトキシド（２８９ｍｇ、３．０１ｍｍｏｌ）の混合物を入れ、１００℃で２０時間攪拌した。ＮＨ_４Ｃｌ水溶液を添加した後、生成物をトルエンで抽出した。抽出された有機層を塩水で洗浄し、無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥して、減圧下で濃縮した。生成された粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶離液として体積比１：１のへキサン及びトルエンを使用）で精製し、白色固体の中間体Ａ−２を収得した（収得率＝８０９ｍｇ、１．２５ｍｍｏｌ、８３％）。中間体Ａ−２に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ７．８７（ｔ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，１Ｈ），δ７．８０（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．６４（ｄ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．４９（ｄｄ，Ｊ＝７．６，１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．４６（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．３９−７．３３（ｍ，４Ｈ），δ７．２４（ｄｄｄ，Ｊ＝７．６，７．６，１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．０７（ｄｄｄ，Ｊ＝７．６，７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．０２（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ），δ６．７７（ｄｄｄ，Ｊ＝８．０，１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ６．６０（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ），δ６．１８（ｄ，Ｊ＝２．０Ｈｚ，２Ｈ），δ３．８６（ｓ，６Ｈ），δ１．９６（ｓ，６Ｈ）。

（化合物４３の合成）
ｏ−ジクロロベンゼン（５ｍＬ）に中間体Ａ−２（６４８ｍｇ、１．００ｍｍｏｌ）を入れて攪拌し、０℃の窒素雰囲気下でＢＢｒ_３（１．０Ｍ、１．０ｍＬ、１．０ｍｍｏｌ、ｉｎヘプタン）を追加した。反応液を常温で１５時間攪拌した後、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン（０．３４ｍＬ、２．０ｍｍｏｌ）を追加した。溶媒を真空下で除去した後、生成された粗生成物をヘキサン及びアセトにトリルで洗浄し、白色固体の化合物４３を収得した（収得率＝３６０ｍｇ、０．５７４ｍｍｏｌ、５７％）。化合物４３に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

δ８．１９（ｓ，２Ｈ），δ８．１６（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．８５（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．５４−７．４９（ｍ，６Ｈ），δ７．４３（ｄｄｄ，Ｊ＝７．６，７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．３５−７．２９（ｍ，４Ｈ），δ６．７０（ｄｄ，Ｊ＝８．０，２．０Ｈｚ，２Ｈ），δ６．３１（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ），δ６．２３（ｄ，Ｊ＝２．４Ｈｚ，２Ｈ），δ１．９６（ｓ，６Ｈ）。

ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ（Ｍａｔｒｉｘ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ−ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）測定で測定された化合物４３の［Ｍ＋］値は６２７．４５（ｍ／ｚ）であった。

（中間体Ｂ−１の合成）
窒素雰囲気下、トルエン（４５ｍｌ）及び水（１５ｍｌ）に２−（ｔｅｒｔ−ブチルチオ）フェニル）ボロン酸（２．５６ｇ、１２．２ｍｍｏｌ）、１，３，５−トリブロモベンゼン（１．９１ｇ、６．０７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（２０９ｍｇ、０．１８１ｍｍｏｌ）、及びＫ_２ＣＯ_３（３．３６ｇ、２４．３ｍｍｏｌ）の混合物を入れ、８０℃で２４時間攪拌した。水を添加した後、生成物をエチルアセテートで抽出した。抽出された有機層を塩水で洗浄し、無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥して、減圧下で濃縮した。生成された粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶離液として体積比１０：１のへキサン及びトルエンを使用）で精製し、無色の粘着性オイル状の中間体Ｂ−１を収得した（収得率＝２．２６ｇ、４．６５ｍｍｏｌ、７７％）。中間体Ｂ−１に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ７．７０（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ），δ７．５５（ｄ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．４１−７．３８（ｍ，５Ｈ），δ７．３５−７．３０（ｍ，２Ｈ），δ６．９０（ｄｄ，Ｊ＝８．０，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ１．１０（ｓ，１８Ｈ）。

（中間体Ｂ−２の合成）
窒素雰囲気下、トルエン（１５ｍｌ）に中間体Ｂ−１（１．４３ｇ、２．９５ｍｍｏｌ）、Ｄ（１．１２ｇ、３．１０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（５５ｍｇ、０．０６０ｍｍｏｌ）、Ｐ（ｔ−Ｂｕ）_３Ｈ・ＢＦ_４（６９ｍｇ、０．２４ｍｍｏｌ）、及びナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（５７５ｍｇ、５．９８ｍｍｏｌ）の混合物を入れ、１００℃で２０時間攪拌した。ＮＨ_４Ｃｌ水溶液を添加した後、生成物をトルエンで抽出した。抽出された有機層を塩水で洗浄し、無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥して、減圧下で濃縮した。生成された粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶離液として体積比２：１のへキサン及びトルエンを使用）で精製し、白色固体の中間体Ｂ−２を収得した。中間体Ｂ−２に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

δ７．８０（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．７４（ｄｄ，Ｊ＝７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．６５（ｔ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，１Ｈ），δ７．５７（ｄｄ，Ｊ＝７．６，１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．５４（ｄ，Ｊ＝１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．４８−７．４３（ｍ，４Ｈ），δ７．３８（ｄｄ，Ｊ＝７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．３４（ｄｄ，Ｊ＝７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．２５（ｄｄｄ，Ｊ＝７．６，７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ６．７３（ｄｄ，Ｊ＝８．４，１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ６．６０（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），δ６．１６（ｄ，Ｊ＝２．０Ｈｚ，２Ｈ），δ１．９５（ｓ，６Ｈ），δ１．１７（ｓ，１８Ｈ）。

（化合物６１の合成）
ｏ−ジクロロベンゼン（９ｍＬ）に中間体Ｂ−２（１．１５ｇ、１．５０ｍｍｏｌ）を入れて攪拌し、０℃の窒素雰囲気下でＢＢｒ_３（１．０Ｍ、１．５ｍＬ、１．５ｍｍｏｌ、ｉｎヘプタン）を追加した。４０℃で２４時間攪拌した後、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン（０．５０ｍｌ、２．９ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加した。溶媒を真空で除去した後、生成された粗生成物をへキサン及びアセトにトリルで洗浄し、黄色固体の化合物６１を収得した（収得率＝９４８ｍｇ、１．４４ｍｍｏｌ、９６％）。化合物６１に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

δ８．５４（ｓ，２Ｈ），δ８．３５−７．３２（ｍ，２Ｈ），δ７．８５（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），δ７．７３−７．７０（ｍ，２Ｈ），δ７．５２（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．４５−７．４０（ｍ，６Ｈ），δ７．３３（ｄｄｄ，Ｊ＝７．６，７．６，１．２Ｈｚ，２Ｈ），δ６．７１（ｄｄ，Ｊ＝８．４，１．６Ｈｚ，２Ｈ），δ６．３４（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），δ６．２３（ｄ，Ｊ＝２．０Ｈｚ，２Ｈ），δ１．９６（ｓ，６Ｈ）。

ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ測定で測定された化合物６１の［Ｍ＋］値は６５９．１３（ｍ／ｚ）であった。

１−２．化合物８１の合成
［反応式］

（中間体Ｃ−１の合成）
窒素雰囲気下で、無水トルエン（３０ｍｌ）でＢＣｌ_３（１．０Ｍ、６．０ｍｌ、６．０ｍｍｏｌ、ｉｎヘプタン）を追加した。０℃で無水トルエン（８ｍｌ）と混合された３’−ブロモ−ビフェニル−２−オール（９９６ｍｇ、４．００ｍｍｏｌ）を滴下した。反応混合物を常温に加温した後、ＡｌＣｌ_３（６０ｍｇ、０．４５ｍｍｏｌ）を添加した。１２０℃で１５時間攪拌した後、０℃でメタノール（４ｍｌ）を反応混合物に添加した。溶媒を真空で除去した後、精製された粗生成物を無水ＣＨ_２Ｃｌ_２に入れてろ過した。ろ過液を減圧下で圧縮した後、生成された粗生成物をメタノールで洗浄し、褐色固体の中間体Ｃ−１を収得した（収得率＝９３４ｍｇ、３．２３ｍｍｏｌ、８１％）。生成された粗生成物を追加に精製せずに、すぐ次の反応で使用した。

（中間体Ｃ−２の合成）
無水ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）（２０ｍｌ）に１−ブロモ−２，４，６−トリイソプロピルベンゼンを入れて攪拌し、−７８℃でｎ−ＢｕＬｉ（１．５７Ｍ、２．５７ｍｌ、４．０３ｍｍｏｌ、ｉｎへキサン）を追加した。反応混合物を同じ温度で１時間攪拌し、中間体Ｃ−１（９３４ｍｇ、３．２３ｍｍｏｌ、ｉｎ無水ＴＨＦ）を追加した。反応混合物を０℃まで加温した後、室温に徐々に加温した。水を追加した後、エチルアセテートで生成物を抽出した。抽出された有機層を塩水で洗浄し、無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥して、減圧下で濃縮した。生成された粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶離液として体積比４：１のへキサン及びトルエンを使用）で精製した後、へキサン及びエタノールから再沈殿させて白色固体の中間体Ｃ−２を得た（収得率＝５２８ｍｇ、１．１４ｍｍｏｌ、２９％）。中間体Ｃ−２に対する^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

δ８．４６（ｓ，１Ｈ），δ８．２４（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，１Ｈ），δ７．６９（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，１Ｈ），δ７．５６−７．５１（ｍ，３Ｈ），δ７．０７（ｓ，２Ｈ），δ２．９６（ｓｅｐｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，１Ｈ），δ２．５４（ｓｅｐｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，２Ｈ），δ１．３２（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，６Ｈ），δ１．１９（ｄ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ），δ１．０８（ｄ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）。

（化合物８１の合成）
窒素雰囲気下、トルエン（３．５ｍＬ）に中間体Ｃ−２（１６２ｍｇ、０．３５１ｍｍｏｌ）、Ｄ（１２７ｍｇ、０．３５１ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（６．８ｍｇ、０．００７６ｍｍｏｌ）、Ｐ（ｔ−Ｂｕ）_３Ｈ・ＢＦ_４（８．９ｍｇ、０．０３１ｍｍｏｌ）、及びナトリウムｔ−ブトキシド（５１ｍｇ、０．５３１ｍｍｏｌ）の混合物を、９０℃で１６時間攪拌した。水を添加した後、生成物をトルエンで抽出した。抽出された有機層を塩水で洗浄し、無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥して、減圧下で濃縮した。生成された粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶離液として体積比３：１のへキサン及びトルエンを使用）によって精製した後、ＣＨ_２Ｃｌ_２及びメタノールから再沈殿させて白色固体の化合物８１を収得した（収得率＝１６９ｍｇ、０．２２８ｍｍｏｌ、６５％）。化合物８１の^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）測定結果は以下のとおりであった。

δ８．４３（ｓ，１Ｈ），δ８．２９（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），δ８．１５（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，１Ｈ），δ７．８３（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．６０−７．３６（ｍ，８Ｈ），δ７．２９（ｄ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，２Ｈ），δ７．１３（ｓ，２Ｈ），δ６．７２（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），δ６．３０（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），δ６．２１（ｓ，２Ｈ），δ２．９９（ｓｅｐｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，１Ｈ），δ２．７１（ｓｅｐｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，２Ｈ），δ１．９５（ｓ，６Ｈ），δ１．３５（ｄ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ），δ１．２８（ｄ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，６Ｈ），δ１．１９（ｄ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，６Ｈ）。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ測定で測定された化合物８１の［Ｍ＋］値は７３９．４５（ｍ／ｚ）であった。

２．多環化合物を含む多環化合物を含む有機電界発光素子の製作及び評価
２−１．多環化合物のエネルギー準位
実施例化合物４３、６１、８１及び比較例化合物Ｘ−１、Ｘ−２、Ｘ−３の一重項エネルギー準位（Ｓ１ ｅｎｅｒｇｙ ｌｅｖｅｌ）と三重項エネルギー準位（Ｔ１ ｅｎｅｒｇｙ ｌｅｖｅｌ）を、非経験的分子軌道法（ｎｏｎｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｏｌｅｃｕｌａｒｉ ｏｒｂｉｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ）で測定した。詳しくは、Ｇａｕｓｓｉａｎ社製のＧａｕｓｓｉａｎ０９を利用して、汎関数にＢ３ＬＹＰ、既定関数に６−３１Ｇ（ｄ）を利用して計算を行った。

（実施例化合物）

（比較例化合物）

表１において、ΔＥ_ＳＴは一重項エネルギー準位及び三重項エネルギー準位の差の値である。Ｓ１及びＴ１エネルギー準位の単位はｅＶである。

実施例化合物のΔＥ_ＳＴ値は約０．００ｅＶ〜０．０４ｅＶであり、比較例化合物のΔＥ_ＳＴ値は約０．７１ｅＶ及び０．９５ｅＶであるため、実施例化合物は比較例化合物に比べ低いΔＥ_ＳＴ値を有する。よって、全ての実施例の化合物は比較例化合物に比べ熱活性遅延蛍光材料としてより適合していると判断され、高効率の熱活性遅延蛍光発光をすると判断される。

（蛍光発光特性の評価）
蛍光発光特性の評価には、ＪＡＳＣＯ Ｖ−６７０ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを利用した。実施例化合物に対しては、ＰＰＦが２０ｗｔ％ドーピングされたフィルムを蒸着によってｑｕａｒｔｚ ｇｌａｓｓ上に作成し、蛍光発光スペクトルを測定した。比較例化合物に対しては、先行文献の中の測定結果を記載している。蛍光量子収率は、ＪＡＳＣＯ ＩＬＦ−８８５ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｓｐｈｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍを利用して測定した。各最大発光波長におけるＣＩＥ等式関数（Ｃｏｌｏｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）の三色刺激値のうちＺ刺激値（ｔｈｅ ＣＩＥ ｔｒｉｓｔｉｍｕｌｕｓ ｖａｌｕｅ Ｚ）は、ＣＩＥ １９３１ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅに基づく値を利用しており、波長が３６０ｎｍ以下であれば３６０ｎｍのＺ刺激値とした。蛍光量子収率と各最大発光波長におけるＺ刺激値の積を青色蛍光指数として定義し、各材料の相対比視感度（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を比較した。

表２において、実施例化合物の青色蛍光効率指数は約３．５６×１０〜９．０４×１０であり、比較例化合物Ｘ−１及びＸ−３の青色蛍光効率指数はそれぞれ３．６４×１０^−２及び２．１２×１０^−２であった。このように、実施例化合物は比較例化合物に比べ高い青色相対比視感度を示すため、表示装置などの用途において高効率の青色発光成分として使用し得ると判断される。

（有機電界発光素子の製作）
実施例化合物４３、６１及び８１を発光層のドーパント材料として使用し、実施例１〜実施例３の有機電界発光素子を製作した。

実施例１〜３の有機電界発光素子は、ＩＴＯで約１５０ｎｍ厚さの第１電極ＥＬ１を形成し、超純水で洗浄して、１０分間ＵＶオゾン処理を実施した。ＮＰＢで約４０ｎｍ厚さの正孔注入層ＨＩＬを形成し、ＰＰＦに実施例化合物を２０％の割合でドーピングした２０ｎｍ厚さの発光層ＥＭＬを形成した。ＰＰＦを利用して１０ｎｍ厚さの正孔阻止層ＨＢＬを形成し、ＴＰＢｉで３０ｎｍ厚さの電子輸送層ＥＴＬを形成して、Ｌｉｑで厚さ１ｎｍの電子注入層ＥＩＬを形成した。Ａｌで１００ｎｍ厚さの第２電極ＥＬ２を形成した。各層は、全て真空蒸着装置を利用して真空蒸着法で形成した。

（有機電界発光素子の特性評価）
実施例及び比較例による有機電界発光素子の特性を評価するために、外部量子効率の最大値を評価した。有機電界発光素子の電圧及び電流密度はソースメータ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、２４００ｓｅｒｉｅｓ）を利用して測定し、輝度及び外部量子効率はＨａｍａｍａｔｓｕ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社製の外部量子効率測定装置Ｃ９９２０−１２を利用して測定した。

表３の結果を参照すると、実施例１〜３は約４５９ｎｍ〜約４８９ｎｍの波長領域の深青色または青緑色の光を発光するため、紫外線または紫色波長領域の光を発光する比較例（表２を参照）に比べ青色発光素子の材料として適切に使用され得る。

また、実施例１〜３は、約５．２％以上２０．９％以下の外部量子効率、及び約９．１ｃｄ／Ａ以上約４６．７ｃｄ／Ａ以下の最大電流効率値を有し、一般に５％以下の外部量子効率を有するその他の蛍光発光材料に比べると、高効率特性を有すると確認される。特に実施例２及び実施例３の場合、約１３．３％及び２０．９％の外部量子効率を有するため、優れた発光効率を示すことが分かる。

本発明の一実施例による多環化合物は、化学式１で表される電子供与部及び化学式２−１または化学式２−２で表される電子収容部を含む。化学式１で表される電子供与部と化学式２−１または化学式２−２で表される電子収容部の立体的な特性のため分子構造の中で捻りが発生し、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、最高占有分子軌道関数）とＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、最低占有分子軌道関数）が分離される。ＨＯＭＯとＬＵＭＯの分離によってΔＥ_ＳＴが小さくなり、その結果、逆項間交差（ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ ｃｒｏｓｓｉｎｇ）が発生しやすくなるため、一実施例の多環化合物は熱活性遅延蛍光材料として機能すると判断される。

また、化学式２−１及び化学式２−２それぞれは、電子収容性（または電子不足性）原子であるＢが電子供与性原子であるＯまたはＳと直接結合されたボリン酸エステル（化学式２−１）、またはボロン酸エステル（化学式２−２）構造を含むため、ＯまたはＳによってＢの電子結合性が緩和され、青色波長領域の光を発光する熱活性遅延蛍光材料として機能すると判断される。

一実施例の多環化合物は、電子供与部及び電子供与部と結合された電子収容部を含む多環化合物を含む。電子供与部は、アクリジン誘導体またはジベンゾアザシリン誘導体を含む。電子収容部は環形成原子としてＢ、及びＢと直接結合するＯまたはＳを含み、３つまたは５つの六員環が縮合されたヘテロ環基を含む。

一実施例による多環化合物を含む有機電界発光素子は、高効率を達成することができる。

一実施例による多環化合物は、有機電界発光素子に提供されて高効率化に寄与することができる。

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
ＥＬ２：第２電極 ＨＴＲ：正孔輸送領域
ＥＭＬ：発光層 ＥＴＲ：電子輸送領域

Claims (10)

1. 下記化学式Ａで表される多環化合物：
   
   前記化学式Ａにおいて、
   ＤＵは下記化学式１で表され、ＡＵは下記化学式２−１または下記化学式２−２で表される：
   
   
   前記化学式１において、
   Ｒ_１は重水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基、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３以上２０以下のヘテロアリール基であり、
   ａは０以上８以下の整数であり、
   ＸはＣＲ_２Ｒ_３またはＳｉＲ_４Ｒ_５であり、
   Ｒ_２〜Ｒ_５はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、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２０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３以上２０以下のヘテロアリール基であるか、または隣接する基と互いに結合して環を形成し、
   前記化学式２−１乃及び前記化学式２−２において、
   Ｙ_１〜Ｙ_３はそれぞれ独立してＯまたはＳであり、
   Ｒ_６〜Ｒ_９は、それぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素１以上１０以下のスルフィド基、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２０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３以上２０以下のヘテロアリール基であり、
   ｂは０以上７以下の整数であり、
   ｃは０以上５以下の整数であり、
   ｄは０以上８以下の整数であり、
   ｅは０以上２以下の整数である。
2. 前記化学式Ａは、下記化学式３−１または下記化学式３−２で表される請求項１に記載の多環化合物。
   
3. 前記化学式１は、下記化学式４で表される請求項１に記載の多環化合物：
   
   前記化学式４において、
   Ｘ_１はＣまたはＳｉであり、
   Ｚは単結合、ＯまたはＳである。
4. 前記化学式２−２は、下記化学式５−１または下記化学式５−２で表される請求項１に記載の多環化合物。
   
5. 前記多環化合物の一重項エネルギー準位と三重項エネルギー準位との差（ΔＥ_ＳＴ）は０．２ｅＶ以下である請求項１に記載の多環化合物。
6. Ｒ_１はフッ素原子、メチル基、ｔ−ブチル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上２０以下のアリールアミノ基、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フェナントリル基、置換もしくは無置換のチオフェニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、または置換もしくは無置換のアクリジニル基である請求項１に記載の多環化合物。
7. Ｒ_２〜Ｒ_５は、メチル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であるか、または隣接する基と互いに結合してジベンゾスピロ環を形成する請求項１に記載の多環化合物。
8. 前記化学式Ａは、下記第１化合物群に示した化合物のうちからいずれか一つで表される請求項１に記載の多環化合物。
   ［第１化合物群］
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
9. 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多環化合物を含むものである、有機電界発光素子。
10. 前記発光層はホスト及びドーパントを含み、
    前記ドーパントが前記多環化合物を含む請求項９に記載の有機電界発光素子。