JP2020143054A - 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】熱活性遅延蛍光発光材料を含む有機電界発光素子及び熱活性遅延蛍光発光材料として使用される多環化合物の提供。
【解決手段】式１で表される多環化合物。

式１において、Ａｒ_１及びＡｒ_２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の炭素数６以上３０以下のアリール基等：Ｒ_１〜Ｒ_８は、それぞれ独立して、Ｈ、置換若しくは無置換のアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基等、またはＲ_１〜Ｒ_８は互いに結合して環を形成し、Ｒ_１〜Ｒ_８のうち少なくとも２つは、２つの置換若しくは無置換のアリール基等が置換したアミノ基を有する。
【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。

最近、映像表示装置として、有機電界発光表示装置の開発が盛んに行われている。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において再結合させることで、発光層において有機化合物を含む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。

有機電界発光素子を表示装置に応用するに当たっては、有機電界発光素子の低駆動電圧化、高発光効率化及び長寿命化が要求されており、これを安定的に実現し得る有機電界発光素子用材料の開発が持続的に要求されている。

特に、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例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おり、遅延蛍光現象を利用した熱活性遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ、ＴＡＤＦ）材料に関する開発が進められている。

国際公開２０１５／１０２１１８号 国際公開２０１８／０４７６３９号 国際公開２０１６／１５２５４４号 国際公開２０１７／１８８１１１号 国際公開２０１７／１３８５２６号 国際公開２０１７／１２６４４３号 米国特許出願公開第２０１８／００６９１８２号明細書 国際公開２０１１／１４３５６３号 中国特許出願公開第１０７５０１３１１号明細書 中国特許出願公開第１０７４１７７１５号明細書 中国特許出願公開第１０７２６６４８４号明細書 中国特許出願公開第１０６４６７５５３号明細書 中国特許出願公開第１０６４６７５５４号明細書 国際公開２０１７／１９５６６９号 特開２０１７−１２６６０６号公報 国際公開２０１６／１５２４１８号 米国特許出願公開第２０１１／０２７８５５６号明細書 独国特許出願公開第１９６４８２５６号明細書 韓国公開特許第１０−２０１８−００４６８５１号公報 特開２０１８−０６１０２９号公報 特開２０１８−０６１０３０号公報 特開２０１８−０６１０２８号公報 国際公開２０１８／０６２２７８号 米国特許出願公開第２０１４／００１４９２２号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２７９０１９号明細書 韓国登録特許第１０−１７８５７５５号公報 韓国公開特許第１０−２０１４−０１０３８４２号公報 韓国登録特許第１０−０９１５２７１号公報 特開２０１６−０３６０２２号公報 特許第４４２８７７２号公報 特許第４８１０６８７号公報

本発明の目的は、長寿命、高効率の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にある。

本発明の他の目的は、熱活性遅延蛍光発光材料を含む有機電界発光素子及び熱活性遅延蛍光発光材料として使用される多環化合物を提供することにある。

一実施形態において、第１電極、第１電極の上に配置される正孔輸送領域、正孔輸送領域の上に配置される発光層、発光層の上に配置される電子輸送領域、及び電子輸送領域の上に配置される第２電極を含み、発光層は下記化学式１で表される多環化合物を含む有機電界発光素子を提供する。

化学式１において、Ａｒ_１及びＡｒ_２はそれぞれ独立して置換若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、または置換若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、Ｒ_１〜Ｒ_８はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、ホウ素機、カルボニル基、シリル基、オキシ基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換のチオール基、スルホニル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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、置換若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るか、またはＲ_１〜Ｒ_８は互いに結合して環を形成し、Ｒ_１〜Ｒ_８のうち少なくとも２つは下記化学式２で表される。

化学式２において、Ｌは単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、置換若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レン基であるか、または隣接する基と結合して環を形成し、Ａｒ_３及びＡｒ_４はそれぞれ独立して置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。

発光層は、遅延蛍光を放出する。

発光層はホスト及びドーパントを含む遅延蛍光発光層であり、ドーパントは多環化合物である。

発光層は、青色光を放出する熱活性遅延蛍光発光層である。

化学式１において、Ａｒ_１は下記化学式３で表される。

化学式３において、Ｖ_１〜Ｖ_５はそれぞれ独立してＮまたはＣＲ_９であり、Ｒ_９は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ホウ素基、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、カルボニル基、オキシ基、シリル基、チオール基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルケニル基、置換若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、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。

化学式３において、Ｖ_１〜Ｖ_５のうち少なくとも一つはＣＲ_１０であり、Ｒ_１０は置換若しくは無置換の炭素数２以上２０以下のアルキル基である。

化学式２において、Ａｒ_３は置換された環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換若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る。

化学式１において、Ｒ_１〜Ｒ_４のうち少なくとも一つは化学式２で表され、Ｒ_５〜Ｒ_８のうち少なくとも一つは化学式２で表される。

化学式１は、下記化学式４で表される。

化学式４において、Ｌ’は単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基であり、Ａｒ_３’及びＡｒ_４’はそれぞれ独立して置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成し、Ａｒ_１〜Ａｒ_４、Ｒ_１、Ｒ_３〜Ｒ_６、Ｒ_８、及びＬは化学式１及び化学式２で定義した通りである。

化学式４において、Ｌ及びＬ’のうち少なくとも一つは、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基である。

化学式４において、Ｌ及びＬ’はそれぞれ独立して単結合である。

化学式１で表される化合物は、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ある。
［第１化合物群］

一実施形態において、化学式１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、高効率及び長寿命を得ることができる。

本発明の一実施形態による多環化合物は、有機電界発光素子の寿命と効率を改善することができる。

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ため、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ものではなく、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などの用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、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構成要素と命名されてもよく、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。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。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。

本明細書において、

は、結合される位置を意味する。

本明細書において、「置換若しくは無置換の」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、チオリル基、ヒドロキシ基、ホウ素基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、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より選択される一つ以上の置換基に置換される、または置換されないことを意味する。なお、これらの置換基は、これらの置換基によりさらに置換さてもよく、置換されなくてもよい。また、例示された置換基それぞれは、置換された、または置換されていないものである。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、若しくは置換されていない炭化水素環、または置換された、若しくは非置換されてい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る。また、隣接する基と結合して形成される環は、他の環と結合されてスピロ構造を形成してもよい。また、隣接する基と単結合で、或はＣ（炭素）原子又はＯ（酸素）、Ｓ（硫黄）、Ｎ（窒素）原子などのヘテロ原子を介して結合して環を形成してもよい。

本明細書において、「隣接する基」とは当該置換基が置換された原子と直接結合された原子に置換された置換基、当該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当該置換基と立体構造的に最も隣接する置換基を意味する。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、または環状である。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、これらに限定されない。

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る。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、これらに限定されない。

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、これらに限定されない。

本明細書において、ヘテロアリール基は異種元素として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。ヘテロアリール基の環形成炭素数は、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る。多環式ヘテロアリール基は、例えば２環または３還構造を有してもよい。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、ピロリル基、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、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、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、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、フェノリル基、アザボリニル基などが挙げられるが、これらに限定されない。

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、これらに限定されない。

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、ナフチルアミノ基、９−メチル−アントラセニルアミノ基、ジフェニルアミノ基などが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書において、アリーレン基は２価基であることを除いては、上述したアリール基に関する説明が適用される。

本明細書において、ヘテロアリーレン基は２価基であることを除いては、上述したヘテロアリール基に関する説明が適用される。

以下、図１及び図３を参照して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。

図１及び図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、順次に積層される第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。

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と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を含む。一実施形態の有機電界発光素子１０は、発光層ＥＭＬに上述した一実施形態の多環化合物を含む。

一方、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の断面図を示す。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の断面図を示す。

図１〜図３に示した一実施形態の有機電界発光素子１０は、複数の有機層のうち少なくとも一つの有機層に一つの電子供与性基と一つの電子受容性基を含む一実施形態の多環化合物を含んでもよい。一実施形態の多環化合物において、電子供与性基はアザボリン部を含んでもよく、受容性基はシアノ基、カルボニル基、ホウ素基、スルホニル基、スルフィニル基、ホスフィンオキシド基、含窒素５員環、及び含窒素６員単環のうちいずれか一つを含んでもよい。

一実施形態の有機電界発光素子１０において、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ＥＬ１はアノード（ａｎｏｄｅ)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）などからなる。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、例示され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。例えば、第１電極ＥＬ１はＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの複数の層を含んでもよい。

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、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、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、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からなる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からなる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る正孔注入層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／電子阻止層の構造を有してもよいが、本実施形態はこれらに限定されない。

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。

一実施形態の有機電界発光素子１０の正孔注入層ＨＩＬは、公知の正孔注入材料を含む。例えば、正孔注入層ＨＩＬは、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン（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（ＰＰＢＩ）、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］−フェニル−４，４’−ジアミン（ＤＮＴＰＤ）、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、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（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、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（ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（ＰＡＮＩ／ＣＳＡ）、ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホナート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）、または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）などを含んでもよい。しかし、本実施形態はこれらに限定されない。

一実施形態の有機電界発光素子１０の正孔輸送層ＨＴＬは、公知の正孔輸送材料を含む。例えば、正孔輸送層ＨＴＬは、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、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誘導体、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（ＴＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎーカルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、またはＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）などを含んでもよい。しかし、本実施形態はこれらに限定されない。

一方、正孔輸送領域ＨＴＲは電子阻止層ＥＢＬを更に含み、電子阻止層ＥＢＬは正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの間に配置される。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。

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む。電子阻止層ＥＢＬは、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリにビ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多環化合物を含む。

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一つであってもよいが、これらに限定されない。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、これらに限定されない。

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の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であってもよい。発光層ＥＭＬは、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、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ＥＭＬは、赤色光、緑色光、青色光、白色光、黄色光、シアン光のうち一つを発光する。発光層ＥＭＬは、蛍光発光物質またはりん光発光物質を含む。

一実施形態において、発光層ＥＭＬ２は蛍光発光層である。例えば、発光層ＥＭＬから放出された光のうち一部は熱活性遅延蛍光発光によるものであってもよい。詳しくは、発光層ＥＭＬは熱活性遅延蛍光発光する発光成分を含み、一実施形態において、発光層ＥＭＬは青色光を放出する熱活性遅延蛍光発光する発光層である。

一実施形態において、発光層ＥＭＬは下記化学式１で表される多環化合物を含む。

化学式１において、Ａｒ_１及びＡｒ_２はそれぞれ独立して、置換若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、または置換若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る。

化学式１において、Ｒ_１〜Ｒ_８はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、ホウ素基、カルボニル基、シリル基、オキシ基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換のチオール基、スルホニル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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、置換若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るか、またはＲ_１〜Ｒ_８は互いに結合して環を形成する。

Ｒ_１〜Ｒ_８が互いに結合して環を形成するという意味は、互いに隣接するＲ_１とＲ_２、Ｒ_２とＲ_３、Ｒ_３とＲ_４、Ｒ_５とＲ_６、Ｒ_６とＲ_７、Ｒ_７とＲ_８のうちいずれか一対は互いに結合して環を形成することを意味し、Ｒ_１〜Ｒ_８がＡｒ_１〜Ａｒ_２とは互いに結合して環を形成しないことを意味する。

化学式１において、Ｒ_１〜Ｒ_８のうち少なくとも２つは下記化学式２で表される。

化学式２において、Ｌは単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基であるか、または隣接する基と結合して環を形成する。例えば、Ｌは隣接するＲ_１〜Ｒ_８のうちいずれか一つと結合して環を形成してもよい。

化学式２において、Ａｒ_３及びＡｒ_４はそれぞれ独立して、置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。

一実施形態において、化学式２のＡｒ_３は置換された環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換若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る。

一実施形態において、化学式１のＡｒ_１は下記化学式３で表される。

化学式３において、Ｖ_１〜Ｖ_５はそれぞれ独立してＮまたはＣＲ_９であり、Ｒ_９は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ホウ素基、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、カルボニル基、オキシ基、シリル基、チオール基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルケニル基、置換若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、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。

一実施形態において、化学式３のＶ_１〜Ｖ_５のうち少なくとも一つはＣＲ_１０であり、Ｒ_１０は置換若しくは無置換の炭素数２以上２０以下のアルキル基である。

一実施形態において、化学式１のＲ_１〜Ｒ_４のうち少なくとも一つは化学式２で表され、Ｒ_５〜Ｒ_８のうち少なくとも一つは化学式２で表される。

一実施形態において、化学式１のＲ_１〜Ｒ_８のうち２つは化学式２で表される。例えば、化学式１のＲ_２〜Ｒ_７は互いに独立して化学式２で表されてもよい。この場合、化学式１は下記化学式４で表される。

化学式４において、Ｌ’は単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基である。

化学式４において、Ａｒ_３’及びＡｒ_４’はそれぞれ独立して、置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。

化学式４において、Ａｒ_１〜Ａｒ_４、Ｒ_１、Ｒ_３〜Ｒ_６、Ｒ_８、及びＬは化学式１及び化学式２で定義した通りである。

一実施形態において、化学式４のＬ及びＬ’のうち少なくとも一つは、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基である。

一実施形態において、化学式４のＬ及びＬ’はそれぞれ独立して単結合である。

化学式１で表される一実施形態の多環化合物は、遅延蛍光発光材料である。一実施形態の多環化合物は、熱活性遅延蛍光材料である。

化学式１で表され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］

第１化合物群に記載された化合物において、iPrは、イソプロピル基を示し、SiPh₃はトリフェニルシリル基を示、NPh₂はジフェニルアミノ基を示す。

上述した化学式１で表される多環化合物は、一実施形態の有機電界発光素子１０に使用されて有機電界発光素子の効率及び寿命を改善させる。詳しくは、上述した化学式１で表される多環化合物は、一実施形態の有機電界発光素子１０の発光層ＥＭＬに使用されて有機電界発光素子の発光効率及び寿命を改善させる。

一実施形態において、発光層ＥＭＬはホスト及びドーパントを含み、ホストは遅延蛍光発光用ホストであり、ドーパントは遅延蛍光発光用ドーパントである。一方、化学式１で表される一実施形態の多環化合物は、発光層ＥＭＬのドーパント材料として含まれる。例えば、化学式１で表される一実施形態の多環化合物は、ＴＡＤＦドーパントとして使用されてもよい。

一方、一実施形態において、発光層ＥＭＬは公知のホスト材料を含む。例えば、一実施形態において、発光層ＥＭＬはホスト材料として、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）、またはＰＰＦ（２、８−ビス（ジフェニルホスフォリル）ジゼンゾフラン）などを含んでもよい。しかし、実施形態はこれに限らず、提示されたホスト材料以外にも公知の遅延蛍光発光ホスト材料が含まれてもよい。

一方、一実施形態の有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは公知のドーパント材料を更に含む。一実施形態において、発光層ＭＥＬは、ドーパントとして、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）ピレンなどを含む。

更に図１〜図３を参照すると、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の上に提供される。電子輸送領域ＥＴＲは電子阻止層、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、これらに限定されない。

電子輸送領域ＥＴＲは、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、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の単一層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層構造を有するか、第１電極ＥＬ１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、これらに限定されない。電子輸送領域ＥＴＲの厚さは、例えば、約１０ｎｍ〜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、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、例えば、電子輸送領域ＥＴＲは、Ａｌｑ_３（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、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）ベンゼン）、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−（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）、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）、またはこれらの混合物を含んでもよいが、実施形態はこれらに限定されない。

電子輸送領域ＥＴＲが電子輸送層ＥＴＬを含む場合、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、例えば、ＬｉＦ、ＬｉＱ（Ｌｉｔｈｕｍ ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタン族金属、またはＲｂＣｌ、ＲｂＩ、ＫＩのようなハロゲン化金属などが使用されてもよいが、実施形態はこれらに限定されない。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（ｏｒｇａｎｏ ｍｅｔａｌ ｓａｌｔ)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以上の物質である。詳しくは、例えば、有機金属塩は、酢酸金属塩、安息香酸金属塩、アセト酢酸金属塩、金属アセチルアセトナート、またはステアリン酸金属塩を含む。

電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＩＬを含む場合、電子注入層ＥＩＬの厚さは、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍ、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）、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、これらに限定されない。

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は導電性を有する。第２電極ＥＬ２は金属合金または導電性化合物からなる。第２電極層ＥＬ２はカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）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、またはこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。また、例示され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は補助電極と接続される。第２電極ＥＬ２が補助電極と接続されれば、第２電極ＥＬ２の抵抗を減少させることができる。

有機電界発光素子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を生成し、励起子が励起状態から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は反射型電極であり、第２電極ＥＬ２は透過型電極または半透過型電極である。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り、第２電極ＥＬ２は反射型電極である。

本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、上述した多環化合物を発光層材料として使用することで、改善された発光効率及び寿命特性を示す。

本発明の一実施形態は、下記化学式１で表される多環化合物を提供する。

化学式１において、Ａｒ_１及びＡｒ_２はそれぞれ独立して、置換若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、または置換若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る。

化学式１において、Ｒ_１〜Ｒ_８はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、ホウ素基、カルボニル基、シリル基、オキシ基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換のチオール基、スルホニル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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、置換若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るか、またはＲ_１〜Ｒ_８は互いに結合して環を形成する。

Ｒ_１〜Ｒ_８が互いに結合して環を形成するという意味は、互いに隣接するＲ_１とＲ_２、Ｒ_２とＲ_３、Ｒ_３とＲ_４、Ｒ_５とＲ_６、Ｒ_６とＲ_７、Ｒ_７とＲ_８のうちいずれか一対は互いに結合して環を形成することを意味し、Ｒ_１〜Ｒ_８がＡｒ_１〜Ａｒ_２とは互いに結合して環を形成しないことを意味する。

化学式１において、Ｒ_１〜Ｒ_８のうち少なくとも２つは下記化学式２で表される。

化学式２において、Ｌは単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基であるか、または隣接する基と結合して環を形成する。例えば、Ｌは隣接するＲ_１〜Ｒ_８のうちいずれか一つと結合して環を形成する。

化学式２において、Ａｒ_３及びＡｒ_４はそれぞれ独立して、置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。

化学式１で表される一実施形態の多環化合物に対しては、上述した一実施形態の有機電界発光素子で説明した多環化合物に関する説明が同じく適用される。

一実施形態の多環化合物は、上述した第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。

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細に説明する。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らに限定されない。

１．多環化合物の合成
以下で説明する多環化合物の合成法は一実施例であって、本発明の実施形態による多環化合物の合成法は下記実施例に限らない。

（化合物２の合成）

１）中間体Ｂの合成
Ａｒ雰囲気下、２００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ａ（１５ｇ、３１ｍｍｏｌ）にヨウ化ベンゼン（３２ｇ、１５７ｍｍｏｌ）を追加した。ここにＣｕＩ（６．０ｇ、３１ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（８．６ｇ、６２ｍｍｏｌ）を追加し、１９０℃で８０時間攪拌した。反応後、トルエンを追加してろ過し、得られた有機相を濃縮して、粘性物質を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ（シリカゲル）で精製した後、中間体Ｂを１０．３ｇ（１８ｍｍｏｌ、収率５８％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された中間体Ｂの質量数は５５７であった。

２）中間体Ｃの合成
Ａｒ雰囲気下、５００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｂ（６．２ｇ、１２．８ｍｍｏｌ）に脱水ジエチルエーテル１５０ｍＬを追加し溶解して、−７８℃で１時間攪拌した。ここに１．６Ｍ ｎ−ＢｕＬｉヘキサン溶液１６ｍＬ（２５ｍｍｏｌ）を滴下し、２時間攪拌した。ここに２，４，６−トリイソプロピルフェニルボロン酸メチルエステル４．０ｇ（１４ｍｍｏｌ）を追加した後、攪拌しながら反応溶液の温度を室温まで昇温させ、室温で一晩攪拌した。反応後、この反応を、水を追加して停止し、生成物をクロロホルムで抽出した。得られた有機相を濃縮し、粗生成物を固体で得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ（シリカゲル）で精製した後、中間体Ｃを２．８ｇ（４．６ｍｍｏｌ、収率３６％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された中間体Ｃの質量数は６１３であった。

３）化合物２の合成

Ａｒ雰囲気下、１００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｃ（１．１ｇ、１．８ｍｍｏｌ）と４，４’−ジトリルアミン（０７８８ｇ、４．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（０．１８３ｇ、０．２０ｍｍｏｌ）、（ｔ−Ｂｕ）_３Ｐ（０．１６２ｇ、０．８０ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔ−ブトキシド（０．７６９ｇ、８．０ｍｍｏｌ）を追加し、２０ｍＬトルエン溶媒の中で、８０℃で１２時間攪拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒流去した。得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィで精製した後、白色固体の化合物２を１．１ｇ（１．３ｍｍｏｌ、収率７２％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された化合物２の質量数は８４８であった。

（化合物１０の合成）

Ａｒ雰囲気下、１００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｃ（１．１ｇ、１．８ｍｍｏｌ）とＮ−フェニル−３−ジベンゾフランアミン（０．４６６ｇ、４．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（０．１８３ｇ、０．２０ｍｍｏｌ）、（ｔ−Ｂｕ）_３Ｐ（０．１６２ｇ、０．８０ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔ−ブトキシド（０．７６９ｇ、８．０ｍｍｏｌ）を追加し、２０ｍＬトルエン溶媒の中で、８０℃で１２時間攪拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒流去した。得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィで精製した後、白色固体の化合物１０を１．５ｇ（１．５ｍｍｏｌ、収率８３％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された化合物１０の質量数は９７１であった。

（化合物１９の合成）

Ａｒ雰囲気下、１００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｃ（１．１ｇ、１．８ｍｍｏｌ）とＮ−フェニル−３−Ｎ−フェニル−４−ビフェニルアミン（０．９８０ｇ、４．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（０．１８３ｇ、０．２０ｍｍｏｌ）、（ｔ−Ｂｕ）_３Ｐ（０．１６２ｇ、０．８０ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔ−ブトキシド（０．７６９ｇ、８．０ｍｍｏｌ）を追加し、２０ｍＬトルエン溶媒の中で、８０℃で１２時間攪拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒流去した。得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィで精製した後、白色固体の化合物１９を１．２ｇ（１．３ｍｍｏｌ、収率７２％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された化合物１９の質量数は９４４であった。

（化合物３８の合成）
１）中間体Ｄの合成

２００ｍＬ丸底フラスコに、２７．３ｇ（８０．０ｍｍｏｌ）の２，６−ジブロモジベンゾチオフェン、２．０６ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）のオキソ、３．１３ｇ（１７．８ｍｍｏｌ）のオキソ酸、８０ｍｌの酢酸、５ｍｌの硫酸、５ｍｌの水、及び２ｍｌのＣＨＣｌ_３を、６５℃で３時間攪拌した。冷やした後、水を混合物に添加し、沈殿した固体を吸引ろ過して、水で３回洗浄した。残留物をトルエンから再結晶化し、中間体Ｄを２７．０ｇ（５７．７ｍｍｏｌ、収率７２％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された中間体Ｄの質量数は４６８であった。

２）中間体Ｅの合成

Ａｒ雰囲気下、５００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｄ ２７．０ｇ（５７．７ｍｍｏｌ）と２，５−ジブロモアニリン１４．５ｇ（５７．７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）_２ ０．６５ｇ（２．９ｍｍｏｌ）、キサントホス１．６７ｇ（２．９ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕ ５．８２ｇ（６０．０ｍｍｏｌ）を追加し、１２０ｍＬ ジオキサン溶媒の中で、１００℃で８時間攪拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒流去した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ（シリカゲル）で精製した後、中間体Ｅを２３．５ｇ（収率６９％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された中間体Ｅの質量数は５９１であった。

３）中間体Ｆの合成

Ａｒ雰囲気下、２００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｅ（２３．５ｇ、４０ｍｍｏｌ）にヨウ化ベンゼン（４０．８ｇ、２００ｍｍｏｌ）を追加した。ここにＣｕＩ（７．６ｇ、４０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（１１．１ｇ、８０ｍｍｏｌ）を追加し、１９０℃で８０時間攪拌した。反応後、トルエンを追加してろ過し、得られた有機相を濃縮して、粘性物質を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ（シリカゲル）で精製した後、中間体Ｆを１５．１ｇ（２２．８ｍｍｏｌ、収率５７％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された中間体Ｆの質量数は６６７であった。

４）中間体Ｇの合成

Ａｒ雰囲気下、５００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｆ（１５．１ｇ、２２．８ｍｍｏｌ）に脱水ジエチルエーテル２３０ｍＬを追加し溶解して、−７８℃で１時間攪拌した。ここに１．６Ｍ ｎ−ＢｕＬｉヘキサン溶液２９ｍＬ（４６ｍｍｏｌ）を滴下し、２時間攪拌した。ここに２，４，６−トリイソプロピルフェニルボロン酸メチルエステル６．４ｇ（２３ｍｍｏｌ）を追加した後、攪拌しながら反応溶液の温度を室温まで昇温させ、室温で一晩攪拌した。反応後、この反応を、水を追加して停止し、生成物をクロロホルムで抽出した。得られた有機相を濃縮し、粗生成物を固体で得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ（シリカゲル）で精製した後、中間体Ｇを４．７６ｇ（６．６ｍｍｏｌ、収率２９％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された中間体Ｇの質量数は７２１であった。

５）化合物３８の合成

Ａｒ雰囲気下、１００ｍＬ三口フラスコに、中間体Ｇ（４．７６ｇ、６．６ｍｍｏｌ）とジフェニルアミン（２．４６ｇ、１４．５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（０．１２ｇ、０．１３ｍｍｏｌ）、（ｔ−Ｂｕ）_３Ｐ（０．２１ｇ、１．０６ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔ−ブトキシド（１．３９ｇ、１４．５ｍｍｏｌ）を追加し、３０ｍＬトルエン溶媒の中で、１００℃で１２時間攪拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒流去した。得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィで精製した後、黄色固体の化合物３８を３．６８ｇ（４．１ｍｍｏｌ、収率６３％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定によって測定された化合物３８の質量数は８９８であった。

２．多環化合物を含む有機電界発光素子の製作及び評価
（有機電界発光素子の製作）
［実施例化合物］

［比較例化合物］

実施例及び比較例の有機電界発光素子は、以下の方法で製造した。

ガラス基板の上に１５０ｎｍの厚さでＩＴＯをパターニングした後、超純水で洗浄し、ＵＶオゾン処理を１０分間実施した。次に、１０ｎｍの厚さでＨＡＴ−ＣＮを蒸着し、α−ＮＰＤを厚さ８０ｎｍで蒸着し、ｍＣＰを５ｎｍの厚さで蒸着して、正孔輸送領域を形成した。

次に、発光層を形成する際、一実施例の多環化合物または比較例化合物とＤＰＥＰＯを２０：８０の割合で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの層を形成した。次に、ＤＰＥＰＯを利用して１０ｎｍ厚さの層を形成した。つまり、共蒸着して形成された発光層は、実施例１〜実施例４では、それぞれ化合物２、１０、１９、及び３８をＤＰＥＰＯと混合して蒸着し、比較例１〜比較例３では、比較例化合物Ｃ−１、Ｃ−２、及びＣ−３をＤＰＥＰＯと混合して蒸着した。

発光層の上にＴＰＢｉで厚さ３０ｎｍの層を形成し、ＬｉＦで厚さ０．５ｎｍの層を形成して、電子輸送領域を形成した。次に、アルミニウム（Ａｌ）で厚さ１００ｎｍの第２電極を形成した。

実施例において、正孔輸送領域、発光層、電子輸送領域、及び第２電極は、真空蒸着装置を利用して形成した。

（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、半値幅（ｎｍ）、外部量子収率（％）、及び寿命を測定した。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て測定した。寿命は初期輝度１００ｃｄ／ｍ^２からの輝度半減時間を示し、外部量子収率は１０ｍＡ／ｃｍ^２における値を示す。

表１を参照すると、一実施例の多環化合物を発光層のドーパント物質として使用した実施例１〜実施例４の有機電界発光素子は、比較例１〜比較例３に比べ、高い効率、狭い半値幅、及び著寿命を示すことが分かる。

実施例１〜４は、アザボリン部に２つのアミン基を含むことで分子が安定化され、比較例に比べ高い効率、狭い半値幅、及び著寿命を達成していると判断される。

比較例１〜３の化合物Ｃ−１、Ｃ−２、及びＣ−３は、アザボリンコア部にジフェニルアミノ基が一つ置換されており、実施例化合物に比べ安定化度が落ちると判断される。

また、比較例１の化合物Ｃ−１は、ジフェニルアミノ基に部位に置換基を含んでいないためアミノ基が更に安定化されず、ホウ素原子にフェニル基を置換基として有するフェニル基が結合していて、イソプロピル基を置換基として有する実施例化合物に比べホウ素基が不安定であり、構造変化を抑制することができないため、素子の寿命及び効率が低下していると判断される。

比較例２の化合物Ｃ−２は、ホウ素原子の周辺に立体的に保護基となる置換基がなく、実施例化合物に比べ不安定なため、素子の寿命が特に低下している。また、アザボリン基のホウ素基が追加的に縮合環を形成し、特にホウ素基が不安定なため、結果的に分子の安定性が低下して素子の寿命が減少していると判断される。

比較例３の化合物Ｃ−３は、フルオレニル基にアクリジン基が結合されており、アザボリン基とアクリジン基の結合が大きく捻るようになって、それによって安定性が低下して実施例に比べ寿命が低下していると判断される。

一実施例の有機電界発光素子は、化学式１で表される多環化合物を発光層の材料として使用することで、青色光波長領域で高い発光効率を実現することができる。

これまで本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野における熟練した当業者または当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更し得ることを理解できるはずである。

よって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載されている内容に限らず、特許請求の範囲によって決められるべきである。

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

一実施形態において、化学式１で表される多環化合物を提供する。また、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子において、前記第１電極と前記第２電極は、それぞれ独立して、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、及びＳｎからなる群から選択されるいずれか一つ、これらの中から選択される複数を含む化合物、これらの中から選択される複数を含む混合物、またはこれらの中から選択される１つ以上の酸化物を含むことができる。

Claims (10)

1. 下記化学式１で表される多環化合物：
   
   化学式１において、
   Ａｒ_１及びＡｒ_２はそれぞれ独立して置換若しくは無置換の炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換若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、
   Ｒ_１〜Ｒ_８はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、ホウ素基、カルボニル基、シリル基、オキシ基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換のチオール基、スルホニル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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、置換若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るか、またはＲ_１〜Ｒ_８は互いに結合して環を形成し、
   Ｒ_１〜Ｒ_８のうち少なくとも２つは下記化学式２で表される：
   
   前記化学式２において、
   Ｌは単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基であるか、または隣接する基と結合して環を形成し、
   Ａｒ_３及びＡｒ_４はそれぞれ独立して、置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。
2. 前記Ａｒ_１は、下記化学式３で表される請求項１に記載の多環化合物：
   
   前記化学式３において、
   Ｖ_１〜Ｖ_５はそれぞれ独立してＮまたはＣＲ_９であり、
   Ｒ_９は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ホウ素基、置換若しくは無置換のアミノ基、シアノ基、カルボニル基、オキシ基、シリル基、チオール基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルケニル基、置換若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、置換若しくは無置換の炭素数７以上３０以下のアラルキル基、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成する。
3. 前記Ｖ_１〜Ｖ_５のうち少なくとも一つはＣＲ_１０であり、
   前記Ｒ_１０は置換若しくは無置換の炭素数２以上２０以下のアルキル基である請求項１に記載の多環化合物。
4. 前記化学式１で表される化合物は、熱活性遅延蛍光発光材料である請求項１に記載の多環化合物。
5. 前記Ａｒ_３は置換された環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、または置換若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る請求項１に記載の多環化合物。
6. 前記Ｒ_１〜Ｒ_４のうち少なくとも一つは化学式２で表され、
   前記Ｒ_５〜Ｒ_８のうち少なくとも一つは化学式２で表される請求項１に記載の多環化合物。
7. 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、
   Ｌ’は単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基、または置換若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レン基であり、
   Ａｒ_３’及びＡｒ_４’はそれぞれ独立して、置換若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、置換若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るか、または隣接する基と結合して環を形成し、
   Ａｒ_１〜Ａｒ_４、Ｒ_１、Ｒ_３〜Ｒ_６、Ｒ_８、及びＬは化学式１及び化学式２で定義した通りである。
8. 前記化学式１で表される化合物は、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ある請求項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電極の上に配置される正孔輸送領域と、
   前記正孔輸送領域の上に配置される発光層と、
   前記発光層の上に配置される電子輸送領域と、
   前記電子輸送領域の上に配置される第２電極と、を含み、
   前記発光層は、請求項１乃至請求項８のうちいずれか一項による多環化合物を含む有機電界発光素子。
10. 前記発光層はホスト及びドーパントを含む遅延蛍光発光層であり、
    前記ドーパントは前記多環化合物である請求項９に記載の有機電界発光素子。