JP2020172483A - 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光効率及び色純度が改善された有機電界発光素子を提供する。【解決手段】一実施形態に係る有機電界発光素子は、互いに向かい合う第１電極と第２電極、及び第１電極と第２電極との間に配置される複数個の有機層を含み、有機層のうち少なくとも一つは、下記化学式１で表される縮合環化合物を含むことで改善された発光効率及び色純度特性を示す。化学式１において、ＤＵは、下記化学式２で表わされる。ＤＵは電子供与部であり、ＦＵは、電子供与部または電子受容部である。【選択図】図１

Description

本発明は有機電界発光素子及び有機電界発光素子に使用される化合物に関し、より詳しくは、発光材料として使用される化合物及びそれを含む有機電界発光素子に関する。
最近、映像表示装置として、有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）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んでいる。
韓国公開特許第２０１８−００８５８６０ 韓国公開特許第２０１８−００９８６５１ 韓国公開特許第２０１８−００６７２４３
本発明の目的の一つは、発光効率及び色純度が改善された有機電界発光素子を提供することである。
本発明の他の目的は、有機電界発光素子の色純度を改善することができる化合物を提供することである。
一実施形態によると、第１電極と、第１電極の上に配置される第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置される複数の有機層と、を含み、前記有機層のうち少なくとも一つの有機層は、下記化学式１で表される化合物を含む有機電界発光素子が提供される。

前記化学式１において、Ｌ１及びＬ２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以下のアリーレン基である。ｎは０または１である。ｎが０の場合、Ｌ２は、環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。ＦＵは重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若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以下のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロ環基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。ＦＵとＤＵは互いに異なり、ＤＵは下記化学式２で表される。

前記化学式２において、Ｘは単結合（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋａｇｅ）、Ｏ、Ｓ、またはＣＲａＲｂであり、Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ１〜Ｒ２はそれぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミノ基、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、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、または置換若しくは無置換のイミノ基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。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。
前記有機層は、発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に配置される正孔輸送領域と、前記発光層と前記第２電極との間に配置される電子輸送領域と、を含み、前記発光層は、前記化学式１で表される化合物を含んでもよい。
前記発光層は遅延蛍光を放出してもよい。
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化学式１で表される化合物を含んでもよい。
前記発光層は青色光を放出してもよい。
前記化学式１は、下記化学式１−１で表されてもよい。

前記化学式１−１において、ｎ、ＦＵ、及びＤＵは前記化学式１で定義した通りである。
前記化学式１は、下記化学式１−２で表されてもよい。

前記化学式１−２において、ｎ、ＦＵ、及びＤＵは前記化学式１で定義した通りである。
前記化学式２は、下記Ｄ１〜Ｄ５のうちいずれか一つで表されてもよい。


前記Ｄ１〜Ｄ５において、Ｒ１、Ｒ２、ａ、及びｂは、前記化学式２で定義した通りである。
前記化学式１で表される化合物は、下記第１化合物群の化合物のうち少なくとも一つを含んでもよい。
［第１化合物群］
他の実施形態によると、下記化学式１で表される化合物が提供される。

前記化学式１において、Ｌ１及びＬ２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以下のアリーレン基である。ｎは０または１である。ｎが０の場合、Ｌ２は、環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。ＦＵは重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若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以下のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロ環基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。ＦＵとＤＵは互いに異なり、ＤＵは下記化学式２で表される。

前記化学前記２において、Ｘは単結合、Ｏ、Ｓ、またはＣＲａＲｂであり、Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ１〜Ｒ２はそれぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミノ基、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、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、または置換若しくは無置換のイミノ基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。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。
前記Ｌ１及びＬ２は同じであってもよい。
前記Ｌ１及びＬ２は無置換のフェニレン基であってもよい。
前記化学式１は、下記化学式１−１で表されてもよい。
前記化学式１は、下記化学式１−２で表されてもよい。
前記化学式２は、下記Ｄ１〜Ｄ５のうちいずれか一つで表されてもよい。

前記化学式１は、下記化学式１−３で表されてもよい。

前記化学式１−３において、ｎ及びＦＵは前記化学式１で定義した通りであり、Ｒ１、Ｒ２、ａ、及びｂは前記化学式２で定義した通りである。
前記化学式１で表される化合物は、熱活性遅延蛍光ドーパントであってもよい。
前記化学式１で表される化合物の最低三重項励起エネルギー準位と最低一重項励起エネルギー準位との差は０．２ｅＶ以下であってもよい。
前記化学式１で表される化合物は、中心波長が４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光を放出する発光材料であってもよい。
一実施形態による有機電界発光素子は、良好な発光効率及び優れた色純度を有する素子特性を示す。
一実施形態による化合物は、スルホニル基を基準に両側が互いに非対称の化合物構造を有することで、有機電界発光素子の発光層に使用されると、有機電界発光素子の色純度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開示形態に対して限定しようとする意図ではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むと理解すべきである。
本明細書において、ある構成要素（または領域、層、部分など）が他の構成要素の「上にある」、または「結合される」と言及されれば、それは他の構成要素の上に直接配置・連結・結合され得るか、またはそれらの間に第３の構成要素が配置され得ることを意味する。
同じ図面符号は同じ構成要素を指す。また、図面において、構成要素の厚さ、割合、及び寸法は技術的内容の効果的な説明のために誇張されている場合がある。
「及び／または」は、関連する構成が定義する一つ以上の組み合わせを全て含む。
第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用されるが、該構成要素は該用語に限らない。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限り、第１構成要素は第２構成要素と命名されてもよく、類似して第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意味にならない限り、複数の表現を含む。
また、「下に」、「下側に」、「上に」、「上側に」などの用語は、図面に示した構成の相関関係を説明するために使用される。該用語は相対的な概念であって、図面に示した方向を基準に説明される。
異なるように定義されない限り、本明細書で使用された全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるようなものと同じ意味を有する。また、一般的に使用される辞書に定義されている用語のような用語は、関連技術の脈絡での意味と一致する意味を有すると解釈すべきであり、理想的な、または過度に形式的な意味に解釈されない限り、明示的にここで定義される。
「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意味するものであって、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、オキシ基、チオ基、スルフィニル基、スルホニル基、カルボニル基、ボリル基、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よって置換される、若しくは無置換であることを意味する。また、前記例示された置換基それぞれは、置換若しくは無置換であってもよい。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若しくは無置換の炭化水素環、または置換若しくは無置換の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。ヘテロ環基は、脂肪族ヘテロ環基、及び芳香族ヘテロ環基を含む。隣接する基と互いに結合して形成された環は、単環または多環である。また、互いに結合して形成された環は、他の環と結合されてスピロ構造を形成してもよい。
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。
一方、本明細書において直接結合するとは、単結合を意味する。
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、これらに限らない。
本明細書において、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。
本明細書において、炭化水素環基は、脂肪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、また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である。炭化水素環基の環形成炭素数は、５以上６０以下である。
本明細書において、ヘテロ環基は、少なくとも一つのヘテロ原子を環形成原子として含むヘテロ環から誘導された任意の作用基または置換基である。ヘテロ環基の環形成炭素数は、５以上６０以下である。
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、ターフェニリル基、クォーターフェニリル基、キンクフェニリル基、セクシフェニリル基、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、これらに限らない。
本明細書において、フルオレニル基は置換され、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Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓｉ、及びＳのうち一つ以上を含む。ヘテロアリール基がヘテロ原子を２つ以上含めば、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、単環式へテロ環基または多環式へテロ環基である。ヘテロアリール基の環形成炭素数は、２以上３０以下、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、アクリジニル基、ピリダジニル基、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、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、これらに限らない。
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。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。
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らないが、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、これらに限らない。
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、これらに限らない。
本明細書において、アルコキシ基及びアルキルアミノ基におけるアルキル基は、上述したアルキル基の例示と同様である。
本明細書において、アリールオキシ基及びアリールアミノ基のうちのアリール基は、上述したアリール基の例示と同様である。
以下、図面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及びそれに含まれた一実施形態による化合物について説明する。
図１〜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、一実施形態の有機電界発光素子１０において、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。つまり、本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、順次積層される第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。一実施形態に係る有機発光素子１０は、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される少なくとも一つの有機層に後述する一実施形態による化合物を含む。
例えば、一実施形態に係る有機発光素子１０は、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される発光層ＥＭＬに後述する一実施形態による化合物を含む。しかし、実施形態はこれに限らず、一実施形態に係る有機発光素子１０は、発光層ＥＭＬ以外に、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される複数の有機層の間のうち少なくとも一つの有機層に後述する本発明の一実施形態による化合物を更に含んでもよい。例えば、一実施形態に係る有機電界発光素子１０は、一実施形態に係る化合物を発光層ＥＭＬの発光材料として含み、更に正孔輸送領域ＨＴＲ及び電子輸送領域ＥＴＲに含まれる少なくとも一つの有機層に後述する一実施形態に係る化合物を含んでもよい。
一方、図２は図１とは異なり、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を含む一実施形態に係る有機電界発光素子１０の断面図を示す。また、図３は図１とは異なり、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を含む一実施形態に係る有機電界発光素子１０の断面図を示す。
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。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の合金）を含む。また、第１電極ＥＬは、前述の物質からなる反射膜や半透過膜、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を有してもよい。例えば、第１電極ＥＬ１はＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３槽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〜約１０００ｎｍであり、例えば、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍ０である。
正孔輸送領域ＨＴＲは第１電極ＥＬ１の上に設けられる。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、正孔注入物質及び正孔輸送物質からなる単一層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（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／正孔阻止層ＥＢＬの構造を有してもよいが、これらに限らない。
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）トリフェニルアミノ）、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）、ｍＰＣ（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５ｎｍ〜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１ｎｍ〜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たす場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに十分な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、これに限らない。例えば、ｐ−ドーパントの例としては、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−７，７，８，８−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、これらに限らない。
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んでもよい。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の上に設けられる。発光層ＥＭＬは、例えば、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの厚さを有してもよい。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。
一実施形態に係る有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは一実施形態による化合物を含む。
一実施形態に係る化合物はスルホニル基（ＳＯ２）を含み、スルホニル基の一側に結合される少なくとも一つの電子供与部（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｏｎｏｒ）を含む。例えば、一実施形態に係る化合物はスルホニル基を含み、スルホニル基の一側に結合される第１電子供与部、及びスルホニル基の他側に結合され、第１電子供与部とは異なる第２電極供与部を含んでもよい。また、一実施形態に係る化合物はスルホニル基を含み、スルホニル基の一側に結合される第１電子供与部、及びスルホニル基の他側に結合される電子受容部（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ａｃｃｅｐｔｏｒ）を含んでもよい。或は、一実施形態に係る化合物はスルホニル基を電子受容部とし、スルホニル基の一側に結合される電子供与部を含んでもよい。
一実施形態に係る化合物において、電子供与部は環形成原子として窒素（Ｎ）原子を含む３環以上のヘテロ環基である。例えば、電子供与部は、アクリジン誘導体、フェノチアジン誘導体、フェノキサジン誘導体、またはカルバゾール誘導体などの１価基であってもよい。しかし、これらに限らない。
また、一実施形態に係る化合物において、電子受容部は、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアミン基、置換若しくは無置換のヘテロ環基、または置換若しくは無置換のアリール基などであってもよい。また、スルホニル基自体が電子受容部でもある。しかし、これらに限らない。
一実施形態に係る有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは下記化学式１で表される化合物を含む。
前記化学式１において、Ｌ１及びＬ２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以下のアリーレン基である。例えば、Ｌ１及びＬ２は、それぞれ独立して無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であってもよい。一実施形態において、Ｌ１及びＬ２は同じである。例えば、Ｌ１及びＬ２はいずれも無置換のフェニレン基であってもよい。
化学式１において、ｎは０または１である。ｎが０の場合、Ｌ２は、環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。
化学式１において、ＦＵは重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若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以下のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミン基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリールアミン基、置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロ環基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。
化学式１において、ＤＵは下記化学式２で表される。化学式１において、ＦＵとＤＵは互いに異なる。
化学式２において、Ｘは単結合、Ｏ、Ｓ、またはＣＲａＲｂである。
ＸがＣＲａＲｂであれば、Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基である。Ｒａ及びＲｂは、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。例えば、Ｒａ及びＲｂはアルキル基であってもよい。例えば、Ｒａ及びＲｂはメチル基である。
化学式２において、Ｒ１〜Ｒ２はそれぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミノ基、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、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、または置換若しくは無置換のイミノ基である。Ｒ１及びＲ２は、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。
イミノ基は、例えば、以下のように表わされる。ここで、Ｒ及びＲ’は同じでも異なっていてもよい。Ｒ及びＲ’は、水素原子、１〜１０個の炭素原子を有する置換若しくは無置換のアルキル基、６〜３０個の環形成炭素原子を有する置換も若しくは無置換のアリール基、または２〜１０個の炭素原子を有する置換若しくは無置換のアルケニル基である。Ｒ及びＲ’は、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。
化学式２において、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以上の整数であれば、複数個のＲ１はいずれも同じであってもよく、少なくとも一つが残りと異なってもよい。また、ａが２以上の整数であれば、複数個のＲ２はいずれも同じであってもよく、少なくとも一つが残りと異なってもよい。
化学式２で表されるＤＵは電子供与部である。ＤＵは、置換若しくは無置換のフェノキサジン誘導体、置換若しくは無置換のフェノチアジン誘導体、置換若しくは無置換のアクリジン誘導体、置換若しくは無置換のカルバゾール誘導体、または置換若しくは無置換のインドロカルバゾール誘導体の１価基である。
化学式２は、下記Ｄ１〜Ｄ５のうちいずれか一つで表されてもよい。

Ｄ１〜Ｄ３は、それぞれ化学式２においてＸがＯ、Ｓ、またはＣ（ＣＨ３）２である場合を示し、Ｄ４及びＤ５はＸが単結合である場合を示す。
Ｄ１〜Ｄ５において、Ｒ１、Ｒ２、ａ、及びｂに関しては上述した化学式２で説明した内容と同じ内容が適用される。
化学式１で表される化合物は、スルホニル基（ＳＯ２）を基準に一方の側に「ＤＵ」で表される電子供与部が結合され、他方の側に「ＦＵ」で表される機能部が結合されている。「ＦＵ」は、電子供与部または電子受容部である。化学式１で表される化合物においてＦＵは省略されてもよいが、この際、ＤＵは電子供与部であり、スルホニル基が電子受容部である。
つまり、化学式１で表される一実施形態に係る合物は、少なくとも一つの電子供与部及び少なくとも一つの電子受容部を一つの分子内に含む熱活性遅延発光材料である。
化学式１で表される化合物は、スルホニル基を中心に両側に結合されたＤＵ及びＦＵが互いに異なる構造を有する、またはＦＵが省略されることにより、非対称の構造を有する。つまり、一実施形態に係る化合物は、スルホニル基を基準に両側が非対称の構造を有するように置換基を導入し、電子供与部と電子受容部の機能を相対的に調節することで、化合物全体におけるエネルギーレベルを調節する。一実施形態に係る化合物は、調節されたエネルギーレベルを有することで、発光層ＥＭＬ材料として使用されると、有機電界発光素子の色純度を改善することができる。
化学式１は、下記化学式１−１で表されてもよい。
化学式１−１において、ｎ、ＦＵ、及びＤＵは化学式１で説明した内容と同じ内容が適用される。化学式１−１は、スルホニル基とＤＵとの間、及びスルホニル基とＦＵとの間にリンカーとして無置換のフェニレン基を含む場合を示す。化学式１−１において、スルホニル基とＦＵとの間にリンカーとして配置されたフェニレン基はフェニル基となる。
化学式１は、下記化学式１−２で表されてもよい。
化学式１−２において、ｎ、ＦＵ、及びＤＵは化学式１で説明した内容と同じ内容が適用される。化学式１−２で表される化合物は、リンカーであるフェニレン基に対してスルホニル基とＤＵがパラ（ｐａｒａ）位に結合され、スルホニル基とＦＵがパラ位に結合される場合を示す。
化学式１は下記化学式１−３で表されてもよい。
化学式１−３で表される化合物は、化学式１においてＤＵがアクリジン誘導体の１価基である場合を示す。つまり、化学式１−３は、化学式１においてＤＵがＤ３で表される場合を示す。化学式１−３において、ｎ及びＦＵは化学式１で説明した内容と同じ内容が適用され、Ｒ１、Ｒ２、ａ、及びｂは化学式２で説明した内容と同じ内容が適用される。
一実施形態に係る化合物は、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ってもよい。一実施形態に係る有機電界発光素子１０は、第１化合物群に示した化合物のうち少なくとも一つの化合物を発光層ＥＭＬに含む。
［第１化合物群］
化学式１で表される一実施形態に係る化合物は、熱活性遅延蛍光発光材料である。また、化学式１で表される一実施形態に係る化合物は、最低三重項励起エネルギー準位（Ｔ１ ｌｅｖｅｌ）と最低一重項励起エネルギー準位（Ｓ１ ｌｅｖｅｌ）との差（ΔＥｓｔ）が０．２ｅＶ以下である熱活性遅延蛍光ドーパントである。例えば、化学式１で表される一実施形態に係る化合物のΔＥｓｔは、０．１ｅＶ以下であってもよい。
化学式１で表される一実施形態に係る化合物は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域に発光中心波長を有する発光材料である。例えば、化学式１で表される化合物は、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長領域に発光中心波長を有する発光材料であってもよい。化学式１で表される化合物は、青色熱活性遅延蛍光ドーパントであってもよい。
一実施形態に係る有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは遅延蛍光を放出する。例えば、発光層ＥＭＬは熱活性遅延蛍を放出してもよい。
また、有機電界発光素子１０の発光層ＥＭＬは青色光を放出する。例えば、一実施形態に係る有機電界発光素子１０の発光層ＥＭＬは、４８０ｎｍ以上の領域の青色光を放出してもよい。しかし、これに限らず、発光層ＥＭＬは赤色光または緑色光を放出してもよい。
図示していないが、一実施形態に係る有機電界発光素子１０は、複数の発光層を含んでもよい。複数の発光層は順次積層されて設けられるが、例えば、複数の発光層を含む有機電界発光素子１０は白色光を放出してもよい。複数の発光層を含む有機電界発光素子１０は、タンデム（Ｔａｎｄｅｍ）構造の有機電界発光素子である。有機電界発光素子１０が複数の発光層を含む場合、少なくとも一つの発光層ＥＭＬは、上述した一実施形態に係る化合物を含む。
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、上述した化合物をドーパントとして含む。例えば、一実施形態に係る有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは遅延蛍光発光用ホスト及び遅延蛍光発光用ドーパントを含むが、上述した一実施形態に係る化合物を遅延蛍光発光用ドーパントとして含んでもよい。発光層ＥＭＬは、上述した第１化合物群に示した化合物のうち少なくとも一つを熱活性遅延蛍光ドーパントとして含んでもよい。
一実施形態において、発光層ＥＭＬは遅延蛍光発光層であり、発光層ＭＥＬは公知のホスト材料、及び上述した一実施形態に係る化合物を含む。例えば、一実施形態に係る化合物はＴＡＤＦドーパントとして使用されてもよい。
発光層ＥＭＬは公知のホスト材料を含む。例えば、発光層ＥＭＬはホスト材料として、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（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）、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）、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）、ｍＣＢＰ（３，３’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル）、ｍＣＰ（１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン）などを含んでもよい。しかし、これらに限らず、前述のホスト材料以外にも公知の遅延蛍光ホスト材料が含まれてもよい。
一実施形態に係る有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは公知のドーパント材料を更に含んでもよい。発光層ＭＥＬは、ドーパントとして、例えば、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）、ぺリレン及びその誘導体（例えば、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルぺリレン（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）などを含んでもよい。
図１〜図３に示した一実施形態に係る有機電界発光素子１０において、電子輸送領域ＥＴＲは発光層ＥＭＬの上に設けられる。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、これらに限らない。
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、これらに限らない。電子輸送領域ＥＴＲの厚さは、例えば、約２０ｎｍ〜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を含めば、電子輸送領域ＥＴＲはアントラセン系化合物を含む。但し、これに限らず、電子輸送領域は、例えば、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、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−（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−テルトーブチルフェニル）−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（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んでもよい。電子輸送層ＥＴＬの厚さは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍであり、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たせば、実質的な駆動電圧の上昇なしに十分な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（８−ヒドロキシキノリノラト−リチウム）、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタノイド金属、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、これらに限らない。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（ｏｒｇａｎｏ ｍｅｔａｌ ｓａｌｔ)が混合された物質を含んでもよい。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ ｇａｐ)が約４ｅＶ以上の物質である。例えば、有機金属塩は、酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔａｔｅ）、安息香酸金属塩（ｍｅｔａｌ ｂｅｎｚｏａｔｅ）、アセト酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔｏａｃｅｔａｔｅ）、金属アセチルアセトナート（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、またはステアリン酸金属塩（ｓｔｅａｒａｔｅ）を含んでもよい。電子注入層ＥＩＬの厚さは、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍであり、例えば、約０．３ｎｍ〜約９ｎｍである。電子注入層ＥＩＬの厚さが上述したような範囲を満たせば、実質的な駆動電圧の上昇なしに十分な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を含んでもよい。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、これらに限らない。
第２電極ＥＬ２は、電子輸送領域ＥＴＲの上に設けられる。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の合金）を含む。また、第２電極ＥＬ２は、前述の物質からなる反射膜や半透過膜、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を有してもよい。
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。
図示していないが、一実施形態に係る有機電界発光素子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、Ａｌｑ３、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 ソル−９−イル）トリフェニルアミン）、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）などを含んでもよい。
本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、上述した一実施形態に係る化合物を第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される発光層ＥＭＬに含むことで、良好な発光効率及び優秀な色純度特性を示す。また、一実施形態に係る化合物は熱活性遅延蛍光ドーパントであり、発光層ＥＭＬは当該化合物を含むことにより、熱活性遅延蛍光を放出して、青色波長領域で良好な発光効率特性を示す。
一方、上述した一実施形態に係る化合物は、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。例えば、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子１０は、上述した一実施形態に係る化合物を第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される少なくとも一つの有機層、または第２電極ＥＬ２の上に配置されるキャッピング層（図示せず）に含んでもよい。
上述した一実施形態に係る化合物は少なくとも一つの電子供与部及び少なくとも一つの電子受容部を含み、一つの分子の中に電子供与部と電子受容部の両方を含むことで分子内における電子移動が容易である。また、一実施形態に係る化合物は、機能部であるＦＵに電子供与部または電子受容部を導入することで、一つの分子内における電子供与性及び電子受容性の程度を調節することによって、発光される光の波長領域を調節することができる。つまり、一実施形態に係る化合物は、スルホニル基を基準に両側が非対称の構造を有するように置換基を導入し、電子供与部と電子受容部の機能を相対的に調節して、化合物全体におけるエネルギーレベルを調節することで、発光材料として使用されると光の色純度を改善する。以下では実施例及び比較例を参照し、本発明の一実施形態による化合物及び一実施形態に係る有機電界発光素子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であって、本発明の範囲はこれに限らない。
１．化合物の合成
まず、本実施形態による化合物の合成方法について、化合物１〜化合物６の合成方法を例示して詳しく説明する。また、以下で説明する化合物の合成法は一例であって、本発明の実施形態による化合物の合成法は下記実施例に限らない。
（１）化合物１の合成
化合物１は、例えば、下記反応式１によって合成される。
［反応式１］
（中間体Ａの合成）
ビス（４−フルオロフェニル）スルホン（１２．２ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（１２．２ｍｍｏｌ）、ピペリジン（１２．２ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴン（Ａｒ）ガスをフラスコに加える。無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、丸底フラスコに熱を加えて５５℃で１２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ａ（１−（４−（（４−フルオロフェニル）スルホニル）フェニル）ピペリジン）を得る。
（化合物１の合成）
ジメチルアクリジン（９．３９ｍｍｏｌ）、ＮａＨ（１０．３３ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴンガスをフラスコに加える。無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、３０分間還流攪拌する。中間体Ａ（９．３９ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（１０ｍｌ）に溶かした溶液を丸底フラスコに注入し、５５℃で２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、白色固相の目的物質である化合物１を得る。
（２）化合物２の合成
化合物２は、例えば、下記反応式２によって合成される。
［反応式２］
（中間体Ｂ１の合成）
ビス（４−フルオロフェニル）スルホン（１９．６６ｍｍｏｌ）、ＫＯＨ（３９．３３ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れ、ＤＭＳＯ（２０ｍｌ）を溶媒にして溶かしてから、７５℃で２４時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ｂ１を得る。
（中間体Ｂ２の合成）
中間体Ｂ１（１５．８５ｍｍｏｌ）、ＣＨ３Ｉ（１５．８５ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（１９．０３ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、７５℃で２４時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ｂ２を得る。
（化合物２の合成）
ジメチルアクリジン（９．３９ｍｍｏｌ）、ＮａＨ（１０．３３ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴンガスをフラスコに加える。次に、無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、３０分間還流攪拌する。中間体Ｂ１（９．３９ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（１０ｍｌ）に溶かした溶液を丸底フラスコに注入し、５５℃で２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、白色固相の目的物質である化合物２を得る。
（３）化合物３の合成
化合物３は、例えば、下記反応式３によって合成される。
［反応式３］
（中間体Ｃの合成）
４−メチルベンゼンスルホニルクロリド（５．２４ｍｍｏｌ）、塩化第二鉄（６．５６ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、フルオロベンゼン（１５．７３ｍｍｏｌ）を溶媒にして、４０℃で１２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ｃを得る。
（化合物３の合成）
ジメチルアクリジン（１．９９ｍｌ）、ＮａＨ（２．６０ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴンガスをフラスコに加える。次に、無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、３０分間還流攪拌する。中間体Ｃ（１．９９ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（１０ｍｌ）に溶かした溶液を、５５℃で２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、白色固相の目的物質である化合物３を得る。
（４）化合物４の合成
化合物４は、例えば、下記反応式４によって合成される。
［反応式４］
（中間体Ｄの合成）
ベンゼンスルホニルクロリド（２８．３１ｍｍｏｌ）、塩化第二鉄（３５．３９ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、フルオロベンゼン（８４．９３ｍｍｏｌ）を溶媒にして、４０℃で１２時間還流攪拌する。反応が終わったら、水に反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ｄを得る。
（化合物４の合成）
ジメチルアクリジン（１６．０８ｍｍｏｌ）、ＮａＨ（１９．３ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴンガスをフラスコに加える。次に、無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、３０分間還流攪拌する。中間体Ｄ（１６．０８ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（１０ｍｌ）に溶かした溶液を丸底フラスコに注入し、５５℃で２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、白色固相の目的物質である化合物４を得る。
（５）化合物５の合成
化合物５は、例えば、下記反応式５によって合成される。
［反応式５］
（中間体Ｅの合成）
４−（トリフルオロメチル）ベンゼンスルホニルクロリド（１０．２１ｍｍｏｌ）、塩化第二鉄（１２．７７ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、フルオロベンゼン（３０．６６ｍｍｏｌ）を溶媒にして、４０℃で１２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ｅを得る。
（化合物５の合成）
ジメチルアクリジン（１５．２５ｍｍｏｌ）、ＮａＨ（１８．３０ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴンガスをフラスコに加える。次に、無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、３０分間還流攪拌する。中間体Ｅ（１８．３０ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（１０ｍｌ）に溶かした溶液を、５５℃で２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、白色固相の目的物質である化合物５を得る。
（６）化合物６の合成
化合物６は、例えば、下記反応式６によって合成される。
［反応式６］
（中間体Ｆ１の合成）
４−フルオロベンゼンスルホニルクロリド（４８．７１ｍｍｏｌ）、亜硫酸ナトリウム（９７．４２ｍｍｏｌ）、重炭酸ナトリウム（９７．４２ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、蒸留水（６０ｍｌ）を溶媒にして、８０℃で４時間還流攪拌する。反応が終わったら、エタノールを利用して有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、中間体Ｆ１を得る。
（中間体Ｆ２の合成）
４−フルオロベンゾニトリル（５９．２３ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、ＤＭＳＯ（２０ｍｌ）を溶媒にして、１２０℃で還流攪拌する。中間体Ｆ１（１９．７４ｍｍｏｌ）をＤＭＳＯ（２０ｍｌ）に溶かしてから注入し、１２０℃で２４時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、白色固相の中間体Ｆ２を得る。
（化合物６の合成）
ジメチルアクリジン（１１．６０ｍｍｏｌ）、ＮａＨ（１２．７６ｍｍｏｌ）を丸底フラスコに入れた後、アルゴンガスをフラスコに加える。次に、無水ＤＭＦ（２０ｍｌ）を溶媒にして、３０分間還流攪拌する。中間体Ｆ２（１１．６０ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（１０ｍｌ）に溶かした溶液を丸底フラスコに注入し、５５℃で２時間還流攪拌する。反応が終わったら、反応溶液を水に溶かし、塩化メチレンで有機物を抽出した後、カラムクロマトグラフィを介して精製して、固相の目的物質である化合物６を得る。
２．化合物のエネルギー準位の評価
化合物１〜化合物５、及び比較例化合物Ｃ１を表１に示した。
下記表２では、実施例化合物である化合物１〜化合物５、及び比較例化合物Ｃ１のＥＳＴ、及び量子効率Φａｂ、ＰＬを示している。ＥＳＴは最低一重項励起エネルギー順位（Ｓ１ ｌｅｖｅｌ）と最低三重項励起エネルギー準位（Ｔ１ ｌｅｖｅｌ）の差に当たる。表２のエネルギー準位値は、常温における蛍光と低温におけるりん光スペクトルを介して計算している。量子効率Φａｂ、ＰＬは、フォトルミネッセンス量子収量（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｙｅｉｌｄ：ＰＬＹＱ）に当たる。
表２の結果を参照すると、化合物１〜化合物５と比較例化合物Ｃ１は、ＥＳＴ値が０．２ｅＶ未満に低く示されている。化合物１〜化合物５がいずれも小さいＥＳＴ値を有することで、熱活性遅延蛍光ドーパント材料として使用可能であると判断される。
一方、比較例化合物Ｃ１は実施例化合物と類似したＥＳＴ値を有することから、熱活性遅延蛍光ドーパント材料として使用可能であると判断される。
一方、実施例化合物のうち化合物５は、比較例化合物Ｃ１及び他の実施例化合物に比べ高い量子収量値を示すことが分かる。
３．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）
一実施形態に係る有機電界発光素子を下記方法で製造した。上述した実施例化合物である化合物１〜化合物４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４の有機電界発光素子を製作した。比較例１は、比較例化合物Ｃ１を発光層のドーパント材料として使用して製作された有機電界発光素子に当たる。
ガラス基板の上にＩＴＯをパターニングした後、イソプロピルアルコール及び超純水で洗浄し、超音波で洗浄した後、３０分間ＵＶを照射してから、オゾン処理を行った。次に、６５ｎｍの厚さでＮＰＢを蒸着し、正孔輸送層を形成した。
正孔輸送層の上に、ｍＣＰと本発明の化合物１、化合物２、化合物３、化合物４または比較例化合物Ｃ１を９０：１０の割合で共蒸着し、厚さ３０ｎｍの発光層を形成した。つまり、共蒸着して形成した発光層は、実施例１〜実施例４ではそれぞれ化合物１〜化合物４をｍＣＰと混合して蒸着しており、比較例１では比較例化合物Ｃ１をｍＣＰと混合して蒸着している。
発光層の上にＴＰＢｉで厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成し、次のＬｉＦを蒸着して、厚さ１ｎｍの電子注入層を形成した。電子注入層の上に、アルミニウム（Ａｌ）で厚さ１００ｎｍの第２電極を形成した。
実施例及び比較例の有機電界発光素子の製作に使用した化合物を以下に開示する。
（有機電界発光素子の特性評価）
表３は、実施例１〜実施例４、及び比較例１に対する有機電界発光素子の評価結果を示している。表３は、製作された有機電界発光素子の駆動電圧、発光効率、最大発光波長、及び色座標を比較して示している。
表３に示した実施例及び比較例に対する特性評価の結果は、電圧及び電流密度はソースメータ（Ｋｅｔｈｌｅｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製、ＳＭＵ２３６）で電源を供給し、輝度計ＰＲ６５０で測定した。
表３において、発光効率は最大外部量子収量を示し、発光波長は発光ピークにおける最大輝度値を示す波長を示す。一方、色座標はＣＩＥ１９７６の色座標を示す。
表３の結果を参照すると、本発明の一実施例による化合物を発光層材料として使用した有機電界発光素子の実施例の場合、比較例に比べ、類似した駆動電圧値と良好な発光効率を示すことが分かる。また、実施例の発光中心波長は４６０ｎｍ以下であって、青色波長領域の光を放出することが分かる。
一方、実施例１〜実施例４の色座標の結果は、比較例１に比べＣＩＥｙ値がより小さく示されることから、青色光の色純度が改善されていることが分かる。
つまり、一実施形態に係る化合物の場合、スルホニル基を基準に両側に置換基を導入して非対称の構造を有し、電子供与部と電子受容部との間のエネルギーを能動的に調節することで、ＴＡＤＦ特性を維持しながらも対称の構造を有する比較例化合物Ｃ１を使用した場合に比べ、改善された色純度特性を示す。
一実施形態に係る有機電界発光素子は、一実施形態に係る化合物を含むことで良好な発光効率特性を示しながらも、改善された色純度特性を示す。また、一実施形態に係る有機電界発光素子は、一実施形態に係る化合物を発光層材料として含むことで、青色光波長領域で良好な発光効率及び優秀な色品質を具現する。
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、該当技術分野における熟練した当業者または該当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

Claims (15)

  1. 下記化学式１で表される化合物。

    （前記化学式１において、
    Ｌ１及びＬ２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以下のアリーレン基であり、
    ｎは０または１であり、
    前記ｎが０の場合、前記Ｌ２は、環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、
    ＦＵは重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若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以下のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロ環基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、
    ＦＵとＤＵは互いに異なり、
    ＤＵは下記化学式２で表され、

    前記化学式２において、
    Ｘは単結合、Ｏ、Ｓ、またはＣＲａＲｂであり、
    Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、または置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成するか、又は結合せず、
    Ｒ１〜Ｒ２はそれぞれ独立して重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキルアミン基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリールアミン基、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、または置換若しくは無置換のイミノ基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成するか、又は結合せず、
    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Ｌ１及び前記Ｌ２は、同一である請求項１に記載の化合物。
  3. 前記Ｌ１及び前記Ｌ２は、無置換のフェニレン基である請求項１に記載の化合物。
  4. 前記化学式１は、下記化学式１−１で表される請求項１に記載の化合物。
  5. 前記化学式１は、下記化学式１−２で表される請求項１に記載の化合物。
  6. 前記化学式２は、下記Ｄ１〜Ｄ５のうちいずれか一つで表される請求項１に記載の化合物。

  7. 前記化学式１は、下記化学式１−３で表される請求項１に記載の化合物。
  8. 前記化学式１で表される化合物は、熱活性遅延蛍光ドーパントである請求項１に記載の化合物。
  9. 前記化学式１で表される化合物の最低三重項励起エネルギー準位と最低一重項励起エネルギー準位との差は０．２ｅＶ以下である請求項１に記載の化合物。
  10. 前記化学式１で表される化合物は、中心波長が４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光を放出する発光材料である請求項１に記載の化合物。
  11. 前記化学式１で表される化合物は、下記第１化合物群の化合物のうちいずれか一つで表される請求項１に記載の化合物。
    ［第１化合物群］
  12. 第１電極と、
    前記第１電極の上に配置される第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に配置される複数の有機層と、を含み、
    前記有機層のうち少なくとも一つの有機層は、前記請求項１乃至請求項１０のうちいずれか一項に記載の化合物を含む有機電界発光素子。
  13. 前記有機層は、発光層と、
    前記第１電極と前記発光層との間に配置される正孔輸送領域と、
    前記発光層と前記第２電極との間に配置される電子輸送領域と、を含み、
    前記発光層は、前記化学式１で表される化合物を含む請求項１２に記載の有機電界発光素子。
  14. 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、前記化学式１で表される化合物を含む請求項１２に記載の有機電界発光素子。
  15. 前記発光層は、青色光を放出する請求項１２に記載の有機電界発光素子。
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CN104046351B (zh) * 2014-04-29 2016-11-16 中山大学 具有余辉发光性能的有机发光材料及其合成方法和应用
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GB201523037D0 (en) * 2015-12-29 2016-02-10 Univ St Andrews Light emitting compounds
KR101976659B1 (ko) 2016-12-12 2019-05-09 삼성에스디아이 주식회사 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 감광성 수지막 및 컬러필터
US10103325B2 (en) 2016-12-15 2018-10-16 Winbond Electronics Corp. Resistance change memory device and fabrication method thereof
KR20180085860A (ko) 2017-01-19 2018-07-30 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자
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CN108101941A (zh) * 2017-12-06 2018-06-01 深圳市华星光电技术有限公司 有机发光材料及其制备方法和应用
US10536461B2 (en) 2017-12-19 2020-01-14 Sap Se Service identity propagation between applications and reusable services
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