JP7479134B2 - 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

有機電界発光素子及び有機電界発光素子用多環化合物 Download PDF

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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（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。
本発明の目的の一つは、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である。
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である。
本発明の一実施形態によるとは、第１電極、第１電極の上に設けられた正孔輸送層、正孔輸送層の上に設けられた発光層、発光層の上に設けられた電子輸送層、及び電子輸送層の上に設けられた第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が提供される。
・・・（化学式１）
化学式１において、Ｘ１～Ｘ１０は、それぞれ独立して炭素または窒素であり、Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して重水素原子、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、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、Ｒ４～Ｒ５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、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、ａ及びｂは０以上４以下の整数であり、ｃは０以上３以下の整数であり、ｄ及びｅはそれぞれ独立して０以上５以下の整数であり、Ｘ１～Ｘ１０がいずれも炭素であれば、Ｒ４及びＲ５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２以上３０以下のヘテロアリール基である。
発光層は、遅延蛍光を放出する有機電界発光素子である。
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、前記ドーパントは前記多環化合物を含む有機電界発光素子である。
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有機電界発光素子である。
化学式１は下記化学式２で表される。
・・・（化学式２）
化学式２において、Ａｒ１～Ａｒ２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、ｆは０以上３以下の整数であり、Ｘ１～Ｘ１０、Ｒ１～Ｒ５、ａ及びｃ～ｅは化学式１で定義した通りである。
化学式１は下記化学式３で表される。
・・・（化学式３）
前記化学式３において、Ｒ４～Ｒ５はそれぞれ独立して重水素原子、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、Ｒ４及びＲ５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２以上３０以下のＮを含むヘテロアリール基であり、Ｒ１～Ｒ３、ａ～ｅは化学式１で定義した通りである。
化学式３は下記化学式４で表される。
・・・（化学式４）
化学式４において、Ｙ１～Ｙ５はそれぞれ独立して炭素または窒素であり、Ｙ１～Ｙ５のうち少なくとも一つは窒素であり、Ｒ６は水素原子、重水素原子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以下ヘテロアリール基であり、ｇは０以上４以下の整数であり、ｈは５-ｎ（ｎは、Ｙ１～Ｙ５における窒素の数）の整数であり、Ｒ１～Ｒ５、ａ～ｃ及びｅは化学式３で定義した通りである。
化学式４は化学式５で表される。
・・・（化学式５）
化学式５において、Ａｒ１～Ａｒ２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、ｆは０以上３以下の整数であり、Ｒ１～Ｒ６、Ｙ１～Ｙ５、ａ、ｃ、ｅ、ｇ、及びｈは化学式４で定義した通りである。
化学式１は下記化学式６で表される。
・・・（化学式６）
化学式６において、Ｘ１～Ｘ５はそれぞれ独立して炭素または窒素であり、Ｘ１～Ｘ５のうち少なくとも一つは窒素であり、Ｒ５は重水素原子、置換若しくは無置換のアミン基、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、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、ｇは０以上４以下の整数であり、Ｒ１～Ｒ４、ａ～ｃ及びｅは化学式１で定義した通りである。
化学式６は下記化学式７で表される。
・・・（化学式７）
化学式７において、Ａｒ１～Ａｒ２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、ｆは０以上３以下の整数であり、Ｘ１～Ｘ５、Ｒ１～Ｒ５、ａ、ｃ、ｅ、及びｇは化学式６で定義した通りである。
化学式７において、Ｘ１～Ｘ５のうち２つは窒素である。
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。
［化合物群１］
化学式１で表される化合物は、下記第２化合物群に示した化合物のうちいずれか一つである。
［化合物群２］
本発明の一実施形態によると、化学式１で表される多環化合物が提供される。
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ゆえ、以下では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な開示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。
各図面の説明において、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ためにのみ使用される。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構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素は第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意図するものであって、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、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、アリール基、及びヘテロ環基で形成される群から選択される一つ以上の置換基に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、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、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、クインクフェニリル基、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、これに限らない。
Figure 0007479134000012
本明細書において、ヘテロアリール基はヘテロ元素として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、アクリジニル基、ピリダジニン基、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－アリルカルバゾリル基、Ｎ－ヘテロアリルカルバゾリル基、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、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾシロール基、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、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。
以下、図１～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～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。
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。一実施形態に係る有機電界発光素子１０は、発光層ＥＭＬに上述した一実施形態に係る多環化合物を含む。
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。
一実施形態に係る有機電界発光素子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の合金）を含む。また、前記例示された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の複数の層を含むものであってもよい。
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、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してもよく、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／正孔阻止層ＥＢＬの構造を有してもよいが、本実施形態はこれらに限らない。
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。
一実施形態に係る有機電界発光素子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らない。
一実施形態に係る有機電界発光素子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らない。
正孔輸送領域ＨＴＲは電子阻止層ＥＢＬを更に含んでもよく、電子阻止層ＥＢＬは正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬの間に配置されてもよい。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、該当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、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んでもよい。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、これらに限らない。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ことができる。
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ものであってもよい。発光層ＥＭＬは、蛍光発光物質またはりん光発光物質を含んでもよい。
一実施形態において、発光層ＥＭＬ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。
本発明の一実施形態によると、下記化学式１で表される多環化合物が提供される。また、一実施形態に係る有機電界発光素子１０おいて、発光層ＥＭＬは化学式１で表される多環化合物を含む。
・・・（化学式１）
化学式１において、Ｘ１～Ｘ１０はそれぞれ独立して炭素または窒素であり、化学式１において、Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して重水素原子、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、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、Ｒ４～Ｒ５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、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。
Ｒ１～Ｒ５はアルキル基を含まず、特に環状アルキル基を含まない。Ｒ１～Ｒ３がアルキル基を含んでしまうと、ヘテロアリール基を置換基として保有する場合であっても、多重共鳴効果（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ）によってＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）とＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）の軌道分離が不十分なため、素子に適用される場合、発光層の半値幅が３０ｎｍ以下になり、三重項エネルギー準位Ｔ１が単一項エネルギー準位Ｓ１に転換される逆系間交差（Ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ ｃｒｏｓｓｉｎｇ、ＲＩＳＣ）の速度も不十分である。
化学式１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。一方、ａが２以上であれば複数のＲ１は互いに同じであっても異なっていてもよく、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く異なっていてもよい。
化学式１において、ｃは０以上３以下の整数である。一方、ｃが２以上であれば、複数のＲ３は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式１において、ｄ及びｅはそれぞれ独立して０以上５以下の整数である。一方、ｄが２以上であれば複数のＲ４は互いに同じであるか異なっていてもよく、ｅが２以上であれば複数のＲ５は互いに同じであるか異なっていてもよい。
化学式１において、Ｘ１～Ｘ１０がいずれも炭素であれば、Ｒ４～Ｒ５のうち少なくとも一つは置換の環形成炭素数２以上３０以下ヘテロアリール基である。この場合、ｄ及びｅは同時に０ではない。
一実施形態において、化学式１はアリールアアミノ基を置換基として含む。この場合、化学式１は化学式２で表される。
・・・（化学式２）
化学式２において、Ａｒ１～Ａｒ２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２において、ｆは０以上３以下の整数である。一方、ｆが２以上であれば、複数のＲ２は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式２において、Ｘ１～Ｘ１０、Ｒ１～Ｒ５、ａ及びｃ～ｅは、化学式１で定義した通りである。
一実施形態において、化学式１のＸ１～Ｘ１０はいずれも炭素である。この場合、化学式１は下記化学式３で表される。
・・・（化学式３）
化学式３において、Ｒ４～Ｒ５はそれぞれ独立して重水素原子、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、Ｒ４及びＲ５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２以上３０以下のＮを含むヘテロアリール基である。この場合、ｄ及びｅは同時に０ではない。
化学式３において、Ｒ１～Ｒ３、ａ～ｅは化学式１で定義した通りである。
一実施形態において、多環化合物は電子供与部のＮに結合する電子受容部がＮを含むヘテロアリール基を含む。
一実施形態において、化学式３のＲ４がＮを含むヘテロアリール基であれば、化学式３は下記化学式４で表される。
・・・（化学式４）
化学式４において、Ｙ１～Ｙ５はそれぞれ独立して炭素または窒素であり、Ｙ１～Ｙ５のうち少なくとも一つは窒素である。
化学式４において、Ｒ６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４において、ｇは０以上４以下の整数であり、一方、ｇが２以上であれば、複数のＲ４は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式４において、ｈは５-ｎ（ｎは、Ｙ１～Ｙ５における窒素の数）の整数である。ｈが２以上であれば、複数のＲ６は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式４において、Ｒ１～Ｒ５、ａ～ｃ及びｅは化学式３で定義した通りである。
一実施形態において、化学式４はアリールアミノ基を置換基として含む。この場合、化学式４は下記化学式５で表される。
・・・（化学式５）
化学式５において、Ａｒ１～Ａｒ２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５において、ｆは０以上３以下の整数であり、一方、ｆが２以上であれば、複数のＲ２は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式５において、Ｒ１～Ｒ６、Ｙ１～Ｙ５、ａ、ｃ、ｅ、ｇ、及びｈは化学式４で定義した通りである。
一実施形態において、多環化合物は電子受容部としてピリジニル基を含んでもよく、この場合、化学式４または化学式５のＹ１～Ｙ５のうち一つは窒素である。
一実施形態において、化学式１のＸ６～Ｘ１０はいずれも炭素である。この場合、化学式１は下記化学式６で表される。
・・・（化学式６）
化学式６において、Ｘ１～Ｘ５はそれぞれ独立して炭素または窒素であり、Ｘ１～Ｘ５のうち少なくとも一つは窒素である。
化学式６において、ｇは０以上５以下の整数であり、一方、ｇが２以上であれば、複数のＲ４は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式６において、Ｒ１～Ｒ５、ａ～ｃ及びｅは化学式１で定義した通りである。
一実施形態において、化学式６はアリールアミノ基を置換基として含む。この場合、化学式６は下記化学式７で表される。
・・・（化学式７）
化学式７において、Ａｒ１～Ａｒ２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７において、ｆは０以上３以下の整数であり、一方、ｆが２以上であれば、複数のＲ２は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
化学式７において、Ｘ１～Ｘ５、Ｒ１～Ｒ５、ａ、ｃ、ｅ、及びｇは、化学式６で定義した通りである。
一実施形態において、多環化合物は電子供与部のＮに電子受容部としてピリミジニル基が結合される。この場合、化学式７においてＸ１～Ｘ５のうち２つは窒素である。
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物は、遅延蛍光発光材料である。
例えば、化学式１で表される多環化合物は一重項エネルギー準位Ｓ１と三重項エネルギー準位Ｔ１の差が小さく、熱活性遅延蛍光発光材料として使用されてもよい。詳しくは、化学式１で表される多環化合物は、熱活性遅延蛍光発光する青色光発光材料として使用される。但し、本実施形態はこれに限らず、一実施形態に係る多環化合物は、緑色光または赤色光を発光する熱活性遅延蛍光材料であってもよい。
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物は、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］
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物は、下記第２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２化合物群］
上述した化学式１で表される多環化合物は、一実施形態に係る有機電界発光素子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、一実施形態に係る有機電界発光素子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。化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物は、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に係る多環化合物は、ＴＡＤＦドーパントとして使用されてもよい。
一方、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、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）などを含んでもよい。しかし、これに限らず、上記ホスト材料以外にも公知の遅延蛍光発光用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。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）、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。
更に図１～図３を参照すると、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、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、正孔素子層／電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬの構造を有してもよいが、これらに限らない。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、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）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－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が、これらに限らない。
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たす場合、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、例えば、ＬｉＦ、ＬｉＱ（Ｌｉｔｈｕｍ ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタノイド族金属、またはＲｂＣｌ、Ｒｂｌ、Ｋｌ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 ｓｌａｔ)が混合された物質からなる。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)、安息香酸塩金属塩（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）、または金属ステアレート（ｓｔｅａｒａｔｅ）を含む。
電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＴＬを含む場合、電子注入層ＥＴＬ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たす場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに十分な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、正孔阻止層を含んでもよい。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、またはこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの合金）を含む。また、前記例示された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てもよい。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る際に発光する。
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電極は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電極はＥＬ２は反射型電極であってもよい。
本発明一実施形態に係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。
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に限定されない。
１．多環化合物の合成
まず、本実施形態による多環化合物の合成方法について、化合物Ａ－１、化合物Ａ－２、及び化合物Ａ－３の合成方法を例示して詳しく説明する。また、以下で説明する多環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多環化合物の合成法は下記実施例に限らない。
(化合物Ａ－１の合成)
一実施形態に係る多環化合物Ａ－１は、例えば、下記反応式によって合成される。
３－ニトロアニリン（２５ｇ）、ヨードベンゼン（８１．２ｇ）、炭酸カリウム（１５０ｇ）、及びヨウ化銅（６．９ｇ）を含むｏ－ジクロロベンゼン（３００ｍｌ）溶液を８時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体１を５１．０ｇ（収率９７％）得た。
中間体１（５１ｇ）と鉄粉（３０ｇ）、及び塩化アンモニウム（２９ｇ）を含むエタノール（１２０ｍｌ）と水（６０ｍｌ）の混合溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却し、反応溶液をろ過しエタノールを流去した後、目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体２を４２．５ｇ（収率９３％）得た。
得られた中間体２（４２．５ｇ）とブロモベンゼン（２５．２ｇ）、ナトリウムブトキシド（３１ｇ）、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(０)（Ｐｄ２（ｄｂａ）３）（２．１ｇ）、及びトリ－ｔｅｒｔ－ブチルホスフィン（ＰＨ（ｔＢｕ）３）／ＢＦ４（２．６ｇ）を含むトルエン（５７０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で３時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体３を５２ｇ（収率９５％）得た。
得られた中間体３（５２ｇ）と１－ブロモ－２，３－ジクロロベンゼン（３４．９ｇ）、ナトリウムブトキシド（３４ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（３．２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（４．１ｇ）を含むトルエン（３５０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で３時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体４を６７ｇ（収率９０％）得た。
得られた中間体４（６．７ｇ）と３－アミノビフェニル（２．３ｇ）、ナトリウムブトキシド（２．４ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．２２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．２９ｇ）を含むトルエン（５０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体５を７．７ｇ（収率９０％）得た。
得られた中間体５（７．７ｇ）とＮａＨ（０．７ｇ）を含むＤＭＦ（７５ｍｌ）溶液を氷冷した。ここに臭化ベンジル（２．１ｍｌ）を加え、氷冷下で２時間撹拌した。ＴＬＣで原料の消失を確認した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体６を７．７ｇ（収率６９％）得た。
得られた中間体６（７．７ｇ）を含むｔ－ブチルベンゼン（６０ｍｌ）溶液を、－７８℃まで冷却した。ここにｔ－ＢｕＬｉ／ペンテン溶液（１３．８ｍｌ）を加え、６０℃で２時間撹拌した。その後、溶液を－３５℃まで冷却し、１ＭのＢＢｒ３へプテン溶液（２２ｍｌ）を滴下した後、室温で３時間撹拌した。更に溶液を－４０℃まで冷却し、ジイソプロピルエチルアミン（３．８ｍｌ）を滴下し、１６５℃で８時間加熱撹拌した後、反応混合物を室温まで戻して重曹水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体７を１．７ｇ（収率２０％）得た。
得られた中間体７（１．５ｇ）を含むジクロロメタン（３０ｍｌ）溶液を氷冷し、ここにクロロギ酸１‐クロロエチル（０．４ｍｌ）を滴下した。室温で２時間撹拌した後、原料の消失を確認してから、溶媒を流去した。ここにＭｅＯＨ（３０ｍｌ）を加えて１時間加熱還流した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体８を０．５ｇ（収率５８％）得た。
得られた中間体８（０．５ｇ）とは別に調製した中間体１０（０．３ｇ）、ナトリウムブトキシド（０．２ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．０３ｇ）を含むトルエン（１０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物であるＡ－１を０．５６ｇ（収率８０％）得た。また、ＦＡＢ－ＭＳ測定によって、目的物の分子量が８１７であることを確認した。得られた化合物Ａ－１は、追加的に昇華精製を実施し、評価資料として使用した。
(化合物Ａ－２の合成)
一実施形態に係る多環化合物Ａ－２は、例えば、下記反応式によって合成される。
中間体２までの合成は、化合物Ａ－１の合成における中間体２までの合成と同様に実施した。
中間体２（４０ｇ）を含むアセトニトリル溶液（５００ｍｌ）に４－メトキシベンジルブロミド（３７．１ｇ）及びＤＩＰＥＡ（２５．８ｇ）を加え、オイルバス加熱条件下で１時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をジクロロメタンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体３を４７ｇ（収率８０％）得た。
得られた中間体３（４７ｇ）と１－ブロモ－２，３－ジクロロベンゼン（２９．３ｇ）、ナトリウムブトキシド（１７．８ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（３．２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（４．１ｇ）を含むトルエン（３５０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で３時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体４を５８ｇ（収率９０％）得た。
得られた中間体４（７．３ｇ）と３－アミノビフェニル（２．３ｇ）、ナトリウムブトキシド（２．４ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．２２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．２９ｇ）を含むトルエン（５０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体５を８．２ｇ（収率９０％）得た。
得られた中間体５（８．２ｇ）とＮａＨ（０．７ｇ）を含むＤＭＦ（７５ｍｌ）溶液を氷冷した。ここに臭化ベンジル（２．１ｍｌ）を加え、氷冷下で２時間撹拌した。ＴＬＣで原料の消失を確認した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体６を７ｇ（収率７５％）得た。
得られた中間体６（７ｇ）を含むｔ－ブチルベンゼン（６０ｍｌ）溶液を、－７８℃まで冷却した。ここにｔ－ＢｕＬｉ／ペンテン溶液（１３．８ｍｌ）を加え、６０℃で２時間撹拌した。その後、溶液を－３５℃まで冷却し、１ＭのＢＢｒ３へプテン溶液（２２ｍｌ）を滴下した後、室温で３時間撹拌した。更に溶液を－４０℃まで冷却し、ジイソプロピルエチルアミン（３．８ｍｌ）を滴下し、１６５℃で８時間撹拌還流した後、反応混合物を室温まで戻して重曹水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体７を１．９ｇ（収率２８％）得た。
得られた中間体７（１．９ｇ）を含むジクロロメタン－水（２０：１）の混合溶媒（３０ｍｌ）を氷冷し、ここに２，３－ジクロロ－５，６－ジシアノ－ｐ－ベンゾキノン（ＤＤＱ）（１．１当量）を加えた。常温で２時間撹拌させた後、原料の消失を確認し、反応溶液を水に注いだ。目的物をジクロロメタンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物である中間体８を１．３５ｇ（収率８５％）得た。
得られた中間体８（１．３５ｇ）と４－（３－ヨードフェニル）ピリジン（０．７６ｇ）、ナトリウムブトキシド（０．３３ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０４ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．０６ｇ）を含むトルエン（２０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物である中間体９を１．３６ｇ（収率８０％）得た。
得られた中間体９（１．３６ｇ）を含むジクロロメタン（３０ｍｌ）溶液を氷冷し、ここにクロロギ酸１‐クロロエチル（０．４ｍｌ）を滴下した。室温で２時間撹拌した後、原料の消失を確認してから、溶媒を流去した。ここにＭｅＯＨ（３０ｍｌ）を加えて１時間加熱還流した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体１０を０．８４ｇ（収率７０％）得た。
得られた中間体１０（０．８４ｇ）とは別に調製した中間体１１（０．５４ｇ）、ナトリウムブトキシド（０．２ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．０３ｇ）を含むトルエン（１０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物であるＡ－２を０．８６ｇ（収率７６％）得た。また、ＦＡＢ－ＭＳ測定によって、目的物の分子量が８９３であることを確認した。得られた化合物Ａ－２は、追加に昇華精製を実施し、評価資料とした。また、素子発光スペクトル測定から、化合物Ａ－２の半値幅は６５ｎｍと推定した。
(化合物Ａ－３の合成)
一実施形態に係る多環化合物Ａ－３は、例えば、下記反応式によって合成される。
中間体３までの合成は、化合物Ａ－１の合成における中間体３までの合成と同様に実施した。
得られた中間体３（５２ｇ）と１－ブロモ－２，３－ジクロロベンゼン（４７ｇ）、ナトリウムブトキシド（３４ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（３．２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（４．１ｇ）を含むトルエン（３５０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で３時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体４を７８ｇ（収率９０％）得た。
得られた中間体４（７．８ｇ）と３－アミノビフェニル（２．３ｇ）、ナトリウムブトキシド（２．４ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．２２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．２９ｇ）を含むトルエン（５０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体５を８．２ｇ（収率８５％）得た。
得られた中間体５（８．２ｇ）とＮａＨ（０．７ｇ）を含むＤＭＦ（７５ｍｌ）溶液を氷冷した。ここに臭化ベンジル（２ｍｌ）を加え、氷冷下で２時間撹拌した。ＴＬＣで原料の消失を確認した後、反応溶液を水に注いだ。目的物をトルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体６を６．５ｇ（収率７０％）得た。
得られた中間体６（６．５ｇ）を含むｔ－ブチルベンゼン（６０ｍｌ）溶液を、－７８℃まで冷却した。ここにｔ－ＢｕＬｉ／ペンテン溶液（１３．８ｍｌ）を加え、６０℃で２時間撹拌した。その後、溶液を－３５℃まで冷却し、１ＭのＢＢｒ３へプテン溶液（２２ｍｌ）を滴下した後、室温で３時間撹拌した。更に溶液を－４０℃まで冷却し、ジイソプロピルエチルアミン（３．８ｍｌ）を滴下し、１６５℃で８時間加熱撹拌した後、反応混合物を室温まで戻して重曹水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体７を１．６ｇ（収率２５％）得た。
得られた中間体７（１．６ｇ）を含むジクロロメタン（３０ｍｌ）溶液を氷冷し、ここにクロロギ酸１‐クロロエチル（０．４ｍｌ）を滴下した。室温で２時間撹拌した後、原料の消失を確認してから、溶媒を流去した。ここにＭｅＯＨ（３０ｍｌ）を加えて１時間加熱還流した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、中間体８を０．９ｇ（収率６５％）得た。
得られた中間体８（０．９ｇ）とは別に調製した中間体９（０．３ｇ）、ナトリウムブトキシド（０．２ｇ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０２ｇ）、及びＰＨ（ｔＢｕ）３／ＢＦ４（０．０３ｇ）を含むトルエン（１０ｍｌ）溶液を、オイルバス加熱条件下で４時間加熱還流した。室温まで冷却した後、反応溶液を水に注いだ。目的物を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物であるＡ－３を０．９１ｇ（収率７５％）得た。また、ＦＡＢ－ＭＳ測定によって、目的物の分子量が８９２であることを確認した。得られた化合物は、追加に昇華精製を実施し、評価資料とした。また、素子の発光スペクトル測定から、化合物Ａ－３の半値幅は５８ｎｍと推定した。
１．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）
多環化合物を発光層に含む一実施例の有機電界発光素子を下記方法で製造した。上述した化合物Ａ－１、化合物Ａ－２、及び化合物Ａ－３の多環化合物を発光層材料として使用し、実施例１～実施例３の有機電界発光素子を製作した。また、比較例化合物Ｘ－１～化合物Ｘ－５を発光層材料として使用し、比較例１～比較例５の有機電界発光素子を製作した。下記では、実施例１～実施例３、及び比較例１～比較例５において、発光層に使用された化合物を示した。
［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、以下の方法で作製した。
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、一実施形態に係る多環化合物（化合物Ａ－１～化合物Ａ－３）または比較例化合物Ｘ－１～比較例化合物Ｘ－５とＤＰＥＰＯとを６：９４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３では、それぞれ化合物Ａ－１、Ａ－２、及びＡ－３をＤＰＥＰＯと混合して蒸着し、比較例１～比較例５では、比較例化合物Ｘ－１、Ｘ－２、Ｘ－３、Ｘ－４、及びＸ－５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、最大発光波長（ｎｍ）及び外部量子効率（％）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。尚、素子寿命については、比較例１の有機電界発光素子の素子寿命を１００％として、実施例１～３及び比較例２～４の有機電界発光素子の素子寿命を相対的に示した。
表１を参照すると、一実施形態に係る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３の有機電界発光素子は、比較例１～比較例５に比べＲＩＳＣ速度定数ｋＲＩＳＣが大きいことが分かる。また、一実施形態に係る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３の有機電界発光素子は、比較例１～比較例５に比べ素子寿命が向上されたことが分かる。
実施例に用いた多環化合物は３０ｎｍ～１００ｎｍの半値幅、具体的には、５０ｎｍ～７０ｎｍの半値幅を有し、分子内でＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの電荷が分離された構造を取ることでＲＩＳＣ速度が向上され、素子の寿命を向上させることができるため、高効率の熱活性遅延蛍光材料として使用され得ることが分かる。
一実施形態に係る有機電界発光素子は、上述した一実施形態に係る多環化合物を発光層に含むことにより、比較例に比べて半値幅が向上され、ＲＩＳＣ速度定数ｋＲＩＳＣが上がることで、素子の長寿命化が可能になる。
実施例に比べ、比較例化合物Ｘ－１及びＸ－２は、電子供与部に電子受容部が結合された構造を有さない。よって、比較例１及び２の有機電界発光素子は、実施例に比べ半値幅が小さく、ＲＩＳＣ速度定数ｋＲＩＳＣが小さく、素子の寿命が相対的に低くなっている。
比較例３に使用された比較例化合物Ｘ－３は、ピリジニル基を電子受容部として含んでいるが、比較例３の有機電界発光素子は、実施例に比べ低い外部量子効率を示している。これは、比較例化合物Ｘ－３がＯ－Ｂ－Ｏを含む電子供与部を含むことにより多重共鳴効果が発生し、分子内で電子の偏在化がうまく行われていないと判断される。
比較例４に使用された比較例化合物Ｘ－４は、Ｎ－Ｂを含む３つの環が縮合されている形態を有するため、比較例４の有機電界発光素子は実施例に比べ小さい半値幅を有し、ＲＩＳＣ速度定数ｋＲＩＳＣが小さく、素子の寿命が相対的に低く示されている。
また、比較例５の有機電界発光素子は、実施例に比べ小さい半値幅を有し、ＲＩＳＣ速度定数ｋＲＩＳＣが小さく、素子の寿命が相対的に低く示されている。これは、比較例５に使用された比較例化合物Ｘ－５が環状アルキル基を置換基として含むことで、分子内で電子の偏在化がうまく行われていないと判断される。
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 (6)

  1. 下記化学式２で表される多環化合物。

    ・・・（化学式２）
    （前記化学式２において、
    Ｘ１～Ｘ１０はそれぞれ独立して炭素または窒素であり、
    Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して重水素原子、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、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、
    Ｒ４～Ｒ５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、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、
    ａは０以上４以下の整数であり、
    ｃは０以上３以下の整数であり、
    ｄ及びｅはそれぞれ独立して０以上５以下の整数であり、
    Ａｒ１～Ａｒ２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、
    ｆは０以上３以下の整数であり、
    Ｘ１～Ｘ１０がいずれも炭素であれば、Ｒ４～Ｒ５のうち少なくとも一つは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のＮを含むヘテロアリール基である。）
  2. 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］

  3. 前記化学式１で表される化合物は、下記第２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２化合物群］
  4. 第１電極と、
    前記第１電極の上に配置された正孔輸送領域と、
    前記正孔輸送領域の上に配置され、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の多環化合物を含む発光層と、
    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、
    前記第１電極及び前記第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，Ｓｎ及びＺｎからなる群から選択される一つ、これらの中から選択される複数を含む化合物、これらに中から選択される複数を含む混合物、又はこれらの中から選択される１つ以上の酸化物を含む、有機電界発光素子。
  5. 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４に記載の有機電界発光素子。
  6. 前記発光層は、青色光を放出する熱活性遅延蛍光発光層である請求項４に記載の有機電界発光素子。
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