(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率及び素子寿命が改善された有機電界発光素子の提供。【解決手段】有機電界発光素子は、第１電極ＥＬ１と、正孔輸送領域ＨＴＲと、発光層ＥＭＬと、電子輸送領域ＥＴＲと、第２電極ＥＬ２とを含み、発光層は、式１で表される。Ａｒ４及びＡｒ５はそれぞれ独立して、特定の多環化合物を含む。有機電界発光素子は、当該多環化合物を第１電極と第２電極との間に配置された発光層に含むことで、低い駆動電圧と高い発光効率特性を示す。2020090490.tif 000062【選択図】図１
2020090490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１で表される多環化合物。
【化１】
2020090490.tif 000045
（前記化学式１において、
ＸはＳ、Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）、ＮＲａ、またはＢＲｂであり、
Ｒ１及び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５以上３０以下のヘテロアリール基であり、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、
Ｒａ及びＲｂ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５以上３０以下のヘテロアリール基であり、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、
ｍ及びｎはそれぞれ独立して０以上３以下の整数であり、
Ａｒ１及びＡｒ３はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基であり、
Ａｒ４及びＡｒ５はそれぞれ独立して、下記化学式２で表され、
【化２】
2020090490.tif 000046
前記化学式２において、
ｐは０または１であり、
ｐが１であれば、Ｙは単結合またはＣＲｃＲｄであり、
Ａｒ６及びＡｒ７はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒｃ及びＲｄ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５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互いに結合して環を形成し、
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。）
【請求項２】
前記化学式１は、下記化学式１−１で表される請求項１に記載の多環化合物。
【化３】
2020090490.tif 000047
【請求項３】
Ａｒ１は置換若しくは無置換のフェニレン基である請求項１に記載の多環化合物。
【請求項４】
前記化学式１は、下記化学式１−２Ａまたは化学式１−２Ｂで表される請求項１に記載の多環化合物。
【化４】
2020090490.tif 000048
【化５】
2020090490.tif 000049
【請求項５】
前記化学式１は、下記化学式１−３Ａまたは化学式１−３Ｂで表される請求項１に記載の多環化合物。
【化６】
2020090490.tif 000050
【化７】
2020090490.tif 000051
【請求項６】
前記化学式２は、下記化学式２−１または２−２で表される請求項１に記載の多環化合物。
【化８】
2020090490.tif 000052
【化９】
2020090490.tif 000053
【請求項７】
Ａｒ２及びＡｒ３は置換若しくは無置換のフェニル基である請求項１に記載の多環化合物。
【請求項８】
Ａｒ４及びＡｒ５は同じである請求項１に記載の多環化合物。
【請求項９】
前記化学式１で表される多環化合物は、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。
【請求項１０】
前記化学式１で表される多環化合物は、下記第１化合物群に示した化合物のうちから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］
【化１０】
2020090490.tif 000054
2020090490.tif 000055
2020090490.tif 000056
2020090490.tif 000057
2020090490.tif 000058
2020090490.tif 000059
2020090490.tif 000060
2020090490.tif 000061
【請求項１１】
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、請求項１乃至請求項１０のうちいずれか一つである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、を含む有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記発光層は、遅延蛍光を放出する請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
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で表される多環化合物を含む請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記発光層は、青色光を放出する請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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し、より詳しくは、発光材料として使用される多環化合及びそれを含む有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１７−００７０８２６号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１４５２５７８号公報
【特許文献３】韓国公開特許第２０１６−００７９５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、発光効率及び素子寿命が改善された有機電界発光素子を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、有機電界発光素子の発光効率と素子寿命を改善することができる多環化合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【化１】
2020090490.tif 000003
化学式１において、ＸはＳ、Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）、ＮＲａ、またはＢＲｂであり、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ重水素原子、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５以上３０以下のヘテロアリール基であり、Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立して、水素原子、重水素原子、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５以上３０以下のヘテロアリール基である。Ｒ１、Ｒ２、Ｒａ及びＲｂは隣接する基と互いに結合して環を形成するか、または結合しない。ｍ及びｎはそれぞれ独立して０以上３以下の整数であり、Ａｒ１〜Ａｒ３はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基であり、Ａｒ４及びＡｒ５はそれぞれ独立して、下記化学式２で表される。
【化２】
2020090490.tif 000004
前記化学式２において、ｐは０または１であり、ｐが１であれば、Ｙは単結合またはＣＲｃＲｄであり、Ａｒ６及びＡｒ７はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基である。Ｒ３、Ｒ４、Ｒｃ及びＲｄ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５以上３０以下のヘテロアリール基であり、隣接する基と結合して環を形成するか、または結合しない。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。
【０００９】
前記化学式１は、下記化学式１−１で表される。
【化３】
2020090490.tif 000005
前記化学式１−１において、Ｘ、Ａｒ１〜Ａｒ５、Ｒ１、Ｒ２、ｍ、及びｎは、前記化学式１で定義した通りである。
【００１０】
Ａｒ１は置換若しくは無置換のフェニレン基である。
【００１１】
前記化学式１は、下記化学式１−２Ａまたは１−２Ｂで表される。
【化４】
2020090490.tif 000006
【化５】
2020090490.tif 000007
前記化学式１−２Ａ及び化学式１−２Ｂにおいて、Ｘ、Ａｒ２〜Ａｒ５、Ｒ１、Ｒ２、ｍ、及びｎは、前記化学式１で定義した通りである。
【００１２】
前記化学式１は、下記化学式１−３Ａまたは１−３Ｂで表される。
【化６】
2020090490.tif 000008
【化７】
2020090490.tif 000009
前記化学式１−３Ａ及び化学式１−３Ｂにおいて、Ｘ、及びＡｒ1〜Ａｒ５は前記化学式１で定義した通りである。
【００１３】
前記化学式２は、下記化学式２−１または化学式２−２で表される。
【化８】
2020090490.tif 000010
【化９】
2020090490.tif 000011
前記化学式２−１及び化学式２−２において、Ａｒ６、Ａｒ７、Ｒ３、Ｒ４、ａ及びｂは前記化学式２で定義した通りである。
【００１４】
Ａｒ２及びＡｒ３は置換若しくは無置換のフェニル基である。
【００１５】
Ａｒ４及びＡｒ５は同じである。
【００１６】
前記化学式１で表される多環化合物は、熱活性遅延蛍光発光材料である。
【００１７】
他の実施形態によると、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、前記化学式１で表される多環化合物を含む発光層と、前記発光層の上に配置された電子輸送領域と、前記電子輸送領域の上に配置された第２電極と、を含む有機電界発光素子が提供される。
【００１８】
前記発光層は、遅延蛍光を放出する。
【００１９】
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で表される多環化合物を含む。
【００２０】
前記発光層は青色光を放出する。
【００２１】
前記発光層は、インクジェット（ｉｎｋｊｅｔ）方式で提供される。
【発明の効果】
【００２２】
一実施形態に係る有機電界発光素子は、低い駆動電圧、及び高効率の改善された素子特性を示す。
【００２３】
一実施形態による多環化合物は、有機電界発光素子の発光層に含まれて有機電界発光素子の高効率化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
「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。
【００２９】
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構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素と称されてもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味にならない限り、複数の表現を含む。
【００３０】
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。これらの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。
【００３１】
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、関連技術における一般的な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。
【００３２】
「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。
【００３３】
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置換される若しくは無置換であることを意味する。また、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。
【００３４】
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。ヘテロ環は、脂肪族ヘテロ環及び芳香族ヘテロ環を含む。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、他の環と連結されてスピロ構造を形成する。
【００３５】
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結合された原子に置換された置換基、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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−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。
【００３８】
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、単環及び多環である。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を以下に示す。但し、これらに限らない。
【化１０】
2020090490.tif 000012
【００４３】
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、異なっていてもよい。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、イソキノリルン、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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、これらに限らない。
【００４６】
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。
【００４７】
2020090490.tif 000013
【００４８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子及びそれに含まれた一実施形態に係る多環化合物について説明する。
【００４９】
図１〜図３は、本発明の一実施形態に係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、一実施形態に係る有機電界発光素子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係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。一方、複数の有機層のうち少なくとも一つの有機層はインクジェット方式で提供される。例えば、正孔輸送領域ＨＴＲ、発光層ＥＭＬ、及び電子輸送領域ＥＴＲなどの有機層はインクジェット方式で形成されてもよい。詳しくは、発光層ＥＭＬはインクジェット方式で形成される。
【００５０】
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との間に配置された発光層ＥＭＬに後述する本発明の一実施形態に係る多環化合物を含む。しかし、本発明の実施形態はこれに限らず、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との間に配置された複数の有機層のうち少なくとも一つの有機層に上述した一実施形態に係る多環化合物を更に含んでもよい。例えば、有機電界発光素子１０は、一実施形態に係る多環化合物を発光層ＥＭＬの発光材料として含み、正孔輸送領域ＨＴＲ及び電子輸送領域ＥＴＲに含まれた少なくとも一つの有機層に後述する一実施形態に係る多環化合物を含んでもよい。
【００５１】
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。
【００５２】
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、前記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、例えば約１００ｎｍ〜約３００ｎｍである。
【００５３】
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の厚さは、例えば、約５ｎｍ〜約１５０ｎｍであってもよい。
【００５４】
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。
【００５５】
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／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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）などを含んでもよい。
【００５９】
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せば、実質的に駆動電圧が上昇することなく十分な正孔輸送特性が得られる。
【００６０】
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。
【００６１】
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ことができる。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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は一実施形態に係る多環化合物を含む。
【００６４】
一実施形態に係る多環化合物は、複数個の電子供与部（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｏｎｏｒ）、及び電子供与部の間に配置された電子受容部（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ａｃｃｅｐｔｏｒ）を含む。電子受容部は電気供与部を互いに結合する。電気受容部は複数個の電子供与部と結合する。例えば、一実施形態に係る多環化合物は、２つの電子供与部及び１つの電子受容部を含んでもよい。
【００６５】
また、一実施形態に係る多環化合物において、電子受容部は、アリールアミノ部位によって固定された立体構造を有する。例えば、電子受容部は、アリールアミノ部位と結合して縮合環を形成してもよい。一実施形態において、電子受容部は、アリールアミノ部位と結合して縮合環を形成することで平面状の立体構造を有し、それによって一実施形態に係る多環化合物が発光材料として使用される際に発光する光の半値幅が減少する。
【００６６】
一実施形態に係る多環化合物において、電子供与部は、置換若しくは無置換のカルバゾール基、または置換若しくは無置換のジアリールアミノ基である。また、一実施形態に係る多環化合物において、電子受容部は、Ｓ、Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）、ＮＲａ、またはＢＲｂなどを含む。一方、Ｒａ及びＲｂについては、後述する化学式１で説明する内容と同じ内容が適用される。
【００６７】
一実施形態の有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは、下記化学式１で表される多環化合物を含む。
【化１１】
2020090490.tif 000014
【００６８】
化学式１において、ＸはＳ、Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）、ＮＲａ、またはＢＲｂである。化学式１において、Ｒ１及び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５以上３０以下のヘテロアリール基である。Ｒａ及びＲｂ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５以上３０以下のヘテロアリール基である。Ｒ１、Ｒ２、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。ｍ及びｎはそれぞれ独立して０以上３以下の整数であり、ｍ及びｎがそれぞれ２以上の整数であれば、複数のＲ１または複数のＲ２は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００６９】
化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ３はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基であり、Ａｒ４及びＡｒ５はそれぞれ独立して、下記化学式２で表される。
【化１２】
2020090490.tif 000015
【００７０】
化学式２において、ｐは０または１であり、ｐが１であれば、Ｙは単結合またはＣＲｃＲｄである。化学式２において、Ａｒ６及びＡｒ７はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基である。
【００７１】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒｃ及びＲｄ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５以上３０以下のヘテロアリール基である。Ｒ３、Ｒ４、Ｒｃ及びＲｄは、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。また、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及びｂがそれぞれ２以上の整数であれば、複数のＲ３または複数のＲ４は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００７２】
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物において、Ａｒ４及びＡｒ５は電子供与部であり、Ｘを含む化学式１のコア部分は電子受容部である。つまり、化学式１で表される多環化合物は、電子供与部−電子受容部−電子供与部の構造を有する。
【００７３】
2020090490.tif 000016
【００７４】
化学式１において、Ａｒ１は置換若しくは無置換の環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基である。例えば、Ａｒ１は置換若しくは無置換の環形成炭素数５以上６０以下の芳香族炭化水素環基であってもよい。例えば、一実施形態に係る多環化合物において、Ａｒ１は置換若しくは無置換のフェニレン基であってもよい。
【００７５】
化学式１で表される多環化合物において、Ａｒ２及びＡｒ３はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基である。例えば、Ａｒ２及びＡｒ３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５以上６０以下の芳香族炭化水素環基であってもよい。例えば、一実施形態に係る多環化合物において、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれ独立して置換若しくは無置換のフェニル基であってもよい。
【００７６】
一実施形態において、Ａｒ２及びＡｒ３は同じである。例えば、Ａｒ２及びＡｒ３は無置換のフェニル基であってもよい。
【００７７】
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物において、アリールアミン部位は電子受容部と結合し、電子受容部を平面状の立体構造で固定させる。一実施形態に係る多環化合物において、アリールアミン部位は下記化学式Ａで表されてもよい。
【化１３】
2020090490.tif 000017
【００７８】
2020090490.tif 000018
【００７９】
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物において、Ｒ１〜Ｒ２はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、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５以上３０以下のヘテロアリール基である。または、隣接するＲ１及びＲ２は互いに結合して環を形成してもよい。
【００８０】
例えば、Ｒ１及びＲ２は水素原子または炭素数１以上１０以下のアルキル基であってもよい。または、隣り合うＲ１及びＲ２は、互いに結合してＸを環形成原子として含むヘテロ環基または炭化水素環基を形成してもよい。例えば、化合物１で表される多環化合物において、Ｒ１が置換されたフェニレン環とＲ２が置換されたフェニレン環は、互いに結合してフルオレニレン基、ジベンゾチオフェニレン基、またはジベンゾフラニレン基などを形成してもよい。
【００８１】
Ａｒ４及びＡｒ５は、それぞれ独立して化学式２で表され、化学式２は下記化学式２−１または化学式２−２で表される。化学式２−１は化学式２においてｐが１でＹが単結合である場合を示し、化学式２−２は化学式２においてｐが０である場合を示す。
【化１４】
2020090490.tif 000019
【化１５】
2020090490.tif 000020
【００８２】
化学式２、化学式２−１、及び化学式２−２において、Ａｒ６及びＡｒ７はそれぞれ独立して環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基である。
【００８３】
一実施形態において、Ａｒ６及びＡｒ７は同じであってもよい。一実施形態において、Ａｒ６及びＡｒ７は環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基である。例えば、Ａｒ６及びＡｒ７は環形成炭素数５以上６０以下の芳香族炭化水素環基であってもよい。例えば、Ａｒ６及びＡｒ７はベンゼン環であってもよい。
【００８４】
例えば、Ａｒ６及びＡｒ７は、それぞれ独立して下記Ｄ１またはＤ２で表されてもよい。Ｄ１及びＤ２において、＊は窒素原子（Ｎ）と結合される部分を示す。
【化１６】
2020090490.tif 000021
【００８５】
つまり、化学式２−１は置換若しくは無置換のカルバゾリル基であり、化学式２−２は置換若しくは無置換のジフェニルアミノ基である。
【００８６】
一方、化学式１で表される多環化合物において、Ａｒ４及びＡｒ５は同じであってもよい。
【００８７】
化学式１で表される一実施形態の多環化合物は、下記化学式１−１で表されてもよい。
【化１７】
2020090490.tif 000022
【００８８】
化学式１−１は、化学式１に比べ、アリールアミノ部位の結合位置が特定されている。例えば、一実施形態の多環化合物は、化学式１−１に示すように、アリールアミノ部位とＸはフェニレンリンカーに対してメタ位で結合されていてもよい。
【００８９】
化学式１−１において、Ｘ、Ａｒ１〜Ａｒ５、Ｒ１、Ｒ２、ｍ、及びｎに対しては、上述した化学式１で説明した内容と同じ内容が適用される。
【００９０】
一方、化学式１は、下記化学式１−２Ａまたは化学式１−２Ｂで表されてもよい。
【化１８】
2020090490.tif 000023
【化１９】
2020090490.tif 000024
【００９１】
化学式１−２Ａにおいて、Ｘ、Ａｒ２〜Ａｒ５、Ｒ１、Ｒ２、ｍ、及びｎに対しては、上述した化学式１で説明した内容と同じ内容が適用される。
【００９２】
2020090490.tif 000025
【００９３】
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物は、下記化学式１−３Ａまたは化学式１−３Ｂで表されてもよい。化学式１−３Ａは、化学式１においてｍ及びｎがすべて０であり、Ｒ１及びＲ２が全て水素原子である場合を示す。また、化学式１−３Ｂは、Ｘに結合する２つのフェニレン基の隣接する炭素原子が結合して環を形成した場合を示す。化学式１−３Ｂでは隣接する炭素原子が単結合を形成し、Ｘを環形成原子として含む環が形成される。
【化２０】
2020090490.tif 000026
【化２１】
2020090490.tif 000027
【００９４】
上記化学式１−３Ａ及び化学式１−３Ｂにおいて、Ｘ及びＡ１〜Ａ５に対しては、上述した化学式１で説明した内容と同じ内容が適用される。
【００９５】
例えば、化学式１−３Ｂは、下記化学式３−ａ〜化学式３−ｅのうちいずれか一つで表されてもよい。化学式３−ａ〜化学式３−ｅにおいて、Ａ１〜Ａ５に対しては、上述した化学式１で説明した内容と同じ内容が適用される。
【化２２】
2020090490.tif 000028
【００９６】
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ある。
［第１化合物群］
【化２３】
2020090490.tif 000029
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2020090490.tif 000036
【００９７】
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多環化合物を発光層ＥＭＬに含んでもよい。
【００９８】
化学式１で表される一実施形態に係る多環化合物は、熱活性遅延蛍光発光材料である。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は遅延蛍光を放出する。例えば、発光層ＥＭＬは熱活性遅延蛍光を発光してもよい。
【００９９】
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以下の領域の青色光を放出してもよい。しかし、実施形態はこれに限らず、発光層ＥＭＬは赤色光または緑色光を放出してもよい。
【０１００】
一方、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。この場合、複数の発光層は順次に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多環化合物を含む。
【０１０１】
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、上述した多環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、上述した多環化合物を遅延蛍光発光用ドーパントとして含む。発光層ＥＭＬは、上述した第１化合物群に示した多環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。
【０１０２】
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、及び上述した多環化合物を含む。例えば、一実施形態において、多環化合物はＴＡＤＦドーパントとして使用されてもよい。
【０１０３】
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、発光層ＥＭＬはドーパント材料として、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、本実施形態はこれらに限らず、上記の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。
【０１０４】
一方、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。例えば、発光層ＥＭＬ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。
【０１０５】
図１〜図３に示した有機電界発光素子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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、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１００ｎｍ〜約１５０ｎｍであってもよい。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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んでもよい。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、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、実質的に駆動電圧が上昇することなく十分な電子輸送特性が得られる。
【０１１０】
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、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。詳しくは、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。電子注入層ＥＩＬの厚さは、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍ、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、実質的に駆動電圧が上昇することなく十分な電子注入特性が得られる。
【０１１１】
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、これらに限らない。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。第２電極ＥＬ２は、前記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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
一方、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。
【０１１６】
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発光層ＥＭＬに含むことで、低い駆動電圧と高い発光効率特性を示す。また、一実施形態に係る多環化合物は熱活性遅延蛍光ドーパントであり、発光層ＥＭＬは当該多環化合物を含んで熱活性遅延蛍光発光することで高い発光効率特性を示す。
【０１１７】
一方、上述した一実施形態に係る多環化合物は、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てもよい。例えば、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）に含んでもよい。
【０１１８】
上述した一実施形態に係る多環化合物は、複数個の電子供与部及び電子供与部を連結する電子受容部を含み、一つの分子の中に電子供与部と電子受容部をすべて含むことで分子内における電子移動が容易である。また、当該多環化合物は、電子供与部と電子受容部との間に双極子（ｄｉｐｏｌｅ）が形成されて分子内部の双極子モーメントが増加することにより、発光材料として使用する際に発光効率をより向上させることができる。
【０１１９】
また、一実施形態に係る多環化合物は、電子受容部を平面形態に固定させるアリールアミノ部位を含み、当該多環化合物を含む発光層から発光される光の半値幅を減少させることができる。それによって、一実施形態に係る有機電界発光素子が放出する光の色純度が高くなり、改善された表示品質を示すことができる。
【０１２０】
また、一実施形態に係る多環化合物は、熱活性遅延蛍光発光することで、有機電界発光素子の発光効率をより向上させることができる。
【実施例】
【０１２１】
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係る多環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示であって、本発明の範囲はこれに限らない。
【０１２２】
［実施例］
１．多環化合物の合成
まず、本実施形態に係る多環化合物の合成方法について、化合物Ａ−５、Ａ−３、Ａ−２２、及びＡ−２４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係る多環化合物の合成法は下記実施例に限らない。
【０１２３】
（１）化合物Ａ−５の合成
多環化合物Ａ−５は、例えば、下記反応式１によって合成される。
［反応式１］
【化２４】
2020090490.tif 000037
【０１２４】
＜中間体１−１の合成＞
ジメチルフェニルボロナート（１ｅｑ）と９−（３−ブロモ−５−クロロフェニル）−９Ｈ−カルバゾール（２．１ｅｑ）を５００ｍｌのトルエンに溶解させた。Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．０２ｅｑ）を添加し、更にトルエン４００ｍｌ及び２ＭのＫ２ＣＯ３飽和溶液７０ｍｌを添加した後、５時間還流撹拌した。反応終結後、ＭＣ（メチレンクロライド）４００ｍｌと蒸留水１５０ｍｌで洗浄及び抽出してから、溶媒を除した後、生成された固体をカラムクロマトグラフィで精製して所望の中間体１−１（収率５５．４％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、中間体１−１であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ４２Ｈ２７ＢＣｌ２Ｎ２  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：６４１、ｆｏｕｎｄ：６４０）
【０１２５】
＜化合物Ａ−５の合成＞
中間体１−１（１ｅｑ）とＮ１，Ｎ２−ジフェニルベンゼン−１，２−ジアミン（１ｅｑ）を入れたフラスコに、Ｐｄ（ｄｂａ）３（０．０３ｅｑ）、（ｔ−Ｂｕ）３Ｐ（０．０６ｅｑ）及びトルエン（０．１Ｍ、１ｅｑ試薬基準）を添加した後、８時間還流撹拌した。常温で冷却した後、ＭＣで抽出し、蒸留水で洗浄した。ＭｇＳＯ４で乾燥させ、減圧蒸留した後、残渣をカラムで分離して化合物Ａ−５（収率７８．８７％）を得た。質量分析器で測定した分子量から、化合物Ａ−５であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ６０Ｈ４１ＢＮ４  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：８２８、ｆｏｕｎｄ：８２７）
【０１２６】
（２）化合物Ａ−３の合成
多環化合物Ａ−３は、例えば、下記反応式２によって合成される。
［反応式２］
【化２５】
2020090490.tif 000038
【０１２７】
＜中間体２−１の合成＞
ベンゼン−１，２−ジアミン（１ｅｑ）とビス（３−ブロモ−５−クロロフェニル）スルファン（１ｅｑ）を入れ、Ｐｄ（ｄｂａ）３（０．０３ｅｑ）、（ｔ−Ｂｕ）３Ｐ（０．０６ｅｑ）及びトルエン（０．１Ｍ、１ｅｑ試薬基準）を添加した後、８時間還流撹拌した。常温で冷却した後、ＭＣで抽出し、蒸留水で洗浄した。ＭｇＳＯ４で乾燥させ、減圧蒸留した後、残渣をカラムで分離して化合物２−１（収率７８．８７％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、中間体２−１であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ１８Ｈ１２ＢＣｌ２Ｎ２Ｓ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：３５９、ｆｏｕｎｄ：３５８）
【０１２８】
＜中間体２−２の合成＞
中間体２．２（１ｅｑ）とブロモベンゼン（２．２ｅｑ）を入れ、Ｐｄ（ｄｂａ）３（０．０３ｅｑ）、（ｔ−Ｂｕ）３Ｐ（０．０６ｅｑ）及びトルエン（０．１Ｍ、１ｅｑ試薬基準）を添加した後、８時間還流撹拌した。常温で冷却した後、ＭＣで抽出し、蒸留水で洗浄した。ＭｇＳＯ４で乾燥させ、減圧蒸留した後、残渣をカラムで分離して化合物２−２（収率８７％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、中間体２−２であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ３０Ｈ２０Ｃｌ２Ｎ２Ｓ  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：５１２、ｆｏｕｎｄ：５１１）
【０１２９】
＜化合物Ａ−３の合成＞
中間体２−２（１ｅｑ）とカルバゾール（２．２ｅｑ）を入れたフラスコに、Ｐｄ（ｄｂａ）３（０．０３ｅｑ）、（ｔ−Ｂｕ）３Ｐ（０．０６ｅｑ）及びトルエン（０．１Ｍ、１ｅｑ試薬基準）を添加した後、８時間還流撹拌した。常温で冷却した後、ＭＣで抽出し、蒸留水で洗浄した。ＭｇＳＯ４で乾燥させ、減圧蒸留した後、残渣をカラムで分離して化合物Ａ−３（収率８８．４４％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、化合物Ａ−３であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ５４Ｈ３６Ｎ４Ｓ  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：７７２、ｆｏｕｎｄ：７７１）
【０１３０】
（３）化合物Ａ−２２の合成
一実施例による多環化合物Ａ−２２は、例えば、下記反応式３によって合成される。
［反応式３］
【化２６】
2020090490.tif 000039
【０１３１】
＜中間体３−１の合成＞
Ｎ１，Ｎ３−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（１ｅｑ）と１−ブロモ−３−クロロ−５−ヨードベンゼン（２．１ｅｑ）を入れ、Ｐｄ（ｄｂａ）３（０．０３ｅｑ）、（ｔ−Ｂｕ）３Ｐ（０．０６ｅｑ）及びトルエン（０．１Ｍ、１ｅｑ試薬基準）を添加した後、３時間１２０℃温度で撹拌した。常温で冷却し、ＭＣで抽出し、蒸留水で洗浄した。ＭｇＳＯ４で乾燥させ、減圧蒸留した後、残渣をカラムで分離して化合物３−１（収率８１．７％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、中間体３−１であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ３０Ｈ２０Ｂｒ２Ｃｌ２Ｎ２  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：６３９、ｆｏｕｎｄ：６３８）
【０１３２】
＜中間体３−２の合成＞
中間体３−１（１ｅｑ）とジメチルフェニルボロナート（１ｅｑ）を５００ｍｌのトルエンに溶解させた。次に、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．０２ｅｑ）を添加した。更にトルエン４００ｍｌ及び２ＭのＫ２ＣＯ３飽和溶液７０ｍｌを添加した後、５時間還流撹拌させた。反応終結後、ＭＣ４００ｍｌと蒸留水１５０ｍｌで洗浄及び抽出してから、溶媒を除した後、生成された固体をカラムクロマトグラフィで精製して所望の中間体３−２（収率６６．７％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、中間体３−２であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ３６Ｈ２５ＢＣｌ２Ｎ２  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：５６７、ｆｏｕｎｄ：５６６）
【０１３３】
＜化合物Ａ−２２の合成＞
中間体３−２（１ｅｑ）とカルバゾール（２．２ｅｑ）を入れたフラスコに、Ｐｄ（ｄｂａ）３（０．０３ｅｑ）、（ｔ−Ｂｕ）３Ｐ（０．０６ｅｑ）及びトルエン（０．１Ｍ、１ｅｑ試薬基準）を添加した後、８時間還流撹拌した。常温で冷却し、ＭＣで抽出した後、蒸留水で洗浄した。ＭｇＳＯ４で乾燥させ、減圧蒸留した後、残渣をカラムで分離して化合物Ａ−２２（収率８５．６％）を得た。質量分析器で測定した結果、分子量から、化合物Ａ−２２であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ６０Ｈ４１ＢＮ４  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：８２８、ｆｏｕｎｄ：８２７）
【０１３４】
（４）化合物Ａ−２４の合成
化合物Ａ−５の合成方法から、Ｎ１，Ｎ２−ジフェニルベンゼン−１，２−ジアミン  に代わってＮ１，Ｎ３−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミンを使用したことを除いては、化合物Ａ−５の合成方法と同じ方法で化合物Ａ−２４を合成した。質量分析器で測定した結果、分子量から、化合物Ａ−２４であることを確認した。（ＨＲＭＳ  ｆｏｒ  Ｃ６０Ｈ４１ＢＮ４  ［Ｍ］＋：ｃａｌｃｄ：８２８、ｆｏｕｎｄ：８２７）
【０１３５】
２．化合物のエネルギー準位の評価
下記表１は、実施例化合物である化合物Ａ−５、化合物Ａ−３、Ａ−２２、及び化合物Ａ−２４のＨＯＭＯエネルギー準位、ＬＵＭＯエネルギー準位、最低一重項励起エネルギー準位（Ｓ１  ｌｅｖｅｌ）、最低三重項励起エネルギー準位（Ｔ１  ｌｅｖｅｌ）、及びΔＥＳＴ値を示している。
【０１３６】
表１におけるエネルギー準位値は、非経験的分子軌道法によって計算された。詳しくは、Ｇａｕｓｓｉａｎ社製のＧａｕｓｓｉａｎ０９を利用し、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ（ｄ）で計算された。ΔＥＳＴ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）の差を示す。
【表１】
2020090490.tif 000040
【０１３７】
実施例化合物である化合物Ａ−５、化合物Ａ−３、化合物Ａ−２２、及び化学式Ａ−２４のΔＥＳＴ値が０．３ｅＶ以下の値を有する。これから、化合物Ａ−５、化合物Ａ−３、化合物Ａ−２２、及び化学式Ａ−２４は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。
【０１３８】
３．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）
一実施形態に係る多環化合物を発光層に含む、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。上述した化合物Ａ−５、化合物Ａ−３、化合物Ａ−２２、及び化合物Ａ−２４の多環化合物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作製した。
【０１３９】
比較例１は、下記ＢＨ１をホスト材料と使用し、ＢＤ１をドーパント材料と使用して作成した有機電界発光素子に当たる。比較例２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作成された有機電界発光素子に当たる。
【化２７】
2020090490.tif 000041
【０１４０】
実施例１〜実施例４及び比較例２で使用した化合物は、表２に示した。
【表２】
2020090490.tif 000042
【０１４１】
ガラス基板の上に厚さ１２０ｎｍの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、オゾン処理を行った。その後、厚さ４ｎｍのＮＰＢを蒸着して正孔注入層を形成し、次に厚さ１ｎｍのｍＣＰを蒸着して、正孔輸送層を形成した。
【０１４２】
正孔輸送層の上にｍＣＢＰと本実施形態に係る多環化合物である化合物Ａ−５、化合物Ａ−３、化合物Ａ−２２、及び化合物Ａ−２４または比較例化合物Ｃ１を８５：１５の割合で共蒸着し、厚さ２０ｎｍ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Ａ−５、化合物Ａ−３、化合物Ａ−２２、及び化合物Ａ−２４をｍＣＢＰと混合して蒸着し、比較例２では比較例化合物Ｃ１をｍＣＢＰと混合して蒸着した。また、比較例１として、化合物ＢＨ１と化合物ＢＤ１とを８５：１５の割合で混合して共蒸着し、厚さ２０ｎｍの発光層を形成した。
【０１４３】
発光層の上にＥＴＬ１物質で厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成し、次に、アルミニウム（Ａｌ）で厚さ１２０ｎｍの第２電極を形成した。
【０１４４】
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した。
【化２８】
2020090490.tif 000043
【０１４５】
（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〜比較例２に対する有機電界発光素子の評価結果を示している。表２は、製作された有機電界発光素子の駆動電圧、発光効率及び外部量子効率（ＥＯＥ）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結果において、発光効率は電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２に対する電流効率値を示す。
【表３】
2020090490.tif 000044
【０１４６】
表３の結果を参照すると、本発明の一実施形態係る多環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、低い駆動電圧、及び高い発光効率と高い外部量子効率を示すことが分かる。
【０１４７】
一方、比較例１は一般的な蛍光発光用ドーパント材料であるＢＤ１を発光層に含むが、実施例１〜実施例４の場合、比較例１に比べ高い発光効率を示すことから、実施例の多環化合物は熱活性遅延蛍光発光することが分かる。
【０１４８】
つまり、比較例１とのドーパント化合物に比べ、実施例で使用された本発明の多環化合物の場合、電子供与部と電子受容部を一つの化合物単位で含むことで遅延蛍光発光することができ、高い素子効率を示す。また、比較例２は実施例１〜実施例４で使用したホスト物質を同じく使用し、ドーパントとして比較例化合物Ｃ１を使用しているが、比較例化合物Ｃ１は、複数個の電子供与部及び電子供与部を連結する電子受容部を含む本発明の多環化合物とは異なる構造を有する。これにより、比較例２は実施例に比べ相対的に高い駆動電圧、及び低い発光効率と低い外部量子効率値を有することが分かる。つまり、実施例で使用された多環化合物の場合、比較例で使用されたドーパント化合物に比べ低い駆動電圧でも優秀な素子効率を示す。
【０１４９】
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、該当する技術分野における熟練した当業者または該当する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。
【０１５０】
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。
【符号の説明】
【０１５１】
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
【図１】
2020090490.tif 000063
【図２】
2020090490.tif 000064
【図３】
2020090490.tif 000065
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月14日(2020.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１で表される多環化合物。
【化１】
2020090490.tif 000066
（前記化学式１において、
ＸはＳ、Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）、ＮＲａ、またはＢＲｂであり、
Ｒ１及び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５以上３０以下のヘテロアリール基であり、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、
Ｒａ及びＲｂ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５以上３０以下のヘテロアリール基であり、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、
ｍ及びｎはそれぞれ独立して０以上３以下の整数であり、
Ａｒ１及びＡｒ３はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基であり、
Ａｒ４及びＡｒ５はそれぞれ独立して、下記化学式２で表され、
【化２】
2020090490.tif 000067
前記化学式２において、
ｐは０または１であり、
ｐが１であれば、Ｙは単結合またはＣＲｃＲｄであり、
Ａｒ６及びＡｒ７はそれぞれ独立して、環形成炭素数５以上６０以下の炭化水素環基、または環形成原子であって、窒素原子を含まない環形成炭素数５以上６０以下のヘテロ環基であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒｃ及びＲｄ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５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互いに結合して環を形成し、
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。）
【請求項２】
前記化学式１は、下記化学式１−１で表される請求項１に記載の多環化合物。
【化３】
2020090490.tif 000068
【請求項３】
Ａｒ１は置換若しくは無置換のフェニレン基である請求項１に記載の多環化合物。
【請求項４】
前記化学式１は、下記化学式１−２Ａまたは化学式１−２Ｂで表される請求項１に記載の多環化合物。
【化４】
2020090490.tif 000069
【化５】
2020090490.tif 000070
【請求項５】
前記化学式１は、下記化学式１−３Ａまたは化学式１−３Ｂで表される請求項１に記載の多環化合物。
【化６】
2020090490.tif 000071
【化７】
2020090490.tif 000072
【請求項６】
前記化学式２は、下記化学式２−１または２−２で表される請求項１に記載の多環化合物。
【化８】
2020090490.tif 000073
【化９】
2020090490.tif 000074
【請求項７】
Ａｒ２及びＡｒ３は置換若しくは無置換のフェニル基である請求項１に記載の多環化合物。
【請求項８】
Ａｒ４及びＡｒ５は同じである請求項１に記載の多環化合物。
【請求項９】
前記化学式１で表される多環化合物は、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。
【請求項１０】
前記化学式１で表される多環化合物は、下記第１化合物群に示した化合物のうちから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］
【化１０】
2020090490.tif 000075
2020090490.tif 000076
2020090490.tif 000077
2020090490.tif 000078
2020090490.tif 000079
2020090490.tif 000080
2020090490.tif 000081
2020090490.tif 000082
【請求項１１】
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、請求項１乃至請求項１０のうちいずれか一つである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、これらの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。
【請求項１２】
前記発光層は、遅延蛍光を放出する請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
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で表される多環化合物を含む請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記発光層は、青色光を放出する請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
他の実施形態によると、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、前記化学式１で表される多環化合物を含む発光層と、前記発光層の上に配置された電子輸送領域と、前記電子輸送領域の上に配置された第２電極と、を含む有機電界発光素子が提供される。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、これらの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。