(57)【要約】      （修正有）【課題】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縮合環化合物を提供する。【解決手段】本発明の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少なくとも一つの有機層を含む。少なくとも一つの有機層は、下記式で表される縮合環化合物を含む。2019210286.tif 000173【選択図】図１
2019210286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
2019210286.tif 000124
【請求項２】
前記化学式１は、下記化学式１−１または化学式１−２で表される請求項１に記載の縮合環化合物。
【化１】
2019210286.tif 000125
・・・（化学式１−１）
【化２】
2019210286.tif 000126
・・・（化学式１−２）
【請求項３】
前記Ａｒ１は置換若しくは無置換のベンゼン環、または置換若しくは無置換のナフタレン環である請求項１に記載の縮合環化合物。
【請求項４】
前記Ａｒ２及び前記Ａｒ３は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のベンゼン環、置換若しくは無置換のナフタレン環、置換若しくは無置換のフェナントレン環、置換若しくは無置換のベンゾフラン環、置換若しくは無置換のジベンゾフラン環、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン環、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン環、置換若しくは無置換のピリジン環、または置換若しくは無置換のキノリン環である請求項１に記載の縮合環化合物。
【請求項５】
前記Ａｒ２及び前記Ａｒ３は同じである請求項１に記載の縮合環化合物。
【請求項６】
前記Ａｒ２及び前記Ａｒ３は、それぞれ独立して下記Ａｒ−ａ乃至Ａｒ−ｉのうちいずれか一つで表される請求項１に記載の縮合環化合物。
【化３】
2019210286.tif 000127
2019210286.tif 000128
2019210286.tif 000129
（前記Ａｒ−ａ乃至Ａｒ−ｉにおいて、
Ｒ１１〜Ｒ１９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シリル基、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、隣接する基と互いに結合して環を形成するか、又は互いに結合せず、
ａ１１〜ａ１９はそれぞれ独立して０以上４以下の整数であり、
点線部分は縮合環で結合される部分である。）
【請求項７】
前記化学式１は、下記化学式２−１または化学式２−２で表される請求項１に記載の縮合環化合物。
【化４】
2019210286.tif 000130
・・・（化学式２−１）
【化５】
2019210286.tif 000131
・・・（化学式２−２）
（前記化学式２−１乃至化学式２−２において、
Ｒ３及びＲ４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シリル基、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、隣接する基と互いに結合して環を形成するか、又は互いに結合せず、
ｙ及びｚはそれぞれ独立して０以上３以下の整数である。）
【請求項８】
前記Ｌは直接結合、または下記Ｌ１〜Ｌ４のうちいずれか一つで表される請求項１に記載の縮合環化合物。
【化６】
2019210286.tif 000132
【請求項９】
前記化学式１で表される縮合環化合物は、下記第１化合物群または第２化合物源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に記載の縮合環化合物。
［第１化合物群］
【化７】
2019210286.tif 000133
2019210286.tif 000134
2019210286.tif 000135
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2019210286.tif 000139
2019210286.tif 000140
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2019210286.tif 000145
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2019210286.tif 000147
2019210286.tif 000148
［第２化合物群］
【化８】
2019210286.tif 000149
2019210286.tif 000150
2019210286.tif 000151
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2019210286.tif 000160
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2019210286.tif 000170
2019210286.tif 000171
2019210286.tif 000172
【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縮合環化合物に関する。
【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、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励起子を生成し、生成された励起子が基底状態に戻る際に発生する光を利用し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あたり、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進められている。
【０００４】
一方、高効率の有機電界発光素子を実現するために、発光層のエキシトンエネルギーの拡散などを抑制するための正孔輸送層の材料の開発が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１５−０１１９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一つは、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縮合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、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物層と、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で表される縮合環化合物を含む有機電界発光素子が提供される。
【化１】
2019210286.tif 000003
【０００９】
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、を含み、前記正孔輸送領域は、前記化学式１で表される縮合環化合物を含む。
【００１０】
前記発光層は、青色光を発光するものであってもよい。
【００１１】
前記発光層は、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ジヒドロベンズアントラセン誘導体、及びトリフェニレン誘導体のうち少なくとも一つを含む。
【００１２】
前記化学式１は、下記化学式１−１または化学式１−２で表される。
【化２】
2019210286.tif 000004
・・・（化学式１−１）
【化３】
2019210286.tif 000005
・・・（化学式１−２）
前記化学式１−１及び化学式１−２において、Ａｒ１〜Ａｒ３、Ｌ、Ｒ１及びＲ２は前記化学式１で定義したとおりである。
【００１３】
前記Ａｒ１は置換若しくは無置換のベンゼン環、または置換若しくは無置換のナフタレン環である。
【００１４】
前記Ａｒ２及び前記Ａｒ３は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のベンゼン環、置換若しくは無置換のナフタレン環、置換若しくは無置換のフェナントレン環、置換若しくは無置換のベンゾフラン環、置換若しくは無置換のジベンゾフラン環、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン環、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン環、置換若しくは無置換のピリジン環、または置換若しくは無置換のキノリン環である。
【００１５】
前記Ａｒ２及び前記Ａｒ３は同じであってもよい。
【００１６】
前記Ａｒ２及び前記Ａｒ３は、それぞれ独立して下記Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｉのうちいずれか一つで表される。
【化４】
2019210286.tif 000006
2019210286.tif 000007
2019210286.tif 000008
前記Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｉにおいて、Ｒ１１〜Ｒ１９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シリル基、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、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよく、ａ１１〜ａ１９はそれぞれ独立して０以上４以下の整数であり、点線部分は前記化学式（１）における縮合環と結合される部分を示す。
【００１７】
前記化学式１は、下記化学式２−１または化学式２−２で表される。
【化５】
2019210286.tif 000009
・・・（化学式２−１）
【化６】
2019210286.tif 000010
・・・（化学式２−２）
前記化学式２−１及び化学式２−２において、Ｒ３〜Ｒ４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シリル基、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、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。ｙ及びｚはそれぞれ独立して０以上３以下の整数であり、Ｘ１〜Ｘ３、及びａ１〜ａ３は前記化学式１で定義したとおりである。
【００１８】
前記少なくとも一つの有機層は、下記第１化合物群及び第２化合物群で表される化合物のうち少なくとも一つを含む。
【００１９】
［第１化合物群］
【化７】
2019210286.tif 000011
2019210286.tif 000012
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【００２０】
［第２化合物群］
【化８】
2019210286.tif 000027
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2019210286.tif 000050
【００２１】
他の一実施形態によると、上述した化学式１で表される縮合環化合物が提供される。
【００２２】
上述した一実施形態による縮合環化合物は、有機電界発光素の材料として使用される。
【発明の効果】
【００２３】
一実施形態による有機電界発光素子は、低い駆動電圧、長寿命、及び高効率の改善された素子特性を示す。
【００２４】
一実施形態による縮合環化合物は、有機電界発光素子の正孔輸送領域に適用されて有機電界発光素子の長寿命及び高効率化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】
【００２６】
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。本明細書では、特定の実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を以下に述べる特定の開示形態に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。
【００２７】
各図面において、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ために使用されるが、前記構成要素は前記用語に限らない。前記用語は一つの構成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。
【００２８】
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。
【００２９】
本出願において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」あるとする場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」または「下部に」にあるとする場合、これは他の部分の「直下」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。また、本出願において、「上に」配置されるとは、上部だけでなく下部に配置される場合も含む。
【００３０】
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、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、アルコキシ基、炭化水素環基、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、置換されたものであってもよく、置換されていないものであってもよい。例えば、ビフェニ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。
【００３１】
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。
【００３２】
本明細書において、アルキル基は直鎖状、分枝鎖状、または環状であってもよい。アルキル基の炭素数は、１以上５０以下、１以上３０以下、１以上２０以下、１以上１０以下、または１以上６以下である。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉ−ブチル基、２−エチルブチル基、３、３−ジメチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、シクロペンチル基、１−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２−エチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、４−ｔ−ブチルシクロヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルペプチル基、２、２−ジメチルヘプチル基、２−エチルヘプチル基、２−ブチルヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｔーオクチル基、２−エチルオクチル基、２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルオクチル基、３、７−ジメチルオクチル基、シクロオクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、アダマンチル基、２−エチルデシル基、２−ブチルデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、２−エチルドデシル基、２−ブチルドデシル基、２−ヘキシルドデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、２−エチルヘキサデシル基、２−ブチルヘキサデシル基、２−ヘキシルヘキサデシル基、２−オクチルヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、２−エチルイコシル基、２−ブチルイコシル基、２−ヘキシルイコシル基、２−オクチルイコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、及びｎ−トリアコンチル基などが挙げられるが、これらに限らない。
【００３３】
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を意味する。炭化水素環基は環形成炭素数５以上２０以下の飽和炭化水素環基である。
【００３４】
本明細書において、アリール基は芳香族炭化水素環から誘導された任意の作用基または置換基を意味する。アリール基は、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。アリール基の環形成炭素数は、６以上３０以下、６以上２０以下、または６以上１５以下である。アリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニリル基、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。
【００３５】
本明細書において、フルオレニル基は置換されてもよく、２つの置換基が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。フルオレニル基が置換される場合の例示は以下のようである。但し、これに限らない。
【化９】
2019210286.tif 000051
【００３６】
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ものである。ヘテロアリール基がヘテロ原子を２つ以上含む場合、２つ以上のヘテロ原子は互いに同じであってもよく、異なってもよい。ヘテロアリール基は、単環式ヘテロ環基または多環式ヘテロ環基であってもよい。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、キナゾリル基、キノキサリニル基、フェノキサニル基、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、アリールアミノ基、またはへテロ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。
【００３９】
2019210286.tif 000052
【００４０】
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例の縮合環化合物について説明する。
【００４１】
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、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。
【００４２】
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。
【００４３】
一実施形態による有機発光素子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一実施形態に係る縮合環化合物を含むが、詳しくは、正孔輸送領域ＨＴＲに一実施形態に係る縮合環化合物が含まれてもよい。
【００４４】
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の断面図である。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の断面図を示すものである。一方、有機電界発光素子１０において、正孔輸送層ＨＴＬは、後述する一実施形態に係る縮合環化合物を含んでもよい。
【００４５】
第１電極ＥＬ１は導電性を有する。第１電極ＥＬ１は金属合金または導電性化合物からなる。第１電極層ＥＬ１はアノード（ａｎｏｄｅ)である。また、第１電極ＥＬ１は画素電極である。第１電極ＥＬ１は、透過型電極、半透過型電極、または反射型電極である。第１電極ＥＬ１が透過型電極であれば、第１電極ＥＬ１は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）などを含む。第１電極ＥＬ１が半透過型電極または反射型電極であれば、第１電極ＥＬ１はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの合金）を含む。また、前記物質で形成された反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどで形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。例えば、第１電極ＥＬ１はＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３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であってもよい。
【００４６】
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１００ｎｍ〜約１５０ｎｍであってもよい。
【００４７】
正孔輸送領域ＨＴＲは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
【００４８】
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で形成された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を有す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。
【００４９】
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。
【００５０】
正孔輸送領域ＨＴＲは、下記化学式１で表される一実施形態に係る縮合環化合物を含む。
【化１０】
2019210286.tif 000053
・・・（化学式１）
【００５１】
化学式１において、Ａｒ１〜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６以上４０以下の芳香族炭素環、または置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上４０以下の複素環である。但し、Ａｒ２及びＡｒ３はカルバゾール環ではない。
【００５２】
2019210286.tif 000054
【００５３】
よって、化学式１で表される縮合環化合物はコア部が一つのアミノ基が置換されたモノアミン化合物である。
【００５４】
2019210286.tif 000055
【００５５】
2019210286.tif 000056
【００５６】
2019210286.tif 000057
【００５７】
但し、Ａｒ２及びＡｒ３が置換若しくは無置換のカルバゾール環である場合を除く。つまり、化学式１において、縮合環部分が下記Ｅ１〜Ｅ３で表される場合を除く。
【化１１】
2019210286.tif 000058
【００５８】
一方、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のベンゼン環、置換若しくは無置換のナフタレン環、置換若しくは無置換のフェナントレン環、置換若しくは無置換のベンゾフラン環、置換若しくは無置換のジベンゾフラン環、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン環、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン環、置換若しくは無置換のピリジン環、または置換若しくは無置換のキノリン環である。詳しくは、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれ独立して、無置換のベンゼン環、無置換のナフタレン環、無置換のフェナントレン環、無置換のベンゾフラン環、無置換のジベンゾフラン環、無置換のベンゾチオフェン環、無置換のジベンゾチオフェン環、無置換のピリジン環、無置換のキノリン環である。
【００５９】
Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれ独立してＡｒ−ａ〜Ａｒ−ｉのうちいずれか一つで表されるものであってもよい。
【化１２】
2019210286.tif 000059
2019210286.tif 000060
2019210286.tif 000061
【００６０】
Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｉにおいて、Ｒ１１〜Ｒ１９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シリル基、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、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。Ａｒ−ａ〜Ａｒ−ｉにおいて、ａ１１及びａ１９は、それぞれ独立して０以上４以下の整数である。
【００６１】
一方、Ａｒ２及びＡｒ３は同じであってもよい。一実形態において、Ａｒ２及びＡｒ３は、同じアリール基または同じへテロアリール基であってもよい。
【００６２】
また、これとは異なって、一実施形態において、Ａｒ２及びＡｒ３は互いに異なってもよい。例えば、Ａｒ２及びＡｒ３は互いに異なるアリール基であるか、Ａｒ２及びＡｒ３のうちいずれか一つはアリール基で残りの一つはヘテロアリール基であってもよく、Ａｒ２及びＡｒ３は互いに異なるヘテロアリール基であってもよい。
【００６３】
2019210286.tif 000062
【００６４】
2019210286.tif 000063
【化１３】
2019210286.tif 000064
【００６５】
一方、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のビフェニリル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のテルフェニリル基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、置換若しくは無置換のカルバゾリル基、置換若しくは無置換のフェナントレニル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基である。
【００６６】
Ｒ１及びＲ２は同じであるか互いに異なってもよい。
【００６７】
2019210286.tif 000065
【化１４】
2019210286.tif 000066
【００６８】
上記Ｓ２において、Ｒ５及びＲ６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シリル基、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。
【００６９】
化学式１で表される一実施形態に係る縮合環化合物は、下記化学式１−１または化学式１−２で表される。
【化１５】
2019210286.tif 000067
・・・（化学式１−１）
【化１６】
2019210286.tif 000068
・・・（化学式１−２）
【００７０】
2019210286.tif 000069
【００７１】
一方、化学式１−１及び化学式１−２に対しては上述した化学式１に関する説明が同じく適用される。また、化学式１−１及び化学式１−２において、Ａｒ１〜Ａｒ３、Ｌ、Ｒ１及びＲ２に関しては上述した化学式１で説明したＡｒ１〜Ａｒ３、Ｌ、Ｒ１及びＲ２に関する説明が同じく適用される。
【００７２】
化学式１で表される一実施形態に係る縮合環化合物は、下記化学式２−１または化学式２−２で表される。
【化１７】
2019210286.tif 000070
・・・（化学式２−１）
【化１８】
2019210286.tif 000071
・・・（化学式２−２）
【００７３】
化学式２−１は、化学式１においてＡｒ１が置換若しくは無置換のベンゼン環である場合を示し、化学式２−１は、化学式１においてＡｒ１が置換若しくは無置換のナフタレン環である場合を示す。
【００７４】
化学式２−１及び化学式２−２において、Ｒ３〜Ｒ４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シリル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、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、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。
【００７５】
化学式２−１及び化学式２−２において、ｙ及びｚは、それぞれ独立して０以上３以下の整数である。ｙまたはｚが２以上の整数であれば、複数のＲ３または複数のＲ４は同じであるか少なくとも一つが互いに異なってもよい。
【００７６】
図１〜図３に示した一実施形態による有機発光素子１０には、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は、下記第１化合物群または第２化合物群で表された縮合環化合物のうち少なくとも一つを含む。例えば、一実施形態による有機電界発光素子１０の正孔輸送領域ＨＴＲは、下記第１化合物群または第２化合物群で表される縮合環化合物のうち少なくとも一つを含む。詳しくは、正孔輸送層ＨＴＬは、下記第１化合物群または第２化合物群で表される縮合環化合物のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００７７】
［第１化合物群］
【化１９】
2019210286.tif 000072
2019210286.tif 000073
2019210286.tif 000074
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【００７８】
［第２化合物群］
【化２０】
2019210286.tif 000088
2019210286.tif 000089
2019210286.tif 000090
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【００７９】
第１化合物群及び第２化合物群に開示した化合物のうち、ＳｉＰｈ３はフェニル基に置換されたシリル基、詳しくは、トリフェニルシリル基を示す。
【００８０】
上述した化学式１で表される縮合環化合物は、コア部に６つ以上の環が縮合された縮合環を含む。一つのアミノ基が縮合環に置換されていることにより良好な正孔輸送特性を示しながら、同時に改善した熱安定性と電子耐性を有する。
【００８１】
図１〜図３に示した一実施形態による有機電界発光素子１０において、正孔輸送領域ＨＴＲは第１化合物群及び第２化合物群の縮合環化合物を１種または２種以上含む。一方、正孔輸送領域ＨＴＲは、第１化合物群または第２化合物群の縮合環化合物以外の公知の物質を更に含んでもよい。
【００８２】
一実施形態による有機発光素子１０は、上述した一実施形態に係る縮合環化合物を正孔輸送領域ＨＴＲに含むが、公知の正孔注入材料または公知の正孔輸送材料が正孔輸送領域ＨＴＲ、または正孔注入層ＨＩＬ、及び正孔輸送層ＨＴＬのうち少なくとも一つに更に含まれてもよい。
【００８３】
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、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。
【００８４】
正孔輸送層ＨＴＬは、一実施形態に係る縮合環化合物以外に、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、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン）、ＴＡＰＣ（４，４’−シクロへキシリデンビス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン］）、ＨＭＴＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル）、ｍＣＰ（１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン）などを含んでもよい。
【００８５】
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。
【００８６】
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−ドーパントの一例としては、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。
【００８７】
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。
【００８８】
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の厚さを有するものであってもよい。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。
【００８９】
一実施形態による有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬは、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ジヒドロベンズアントラセン誘導体、またはトリフェニレン誘導体を含んでもよい。詳しくは、発光層ＥＭＬは、アントラセン誘導体またはピレン誘導体を含んでもよい。
【００９０】
発光層ＥＭＬは、下記化学式３で表されるアントラセン誘導体を含んでもよい。
【化２１】
2019210286.tif 000112
・・・（化学式３）
【００９１】
化学式３において、Ｒ３１〜Ｒ４０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シリル基、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。Ｒ３１〜Ｒ４０は隣接する基と互いに結合して飽和炭化水素環または不飽和炭化水素環を形成してもよい。
【００９２】
化学式３において、ｃ及びｄはそれぞれ独立して０以上５以下の整数である。
【００９３】
化学式３は、下記化学式３−１〜化学式３−６のうちいずれか一つで表されてもよい。
【化２２】
2019210286.tif 000113
2019210286.tif 000114
【００９４】
図１〜図３に示した一実施形態による有機電界発光素子１０において、発光層ＥＭＬはホスト及びドーパントを含むが、発光層ＥＭＬは上述した化学式３で表される化合物をホスト材料として含む。
【００９５】
発光層ＥＭＬは、４７０ｎｍ未満の波長領域を有する青色光を発光する青色発光層である。例えば、発光層ＥＭＬは、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、または約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長領域を有する藍色（ｄｅｅｐ  ｂｌｕｅ）光を発光する層であってもよい。
【００９６】
発光層ＥＭＬは、ホスト物質として該当技術分野で知られている一般的な材料を更に含んでもよい。例えば、発光層ＥＭＬはホスト材料として、ＤＰＥＰＯ（ビス［２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド）、ＣＢＰ（４，４−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル）、ｍＣＰ（１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン）、ＰＰＦ（２，８−ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン）、ＴｃＴａ（４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン）、及びＴＰＢｉ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）のうち少なくとも一つを含んでもよい。但し、これらに限らず、例えば、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）、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）などをホスト材料として使用してもよい。
【００９７】
一実施形態において、発光層ＭＥＬは、公知のドーパント材料として、スチリル誘導体（例えば、１，４−ビス［２−（３−Ｎ−エチルカルバゾリル）ビニル］ベンゼン（ＢＣｚＶＢ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、Ｎ−（４−（（Ｅ）−２−（６−（（Ｅ）−４−（ジフェニルアミノ）スチリル）ナフタレン−２−イル）ビニル）フェニル）−Ｎ−フェニルベンゼンアミン（Ｎ−ＢＤＡＶＢｉ）、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。
【００９８】
図１〜図３に示した一実施形態によ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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
電子輸送領域ＥＴＲは、真空蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法などのような多様な方法を利用して形成される。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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（リチウムキノリナート）、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタン族金属、またはＲｂＣｌ、Ｒｂｌのようなハロゲン化金属などが使用されてもよいが、これらに限らない。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が混合された物質からなってもよい。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップが約４ｅＶ以上の物質であってもよい。詳しくは、例えば、有機金属塩は、酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ  ａｃｅｔａｔｅ)、安息香酸塩金属塩（ｍｅｔａｌ  ｂｅｎｚｏａｔｅ)、アセト酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ  ａｃｅｔｏａｃｅｔａｔｅ）、アセチルアセト酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ  ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、またはステアリン酸金属塩（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
第２電極ＥＬ２が半透過型電極または反射型電極であれば、第２電極ＥＬ２はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらを含む化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。また、前記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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
また、図示していないが、一実施形態によ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−９−イル）トリフェニルアミン）、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）などを含むものであってもよい。
【０１０９】
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により、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。電子と正孔とは発光層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。
【０１１０】
上述した縮合環化合物は、有機電界発光素１０用材料として含まれる。本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、上述した縮合環化合物を第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ＣＰＬに含んでもよい。
【０１１１】
詳しくは、本発明の一実施形態による有機電界発光素子１０は、上述した縮合環化合物を第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に含むことにより、優れた発光効率と長寿命特性を示す。特に、一実施形態による有機電界発光素子１０は、上述した縮合環化合物を正孔輸送領域ＨＴＲに含むことにより、高い発光効率と向上された寿命特性、低駆動電圧の特性を示す。
【０１１２】
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縮合環化合物及び一実施形態により有機電界発光素子について詳しく説明する。また、下記実施例は、本発明の理解を助けるための一例示に過ぎず、本発明の範囲はこれに限らない。
【実施例】
【０１１３】
１．縮合環化合物の合成
まず、本実施形態による縮合環化合物の合成方法について、化合物Ａ８、化合物Ａ４８、化合物Ａ５７、化合物Ａ５９、化合物Ｂ４０、及び化合物Ｂ５３の合成方法を例示して具体的に説明する。また、以下で説明する縮合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縮合環化合物の合成法は下記実施例に限らない。
【０１１４】
（１）化合物Ａ８の合成
縮合環化合物Ａ８は、例えば、下記反応式１によって合成される。
［反応式１］
【化２３】
2019210286.tif 000115
【０１１５】
＜中間体ＩＭ−１の合成＞
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、インドールを２０．００ｇ（１７０．７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）２を１２．７８ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、５６．９ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３を１５７．３０ｇ（２ｅｑｕｉｖ、１．１３ｍｍｏｌ）、２−ヨード−１−ニトロベンゼンを５１．０１ｇ（１．２ｅｑｕｉｖ、２０４．９ｍｍｏｌ）、及び１，４−ジオキサンを３４１ｍＬ順次に添加して、２４時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応液をセライト（ｃｅｌｉｔｅ）でろ過して不溶性残渣を分離し、水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出し、有機層を食塩水で洗浄した後、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物である中間体ＩＭ−１（１７．０８ｇ、収率４２％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝２３８が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−１であることを確認した。
【０１１６】
＜中間体ＩＭ−２の合成＞
アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−１を１５．００ｇ（６３．０ｍｍｏｌ）、ｏ−ジクロロベンゼン１２６ｍＬ、及びＰ（ＯＥｔ）３を４１．８５ｇ（４ｅｑｕｉｖ、２５１．８ｍｍｏｌ）順次に添加して、１６０℃で２４時間加熱攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒を蒸留除去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物である中間体ＩＭ−２（１０．３９ｇ、収率８０％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝２０６が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−２であることを確認した。
【０１１７】
＜中間体ＩＭ−３の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−２を１０．００ｇ（４８．５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．８４ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、１．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを１１．６５ｇ（２．５ｅｑｕｉｖ、１２１．２ｍｏｌ）、トルエン２４２ｍＬ、１，２−ジブロモ−３−ジクロロベンゼン１３．１１ｇ（１ｅｑｕｉｖ、４８．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．９８ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、４．８ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−３（１１．４５ｇ、収率７５％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝３１４が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−３であることを確認した。
【０１１８】
＜化合物Ａ８の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−３を５．００ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．２７ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、０．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを３．０５ｇ（２ｅｑｕｉｖ、３１．８ｍｏｌ）、トルエン８０ｍＬ、ビス（４−ビフェニル）アミンを５．６２ｇ（１．１ｅｑｕｉｖ、１７．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．３２ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、１．６ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを追加して有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物のＡ８（７．６２ｇ、収率８０％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝５９９が分子イオンピークとして観測されたことにより、化合物Ａ８であることを確認した。
【０１１９】
（２）化合物Ａ４８の合成
縮合環化合物Ａ４８は、例えば、下記反応式２によって合成される。
［反応式２］
【化２４】
2019210286.tif 000116
【０１２０】
＜中間体ＩＭ−４の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−２を１０．００ｇ（４８．５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．８４ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、１．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを１１．６５ｇ（２．５ｅｑｕｉｖ、１２１．２ｍｏｌ）、トルエン２４２ｍＬ、１，２−ジブロモ−4−ジクロロベンゼン１３．１１ｇ（１ｅｑｕｉｖ、４８．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．９８ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、４．８ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを追加して有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−４（１１．１４ｇ、収率７３％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝３１４が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−４であることを確認した。
【０１２１】
＜化合物Ａ４８の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−４を５．００ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．２７ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、０．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを３．０５ｇ（２ｅｑｕｉｖ、３１．８ｍｏｌ）、トルエン８０ｍＬ、ビス（４−（ナフタレン−１−イル）フェニル）アミンを６．５０ｇ（１．１ｅｑｕｉｖ、１７．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．３２ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、１．６ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを追加して有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物Ａ４８（８．７７ｇ、収率８５％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝６４９が分子イオンピークとして観測されたことにより、化合物Ａ４８であることを確認した。
【０１２２】
（３）化合物Ａ５７の合成
縮合環化合物Ａ５７は、例えば、下記反応式３によって合成される。
［反応式３］
【化２５】
2019210286.tif 000117
【０１２３】
アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−４を５．００ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジ（４−ビフェニルイル）−４−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）アニリンを９．１５ｇ（１．１ｅｑｕｉｖ、１７．５ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３を６．５９ｇ（３ｅｑｕｉｖ、４７．７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４を０．９２ｇ（０．０５ｅｑｕｉｖ、０．８ｍｍｏｌ）、及びトルエン／エタノール（ＥｔＯＨ）／水（４／２／１）の混合溶液を１１０ｍＬ順次に添加して、８０℃で５時間加熱攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物のＡ５７（９．３４ｇ、収率８７％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝６７５が分子イオンピークとして観測されたことにより、化合物Ａ５７であることを確認した。
【０１２４】
（４）化合物Ａ５９の合成
縮合環化合物Ａ５９は、例えば、下記反応式４によって合成される。
［反応式４］
【化２６】
2019210286.tif 000118
【０１２５】
＜中間体ＩＭ−５の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−２を１０．００ｇ（４８．５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．８４ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、１．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを１１．６５ｇ（２．５ｅｑｕｉｖ、１２１．２ｍｏｌ）、トルエン２４２ｍＬ、２，３−ジブロモ−６−クロロナフタレンを１５．５４ｇ（１ｅｑｕｉｖ、４８．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．９８ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、４．８ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−５（１１．５０ｇ、収率６５％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝３６４が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−５であることを確認した。
【０１２６】
＜化合物Ａ５９の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−５を５．００ｇ（１３．７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．２４ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、０．４ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを２．６３ｇ（２ｅｑｕｉｖ、２７．４ｍｏｌ）、トルエンを６９ｍＬ、Ｎ−［４−（１−ナフタレンイル）フェニル］−４−ジベンゾチオフェニル−４−アミンを６．０５ｇ（１．１ｅｑｕｉｖ、１５．１ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．２８ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、１．４ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを追加して有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物のＡ５９（７．９０ｇ、収率７９％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝７２９が分子イオンピークとして観測されたことにより、化合物Ａ５９であることを確認した。
【０１２７】
（５）化合物Ｂ４０の合成
縮合環化合物Ｂ４０は、例えば、下記反応式５によって合成される。
［反応式５］
【化２７】
2019210286.tif 000119
【０１２８】
＜中間体ＩＭ−６の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、インドールを２０．００ｇ（１７０．７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）２を７．６７ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、３４．１ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３を９４．３８ｇ（２ｅｑｕｉｖ、６８２．９ｍｏｌ）、５−クロロ−２−ヨード−１−ニトロベンゼンを５８．０７ｇ（１．２ｅｑｕｉｖ、２０４．９ｍｍｏｌ）、及び１，４−ジオキサンを３４１ｍＬ順次に添加して、２４時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応液をセライトでろ過して不溶性残渣を分離し、残りの反応液に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−６（１８．６２ｇ、収率４０％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝２７２が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−６であることを確認した。
【０１２９】
＜中間体ＩＭ−７の合成＞
アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−６を１５．００ｇ（５５．０ｍｍｏｌ）、ｏ−ジクロロベンゼンを１１０ｍＬ、及びＰ（ＯＥｔ）３を３６．５６ｇ（４ｅｑｕｉｖ、２２０．０ｍｍｏｌ）順次に添加して、１６０℃で２４時間加熱攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒を蒸留し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物である中間体ＩＭ−７（１０．０６ｇ、収率７６％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝２４０が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−７であることを確認した。
【０１３０】
＜中間体ＩＭ−８の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−７を１０．００ｇ（４１．５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．７２ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、１．２ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを９．９８ｇ（２．５ｅｑｕｉｖ、１０３．９ｍｏｌ）、トルエンを２０８ｍＬ、１，２−ジブロモベンゼンを９．８０ｇ（１ｅｑｕｉｖ、４１．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．８４ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、４．２ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−３（１０．０７ｇ、収率７７％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝３１４が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−８であることを確認した。
【０１３１】
＜化合物Ｂ４０の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−８を５．００ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．２７ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、０．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを３．０５ｇ（２ｅｑｕｉｖ、３１．８ｍｏｌ）、トルエンを８０ｍＬ、Ｎ，Ｎ−ビス（３−ジベンゾフラニル）−アミンを６．１０ｇ（１．１ｅｑｕｉｖ、１７．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．３２ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、１．６ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物のＢ４０（７．０８ｇ、収率７１％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝６２７が分子イオンピークとして観測されたことにより、化合物Ｂ４０であることを確認した。
【０１３２】
（６）化合物Ｂ５３の合成
縮合環化合物Ｂ５３は、例えば、下記反応式６によって合成される。
［反応式６］
【化２８】
2019210286.tif 000120
【０１３３】
＜中間体ＩＭ−９の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、インドールを２０．００ｇ（１７０．７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）２を７．６７ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、３４．１ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３を９４．３８ｇ（２ｅｑｕｉｖ、６８２．９ｍｏｌ）、4−クロロ−２−ヨード−１−ニトロベンゼンを５８．０７ｇ（１．２ｅｑｕｉｖ、２０４．９ｍｍｏｌ）、及び１，４−ジオキサンを３４１ｍＬ順次に添加して、２４時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応液をセライトでろ過して不溶性残渣を分離し、残りの反応液に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−９（２０．９５ｇ、収率４５％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝２７２が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−９であることを確認した。
【０１３４】
＜中間体ＩＭ−１０の合成＞
アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−９を１５．００ｇ（５５．０ｍｍｏｌ）、ｏ−ジクロロベンゼンを１１０ｍＬ、及びＰ（ＯＥｔ）３を３６．５６ｇ（４ｅｑｕｉｖ、２２０．０ｍｍｏｌ）順次に添加して、１６０℃で２４時間加熱攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒を蒸留除去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物である中間体ＩＭ−１０（１０．９９ｇ、収率８３％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝２４０が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−１０であることを確認した。
【０１３５】
＜中間体ＩＭ−１１の合成＞
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−１０を１０．００ｇ（４１．５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．７２ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、１．２ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを９．９８ｇ（２．５ｅｑｕｉｖ、１０３．９ｍｏｌ）、トルエンを２０８ｍＬ、１，２−ジブロモベンゼンを９．８０ｇ（１ｅｑｕｉｖ、４１．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．８４ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、４．２ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物の中間体ＩＭ−１１（９．８１ｇ、収率７５％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝３１４が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体ＩＭ−１１であることを確認した。
【０１３６】
＜化合物Ｂ５３の合成＞
アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの三口フラスコに、中間体ＩＭ−１１を５．００ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２を０．２７ｇ（０．０３ｅｑｕｉｖ、０．５ｍｍｏｌ）、ＮａＯｔＢｕを３．０５ｇ（２ｅｑｕｉｖ、３１．８ｍｏｌ）、トルエンを８０ｍＬ、Ｎ−（９，９−ジフェニル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アニリンを７．１６ｇ（１．１ｅｑｕｉｖ、１７．５ｍｍｏｌ）、及びＰｔＢｕ３を０．３２ｇ（０．１ｅｑｕｉｖ、１．６ｍｍｏｌ）順次に添加して、６時間加熱還流攪拌した。常温まで空冷した後、反応溶媒に水を加えて有機層を分離した。水層にトルエンを加えて有機層を更に一度抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。ＭｇＳＯ４の分離と有機層の濃縮を行った後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（展開層としてへキサンとトルエンの混合溶媒を使用）で精製して、白色固体化合物のＢ５３（９．５１ｇ、収率８７％）を得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定で質量数ｍ／ｚ＝６８７が分子イオンピークとして観測されたことにより、化合物Ｂ５３であることを確認した。
【０１３７】
２．縮合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）
一実施形態に係る縮合環化合物を正孔輸送層に含む一実施形態によ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Ａ８、化合物Ａ４８、化合物Ａ５７、化合物Ａ５９、化合物Ｂ４０、及び化合物Ｂ５３の縮合環化合物を正孔輸送層材料として使用し、実施例１〜実施例６の有機電界発光素子を製作した。比較例１〜比較例４は、下記比較例化合物Ｃ１〜比較例化合物Ｃ４を正孔輸送層材料としてそれぞれ使用して有機電界発光素子を製作した。
【０１３８】
実施例１〜実施例６、及び比較例１〜比較例４において、正孔輸送層を形成するのに使用した化合物を表１に示した。
【表１】
2019210286.tif 000121
【０１３９】
まず、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。その後、６０ｎｍの厚さで２−ＴＮＡＴＡを蒸着し、正孔注入層を形成した。次に、実施例化合物または比較例化合物を３０ｎｍの厚さで蒸着し、正孔輸送層を形成した。
【０１４０】
次に、ＡＮＤにＴＢＰを３％ドーピングした２５ｎｍの厚さの発光層を形成した。次に、Ａｌｑ３を２５ｎｍの厚さで蒸着して電子輸送層を形成し、ＬｉＦを１ｎｍの厚さで蒸着して電気注入層を形成した。
【０１４１】
次に、Ａｌを１００ｎｍの厚さで蒸着して第２電極を形成した。
【０１４２】
実施例において、正孔注入層、正孔輸送領域、発光層、電子輸送領域、電気注入層、及び第２電極は、真空蒸着装置を利用して形成した。
【０１４３】
（有機電界発光素子の特性評価）
表２では、実施例１〜実施例６、及び比較例１〜比較例４の有機電界発光素子の評価結果を示した。表２において、製作された有機電界発光素子の駆動電圧、素子効率、及び素子寿命を比較して示した。表２に示した実施例及び比較例に対する特性評価の結果において、素子効率は電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２に対する電流効率値を示し、素子寿命は初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２からの輝度の半減時間を示す半減寿命を示している。
【０１４４】
実施例及び比較例の有機電界発光素子の電流密度、駆動電圧、及び発光効率は、Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅｔｅｒ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製、２４００シリーズ）、色彩輝度計ＣＳ−２００（Ｋｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ社製）、及び測定用プログラムのＬａｂＶＩＥＷ８．２を利用して暗室で測定した。
【表２】
2019210286.tif 000122
【０１４５】
表２の結果を参照すると、本発明の一実施形態に係る縮合環化合物を正孔輸送層材料として使用した有機電界発光素子の実施例は、比較例化合物を正孔輸送層に使用した比較例に比べ、低い駆動電圧、良好な素子寿命特性、及び高い発光効率を示すことが分かる。
【０１４６】
2019210286.tif 000123
【０１４７】
特に、実施例で提示された縮合環化合物は、コア部にインドロインドールを有するアミン化合物であり、それによって比較例に比べ低い駆動電圧と長寿命及び高効率を示すことが分かる。
【０１４８】
つまり、一実施形態に係る縮合環化合物を正孔輸送材料として使用した実施例の場合、縮合環化合物において、寿命改善に寄与するアミン部と、熱及び電荷耐性が優れているインドールまたはその誘導体が縮合されたコア部、またはピロロピロール骨格を有するコア部を取り入れ、アミン部による素子特性をより改善することで、長寿命を実現することができる。
【０１４９】
また、一実施形態に係る縮合環化合物において、ピロロピロール骨格を有するコア部に含まれた窒素原子が化合物の分子全体の正孔輸送能力を向上させて、有機電界発光素子内における正孔と電子の再結合確率を向上させることで、素子の発光効率を改善したと判断される。
【０１５０】
実施例１の場合、化合物Ａ８が縮合されたインドロインドール環がアミンの窒素原子側に曲げられた構造を有することで、高い発光効率を示している。これは、化合物Ａ８の縮合環化合物における全体分子の対称性が崩壊して結晶化が抑制され、正孔輸送性が改善されて発光層内における正孔と電子の再結合確率が向上されたためである。
【０１５１】
化合物Ａ４８、化合物Ａ５７、及び化合物Ａ５９をそれぞれ含む実施例２〜実施例４の場合、化合物のアミノ基は豊富な電子を有する窒素原子が２つ置換されたアリール環に置換されたものである。また、実施例６で使用された化合物Ｂ５３はアミノ基と結合するアリール環のパラ位置に窒素が置換されるものである。実施例２〜実施例４、及び実施例６の場合、素子寿命が著しく向上されている。これは、特にホモ状態でオービタルがヘテロ環まで十分に拡張されて、ラジカル状態での安定性が改善されたためである。
【０１５２】
また、化合物Ｂ４０を含む実施例５でも、他の実施例と同様に発光効率と素子寿命が釣り合っていずれも良好に改善されている。
【０１５３】
比較例１〜比較例３の比較例化合物はコア部に縮合した含窒素へテロ環を有するアミン化合物であるが、実施例に比べへテロ環に含まれる窒素原子の数が異なり、そのため実施例に比べ低い効率を示している。これは比較化合物の場合、キャリアバランスが崩れていることが原因であると思われる。よって、縮合されたヘテロ環に含まれた窒素原子が正孔輸送性の向上に大きく寄与することが分かる。
【０１５４】
比較例４ではインドロインドール骨格を含むアミン化合物を使用しているが、リジッド（ｒｉｇｉｄ）な縮合環コアを有していないため、高熱条件下で分解が起こりやすく、実施例に比べ素子寿命も短い。また、インドロインドール骨格の窒素原子に結合するフェニル基が直交することに因って分子間距離が遠くなり、正孔の伝播が遅くなることで、実施例よりも発光効率が低い。
【０１５５】
表２の結果を参照すると、本発明の一実施形態による縮合環化合物を正孔輸送層に含む場合、比較例化合物を正孔輸送層に含む場合に比べ、長寿命及び高効率を示すことが分かる。つまり、一実施形態に係る縮合環化合物は縮合された環部分であるコア部にピロロピロール骨格を含むアミン化合物であって、正孔輸送性を示すアミン化合物の特性を維持し、ピロロピロール骨格を含む縮合環部によって材料の電子耐性と膜質、及び熱安定性が向上されて、高い発光効率と長寿命を同時に実現することができる。
【０１５６】
また、一実施形態による有機電界発光素子は、上述した一実施形態に係る縮合環化合物を第１電極と第２電極との間に配置される少なくとも一つの有機層、または、詳しくは正孔輸送領域に含むことで、改善した発光効率と長寿命を実現することができる。
【０１５７】
以上に本発明の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。
【０１５８】
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】
【０１５９】
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】
2019210286.tif 000174
【図２】
2019210286.tif 000175
【図３】
2019210286.tif 000176