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JP7386937B2 - 多環化合物及びこれを用いた有機発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、多環化合物、及びこれを用いて作製した、向上した発光効率及び寿命特性を有する有機発光素子に関する。また、本発明の多環化合物をドーパントとして、アントラセン誘導体化合物をホストとして採用し、特に、アントラセン骨格に重水素を含む構造のアントラセン誘導体化合物を採用する際に、寿命特性及び発光効率が著しく向上し、優れた色純度を実現することができる高効率及び長寿命の有機発光素子に関する。
有機発光素子は、電子注入電極（カソード電極）から注入された電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と、正孔注入電極（アノード電極）から注入された正孔（ｈｏｌｅ）とが発光層で結合してエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、そのエキシトンがエネルギーを放出しながら発光する自発光型素子であり、このような有機発光素子は、低い駆動電圧、高い輝度、広い視野角及び速い応答速度を有し、フルカラー平板発光ディスプレイに適用可能であるという利点から、次世代光源として脚光を浴びている。
このような有機発光素子が前記のような特徴を発揮するためには、素子内の有機層の構造を最適化し、各有機層をなす物質である正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質、電子阻止物質などが安定かつ効率的な材料によって支えられることが先行しなければならないが、依然として、安定かつ効率的な有機発光素子用有機層の構造及び各材料の開発が継続して必要であるのが現状である。
特に、発光層から最大の効率を得るためには、正孔と電子がそれぞれ安定した電気化学的経路を介してドーパントに移動してエキシトンを形成できるように、ホストとドーパントのエネルギーバンドギャップを適切に組み合わせなければならない。
このように、有機発光素子の発光特性を改善できる素子の構造、及びこれを支える新たな材料に関する開発が継続して要求されているのが現状である。
また、安定したＰＬ量子効率の向上と共に、効率の向上及び色純度の改善に重要な因子が発光スペクトルのＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ、以下、「半値幅」と表す。）である。モバイル（Ｍｏｂｉｌｅ）、ＴＶなどのディスプレイは、高い色再現率を実現するために共振構造を使用する。光の経路を特定の波長で共振が起こるように設計すれば（以下、「共振フィルタ」と命名する。）、線幅が狭くなり、色純度が高くなる（Ｒ．Ｈ．Ｊｏｒｄａｎ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９６，ｖ６，１９９７，Ｈｕａｊｕｎ Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２００５，ｖ８７，１７３５０５）。有機物の発光スペクトルの半値幅は、通常、３０～１００ｎｍ（Ｂ．Ｍ．Ｋｒａｓｏｖｉｔｓｋｉｉ ｅｔ ａｌ．Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＶＣＨ ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）であるので、半値幅がさらに小さい発光物質は、共振素子でさらなる効率の増加を期待することができる。
従来の青色ドーパントとして使用される物質は、ペリレン（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎｅ）、アントラセン（Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）、ピレン（Ｐｙｒｅｎｅ）などの蛍光分子の活用が多くの比重を占めていたが、ドーパントの発光スペクトルの半値幅（Ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）が広いため、素子の作製時に純粋な青色光を活用できないという欠点がある。このような特性は、素子の共振構造において青色の効率を減少させるだけでなく、濃い青色（Ｄｅｅｐ Ｂｌｕｅ）区間の活用を困難にする主な理由である。
また、４５５ｎｍ以下の短波長ブルーライト（Ｂｌｕｅ Ｌｉｇｈｔ、青色光）は、網膜細胞を破壊し、ひどい場合には白内障、黄斑変性のような疾患を引き起こすことがあるので、このような人体有害性の問題を解決するために、バイオブルー（Ｂｉｏ Ｂｌｕｅ）と呼ばれる技術も開発されている。バイオブルーは、青色を帯びたブルーＯＬＥＤ素子の中心波長を短波長から長波長に移動させて、有害波長である青色光を最大限減少させながらも、正確な色を表現できる技術である。有害波長の割合を６％以上減少させる場合、ブルーライトが網膜に及ぼす影響が事実上ほとんどないと解釈されるので、コンピュータ、携帯電話、並びに拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、ＡＲ）及び仮想現実（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ、ＶＲ）機器のようなディスプレイ装置を長時間使用する消費者の視力保護のための研究開発も続けられている。
したがって、本発明は、素子の有機層に採用されて高効率及び長寿命特性を有する素子を実現することができ、発光スペクトルでの半値幅がより一層小さくなって、さらなる効率の増大と共に向上した色純度を実現することができる化合物、及びこれをドーパントとして採用しながら、特徴的構造のホスト化合物を共に採用した有機発光素子を提供しようとする。
本発明は、上記課題を解決するために、下記化学式１または化学式２で表される多環化合物を提供する。
また、本発明は、上記課題を解決するために、第１電極、前記第１電極に対向する第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在する有機層を含む有機発光素子であって、前記有機層は、ホストとドーパントを含む発光層を含み、前記ドーパントは、化学式１及び化学式２で表される化合物のうちの少なくとも１種以上を含み、前記ホストは、化学式３で表されるアントラセン化合物である有機発光素子を提供する。

前記化学式３で表される化合物は、重水素を含む構造であることを特徴とし、すなわち、前記Ｒ１１～Ｒ１８のうちの少なくとも１つ以上は重水素であり、追加のＡｒ１～Ａｒ４の水素が重水素で置換されてもよい。
前記化学式１、化学式２及び化学式３の特徴的な構造と各置換基の定義、及びこれによって実現される具体的な化合物については後述する。
本発明に係る多環化合物は、シリル基を置換基として有するボロン含有多環化合物であって、これを素子内の有機層に採用することで、向上した色純度と共に、優れた発光効率及び長寿命特性を有する高効率・長寿命の有機発光素子を実現することができる。
また、本発明に係る有機発光素子は、シリル基を置換基として有するボロン含有多環化合物をドーパントとして、アントラセン誘導体化合物をホストとして採用し、特に、アントラセン骨格に重水素を含む構造のアントラセン誘導体化合物をホストとして発光層に採用する際に、長寿命及び高効率の有機発光素子を実現できるので、照明素子はもちろんのこと、平板、フレキシブル、ウェアラブルディスプレイなど様々なディスプレイ素子に有用に活用することができる。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、下記化学式１または化学式２で表される多環化合物に関し、これを通じて、向上した色純度と共に、高効率及び長寿命の有機発光素子を実現することができる。
前記化学式１及び化学式２において、
Ｘは、Ｂ、Ｐ＝Ｏ、Ｐ＝ＳまたはＡｌであり、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、ＮＲ１、Ｏ、Ｓ、ＣＲ２Ｒ３またはＳｉＲ４Ｒ５であり、Ｙ３は、ＯまたはＳである。
本発明の一実施例によれば、ＸはＢ（ボロン）であってもよい。
Ａ１～Ａ３環は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数５～５０の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の炭素数２～５０の芳香族ヘテロ環、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族環、及び置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環から選択される。
本発明の一実施例によれば、前記Ａ２環は、置換もしくは非置換の炭素数０～３０のアミン基を置換基として有することを特徴とする。
本発明の一実施例によれば、前記アミン基はジアリールアミン基であってもよく、前記ジアリールアミン基のアリール基のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のフェニル基であってもよく、前記フェニル基の置換基は、オルト位に置換された炭素数６～２０のアリール基であってもよい。
また、前記Ｒ及びＲ１～Ｒ５は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～５０のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数５～３０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数０～３０のアミン基、置換もしくは非置換の炭素数０～３０のシリル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選択されるいずれか１つであるが、前記複数のＲが置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基のみからなるものは除外される。
本発明の一実施例によれば、前記複数のＲのうちの少なくとも１つ以上は、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリール基であってもよい。
また、前記Ｒ１～Ｒ５は、前記Ａ１～Ａ３環と連結されて脂環族または芳香族の単環もしくは多環をさらに形成することができる。
また、前記複数のＲは、互いに連結されて脂環族または芳香族の単環もしくは多環をさらに形成することができる。
また、前記Ｒ２とＲ３及びＲ４とＲ５は、それぞれ、互いに連結されて脂環族または芳香族の単環もしくは多環をさらに形成することができる。
本発明の一実施例によれば、前記化学式１または化学式２で表される化合物の水素のうちの少なくとも１つ以上は重水素で置換されてもよい。
本発明の一実施例によれば、前記化学式１は下記化学式１－１で表され、前記化学式２は下記化学式２－１で表される、多環化合物であってもよい。
前記化学式１－１及び化学式２－１において、Ａ１、Ａ２、Ｘ、Ｙ１～Ｙ３及びＲの定義は、前記化学式１及び化学式２で定義したものと同一であるが、複数のＲのうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリール基である。
また、本発明は、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と第２電極との間に介在する１層以上の有機層からなる有機発光素子に関し、前記有機層は、ホストとドーパントを含む発光層を含み、ドーパントは、化学式１及び化学式２で表される化合物のうちの少なくとも１種以上を含み、ホストは、下記化学式３で表されるアントラセン化合物であることを特徴とする有機発光素子に関する。
前記化学式３において、
前記Ｒ１１～Ｒ１８は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～５０のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数５～３０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数０～３０のアミン基、置換もしくは非置換の炭素数０～３０のシリル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選択される。
但し、前記Ｒ１１～Ｒ１８のうちの少なくとも１つ以上は重水素であることを特徴とし、本発明の一実施例によれば、Ｒ１１～Ｒ１８のうちの少なくとも４つは重水素であってもよい。
Ａｒ１及びＡｒ３は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリーレン基、または置換もしくは非置換の炭素数５～３０のヘテロアリーレン基である。
Ａｒ２及びＡｒ４は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～５０のヘテロアリール基、及び置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環基から選択される。
Ｄｎは、Ａｒ１～Ａｒ４の水素が重水素で置換された個数を意味し、ｎは、０～５０の整数である。
このように、本発明に係る前記化学式３で表される化合物は、アントラセンに少なくとも１つ以上の重水素が導入された化合物であり、追加の重水素をさらに含むことができる。
本発明の一実施例によれば、前記化学式３のＲ１１～Ｒ１８のうちの少なくとも４つ以上が重水素であってもよい。
一方、前記化学式１、化学式２及び化学式３において、「置換もしくは非置換の」という用語は、Ａ１～Ａ３、Ｒ及びＲ１～Ｒ５などがそれぞれ、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化されたアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールアルキル基、アルコキシ基、アルキルアミン基、アリールアミン基、ヘテロアリールアミン基、アルキルシリル基、アリールシリル基、及びアリールオキシ基からなる群から選択された１又は２以上の置換基で置換されるか、前記置換基のうちの２以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。
また、前記「置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基」、「置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基」などでの前記アルキル基またはアリール基の炭素数の範囲は、前記置換基が置換された部分を考慮せずに非置換のものと見なしたときのアルキル部分またはアリール部分を構成する全炭素数を意味する。例えば、パラ位にブチル基が置換されたフェニル基は、炭素数４のブチル基で置換された炭素数６のアリール基に該当することを意味する。
また、本発明において、隣接する基と互いに結合して環を形成するという意味は、隣接する基と互いに結合して置換もしくは非置換の脂環族または芳香族環を形成できることを意味し、「隣接する置換基」は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環においてオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２個の置換基、及び脂肪族環において同一炭素に置換された２個の置換基は、互いに「隣接する置換基」として解釈され得る。
本発明において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖であってもよく、具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、１－メチル－ブチル基、１－エチル－ブチル基、ペンチル基、ｎ－ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ヘキシル基、ｎ－ヘキシル基、１－メチルペンチル基、２－メチルペンチル基、４－メチル－２－ペンチル基、３，３－ジメチルブチル基、２－エチルブチル基、ヘプチル基、ｎ－ヘプチル基、１－メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、ｎ－オクチル基、ｔｅｒｔ－オクチル基、１－メチルヘプチル基、２－エチルヘキシル基、２－プロピルペンチル基、ｎ－ノニル基、２，２－ジメチルヘプチル基、１－エチル－プロピル基、１，１－ジメチル－プロピル基、イソヘキシル基、２－メチルペンチル基、４－メチルヘキシル基、５－メチルヘキシル基などがあるが、これらに限定されない。
本発明において、アルケニル基は、直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよく、具体的には、ビニル基、１－プロペニル基、イソプロペニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１－ペンテニル基、２－ペンテニル基、３－ペンテニル基、３－メチル－１－ブテニル基、１，３－ブタジエニル基、アリル基、１－フェニルビニル－１－イル基、２－フェニルビニル－１－イル基、２，２－ジフェニルビニル－１－イル基、２－フェニル－２－（ナフチル－１－イル）ビニル－１－イル基、２，２－ビス（ジフェニル－１－イル）ビニル－１－イル基、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本発明において、アルキニル基もまた、直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよく、エチニル（ｅｔｈｙｎｙｌ）、２－プロピニル（２－ｐｒｏｐｙｎｙｌ）などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
本発明において、芳香族炭化水素環またはアリール基は、単環式または多環式であってもよく、単環式アリール基の例としては、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、スチルベン基などがあり、多環式アリール基の例としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、ペリレニル基、テトラセニル基、クリセニル基、フルオレニル基、アセナフタセニル基、トリフェニレン基、フルオランテン基などがあるが、本発明の範囲がこれらの例のみに限定されるものではない。
本発明において、芳香族ヘテロ環またはヘテロアリール基は、ヘテロ原子のうち１つ以上を含む芳香族環であって、その例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、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、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、フェナントロリン基、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などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
本発明において、脂肪族炭化水素環とは、芳香族ではない環であって、炭素と水素原子のみからなる環を意味し、その例として単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよく、多環とは、他の環基と直接連結又は縮合された基を意味するものであって、他の環基とは、脂肪族炭化水素環であってもよいが、他の種類の環基、例えば、脂肪族ヘテロ環、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、アダマンチル基、３－メチルシクロペンチル基、２，３－ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、３－メチルシクロヘキシル基、４－メチルシクロヘキシル基、２，３－ジメチルシクロヘキシル基、３，４，５－トリメチルシクロヘキシル基、４－ｔｅｒｔ－ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル、そして、シクロヘキサン、シクロペンタンなどのシクロアルカン、そして、シクロヘキセン、シクロブテンなどのシクロアルケンを含み、これに限定されるものではない。
本発明において、脂肪族ヘテロ環とは、ヘテロ原子のうち１つ以上を含む脂肪族環を意味し、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮまたはＳｉなどの異種原子を含むものであって、これもまた単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよく、多環とは、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカン、ヘテロシクロアルケン基などが他の環基と直接連結又は縮合された基を意味するものであって、他の環基とは、脂肪族ヘテロ環であってもよいが、他の種類の環基、例えば、脂肪族炭化水素環、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。
本発明において、脂肪族芳香族混合環または脂肪族芳香族混合環基は、２以上の環が互いに縮合されており、分子全体が非芳香族性（ｎｏｎ－ａｒｏｍａｃｉｔｙ）を有する環を意味し、また、多環の非芳香族縮合ヘテロ環は、縮合非芳香族炭化水素環において、Ｃ以外に、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから選択されたヘテロ原子を含むことを意味するものであって、その例としては、テトラリン、１，１，４，４－テトラメチル－１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン、１，２，３，４，４ａ，９ｂ－ヘキサヒドロジベンゾフラン、２，３，４，４ａ，９，９ａ－ヘキサヒドロ－４ａ，９ａ－ジメチル－１Ｈ－カルバゾール、５，６，７，８－テトラヒドロキノリンなどであってもよく、これに限定されない。
本発明において、アルコキシ基は、具体的には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソブチルオキシ、ｓｅｃ－ブチルオキシ、ペンチルオキシ、ｉｓｏ－アミルオキシ、ヘキシルオキシなどであってもよいが、これらのみに限定されるものではない。
本発明において、シリル基は、－ＳｉＨ３、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルキルアリールシリル基、アリールヘテロアリールシリル基、ヘテロアリールシリル基などを含むことができ、アリールシリル基は、－ＳｉＨ３において、１つまたは２つまたは３つの水素がアリール基で置換されたシリル基を意味し、アルキルシリル基は、－ＳｉＨ３において、１つまたは２つまたは３つの水素がアルキルで置換されたシリル基を意味するものであり、アルキルアリールシリル基は、－ＳｉＨ３において、それぞれ少なくとも１つの水素がアルキル基及びアリール基で置換されてアルキル基１つ又は２つとこれに対応するアリール基２つ又は１つを含むシリル基を意味し、アリールヘテロアリールシリル基は、－ＳｉＨ３において、それぞれ少なくとも１つの水素がアリール基及びヘテロアリール基で置換されてアリール基１つ又は２つとこれに対応するヘテロアリール基２つ又は１つを含むシリル基を意味し、ヘテロアリールシリル基は、－ＳｉＨ３において、１つまたは２つまたは３つの水素がヘテロアリール基で置換されたシリル基を意味するものであって、前記アリールシリル基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールシリル基、置換もしくは非置換のジアリールシリル基、または置換もしくは非置換のトリアリールシリル基があり、前記アルキルシリル基及びヘテロアリールシリル基においても同様である。
ここで、前記アリールシリル基、ヘテロアリールシリル基及びアリールヘテロアリールシリル基でのそれぞれのアリール基は、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く、前記アリールシリル基、ヘテロアリールシリル基及びアリールヘテロアリールシリル基でのそれぞれの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。
また、前記シリル基の具体的な例としては、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリフェニルシリル、トリメトキシシリル、ジメトキシフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル、ジフェニルビニルシリル、メチルシクロブチルシリル、ジメチルフリルシリルなどが挙げられ、前記シリル基中の１つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能する。
本発明において、アミン基は、－ＮＨ２、アルキルアミン基、アリールアミン基、アルキルアリールアミン基、アリールヘテロアリールアミン基、ヘテロアリールアミン基などを含むことができ、アリールアミン基は、－ＮＨ２において、１つまたは２つの水素がアリール基で置換されたアミンを意味し、アルキルアミン基は、－ＮＨ２において、１つまたは２つの水素がアルキルで置換されたアミンを意味するものであり、アルキルアリールアミン基は、－ＮＨ２において、１つの水素はアルキル基、残りの１つの水素はアリール基で置換されたアミンを意味し、アリールヘテロアリールアミン基は、－ＮＨ２において、１つの水素はアリール基で置換され、残りの１つの水素はヘテロアリール基で置換されたアミンを意味し、ヘテロアリールアミン基は、－ＮＨ２において、１つまたは２つの水素がヘテロアリール基で置換されたアミンを意味するものであって、前記アリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールアミン基、置換もしくは非置換のジアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリアリールアミン基があり、前記アルキルアミン基及びヘテロアリールアミン基においても同様である。
ここで、前記アリールアミン基、ヘテロアリールアミン基及びアリールヘテロアリールアミン基でのそれぞれのアリール基は、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く、前記アリールアミン基、ヘテロアリールアミン基及びアリールヘテロアリールアミン基でのそれぞれの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。
本発明において、アリールオキシ基及びアリールチオキシ基におけるアリール基は、前述したアリール基の例示と同一であり、具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ｐ－トリルオキシ基、ｍ－トリルオキシ基、３，５－ジメチル－フェノキシ基、２，４，６－トリメチルフェノキシ基、ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノキシ基、３－ビフェニルオキシ基、４－ビフェニルオキシ基、１－ナフチルオキシ基、２－ナフチルオキシ基、４－メチル－１－ナフチルオキシ基、５－メチル－２－ナフチルオキシ基、１－アントリルオキシ基、２－アントリルオキシ基、９－アントリルオキシ基、１－フェナントリルオキシ基、３－フェナントリルオキシ基、９－フェナントリルオキシ基などがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、２－メチルフェニルチオキシ基、４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニルチオキシ基などがあるが、これに限定されるものではない。
本発明において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素がある。
より具体的には、本発明に係る化学式１及び化学式２で表される多環化合物は、下記化合物から選択されるいずれか１つであってもよく、これを通じて、化学式１及び化学式２の構造及び具体的な置換基を明確に確認することができ、但し、これによって本発明に係る化学式１及び化学式２の範囲が限定されるものではない。








前記具体的な化合物から確認できるように、本発明によれば、ボロン（Ｂ）などを含んで特徴的構造の多環を形成し、これに特徴的な置換基を導入して、その置換基の固有の特性を有する有機発光素子用材料を合成することで、各有機層で要求する条件を満たす物質、好ましくは発光層に採用される物質を製造することができ、これを通じて、高効率及び長寿命の有機発光素子を実現することができる。
また、本発明に係る化合物は、ＥＬ発光スペクトルでの半値幅（ＦＷＨＭ、Ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）が２０ｎｍ以下の値を有し、好ましくは、１５ｎｍ～２０ｎｍの値を有する。これを通じて、本発明に係る化合物を素子の発光層内のドーパント化合物として採用する場合に効率が増加し、半値幅の減少による向上した色純度を得ることができる。
また、本発明に係る有機発光素子のホストは、下記のアントラセン誘導体化合物から選択されるいずれか１つであってもよく、但し、これによってその範囲が制限されるものではない。



















本発明の一実施例によれば、ホストとドーパントを含む発光層を含み、ドーパントは、前記化学式１及び化学式２で表される多環化合物のうちの少なくとも１種以上を含み、ホストは、前記化学式３で表されるアントラセン化合物であることを特徴とする。
本発明の一実施例によれば、前記化学式３で表されるアントラセンホスト化合物は、下記のアントラセン骨格に重水素を含む構造のアントラセン誘導体化合物から選択されるいずれか１つであってもよく、但し、これによってその範囲が制限されるものではない。


















このとき、前記発光層内のドーパントの含量は、通常、ホスト約１００重量部を基準として約０．０１～約２０重量部の範囲で選択されてもよく、これに限定されるものではない。
また、前記発光層は、前記本発明に係るドーパント及びホスト化合物以外にも、様々なホスト及び様々なドーパント物質をさらに含むことができ、特に、発光層のホストは、互いに異なる化合物が２種以上混合又は積層されて使用され得る。
本発明の一実施例に係る有機発光素子は、第１電極、第２電極、及びこれらの間に配置された有機層を含む構造からなることができ、本発明に係る化学式１または化学式２の多環化合物、そして、化学式３で表されるアントラセン化合物を素子の有機層に使用する以外は、当技術分野での通常の素子の製造方法及び材料を使用して製造することができる。
本発明に係る有機発光素子の有機層は単層構造からなってもよいが、２層以上の有機層が積層された多層構造からなることができる。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、発光層、電子阻止層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有することができる。しかし、これに限定されず、さらに少ない数またはさらに多くの数の有機層を含むこともでき、本発明に係る好ましい有機発光素子の有機層の構造などについては、後述する実施例でより詳しく説明する。
本発明に係る有機発光素子は、アノード、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及びカソードを含み、必要に応じて、アノードと正孔輸送層との間に正孔注入層をさらに含むことができ、また、電子輸送層とカソードとの間に電子注入層をさらに含むことができ、それ以外にも、１層又は２層の中間層をさらに形成することもでき、正孔阻止層又は電子阻止層をさらに形成させることもできる。
本発明の好ましい一実施例として、本発明は、前記第１電極と第２電極との間に介在する有機層が発光層を含み、前記発光層は、ホストとドーパントからなり、本発明に係る前記化学式１または化学式２で表される多環化合物を発光層内のドーパントとして含むことができる。
また、前記発光層は、前記ドーパント及びホスト以外にも、様々なホスト及び様々なドーパント物質をさらに含むことができる。
一方、本発明の一実施例に係る有機発光素子の具体的な構造、その製造方法及び各有機層の材料について説明すると、次の通りである。
まず、基板の上部にアノード電極用物質をコーティングしてアノードを形成する。ここで、基板としては、通常の有機発光素子で使用される基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取り扱いの容易性及び防水性に優れた有機基板又は透明プラスチック基板が好ましい。そして、アノード電極用物質としては、透明でかつ伝導性に優れた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用する。
前記アノード電極の上部に正孔注入層物質を真空熱蒸着又はスピンコートして正孔注入層を形成し、その次に、前記正孔注入層の上部に正孔輸送層物質を真空熱蒸着又はスピンコートして正孔輸送層を形成する。
前記正孔注入層の材料は、当技術分野で通常使用されるものであれば、特に制限されずに使用することができ、具体的な例示として、２－ＴＮＡＴＡ［４，４’，４”－ｔｒｉｓ（２－ｎａｐｈｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）－ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ］、ＮＰＤ［Ｎ，Ｎ’－ｄｉ（１－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）］、ＴＰＤ［Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ－Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ（３－ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）－１，１’－ｂｉｐｈｅｎｙｌ－４，４’－ｄｉａｍｉｎｅ］、ＤＮＴＰＤ［Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ－Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ－［４－（ｐｈｅｎｙｌ－ｍ－ｔｏｌｙｌ－ａｍｉｎｏ）－ｐｈｅｎｙｌ］－ｂｉｐｈｅｎｙｌ－４，４’－ｄｉａｍｉｎｅ］、ＨＡＴ－ＣＮ［１，４，５，８，９，１１－Ｈｅｘａａｚａｔｒｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅｈｅｘａｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ］などを使用することができる。
また、前記正孔輸送層の材料も、当技術分野で通常使用されるものであれば、特に制限されず、例えば、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）、またはＮ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルベンジジン（α－ＮＰＤ）などを使用することができる。
次いで、前記正孔輸送層の上部に正孔補助層及び発光層を続いて積層し、前記発光層の上部に選択的に、正孔阻止層を真空蒸着方法又はスピンコーティング方法で薄膜として形成することができる。前記正孔阻止層は、正孔が有機発光層を通過してカソードに流入する場合には、素子の寿命及び効率が減少するため、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）レベルが非常に低い物質を使用することによって、このような問題を防止する役割を果たす。このとき、使用される正孔阻止物質は、特に制限されないが、電子輸送能力を有し、かつ発光化合物よりも高いイオン化ポテンシャルを有しなければならず、代表的にＢＡｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使用され得る。
前記正孔阻止層に使用される物質として、ＢＡｌｑ、ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ、ＴＰＢＩ、ＮＴＡＺ、ＢｅＢｑ２、ＯＸＤ－７、Ｌｉｑなどが使用されてもよいが、これに限定されるものではない。
このような正孔阻止層上に電子輸送層を真空蒸着方法又はスピンコーティング方法を通じて蒸着した後に電子注入層を形成し、前記電子注入層の上部にカソード形成用金属を真空熱蒸着してカソード電極を形成することによって、本発明の一実施例に係る有機発光素子が完成する。
ここで、カソード形成用金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム－リチウム（Ａｌ－Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム－インジウム（Ｍｇ－Ｉｎ）、マグネシウム－銀（Ｍｇ－Ａｇ）などを使用することができ、前面発光素子を得るためには、ＩＴＯ、ＩＺＯを用いた透過型カソードを使用することができる。
前記電子輸送層の材料としては、カソードから注入された電子を安定に輸送する機能を行う公知の電子輸送物質を用いることができる。公知の電子輸送物質の例としては、キノリン誘導体、特に、トリス（８－キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ＴＡＺ、ＢＡｌｑ、ベリリウムビス（ベンゾキノリン－１０－オラート）（ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ ｂｉｓ（ｂｅｎｚｏｑｕｉｎｏｌｉｎ－１０－ｏｌａｔｅ：Ｂｅｂｑ２）、オキサジアゾール誘導体であるＰＢＤ、ＢＭＤ、ＢＮＤなどのような材料を使用することもできる。
また、前記有機層のそれぞれは、単分子蒸着方式又は溶液工程によって形成されてもよい。ここで、前記蒸着方式は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を真空又は低圧状態で加熱などを通じて蒸発させて薄膜を形成する方法を意味し、前記溶液工程は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を溶媒と混合し、これをインクジェット印刷、ロールツーロールコーティング、スクリーン印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティングなどのような方法を通じて薄膜を形成する方法を意味する。
また、本発明に係る有機発光素子は、平板ディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色又は白色の平板照明用装置、及び単色又は白色のフレキシブル照明用装置から選択される装置に使用することができる。
以下、好ましい実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明をより具体的に説明するためのもので、本発明の範囲がこれによって制限されないということは、当業界における通常の知識を有する者には自明であろう。
合成例１：［２］の合成
合成例１－１：Ａ－１の合成
反応器に＜Ａ－１ａ＞５０ｇとテトラヒドロフラン５０ｍＬを投入した後、－７８℃で２．０Ｍリチウムジイソプロピルアミド溶液１４０ｍＬを滴加した。－７８℃で３時間撹拌した後、ヘキサクロロエタンをゆっくり入れ、常温に昇温した後、１６時間撹拌した。酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、＜Ａ－１＞を得た。（４２．５ｇ、７８．９％）
合成例１－２：Ａ－２の合成
反応器に＜Ａ－１＞３７．５ｇ、＜Ａ－２ａ＞１２．７ｇ、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）１．４２ｇ、ビス（ジフェニルホスフィノ）－１，１’－ビナフチル０．９６ｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド１４．９ｇ、トルエン３７５ｍＬを入れ、３時間還流撹拌した。常温に冷却した後、酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、＜Ａ－２＞を得た。（２４ｇ、５６％）
合成例１－３：Ａ－３の合成
反応器に＜Ａ－２＞２４ｇ、＜Ａ－３ａ＞１６．３ｇ、ビス（トリ－ｔｅｒｔ－ブチルホスフィン）パラジウム（０）０．４ｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド８．３ｇ、トルエン２４０ｍＬを投入した後、６時間還流撹拌した。常温に冷却した後、酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して＜Ａ－３＞を得た。（３１．４ｇ、９７．５％）
合成例１－４：Ａ－４の合成
反応器に＜Ａ－４ａ＞５０ｇ、＜Ａ－４ｂ＞７５．４ｇ、酢酸パラジウム０．８ｇ、キサントホス２．０５ｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド２５．６ｇ、トルエン５００ｍＬを投入した後、６時間還流撹拌した。常温に冷却した後、酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、＜Ａ－４＞を得た。（５５ｇ、７１．０％）
合成例１－５：Ａ－５の合成
反応器に＜Ａ－４＞５５ｇ、＜Ａ－２ａ＞２０．６ｇ、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）２．３ｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド２４．２ｇ、ビス（ジフェニルホスフィノ）－１，１’－ビナフチル１．５ｇ、トルエン５５０ｍＬを投入した後、６時間還流撹拌した。常温に冷却した後、酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、＜Ａ－５＞を得た。（４６．８ｇ、８４．７％）
合成例１－６：Ａ－６の合成
反応器に＜Ａ－３＞３０ｇ、＜Ａ－５＞１９．４ｇ、ビス（トリ－ｔｅｒｔ－ブチルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド５．８ｇ、トルエン３５０ｍＬを投入した後、６時間還流撹拌した。常温に冷却した後、酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して＜Ａ－６＞を得た。（４８ｇ、９８％）
合成例１－７：［２］の合成
反応器に＜Ａ－６＞３５ｇとｔｅｒｔ－ブチルベンゼン４２０ｍＬを投入した後、－７８℃で１．７Ｍのｔｅｒｔ－ブチルリチウムペンタン溶液５１ｍＬを滴加した。６０℃に昇温後、２時間撹拌した後、６０℃で窒素を吹き込んでペンタンを完全に除去した。－７８℃に冷却した後、三臭化ホウ素１４．５ｍＬを滴加した。常温に昇温後、２時間撹拌した後、０℃に冷却後、Ｎ，Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン７．５ｍＬを滴加した。１２０℃に昇温後、１６時間撹拌した。常温に冷却後、１０％酢酸ナトリウム水溶液と酢酸エチルを投入した後、有機層を分離し、減圧濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して［２］を得た。（４．５ｇ、１３．１％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １１８１．６２［Ｍ＋］
合成例２：［６］の合成
合成例２－１：Ｂ－１の合成
前記合成例１－５において、＜Ａ－４＞の代わりに＜Ｂ－１ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｂ－１＞を得た。（収率８５．１％）
合成例２－２：Ｂ－２の合成
前記合成例１－４において、＜Ａ－４ａ＞の代わりに＜Ｂ－１＞を用いて同様の方法で＜Ｂ－２＞を得た。（収率４６．２％）
合成例２－３：Ｂ－３の合成
前記合成例１－５において、＜Ａ－４＞の代わりに＜Ｂ－２＞を用い、＜Ａ－２ａ＞の代わりに＜Ｂ－３ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｂ－３＞を得た。（収率８９．４％）
合成例２－４：Ｂ－４の合成
前記合成例１－６において、＜Ａ－５＞の代わりに＜Ｂ－３＞を用いて同様の方法で＜Ｂ－４＞を得た。（収率９８．９％）
合成例２－５：［６］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｂ－４＞を用いて同様の方法で［６］を得た。（収率１３．８％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １２７７．６２［Ｍ＋］
合成例３：［１８］の合成
合成例３－１：Ｃ－１の合成
前記合成例１－６において、＜Ａ－３＞の代わりに＜Ｃ－１ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｃ－１＞を得た。（収率９５．３％）
合成例３－２：［１８］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｃ－１＞を用いて同様の方法で［１８］を得た。（収率１２．４％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １１６１．６６［Ｍ＋］
合成例４：［２１］の合成
合成例４－１：Ｄ－１の合成
反応器に＜Ｄ－１ｂ＞５０ｇとテトラヒドロフラン２５０ｍＬを投入した後、－７８℃で１．６Ｍのｎ－ブチルリチウム溶液９８．５ｍＬを滴加した。－７８℃で２時間撹拌した後、＜Ｄ－１ａ＞をテトラヒドロフラン２５０ｍＬに溶かしてゆっくり入れ、常温に昇温後、１６時間撹拌した。酢酸エチルと水を投入した後、有機層を分離した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、＜Ｄ－１＞を得た。（４６．８ｇ、７２．６％）
合成例４－２：Ｄ－２の合成
前記合成例１－１において、＜Ａ－１ａ＞の代わりに＜Ｄ－１＞を用いて同様の方法で＜Ｄ－２＞を得た。（収率６８．４％）
合成例４－３：Ｄ－３の合成
前記合成例１－２において、＜Ａ－１＞の代わりに＜Ｄ－２＞を用い、＜Ａ－２ａ＞の代わりに＜Ｂ－３ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｄ－３＞を得た。（収率５２．３％）
合成例４－４：Ｄ－４の合成
前記合成例１－６において、＜Ａ－３＞の代わりに＜Ｄ－３＞を用いて同様の方法で＜Ｄ－４＞を得た。（収率９７．７％）
合成例４－５：［２１］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｄ－４＞を用いて同様の方法で［２１］を得た。（収率１０．５％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １２１７．７２［Ｍ＋］
合成例５：［２７］の合成
合成例５－１：Ｅ－１の合成
前記合成例２－３において、＜Ｂ－３ａ＞の代わりに＜Ｅ－１ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｅ－１＞を得た。（収率９０．４％）
合成例５－２：Ｅ－２の合成
前記合成例１－６において、＜Ａ－５＞の代わりに＜Ｅ－１＞を用いて同様の方法で＜Ｅ－２＞を得た。（収率９５．２％）
合成例５－３：［２７］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｅ－２＞を用いて同様の方法で［２７］を得た。（収率１０．５％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １２３５．５４［Ｍ＋］
合成例６：［３１］の合成
合成例６－１：Ｆ－１の合成
前記合成例１－５において、＜Ａ－２ａ＞の代わりに＜Ｆ－１ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｆ－１＞を得た。（収率８２．７％）
合成例６－２：Ｆ－２の合成
前記合成例１－２において、＜Ａ－２ａ＞の代わりに＜Ｆ－２ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｆ－２＞を得た。（収率８６．２％）
合成例６－３：Ｆ－３の合成
前記合成例１－３において、＜Ａ－２＞の代わりに＜Ｆ－２＞を用いて同様の方法で＜Ｆ－３＞を得た。（収率９４．７％）
合成例６－４：Ｆ－４の合成
前記合成例１－６において、＜Ａ－３＞の代わりに＜Ｆ－３＞を用い、＜Ａ－５＞の代わりに＜Ｆ－１＞を用いて同様の方法で＜Ｆ－４＞を得た。（収率８７．６％）
合成例６－５：［３１］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｆ－４＞を用いて同様の方法で［３１］を得た。（収率１１．６％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １１５９．５１［Ｍ＋］
合成例７：［３２］の合成
合成例７－１：Ｇ－１の合成
前記合成例２－１において、＜Ａ－２ａ＞の代わりに＜Ｆ－１ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｇ－１＞を得た。（収率８６．２％）
合成例７－２：Ｇ－２の合成
前記合成例１－４において、＜Ａ－４ａ＞の代わりに＜Ｇ－１＞を用いて同様の方法で＜Ｇ－２＞を得た。（収率４９．３％）
合成例７－３：Ｇ－３の合成
前記合成例２－３において、＜Ｂ－２＞の代わりに＜Ｇ－２＞を用い、＜Ｂ－３ａ＞の代わりに＜Ｇ－３ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｇ－３＞を得た。（収率８７．８％）
合成例７－４：Ｇ－４の合成
前記合成例１－６において、＜Ａ－５＞の代わりに＜Ｇ－３＞を用いて同様の方法で＜Ｇ－４＞を得た。（収率９１．１％）
合成例７－５：［３２］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｇ－４＞を用いて同様の方法で［３２］を得た。（収率１２．１％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １１９５．４６［Ｍ＋］
合成例８：［３３］の合成
合成例８－１：Ｈ－１の合成
前記合成例１－３において、＜Ａ－３ａ＞の代わりに＜Ｈ－１ａ＞を用いて同様の方法で＜Ｈ－１＞を得た。（収率９６．８％）
合成例８－２：Ｈ－２の合成
前記合成例５－２において、＜Ａ－３＞の代わりに＜Ｈ－１＞を用いて同様の方法で＜Ｈ－２＞を得た。（収率９４．１％）
合成例８－３：［３３］の合成
前記合成例１－７において、＜Ａ－６＞の代わりに＜Ｈ－２＞を用いて同様の方法で［３３］を得た。（収率１２．１％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）：ｍ／ｚ １２６０．５４［Ｍ＋］
実施例１～８：有機発光素子の製造
ＩＴＯガラスの発光面積が２ｍｍ×２ｍｍのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。前記ＩＴＯガラスを真空チャンバに装着した後、ベース圧力が１×１０－７ｔｏｒｒとなるようにした後、前記ＩＴＯ上に、正孔注入層として、下記構造式［Ａｃｃｅｐｔｏｒ－１］の電子アクセプターと［化学式Ｆ］との蒸着比率が［Ａｃｃｅｐｔｏｒ－１］：［化学式Ｆ］＝２：９８になるように成膜（１００Å）した。正孔輸送層として［化学式Ｆ］を成膜（５５０Å）し、次いで、電子阻止層として［化学式Ｇ］を成膜（５０Å）した。発光層は、下記に記載されたホスト［ＢＨ１］と本発明の化合物（２ｗｔ％）とを混合して成膜（２００Å）した後、以降に正孔阻止層として［化学式Ｈ］を成膜（５０Å）し、電子輸送層として［化学式Ｅ－１］と［化学式Ｅ－２］を１：１の比で２５０Å、電子注入層として［化学式Ｅ－２］を１０Å、Ａｌ（１０００Å）の順に成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の発光特性は０．４ｍＡで測定した。
比較例１～５
前記実施例１～８で用いられた本発明に係るドーパント化合物の代わりに下記［ＢＤ－１］～［ＢＤ－５］を用いた以外は、同様にして有機発光素子を作製し、前記有機発光素子の発光特性は０．４ｍＡで測定した。前記［ＢＤ－１］～［ＢＤ－５］の構造は、次の通りである。
前記表１に示されたように、本発明に係る化合物を素子内の発光層のドーパント化合物として採用した有機発光素子は、本発明に係る化合物が有する特徴的な構造と対比される化合物を採用した素子（比較例１～５）と比較して、著しく向上した寿命特性及び優れた外部量子効率を有することで、高効率及び長寿命の有機発光素子を実現することができる。
実験例：半値幅の測定
前記実施例と同じ条件で本発明に係る化合物（化合物２及び２７）に対する半値幅を確認した。
前記表２に示されたように、本発明に係る化合物の特徴であるシランが置換された多環化合物は、既存の化合物に比べて半値幅が２０ｎｍ以下に小さくなることを確認することができ、本発明に係る化合物を有機発光素子における発光層中のドーパントとして使用する場合に、効率の増加、及び半値幅の減少による色純度の向上を得ることができる。
実施例１１～１４：有機発光素子の製造
ＩＴＯガラスの発光面積が２ｍｍ×２ｍｍのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。前記ＩＴＯガラスを真空チャンバに装着した後、ベース圧力が１×１０－７ｔｏｒｒとなるようにした後、前記ＩＴＯ上に、正孔注入層として、［Ａｃｃｅｐｔｏｒ－１］の電子アクセプターと［化学式Ｆ］との蒸着比率が［Ａｃｃｅｐｔｏｒ－１］：［化学式Ｆ］＝２：９８になるように成膜（１００Å）した。正孔輸送層として［化学式Ｆ］を成膜（５５０Å）し、次いで、電子阻止層として［化学式Ｇ］を成膜（５０Å）した。発光層は、下記に記載された本発明に係るホスト［ＢＨ－１］と、本発明の［化学式１］又は［化学式２］に係る化合物（２ｗｔ％）とを混合して成膜（２００Å）した後、以降に正孔阻止層として［化学式Ｈ］を成膜（５０Å）し、電子輸送層として［化学式Ｅ－１］と［化学式Ｅ－２］を１：１の比で２５０Å、電子注入層として［化学式Ｅ－２］を１０Å、Ａｌ（１０００Å）の順にそれぞれ成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の発光特性は０．４ｍＡで測定した。
比較例１１～１４
前記実施例１１～１４で用いられた発光層内のホスト化合物［ＢＨ－１］の代わりに実施例１～８で用いられたホスト［ＢＨ１］を用いた以外は、同様にして有機発光素子を作製し、前記有機発光素子の発光特性は０．４ｍＡで測定した。前記［ＢＨ－１］の構造は、次の通りである。
前記表３の実施例１１～１４に示されたように、本発明に係るボロン含有多環化合物をドーパントとし、アントラセン骨格を有する誘導体化合物をホストとして素子の発光層に採用する際に、向上した発光効率と共に、長寿命特性を有する有機発光素子を実現することができる。
また、比較例１１～１４と比較してみると、アントラセン誘導体の構造においてアントラセンに重水素が置換される場合に、より一層向上した素子特性を実現することができる。
実施例１５～１８：有機発光素子の製造
前記実施例１１～１４で用いられた発光層内のホスト化合物［ＢＨ－１］の代わりに下記［ＢＨ－３］を用いた以外は、同様にして有機発光素子を作製し、前記有機発光素子の発光特性は０．４ｍＡで測定した。前記［ＢＨ－３］の構造は、次の通りである。
比較例１５～１８
前記実施例１５～１８で用いられた発光層内のホスト化合物［ＢＨ－３］の代わりに下記［ＢＨ－４］を用いた以外は、同様にして有機発光素子を作製し、前記有機発光素子の発光特性は０．４ｍＡで測定した。前記［ＢＨ－４］の構造は、次の通りである。
前記表４の実施例１５～１８に示されたように、本発明に係るボロン含有多環化合物をドーパントとし、重水素を含むアントラセン誘導体化合物をホストとして素子の発光層に採用する際に、向上した発光効率と共に、長寿命特性を有する有機発光素子を実現することができる。
また、比較例１５～比較例１８と比較してみると、アントラセン誘導体化合物の構造に重水素を含むか否かにより、寿命特性がさらに向上することを確認することができる。
このように、前記表３及び表４で確認したように、本発明に係る特徴的なドーパント化合物及びホスト化合物を有機発光素子内の発光層に採用した素子は、本発明に係る化合物の特徴的な構造と比較して差を有する化合物を採用した素子に比べて、向上した発光効率と共に、寿命特性に優れた長寿命、及び高効率の有機発光素子を実現することができる。

Claims (12)

  1. 下記化学式１－１または化学式２－１で表される多環化合物。

    （前記化学式１－１及び化学式２－１において、
    Ｘは、Ｂであり、
    Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、ＮＲ １ であり、
    Ｙ３は、ＯまたはＳであり、
    Ａ１～Ａ ２ は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数５～５０の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の炭素数２～５０の芳香族ヘテロ環、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族環、及び置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環から選択されるいずれか１つであり、
    但し、前記Ａ２は、置換もしくは非置換のアミン基を必ず置換基として含み、前記Ａ ２ の置換基である置換もしくは非置換のアミン基は、置換もしくは非置換のジアリールアミン基、またはアリールヘテロアリールアミン基であり、
    前記Ｒ及びＲ １ は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～５０のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数５～３０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のシリル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選択されるいずれか１つであり、但し、前記複数のＲが全て置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基のみからなるものは除外し、
    前記Ｒ １ は、前記Ａ１～Ａ ２ 環と連結されて脂環族または芳香族の単環もしくは多環をさらに形成することができ、
    前記複数のＲは、互いに連結されて脂環族または芳香族の単環もしくは多環をさらに形成することができる。）
  2. 前記複数のＲのうちの少なくとも１つ以上は、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリール基である、請求項１に記載の多環化合物。
  3. 前記Ｒ １は、置換もしくは非置換の炭素数２～３０のヘテロアリール基である、請求項１に記載の多環化合物。
  4. 前記ジアリールアミン基のアリール基のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のフェニル基である、請求項１に記載の多環化合物。
  5. 前記フェニル基の置換基は、オルト位に置換された炭素数６～２０のアリール基である、請求項４に記載の多環化合物。
  6. 前記化学式１－１または化学式２－１で表される化合物の水素のうちの少なくとも１つ以上は重水素で置換された、請求項１に記載の多環化合物。
  7. 前記化学式１－１または化学式２－１で表される化合物は、下記から選択されるいずれか１つである、請求項１に記載の多環化合物。








  8. 第１電極、前記第１電極に対向する第２電極、及び前記第１電極と第２電極との間に介在する有機層を含み、
    前記有機層は、ホストとドーパントからなる発光層を含み、請求項１に記載の化学式１－１または化学式２－１で表される化合物が発光層内のドーパントである、有機発光素子。
  9. 前記有機発光素子は、ＥＬ発光スペクトルでの半値幅（ＦＷＨＭ、Ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）が２０ｎｍ以下の値を有する、請求項８に記載の有機発光素子。
  10. 前記発光層中のホストは、下記化学式３で表されるアントラセン化合物である、請求項８に記載の有機発光素子。

    （前記化学式３において、
    Ｒ１１～Ｒ１８は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～５０のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数１～３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数５～３０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のシリル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選択されるいずれか１つであり、
    但し、前記Ｒ１１～Ｒ１８のうちの少なくとも１つ以上は重水素であり、
    Ａｒ１及びＡｒ３は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～３０のアリーレン基、または置換もしくは非置換の炭素数５～３０のヘテロアリーレン基であり、
    Ａｒ２及びＡｒ４は、互いに同一又は異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数６～５０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数２～５０のヘテロアリール基、及び置換もしくは非置換の炭素数３～３０の脂肪族芳香族混合環基から選択されるいずれか１つであり、
    Ｄｎは、化学式３のＡｒ１～Ａｒ４の水素が重水素で置換された個数を意味し、
    ｎは、０～５０の整数である。）
  11. 前記化学式３のＲ１１～Ｒ１８のうちの少なくとも４つは重水素である、請求項１０に記載の有機発光素子。
  12. 前記化学式３で表される化合物は、下記のアントラセン骨格に重水素を含む構造のアントラセン誘導体化合物で構成される群から選択されるいずれか１つである、請求項１０に記載の有機発光素子。


















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