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JP2019503078A - 有機発光素子 - Google Patents

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Abstract

本明細書は、高い発光効率を有する有機発光素子に関する。

Description

本出願は、２０１６年４月２８日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０−２０１６−００５２２４８号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本明細書は、有機発光素子に関する。
有機発光現象は、特定の有機分子の内部プロセスによって電流が可視光に変換される例の一つである。有機発光現象の原理は次の通りである。
アノードとカソードとの間に有機物層を位置させた時、２つの電極の間に電圧をかけると、カソードとアノードからそれぞれ電子と正孔が有機物層に注入される。有機物層に注入された電子と正孔は再結合してエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、このエキシトンが再び基底状態に落ちながら光を発する。この原理を利用する有機発光素子は、一般的に、カソードと、アノードと、それらの間に位置した有機物層、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含む有機物層とから構成される。
有機発光素子で使用される物質としては、純粋有機物質または有機物質と金属が錯体をなす錯化合物が大部分を占めており、用途に応じて、正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質などに区分される。ここで、正孔注入物質や正孔輸送物質としては、ｐタイプの性質を有する有機物質、すなわち、酸化されやすく、酸化時に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に使用されている。一方、電子注入物質や電子輸送物質としては、ｎタイプの性質を有する有機物質、すなわち、還元されやすく、還元時に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に使用されている。発光層物質としては、ｐタイプの性質とｎタイプの性質を同時に有する物質、すなわち、酸化および還元状態でいずれも安定した形態を有する物質が好ましく、エキシトンが形成された時、これを光に変換する発光効率の高い物質が好ましい。
当技術分野では高い効率の有機発光素子の開発が求められている。
本明細書は、高い発光効率および／または低い駆動電圧を有する有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様によれば、カソードと、前記カソードに対向して備えられたアノードと、前記カソードとアノードとの間に備えられた発光層と、前記カソードと前記発光層との間に備えられ、下記化学式１で表される環化合物を含む有機物層と、前記アノードと前記発光層との間に備えられ、下記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層とを含む有機発光素子を提供する。
［化学式１］
Figure 2019503078
 前記化学式１において、
Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択され、
ｍおよびｎは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、１〜５の整数であり、
前記ｍが２以上の場合、前記Ａｒ１は、互いに同一または異なり、
前記ｎが２以上の場合、前記Ａｒ２は、互いに同一または異なり、
Ｘは、非コンジュゲーション基であり、
Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数３〜３０の単環もしくは多環のシクロアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の単環もしくは多環の炭化水素環；または置換もしくは非置換の単環もしくは多環のヘテロ環を形成し、
［化学式２］
Figure 2019503078
 前記化学式２において、
Ａｒ３およびＡｒ４は、互いに同一または異なり、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であり、
Ｌ３は、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリーレン基であり、
ｎは、０〜５の整数であり、
ｎが２以上の場合、２以上のＬ３は、互いに同一または異なり、
Ｒ１〜Ｒ７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であるか、隣接する基は、互いに結合して置換もしくは非置換の単環もしくは多環の炭化水素環を形成し、
Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であるか、Ｙ１およびＹ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の単環もしくは多環の炭化水素環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子は、低い駆動電圧および／または高い発光効率を提供する。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子を示す図である。 本明細書の一実施態様に係る有機発光素子を示す図である。 化合物１のＨＯＭＯ（ＡＣ３）準位測定データの結果を示す図である。 化合物２４のＨＯＭＯ（ＡＣ３）準位測定データの結果を示す図である。 化合物４１のＨＯＭＯ（ＡＣ３）準位測定データの結果を示す図である。 化合物１のｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）測定データの結果を示す図である。 化合物２４のｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）測定データの結果を示す図である。 化合物４１のｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）測定データの結果を示す図である。 化合物ＥＴ−Ａのｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）測定データの結果を示す図である。 本明細書の一実施態様に係る有機発光素子内の化合物のエネルギーダイヤグラムを示す図である。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本明細書において、ある部材が他の部材「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書の一実施態様によれば、カソードと、前記カソードに対向して備えられたアノードと、前記カソードとアノードとの間に備えられた発光層と、前記カソードと前記発光層との間に備えられ、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層と、前記アノードと前記発光層との間に備えられ、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層とを含む有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様において、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、電子輸送層、電子注入層、または電子輸送および電子注入を同時に行う層である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、電子輸送層である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層は、正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送および正孔注入を同時に行う層である。
もう一つの実施態様によれば、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層は、正孔輸送層である。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機発光素子は、青色蛍光発光をする。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物のＨＯＭＯエネルギー準位は、６．１ｅＶ以上である。本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物のＨＯＭＯエネルギー準位は、６．１ｅＶ以上７．０ｅＶ以下である。本明細書の一実施態様により、前記化学式１で表される環化合物のように深いＨＯＭＯエネルギー準位を有する場合には、発光層から正孔を効果的に阻止可能で、高い発光効率を提供することができ、素子の安定性を向上させて長寿命の素子を提供することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記発光層は、ホストおよびドーパントを含み、前記ホストのＨＯＭＯエネルギー準位と前記化学式１で表される環化合物のＨＯＭＯエネルギー準位との差は、０．２ｅＶ以上である。前記のように、発光層のホスト物質と化学式１で表される環化合物とのＨＯＭＯエネルギー準位の差が０．２ｅＶ以上の場合、発光層からさらに効果的に正孔を阻止可能で、高い発光効率および長寿命の有機発光素子を提供することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、発光層に接して備えられる。この場合、発光層のホスト化合物よりも深いＨＯＭＯエネルギー準位を有することにより、正孔の阻止を効果的に行うことができる。
本明細書の一実施態様のように、青色蛍光発光をする有機発光素子の場合には、ホスト材料としてアントラセン誘導体を主に使用し、この場合、６ｅＶ未満のＨＯＭＯエネルギー準位を有する。したがって、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層をカソードと発光層との間に備える場合には、電子の移動とともに正孔阻止の役割を同時に果たすことができる。
本明細書において、エネルギー準位は、エネルギーの大きさを意味するものである。したがって、真空準位からマイナス（−）方向にエネルギー準位が表示される場合にも、エネルギー準位は、当該エネルギー値の絶対値を意味すると解釈される。例えば、ＨＯＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最高占有分子オービタル（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味し、ＬＵＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最低非占有分子オービタル（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記ＨＯＭＯ準位は、大気下、光電子分光装置（ＲＩＫＥＮ ＫＥＩＫＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製造：ＡＣ３）を用いて測定することができる。具体的には、材料に光を照射し、その時、電荷分離によって生じる電子量を測定することにより、前記ＨＯＭＯ準位を測定することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物の三重項エネルギーは、２．５ｅＶ以上である。
本明細書の一実施態様により、前記多様な範囲の三重項エネルギーを有する化学式１で表される環化合物を含む場合には、有機発光素子において効果的に発光層の三重項エキシトンを効果的に阻止して、高い効率および／または長寿命の素子を期待することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記発光層は、ホストおよびドーパントを含み、前記化学式１で表される環化合物の三重項エネルギーは、前記ホストの三重項エネルギーより大きい。
発光層のホスト化合物の三重項エネルギーよりも大きい三重項エネルギーを有する場合、発光層の三重項エキシトンを効果的に阻止することができる。具体的には、一般的に使用する発光層のアントラセンホスト誘導体は、１．９ｅＶ未満の三重項エネルギー準位を有し、カソードと発光層との間に前記化学式１で表される化合物を含む有機物層は、２．６ｅＶ以上の三重項エネルギー準位を有するため、三重項エキシトン阻止効果が高くて素子効率が向上できる。これは、後述する比較例として提示されたアントラセン誘導体である下記化合物［ＥＴ−Ｈ］および［ＥＴ−Ｊ］とも１．９ｅＶ未満の三重項エネルギーを有し、このような低い三重項エネルギーを有する化合物は、素子効率が低いことを確認することができる。これは、２．６ｅＶ未満の三重項エネルギーを有する化合物を使用する場合、三重項−三重項消滅（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ：ＴＴＡ）の効果を減衰させるからである。
本明細書の一実施態様によれば、前記カソードと前記発光層との間に複数の層が備えられる場合、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、相対的に発光層に隣接して備えられる。この場合、三重項エキシトンをさらに効果的に阻止することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記三重項エネルギー（ＥＴ）は、低温フォトルミネッセンス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）法を利用して測定することができる。λｅｄｇｅ値を測定して、下記換算式を用いて三重項エネルギーが求められる。
ＥＴ（ｅＶ）＝１２３９．８５／（λｅｄｇｅ）
前記換算式において、「λｅｄｇｅ」とは、縦軸に燐光強度、横軸に波長をとって燐光スペクトルを示した時に、燐光スペクトルの短波長側の上昇に対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値を意味し、単位はｎｍである。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記三重項エネルギー（ＥＴ）は、量子化学計算によっても求められる。量子化学計算は、米国ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）社製造の量子化学計算プログラムガウシアン０３を用いて行うことができる。計算においては、密度汎関数理論（ＤＦＴ）を用いるが、汎関数としてＢ３ＬＹＰ、基底関数として６−３１Ｇ＊を用いて最適化した構造に対して、時間依存密度汎関数理論（ＴＤ−ＤＦＴ）によって三重項エネルギーの計算値が求められる。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、特定の有機化合物では、燐光スペクトルが観測されない場合があるが、このような有機化合物では、前記に示したように、量子化学計算を用いて求めた三重項エネルギー（ＥＴ）を推定して使用することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物の電子移動度は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。
もう一つの実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物の電子移動度は、０．１〜０．５のＭＶ／ｃｍの電界条件で１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。さらに他の実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物の電子移動度は、０．１のＭＶ／ｃｍの電界条件で１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。この場合、発光層内で生成されるエキシトンの数を増加させて高い効率を期待することができる。
本明細書において、電子移動度は、当業界で使用される方法で測定することができる。具体的には、飛行時間法（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）または空間電荷制限された電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）測定の方法を使用することができ、これに限定しない。
具体的には、本明細書の一実施態様によれば、ＩＴＯ基板上にバソフェナントロリン（Ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）とリチウム（２％）を真空中で加熱して２０ｎｍの厚さに蒸着した後、前記化学式１で表される環化合物を２００ｎｍ蒸着した。前記層上にバソフェナントロリン（Ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）とリチウム（２％）を再び真空中で加熱して再び２０ｎｍの厚さに蒸着した後、アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）を１００ｎｍ以上蒸着して、サンプルを製造した。前記サンプルの電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に対する電流密度（ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｄｅｎｓｉｔｙ：ｍＡ／ｃｍ２）を測定して、空間電荷制限された電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）領域における電子移動度を計算することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物のガラス転移温度は、１００℃以上である。より好ましくは、前記化学式１で表される環化合物のガラス転移温度は、１１０℃である。一般的に、正孔阻止物質として知られたＢｐｈｅｎの場合には、ガラス転移温度が７０℃未満の低いガラス転移温度を有し、７０℃以上の環境では適用できない問題がある。したがって、前記範囲のガラス転移温度を有する化合物を使用する場合には、熱的安定性に優れた有機発光素子を適用することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、ｎ型ドーパントをさらに含む。
具体的には、本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、下記化学式１０で表されるｎ型ドーパントをさらに含む。
［化学式１０］
Figure 2019503078
 前記化学式１０において、
Ａは、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
曲線は、Ｍを有する５員または６員環を形成するのに必要な結合および２または３個の原子を示し、前記原子は、１または２以上のＡの定義と同じ置換基で置換もしくは非置換であり、
Ｍは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１０で表されるｎ型ドーパントは、下記化学式１０−１または１０−２で表される。
［化学式１０−１］
Figure 2019503078
 ［化学式１０−２］
Figure 2019503078
化学式１０−１および１０−２によれば、
Ｍは、化学式１０で定義したものと同じであり、
化学式１０−１および１０−２の構造は、それぞれ独立に、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、隣接する置換基が互いに結合して置換もしくは非置換の炭化水素環または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１０で表されるｎ型ドーパントは、下記構造のうちのいずれか１つであってもよい。
Figure 2019503078
Figure 2019503078
前記構造は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書において、ｎドーパントは、ホスト物質をｎ半導体特性を有するようにする物質を意味する。ｎ半導体特性とは、ＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギー準位で電子を受けたり輸送する特性すなわち、電子の伝導度が大きい物質の特性を意味する。
本明細書によれば、前記ｎ型ドーパントは、電子輸送層内にアルカリ金属に代表されるドナーをドーピングすることにより、カソードからの電子の抽出を容易にするためのものであって、ドナー性金属化合物およびドナー性金属錯体からなる群より選択された１以上を含むことができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１０で表される有機アルカリ金属化合物または有機アルカリ土類金属化合物のｎ型ドーパントは、前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層の全体重量を基準として２０重量％〜８０重量％であり、好ましくは５０重量％である。
本明細書の一実施態様によれば、前記ｎ型ドーパントは、１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子は、前記発光層と前記カソードとの間に前記化学式１で表される環化合物をホストとして含み、ｎ型ドーパントを含む電子輸送層が備えられる。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機発光素子は、前述の電子輸送層と前記発光層との間に正孔阻止層をさらに含んでもよい。
本明細書において、置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択された１または２以上の置換基で置換されているか、前記例示された置換基のうちの２以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいずれの置換基も有しないことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、ハロゲン基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素になってもよい。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよいし、炭素数は特に限定されないが、１〜４０のものが好ましい。一実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は１〜２０である。もう一つの実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は１〜１０である。もう一つの実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は１〜６である。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、１−メチル−ブチル、１−エチル−ブチル、ペンチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ヘプチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、ｎ−オクチル、ｔｅｒｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、１−エチル−プロピル、１，１−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、２−メチルペンチル、４−メチルヘキシル、５−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数３〜６０のものが好ましく、一実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は３〜３０である。もう一つの実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は３〜２０である。もう一つの実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は３〜６である。具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、３−メチルシクロペンチル、２，３−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、３−メチルシクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、２，３−ジメチルシクロヘキシル、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｉ−プロピルオキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシ、ベンジルオキシ、ｐ−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜４０のものが好ましい。一実施態様によれば、前記アルケニル基の炭素数は２〜２０である。もう一つの実施態様によれば、前記アルケニル基の炭素数は２〜１０である。もう一つの実施態様によれば、前記アルケニル基の炭素数は２〜６である。具体例としては、ビニル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、１，３−ブタジエニル、アリル、１−フェニルビニル−１−イル、２−フェニルビニル−１−イル、２，２−ジフェニルビニル−１−イル、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル、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。
本明細書において、シリル基は、具体的には、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あるが、これらに限定されない。
本明細書において、ホウ素基は、具体的には、トリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、ｔ−ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、アリール基は特に限定されないが、炭素数６〜６０のものが好ましく、単環式アリール基もしくは多環式アリール基であってもよい。一実施態様によれば、前記アリール基の炭素数は６〜３０である。一実施態様によれば、前記アリール基の炭素数は６〜２０である。前記アリール基が、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は置換されていてもよく、置換基２個が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
Figure 2019503078
 などになってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロ環基は、異種元素としてＯ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉ、およびＳｅのうちの１個以上を含むヘテロ環基であって、炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜６０のものが好ましい。ヘテロ環基の例としては、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、ベンズオキサゾール基、ベンズイミダゾール基、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、フェナントロリン基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、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、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記ヘテロアリール基は、単環もしくは多環であってもよいし、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族の縮合環であってもよい。
本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基、アリールスルホキシ基中のアリール基は、前述のアリール基に関する説明が適用可能である。
本明細書において、アルキルチオキシ基、アルキルスルホキシ基中のアルキル基は、前述のアルキル基に関する説明が適用可能である。
本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらは、それぞれ２価の基であることを除けば、前述のアリール基の説明が適用可能である。
本明細書において、ヘテロアリーレン基は、ヘテロアリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらは、それぞれ２価の基であることを除けば、前述のヘテロアリール基の説明が適用可能である。
本明細書において、「隣接した」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、ベンゼン環におけるオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２個の置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された２個の置換基は、互いに「隣接した」基と解釈されてもよい。
本明細書において、２個の隣接した炭化水素またはヘテロ環で置換されているか置換されていないアルキレン、または炭化水素またはヘテロ環で置換されているか置換されていないアルケニレンが互いに結合して環を形成してもよい。本明細書において、隣接する基が互いに結合して形成された環は、単環もしくは多環であってもよいし、脂肪族、芳香族、または脂肪族と芳香族の縮合環であってもよいし、炭化水素環またはヘテロ環を形成してもよい。
本明細書において、隣接する基と互いに結合して環を形成するという意味は、隣接する基と互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環；置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環；置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環；置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環；またはこれらの縮合環を形成することを意味する。
前記炭化水素環は、前記１価の基でないものを除き、前記シクロアルキル基またはアリール基の例示の中から選択されてもよい。前記ヘテロ環は、脂肪族、芳香族、または脂肪族と芳香族の縮合環であってもよいし、１価の基でないものを除き、前記ヘテロ環基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、「スピロ結合」は、同一炭素内の置換基が互いに結合して、２個の環化合物が１つの原子を介して連結される構造を意味することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、前記Ａｒ１のうちの少なくとも１つは、−Ｌ１−（Ｚ１）ｐであり、
Ｌ１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリーレン基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリーレン基からなる群より選択され、
Ｚ１は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択され、
ただし、Ｌ１が直接結合の場合、Ｚ１は、水素でなく、
ｐは、１〜３の整数であり、前記ｐが２以上の場合、前記Ｚ１は、互いに同一または異なる。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリーレン基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリーレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリーレン基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜１０の単環もしくは多環のヘテロアリーレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ１は、直接結合；置換もしくは非置換のフェニレン基；置換もしくは非置換のビフェニリレン基；置換もしくは非置換のナフチレン基；置換もしくは非置換のピリミジレン基；置換もしくは非置換のキノリレン基；置換もしくは非置換のキナゾリレン基；置換もしくは非置換のピリジレン基；および置換もしくは非置換のトリアジニレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ１は、直接結合；フェニレン基；ビフェニリレン基；ナフチレン基；ピリミジレン基；キノリレン基；キナゾリレン基；ピリジレン基；およびトリアジニレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ１は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ１は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜１０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ１は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換のフェニル基；置換もしくは非置換のビフェニル基；置換もしくは非置換のナフチル基；置換もしくは非置換のチオフェン基；置換もしくは非置換のキノリル基；および置換もしくは非置換のピリジル基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ１は、水素；重水素；ニトリル基；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；チオフェン基；キノリル基；ピリジル基；フェニル基で置換されたキノリル基；ピリジル基で置換されたキノリル基；およびピリジル基およびフェニル基で置換されたキノリル基からなる群より選択される。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、前記Ａｒ２のうちの少なくとも１つは、−Ｌ２−（Ｚ２）ｑであり、
Ｌ２は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリーレン基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリーレン基からなる群より選択され、
Ｚ２は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択され、
ただし、Ｌ２が直接結合の場合、Ｚ２は、水素でなく、
ｑは、１〜３の整数であり、前記ｑが２以上の場合、前記Ｚ２は、互いに同一または異なる。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ２は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリーレン基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリーレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ２は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリーレン基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜１０の単環もしくは多環のヘテロアリーレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ２は、直接結合；置換もしくは非置換のフェニレン基；置換もしくは非置換のビフェニリレン基；置換もしくは非置換のナフチレン基；置換もしくは非置換のピリミジレン基；置換もしくは非置換のキノリレン基；置換もしくは非置換のキナゾリレン基；置換もしくは非置換のピリジレン基；および置換もしくは非置換のトリアジニレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ２は、直接結合；フェニレン基；ビフェニリレン基；ナフチレン基；ピリミジレン基；キノリレン基；キナゾリレン基；ピリジレン基；およびトリアジニレン基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ２は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ２は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜１０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ２は、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換のフェニル基；置換もしくは非置換のビフェニル基；置換もしくは非置換のナフチル基；置換もしくは非置換のチオフェン基；置換もしくは非置換のキノリル基；および置換もしくは非置換のピリジル基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｚ２は、水素；重水素；ニトリル基；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；チオフェン基；キノリル基；ピリジル基；フェニル基で置換されたキノリル基；ピリジル基で置換されたキノリル基；およびピリジル基およびフェニル基で置換されたキノリル基からなる群より選択される。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、前記Ｘは、非コンジュゲーション基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ｘは、炭素であってもよい。
本明細書の一実施態様に係る化学式１で表される環化合物は、Ａｒ１およびＡｒ２の間にコンジュゲーションを抑制する構造を導入することにより、従来の有機発光素子で使用される有機物質より広いバンドギャップを有することが特徴であり、これによって深いＨＯＭＯレベルを有することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物のバンドギャップは、３．３ｅＶ以上であり、前記バンドギャップは、前記化学式１で表される環化合物のＨＯＭＯエネルギーとＬＵＭＯエネルギーとの差の絶対値を意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物のＬＵＭＯエネルギー準位は、３ｅＶ以下であり、好ましくは３ｅＶ〜２ｅＶであり、より好ましくは３〜２．５ｅＶである。
本明細書において、エネルギー準位は、エネルギーの大きさを意味するものである。したがって、真空準位からマイナス（−）方向にエネルギー準位が表示される場合にも、エネルギー準位は、当該エネルギー値の絶対値を意味すると解釈される。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数３〜２０の単環もしくは多環のシクロアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数３〜１０の単環もしくは多環のシクロアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜１０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のフェニル基；および置換もしくは非置換のナフチル基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；フェニル基；およびナフチル基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のメチル基；および置換もしくは非置換のエチル基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の炭化水素環を形成してもよい。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換のシクロヘキシル環を形成してもよい。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合してシクロヘキシル環を形成してもよい。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む単環もしくは多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のピリジル基；置換もしくは非置換のピリミジル基；または置換もしくは非置換のトリアジニル基を含む単環もしくは多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のピリジル基；置換もしくは非置換のピリミジル基；置換もしくは非置換のトリアジニル基；置換もしくは非置換のキノリル基；置換もしくは非置換のキナゾリニル基；または置換もしくは非置換のキノキサリニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ピリジル基；ピリミジル基；トリアジニル基；キノリル基；またはキナゾリニル基である。
前記Ａｒ１およびＡｒ２は、ニトリル基；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；チオフェン基；フェニル基で置換されたキノリル基；ピリジル基で置換されたキノリル基；およびピリジル基からなる群より選択される１以上で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のメチル基；および置換もしくは非置換のエチル基からなる群より選択され、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む単環のヘテロアリール基である。前記例示したＧ１、Ｇ２、Ａｒ１およびＡｒ２を置換基として含む前記化学式１で表される環化合物は、ｓｐ３結合と前記Ａｒ１およびＡｒ２の立体効果（ｓｔｅｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）によって分子内に広いバンドギャップを誘導し、高いトリプレット（ｔｒｉｐｌｅｔ）を形成し、ｓｐ３結合する４つの方向の置換基のうち前記Ｇ１およびＧ２を除いた２つの方向だけがコンジュゲーショングループであるので、分子間の影響においてπ−πオーバーラップが少ないことから、有機発光素子内で優れた正孔移動度および／または電子移動度を示すため、有機発光素子の効率の向上が可能である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のメチル基；および置換もしくは非置換のエチル基からなる群より選択され、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のピリジル基；置換もしくは非置換のピリミジル基；または置換もしくは非置換のトリアジニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基；およびエチル基からなる群より選択され、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ピリジル基、ピリミジル基、またはトリアジニル基である。
前記Ａｒ１およびＡｒ２は、ニトリル基；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；チオフェン基；フェニル基で置換されたキノリル基；ピリジル基で置換されたキノリル基；およびピリジル基からなる群より選択される１以上で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の炭化水素環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む単環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換のシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む単環のヘテロアリール基である。前記例示したＧ１、Ｇ２、Ａｒ１およびＡｒ２を置換基として含む前記化学式１で表される環化合物は、ｓｐ３結合と前記Ａｒ１およびＡｒ２の立体効果（ｓｔｅｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）によって分子内に広いバンドギャップを誘導し、高いトリプレット（ｔｒｉｐｌｅｔ）を形成し、ｓｐ３結合する４つの方向の置換基のうち前記Ｇ１およびＧ２を除いた２つの方向だけがコンジュゲーショングループであるので、分子間の影響においてπ−πオーバーラップが少ないことから、有機発光素子内で優れた正孔移動度および／または電子移動度を示すため、有機発光素子の効率の向上が可能である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換のシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のピリジル基；置換もしくは非置換のピリミジル基；または置換もしくは非置換のトリアジニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合してシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ピリジル基；ピリミジル基；またはトリアジニル基である。
前記Ａｒ１およびＡｒ２は、ニトリル基；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；チオフェン基；フェニル基で置換されたキノリル基；ピリジル基で置換されたキノリル基；およびピリジル基からなる群より選択される１以上で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の炭化水素環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換のシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の６員のヘテロ環を含む多環のヘテロアリール基である。前記例示したＧ１、Ｇ２、Ａｒ１およびＡｒ２を置換基として含む前記化学式１で表される環化合物は、ｓｐ３結合と前記Ａｒ１およびＡｒ２の立体効果（ｓｔｅｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）によって分子内に広いバンドギャップを誘導し、高いトリプレット（ｔｒｉｐｌｅｔ）を形成し、ｓｐ３結合する４つの方向の置換基のうち前記Ｇ１およびＧ２を除いた２つの方向だけがコンジュゲーショングループであるので、分子間の影響においてπ−πオーバーラップが少ないことから、有機発光素子内で優れた正孔移動度および／または電子移動度を示すため、有機発光素子の効率の向上が可能である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換のシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のピリジル基；置換もしくは非置換のピリミジル基；または置換もしくは非置換のトリアジニル基を含む多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換のシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のキノリル基；または置換もしくは非置換のキナゾリニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｇ１およびＧ２は、互いに結合してシクロヘキシル環を形成し、前記Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、キノリル基；またはキナゾリニル基である。
前記Ａｒ１およびＡｒ２は、ニトリル基；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；チオフェン基；フェニル基で置換されたキノリル基；ピリジル基で置換されたキノリル基；およびピリジル基からなる群より選択される１以上で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１で表される環化合物は、下記化合物１〜２０９の中から選択されるいずれか１つであってもよい。
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
本明細書の一実施態様において、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体の正孔移動度は、５×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。もう一つの実施態様において、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体の正孔移動度は、０．１〜０．５のＭＶ／ｃｍの電界（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ）条件で５×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。もう一つの実施態様において、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体の正孔移動度は、０．１のＭＶ／ｃｍの電界（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ）条件で５×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。他の実施態様において、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体の正孔移動度は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。
本明細書の一実施態様に係る前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体は、正孔移動度が０．１〜０．５のＭＶ／ｃｍの電界（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ）条件で５×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上で、従来の正孔輸送物質より正孔移動度が速い。したがって、発光層内で生成されるエキシトンの数を増加させて高い効率を期待することができるが、カソード側に正孔漏れを誘発することがある。ただし、本明細書の一実施態様により、化学式１で表される環化合物を含む有機物層を発光層とカソードとの間に備える場合、化学式２によって漏れる正孔だけでなく、生成されたエキシトンを効果的に発光層内に閉じ込めることができ、エキシトン、すなわち、正孔−電子対の化学的攻撃から安定した形態を維持できるため、効率だけでなく、寿命を極大化できるという利点がある。
本明細書において、正孔移動度は、当業界で使用される方法で測定することができる。具体的には、飛行時間法（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）または空間電荷制限された電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）測定の方法を使用することができ、これに限定しない。本明細書において、空間電荷制限された電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を測定するために、物質の膜厚さを１００ｎｍ以上として正孔移動度を測定することができる。
本明細書の一実施態様において、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体の飛行時間法（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）で測定した正孔移動度は、５×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。
本明細書の一実施態様において、ＩＴＯ基板上に、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を真空中で加熱して１０ｎｍの厚さに蒸着した後、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体（正孔輸送物質）を２００ｎｍ蒸着した後、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を１０ｎｍの厚さに蒸着した後、アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）を１００ｎｍ以上蒸着して、サンプルを製造した。前記サンプルの電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に対する電流密度（ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｄｅｎｓｉｔｙ：ｍＡ／ｃｍ２）を測定して、空間電荷制限された電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）領域における正孔移動度を計算することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２において、前記Ａｒ３およびＡｒ４は、互いに同一または異なり、置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ３およびＡｒ４は、互いに同一または異なり、置換もしくは非置換の炭素数６〜１５の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜１５の単環もしくは多環のヘテロアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ３およびＡｒ４は、互いに同一または異なり、置換もしくは非置換のフェニル基；置換もしくは非置換のビフェニル基；または置換もしくは非置換のフルオレニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ａｒ３およびＡｒ４は、互いに同一または異なり、フェニル基；フェニル基で置換されたフェニル基；ピリジン基で置換されたフェニル基；ビフェニル基；またはメチル基で置換されたフルオレニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ａｒ３は、置換もしくは非置換のフェニル基；置換もしくは非置換のビフェニル基；または置換もしくは非置換のフルオレニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ａｒ３は、置換もしくは非置換のフェニル基である。
もう一つの実施態様において、前記Ａｒ３は、アリール基で置換されたフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ａｒ３は、フェニル基で置換されたフェニル基である。
もう一つの実施態様において、前記Ａｒ３は、フェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ａｒ３は、ヘテロ環基で置換されたフェニル基である。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ３は、含窒素ヘテロ環基で置換されたフェニル基である。
もう一つの実施態様において、前記Ａｒ３は、ピリジン基で置換されたフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記ピリジン基で置換されたフェニル基は、
Figure 2019503078
 または
Figure 2019503078
 である。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ３は、置換もしくは非置換のビフェニル基である。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ３は、ビフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記ビフェニル基は、
Figure 2019503078
 または
Figure 2019503078
 である。
本明細書の一実施態様において、前記Ａｒ３は、置換もしくは非置換のフルオレニル基である。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ３は、アルキル基で置換されたフルオレニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ａｒ３は、メチル基で置換されたフルオレニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ａｒ４は、置換もしくは非置換のフェニル基；または置換もしくは非置換のビフェニル基である。
一実施態様において、前記Ａｒ４は、置換もしくは非置換のフェニル基である。
もう一つの実施態様において、前記Ａｒ４は、フェニル基である。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ４は、置換もしくは非置換のビフェニル基である。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ４は、ビフェニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２において、前記Ｌ３は、置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリーレン基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ３は、置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリーレン基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｌ３は、置換もしくは非置換のフェニレン基；置換もしくは非置換のビフェニレン基；または置換もしくは非置換のナフタレン基であるか、ｎは、０である。
本明細書の一実施態様によれば、前記（Ｌ３）ｎは、直接結合；置換もしくは非置換のフェニレン基；置換もしくは非置換のビフェニレン基；または置換もしくは非置換のナフタレン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記（Ｌ３）ｎは、直接結合；フェニレン基；ビフェニレン基；またはナフタレン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２において、前記Ｒ１〜Ｒ７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１〜Ｒ７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜１０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ｒ１〜Ｒ７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基である。
さらに他の実施態様によれば、前記Ｒ１〜Ｒ７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換のフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１は、水素である。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ２は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ４は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ５は、水素である。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ５は、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基である。
もう一つの実施態様において、前記Ｒ５は、置換もしくは非置換のフェニル基である。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ５は、フェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ６は、水素である。
もう一つの実施態様において、前記Ｒ７は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２において、前記Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜２０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であるか、Ｙ１およびＹ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族環を形成する。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数１〜１５の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１５の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜１５の単環もしくは多環のヘテロアリール基であるか、Ｙ１およびＹ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族環を形成する。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキル基；または置換もしくは非置換のフェニル基であるか、互いに結合して置換もしくは非置換のフルオレン構造を形成する。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基；またはフェニル基であるか、互いに結合してフルオレン構造を形成する。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ｙ１およびＹ２が互いに結合してフルオレン構造を形成する場合には、前記化学式２中のＹ１およびＹ２を含むフルオレニル基は、スピロビフルオレン構造であってもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２で表される化合物は、下記化学式２−１〜２−２２のうちのいずれか１つで表される。
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は、前記アノードと前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層との間に下記化学式３で表されるアクセプタ材料を含むアクセプタ層をさらに含む。
［化学式３］
Figure 2019503078
 化学式３において、
Ａ１〜Ａ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ニトリル基、ハロゲン基、およびハロアルキル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換のアリール基；またはニトリル基、ハロゲン基、およびハロアルキル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
本明細書の一実施態様において、前記アクセプタ層は、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体をさらに含む。
もう一つの実施態様において、前記化学式３で表されるアクセプタ材料は、前記アクセプタ層の全体重量を基準として１重量％〜３０重量％である。
本明細書の一実施態様において、前記アクセプタ層は、電子注入層として作用できる。
本明細書の一実施態様において、前記発光層と前記アノードとの間に前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む正孔輸送層が備えられ、前記正孔輸送層と前記アノードとの間に前記化学式３で表されるアクセプタ材料および前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含むアクセプタ層が備えられる。
本明細書において、前記アクセプタ層は、正孔注入層として作用できる。
本明細書の一実施態様において、前記アクセプタ材料を含まない正孔輸送層は、発光層と接して備えられる。
もう一つの実施態様において、前記有機発光素子は、前述の正孔輸送層と前記発光層との間に電子阻止層をさらに含んでもよい。
また、本明細書の一実施態様により、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層に前述のアクセプタ材料を含む場合に、アノードから正孔の注入が円滑である。これは、アクセプタ材料のドーピングによってアノードのフェルミエネルギー準位（Ｆｅｒｍｉ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｅｖｅｌ）と正孔輸送層のフェルミエネルギー準位との差が０．２ｅＶ以内に調節されながら正孔の注入能力が向上するからである。前記正孔注入能力の向上で多くの正孔がアノードから発光層に輸送されて有機発光素子の駆動電圧を低下させ、素子の効率を増大させることができる。
本明細書の一実施態様において、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層は、フルオレン基を含有していて、分子の平面性が相対的に高いため、正孔移動度が高い。したがって、前記化学式３で表されるアクセプタ材料と相互作用に優れて、キャリアの発生が増加する。したがって、発光層に多くの正孔を輸送して注入できる効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は、前記アノードと前記発光層との間に２層以上の正孔輸送層を含むことができる。この場合、２層以上の正孔輸送層のうちの１層以上は、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む。
本明細書の一実施態様において、前記２層以上の正孔輸送層の材料は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子が２層以上の正孔輸送層を含む場合、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む正孔輸送層は、発光層と隣接して備えられる。
また、前記２層以上の正孔輸送層はいずれも、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含むことができ、前記カルバゾール誘導体を除いた残りの材料は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、「隣接」とは、相対的に近く配置されたことを意味する。この時、物理的に接する場合を含むことができ、隣接した有機物層の間に追加の有機物層が備えられた場合も含むことができる。
本明細書の一実施態様において、前記Ａ１〜Ａ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、フェニル基；ナフチル基；ピリジン基；ピラジン基；ピリミジン基；キノリン基；またはイソキノリン基であり、
前記フェニル基；ナフチル基；ピリジン基；ピラジン基；ピリミジン基；キノリン基；およびイソキノリン基は、ニトリル基、ハロゲン基、およびハロアルキル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換であってもよい。
前記Ａ１〜Ａ３がニトリル基、ハロゲン基、およびハロアルキル基からなる群の電子吸引性基を含むことで、アクセプタの効果をさらに高めることができる。
本明細書の一実施態様において、Ａ１〜Ａ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、フッ素およびニトリル基で置換されたフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式３で表されるアクセプタ材料は、下記化学式３−１で表される。
［化学式３−１］
Figure 2019503078
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子は、カソードと発光層との間に前述の化学式１で表される環化合物を含み、アノードと発光層との間に前述の化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含むことを除けば、当技術分野で知られている材料および方法で製造できる。
例えば、本明細書の有機発光素子は、基板上にアノード、有機物層、およびカソードを順次に積層させることにより製造することができる。この時、スパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）や電子ビーム蒸発法（ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のようなＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を利用して、基板上に金属または導電性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着させてアノードを形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を含む有機物層を形成した後、その上にカソードとして使用可能な物質を蒸着させることにより製造できる。この方法以外にも、基板上に、カソード物質から有機物層、アノード物質を順に蒸着させて有機発光素子を作ることができる。この方法以外にも、基板上に、アノード物質から有機物層、カソード物質を順に蒸着させて有機発光素子を作ることができる。
本明細書の有機発光素子の有機物層は、１層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層、および正孔阻止層からなる群より選択される１層または２層以上をさらに含んでもよい。
例えば、本明細書の有機発光素子の構造は、図１および図２に示されたような構造を有することができるが、これにのみ限定されるものではない。
図１には、基板１０１上に、アノード２０１、正孔輸送層３０１、発光層４０１、電子輸送層５０１、およびカソード６０１が順次に積層された有機発光素子の構造が例示されている。図１において、前記電子輸送層５０１には化学式１で表される環化合物が含まれ、前記正孔輸送層３０１には化学式２で表されるカルバゾール誘導体が含まれる。
図２には、基板１０１上に、アノード２０１、アクセプタ層７０１、正孔輸送層３０１、発光層４０１、電子輸送層５０１、およびカソード６０１が順次に積層された有機発光素子の構造が例示されている。図２において、前記電子輸送層５０１には化学式１で表される環化合物が含まれ、前記正孔輸送層３０１には化学式２で表されるカルバゾール誘導体が含まれ、前記アクセプタ層７０１には前記化学式２で表されるアクセプタ材料が含まれてもよい。
前記図１および図２は、本明細書の実施態様に係る例示的な構造であり、他の有機物層をさらに含んでもよい。
前記有機発光素子が複数の有機物層を含む場合、前記有機物層は、同一の物質または異なる物質で形成される。
前記アノード物質としては、通常、有機物層に正孔注入が円滑となるように仕事関数の大きい物質が好ましい。本発明で使用可能な陽極物質の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記カソード物質としては、通常、有機物層に電子注入が容易となるように仕事関数の小さい物質であることが好ましい。陰極物質の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属またはこれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ２／Ａｌのような多層構造の物質などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔注入物質としては、電極から正孔を注入する層で、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有し、陽極からの正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。正孔注入物質のＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）が陽極物質の仕事関数と周辺有機物層のＨＯＭＯとの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体例としては、金属ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、キナクリドン（ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）系の有機物、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系の有機物、アントラキノンおよびポリアニリンとポリチオフェン系の導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔輸送層は、正孔注入層から正孔を受け取って発光層まで正孔を輸送する層で、正孔輸送物質としては、陽極や正孔注入層から正孔を受けて発光層に移し得る物質で、正孔に対する移動性の大きい物質が好適である。具体例としては、アリールアミン系の有機物、導電性高分子、および共役部分と非共役部分がともにあるブロック共重合体などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記発光物質としては、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子をそれぞれ受けて結合させることにより可視光線領域の光を発し得る物質であって、蛍光や燐光に対する量子効率の良い物質が好ましい。具体例としては、８−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）；カルバゾール系化合物；二量体化スチリル（ｄｉｍｅｒｉｚｅｄ ｓｔｙｒｙｌ）化合物；ＢＡｌｑ；１０−ヒドロキシベンゾキノリン−金属化合物；ベンゾキサゾール、ベンズチアゾール、およびベンズイミダゾール系の化合物；ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）系の高分子；スピロ（ｓｐｉｒｏ）化合物；ポリフルオレン、ルブレンなどがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含むことができる。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体またはヘテロ環含有化合物などがある。具体的には、縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物などがあり、ヘテロ環含有化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体などがあるが、これらに限定されない。
前記蛍光発光層は、ホスト物質として、ジスチリルアリーレン（ｄｉｓｔｙｒｙｌａｒｙｌｅｎｅ；ＤＳＡ）、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルベンゼン（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｅｎｚｅｎｅ；ＤＳＢ）、ジスチリルベンゼン誘導体、ＤＰＶＢｉ（４，４'−ｂｉｓ（２，２'−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｖｉｎｙｌ）−１，１'−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＤＰＶＢｉ誘導体、スピロ−ＤＰＶＢｉ、およびスピロ−６Ｐからなる群より１または２以上が選択される。
前記蛍光発光層は、ドーパント物質として、スチリルアミン（ｓｔｙｒｙｌａｍｉｎｅ）系、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系、およびＤＳＢＰ（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）系からなる群より１または２以上が選択される。
前記電子注入層は、電極から電子を注入する層で、電子を輸送する能力を有し、陰極からの電子注入効果、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層で生成された励起子の正孔注入層への移動を防止し、また、薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。具体的には、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントロンなどとそれらの誘導体、金属錯体化合物、および含窒素５員環誘導体などがあるが、これらに限定されない。
前記金属錯体化合物としては、８−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）銅、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）マンガン、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）クロロガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（２−ナフトラート）ガリウムなどがあるが、これらに限定されない。
前記正孔阻止層は、正孔の陰極到達を阻止する層で、一般的に、正孔注入層と同じ条件で形成される。具体的には、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ＢＣＰ、アルミニウム錯体（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ）などがあるが、これらに限定されない。
本明細書に係る有機発光素子は、使用される材料によって、前面発光型、後面発光型、または両面発光型であってもよい。
また、本明細書に係る有機発光素子は、下部電極がアノード、上部電極がカソードである正構造（ｎｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）であってもよく、下部電極がカソード、上部電極がアノードである逆構造（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｔｙｐｅ）であってもよい。
本明細書の一実施態様に係る構造は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどを含めた有機電子素子においても、有機発光素子に適用されるのと類似の原理で作用できる。
以下、本明細書を具体的に説明するために、実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下に詳述する実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。
［実施例１］
本明細書の一実施態様に係る化学式１で表される環化合物および下記化合物ＥＴ−Ａ、ＥＴ−Ｈ、ＥＴ−Ｉ、ＥＴ−Ｊ、ＮＰＢ、ＴＣＴＡおよびＨＴ−Ａで表される化合物のＨＯＭＯエネルギー準位、ＬＵＭＯエネルギー準位、および三重項エネルギー（ＥＴ）値を下記表１に示した。
Figure 2019503078
Figure 2019503078
本明細書の実施例において、前記ＨＯＭＯ準位は、大気下、光電子分光装置（ＲＩＫＥＮ ＫＥＩＫＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製造：ＡＣ３）を用いて測定した。
本明細書の実施例において、前記ＬＵＭＯ準位は、ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）により測定された波長値で計算した。
また、前記三重項エネルギー（ＥＴ）は、米国ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）社製造の量子化学計算プログラムガウシアン０３を用いて行い、密度汎関数理論（ＤＦＴ）を用いて、汎関数としてＢ３ＬＹＰ、基底関数として６−３１Ｇ＊を用いて最適化した構造に対して、時間依存密度汎関数理論（ＴＤ−ＤＦＴ）によって三重項エネルギーの計算値を求めた。
Figure 2019503078
［実施例１−１］
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が５００Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を、洗剤を溶かした蒸留水に入れて超音波洗浄した。この時、洗剤としてはフィッシャー社（Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｃｏ．）製品を使用し、蒸留水としてはミリポア社（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏ．）製品のフィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）で２次濾過した蒸留水を使用した。ＩＴＯを３０分間洗浄した後、蒸留水で２回繰り返し超音波洗浄を１０分間進行させた。蒸留水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、プラズマ洗浄機に輸送させた。また、酸素プラズマを用いて前記基板を５分間洗浄した後、真空蒸着機に基板を輸送させた。
前記のように用意されたＩＴＯ透明電極上に、前記化学式２−３および化学式３−１を９８：２の重量比で１００Åの厚さに熱真空蒸着して、正孔注入層を形成した。前記正孔注入層上に、前記化学式２−３を１３００Åの厚さに真空蒸着して、正孔輸送層を形成した。
次に、前記正孔輸送層上に、膜厚さ３５０Åとして下記化合物［ＢＨ］と［ＢＤ］を２５：１の重量比で真空蒸着して、発光層を形成した。
前記発光層上に、前記化合物１および下記化合物［ＬｉＱ］を１：１の重量比で真空蒸着して、３５０Åの厚さに電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上に、順次に、１０Åの厚さにリチウムフルオライド（ＬｉＦ）と１，０００Åの厚さにアルミニウムを蒸着して、陰極を形成した。
前記過程で、有機物の蒸着速度は０．４〜０．９Å／ｓｅｃを維持し、陰極のリチウムフルオライドは０．３Å／ｓｅｃ、アルミニウムは２Å／ｓｅｃの蒸着速度を維持し、蒸着時の真空度は１×１０−７〜５×１０−８ｔｏｒｒを維持して、有機発光素子を作製した。
Figure 2019503078
Figure 2019503078
Figure 2019503078
［実施例１−２］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物２］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−３］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物６］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−４］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物１０］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−５］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物１１］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−６］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物１５］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−７］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物１７］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−８］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物２２］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−９］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物２４］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１０］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物２５］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１１］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物４１］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１２］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物５５］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１３］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物５６］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１４］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物６６］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１５］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物７４］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１６］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物７５］を用いたことを除き、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１７］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物８５］を用い、［化学式２−３］の代わりに［化学式２−６］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１８］
前記［実施例１−１７］の［化合物８５］の代わりに［化合物８９］を用いたことを除き、［実施例１−１７］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−１９］
前記［実施例１−１７］の［化合物８５］の代わりに［化合物９６］を用いたことを除き、［実施例１−１７］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２０］
前記［実施例１−１７］の［化合物８５］の代わりに［化合物９７］を用いたことを除き、［実施例１−１７］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２１］
前記［実施例１−１７］の［化合物８５］の代わりに［化合物１００］を用いたことを除き、［実施例１−１７］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２２］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに［化合物１２４］を用い、［化学式２−３］の代わりに［化学式２−１３］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２３］
前記［実施例１−２２］の［化合物１２４］の代わりに［化合物１２８］を用いたことを除けば、［実施例１−２２］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２４］
前記［実施例１−２２］の［化合物１２４］の代わりに［化合物１５５］を用いたことを除けば、［実施例１−２２］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２５］
前記［実施例１−２２］の［化合物１２４］の代わりに［化合物１７７］を用いたことを除けば、［実施例１−２２］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［実施例１−２６］
前記［実施例１−２２］の［化合物１２４］の代わりに［化合物１８２］を用いたことを除けば、［実施例１−２２］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１］
前記［実施例１−１］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＮＰＢ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−２］
前記［実施例１−２］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＮＰＢ］を用いたことを除けば、［実施例１−２］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−３］
前記［実施例１−５］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＮＰＢ］を用いたことを除けば、［実施例１−５］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−４］
前記［実施例１−１１］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＮＰＢ］を用いたことを除けば、［実施例１−１１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−５］
前記［実施例１−１４］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＴＣＴＡ］を用いたことを除けば、［実施例１−１４］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−６］
前記［実施例１−１７］の［化学式２−６］の代わりに前記化学式［ＴＣＴＡ］を用いたことを除けば、［実施例１−１７］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−７］
前記［実施例１−２２］の［化学式２−１３］の代わりに前記化学式［ＴＣＴＡ］を用いたことを除けば、［実施例１−２２］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−８］
前記［実施例１−１０］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＴＣＴＡ］を用いたことを除けば、［実施例１−１０］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−９］
前記［実施例１−９］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＨＴ−Ａ］を用いたことを除けば、［実施例１−９］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１０］
前記［実施例１−１５］の［化学式２−３］の代わりに前記化学式［ＨＴ−Ａ］を用いたことを除けば、［実施例１−１５］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１１］
前記［実施例１−２４］の［化学式２−１３］の代わりに前記化学式［ＨＴ−Ａ］を用いたことを除けば、［実施例１−２４］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１２］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ａ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１３］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｂ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１４］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｃ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１５］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｄ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１６］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｅ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１７］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｆ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１８］
前記［実施例１−２０］の［化合物97］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｇ］を用いたことを除けば、［実施例１−２０］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−１９］
前記［実施例１−２０］の［化合物97］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｈ］を用いたことを除けば、［実施例１−２０］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−２０］
前記［実施例１−２０］の［化合物97］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｉ］を用いたことを除けば、［実施例１−２０］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−２１］
前記［実施例１−２５］の［化合物１77］の代わりに前記化学式［ＥＴ−Ｊ］を用いたことを除けば、［実施例１−２５］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−２２］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［Ａｌｑ３］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
［比較例１−２３］
前記［実施例１−１］の［化合物１］の代わりに前記化学式［ＴＰＢＩ］を用いたことを除けば、［実施例１−１］と同様の方法で有機発光素子を作製した。
前述の方法で製造した有機発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で駆動電圧と発光効率を測定し、２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で初期輝度対比９０％になる時間（Ｔ９０）を測定した。その結果を下記表２に示した。
Figure 2019503078
前記表２の結果から、本明細書の一実施態様に係る化学式１で表される環化合物は、有機発光素子の電子注入および電子輸送を同時に行える有機層に使用可能であることを確認することができる。
これを用いた有機発光素子の場合、Ｘがコンジュゲーション基で置換された電子注入および電子輸送を同時に行える有機層に使用した場合より、高い効率、低い駆動電圧および長寿命を有することを確認することができる。
特に、本発明に係る化学式１で表される環化合物は、熱的安定性に優れ、６．１ｅＶ以上の深いＨＯＭＯ準位、高い三重項エネルギー（ＥＴ）、および正孔安定性を有し、優れた特性を示した。電子注入および電子輸送を同時に行える有機層に使用する場合、ｎ型ドーパントを混合して使用可能である。これによる化学式１で表される化合物は、低い駆動電圧および高い効率を有し、化合物の正孔安定性によって素子の安定性を向上させることができる。
表１の結果から、前記化学式［ＥＴ−Ａ］、［ＥＴ−Ｈ］、［ＥＴ−Ｉ］および［ＥＴ−Ｊ］で表される化合物とも２．６ｅＶ未満の三重項エネルギーを有することを確認することができ、表２の実施例および比較例の結果から、２．６ｅＶ未満の低い三重項エネルギーを有する化合物は、素子効率が低いことを確認することができる。このような結果は、２．６ｅＶ未満の三重項エネルギーを有する化合物を使用する場合、三重項−三重項消滅（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ：ＴＴＡ）の効果が減衰されるからである。
また、前記化学式［ＥＴ−Ｈ］、［ＥＴ−Ｉ］および［ＥＴ−Ｊ］で表される化合物の場合、ＨＯＭＯ準位が６．１ｅＶ未満であることを、表１を通して確認することができ、表２の素子評価の結果から、前記化合物を含む場合、短い寿命を有することを確認することができる。前記のような結果は、ＨＯＭＯエネルギー準位が６．１ｅＶ未満の化合物を含む有機発光素子は、発光層から伝達される正孔阻止効果が減衰されるために現れる。
さらに、前記化学式［ＥＴ−Ａ］、［ＥＴ−Ｈ］、［ＥＴ−Ｉ］および［ＥＴ−Ｊ］で表される化合物ともバンドギャップ３．３ｅＶ未満のエネルギーを有するため、３．０ｅＶ超過のＬＵＭＯエネルギーを有することを確認することができ、このうち、［ＥＴ−Ａ］は、６．１７ｅＶの低いＨＯＭＯエネルギーを有するものの、３．１ｅＶのＬＵＭＯエネルギーを有するため、発光層への電子輸送能力での障壁を発生させて素子効率を低く有することを、表２を通して確認することができる。
前記三重項エネルギーおよびＨＯＭＯエネルギー準位値の範囲は、特に、アントラセンを含む化合物から確認することができ、［ＥＴ−Ｉ］および［ＥＴ−Ｊ］を適用した比較例でこれに関する効果を確認することができる。
したがって、本願発明の一実施態様に係る前記化学式１で表される環化合物であり、ＨＯＭＯエネルギー準位が６．１ｅＶ以上、バンドギャップは３．３ｅＶ以上、ＬＵＭＯエネルギー準位は３．０ｅＶ以下、三重項エネルギーが２．６ｅＶ以上であることが、素子の駆動電圧、効率および／または寿命の面でさらに好ましい。
また、前記比較例１−１〜１−２３および実施例１−１〜１−２６の結果を比較すれば、化学式１で表される環化合物がカソードと発光層との間に備えられ、化学式２で表されるカルバゾール誘導体がアノードと発光層との間に備えられた有機発光素子は、低い駆動電圧、高い発光効率および／または長寿命の有機発光素子を提供可能であることを確認することができる。
１０１：基板
２０１：アノード
３０１：正孔輸送層
４０１：発光層
５０１：電子輸送層
６０１：カソード
７０１：アクセプタ層

Claims (19)

  1. カソードと、
    前記カソードに対向して備えられたアノードと、
    前記カソードとアノードとの間に備えられた発光層と、
    前記カソードと前記発光層との間に備えられ、下記化学式１で表される環化合物を含む有機物層と、
    前記アノードと前記発光層との間に備えられ、下記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層とを含む有機発光素子：
    ［化学式１］
    Figure 2019503078
     前記化学式１において、
    Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択され、
    ｍおよびｎは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、１〜５の整数であり、
    前記ｍが２以上の場合、前記Ａｒ１は、互いに同一または異なり、
    前記ｎが２以上の場合、前記Ａｒ２は、互いに同一または異なり、
    Ｘは、非コンジュゲーション基であり、
    Ｇ１およびＧ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数３〜３０の単環もしくは多環のシクロアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、Ｇ１およびＧ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の単環もしくは多環の炭化水素環；または置換もしくは非置換の単環もしくは多環のヘテロ環を形成し、
    ［化学式２］
    Figure 2019503078
     前記化学式２において、
    Ａｒ３およびＡｒ４は、互いに同一または異なり、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であり、
    Ｌ３は、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリーレン基であり、
    ｎは、０〜５の整数であり、
    ｎが２以上の場合、２以上のＬ３は、互いに同一または異なり、
    Ｒ１〜Ｒ７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であるか、隣接する基は、互いに結合して置換もしくは非置換の単環もしくは多環の炭化水素環を形成し、
    Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基であるか、Ｙ１およびＹ２は、互いに結合して置換もしくは非置換の単環もしくは多環の炭化水素環を形成してもよい。
  2. 前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、電子輸送層、電子注入層、または電子輸送および電子注入を同時に行う層である、請求項１に記載の有機発光素子。
  3. 前記化学式１で表される環化合物のＨＯＭＯエネルギー準位は、６．１ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機発光素子。
  4. 前記化学式１で表される環化合物の三重項エネルギーは、２．６ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機発光素子。
  5. 前記化学式１で表される環化合物のバンドギャップは、３．３ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機発光素子。
  6. 前記化学式１で表される環化合物のＬＵＭＯエネルギー準位は、３ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機発光素子。
  7. 前記化学式１で表される環化合物の電子移動度は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である、請求項１に記載の有機発光素子。
  8. 前記発光層は、ホストおよびドーパントを含み、前記ホストのＨＯＭＯエネルギー準位と前記化学式１で表される環化合物のＨＯＭＯエネルギー準位との差は、０．２ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機発光素子。
  9. 前記発光層は、ホストおよびドーパントを含み、
    前記化学式１で表される環化合物の三重項エネルギーは、前記ホストの三重項エネルギーより大きいものである、請求項１に記載の有機発光素子。
  10. 前記化学式１で表される環化合物を含む有機物層は、下記化学式１０で表されるｎ型ドーパントをさらに含むものである、請求項１に記載の有機発光素子：
    ［化学式１０］
    Figure 2019503078
     前記化学式１０において、
    Ａは、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
    曲線は、Ｍを有する５員または６員環を形成するのに必要な結合および２または３個の原子を示し、前記原子は、１または２以上のＡの定義と同じ置換基で置換もしくは非置換であり、
    Ｍは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である。
  11. 前記化学式１０で表されるｎ型ドーパントは、下記化学式１０−１または１０−２で表されるものである、請求項１０に記載の有機発光素子：
    ［化学式１０−１］
    Figure 2019503078
     ［化学式１０−２］
    Figure 2019503078
     化学式１０−１および１０−２において、
    Ｍは、化学式１０で定義したものと同じであり、
    前記化学式１０−１および１０−２の構造は、それぞれ独立に、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、隣接する置換基が互いに結合して置換もしくは非置換の炭化水素環または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成する。
  12. 前記化学式１で表される環化合物は、下記化合物１〜２０９のうちのいずれか１つで表されるものである、請求項１に記載の有機発光素子：
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
  13. 前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層は、正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送および正孔注入を同時に行う層である、請求項１に記載の有機発光素子。
  14. 前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体の正孔移動度は、５×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である、請求項１に記載の有機発光素子。
  15. 前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体は、下記化学式２−１〜２−２２のうちのいずれか１つで表されるものである、請求項１に記載の有機発光素子：
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
    Figure 2019503078
  16. 前記有機発光素子は、青色蛍光発光をするものである、請求項１に記載の有機発光素子。
  17. 前記有機発光素子は、前記アノードと前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体を含む有機物層との間に下記化学式３で表されるアクセプタ材料を含むアクセプタ層をさらに含むものである、請求項１に記載の有機発光素子：
    ［化学式３］
    Figure 2019503078
     化学式３において、
    Ａ１〜Ａ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ニトリル基、ハロゲン基、およびハロアルキル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換のアリール基；またはニトリル基、ハロゲン基、およびハロアルキル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
  18. 前記アクセプタ層は、前記化学式２で表されるカルバゾール誘導体をさらに含むものである、請求項１７に記載の有機発光素子。
  19. 前記化学式３で表されるアクセプタ材料は、アクセプタ層の全体重量を基準として、１重量％〜３０重量％である、請求項１７に記載の有機発光素子。
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