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JP7340171B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、ドーパント材料としての多環芳香族化合物とホスト材料としての特定のピレン化合物とを含む発光層を有する有機電界発光素子、これを用いた表示装置および照明装置に関する。
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、省電力化や薄型化が可能なことから、種々研究され、さらに、有機材料から成る有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子）は、軽量化や大型化が容易なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の一つである青色などの発光特性を有する有機材料の開発、および最適な発光特性となる複数材料の組み合わせについては、高分子化合物、低分子化合物を問わずこれまで活発に研究されてきた。
有機ＥＬ素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、当該一対の電極間に配置され、有機化合物を含む一層または複数の層とからなる構造を有する。有機化合物を含む層には、発光層や、正孔、電子などの電荷を輸送または注入する電荷輸送／注入層などがあるが、これらの層に適当な種々の有機材料が開発されている。
発光層用材料としては、例えばベンゾフルオレン系化合物などが開発されている（国際公開第2004/061047号公報）。また、正孔輸送材料としては、例えばトリフェニルアミン系化合物などが開発されている（特開2001-172232号公報）。また、電子輸送材料としては、例えばアントラセン系化合物などが開発されている（特開2005-170911号公報）。
また、近年ではホウ素などを中心原子として複数の芳香族環を縮合した化合物も報告されている（国際公開第2015/102118号公報）。この文献では発光層のドーパント材料として当該複数の芳香族環を縮合した化合物を選択し、ホスト材料として極めて多くの材料が記載されている中で特にアントラセン系化合物（４４２頁のＢＨ１）等を選択した場合の有機ＥＬ素子評価が実施されているが、それ以外の組合せについては具体的には検証されておらず、また、発光層を構成する組合せが異なれば発光特性が異なるため、他の組合せから得られる特性も未だ知られていない。
国際公開第2004/061047号公報 特開2001-172232号公報 特開2005-170911号公報 国際公開第2015/102118号公報
上述するように、有機ＥＬ素子に用いられる種々の材料が開発されているが、発光特性を更に高めたり、発光層用材料の選択肢を増やすために、従来とは異なる材料組合せの開発が望まれている。特に、特許文献４の実施例で報告された具体的なホストおよびドーパントの組合せ以外から得られる有機ＥＬ特性（特に最適な発光特性）については知られていない。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ホウ素原子と窒素原子または酸素原子で複数の芳香族環を連結した多環芳香族化合物と特定のピレン系化合物を含有する発光層を一対の電極間に配置して有機ＥＬ素子を構成することにより、優れた有機ＥＬ素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の好ましい態様によれば、式（１）で表される化合物と、それと組み合わせて最適な発光特性が得られる式（２）で表される化合物とを提供することができ、これらを組み合わせてなる発光層用材料を用いて有機ＥＬ素子を作製することで、色度、駆動電圧および量子効率の１つ以上が優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
項１．
陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層とを有する有機電界発光素子であって、
前記発光層は、下記一般式（１）で表される化合物および下記一般式（１）で表される構造を複数有する多量体の少なくとも１つと、下記一般式（２）で表されるピレン系化合物の少なくとも１つとを含む有機電界発光素子。
上記式（１）中、
Ａ環、Ｂ環およびＣ環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも１つの水素は置換されていてもよく、
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立して＞Ｏまたは＞Ｎ－Ｒであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキルまたは置換されていてもよいシクロアルキルであり、また、前記＞Ｎ－ＲのＲは連結基または単結合により前記Ａ環、Ｂ環および／またはＣ環と結合していてもよく、そして、
式（１）で表される化合物または構造における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよく、
上記式（２）中、
ｓ個のピレン部分とｐ個のＡｒ部分とがピレン部分の＊のいずれかの位置とＡｒ部分のいずれかの位置とで結合し、
ピレン部分の少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、
Ａｒは、それぞれ独立して、炭素数１４～４０のアリールまたは炭素数１２～４０のヘテロアリールであり、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、
ｓおよびｐはそれぞれ独立して１または２の整数であり、ｓおよびｐは同時に２になることはなく、ｓが２である場合は２個のピレン部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、ｐが２である場合は２個のＡｒ部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、そして、
式（２）で表される化合物における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。
項２．
前記Ａｒが、それぞれ独立して、下記一般式（Ａｒ－１）または一般式（Ａｒ－２）で表される基である、項１に記載する有機電界発光素子。
上記各式中、
Ｚは、＞ＣＲ２、＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏまたは＞Ｓであり、
＞ＣＲ２におけるＲは、それぞれ独立して、炭素数１～６のアルキル、炭素数３～１４のシクロアルキル、炭素数６～１２のアリールまたは炭素数２～１２のヘテロアリールであり、前記アリールおよびヘテロアリールにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよく、Ｒは互いに結合して環を形成していてもよく、
＞Ｎ－ＲにおけるＲは、炭素数１～４のアルキル、炭素数５～１０のシクロアルキル、炭素数６～１２のアリールまたは炭素数２～１２のヘテロアリールであり、前記アリールおよびヘテロアリールにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよく、
Ｒ１からＲ８およびＲ１０からＲ１９は、それぞれ独立して、水素、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシであり、これらにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルで置換されていてもよく、Ｒ１からＲ８のうち隣接する基同士またはＲ１０からＲ１９のうち隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよく、形成された環は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルで置換されていてもよく、そして、
上記式（Ａｒ－１）または式（Ａｒ－２）で表される基における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよく、
式（２）においてピレン部分は上記式（Ａｒ－１）または式（Ａｒ－２）で表される基中のいずれかの位置で結合する。
項３．
上記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（１’）で表される化合物である、項１または２に記載する有機電界発光素子。
（上記式（１’）中、
Ｒ１からＲ１１は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシであり、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、また、Ｒ１からＲ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立して＞Ｏまたは＞Ｎ－Ｒであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは炭素数６～１２のアリール、炭素数２～１５のヘテロアリール、炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルであり、前記アリールまたはヘテロアリールにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよく、また、前記＞Ｎ－ＲのＲは－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）２－または単結合により前記ａ環、ｂ環および／またはｃ環と結合していてもよく、前記－Ｃ（－Ｒ）２－のＲは炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルであり、そして、
式（１’）で表される化合物における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。
項４．
前記Ａｒが、それぞれ独立して、下記一般式（Ａｒ－１－１）～式（Ａｒ－１－１２）及び一般式（Ａｒ－２－１）～式（Ａｒ－２－４）のいずれかで表される基である、項１～３のいずれかに記載する有機電界発光素子。
上記各式中、
Ｚは、＞ＣＲ２、＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏまたは＞Ｓであり、
＞ＣＲ２におけるＲは、それぞれ独立して、炭素数１～６のアルキル、炭素数３～１４のシクロアルキルまたは炭素数６～１２のアリールであり、Ｒは互いに結合して環を形成していてもよく、
＞Ｎ－ＲにおけるＲは、炭素数１～４のアルキル、炭素数５～１０のシクロアルキルまたは６～１２のアリールであり、
上記各式で表される基における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキルまたは炭素数３～２４のシクロアルキルで置換されていてもよく、そして、
上記各式で表される基における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよく、
式（２）においてピレン部分は上記式（Ａｒ－１－１）～式（Ａｒ－１－１２）及び式（Ａｒ－２－１）～式（Ａｒ－２－４）のいずれかで表される基中のいずれかの位置で結合する。
項５．
上記一般式（２）で表されるピレン系化合物が、下記いずれかの構造式で表される化合物である、項１から４のいずれかに記載する有機電界発光素子。
項６．
前記陰極と該発光層との間に配置される電子輸送層および／または電子注入層を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも１つは、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、ＢＯ系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、およびキノリノール系金属錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、項１～５のいずれかに記載する有機電界発光素子。
項７．
前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、項６に記載の有機電界発光素子。
項８．
項１～７のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた表示装置。
項９．
項１～７のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた照明装置。
項１０．
下記一般式（２）で表されるピレン系化合物。
上記式中、
ｓ個のピレン部分とｐ個のＡｒ部分とがピレン部分の＊のいずれかの位置とＡｒ部分のいずれかの位置とで結合し、
ピレン部分の少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数１～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数１～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルで置換されていてもよく、
Ａｒは下記一般式（Ａｒ－１）または一般式（Ａｒ－３）で表される基であり、
上記各式中、
Ｚは、＞ＣＲ２であり、
＞ＣＲ２におけるＲは、それぞれ独立して、炭素数１～６のアルキル、炭素数３～１４のシクロアルキル、炭素数６～１２のアリールまたは炭素数２～１２のヘテロアリールであり、前記アリールおよびヘテロアリールにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよく、Ｒは互いに結合して環を形成していてもよく、
Ｒ１からＲ８およびＲ２０からＲ３５は、それぞれ独立して、水素、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数１～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数１～３０のアリールオキシであり、これらにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルで置換されていてもよく、Ｒ１からＲ８のうち隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成しており、Ｒ２０からＲ３５のうち隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよく、形成された環は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数１～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数１～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルで置換されていてもよく、そして、
ｓおよびｐはそれぞれ独立して１または２の整数であり、ｓおよびｐは同時に２になることはなく、ｓが２である場合は２個のピレン部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、ｐが２である場合は２個のＡｒ部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、
式（２）で表される化合物における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。
項１１．
下記いずれかの構造式で表される、項１０に記載するピレン系化合物。
本発明の好ましい態様によれば、式（１）で表される多環芳香族化合物と、それと組み合わせて最適な発光特性が得られる式（２）で表されるピレン系化合物とを提供することができ、これらを組み合わせてなる発光層用材料を用いて有機ＥＬ素子を作製することで、特に発光効率が優れた、バランスの良い性能を示す有機ＥＬ素子を提供することができる。
また、上記一般式（１）の化合物およびその多量体はシクロアルキル基を導入することで、融点や昇華温度の低下が期待できる。このことは、高い純度が要求される有機ＥＬ素子等の有機デバイス用の材料の精製法としてほぼ不可欠な昇華精製において、比較的低温で精製することができるため材料の熱分解等が避けられることを意味する。またこれは、有機ＥＬ素子等の有機デバイスを作製するのに有力な手段である真空蒸着プロセスについても同様であり、比較的低温でプロセスを実施できるため、材料の熱分解を避けることができ、結果として高性能な有機デバイス用を得ることができる。また、上記多量体は、分子量や平面性の高さなどが原因で昇華温度が高いものが多いため、シクロアルキル基を導入することによる昇華温度の低下はより効果的となる。また、シクロアルキル基の導入により有機溶媒への溶解性が向上するため、塗布プロセスを利用した素子作製にも適用することが可能となる。またシクロアルキルのようなサイズの大きな置換基を導入することで濃度消光を抑制することができる。ただし、本発明は特にこれらの原理に限定されるわけではない。
本実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
１．本発明の有機電界発光素子
本発明は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層とを有する有機電界発光素子であって、前記発光層は、下記一般式（１）で表される多環芳香族化合物および下記一般式（１）で表される構造を複数有するその多量体の少なくとも１つと、下記一般式（２）で表されるピレン系化合物の少なくとも１つとを含む有機電界発光素子である。
なお、式（１）および（２）中の符号の定義は上述する定義と同じであり、以降、その他の式においても符号の定義は、特に断りがない限り、上述する対応する式中の符号の定義と同じである。
２．多環芳香族化合物およびその多量体
本発明で使用される多環芳香族化合物およびその多量体は、下記一般式（１）で表される化合物、または下記一般式（１）で表される構造を複数有するその多量体であり、好ましくは、下記一般式（１’）で表される化合物、または下記一般式（１’）で表される構造を複数有する多量体である。これらの化合物は基本的にはドーパントとして機能する。
一般式（１）におけるＡ環、Ｂ環およびＣ環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも１つの水素は置換基で置換されていてもよい。この置換基は、置換または無置換のアリール、置換または無置換のヘテロアリール、置換または無置換のジアリールアミノ、置換または無置換のジヘテロアリールアミノ、置換または無置換のアリールヘテロアリールアミノ（アリールとヘテロアリールを有するアミノ基）、置換または無置換のアルキル、置換または無置換のシクロアルキル、置換または無置換のアルコキシまたは置換または無置換のアリールオキシが好ましい。これらの基が置換基を有する場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルがあげられる。また、上記アリール環またはヘテロアリール環は、中心元素Ｂ（ホウ素）、Ｘ１およびＸ２から構成される一般式（１）中央の縮合２環構造と結合を共有する５員環または６員環を有することが好ましい。
ここで、「縮合２環構造」とは、一般式（１）の中央に示した、中心元素Ｂ（ホウ素）、Ｘ１およびＸ２を含んで構成される２つの飽和炭化水素環が縮合した構造を意味する。また、「縮合２環構造と結合を共有する６員環」とは、例えば上記一般式（１’）で示すように前記縮合２環構造に縮合したａ環（ベンゼン環（６員環））を意味する。また、「（Ａ環である）アリール環またはヘテロアリール環がこの６員環を有する」とは、この６員環だけでＡ環が形成されるか、または、この６員環を含むようにこの６員環にさらに他の環などが縮合してＡ環が形成されることを意味する。言い換えれば、ここで言う「６員環を有する（Ａ環である）アリール環またはヘテロアリール環」とは、Ａ環の全部または一部を構成する６員環が、前記縮合２環構造に縮合していることを意味する。「Ｂ環（ｂ環）」、「Ｃ環（ｃ環）」、また「５員環」についても同様の説明が当てはまる。
一般式（１）におけるＡ環（またはＢ環、Ｃ環）は、一般式（１’）におけるａ環とその置換基Ｒ１～Ｒ３（またはｂ環とその置換基Ｒ８～Ｒ１１、ｃ環とその置換基Ｒ４～Ｒ７）に対応する。すなわち、一般式（１’）は、一般式（１）のＡ～Ｃ環として「６員環を有するＡ～Ｃ環」が選択された構造に対応する。その意味で、一般式（１’）の各環を小文字のａ～ｃで表した。
一般式（１’）では、ａ環、ｂ環およびｃ環の置換基Ｒ１～Ｒ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも１つの水素はアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。したがって、一般式（１’）で表される多環芳香族化合物は、ａ環、ｂ環およびｃ環における置換基の相互の結合形態によって、下記式（１’－１）および式（１’－２）に示すように、化合物を構成する環構造が変化する。各式中のＡ’環、Ｂ’環およびＣ’環は、一般式（１）におけるそれぞれＡ環、Ｂ環およびＣ環に対応する。
上記式（１’－１）および式（１’－２）中のＡ’環、Ｂ’環およびＣ’環は、一般式（１’）で説明すれば、置換基Ｒ１～Ｒ１１のうちの隣接する基同士が結合して、それぞれａ環、ｂ環およびｃ環と共に形成したアリール環またはヘテロアリール環を示す（ａ環、ｂ環またはｃ環に他の環構造が縮合してできた縮合環ともいえる）。なお、式では示してはいないが、ａ環、ｂ環およびｃ環の全てがＡ’環、Ｂ’環およびＣ’環に変化した化合物もある。また、上記式（１’－１）および式（１’－２）から分かるように、例えば、ｂ環のＲ８とｃ環のＲ７、ｂ環のＲ１１とａ環のＲ１、ｃ環のＲ４とａ環のＲ３などは「隣接する基同士」には該当せず、これらが結合することはない。すなわち、「隣接する基」とは同一環上で隣接する基を意味する。
上記式（１’－１）や式（１’－２）で表される化合物は、例えばａ環（またはｂ環またはｃ環）であるベンゼン環に対してベンゼン環、インドール環、ピロール環、ベンゾフラン環またはベンゾチオフェン環が縮合して形成されるＡ’環（またはＢ’環またはＣ’環）を有する化合物であり、形成されてできた縮合環Ａ’（または縮合環Ｂ’または縮合環Ｃ’）はそれぞれナフタレン環、カルバゾール環、インドール環、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環である。
一般式（１）におけるＸ１およびＸ２は、それぞれ独立して、＞Ｏまたは＞Ｎ－Ｒであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキルまたは置換されていてもよいシクロアルキルであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは連結基または単結合により前記Ｂ環および／またはＣ環と結合していてもよく、連結基としては、－Ｏ－、－Ｓ－または－Ｃ（－Ｒ）２－が好ましい。なお、前記「－Ｃ（－Ｒ）２－」のＲは、水素、アルキルまたはシクロアルキルである。この説明は一般式（１’）におけるＸ１およびＸ２でも同じである。
ここで、一般式（１）における「Ｎ－ＲのＲは連結基または単結合により前記Ａ環、Ｂ環および／またはＣ環と結合している」との規定は、一般式（１’）では「Ｎ－ＲのＲは－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）２－または単結合により前記ａ環、ｂ環および／またはｃ環と結合している」との規定に対応する。
この規定は、下記式（１’－３－１）で表される、Ｘ１やＸ２が縮合環Ｂ’および縮合環Ｃ’に取り込まれた環構造を有する化合物で表現できる。すなわち、例えば一般式（１’）におけるｂ環（またはｃ環）であるベンゼン環に対してＸ１（またはＸ２）を取り込むようにして他の環が縮合して形成されるＢ’環（またはＣ’環）を有する化合物である。形成されてできた縮合環Ｂ’（または縮合環Ｃ’）は例えばフェノキサジン環、フェノチアジン環またはアクリジン環である。
また、上記規定は、下記式（１’－３－２）や式（１’－３－３）で表される、Ｘ１および／またはＸ２が縮合環Ａ’に取り込まれた環構造を有する化合物でも表現できる。すなわち、例えば一般式（１’）におけるａ環であるベンゼン環に対してＸ１（および／またはＸ２）を取り込むようにして他の環が縮合して形成されるＡ’環を有する化合物である。形成されてできた縮合環Ａ’は例えばフェノキサジン環、フェノチアジン環またはアクリジン環である。
一般式（１）のＡ環、Ｂ環およびＣ環である「アリール環」としては、例えば、炭素数６～３０のアリール環があげられ、炭素数６～１６のアリール環が好ましく、炭素数６～１２のアリール環がより好ましく、炭素数６～１０のアリール環が特に好ましい。なお、この「アリール環」は、一般式（１’）で規定された「Ｒ１～Ｒ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共に形成されたアリール環」に対応し、また、ａ環（またはｂ環、ｃ環）がすでに炭素数６のベンゼン環で構成されているため、これに５員環が縮合した縮合環の合計炭素数９が下限の炭素数となる。
具体的な「アリール環」としては、単環系であるベンゼン環、二環系であるビフェニル環、縮合二環系であるナフタレン環、三環系であるテルフェニル環（ｍ－テルフェニル、ｏ－テルフェニル、ｐ－テルフェニル）、縮合三環系である、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、縮合四環系であるトリフェニレン環、ピレン環、ナフタセン環、縮合五環系であるペリレン環、ペンタセン環などがあげられる。
一般式（１）のＡ環、Ｂ環およびＣ環である「ヘテロアリール環」としては、例えば、炭素数２～３０のヘテロアリール環があげられ、炭素数２～２５のヘテロアリール環が好ましく、炭素数２～２０のヘテロアリール環がより好ましく、炭素数２～１５のヘテロアリール環がさらに好ましく、炭素数２～１０のヘテロアリール環が特に好ましい。また、「ヘテロアリール環」としては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を１ないし５個含有する複素環などがあげられる。なお、この「ヘテロアリール環」は、一般式（１’）で規定された「Ｒ１～Ｒ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共に形成されたヘテロアリール環」に対応し、また、ａ環（またはｂ環、ｃ環）がすでに炭素数６のベンゼン環で構成されているため、これに５員環が縮合した縮合環の合計炭素数６が下限の炭素数となる。
具体的な「ヘテロアリール環」としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、イソインドール環、１Ｈ－インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、１Ｈ－ベンゾトリアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環、インドリジン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フラザン環、チアントレン環などがあげられる。
上記「アリール環」または「ヘテロアリール環」における少なくとも１つの水素は、第１の置換基である、置換または無置換の「アリール」、置換または無置換の「ヘテロアリール」、置換または無置換の「ジアリールアミノ」、置換または無置換の「ジヘテロアリールアミノ」、置換または無置換の「アリールヘテロアリールアミノ」、置換または無置換の「アルキル」、置換または無置換の「シクロアルキル」、置換または無置換の「アルコキシ」、または、置換または無置換の「アリールオキシ」で置換されていてもよいが、この第１の置換基としての「アリール」や「ヘテロアリール」、「ジアリールアミノ」のアリール、「ジヘテロアリールアミノ」のヘテロアリール、「アリールヘテロアリールアミノ」のアリールとヘテロアリール、また「アリールオキシ」のアリールとしては上述した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基があげられる。
また第１の置換基としての「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数１～２４の直鎖アルキルまたは炭素数３～２４の分岐鎖アルキルがあげられる。炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）が好ましく、炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）がより好ましく、炭素数１～６のアルキル（炭素数３～６の分岐鎖アルキル）がさらに好ましく、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）が特に好ましい。
具体的なアルキルとしては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、１－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、ｎ－ヘプチル、１－メチルヘキシル、ｎ－オクチル、ｔ－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、２，６－ジメチル－４－ヘプチル、３，５，５－トリメチルヘキシル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、１－メチルデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、１－ヘキシルヘプチル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ペンタデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－ヘプタデシル、ｎ－オクタデシル、ｎ－エイコシルなどがあげられる。
また第１の置換基としての「シクロアルキル」としては、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数３～２０のシクロアルキル、炭素数３～１６のシクロアルキル、炭素数３～１４のシクロアルキル、炭素数５～１０のシクロアルキル、炭素数５～８のシクロアルキル、炭素数５～６のシクロアルキル、炭素数５のシクロアルキルなどが挙げられる。
具体的なシクロアルキルとしては、シクロプロピル、メチルシクロプロピル、シクロブチル、メチルシクロブチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、メチルシクロヘプチル、シクロオクチル、メチルシクロオクチル、シクロノニル、メチルシクロノニル、シクロデシル、メチルシクロデシル、ビシクロ［１．０．１］ブチル、ビシクロ［１．１．１］ペンチル、ビシクロ［２．０．１］ペンチル、ビシクロ［１．２．１］ヘキシル、ビシクロ［３．０．１］ヘキシル、ビシクロ［２．１．２］ヘプチル、ビシクロ［２．２．２］オクチル、アダマンチル、ジアマンチル、デカヒドロナフタレニル、デカヒドロアズレニル等があげられる。
また第１の置換基としての「アルコキシ」としては、例えば、炭素数１～２４の直鎖または炭素数３～２４の分岐鎖のアルコキシがあげられる。炭素数１～１８のアルコキシ（炭素数３～１８の分岐鎖のアルコキシ）が好ましく、炭素数１～１２のアルコキシ（炭素数３～１２の分岐鎖のアルコキシ）がより好ましく、炭素数１～６のアルコキシ（炭素数３～６の分岐鎖のアルコキシ）がさらに好ましく、炭素数１～４のアルコキシ（炭素数３～４の分岐鎖のアルコキシ）が特に好ましい。
具体的なアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｓ－ブトキシ、ｔ－ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシなどがあげられる。
第１の置換基である、置換または無置換の「アリール」、置換または無置換の「ヘテロアリール」、置換または無置換の「ジアリールアミノ」、置換または無置換の「ジヘテロアリールアミノ」、置換または無置換の「アリールヘテロアリールアミノ」、置換または無置換の「アルキル」、置換または無置換の「シクロアルキル」、置換または無置換の「アルコキシ」、または、置換または無置換の「アリールオキシ」は、置換または無置換と説明されているとおり、それらにおける少なくとも１つの水素が第２の置換基で置換されていてもよい。この第２の置換基としては、例えば、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルがあげられ、それらの具体例は、上述した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基、また第１の置換基としての「アルキル」または「シクロアルキル」の説明を参照することができる。また、第２の置換基としてのアリールやヘテロアリールには、それらにおける少なくとも１つの水素がフェニルなどのアリール（具体例は上述した基）やメチルなどのアルキル（具体例は上述した基）やシクロヘキシルなどのシクロアルキル（具体例は上述した基）で置換された基も第２の置換基としてのアリールやヘテロアリールに含まれる。その一例としては、第２の置換基がカルバゾリル基の場合には、９位における少なくとも１つの水素がフェニルなどのアリールやメチルなどのアルキルやシクロヘキシルなどのシクロアルキルで置換されたカルバゾリル基も第２の置換基としてのヘテロアリールに含まれる。
一般式（１’）のＲ１～Ｒ１１におけるアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノのアリール、ジヘテロアリールアミノのヘテロアリール、アリールヘテロアリールアミノのアリールとヘテロアリール、またはアリールオキシのアリールとしては、一般式（１）で説明した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基があげられる。また、Ｒ１～Ｒ１１におけるアルキル、シクロアルキルまたはアルコキシとしては、上述した一般式（１）の説明における第１の置換基としての「アルキル」や「シクロアルキル」や「アルコキシ」の説明を参照することができる。さらに、これらの基への置換基としてのアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルも同様である。また、Ｒ１～Ｒ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成した場合の、これらの環への置換基であるヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシ、および、さらなる置換基であるアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルについても同様である。
一般式（１）のＸ１およびＸ２における＞Ｎ－ＲのＲは上述した第２の置換基で置換されていてもよいアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、アリール、ヘテロアリール、アルキルやシクロアルキルにおける少なくとも１つの水素は例えばアルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。このアリール、ヘテロアリール、アルキルやシクロアルキルとしては上述する基があげられる。特に炭素数６～１０のアリール（例えばフェニル、ナフチルなど）、炭素数２～１５のヘテロアリール（例えばカルバゾリルなど）、炭素数１～４のアルキル（例えばメチル、エチルなど）、炭素数３～１６のシクロアルキル（例えばビシクロオクチルやアダマンチル等）が好ましい。この説明は一般式（１’）におけるＸ１およびＸ２でも同じである。
一般式（１）における連結基である「－Ｃ（－Ｒ）２－」のＲは、水素、アルキルまたはシクロアルキルであるが、このアルキルまたはシクロアルキルとしては上述する基があげられる。特に炭素数１～４のアルキル（例えばメチル、エチルなど）が好ましい。この説明は一般式（１’）における連結基である「－Ｃ（－Ｒ）２－」でも同じである。
また、本願発明は、一般式（１）で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体、好ましくは、一般式（１’）で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体である。多量体は、２～６量体が好ましく、２～３量体がより好ましく、２量体が特に好ましい。多量体は、一つの化合物の中に上記単位構造を複数有する形態であればよく、例えば、上記単位構造が単結合、炭素数１～３のアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基などの連結基で複数結合した形態に加えて、上記単位構造に含まれる任意の環（Ａ環、Ｂ環またはＣ環、ａ環、ｂ環またはｃ環）を複数の単位構造で共有するようにして結合した形態であってもよく、また、上記単位構造に含まれる任意の環（Ａ環、Ｂ環またはＣ環、ａ環、ｂ環またはｃ環）同士が縮合するようにして結合した形態であってもよい。
このような多量体としては、例えば、下記式（１’－４）、式（１’－４－１）、式（１’－４－２）、式（１’－５－１）～式（１’－５－４）または式（１’－６）で表される多量体化合物が挙げられる。下記式（１’－４）で表される多量体化合物は、一般式（１’）で説明すれば、ａ環であるベンゼン環を共有するようにして、複数の一般式（１’）で表される単位構造を一つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式（１’－４－１）で表される多量体化合物は、一般式（１’）で説明すれば、ａ環であるベンゼン環を共有するようにして、二つの一般式（１’）で表される単位構造を一つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式（１’－４－２）で表される多量体化合物は、一般式（１’）で説明すれば、ａ環であるベンゼン環を共有するようにして、三つの一般式（１’）で表される単位構造を一つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式（１’－５－１）～式（１’－５－４）で表される多量体化合物は、一般式（１’）で説明すれば、ｂ環（またはｃ環）であるベンゼン環を共有するようにして、複数の一般式（１’）で表される単位構造を一つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式（１’－６）で表される多量体化合物は、一般式（１’）で説明すれば、例えばある単位構造のｂ環（またはａ環、ｃ環）であるベンゼン環とある単位構造のｂ環（またはａ環、ｃ環）であるベンゼン環とが縮合するようにして、複数の一般式（１’）で表される単位構造を一つの化合物中に有する多量体化合物である。
多量体化合物は、式（１’－４）、式（１’－４－１）または式（１’－４－２）で表現される多量化形態と、式（１’－５－１）～式（１’－５－４）のいずれかまたは式（１’－６）で表現される多量化形態とが組み合わさった多量体であってもよく、式（１’－５－１）～式（１’－５－４）のいずれかで表現される多量化形態と、式（１’－６）で表現される多量化形態とが組み合わさった多量体であってもよく、式（１’－４）、式（１’－４－１）または式（１’－４－２）で表現される多量化形態と式（１’－５－１）～式（１’－５－４）のいずれかで表現される多量化形態と式（１’－６）で表現される多量化形態とが組み合わさった多量体であってもよい。
また、一般式（１）または（１’）で表される多環芳香族化合物およびその多量体の化学構造中の水素は、その全てまたは一部がハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。例えば、式（１）においては、Ａ環、Ｂ環、Ｃ環（Ａ～Ｃ環はアリール環またはヘテロアリール環）、Ａ～Ｃ環への置換基、ならびに、Ｘ１およびＸ２が＞Ｎ－ＲであるときのＲ（＝アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル）における水素がハロゲン、シアノまたは重水素で置換されうるが、これらの中でもアリールやヘテロアリールにおける全てまたは一部の水素がハロゲン、シアノまたは重水素で置換された態様が挙げられる。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素であり、好ましくはフッ素、塩素または臭素、より好ましくはフッ素または塩素である。
本発明の多環芳香族化合物の具体的な例としては、以下の構造式で表される化合物が挙げられる。なお、下記構造式中の「Ｍｅ」はメチル基、「ｔＢｕ」はターシャリーブチル基、「ｉＰｒ」はイソプロピル基、「Ｐｈ」はフェニル基、「Ｄ」は重水素を示す。
３．式（１）で表される多環芳香族化合物およびその多量体の製造方法
一般式（１）や（１’）で表される多環芳香族化合物およびその多量体は、国際公開第２０１５／１０２１１８号公報を始めとする多くの公知文献に記載されている方法に従って製造することができる。参考までに、後述する合成例において、当該多環芳香族化合物の具体的な製造方法を説明している。
基本的には、まずＡ環（ａ環）とＢ環（ｂ環）およびＣ環（ｃ環）とを結合基（Ｘ１やＸ２を含む基）で結合させることで中間体を製造し（第１反応）、その後に、Ａ環（ａ環）、Ｂ環（ｂ環）およびＣ環（ｃ環）を結合基（中心元素Ｂ（ホウ素）を含む基）で結合させることで最終生成物を製造することができる（第２反応）。第１反応では、例えばエーテル化反応であれば、求核置換反応、ウルマン反応といった一般的反応が利用でき、アミノ化反応で有ればブッフバルト－ハートウィッグ反応といった一般的反応が利用できる。また、第２反応では、タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応（連続的な芳香族求電子置換反応、以下同様）が利用できる。また、これらの反応工程のどこかで、ハロゲン化、シアノ化または重水素化された原料を用いたり、ハロゲン化、シアノ化または重水素化の工程を追加したりすることで、所望の位置がハロゲン化、シアノ化または重水素化された化合物を製造することができる。
第２反応は、下記スキーム（１）や（２）に示すように、Ａ環（ａ環）、Ｂ環（ｂ環）およびＣ環（ｃ環）を結合する中心元素Ｂ（ホウ素）を導入する反応であり、例としてＸ１およびＸ２が＞Ｏの場合を以下に示す。まず、Ｘ１とＸ２の間の水素原子をｎ－ブチルリチウム、ｓｅｃ－ブチルリチウムまたはｔ－ブチルリチウム等でオルトメタル化する。次いで、三塩化ホウ素や三臭化ホウ素等を加え、リチウム－ホウ素の金属交換を行った後、Ｎ，Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン等のブレンステッド塩基を加えることで、タンデムボラフリーデルクラフツ反応させ、目的物を得ることができる。第２反応においては反応を促進させるために三塩化アルミニウム等のルイス酸を加えてもよい。なお、下記スキーム（１）および（２）中の各構造式における符号の定義は上述した定義と同じである。
なお、上記スキーム（１）や（２）は、一般式（１）や（１’）で表される多環芳香族化合物の製造方法を主に示しているが、その多量体については、複数のＡ環（ａ環）、Ｂ環（ｂ環）およびＣ環（ｃ環）を有する中間体を用いることで製造することができる。詳細には下記スキーム（３）～（５）で説明する。この場合、使用するブチルリチウム等の試薬の量を２倍量、３倍量とすることで目的物を得ることができる。
なお、Ｘ１およびＸ２が＞Ｎ－Ｒの場合や、どちらかが＞Ｎ－Ｒの場合についても、中間体としてアミン系化合物を使用することで、上記と同様にして製造することができる。
上記各スキームで用いられる溶媒の具体例は、ｔ－ブチルベンゼンやキシレンなどである。
また、オルトメタル化試薬としては、メチルリチウム、ｎ－ブチルリチウム、ｓｅｃ－ブチルリチウム、ｔ－ブチルリチウム等のアルキルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムテトラメチルピペリジド、リチウムヘキサメチルジシラジド、カリウムヘキサメチルジシラジドなどの有機アルカリ化合物が挙げられる。
また、ブレンステッド塩基としては、Ｎ，Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン、トリエチルアミン、２，２，６，６－テトラメチルピペリジン、１，２，２，６，６－ペンタメチルピペリジン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルトルイジン、２，６－ルチジン、テトラフェニルホウ酸ナトリウム、テトラフェニルホウ酸カリウム、トリフェニルボラン、テトラフェニルシラン、Ａｒ４ＢＮａ、Ａｒ４ＢＫ、Ａｒ３Ｂ、Ａｒ４Ｓｉ（なお、Ａｒはフェニルなどのアリール）などが挙げられる。
また、ルイス酸としては、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＦ３、ＢＦ３・ＯＥｔ２、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３、ＧａＣｌ３、ＧａＢｒ３、ＩｎＣｌ３、ＩｎＢｒ３、Ｉｎ（ＯＴｆ）３、ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４、ＡｇＯＴｆ、ＳｃＣｌ３、Ｓｃ（ＯＴｆ）３、ＺｎＣｌ２、ＺｎＢｒ２、Ｚｎ（ＯＴｆ）２、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、Ｍｇ（ＯＴｆ）２、ＬｉＯＴｆ、ＮａＯＴｆ、ＫＯＴｆ、Ｍｅ３ＳｉＯＴｆ、Ｃｕ（ＯＴｆ）２、ＣｕＣｌ２、ＹＣｌ３、Ｙ（ＯＴｆ）３、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＺｒＣｌ４、ＺｒＢｒ４、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＣｏＣｌ３、ＣｏＢｒ３などが挙げられる。
４．一般式（２）で表されるピレン系化合物
一般式（２）で表されるピレン系化合物は基本的にはホストとして機能する。
上記式（２）中、
ｓ個のピレン部分とｐ個のＡｒ部分とがピレン部分の＊のいずれかの位置とＡｒ部分のいずれかの位置とで結合し、
ピレン部分の少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、
Ａｒは、それぞれ独立して、炭素数１４～４０のアリールまたは炭素数１２～４０のヘテロアリールであり、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、
ｓおよびｐはそれぞれ独立して１または２の整数であり、ｓおよびｐは同時に２になることはなく、ｓが２である場合は２個のピレン部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、ｐが２である場合は２個のＡｒ部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、そして、
式（２）で表される化合物における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。
Ａｒは、炭素数１４～４０のアリールまたは炭素数１２～４０のヘテロアリールであり、これらに種々の置換基が結合し得るが、Ａｒの具体例としては下記一般式（Ａｒ－１）または一般式（Ａｒ－２）で表される基が挙げられる。Ｒ１からＲ８およびＲ１０からＲ１９は置換基である。
また、式（Ａｒ－２）で表される基において、隣接するＲ１８とＲ１９が互いに結合して縮合環を形成した一例として、下記一般式（Ａｒ－３）で表される基が挙げられる。Ｒ２０からＲ３５は置換基である。
式（Ａｒ－１）または式（Ａｒ－２）で表される基のより具体的な例としては、下記一般式のいずれかで表される基などが挙げられる。これらの中でも、式（Ａｒ－１－１）、式（Ａｒ－１－２）、式（Ａｒ－１－３）、式（Ａｒ－１－４）、式（Ａｒ－２－２）または式（Ａｒ－２－４）で表される基が好ましく、式（Ａｒ－１－２）、式（Ａｒ－１－３）、式（Ａｒ－１－４）または式（Ａｒ－２－４）で表される基がより好ましい。以下の各構造式においては置換基を明示していないが、各構造中の少なくとも１つの水素は置換されていてもよい。なお、下記式（Ａｒ－２－４）で表される基は上記式（Ａｒ－３）で表される基に相当する。
Ａｒとしての炭素数１４～４０のアリールまたは炭素数１２～４０のヘテロアリール、ピレン部分への第１の置換基（炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシ、好ましくは炭素数６～１０のアリール）および第１の置換基への第２の置換基（炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシ、好ましくは炭素数６～１０のアリール）、および、Ａｒへの置換基（式（Ａｒ－１）のＲ１からＲ８、式（Ａｒ－２）のＲ１０からＲ１９、式（Ａｒ－３）のＲ２０からＲ３５、および、式（Ａｒ－１－１）～式（Ａｒ－２－４）で明示していない置換基である、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシ、好ましくは炭素数１～３０のアルキル）について、以下にまとめて説明する。
Ａｒとしての炭素数１４～４０のアリールまたは炭素数１２～４０のヘテロアリールは、好ましくは炭素数１４～３５のアリールまたは炭素数１２～３５のヘテロアリールであり、より好ましくは炭素数１４～３０のアリールまたは炭素数１２～３０のヘテロアリールであり、さらに好ましくは炭素数１４～２５のアリールまたは炭素数１２～２５のヘテロアリールであり、特に好ましくは炭素数１４～２０のアリールまたは炭素数１２～２０のヘテロアリールであり、最も好ましくは炭素数１４～１８のアリールまたは炭素数１２～１８のヘテロアリールである。
具体的なアリールとしては、単環系であるフェニル、二環系であるビフェニリル、縮合二環系であるナフチル、三環系であるテルフェニリル（ｍ－テルフェニリル、ｏ－テルフェニリル、ｐ－テルフェニリル）、縮合三環系である、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントレニル、縮合四環系であるトリフェニレニル、ナフタセニル、縮合五環系であるペリレニルおよびペンタセニル等が挙げられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、オキサジアゾリル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、インドリル、イソインドリル、１Ｈ－インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、１Ｈ－ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサチイニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、インドリジニル、フリル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、チエニル、ベンゾ［ｂ］チエニル、ジベンゾチエニル、フラザニル、オキサジアゾリル、チアントレニル、ナフトベンゾフラニルおよびナフトベンゾチエニル等が挙げられる。
また、ピレン部分への第１の置換基および第１の置換基への第２の置換基、並びに、Ａｒへの置換基については、炭素数６～１０のアリールの具体例としてはフェニルまたはナフチルであり、炭素数２～１１のヘテロアリールの具体例としては上述したヘテロアリール基の中から引用することができる。
炭素数６～３０のアリールオキシは、ヒドロキシル基の水素が炭素数６～３０のアリールで置換された基であり、このアリールは、好ましくは炭素数６～２５のアリールであり、より好ましくは炭素数６～２０のアリールであり、さらに好ましくは炭素数６～１５のアリールであり、特に好ましくは炭素数６～１０のアリールであり、当該アリールの具体例としては上述したアリール基の中から引用することができる。
炭素数１～３０のアルキルは、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数１～２４の直鎖アルキルまたは炭素数３～２４の分岐鎖アルキルが好ましく、炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）がより好ましく、炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）がさらに好ましく、炭素数１～６のアルキル（炭素数３～６の分岐鎖アルキル）が特に好ましく、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）がことさら好ましく、メチル、エチル、イソプロピルまたはｔ－ブチルがその中でより好ましく、そして、メチルまたはｔ－ブチルが最も好ましい。
具体的なアルキルとしては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、１－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、ｎ－ヘプチル、１－メチルヘキシル、ｎ－オクチル、ｔ－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、２，６－ジメチル－４－ヘプチル、３，５，５－トリメチルヘキシル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、１－メチルデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、１－ヘキシルヘプチル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ペンタデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－ヘプタデシル、ｎ－オクタデシルおよびｎ－エイコシル等が挙げられる。
炭素数３～２４のシクロアルキルは、例えば、炭素数３～２０のシクロアルキル、炭素数３～１６のシクロアルキル、炭素数３～１４のシクロアルキル、炭素数５～１０のシクロアルキル、炭素数５～８のシクロアルキル、炭素数５～６のシクロアルキル、炭素数５のシクロアルキルなどが挙げられる。
具体的なシクロアルキルとしては、シクロプロピル、メチルシクロプロピル、シクロブチル、メチルシクロブチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、メチルシクロヘプチル、シクロオクチル、メチルシクロオクチル、シクロノニル、メチルシクロノニル、シクロデシル、メチルシクロデシル、ビシクロ［１．０．１］ブチル、ビシクロ［１．１．１］ペンチル、ビシクロ［２．０．１］ペンチル、ビシクロ［１．２．１］ヘキシル、ビシクロ［３．０．１］ヘキシル、ビシクロ［２．１．２］ヘプチル、ビシクロ［２．２．２］オクチル、アダマンチル、ジアマンチル、デカヒドロナフタレニル、デカヒドロアズレニル等があげられる。
炭素数２～３０のアルケニルは、例えば、好ましくは炭素数２～２０のアルケニルであり、より好ましくは炭素数２～１０のアルケニルであり、さらに好ましくは炭素数２～６のアルケニルであり、特に好ましくは炭素数２～４のアルケニルである。
具体的なアルケニルとしては、ビニル、１－プロペニル、２－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、４－ペンテニル、１－ヘキセニル、２－ヘキセニル、３－ヘキセニル、４－ヘキセニルおよび５－ヘキセニル等が挙げられる。
炭素数１～３０のアルコキシは、例えば、好ましくは炭素数１～２４のアルコキシ（炭素数３～２４の分岐鎖のアルコキシ）であり、より好ましくは炭素数１～１８のアルコキシ（炭素数３～１８の分岐鎖のアルコキシ）であり、さらに好ましくは炭素数１～１２のアルコキシ（炭素数３～１２の分岐鎖のアルコキシ）であり、特に好ましくは炭素数１～６のアルコキシ（炭素数３～６の分岐鎖のアルコキシ）であり、最も好ましくは炭素数１～４のアルコキシ（炭素数３～４の分岐鎖のアルコキシ）である。
具体的なアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｓ－ブトキシ、ｔ－ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシおよびオクチルオキシ等が挙げられる。
式（Ａｒ－１）および式（Ａｒ－２）においては、Ｒ１からＲ８のうち隣接する基同士やＲ１０からＲ１９のうち隣接する基同士は互いに結合して縮合環を形成していてもよい。隣接する基とは、Ｒ４とＲ５やＲ１３とＲ１４以外の組み合わせであり、例えばＲ１とＲ２等である。このようにして縮合環が形成された構造が上記式（Ａｒ－１－２）～式（Ａｒ－１－１２）や上記式（Ａｒ－２－２）～式（Ａｒ－２－４）（式（Ａｒ－３））である。一方、上記式（Ａｒ－１－１）や式（Ａｒ－２－１）は縮合環を含まない構造である。形成された縮合環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピロール環またはフラン環等が挙げられるが、好ましくはアリール環であるベンゼン環、ナフタレン環またはフェナントレン環であり、より好ましくはベンゼン環である。
隣接基同士が互いに結合して形成された縮合環は、炭素数６～１０のアリール、炭素数２～１１のヘテロアリール、炭素数１～３０のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、炭素数２～３０のアルケニル、炭素数１～３０のアルコキシまたは炭素数６～３０のアリールオキシで置換されていてもよく、さらにこれらは炭素数１～６のアルキルまたは炭素数３～１４のシクロアルキルで置換されていてもよく、これらの基の詳細な説明は上述した説明を引用することができる。
また、Ｚは、＞ＣＲ２、＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏまたは＞Ｓであり、これらの中でも、好ましくは＞ＣＲ２または＞Ｏであり、より好ましくは＞ＣＲ２であり、＞ＣＲ２におけるＲ（炭素数１～６のアルキル、炭素数３～１４のシクロアルキル、炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数６～１２のアリール、または、炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数２～１２のヘテロアリール）、および＞Ｎ－ＲにおけるＲ（炭素数１～４のアルキル、炭素数５～１０のシクロアルキル、炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数６～１２のアリール、または、炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数２～１２のヘテロアリール）についても、これらの基の詳細は上述したアルキル、シクロアルキル、アリールおよびヘテロアリールの説明を引用することができる。
Ｚである＞ＣＲ２については、当該Ｒは互いに結合して環を形成していてもよく、この場合はスピロ構造体が形成される。
上記式（２）は、ｓ個のピレン部分とｐ個のＡｒ部分とがピレン部分の＊の位置（１位および／または２位）で結合することを意味しており、ｓおよびｐはそれぞれ独立して１または２の整数であり、ｓおよびｐは同時に２になることはない。ピレン部分は対称構造であるためｓ＝１、ｐ＝１の場合やｓ＝２、ｐ＝１の場合はピレン部分の１位および２位は２か所の＊で示せるが、ｓ＝１、ｐ＝２の場合は２つのＡｒ部分がそれぞれピレン部分の６か所の位置に結合し得ることを６つの＊で示した。ｓが２である場合は２個のピレン部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、ｐが２である場合は２個のＡｒ部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよい。すなわち、ピレン部分は、上述するようにピレン構造に種々の置換基が結合する場合があり、置換基が結合した場合は、結合した置換基も含めてピレン部分を構成する。また、同様にＡｒ部分も、結合した置換基も含めてＡｒ部分を構成する。そして、式（２）で表されるピレン系化合物においてピレン部分やＡｒ部分が複数含まれる場合は、置換基を含めたピレン部分や置換基を含めたＡｒ部分がそれぞれ構造的に同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
なお、ピレン部分とＡｒ部分との結合については、ピレン部分においては＊の位置（１位および／または２位）でＡｒが結合するが、逆にピレン部分はＡｒ部分におけるどの位置で結合してもよい。例えば、Ａｒの一例である式（Ａｒ－１）または式（Ａｒ－２）においては、Ｒ１からＲ８およびＲ１０からＲ１９のいずれの位置でもピレン部分が結合してもよく、さらに、隣接基同士が互いに結合して縮合環が形成された場合には、当該縮合環に結合してもよい。また、Ｒ１からＲ８およびＲ１０からＲ１９としてアリール等の置換基が選択された場合のそのアリールにおけるいずれかの位置や、Ｚとしての＞ＣＲ２および＞Ｎ－ＲのＲとしてアリール等の置換基が選択された場合のそのアリールにおけるいずれかの位置で結合していてもよい。これらの結合位置の中でも、式（Ａｒ－１）または式（Ａｒ－２）におけるＲ１からＲ８またはＲ１０からＲ１９のいずれかの位置が好ましい。これらの説明は、式（Ａｒ－１）および式（Ａｒ－２）の下位の式でも同じである。
また、式（２）で表されるピレン系化合物における水素は、その全てまたは一部がハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。例えば、式（２）においては、ピレン部分やＡｒ部分における水素がハロゲン、シアノまたは重水素で置換され得る。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素であり、好ましくはフッ素、塩素または臭素、より好ましくはフッ素である。
本発明のピレン系化合物の具体的な例としては、以下の構造式で表される化合物が挙げられる。なお、下記構造式中の「Ｍｅ」はメチル基、「Ｅｔ」はエチル基、「ｔＢｕ」はターシャリーブチル基、「ｉＰｒ」はイソプロピル基、「Ｄ」は重水素を示す。
上記の化合物の中では、式（２－１）、式（２－２）～式（２－２０）、式（２－４１）～式（２－４３）式（２－４６）、式（２－４７）～式（２－１７３）、式（２－１７４）、式（２－１７５）～式（２－２１５）、式（２－３５１）～式（２－３５４）、式（２－３５６）、式（２－３５７）、式（２－３５８）、式（２－３５９）、式（２－３６０）～式（２－４３０）、式（２－１００１）、式（２－１００２）～式（２－１０１２）、式（２－１０８０）、式（２－１０８１）～式（２－１０９１）のいずれかで表される化合物が好ましい。
また、式（２－１）、式（２－４６）、式（２－１７４）、式（２－３５０）、式（２－３５６）、式（２－３５９）、式（２－１００１）、式（２－１０８０）のいずれかで表される化合物がより好ましい。
５．式（２）で表されるピレン系化合物の製造方法
式（２）で表されるピレン系化合物は、ピレン骨格やＡｒで表される化合物の骨格などに各種置換基を結合させた構造を有し、公知の方法を用いて製造することができる。通常使用されるハロゲン化反応、ボロン酸化反応またはボロン酸エステル化反応により中間体を製造し、製造した中間体を使用して鈴木カップリング反応、またその他のメタル化反応、メタル種を経由するクロスカップリング反応（根岸カップリング反応、熊田－玉尾カップリング反応、小杉－右田－スティレカップリング反応等）を行うことで、適宜、式（２）で表されるピレン系化合物を製造することができる。また、メトキシ基などのアルコキシ基などの置換基を有する中間体を製造して、ピリジン塩酸塩などを使用した脱メチル化反応で－ＯＨ体とした後に、無水トリフルオロメタンスルホン酸などの試薬を使用してスルホン酸エステルとし、鈴木カップリング反応等のクロスカップリング反応を行うことでも、式（２）で表されるピレン系化合物を製造することができる。また、これらのハロゲン、ボロン酸、ボロン酸エステルあるいはスルホン酸エステルを有する中間体は市販の材料を使用することもできる。参考までに、後述する合成例において、当該ピレン系化合物の具体的な製造方法を説明している。
６．有機電界発光素子
以下に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
＜有機電界発光素子の構造＞
図１に示された有機ＥＬ素子１００は、基板１０１と、基板１０１上に設けられた陽極１０２と、陽極１０２の上に設けられた正孔注入層１０３と、正孔注入層１０３の上に設けられた正孔輸送層１０４と、正孔輸送層１０４の上に設けられた発光層１０５と、発光層１０５の上に設けられた電子輸送層１０６と、電子輸送層１０６の上に設けられた電子注入層１０７と、電子注入層１０７の上に設けられた陰極１０８とを有する。
なお、有機ＥＬ素子１００は、作製順序を逆にして、例えば、基板１０１と、基板１０１上に設けられた陰極１０８と、陰極１０８の上に設けられた電子注入層１０７と、電子注入層１０７の上に設けられた電子輸送層１０６と、電子輸送層１０６の上に設けられた発光層１０５と、発光層１０５の上に設けられた正孔輸送層１０４と、正孔輸送層１０４の上に設けられた正孔注入層１０３と、正孔注入層１０３の上に設けられた陽極１０２とを有する構成としてもよい。
上記各層すべてがなくてはならないわけではなく、最小構成単位を陽極１０２と発光層１０５と陰極１０８とからなる構成として、正孔注入層１０３、正孔輸送層１０４、電子輸送層１０６、電子注入層１０７は任意に設けられる層である。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
有機ＥＬ素子を構成する層の態様としては、上述する「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」の構成態様の他に、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子注入層／陰極」の構成態様であってもよい。
＜有機電界発光素子における基板＞
基板１０１は、有機ＥＬ素子１００の支持体であり、通常、石英、ガラス、金属、プラスチックなどが用いられる。基板１０１は、目的に応じて板状、フィルム状、またはシート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラスチックシートなどが用いられる。中でも、ガラス板、および、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、０．２ｍｍ以上あればよい。厚さの上限値としては、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することができる。また、基板１０１には、ガスバリア性を高めるために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板１０１として用いる場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
＜有機電界発光素子における陽極＞
陽極１０２は、発光層１０５へ正孔を注入する役割を果たす。なお、陽極１０２と発光層１０５との間に正孔注入層１０３および／または正孔輸送層１０４が設けられている場合には、これらを介して発光層１０５へ正孔を注入することになる。
陽極１０２を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物があげられる。無機化合物としては、例えば、金属（アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロムなど）、金属酸化物（インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム－スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ）など）、ハロゲン化金属（ヨウ化銅など）、硫化銅、カーボンブラック、ＩＴＯガラスやネサガラスなどがあげられる。有機化合物としては、例えば、ポリ（３－メチルチオフェン）などのポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどがあげられる。その他、有機ＥＬ素子の陽極として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、例えば１００～５Ω／□、好ましくは５０～５Ω／□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常５０～３００ｎｍの間で用いられることが多い。
＜有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層＞
正孔注入層１０３は、陽極１０２から移動してくる正孔を、効率よく発光層１０５内または正孔輸送層１０４内に注入する役割を果たす。正孔輸送層１０４は、陽極１０２から注入された正孔または陽極１０２から正孔注入層１０３を介して注入された正孔を、効率よく発光層１０５に輸送する役割を果たす。正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４は、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄（III）のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
正孔注入・輸送性物質としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。
正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４を形成する材料としては、光導電材料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、ｐ型半導体、有機ＥＬ素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意の化合物を選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体（Ｎ－フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど）、ビス（Ｎ－アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ－アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体（芳香族第３級アミノを主鎖または側鎖に持つポリマー、１，１－ビス（４－ジ－ｐ－トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジ（３－メチルフェニル）－４，４’－ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジナフチル－４，４’－ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジ（３－メチルフェニル）－４，４’－ジフェニル－１，１’－ジアミン、Ｎ，Ｎ’－ジナフチル－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジフェニル－１，１’－ジアミン、Ｎ４，Ｎ４’－ジフェニル－Ｎ４，Ｎ４’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン、Ｎ４，Ｎ４，Ｎ４’，Ｎ４’－テトラ［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン、４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体など）、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体（無金属、銅フタロシアニンなど）、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体（例えば、１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリルなど）、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されない。
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または、電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、テトラシアノキノンジメタン（ＴＣＮＱ）または２，３，５，６－テトラフルオロテトラシアノ－１，４－ベンゾキノンジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）などの強い電子受容体が知られている（例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),3202-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73（6）,729-731（1998）」を参照）。これらは、電子供与型ベース物質（正孔輸送物質）における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリックス物質としては、例えばベンジジン誘導体（ＴＰＤなど）またはスターバーストアミン誘導体（ＴＤＡＴＡなど）、または、特定の金属フタロシアニン（特に、亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）など）が知られている（特開2005-167175号公報）。
＜有機電界発光素子における発光層＞
発光層１０５は、電界を与えられた電極間において、陽極１０２から注入された正孔と、陰極１０８から注入された電子とを再結合させることにより発光する層である。発光層１０５を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合物（発光性化合物）であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状態で強い発光（蛍光）効率を示す化合物であるのが好ましい。本発明では、発光層用の材料として、例えばホスト材料としての上記一般式（２）で表されるピレン系化合物と、例えばドーパント材料としての上記一般式（１）で表される多環芳香族化合物およびその多量体とを用いることができる。
発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光層用材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
ホスト材料の使用量はホスト材料の種類によって異なり、そのホスト材料の特性に合わせて決めればよい。ホスト材料の使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の５０～９９．９９９重量％であり、より好ましくは８０～９９．９５重量％であり、さらに好ましくは９０～９９．９重量％である。
ドーパント材料の使用量はドーパント材料の種類によって異なり、そのドーパント材料の特性に合わせて決めればよい。ドーパントの使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の０．００１～５０重量％であり、より好ましくは０．０５～２０重量％であり、さらに好ましくは０．１～１０重量％である。上記の範囲であれば、例えば、濃度消光現象を防止できるという点で好ましい。
式（２）で表されるピレン系化合物と併用することができるホスト材料としては、以前から発光体として知られていたアントラセンなどの縮合環誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体などが挙げられる。
式（１）で表される多環芳香族化合物およびその多量体と併用することができるドーパント材料としては、特に限定されず、既知の化合物を用いることができ、所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、フェナンスレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ルブレンおよびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体（特開平１－２４５０８７号公報）、ビススチリルアリーレン誘導体（特開平２－２４７２７８号公報）、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ（２－メチルフェニル）イソベンゾフラン、ジ（２－トリフルオロメチルフェニル）イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７－ジアルキルアミノクマリン誘導体、７－ピペリジノクマリン誘導体、７－ヒドロキシクマリン誘導体、７－メトキシクマリン誘導体、７－アセトキシクマリン誘導体、３－ベンゾチアゾリルクマリン誘導体、３－ベンゾイミダゾリルクマリン誘導体、３－ベンゾオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンゾアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体およびベンゾフルオレン誘導体などがあげられる。
＜有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層＞
電子注入層１０７は、陰極１０８から移動してくる電子を、効率よく発光層１０５内または電子輸送層１０６内に注入する役割を果たす。電子輸送層１０６は、陰極１０８から注入された電子または陰極１０８から電子注入層１０７を介して注入された電子を、効率よく発光層１０５に輸送する役割を果たす。電子輸送層１０６および電子注入層１０７は、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合するか、電子輸送・注入材料と高分子結着剤の混合物により形成される。
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさどる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。
電子輸送層１０６または電子注入層１０７を形成する材料（電子輸送材料）としては、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機ＥＬ素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケイ素およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香族環または複素芳香族環からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体および電子受容性窒素を有する金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセンなどの縮合環系芳香族環誘導体、４，４’－ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香族環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体などがあげられる。電子受容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。これらの材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
また、他の電子伝達化合物の具体例として、ピリジン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体（１，３－ビス［（４－ｔ－ブチルフェニル）１，３，４－オキサジアゾリル］フェニレンなど）、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体（Ｎ－ナフチル－２，５－ジフェニル－１，３，４－トリアゾールなど）、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体（２，２’－ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン－２－イル）－９，９’－スピロビフルオレンなど）、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体（トリス（Ｎ－フェニルベンゾイミダゾール－２－イル）ベンゼンなど）、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体（１，３－ビス（４’－（２，２’：６’２”－テルピリジニル））ベンゼンなど）、ナフチリジン誘導体（ビス（１－ナフチル）－４－（１，８－ナフチリジン－２－イル）フェニルホスフィンオキサイドなど）、アルダジン誘導体、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、リンオキサイド誘導体、ビススチリル誘導体などがあげられる。
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
上述した材料の中でも、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、ＢＯ系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、およびキノリノール系金属錯体が好ましい。
＜ボラン誘導体＞
ボラン誘導体は、例えば下記一般式（ＥＴＭ－１）で表される化合物であり、詳細には特開2007-27587号公報に開示されている。
上記式（ＥＴＭ－１）中、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ１３～Ｒ１６は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいシクロアルキルまたは置換されていてもよいアリールであり、Ｘは、置換されていてもよいアリーレンであり、Ｙは、置換されていてもよい炭素数１６以下のアリール、置換されているボリル、または置換されていてもよいカルバゾリルであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０～３の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
上記一般式（ＥＴＭ－１）で表される化合物の中でも、下記一般式（ＥＴＭ－１－１）で表される化合物や下記一般式（ＥＴＭ－１－２）で表される化合物が好ましい。
式（ＥＴＭ－１－１）中、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ１３～Ｒ１６は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいシクロアルキルまたは置換されていてもよいアリールであり、Ｒ２１およびＲ２２は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｘ１は、置換されていてもよい炭素数２０以下のアリーレンであり、ｎはそれぞれ独立して０～３の整数であり、そして、ｍはそれぞれ独立して０～４の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
式（ＥＴＭ－１－２）中、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ１３～Ｒ１６は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいシクロアルキルまたは置換されていてもよいアリールであり、Ｘ１は、置換されていてもよい炭素数２０以下のアリーレンであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０～３の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
Ｘ１の具体的な例としては、下記式（Ｘ－１）～式（Ｘ－９）で表される２価の基があげられる。
（各式中、Ｒａは、それぞれ独立してアルキル基、シクロアルキル基または置換されていてもよいフェニル基である。）
このボラン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このボラン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜ピリジン誘導体＞
ピリジン誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－２）で表される化合物であり、好ましくは式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）で表される化合物である。
φは、ｎ価のアリール環（好ましくはｎ価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環）であり、ｎは１～４の整数である。
上記式（ＥＴＭ－２－１）において、Ｒ１１～Ｒ１８は、それぞれ独立して、水素、アルキル（好ましくは炭素数１～２４のアルキル）、シクロアルキル（好ましくは炭素数３～１２のシクロアルキル）またはアリール（好ましくは炭素数６～３０のアリール）である。
上記式（ＥＴＭ－２－２）において、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、アルキル（好ましくは炭素数１～２４のアルキル）、シクロアルキル（好ましくは炭素数３～１２のシクロアルキル）またはアリール（好ましくは炭素数６～３０のアリール）であり、Ｒ１１およびＲ１２は結合して環を形成していてもよい。
各式において、「ピリジン系置換基」は、下記式（Ｐｙ－１）～式（Ｐｙ－１５）のいずれかであり、ピリジン系置換基はそれぞれ独立して炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい。また、ピリジン系置換基はフェニレン基やナフチレン基を介して各式におけるφ、アントラセン環またはフルオレン環に結合していてもよい。
ピリジン系置換基は、上記式（Ｐｙ－１）～式（Ｐｙ－１５）のいずれかであるが、これらの中でも、下記式（Ｐｙ－２１）～式（Ｐｙ－４４）のいずれかであることが好ましい。
各ピリジン誘導体における少なくとも１つの水素が重水素で置換されていてもよく、また、上記式（ＥＴＭ－２－１）および式（ＥＴＭ－２－２）における２つの「ピリジン系置換基」のうちの一方はアリールで置き換えられていてもよい。
Ｒ１１～Ｒ１８における「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数１～２４の直鎖アルキルまたは炭素数３～２４の分岐鎖アルキルがあげられる。好ましい「アルキル」は、炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）である。より好ましい「アルキル」は、炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）である。さらに好ましい「アルキル」は、炭素数１～６のアルキル（炭素数３～６の分岐鎖アルキル）である。特に好ましい「アルキル」は、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）である。
具体的な「アルキル」としては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、１－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、ｎ－ヘプチル、１－メチルヘキシル、ｎ－オクチル、ｔ－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、２，６－ジメチル－４－ヘプチル、３，５，５－トリメチルヘキシル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、１－メチルデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、１－ヘキシルヘプチル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ペンタデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－ヘプタデシル、ｎ－オクタデシル、ｎ－エイコシルなどがあげられる。
ピリジン系置換基に置換する炭素数１～４のアルキルとしては、上記アルキルの説明を引用することができる。
Ｒ１１～Ｒ１８における「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数３～１２のシクロアルキルがあげられる。好ましい「シクロアルキル」は、炭素数３～１０のシクロアルキルである。より好ましい「シクロアルキル」は、炭素数３～８のシクロアルキルである。さらに好ましい「シクロアルキル」は、炭素数３～６のシクロアルキルである。
具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
ピリジン系置換基に置換する炭素数５～１０のシクロアルキルとしては、上記シクロアルキルの説明を引用することができる。
Ｒ１１～Ｒ１８における「アリール」としては、好ましいアリールは炭素数６～３０のアリールであり、より好ましいアリールは炭素数６～１８のアリールであり、さらに好ましくは炭素数６～１４のアリールであり、特に好ましくは炭素数６～１２のアリールである。
具体的な「炭素数６～３０のアリール」としては、単環系アリールであるフェニル、縮合二環系アリールである（１－，２－）ナフチル、縮合三環系アリールである、アセナフチレン－（１－，３－，４－，５－）イル、フルオレン－（１－，２－，３－，４－，９－）イル、フェナレン－（１－，２－）イル、（１－，２－，３－，４－，９－）フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン－（１－，２－）イル、ピレン－（１－，２－，４－）イル、ナフタセン－（１－，２－，５－）イル、縮合五環系アリールであるペリレン－（１－，２－，３－）イル、ペンタセン－（１－，２－，５－，６－）イルなどがあげられる。
好ましい「炭素数６～３０のアリール」は、フェニル、ナフチル、フェナントリル、クリセニルまたはトリフェニレニルなどがあげられ、さらに好ましくはフェニル、１－ナフチル、２－ナフチルまたはフェナントリルがあげられ、特に好ましくはフェニル、１－ナフチルまたは２－ナフチルがあげられる。
上記式（ＥＴＭ－２－２）におけるＲ１１およびＲ１２は結合して環を形成していてもよく、この結果、フルオレン骨格の５員環には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサン、フルオレンまたはインデンなどがスピロ結合していてもよい。
このピリジン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このピリジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜フルオランテン誘導体＞
フルオランテン誘導体は、例えば下記一般式（ＥＴＭ－３）で表される化合物であり、詳細には国際公開第２０１０／１３４３５２号公報に開示されている。
上記式（ＥＴＭ－３）中、Ｘ１２～Ｘ２１は水素、ハロゲン、直鎖、分岐もしくは環状のアルキル、直鎖、分岐もしくは環状のアルコキシ、置換もしくは無置換のアリール、または置換もしくは無置換のヘテロアリールを表す。ここで、置換されている場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
このフルオランテン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
＜ＢＯ系誘導体＞
ＢＯ系誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－４）で表される多環芳香族化合物、または下記式（ＥＴＭ－４）で表される構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体である。
Ｒ１～Ｒ１１は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシであり、これらにおける少なくとも１つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。
また、Ｒ１～Ｒ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも１つの水素はアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。
また、式（ＥＴＭ－４）で表される化合物または構造における少なくとも１つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
式（ＥＴＭ－４）における置換基や環形成の形態の説明については、上記一般式（１）で表される多環芳香族化合物の説明を引用することができる。
このＢＯ系誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このＢＯ系誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜アントラセン誘導体＞
アントラセン誘導体の一つは、例えば下記式（ＥＴＭ－５－１）で表される化合物である。
Ａｒは、それぞれ独立して、２価のベンゼンまたはナフタレンであり、Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、炭素数１～６のアルキル、炭素数３から６のシクロアルキルまたは炭素数６～２０のアリールである。
Ａｒは、それぞれ独立して、２価のベンゼンまたはナフタレンから適宜選択することができ、２つのＡｒが異なっていても同じであってもよいが、アントラセン誘導体の合成の容易さの観点からは同じであることが好ましい。Ａｒはピリジンと結合して、「Ａｒおよびピリジンからなる部位」を形成しており、この部位は例えば下記式（Ｐｙ－１）～式（Ｐｙ－１２）のいずれかで表される基としてアントラセンに結合している。
これらの基の中でも、上記式（Ｐｙ－１）～式（Ｐｙ－９）のいずれかで表される基が好ましく、上記式（Ｐｙ－１）～式（Ｐｙ－６）のいずれかで表される基がより好ましい。アントラセンに結合する２つの「Ａｒおよびピリジンからなる部位」は、その構造が同じであっても異なっていてもよいが、アントラセン誘導体の合成の容易さの観点からは同じ構造であることが好ましい。ただし、素子特性の観点からは、２つの「Ａｒおよびピリジンからなる部位」の構造が同じであっても異なっていても好ましい。
Ｒ１～Ｒ４における炭素数１～６のアルキルについては直鎖および分岐鎖のいずれでもよい。すなわち、炭素数１～６の直鎖アルキルまたは炭素数３～６の分岐鎖アルキルである。より好ましくは、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）である。具体例としては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、１－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、または２－エチルブチルなどがあげられ、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、またはｔ－ブチルが好ましく、メチル、エチル、またはｔ－ブチルがより好ましい。
Ｒ１～Ｒ４における炭素数３～６のシクロアルキルの具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
Ｒ１～Ｒ４における炭素数６～２０のアリールについては、炭素数６～１６のアリールが好ましく、炭素数６～１２のアリールがより好ましく、炭素数６～１０のアリールが特に好ましい。
「炭素数６～２０のアリール」の具体例としては、単環系アリールであるフェニル、（ｏ－，ｍ－，ｐ－）トリル、（２，３－，２，４－，２，５－，２，６－，３，４－，３，５－）キシリル、メシチル（２，４，６－トリメチルフェニル）、（ｏ－，ｍ－，ｐ－）クメニル、二環系アリールである（２－，３－，４－）ビフェニリル、縮合二環系アリールである（１－，２－）ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル（ｍ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－４’－イル、ｍ－テルフェニル－５’－イル、ｏ－テルフェニル－３’－イル、ｏ－テルフェニル－４’－イル、ｐ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－２－イル、ｍ－テルフェニル－３－イル、ｍ－テルフェニル－４－イル、ｏ－テルフェニル－２－イル、ｏ－テルフェニル－３－イル、ｏ－テルフェニル－４－イル、ｐ－テルフェニル－２－イル、ｐ－テルフェニル－３－イル、ｐ－テルフェニル－４－イル）、縮合三環系アリールである、アントラセン－（１－，２－，９－）イル、アセナフチレン－（１－，３－，４－，５－）イル、フルオレン－（１－，２－，３－，４－，９－）イル、フェナレン－（１－，２－）イル、（１－，２－，３－，４－，９－）フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン－（１－，２－）イル、ピレン－（１－，２－，４－）イル、テトラセン－（１－，２－，５－）イル、縮合五環系アリールであるペリレン－（１－，２－，３－）イルなどがあげられる。
好ましい「炭素数６～２０のアリール」は、フェニル、ビフェニリル、テルフェニリルまたはナフチルであり、より好ましくは、フェニル、ビフェニリル、１－ナフチル、２－ナフチルまたはｍ－テルフェニル－５’－イルであり、さらに好ましくは、フェニル、ビフェニリル、１－ナフチルまたは２－ナフチルであり、最も好ましくはフェニルである。
アントラセン誘導体の一つは、例えば下記式（ＥＴＭ－５－２）で表される化合物である。
Ａｒ１は、それぞれ独立して、単結合、２価のベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、またはフェナレンである。
Ａｒ２は、それぞれ独立して、炭素数６～２０のアリールであり、上記式（ＥＴＭ－５－１）における「炭素数６～２０のアリール」と同じ説明を引用することができる。炭素数６～１６のアリールが好ましく、炭素数６～１２のアリールがより好ましく、炭素数６～１０のアリールが特に好ましい。具体例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニルなどがあげられる。
Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、炭素数１～６のアルキル、炭素数３から６のシクロアルキルまたは炭素数６～２０のアリールであり、上記式（ＥＴＭ－５－１）における説明を引用することができる。
これらのアントラセン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
これらのアントラセン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜ベンゾフルオレン誘導体＞
ベンゾフルオレン誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－６）で表される化合物である。
Ａｒ１は、それぞれ独立して、炭素数６～２０のアリールであり、上記式（ＥＴＭ－５－１）における「炭素数６～２０のアリール」と同じ説明を引用することができる。炭素数６～１６のアリールが好ましく、炭素数６～１２のアリールがより好ましく、炭素数６～１０のアリールが特に好ましい。具体例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニルなどがあげられる。
Ａｒ２は、それぞれ独立して、水素、アルキル（好ましくは炭素数１～２４のアルキル）、シクロアルキル（好ましくは炭素数３～１２のシクロアルキル）またはアリール（好ましくは炭素数６～３０のアリール）であり、２つのＡｒ２は結合して環を形成していてもよい。
Ａｒ２における「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数１～２４の直鎖アルキルまたは炭素数３～２４の分岐鎖アルキルがあげられる。好ましい「アルキル」は、炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）である。より好ましい「アルキル」は、炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）である。さらに好ましい「アルキル」は、炭素数１～６のアルキル（炭素数３～６の分岐鎖アルキル）である。特に好ましい「アルキル」は、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）である。具体的な「アルキル」としては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、１－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、ｎ－ヘプチル、１－メチルヘキシルなどがあげられる。
Ａｒ２における「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数３～１２のシクロアルキルがあげられる。好ましい「シクロアルキル」は、炭素数３～１０のシクロアルキルである。より好ましい「シクロアルキル」は、炭素数３～８のシクロアルキルである。さらに好ましい「シクロアルキル」は、炭素数３～６のシクロアルキルである。具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
Ａｒ２における「アリール」としては、好ましいアリールは炭素数６～３０のアリールであり、より好ましいアリールは炭素数６～１８のアリールであり、さらに好ましくは炭素数６～１４のアリールであり、特に好ましくは炭素数６～１２のアリールである。
具体的な「炭素数６～３０のアリール」としては、フェニル、ナフチル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、ナフタセニル、ペリレニル、ペンタセニルなどがあげられる。
２つのＡｒ２は結合して環を形成していてもよく、この結果、フルオレン骨格の５員環には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサン、フルオレンまたはインデンなどがスピロ結合していてもよい。
このベンゾフルオレン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このベンゾフルオレン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜ホスフィンオキサイド誘導体＞
ホスフィンオキサイド誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－７－１）で表される化合物である。詳細は国際公開第２０１３／０７９２１７号公報にも記載されている。
Ｒ５は、置換または無置換の、炭素数１～２０のアルキル、炭素数３～２０のシクロアルキル、炭素数６～２０のアリールまたは炭素数５～２０のヘテロアリールであり、
Ｒ６は、ＣＮ、置換または無置換の、炭素数１～２０のアルキル、炭素数３～２０のシクロアルキル、炭素数１～２０のヘテロアルキル、炭素数６～２０のアリール、炭素数５～２０のヘテロアリール、炭素数１～２０のアルコキシまたは炭素数６～２０のアリールオキシであり、
Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、置換または無置換の、炭素数６～２０のアリールまたは炭素数５～２０のヘテロアリールであり、
Ｒ９は酸素または硫黄であり、
ｊは０または１であり、ｋは０または１であり、ｒは０～４の整数であり、ｑは１～３の整数である。
ここで、置換されている場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
ホスフィンオキサイド誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－７－２）で表される化合物でもよい。
Ｒ１～Ｒ３は、同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。
Ａｒ１は、同じでも異なっていてもよく、アリーレン基またはヘテロアリーレン基である。Ａｒ２は、同じでも異なっていてもよく、アリール基またはヘテロアリール基である。ただし、Ａｒ１およびＡｒ２のうち少なくとも一方は置換基を有しているか、または隣接置換基との間に縮合環を形成している。ｎは０～３の整数であり、ｎが０のとき不飽和構造部分は存在せず、ｎが３のときＲ1は存在しない。
これらの置換基の内、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、複素環基等をあげることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常、１～２０の範囲である。
また、シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３～２０の範囲である。
また、アラルキル基とは、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基などの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換されていてもかまわない。脂肪族部分の炭素数は特に限定されないが、通常、１～２０の範囲である。
また、アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２～２０の範囲である。
また、シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセン基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。
また、アルキニル基とは、例えば、アセチレニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２～２０の範囲である。
また、アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１～２０の範囲である。
また、アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換された基である。
また、シクロアルキルチオ基とは、シクロアルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換された基である。
また、アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６～４０の範囲である。
また、アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換された基である。
また、アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、無置換でも置換されていてもかまわない。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６～４０の範囲である。
また、複素環基とは、例えば、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、ピリジル基、キノリニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を有する環状構造基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２～３０の範囲である。
ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。
アルデヒド基、カルボニル基、アミノ基には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換された基も含むことができる。
また、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環は無置換でも置換されていてもかまわない。
シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素化合物基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３～２０の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１～６である。
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、例えば、Ａｒ１とＲ２、Ａｒ１とＲ３、Ａｒ２とＲ２、Ａｒ２とＲ３、Ｒ２とＲ３、Ａｒ１とＡｒ２等の間で形成された共役または非共役の縮合環である。ここで、ｎが１の場合、２つのＲ１同士で共役または非共役の縮合環を形成してもよい。これら縮合環は、環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。
このホスフィンオキサイド誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このホスフィンオキサイド誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜ピリミジン誘導体＞
ピリミジン誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－８）で表される化合物であり、好ましくは下記式（ＥＴＭ－８－１）で表される化合物である。詳細は国際公開第２０１１／０２１６８９号公報にも記載されている。
Ａｒは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。ｎは１～４の整数であり、好ましくは１～３の整数であり、より好ましくは２または３である。
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数６～３０のアリールがあげられ、好ましくは炭素数６～２４のアリール、より好ましくは炭素数６～２０のアリール、さらに好ましくは炭素数６～１２のアリールである。
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである（２－，３－，４－）ビフェニリル、縮合二環系アリールである（１－，２－）ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル（ｍ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－４’－イル、ｍ－テルフェニル－５’－イル、ｏ－テルフェニル－３’－イル、ｏ－テルフェニル－４’－イル、ｐ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－２－イル、ｍ－テルフェニル－３－イル、ｍ－テルフェニル－４－イル、ｏ－テルフェニル－２－イル、ｏ－テルフェニル－３－イル、ｏ－テルフェニル－４－イル、ｐ－テルフェニル－２－イル、ｐ－テルフェニル－３－イル、ｐ－テルフェニル－４－イル）、縮合三環系アリールである、アセナフチレン－（１－，３－，４－，５－）イル、フルオレン－（１－，２－，３－，４－，９－）イル、フェナレン－（１－，２－）イル、（１－，２－，３－，４－，９－）フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル（５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－２－イル、５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－３－イル、５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－４－イル、ｍ－クアテルフェニリル）、縮合四環系アリールであるトリフェニレン－（１－，２－）イル、ピレン－（１－，２－，４－）イル、ナフタセン－（１－，２－，５－）イル、縮合五環系アリールであるペリレン－（１－，２－，３－）イル、ペンタセン－（１－，２－，５－，６－）イルなどがあげられる
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数２～３０のヘテロアリールがあげられ、炭素数２～２５のヘテロアリールが好ましく、炭素数２～２０のヘテロアリールがより好ましく、炭素数２～１５のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数２～１０のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を１ないし５個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ［ｂ］チエニル、インドリル、イソインドリル、１Ｈ－インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、１Ｈ－ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。
このピリミジン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このピリミジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜カルバゾール誘導体＞
カルバゾール誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－９）で表される化合物、またはそれが単結合などで複数結合した多量体である。詳細は米国公開公報２０１４／０１９７３８６号公報に記載されている。
Ａｒは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。ｎはそれぞれ独立して０～４の整数であり、好ましくは０～３の整数であり、より好ましくは０または１である。
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数６～３０のアリールがあげられ、好ましくは炭素数６～２４のアリール、より好ましくは炭素数６～２０のアリール、さらに好ましくは炭素数６～１２のアリールである。
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである（２－，３－，４－）ビフェニリル、縮合二環系アリールである（１－，２－）ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル（ｍ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－４’－イル、ｍ－テルフェニル－５’－イル、ｏ－テルフェニル－３’－イル、ｏ－テルフェニル－４’－イル、ｐ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－２－イル、ｍ－テルフェニル－３－イル、ｍ－テルフェニル－４－イル、ｏ－テルフェニル－２－イル、ｏ－テルフェニル－３－イル、ｏ－テルフェニル－４－イル、ｐ－テルフェニル－２－イル、ｐ－テルフェニル－３－イル、ｐ－テルフェニル－４－イル）、縮合三環系アリールである、アセナフチレン－（１－，３－，４－，５－）イル、フルオレン－（１－，２－，３－，４－，９－）イル、フェナレン－（１－，２－）イル、（１－，２－，３－，４－，９－）フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル（５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－２－イル、５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－３－イル、５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－４－イル、ｍ－クアテルフェニリル）、縮合四環系アリールであるトリフェニレン－（１－，２－）イル、ピレン－（１－，２－，４－）イル、ナフタセン－（１－，２－，５－）イル、縮合五環系アリールであるペリレン－（１－，２－，３－）イル、ペンタセン－（１－，２－，５－，６－）イルなどがあげられる
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数２～３０のヘテロアリールがあげられ、炭素数２～２５のヘテロアリールが好ましく、炭素数２～２０のヘテロアリールがより好ましく、炭素数２～１５のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数２～１０のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を１ないし５個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ［ｂ］チエニル、インドリル、イソインドリル、１Ｈ－インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、１Ｈ－ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。
カルバゾール誘導体は、上記式（ＥＴＭ－９）で表される化合物が単結合などで複数結合した多量体であってもよい。この場合、単結合以外に、アリール環（好ましくは多価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環）で結合されていてもよい。
このカルバゾール誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このカルバゾール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜トリアジン誘導体＞
トリアジン誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－１０）で表される化合物であり、好ましくは下記式（ＥＴＭ－１０－１）で表される化合物である。詳細は米国公開公報２０１１／０１５６０１３号公報に記載されている。
Ａｒは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。ｎは１～３の整数であり、好ましくは２または３である。
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数６～３０のアリールがあげられ、好ましくは炭素数６～２４のアリール、より好ましくは炭素数６～２０のアリール、さらに好ましくは炭素数６～１２のアリールである。
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである（２－，３－，４－）ビフェニリル、縮合二環系アリールである（１－，２－）ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル（ｍ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－４’－イル、ｍ－テルフェニル－５’－イル、ｏ－テルフェニル－３’－イル、ｏ－テルフェニル－４’－イル、ｐ－テルフェニル－２’－イル、ｍ－テルフェニル－２－イル、ｍ－テルフェニル－３－イル、ｍ－テルフェニル－４－イル、ｏ－テルフェニル－２－イル、ｏ－テルフェニル－３－イル、ｏ－テルフェニル－４－イル、ｐ－テルフェニル－２－イル、ｐ－テルフェニル－３－イル、ｐ－テルフェニル－４－イル）、縮合三環系アリールである、アセナフチレン－（１－，３－，４－，５－）イル、フルオレン－（１－，２－，３－，４－，９－）イル、フェナレン－（１－，２－）イル、（１－，２－，３－，４－，９－）フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル（５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－２－イル、５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－３－イル、５’－フェニル－ｍ－テルフェニル－４－イル、ｍ－クアテルフェニリル）、縮合四環系アリールであるトリフェニレン－（１－，２－）イル、ピレン－（１－，２－，４－）イル、ナフタセン－（１－，２－，５－）イル、縮合五環系アリールであるペリレン－（１－，２－，３－）イル、ペンタセン－（１－，２－，５－，６－）イルなどがあげられる
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数２～３０のヘテロアリールがあげられ、炭素数２～２５のヘテロアリールが好ましく、炭素数２～２０のヘテロアリールがより好ましく、炭素数２～１５のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数２～１０のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を１ないし５個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ［ｂ］チエニル、インドリル、イソインドリル、１Ｈ－インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、１Ｈ－ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。
このトリアジン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このトリアジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜ベンゾイミダゾール誘導体＞
ベンゾイミダゾール誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－１１）で表される化合物である。
φは、ｎ価のアリール環（好ましくはｎ価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環）であり、ｎは１～４の整数であり、「ベンゾイミダゾール系置換基」は、上記式（ＥＴＭ－２）、式（ＥＴＭ－２－１）および式（ＥＴＭ－２－２）における「ピリジン系置換基」の中のピリジル基がベンゾイミダゾール基に置き換わった置換基であり、ベンゾイミダゾール誘導体における少なくとも１つの水素は重水素で置換されていてもよい。
上記ベンゾイミダゾール基におけるＲ１１は、水素、炭素数１～２４のアルキル、炭素数３～１２のシクロアルキルまたは炭素数６～３０のアリールであり、上記式（ＥＴＭ－２－１）および式（ＥＴＭ－２－２）におけるＲ１１の説明を引用することができる。
φは、さらに、アントラセン環またはフルオレン環であることが好ましく、この場合の構造は上記式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）での説明を引用することができ、各式中のＲ１１～Ｒ１８は上記式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）での説明を引用することができる。また、上記式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）では２つのピリジン系置換基が結合した形態で説明されているが、これらをベンゾイミダゾール系置換基に置き換えるときには、両方のピリジン系置換基をベンゾイミダゾール系置換基で置き換えてもよいし（すなわちｎ＝２）、いずれか１つのピリジン系置換基をベンゾイミダゾール系置換基で置き換えて他方のピリジン系置換基をＲ１１～Ｒ１８で置き換えてもよい（すなわちｎ＝１）。さらに、例えば上記式（ＥＴＭ－２－１）におけるＲ１１～Ｒ１８の少なくとも１つをベンゾイミダゾール系置換基で置き換えて「ピリジン系置換基」をＲ１１～Ｒ１８で置き換えてもよい。
このベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、例えば１－フェニル－２－（４－（１０－フェニルアントラセン－９－イル）フェニル）－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、２－（４－（１０－（ナフタレン－２－イル）アントラセン－９－イル）フェニル）－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、２－（３－（１０－（ナフタレン－２－イル）アントラセン－９－イル）フェニル）－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、５－（１０－（ナフタレン－２－イル）アントラセン－９－イル）－１，２－ジフェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、１－（４－（１０－（ナフタレン－２－イル）アントラセン－９－イル）フェニル）－２－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、２－（４－（９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン－２－イル）フェニル）－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、１－（４－（９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン－２－イル）フェニル）－２－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、５－（９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン－２－イル）－１，２－ジフェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾールなどがあげられる。
このベンゾイミダゾール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜フェナントロリン誘導体＞
フェナントロリン誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－１２）または式（ＥＴＭ－１２－１）で表される化合物である。詳細は国際公開２００６／０２１９８２号公報に記載されている。
φは、ｎ価のアリール環（好ましくはｎ価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環）であり、ｎは１～４の整数である。
各式のＲ１１～Ｒ１８は、それぞれ独立して、水素、アルキル（好ましくは炭素数１～２４のアルキル）、シクロアルキル（好ましくは炭素数３～１２のシクロアルキル）またはアリール（好ましくは炭素数６～３０のアリール）である。また、上記式（ＥＴＭ－１２－１）においてはＲ１１～Ｒ１８のいずれかがアリール環であるφと結合する。
各フェナントロリン誘導体における少なくとも１つの水素が重水素で置換されていてもよい。
Ｒ１１～Ｒ１８におけるアルキル、シクロアルキルおよびアリールとしては、上記式（ＥＴＭ－２）におけるＲ１１～Ｒ１８の説明を引用することができる。また、φは上記した例のほかに、例えば、以下の構造式があげられる。なお、下記構造式中のＲは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、１－ナフチル、２－ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルである。
このフェナントロリン誘導体の具体例としては、例えば４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン、９，１０－ジ（１，１０－フェナントロリン－２－イル）アントラセン、２，６－ジ（１，１０－フェナントロリン－５－イル）ピリジン、１，３，５－トリ（１，１０－フェナントロリン－５－イル）ベンゼン、９，９’－ジフルオロ－ビス（１，１０－フェナントロリン－５－イル）、バソクプロイン、１，３－ビス（２－フェニル－１，１０－フェナントロリン－９－イル）ベンゼンや下記構造式で表される化合物などがあげられる。
このフェナントロリン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜キノリノール系金属錯体＞
キノリノール系金属錯体は、例えば下記一般式（ＥＴＭ－１３）で表される化合物である。
式中、Ｒ１～Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、アラルキル、アルケニル、シアノ、アルコキシまたはアリールであり、ＭはＬｉ、Ａｌ、Ｇａ、ＢｅまたはＺｎであり、ｎは１～３の整数である。
キノリノール系金属錯体の具体例としては、８－キノリノールリチウム、トリス（８－キノリノラート）アルミニウム、トリス（４－メチル－８－キノリノラート）アルミニウム、トリス（５－メチル－８－キノリノラート）アルミニウム、トリス（３，４－ジメチル－８－キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５－ジメチル－８－キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６－ジメチル－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２－メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（３－メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（４－メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２－フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（３－フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（４－フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２，３－ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２，６－ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（３，４－ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（３，５－ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（３，５－ジ－ｔ－ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２，６－ジフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２，４，６－トリフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２，４，６－トリメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２，４，５，６－テトラメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（１－ナフトラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）（２－ナフトラート）アルミニウム、ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）（２－フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）（３－フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）（４－フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）（３，５－ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）（３，５－ジ－ｔ－ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－８－キノリノラート）アルミニウム－μ－オキソ－ビス（２－メチル－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）アルミニウム－μ－オキソ－ビス（２，４－ジメチル－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－４－エチル－８－キノリノラート）アルミニウム－μ－オキソ－ビス（２－メチル－４－エチル－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－４－メトキシ－８－キノリノラート）アルミニウム－μ－オキソ－ビス（２－メチル－４－メトキシ－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－５－シアノ－８－キノリノラート）アルミニウム－μ－オキソ－ビス（２－メチル－５－シアノ－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（２－メチル－５－トリフルオロメチル－８－キノリノラート）アルミニウム－μ－オキソ－ビス（２－メチル－５－トリフルオロメチル－８－キノリノラート）アルミニウム、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン）ベリリウムなどがあげられる。
このキノリノール系金属錯体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
＜チアゾール誘導体およびベンゾチアゾール誘導体＞
チアゾール誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－１４－１）で表される化合物である。
ベンゾチアゾール誘導体は、例えば下記式（ＥＴＭ－１４－２）で表される化合物である。
各式のφは、ｎ価のアリール環（好ましくはｎ価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環）であり、ｎは１～４の整数であり、「チアゾール系置換基」や「ベンゾチアゾール系置換基」は、上記式（ＥＴＭ－２）、式（ＥＴＭ－２－１）および式（ＥＴＭ－２－２）における「ピリジン系置換基」の中のピリジル基が下記のチアゾール基やベンゾチアゾール基に置き換わった置換基であり、チアゾール誘導体およびベンゾチアゾール誘導体における少なくとも１つの水素が重水素で置換されていてもよい。
φは、さらに、アントラセン環またはフルオレン環であることが好ましく、この場合の構造は上記式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）での説明を引用することができ、各式中のＲ１１～Ｒ１８は上記式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）での説明を引用することができる。また、上記式（ＥＴＭ－２－１）または式（ＥＴＭ－２－２）では２つのピリジン系置換基が結合した形態で説明されているが、これらをチアゾール系置換基（またはベンゾチアゾール系置換基）に置き換えるときには、両方のピリジン系置換基をチアゾール系置換基（またはベンゾチアゾール系置換基）で置き換えてもよいし（すなわちｎ＝２）、いずれか１つのピリジン系置換基をチアゾール系置換基（またはベンゾチアゾール系置換基）で置き換えて他方のピリジン系置換基をＲ１１～Ｒ１８で置き換えてもよい（すなわちｎ＝１）。さらに、例えば上記式（ＥＴＭ－２－１）におけるＲ１１～Ｒ１８の少なくとも１つをチアゾール系置換基（またはベンゾチアゾール系置換基）で置き換えて「ピリジン系置換基」をＲ１１～Ｒ１８で置き換えてもよい。
これらのチアゾール誘導体またはベンゾチアゾール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
電子輸送層または電子注入層には、さらに、電子輸送層または電子注入層を形成する材料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有する物質であれば、様々な物質が用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを好適に使用することができる。
好ましい還元性物質としては、Ｎａ（仕事関数２．３６ｅＶ）、Ｋ（同２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（同２．１６ｅＶ）またはＣｓ（同１．９５ｅＶ）などのアルカリ金属や、Ｃａ（同２．９ｅＶ）、Ｓｒ（同２．０～２．５ｅＶ）またはＢａ（同２．５２ｅＶ）などのアルカリ土類金属があげられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下の物質が特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性物質は、Ｋ、ＲｂまたはＣｓのアルカリ金属であり、さらに好ましくはＲｂまたはＣｓであり、最も好ましいのはＣｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性物質として、これら２種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ、またはＣｓとＮａとＫとの組み合わせが好ましい。Ｃｓを含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
＜有機電界発光素子における陰極＞
陰極１０８は、電子注入層１０７および電子輸送層１０６を介して、発光層１０５に電子を注入する役割を果たす。
陰極１０８を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されないが、陽極１０２を形成する材料と同様の材料を用いることができる。なかでも、スズ、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびマグネシウムなどの金属またはそれらの合金（マグネシウム－銀合金、マグネシウム－インジウム合金、フッ化リチウム／アルミニウムなどのアルミニウム－リチウム合金など）などが好ましい。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウムをドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパントとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウムおよび酸化セシウムのような無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されない。
さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積層することが、好ましい例としてあげられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱、電子線ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
＜各層で用いてもよい結着剤＞
以上の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
＜有機電界発光素子の作製方法＞
有機ＥＬ素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、スピンコート法またはキャスト法、コーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このようにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定することができるが、通常２ｎｍ～５０００ｎｍの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に、ボート加熱温度＋５０～＋４００℃、真空度１０－６～１０－３Ｐａ、蒸着速度０．０１～５０ｎｍ／秒、基板温度－１５０～＋３００℃、膜厚２ｎｍ～５μｍの範囲で適宜設定することが好ましい。
次に、有機ＥＬ素子を作製する方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ホスト材料とドーパント材料からなる発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄膜を形成させる。この上にホスト材料とドーパント材料を共蒸着し薄膜を形成させて発光層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機ＥＬ素子が得られる。なお、上述の有機ＥＬ素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
このようにして得られた有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を－の極性として印加すればよく、電圧２～４０Ｖ程度を印加すると、透明または半透明の電極側（陽極または陰極、および両方）より発光が観測できる。また、この有機ＥＬ素子は、パルス電流や交流電流を印加した場合にも発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
＜有機電界発光素子の応用例＞
また、本発明は、有機ＥＬ素子を備えた表示装置または有機ＥＬ素子を備えた照明装置などにも応用することができる。
有機ＥＬ素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプレイ、フレキシブルカラー有機電界発光（ＥＬ）ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイなどがあげられる（例えば、特開平10-335066号公報、特開2003-321546号公報、特開2004-281086号公報など参照）。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式などがあげられる。なお、マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
マトリクスでは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されており、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
セグメント方式（タイプ）では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などがあげられる。
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトなどがあげられる（例えば、特開2003-257621号公報、特開2003-277741号公報、特開2004-119211号公報など参照）。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式が蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されない。まず、多環芳香族化合物およびピレン系化合物の合成例について、以下に説明する。
合成例（１）：化合物（１－２９０）の合成
窒素雰囲気下、４－メトキシサリチル酸メチル（５０．０ｇ）、ピリジン（脱水）（３５０ｍｌ）の入ったフラスコを、氷浴で冷却した。次いで、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（１５４．９ｇ）をこの溶液に滴下した。滴下終了後に氷浴を外して、室温で２時間撹拌し、水を加えて反応を停止した。トルエンを加えて有機層を分離した後、シリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）で精製することで、メチル ４－メトキシ－２－（（（トリフルオロメチル）スルホニル）オキシ）ベンゾアートを得た（８６．０ｇ）。
窒素雰囲気下、メチル ４－メトキシ－２－（（（トリフルオロメチル）スルホニル）オキシ）ベンゾアート（２３．０ｇ）、（４－（ジフェニルアミノ）フェニル）ボロン酸（２５．４ｇ）、リン酸三カリウム（３１．１ｇ）、トルエン（１８４ｍｌ）、エタノール（２７．６ｍｌ）および水（２７．６ｍｌ）の懸濁溶液に、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（２．５ｇ）を加え、還流温度で３時間撹拌した。反応液を室温まで冷却して、水およびトルエンを加えて有機層を分離し、有機層の溶媒を減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラム（溶離液：ヘプタン／トルエン混合溶媒）で精製し、メチル ４’－（ジフェニルアミノ）－５－メトキシ－［１，１’－ビフェニル］－２－カルボキシラートを得た（２９．７ｇ）。この際、「有機化学実験のてびき（１）－物質取扱法と分離精製法－」株式会社化学同人出版、９４頁に記載の方法を参考にして、溶離液中のトルエンの比率を徐々に増加させて目的物を溶出させた。
窒素雰囲気下、メチル ４’－（ジフェニルアミノ）－５－メトキシ－［１，１’－ビフェニル］－２－カルボキシラート（１１．４ｇ）を溶解したＴＨＦ（１１１．４ｍｌ）溶液を水浴で冷却し、その溶液に、メチルマグネシウムブロミドＴＨＦ溶液（１．０Ｍ、２９５ｍｌ）を滴下した。滴下終了後、水浴を外して還流温度まで昇温し、４時間撹拌した。その後、氷浴で冷却し、塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止し、酢酸エチルを加えて有機層を分離した後、溶媒を減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン）で精製し、２－（４’－（ジフェニルアミノ）－５－メトキシ－［１，１’－ビフェニル］－２－イル）プロパン－２－オールを得た（８．３ｇ）。
窒素雰囲気下、２－（４’－（ジフェニルアミノ）－５－メトキシ－［１，１’－ビフェニル］－２－イル）プロパン－２－オール（２７．０ｇ）、ＴＡＹＣＡＣＵＲＥ－１５（１３．５ｇ）およびトルエン（１６２ｍｌ）の入ったフラスコを還流温度で２時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、シリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）を通過させることで、ＴＡＹＣＡＣＵＲＥ－１５を除去した後、溶媒を減圧留去することで、６－メトキシ－９，９’－ジメチル－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９Ｈ－フルオレン－２－アミンを得た（２５．８ｇ）。
窒素雰囲気下、６－メトキシ－９，９’－ジメチル－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（２５．０ｇ）、ピリジン塩酸塩（３６．９ｇ）およびＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）（２２．５ｍｌ）の入ったフラスコを還流温度で６時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、水および酢酸エチルを加えて有機層を分離した。溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラム（溶離液：トルエン）で精製することで、７－（ジフェニルアミノ）－９，９’－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－３－オールを得た（２２．０ｇ）。
窒素雰囲気下、７－（ジフェニルアミノ）－９，９’－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－３－オール（１４．１ｇ）、２－ブロモ－１，３－ジフルオロベンゼン（３．６ｇ）、炭酸カリウム（１２．９ｇ）およびＮＭＰ（３０ｍｌ）の入ったフラスコを、還流温度で５時間加熱撹拌した。反応停止後、反応液を室温まで冷却し、水を加えて析出した沈殿物を吸引ろ過にて採取した。得られた沈殿物を水、次いでメタノールで洗浄した後、シリカゲルカラム（溶離液：へプタン／トルエン混合溶媒）で精製して、６，６’－（（２－ブロモ－１，３－フェニレン）ビス（オキシ））ビス（９，９－ジメチル－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン）を得た（１２．６ｇ）。この際、溶離液中のトルエンの比率を徐々に増加させて目的物を溶出させた。
窒素雰囲気下、６，６’－（（２－ブロモ－１，３－フェニレン）ビス（オキシ））ビス（９，９－ジメチル－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン）（１１．０ｇ）およびキシレン（６０．５ｍｌ）の入ったフラスコを－４０℃まで冷却し、２．６Ｍのｎ－ブチルリチウムヘキサン溶液（５．１ｍｌ）を滴下した。滴下終了後、この温度で０．５時間撹拌した後、６０℃まで昇温して３時間撹拌した。その後、反応液を減圧して低沸点の成分を留去した後、－４０℃まで冷却して三臭化ホウ素（４．３ｇ）を加えた。室温まで昇温して０．５時間撹拌した後、０℃まで冷却してＮ－エチル－Ｎ－イソプロピルプロパン－２－アミン（３．８ｇ）を添加し、１２５℃で８時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却し、酢酸ナトリウム水溶液を加えて反応を停止させた後、トルエンを加えて有機層を分離した。有機層をシリカゲルショートパスカラム、次いでシリカゲルカラム（溶離液：へプタン／トルエン＝４（容量比））、更に活性炭カラム（溶離液：トルエン）で精製し、化合物（１－２９０）を得た（１．２ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（１－２９０）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝８．６４（ｓ，２Ｈ）、７．７５（ｍ，３Ｈ）、７．６９（ｄ，２Ｈ）、７．３０（ｔ，８Ｈ）、７．２５（ｓ，２Ｈ）、７．２０（ｍ，１０Ｈ）、７．０８（ｍ，６Ｈ）、１．５８（ｓ，１２Ｈ）．
合成例（２）：化合物（１－１３９）の合成
前述した合成例と同様の方法を用い、化合物（１－１３９）を合成した。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（１－１３９）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝１．４７（ｓ，３６Ｈ）、２．１７（ｓ，３Ｈ）、５．９７（ｓ，２Ｈ）、６．６８（ｄ，２Ｈ）、７．２８（ｄ，４Ｈ）、７．４９（ｄｄ，２Ｈ）、７．６７（ｄ，４Ｈ）、８．９７（ｄ，２Ｈ）．
合成例（３）：化合物（１－１５１）の合成
前述した合成例と同様の方法を用い、化合物（１－１５１）を合成した。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（１－１５１）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝１．４６（ｓ，１８Ｈ）、１．４７（ｓ，１８Ｈ）、６．１４（ｄ，２Ｈ）、６．７５（ｄ，２Ｈ）、７．２４（ｔ，１Ｈ）、７．２９（ｄ，４Ｈ）、７．５２（ｄｄ，２Ｈ）、７．６７（ｄ，４Ｈ）、８．９９（ｄ，２Ｈ）．
合成例（４）：化合物（２－１）「１１，１１－ジフェニル－６－（ピレン－１－イル）－１１Ｈ－ベンゾ［ａ］フルオレン」の合成
窒素雰囲気下、フラスコに１－ブロモ－２－メトキシナフタレン（９．５ｇ）、ビス（ピナコラート）ジボロン（１２．２ｇ）、酢酸カリウム（１１．８ｇ）、パラジウム触媒として（１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド・ジクロロメタン錯体（０．９８ｇ）およびシクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ、１４３ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で４時間撹拌した。反応液を室温まで冷却して水を加え、さらに酢酸エチルを加えて分液抽出した。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、活性炭ショートパスカラム（溶離液：トルエン）で精製して中間体Ａを得た（１１．３ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ａ（１１．３ｇ）、２－ブロモ安息香酸メチル（８．６ｇ）、リン酸カリウム（１６．９ｇ）、パラジウム触媒としてテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．４ｇ）、トルエン（８５ｍＬ）、エタノール（１７ｍＬ）および水（９ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で７時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し水を加え、さらにトルエンを加えて分液抽出した。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン）で精製して中間体Ｂを得た（９．１ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｂ（９．１ｇ）およびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ、２１ｍＬ）をフラスコに入れて、氷浴で冷却した後、窒素雰囲気下、１Ｍの臭化フェニルマグネシウム／ＴＨＦ溶液（９４ｍＬ）を滴下して、３時間還流温度で攪拌した。冷却後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止させた後、酢酸エチルを加えて溶媒抽出した。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン）で精製して中間体Ｃを得た（１２．３ｇ）。
窒素雰囲気下、フラスコに中間体Ｃ（１２．３ｇ）および酢酸（１１７ｍＬ）をフラスコに入れて、そこへ濃硫酸を一滴加えた後、窒素雰囲気下、９０℃で３時間攪拌した。冷却後に水を加えた後に沈殿物をろ過し、沈殿物を水洗して乾燥することで中間体Ｄを得た（１０．６ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｄ（１０．６ｇ）、ピリジン塩酸塩（１５．４ｇ）およびＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ，１０ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、１８５℃で４時間攪拌した。冷却して、水を加えた後に沈殿物をろ過し、沈殿物を水洗して乾燥することで中間体Ｅを得た（１０．１ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｅ（１０ｇ）およびピリジン（１００ｍＬ）をフラスコに入れ、氷浴で冷却した後、窒素雰囲気下、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（１８．３ｇ）を滴下した。そのまま３時間攪拌した後に、水を加えて反応を停止した。沈殿物をろ過してシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）で精製することで、中間体Ｆを得た（１３．４ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｆ（３ｇ）、１－ピレンボロン酸（２．１ｇ）、リン酸カリウム（２．５ｇ）、パラジウム触媒としてテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．２ｇ）、１，２，４－トリメチルベンゼン（２４ｍＬ）、ｔ－ブチルアルコール（３ｍＬ）および水（１．５ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で４時間撹拌した。反応液を室温まで冷却して水を加え、さらにトルエンを加えて分液抽出した。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン／ヘプタン＝３／１（容量比））で精製した後に、昇華精製することで、化合物（２－１）を得た（１．２ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－１）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：６．０（ｄ，１Ｈ）、６．６（ｄｔ，１Ｈ）、７．０（ｄｔ，１Ｈ），７．２～７．５（ｍ，１３Ｈ）、７．９～８．０（ｍ，５Ｈ）、８．０（ｔ，１Ｈ）、８．２～８．３（ｍ，５Ｈ）、８．４（ｄ，１Ｈ）．
合成例（５）：化合物（２－４６）「６－（６－（ナフタレン－２－イル）ピレン－１－イル）－１１，１１－ジフェニル－１１Ｈ－ベンゾ［ａ］フルオレン」の合成
窒素雰囲気下、１，６－ジブロモピレン（３．５ｇ）、２－ナフチルボロン酸（１．７ｇ）、炭酸カリウム（２．７ｇ）、パラジウム触媒としてテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．３ｇ）、トルエン（３５ｍＬ）、および水（９ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で３時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し水を加え、さらにトルエンを加えて分液抽出した。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン／ヘプタン＝６／１（容量比））で精製して中間体Ｇを得た（２．１ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｆ（７ｇ）、ビス（ピナコラート）ジボロン（４．１ｇ）、酢酸カリウム（４．０ｇ）、パラジウム触媒として（１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド・ジクロロメタン錯体（０．３ｇ）およびシクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ、６７ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で４時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し水を加え、さらに酢酸エチルを加えて分液抽出した。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、活性炭ショートパスカラム（溶離液：トルエン）で精製して中間体Ｈを得た（４．６ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｇ（０．８ｇ）、中間体Ｈ（０．９ｇ）、リン酸カリウム（０．９ｇ）、パラジウム触媒としてテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．１ｇ）、１，２，４－トリメチルベンゼン（１２ｍＬ）、ｔ－ブチルアルコール（２ｍＬ）および水（１ｍＬ）をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で１４時間撹拌した。反応液を室温まで冷却して水を加え、さらにトルエンを加えて分液抽出を行った。有機層を分離後、乾燥、濃縮し、粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン／ヘプタン＝１／３（容量比））で精製した後、昇華精製することで、化合物（２－４６）を得た（１．０ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－４６）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：６．０（ｄ，１Ｈ）、６．６（ｄｔ，１Ｈ）、７．０（ｄｔ，１Ｈ）、７．２～７．６（ｍ，１５Ｈ）、７．８～８．２（ｍ，１４Ｈ）、８．２～８．３（ｍ，２Ｈ）．
合成例（６）：化合物（２－１００１）「３，９－ジ（ピレン－１－イル）スピロ［ベンゾ［ａ］フルオレン－１１，９’－フルオレン］」の合成
窒素雰囲気下、ピレン－１－ボロン酸（５ｇ）、エチレングリコール（３．８ｇ）およびトルエン（３０ｍＬ）の入ったフラスコを、還流温度で３時間攪拌した。反応後冷却して、水を加えて攪拌し、有機層を分離した後、有機層を減圧濃縮して粗体を得た。粗体をシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）に通した後に、溶出液を濃縮することで２－（ピレン－１－イル）－１，３，２－ジオキサボロランを得た（４．２ｇ）。
窒素雰囲気下、特許公開２００９－１８４９９３号公報記載の方法で合成した中間体Ｉ（３．８ｇ）、２－（ピレン－１－イル）－１，３，２－ジオキサボロラン（３．３ｇ）、パラジウム触媒としてクロロフェニルアリル［１，３－ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）イミダゾール－２－イリデン］パラジウム（ＩＩ）（１９ｍｇ）、炭酸カリウム（３．２ｇ）、臭化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ、０．６ｇ）、シクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ，２０ｍＬ）および水（２ｍＬ）をフラスコに入れ、還流温度で９時間加熱攪拌した。反応後、冷却して反応液に水を加えて攪拌した後に、沈殿物をろ過した。沈殿物を乾燥後、クロロベンゼンに加熱溶解させた後にシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）でろ過し、その溶出液を濃縮することとで得られる固体をろ過して、乾燥後、昇華精製することで化合物（２－１００１）を得た（２．２ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－１００１）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：６．９～７．０（ｍ，４Ｈ）、７．２（ｔ，２Ｈ）、７．４（ｄｄ，１Ｈ）、７．４（ｄｔ，２Ｈ）、７．７（ｄｄ，１Ｈ）、７．８～７．９（ｍ，２Ｈ）、７．９～８．１（ｍ，９Ｈ）、８．１～８．２（ｍ，１３Ｈ）．
合成例（７）：化合物（２－３５０）「２－（ピレン－１－イル）トリフェニレン」の合成
窒素雰囲気下、フラスコに４，４，５，５－テトラメチル－２－（トリフェニレン－２－イル）－１，３，２－ジオキサボロラン（３．０ｇ）、１－ブロモピレン（２．２ｇ）、パラジウム触媒としてクロロフェニルアリル［１，３－ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）イミダゾール－２－イリデン］パラジウム（ＩＩ）（２５ｍｇ）、炭酸カリウム（２．２ｇ）、臭化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ，０．８ｇ）、シクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ，２０ｍＬ）および水（２ｍＬ）をフラスコに入れ、還流温度で２時間加熱攪拌した。反応後、冷却して反応液に水を加えて攪拌した後に、沈殿物をろ過した。沈殿物を乾燥後、クロロベンゼンに加熱溶解させた後にシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）でろ過し、その溶出液を濃縮することで得られる固体をろ過して、乾燥後昇華精製することで化合物（２－３５０）を得た（３．３ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－３５０）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：７．６～７．７（ｍ，４Ｈ）、７．９（ｄｄ，１Ｈ）、８．０（ｍ，２Ｈ）、８．１～８．２（ｍ，４Ｈ）、８．２（ｍ，１Ｈ）、８．３（ｍ，２Ｈ）、８．７～８．８（ｍ，４Ｈ）、８．８（ｄ，１Ｈ）、８．９（ｄ，１Ｈ）．
合成例（８）：化合物（２－１０８０）「３，９－ビス（７－（ｔ－ブチル）ピレン－２－イル）スピロ［ベンゾ［ａ］フルオレン－１１，９’－フルオレン］」の合成
窒素雰囲気下、国際公開第２０１５／１４１６０８号公報に記載の方法で合成した中間体Ｊ（１．７ｇ）、２－ブロモ－７－（ｔ－ブチル）ピレン（２ｇ）、パラジウム触媒としてクロロフェニルアリル［１，３－ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）イミダゾール－２－イリデン］パラジウム（ＩＩ）（９ｍｇ）、炭酸カリウム（１．６ｇ）、臭化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ、０．３ｇ）、シクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ、２０ｍＬ）および水（２ｍＬ）をフラスコに入れ、還流温度で４時間加熱攪拌した。反応後、冷却して反応液に水を加えて攪拌した後に、沈殿物をろ過した。沈殿物を乾燥後、クロロベンゼンに加熱溶解させた後にシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）でろ過し、その溶出液を濃縮することで得られる固体をろ過して、乾燥後、昇華精製することで化合物（２－１０８０）を得た（１．６ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－１０８０）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：１．６（ｓ，９Ｈ）、１．６（ｓ，９Ｈ）、６．９（ｄ，２Ｈ）、６．９（ｄ，１Ｈ）、７．１（ｄｔ，２Ｈ）、７．２（ｄ，１Ｈ）、７．５（ｄｔ，２Ｈ）、７．６（ｄｄ，１Ｈ）、７．９（ｄｄ，１Ｈ）、８．０～８．２（ｍ，１９Ｈ）、８．３（ｓ，３Ｈ）．
合成例（９）：化合物（２－１７４）「２－（ピレン－１－イル）ナフト［２，３－ｂ］ベンゾフラン」の合成
窒素雰囲気下、１－ピレンボロン酸（１．０ｇ）、国際公開第２０１４／１４１７２５号公報に記載の方法で合成した、２－ブロモベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン（１．１ｇ）、パラジウム触媒としてテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．０９ｇ）、リン酸カリウム（１．７ｇ）、キシレン（１５ｍＬ）、ｔ－ブチルアルコール（５ｍＬ）および水（３ｍＬ）をフラスコに入れ、還流温度で２時間加熱攪拌した。反応後、冷却して反応液に水と酢酸エチルを加えて攪拌した後に沈殿物をろ過し、水、メタノールで粗体を洗浄した。沈殿物を乾燥後、クロロベンゼンに加熱溶解させた後にシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）でろ過し、その溶出液を濃縮することで得られる固体を、さらにクロロベンゼン／再沈殿で精製した。得られた固体を乾燥後、昇華精製することで化合物（２－１７４）を得た（１．０ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－１７４）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：７．５（ｍ，１Ｈ）、７．５～７．６（ｍ，１Ｈ）、７．７～７．８（ｍ，２Ｈ）、８．０～８．３（ｍ，１３Ｈ）、８．５（ｓ，１Ｈ）．
合成例（１０）：化合物（２－３５６）「２－（ピレン－１－イル）ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン」の合成
窒素雰囲気下、特許公開２０１１－００６３９７号公報に記載の方法で合成した３－ブロモジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン（１４ｇ）およびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ、２００ｍＬ）をフラスコに入れ、均一溶液にした後、ドライアイス－アセトン浴で－７８度に冷却して、１．６Ｍのｎ－ブチルリチウム／ヘキサン溶液（２８ｍＬ）を滴下した。同温度で０．５時間攪拌した後に、２－イソプロポキシ－４，４，５，５－テトラメチル－１，３，２－ジオキサボロラン（１２．８ｇ）を加えた。同温度で３時間攪拌した後に、昇温して希塩酸を加えて反応を停止した。トルエンを加え、抽出した後に有機層を濃縮し、得られた粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン／ヘプタン＝７／３（容量比））で精製することで、中間体Ｋを得た（１１．５ｇ）。
窒素雰囲気下、中間体Ｋ（１．０ｇ）、１－ブロモピレン（０．５９ｇ）、パラジウム触媒としてビス（ジｔ－ブチル（４－ジメチルアミノフェニル）ホスフィン）ジクロロパラジウム（１６ｍｇ）、リン酸カリウム（０．９ｇ）、キシレン（１０ｍＬ）、ｔ－ブチルアルコール（３ｍＬ）および水（２ｍＬ）をフラスコに入れ、還流温度で２時間攪拌した。反応後、反応液を冷却して水、酢酸エチルを加えて攪拌した後に、析出した沈殿物をろ過した。得られた粗体をシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）で精製した後に、トルエン／ヘプタンで再沈殿を行い精製した。得られた固体を乾燥後、昇華精製することで化合物（２－３５６）を得た（０．７ｇ）。
ＮＭＲ測定により得られた化合物（２－３５６）の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：７．７（ｍ，６Ｈ）、７．９（ｄｄ，１Ｈ）８．０～８．１（ｍ，２Ｈ）、８．１～８．３（ｍ，５Ｈ）、８．３（ｄ，１Ｈ）、８．４（ｄ，１Ｈ）、８．７～８．８（ｍ，５Ｈ）、８．９（ｍ，１Ｈ）、８．９（ｄ，１Ｈ）、９．０（ｄ，１Ｈ）．
合成例（１１）：化合物（２－３５９）「１，６－ビス（ナフト［２，３－ｂ］ベンゾフラン－２－イル）－３ａ１，５ａ１－ジヒドロピレン」の合成
窒素雰囲気下、国際公開第２０１４／１４１７２５号公報に記載の方法で合成した、２－ブロモベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン（１０．８ｇ）とテトラヒドロフラン（ＴＨＦ、２００ｍＬ）をフラスコに入れ、ドライアイス－アセトン浴で－７８℃に冷却した。そこへ１．６Ｍ、ｎ－ブチルリチウム／ヘプタン溶液（２５ｍＬ）を滴下した。同温度で１時間攪拌した後に、２－イソプロポキシ－４，４，５，５－テトラメチル－１，３，２－ジオキサボロラン（１０ｇ）を加えた。同温度で２時間攪拌した後に、昇温して希塩酸を加えて反応を停止した。トルエンを加え、抽出した後に有機層を濃縮し、得られた粗体をシリカゲルカラム（溶離液：トルエン／ヘプタン＝７／３（容量比））で精製することで、中間体Ｌを得た（９．２ｇ）。
窒素雰囲気下、１，６－ジブロモピレン（１．０ｇ）、中間体Ｌ（２．０ｇ）、パラジウム触媒としてビス（ジｔ－ブチル（４－ジメチルアミノフェニル）ホスフィン）ジクロロパラジウム（２０ｍｇ）、リン酸カリウム（２．４ｇ）、キシレン（１５ｍＬ）、ｔ－ブチルアルコール（３ｍＬ）および水（２ｍＬ）をフラスコに入れ、還流温度で２時間攪拌した。反応後、反応液を冷却して水、酢酸エチルを加えて攪拌した後、析出した沈殿物をろ過した。得られた粗体をシリカゲルショートパスカラム（溶離液：トルエン）で精製した後に、熱クロロベンゼンで洗浄し精製した。得られた固体を乾燥後、昇華精製することで化合物（２－３５９）を得た（１．６ｇ）。
ＬＣ－ＭＳ測定により得られた化合物（２－３５９）を確認した。
ＭＳ（ＡＣＰＩ） ｍ／ｚ＝６３５（Ｍ＋Ｈ）
原料の化合物を適宜変更することにより、上述した合成例に準じた方法で、本発明で使用する他の化合物を合成することができる。
以下、本発明をさらに詳細に説明するために、本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１～１２および比較例１に係る有機ＥＬ素子を作製し、それぞれ１０００ｃｄ／ｍ２発光時の特性である電圧（Ｖ）、発光波長（ｎｍ）および外部量子効率（％）を測定した。
発光素子の量子効率には、内部量子効率と外部量子効率とがあるが、内部量子効率は、発光素子の発光層に電子（または正孔）として注入される外部エネルギーが純粋に光子に変換される割合を示している。一方、外部量子効率は、この光子が発光素子の外部にまで放出された量に基づいて算出され、発光層において発生した光子は、その一部が発光素子の内部で吸収されたりまたは反射され続けたりして、発光素子の外部に放出されないため、外部量子効率は内部量子効率よりも低くなる。
外部量子効率の測定方法は次の通りである。アドバンテスト社製電圧／電流発生器Ｒ６１４４を用いて、素子の輝度が１０００ｃｄ／ｍ２になる電圧を印加して素子を発光させた。ＴＯＰＣＯＮ社製分光放射輝度計ＳＲ－３ＡＲを用いて、発光面に対して垂直方向から可視光領域の分光放射輝度を測定した。発光面が完全拡散面であると仮定して、測定した各波長成分の分光放射輝度の値を波長エネルギーで割ってπを掛けた数値が各波長におけるフォトン数である。次いで、観測した全波長領域でフォトン数を積算し、素子から放出された全フォトン数とした。印加電流値を素電荷で割った数値を素子へ注入したキャリア数として、素子から放出された全フォトン数を素子へ注入したキャリア数で割った数値が外部量子効率である。
作製した実施例１～１２および比較例１に係る有機ＥＬ素子における各層の材料構成、およびＥＬ特性データを下記表１に示す。
表１において、「ＨＩ」はＮ４，Ｎ４’－ジフェニル－Ｎ４，Ｎ４’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミンであり、「ＨＡＴ－ＣＮ」は１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリルであり、「ＨＴ－１」はＮ－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル）－９Ｈ－フルオレン－２－アミン［１，１’－ビフェニル］－４－アミンであり、「ＨＴ－２」はＮ，Ｎ－ビス（４－（ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン－４－イル）フェニル）－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－４－アミンであり、「ＨＴ－３」はＮ－（［１，１’－ビフェニル］－２－イル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ［フルオレン］－４－アミンであり、「ＥＴ－１」は４，６，８，１０－テトラフェニル［１，４］ベンゾキサボリニノ［２，３，４－ｋｌ］フェノキサボリニンであり、「ＥＴ－２」は３，３’－（（２－フェニルアントラセン－９，１０－ジイル）ビス（４，１－フェニレン））ビス（４－メチルピリジン）であり、「ＥＴ－３」は９－（７－（ジメシチルボリル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－３，６－ジメチル－９Ｈ－カルバゾールあり、「ＥＴ－４」は４－（３－（４－（１０－フェニルアントラセン－９－イル）ナフタレン－１－イル）フェニル）ピリジンであり、比較例化合物Ａは９－（[１，２’－ビナフタレン]－７－イル）－１０－フェニルアントラセンである。「Ｌｉｑ」と共に以下に化学構造を示す。
＜実施例１＞
＜ホストが化合物（２－１）、ドーパントが化合物（１－１３９）の素子＞
スパッタリングにより１８０ｎｍの厚さに製膜したＩＴＯを１５０ｎｍまで研磨した、２６ｍｍ×２８ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板（（株）オプトサイエンス製）を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置（昭和真空（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＨＩ、ＨＡＴ－ＣＮ、ＨＴ－１、ＨＴ－２、化合物（２－１）、化合物（１－１３９）、ＥＴ－１およびＥＴ－２をそれぞれ入れたモリブデン製蒸着用ボート、Ｌｉｑ、マグネシウムおよび銀をそれぞれ入れた窒化アルミニウム製蒸着用ボートを装着した。
透明支持基板のＩＴＯ膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を５×１０－４Ｐａまで減圧し、まず、ＨＩを加熱して膜厚４０ｎｍになるように蒸着し、次に、ＨＡＴ－ＣＮを加熱して膜厚５ｎｍになるように蒸着し、次に、ＨＴ－１を加熱して膜厚１５ｎｍになるように蒸着し、次に、ＨＴ－２を加熱して膜厚１０ｎｍになるように蒸着して４層からなる正孔注入／輸送層を形成した。次に、化合物（２－１）と化合物（１－１３９）を同時に加熱して膜厚２５ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。化合物（２－１）と化合物（１－１３９）の重量比がおよそ９８対２になるように蒸着速度を調節した。次に、ＥＴ－１を加熱して膜厚５ｎｍになるように蒸着して電子輸送層１を形成した。次に、ＥＴ－２とＬｉｑを同時に加熱して膜厚２５ｎｍになるように蒸着して電子輸送層２を形成した。ＥＴ－２とＬｉｑの重量比がおよそ５０対５０になるように蒸着速度を調節した。各層の蒸着速度は０．０１～１ｎｍ／秒であった。その後、Ｌｉｑを加熱して膜厚１ｎｍになるように０．０１～０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、マグネシウムと銀を同時に加熱して膜厚１００ｎｍになるように蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子を得た。このとき、マグネシウムと銀の原子数比が１０対１となるように０．１ｎｍ～１０ｎｍ／秒の間で蒸着速度を調節した。
ＩＴＯ電極を陽極、マグネシウム／銀電極を陰極として直流電圧を印加し、１０００ｃｄ／ｍ２発光時の特性を測定したところ、波長４６２ｎｍの青色発光が得られた。また、駆動電圧は４．１Ｖ、外部量子効率は６．７％であった。
＜実施例２～１２および比較例１＞
各層の材料として表１に記載する材料を選択し、実施例１に準じた方法で有機ＥＬ素子を得た。実施例１１では、ＥＴ－１とＬＩｑを膜厚３０ｎｍになるように共蒸着して１層の電子輸送層を形成した。また、有機ＥＬ特性についても実施例１と同様にして評価した（表１）。なお、全ての素子において青色発光が得られた。
以上、本発明に係る化合物の一部について、有機ＥＬ素子の発光層用材料としての評価を行い、その有用性を示したが、評価を行っていない他の化合物も同じ基本骨格を有し、全体としても類似の構造を有する化合物であり、当業者においては同様に優れた発光層用材料であることを理解できる。
本発明の好ましい態様によれば、式（１）で表される多環芳香族化合物と、それと組み合わせて最適な発光特性が得られる式（２）で表されるピレン系化合物とを提供することができ、これらを組み合わせてなる発光層用材料を用いて有機ＥＬ素子を作製することで、特に発光効率が優れた、バランスの良い性能を示す有機ＥＬ素子を提供することができる。
１００ 有機電界発光素子
１０１ 基板
１０２ 陽極
１０３ 正孔注入層
１０４ 正孔輸送層
１０５ 発光層
１０６ 電子輸送層
１０７ 電子注入層
１０８ 陰極

Claims (7)

  1. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層とを有する有機電界発光素子であって、
    前記発光層は、下記一般式（１）で表される化合物および下記一般式（１）で表される構造を複数有する多量体の少なくとも１つと、下記一般式（２）で表されるピレン系化合物の少なくとも１つとを含む有機電界発光素子。
    Figure 0007340171000154
     上記式（１）中、
    Ａ環、Ｂ環およびＣ環は、アリール環であり、前記アリール環における少なくとも１つの水素は置換されていてもよく、
    Ｘ１およびＸ２は＞Ｎ－Ｒであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは置換されていてもよいアリールであり、そして、
    式（１）で表される化合物または構造における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよく、
    上記式（２）中、
    ｓ個のピレン部分とｐ個のＡｒ部分とがピレン部分の＊のいずれかの位置とＡｒ部分のいずれかの位置とで結合し、
    ピレン部分の少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、炭素数６～１０のアリールまたは炭素数１～４のアルキルで置換されていてもよく、
    Ａｒは、それぞれ独立して、下記一般式（Ａｒ－１－２）～式（Ａｒ－１－１２）及び一般式（Ａｒ－２－３）のいずれかで表される基であり、
    Figure 0007340171000155
     上記各式中、
    Ｚは、＞ＣＲ２、＞Ｏ、または＞Ｓであり、
    ＞ＣＲ２におけるＲは炭素数６～１０のアリールであり、Ｒは互いに結合して環を形成していてもよく、
    式（２）においてピレン部分は上記式（Ａｒ－１－２）～式（Ａｒ－１－１２）及び式（Ａｒ－２－３）のいずれかで表される基中のいずれかの位置で結合し、
    ｓおよびｐはそれぞれ独立して１または２の整数であり、ｓおよびｐは同時に２になることはなく、ｓが２である場合は２個のピレン部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、ｐが２である場合は２個のＡｒ部分は置換基を含めて構造的に同一であっても異なっていてもよく、そして、
    式（２）で表される化合物における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。
  2. 上記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（１’）で表される化合物である、請求項１に記載する有機電界発光素子。
    Figure 0007340171000156
     （上記式（１’）中、
    Ｒ１からＲ１１は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシであり、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、また、Ｒ１からＲ１１のうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環またはｃ環と共にアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、
    Ｘ１およびＸ２は＞Ｎ－Ｒであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは炭素数６～１２のアリールであり、前記アリールにおける少なくとも１つの水素は炭素数１～４のアルキルまたは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよく、そして、
    式（１’）で表される化合物における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよい。
  3. 上記一般式（２）で表されるピレン系化合物が、下記いずれかの構造式で表される化合物である、請求項１または２に記載する有機電界発光素子。
    Figure 0007340171000157
  4. 前記陰極と該発光層との間に配置される電子輸送層および／または電子注入層を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも１つは、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、ＢＯ系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、およびキノリノール系金属錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、請求項１～３のいずれかに記載する有機電界発光素子。
  5. 前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、請求項４に記載の有機電界発光素子。
  6. 請求項１～５のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた表示装置。
  7. 請求項１～５のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた照明装置。
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