JP5715336B2 - 多環系環集合化合物及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Description

本発明は、多環系環集合化合物、該多環系環集合化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物、有機エレクトロルミネッセンス材料含有溶液及び有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関し、特に、耐熱性に優れ、色純度が高く、寿命が長く、高発光効率で、青色あるいは緑色発光が得られる有機ＥＬ素子及びそれを実現する多環系環集合化合物に関するものである。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇ等による積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ，アプライドフィジックスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ），５１巻、９１３頁、１９８７年等）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。Ｔａｎｇ等は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いている。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めること、陰極より注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めること、発光層内で生成した励起子を閉じ込めること等が挙げられる。この例のように有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送性発光層の二層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型等がよく知られている。こうした積層型構造素子では注入された正孔と電子の再結合効率を高めるため、素子構造や形成方法の工夫がなされている。

また、発光材料としてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等の発光材料が知られており、それからは青色から赤色までの可視領域の発光が得られることが報告されており、カラー表示素子の実現が期待されている（例えば、特許文献１〜３等）。
近年、燐光性化合物を発光材料として用い、三重項状態のエネルギーをＥＬ発光に用いる検討が多くなされている。プリンストン大学のグループにより、イリジウム錯体を発光材料として用いた有機発光素子が、高い発光効率を示すことが報告されている（非特許文献１）。さらに、上記のような低分子材料を用いた有機発光素子の他にも、共役系高分子を用いた有機発光素子が、ケンブリッジ大学のグループ（非特許文献２）により報告されている。この報告ではポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を塗工系で成膜することにより、単層で発光を確認している。

このように有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、広汎な用途への可能性を示唆している。

有機発光素子における著しい進歩に伴い、発光材料に対する要求性能も高まっており、特許文献４や特許文献５には、特定の構造を持つフルオレン化合物が低電圧で高輝度な発光を得られ、耐久性にも優れた材料として開示されている。
特許文献６には、オルト結合のように屈曲した構造を導入した材料とそれを用いた有機ＥＬ素子が開示されているが、素子性能については、色純度が向上するものの、寿命が非常に短く、実用には不十分であった。
しかしながら、現状では更なる高輝度の光出力あるいは高変換効率が必要である。また、長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気などによる劣化等の耐久性の面で未だ多くの問題がある。さらにはフルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合の色純度の良い青、緑、赤の発光が必要となるが、これらの問題に関してもまだ十分でない。

特開平８−２３９６５５号公報 特開平７−１３８５６１号公報 特開平３−２００８８９号公報 特開２００４−８３４８１ 特開２００４−４３３４９ ＵＳ ２００５／００８９７１５ Ａ１ Ｎａｔｕｒｅ，３９５，１５１（１９９８） Ｎａｔｕｒｅ，３４７，５３９（１９９０）

本発明は、前記の課題を解決するためなされたもので、色純度と寿命の両方を改善可能な有機ＥＬ素子用発光材料に用いることができる多環系環集合化合物、該多環系環集合化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物、有機ＥＬ材料含有溶液を提供することを目的とする。また、その多環系環集合化合物又は高分子化合物を用い、耐熱性に優れ、色純度が高く、寿命が長く、高発光効率で、青色あるいは緑色発光が得られる有機ＥＬ素子を提供しようとするものである。さらに、このような有機ＥＬ素子を容易でかつ比較的安価に製造可能とすることをも目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、下記一般式（１）で表される化合物又は該化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物からなる有機ＥＬ素子用発光材料を用いると、色純度が高く、長寿命の有機ＥＬ素子を製造できることを見出し、本発明を完成したものである。

（式中、Ａｒ₁は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基である。
Ｘは、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の二価の芳香族縮合環基である。
Ａｒ₂は、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の二価の芳香族環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の二価の複素環基である。
Ａｒ₃は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の二価の芳香族縮合環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の二価の複素環基である。
Ａｒ₄は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜２０シクロアルキル基又は置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基である。
但し、Ａｒ₂とＡｒ₄はＡｒ₃の隣接炭素原子に結合する。）

また、本発明は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機薄膜層の少なくとも一層が、前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物又は該多環系環集合化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物を発光材料として含有する有機ＥＬ素子を提供するものである。さらに、本発明は、前記多環系環集合化合物又は前記高分子化合物を含む有機ＥＬ材料含有溶液を提供するものである。

上記一般式（１）で表わされる多環系環集合化合物又は該多環系環集合化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物からなる発光材料を用いることで、従来達成できていなかった有機ＥＬ素子の色純度の改善と長寿命の両立が可能となった。

本発明の有機ＥＬ素子用発光材料は、下記一般式（１）で表される多環系環集合化合物からなるものである。

式中、Ａｒ₁は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基である。Ｘは、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の二価の芳香族縮合環基である。Ａｒ₂は、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の二価の芳香族環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の二価の複素環基である。Ａｒ₃は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の二価の芳香族縮合環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の二価の複素環基である。Ａｒ₄は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜２０シクロアルキル基又は置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基である。
但し、Ａｒ₂とＡｒ₄はＡｒ₃の隣接炭素原子に結合する。

本発明の多環系環集合化合物において、好ましくは下記一般式（２）又は（３）で表される部分構造を有する。

式中、Ｘ₁及びＸ₂は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールチオ基又は置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、あるいはそれから導かれる二価の基である。Ｑ₁及びＱ₂は、それぞれ独立に、環状構造形成基であり、Ｑ₁又はＱ₂により形成される環が置換基を有してもよい核炭素数３〜２０で炭素原子が窒素原子で置き換わってもよいシクロアルカン残基、置換基を有してもよい核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよい核原子数５〜５０の複素環基である。

本発明の多環系環集合化合物において、好ましくは前記一般式（１）におけるＸが、置換もしくは無置換のアントラセンまたは置換もしくは無置換のピレンから導かれる２価の芳香族縮合環基である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは前記一般式（１）において―Ａｒ₂―Ａｒ₃―Ａｒ₄の部分構造が下記一般式（４）〜（１３）によって表されるものである。

式中、Ａｒ₂とＡｒ₄は一般式（１）におけるものと同じである。一般式（７）〜（１１）におけるＺは硫黄原子又は置換基を有する窒素原子（＞Ｎ−Ｒ^' ₉；Ｒ^' ₉は水素原子、アルキル基又は芳香族環基である）である。Ｒ^' ₁〜Ｒ^' ₈は水素原子または置換基である。Ｒ^' ₁〜Ｒ^' ₈の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（１４）又は（１５）で表される。

式中、（Ａｒ^' ₁）_aは全体で一般式（１）におけるＡｒ₁に相当し、一個の一価芳香族環基Ａｒ^' ₁と（ａ−１）個の二価の芳香族環基Ａｒ^' ₁からなっていることを表す。（Ａｒ^' ₄）_bも同様の意味であり、全体で一般式（１）におけるＡｒ₄に相当し、一個の一価芳香族環基Ａｒ^' ₄と（ｂ−１）個の二価の芳香族環基Ａｒ^' ₄からなっていることを表す。Ａｒ₂は一般式（１）におけるものと同じである。ａ及びｂはそれぞれ独立に１〜３の整数であり、ａが２以上の時、複数のＡｒ^' ₁は同じであっても異なってもよく、ｂが２以上の時、複数のＡｒ^' ₄は同じであっても異なってもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈はそれぞれ独立に水素原子又は置換基である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（１６）又は（１７）で表される。

式中、Ｐｙは置換もしくは無置換のピレンから導かれる一価の基であり、複数のＰｙは同一であっても異なってもよい。Ａｒは一般式（１）におけるＡｒ₂又はＡｒ₄の構成単位であり、二価の芳香族環基又は二価の複素環基である。一般式（１６）において、ｃ、ｄ及びｅはそれぞれ独立に０〜３の整数である。ｆとｇはそれぞれ０又は１であり、ｆ＋ｇ＝１である。ｆが０、又はｇが０の時、その位置は水素原子又は置換基である。一般式（１７）において、ｈ、ｉ及びｊはそれぞれ独立に０〜３の整数であり、複数のＡｒは同じでも異なってもよい。ｋとｍはそれぞれ独立に０又は１の整数であり、ｋ＋ｍ＝１である。
本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは前記一般式（１６）又は（１７）において、Ａｒが置換もしくは無置換のナフチル基又は置換もしくは無置換のフェニル基である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（１８）で表される。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ₁"〜Ｒ₅"は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ₁"〜Ｒ₅"の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。ｎは０又は１である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（１９）で表される。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₈及びＲ₃'〜Ｒ₈'は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。７個のＲ" は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ"の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。ｎは０又は１である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（２０）で表される。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ₁"〜Ｒ₅"は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ₁"〜Ｒ₅"の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。ｎは０又は１である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（２１）で表される。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₈及びＲ₃'〜Ｒ₈'は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。７個のＲ" は水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ"の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。ｎは０又は１である。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（２２）で表される。

式中、Ｒは炭素数１〜３０の直鎖もしくは分岐のアルキル基又は炭素数３〜１０のシクロアルキル基である。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ₁"〜Ｒ₅"は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₃'〜Ｒ₈'及びＲ₁"〜Ｒ₅"の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。

本発明の多環系環集合化合物は、好ましくは下記一般式（２３）で表される。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₈及びＲ₉'〜Ｒ₁₂'は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。７個のＲ" は水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。Ｒ₁〜Ｒ₈、Ｒ₉'〜Ｒ₁₂'及びＲ"の隣り合ったもの同士は結合して脂肪族又は芳香族の環状構造を形成していてもよい。ｍは１〜３の整数である。

核炭素数６〜５０の芳香族環基の例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−テルフェニル−４−イル基、ｐ−テルフェニル−３−イル基、ｐ−テルフェニル−２−イル基、ｍ−テルフェニル−４−イル基、ｍ−テルフェニル−３−イル基、ｍ−テルフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−テルフェニル４−イル基等、及びこれらの２価の基が挙げられる。

核原子数５〜５０の芳香族複素環基の例としては、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン−２−イル基、１，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５−イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、１，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基、２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３−イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル１−インドリル基、４−ｔ−ブチル１−インドリル基、２−ｔ−ブチル３−インドリル基、４−ｔ−ブチル３−インドリル基等、及びこれらの２価の基が挙げられる。

核炭素数１０〜５０の二価の芳香族縮合環基の例としては、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基及び４−メチル−１−アントリル基から水素原子をさらに一つ除いて得られる２価の基が挙げられる。
好ましい核炭素数１０〜５０の二価の芳香族縮合環基は、アントラセン又はピレンから導かれる二価の基である。

炭素数１〜５０のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ジメチルメチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、１，２，３−トリヨードプロピル基等が挙げられる。また、アルキレン基としては、これらの２価の基が挙げられる。

核炭素数３〜５０のシクロアルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、アダマンタン−１，１−ジイル基、アダマンタン−１，３−ジイル基等が挙げられる。
炭素数１〜５０のアルコキシ基は、−ＯＹ₁で表される基であり、Ｙ₁の例としては、前記アルキル基と同様の例が挙げられる。

前記置換基としては、アルキル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１２、特に好ましくは炭素数１〜８であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、ｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１２、特に好ましくは炭素数２〜８であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニル等が挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１２、特に好ましくは炭素数２〜８であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニル等が挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜２０、より好ましくは炭素数０〜１２、特に好ましくは炭素数０〜６であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジフェニルアミノ、ジベンジルアミノ等が挙げられる。）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１２、特に好ましくは炭素数１〜８であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ等が挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１６、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、２−ナフチルオキシ等が挙げられる。）、アシル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイル等が挙げられる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１６、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル等が挙げられる。）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜２０、より好ましくは炭素数７〜１６、特に好ましくは炭素数７〜１０であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１６、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシ等が挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１６、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等が挙げられる。）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１６、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノ等が挙げられる。）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜２０、より好ましくは炭素数７〜１６、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノ等が挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノ等が挙げられる。）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜２０、より好ましくは炭素数０〜１６、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイル等が挙げられる。）、カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイル等が挙げられる。）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオ等が挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１６、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオ等が挙げられる。）、スルホニル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシル等が挙げられる。）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニル等が挙げられる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイド等が挙げられる。）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１６、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミド等が挙げられる。）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含むものであり具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル等が挙げられる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリル等が挙げられる。）等が挙げられる。これらの置換基は更に置換されても良い。また置換基が二つ以上ある場合は、同一でも異なっていても良い。また、可能な場合には互いに連結して環を形成していても良い。
また、上記各一般式における「置換もしくは無置換」における置換基も同様のものが挙げられる。

以下に一般式（１）によって表される本発明の多環系環集合化合物の代表例を例示するが、この代表例に限定されるものではない。

本発明の高分子化合物は、前記の多環系環集合化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物である。本発明の高分子化合物は、通常高分子合成で用いられる方法（重縮合反応、カップリング反応、ラジカル反応、リビング重合等）のいずれかを用いて合成されるもので、素子を作製する上で不具合がない限り、構造等に特別な制限は必要ない。
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機薄膜層の少なくとも一層が、前記多環系環集合化合物又は上記の高分子化合物を発光材料として含有するものである。
本発明の有機ＥＬ素子は、好ましくは発光層が多環系環集合化合物又は上記の高分子化合物をホスト材料として含有する。
本発明の有機ＥＬ素子は、好ましくは燐光性ドーパント及び／又は蛍光性ドーパントを含有する。
本発明の有機ＥＬ素子は、好ましくはアリールアミン化合物および／またはスチリルアミン化合物を含有する。
本発明の有機ＥＬ素子は、好ましくは金属錯体化合物を含有する。

以下、本発明の有機ＥＬ素子構成について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（３）陽極／発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／有機半導体層／発光層／陰極
（６）陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
（７）陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
（９）陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１０）陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１１）陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１２）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
（１３）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
などの構造を挙げることができる。
これらの中で通常（８）の構成が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
また、本発明の有機ＥＬ素子において、本発明の一般式（１）で表される多環系環集合化合物は、上記のどの有機層に用いられてもよいが、これらの構成要素の中の発光帯域に含有されていることが好ましい。特に好ましくは発光層に含有されている場合である。含有させる量は３０〜１００モル％から選ばれる。

この有機ＥＬ素子は、通常透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、その透光性については、波長４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。
このような透光性基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂などの板が挙げられる。

次に、陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物（ＩＺＯ）、ＩＴＯと酸化セリウムの混合物（ＩＴＣＯ）、ＩＺＯと酸化セリウムの混合物（ＩＺＣＯ）、酸化インジウムと酸化セリウムの混合物（ＩＣＯ）、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの混合物（ＡＺＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、金、銀、白金、銅等が適用できる。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
このように発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が１０％より大きくすることが好ましい。また陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。

本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層は、
（ｉ）注入機能；電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
（ii）輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
（iii) 発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
を有する。
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
本発明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により発光層に、ピレン系誘導体及びアミン化合物からなる発光材料以外の他の公知の金属錯体化合物を含有させてもよく、また、本発明に係る化合物を含む発光層に、他の公知の金属錯体化合物を含む発光層を積層してもよい。
前記金属錯体化合物としては、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＲｅの中から選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属錯体化合物であることが好ましく、配位子は、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格及びフェナントロリン骨格から選ばれる少なくとも一つの骨格を有することが好ましい。このような金属錯体の具体例は、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム、トリス（２−フェニルピリジン）ルテニウム、トリス（２−フェニルピリジン）パラジウム、ビス（２−フェニルピリジン）白金、トリス（２−フェニルピリジン）オスミウム、トリス（２−フェニルピリジン）レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、要求される発光色、素子性能、ホスト化合物との関係から適切な錯体が選ばれる。

りん光発光性のドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物である。三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。ポルフィリン金属錯体としては、ポルフィリン白金錯体が好ましい。りん光発光性化合物は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（1−ナフチル）ピリジン誘導体、２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有しても良い。特に、フッ素化物、トリフルオロメチル基を導入したものが、青色系ドーパントとしては好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピクリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していても良い。
りん光発光性のドーパントの発光層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜７０質量％であり、１〜３０質量％が好ましい。りん光発光性化合物の含有量が０．１質量％未満では発光が微弱でありその含有効果が十分に発揮されず、７０質量％を超える場合は、濃度消光と言われる現象が顕著になり素子性能が低下する。
また、発光層は、必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ポリマーバインダーを含有しても良い。
さらに、発光層の膜厚は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは７〜５０ｎｍ、最も好ましくは１０〜５０ｎｍである。５ｎｍ未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となる恐れがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。

蛍光性ドーパントとしては、アミン系化合物、芳香族化合物、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等から、要求される発光色に合わせて選ばれる化合物であることが好ましく、特に、アリールアミン化合物、アリールジアミン化合物が挙げられ、その中でもスチリルアミン化合物、スチリルジアミン化合物、芳香族アミン化合物、芳香族ジアミン化合物がさらに好ましい。また、縮合多環芳香族化合物（アミン化合物を除く）がさらに好ましい。これらの蛍光性ドーパントは単独でもまた複数組み合わせて使用してもよい。

このようなスチリルアミン化合物及びスチリルジアミン化合物としては、下記一般式（Ａ）で表されるものが好ましい。

（式中、Ａｒ³は、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、スチルベン基、ジスチリルアリール基から選ばれる基であり、Ａｒ⁴及びＡｒ⁵はそれぞれ炭素数が６〜２０の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ³、Ａｒ⁴及びＡｒ⁵は置換されていてもよい。ｐは１〜４の整数であり、そのなかでもｐは１〜２の整数であるのが好ましい。Ａｒ³〜Ａｒ⁵のいずれか一つはスチリル基を含有する基である。さらに好ましくはＡｒ⁴又はＡｒ⁵の少なくとも一方はスチリル基で置換されている。）
ここで、炭素数が６〜２０の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基、ターフェニル基等が挙げられる。

芳香族アミン化合物及び芳香族ジアミン化合物としては、下記一般式（Ｂ）で表されるものが好ましい。

（式中、Ａｒ⁶〜Ａｒ⁸は、置換もしくは無置換の核炭素数５〜４０のアリール基である。ｑは１〜４の整数であり、そのなかでもｑは１〜２の整数であるのが好ましい。）
ここで、核炭素数が５〜４０のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基、ピレニル基、コロニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ピローリル基、フラニル基、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、オキサジアゾリル基、ジフェニルアントラニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ベンゾキノリル基、フルオランテニル基、アセナフトフルオランテニル基、スチルベン基、ペリレニル基、クリセニル基、ピセニル基、トリフェニレニル基、ルビセニル基、ベンゾアントラセニル基、フェニルアントラニル基、ビスアントラセニル基、又は下記一般式（Ｃ），（Ｄ）で示されるアリール基等が挙げられ、ナフチル基、アントラニル基、クリセニル基、ピレニル基、又は一般式（Ｄ）で示されるアリール基が好ましい。

(一般式（Ｃ）において、ｒは１〜３の整数である。)

なお、前記アリール基に置換する好ましい置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基（エチル基、メチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、炭素数１〜６のアルコキシ基（エトキシ基、メトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロペントキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、核炭素数５〜４０のアリール基、核炭素数５〜４０のアリール基で置換されたアミノ基、核炭素数５〜４０のアリール基を有するエステル基、炭素数１〜６のアルキル基を有するエステル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。

次に、正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入・輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０⁴〜１０⁶Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０^-4ｃｍ²／Ｖ・秒以上であれば好ましい。
正孔注入・輸送層を形成する材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。芳香族アミン誘導体として下記一般式で表される化合物が考えられる。

Ａｒ¹¹〜Ａｒ¹³、Ａｒ²¹〜Ａｒ²³及びＡｒ³〜Ａｒ⁸は置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、又は核原子数５〜５０の芳香族複素環基である。ａ〜ｃ及びｐ〜ｒはそれぞれ０〜３の整数である。Ａｒ³とＡｒ⁴、Ａｒ⁵とＡｒ⁶、Ａｒ⁷とＡｒ⁸はそれぞれ互いに連結して飽和もしくは不飽和の環を形成しても良い。

置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基及び置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基の具体例としては、前記のＲ’及びＲ''で例示した基と同じものが挙げられる。

Ａｒ¹〜Ａｒ⁴は置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、又は核原子数５〜５０の芳香族複素環基である。Ｌは連結基であり、単結合、もしくは置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、又は核原子数５〜５０の芳香族複素環基である。ｘは０〜５の整数である。Ａｒ²とＡｒ³は互いに連結して飽和もしくは不飽和の環を形成しても良い。ここで核炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、及び核原子数５〜５０の芳香族複素環基の具体例としては、前記と同様のものがあげられる。

具体例としては、例えば、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。
正孔注入層の材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
また米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（以下ＮＰＤと略記する）、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４',４''−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）等を挙げることができる。

この他に特許‐３５７１９７７で開示されている下記一般式で表される含窒素複素環誘導体も用いることができる。

式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶は置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアラルキル基、置換もしくは無置換の複素環基のいずれかを示す。ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶は同じでも異なってもよい。Ｒ¹とＲ²、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ¹とＲ⁶、Ｒ²とＲ³、Ｒ⁴とＲ⁵が縮合環を形成していてもよい。
さらに、米国特許２００４−０１１３５４７に記載されている下記一般式の化合物も用いることができる。

Ｒ¹〜Ｒ⁶は置換基であり、好ましくはシアノ基、ニトロ基、スルホニル基、カルボニル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン等の電子吸引基である。
また、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層の材料として使用することができる。
正孔注入、輸送層は上述した化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。正孔注入、輸送層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。この正孔注入、輸送層は正孔輸送帯域に本発明の化合物を含有していれば、上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよいし、又は前記正孔注入、輸送層とは別種の化合物からなる正孔注入、輸送層を積層したものであってもよい。
また、有機半導体層は発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、１０^-10Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に開示してある含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。

次に、電子注入層・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着が良い材料からなる層である。
また、有機ＥＬ素子は発光した光が電極（この場合は陰極）により反射するため、直接陽極から取り出される発光と、電極による反射を経由して取り出される発光とが干渉することが知られている。この干渉効果を効率的に利用するため、電子輸送層は数ｎｍ〜数μｍの膜厚で適宜選ばれるが、特に膜厚が厚いとき、電圧上昇を避けるために、１０⁴〜１０⁶Ｖ／ｃｍの電界印加時に電子移動度が少なくとも１０^-5ｃｍ²／Ｖｓ以上であることが好ましい。
電子注入層に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体やオキサジアゾール誘導体が好適である。上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウムを電子注入材料として用いることができる。

一方、オキサジアゾール誘導体としては、以下の一般式で表される電子伝達化合物が挙げられる。

（式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³、Ａｒ⁵、Ａｒ⁶、及びＡｒ⁹はそれぞれ置換又は無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。またＡｒ⁴、Ａｒ⁷、Ａｒ⁸は置換又は無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい）
ここでアリール基としてはフェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基が挙げられる。また、アリーレン基としてはフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。また、置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は薄膜形成性のものが好ましい。

上記電子伝達性化合物の具体例としては下記のものを挙げることができる。

さらに、電子注入層及び電子輸送層に用いられる材料として、下記一般式（Ｅ）〜（Ｊ）で表されるものも用いることができる。

（一般式（Ｅ）及び（Ｆ）中、Ａ¹〜Ａ³は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ¹は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ²は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、あるいはこれらの２価の基である。ただし、Ａｒ¹及びＡｒ²のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ¹、Ｌ²及びＬは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒは、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。）で表される含窒素複素環誘導体。

ＨＡｒ−Ｌ−Ａｒ¹−Ａｒ² （Ｇ）
（式中、ＨＡｒは、置換基を有していてもよい炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、Ｌは、単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、Ａｒ¹は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ²は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基又は置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。）で表される含窒素複素環誘導体。

（式中、Ｘ及びＹは、それぞれ独立に炭素数１〜６の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＸとＹが結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ₁〜Ｒ₄は、それぞれ独立に水素、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。）で表されるシラシクロペンタジエン誘導体。

（式中、Ｒ₁〜Ｒ₈及びＺ₂は、それぞれ独立に、水素原子、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｘ、Ｙ及びＺ₁は、それぞれ独立に、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｚ₁とＺ₂の置換基は相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｎは１〜３の整数を示し、ｎが２以上の場合、Ｚ₁は異なってもよい。但し、ｎが１、Ｘ、Ｙ及びＲ₂がメチル基であって、Ｒ₈が、水素原子又は置換ボリル基の場合、及びｎが３でＺ₁がメチル基の場合を含まない。）で表されるボラン誘導体。

［式中、Ｑ¹及びＱ²は、それぞれ独立に、下記一般式（Ｋ）で示される配位子を表し、Ｌは、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、−ＯＲ¹（Ｒ¹は、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基である。）又は−Ｏ−Ｇａ−Ｑ³（Ｑ⁴）（Ｑ³及びＱ⁴は、Ｑ¹及びＱ²と同じ）で示される配位子を表す。］

［式中、環Ａ¹及びＡ²は、置換基を有してよい互いに縮合した６員アリール環構造である。］

この金属錯体は、ｎ型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。
一般式（Ｋ）の配位子を形成する環Ａ¹及びＡ²の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置換もしくは無置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換もしくは無置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換もしくは無置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐ−ｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは無置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノ又はジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビスアセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロイピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、トリアチニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、プラニル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環もしくは複素環を形成しても良い。

本発明の有機ＥＬ素子の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。したがって、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、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又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、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一つの物質を好適に使用することができる。
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域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以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂあるいはＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、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。

本発明においては陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けても良い。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Ｌｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｓ、Ｎａ₂Ｓｅ及びＮａ₂Ｏが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ₂、ＢａＦ₂、ＳｒＦ₂、ＭｇＦ₂及びＢｅＦ₂といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。なお、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。

次に、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、セシウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、Ａｌ／Ｌｉ₂Ｏ、Ａｌ／ＬｉＯ、Ａｌ／ＬｉＦ、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、さらに、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。

また、一般に、有機ＥＬ素子は、超薄膜に電界を印加するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入しても良い。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの混合物や積層物を用いてもよい。

次に、本発明の有機ＥＬ素子を作製する方法については、例えば上記の材料及び方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、最後に陰極を形成すればよい。また、陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
以下、透光性基板上に、陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例について説明する。
まず、適当な透光性基板上に、陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着法あるいはスパッタリング法により形成し、陽極とする。次に、この陽極上に正孔注入層を設ける。正孔注入層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物（正孔注入層の材料）、目的とする正孔注入層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度５０〜４５０℃、真空度１０^-7〜１０^-3Ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。

次に、この正孔注入層上に発光層を設ける。この発光層の形成も、本発明に係る発光材料を用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により、発光材料を薄膜化することにより形成できるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、一般的に正孔注入層の形成と同様な条件範囲の中から選択することができる。膜厚は１０〜４０ｎｍの範囲が好ましい。

次に、この発光層上に電子注入層を設ける。この場合にも正孔注入層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は正孔注入層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
そして、最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし、下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
以上の有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで、一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができる。本発明の有機ＥＬ素子に用いる、前記一般式（１）で示される化合物を含有する有機薄膜層は、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）あるいは溶媒に解かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
一般に塗布方式と言われる方法、即ち、有機ＥＬ材料含有溶液を使用して有機ＥＬ素子の各層を形成する方法の場合、使用する溶媒はその目的に応じて、有機ＥＬ材料に対して良溶媒を使用し、均一溶液を調整し使用することも可能であるし、貧溶媒を用いたり、良溶媒と貧溶媒の混合溶媒を用いて分散液を調製し使用することも可能である。
本発明の有機ＥＬ材料含有溶液は、上述した本発明の多環系環集合化合物又は高分子化合物を含むものである。
使用する溶媒としては、一般的に入手可能のものであれば制限はなく、プロセス適合性に合わせて、粘度や溶解性により選択すれば良い。
例えば、良溶媒であることが多いものとしては芳香族系溶媒、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒等が挙げられ、貧溶媒であることが多いものとしては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、パラフィン系溶媒、あるいは炭素数4以上のアルキルベンゼン誘導体等が挙げられる。
具体例を下記する。良溶媒であることが多いものとしては芳香族系溶媒であるトルエン、キシレン、メシチレン、ハロゲン系溶媒であるクロルベンゼン、エーテル系溶媒であるジフェニルエーテル等があり、貧溶媒であることが多いものとしてはアルコール系溶媒である炭素数１〜２０の直鎖又は分岐アルコールである、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール等やベンジルアルコール誘導体、ヒドロキアルキルベンゼン誘導体、アルキルベンゼン誘導体としては、直鎖又は分岐のブチルベンゼン、ドデシルベンゼン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等が挙げられる。
溶媒の使用量は、多環系環集合化合物又は高分子化合物の量や種類、有機薄膜層の厚さ等を考慮して適宜調製することができる。
本発明の有機ＥＬ素子は、上述した本発明の有機ＥＬ材料含有溶液を用いて、有機薄膜層の少なくとも１層を作製したものでもよい。
本発明の有機ＥＬ素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、ピンホール等の欠陥や、効率を良くするため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
なお、有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する場合、陽極を＋、陰極を−の極性にして、５〜４０Ｖの電圧を印加すると発光が観測できる。また逆の極性で電圧を印加しても電流は流れず、発光は全く生じない。さらに交流電圧を印加した場合には陽極が＋、陰極が−の極性になった時のみ均一な発光が観測される。印加する交流の波形は任意でよい。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、各例で得られた有機ＥＬ素子の評価は下記の通りである。
（１）初期性能：所定の電圧を印可し、その時の電流値を測定すると同時に、輝度計（ミノルタ社製分光輝度放射計ＣＳ−１０００）で発光輝度値とＣＩＥ１９３１色度座標を測定し評価した。
（２）寿命：特定の初期輝度で定電流駆動し、輝度の半減期、及び色度の変化で評価した。

合成実施例１
下記のスキームでＨ−１を合成した。

［中間体Ａの合成］
アルゴン雰囲気下、1-ブロモナフトール２６０．５ｇ（１．１７ｍｏｌ）に塩化メチレン２Ｌを加え溶解し、次いでジイソプロピルアミン１２９．１ｇ（１．２８ｍｏｌ）を添加した。次いで、−５℃まで冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物３６３．２ｇ（１．２８ｍｏｌ）を滴下し、室温まで昇温してから１時間撹拌反応した。その後、５％炭酸水素ナトリウム水溶液０．８Ｌを加え、反応を停止し、塩化メチレン／イオン交換水で抽出し、有機層を０．７Ｎ塩酸水溶液、イオン交換水で洗浄した。次いで、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去することで、中間体Ａ ３６９ｇ（収率８９％、純度９８％）を得た。

［中間体Ｂの合成］
アルゴン雰囲気下、マグネシウム４７．６ｇ（１．９６ｍｏｌ）にエーテル０．５Ｌを加え、３５℃付近に温度制御しながら、ブロモベンゼン２９４．２ｇ（１．８７ｍｏｌ）／エーテル（０．６Ｌ）溶液を滴下し、1時間撹拌し、グリニア試薬を調整した。
次いで、アルゴン雰囲気下、中間体Ａ ３４５．７ｇ（０．９７ｍｏｌ）、リチウムブロマイド8７．７ｇ（１．０１ｍｏｌ）、ＰｄＣｌ₂（ｄｐｐｐ）８．８ｇ（１４．９ｍｏｌ）（ｄｐｐｐはジフェニルホスフィノプロパン配位子）、エーテル２．３Ｌを加えた。次いで、−１０℃まで冷却し、上で調整したグリニア試薬を滴下し、一晩撹拌した。翌日、０．２Ｎ塩酸水溶液２．０Ｌを０℃に温度制御しながら滴下し、反応を停止した。次いで、析出物をろ別し有機層を０．２Ｎ塩酸水溶液、イオン交換水で洗浄した。次いで、有機層を濃縮後、ヘキサンでシリカゲル処理し、更にヘキサンで再結晶することで、白色結晶を得た。得られた白色結晶を、乾燥することで中間体Ｂ １７５．９ｇ（収率５４．７％、純度９９％)を得た。
中間体Ｃは、上記のスキームの通り、既知の方法にて合成した。
また、Ｈ−１も既知の方法（鈴木カップリング反応）にて合成した。

合成実施例２〜３
合成実施例１と同様のスキームで、Ｈ−２及びＨ−３を合成した。

合成実施例４
下記のスキームでＨ−４を合成した。

合成実施例５
下記のスキームでＨ−５を合成した。

なお、中間体Ｅは、文献Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，７１（１），２３７（２００６）に従い合成した。

［中間体Ｄの合成］
アルゴン雰囲気下、エチルベンゼン４６５ｇ（４．５５ｍｏｌ）に脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）４Ｌを加え、０℃以下に冷却した。次いで、１．６Ｍのｎ−ブチルリチウム２．９Ｌを滴下し、０℃以下で４時間撹拌した。その後、フェニルアセトアルデヒド３２３ｇ（２．６９ｍｏｌ）／脱水ＴＨＦ２Ｌを滴下し、滴下後、室温にて１５時間撹拌反応した。次いで、イオン交換水１Ｌと酢酸エチル２Ｌを加え、目的物を抽出し、有機層を濃縮することで粗成物６５２ｇを得た。次いで、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル５ｋｇ、酢酸エチル／ヘキサン＝１／５）処理にて精製し、得られた溶液を濃縮、乾燥して、中間体Ｄ ４４７ｇ(収率７４％、純度９１．１％)を得た。

［中間体Ｅの合成］
アルゴン雰囲気下、中間体Ｅ ４４７ｇ（２．０１ｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム３３８ｇ（４．０２ｍｏｌ）、アセトニトリル６Ｌを加えた。次いで、一塩化ヨウ素（IＣｌ） ６５３ｇ（４．０２ｍｏｌ）／アセトニトリル１Ｌを滴下し、３０分撹拌した。次いで、飽和チオ硫酸ナトリウム１Ｌ、酢酸エチル３Ｌを添加し撹拌、抽出した。有機層を水洗、濃縮し粗成物４８０ｇを得た。次いで、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル５ｋｇ、ヘキサン〜トルエン／ヘキサン＝１／４）処理にて精製し、得られた溶液を濃縮後、メタノールにて再沈殿した。得られた個体を乾燥して、中間体Ｅ ３９６ｇ(収率５９％、純度９９．４％)を得た。
Ｈ−５は既知の方法（鈴木カップリング反応）にて合成した。

合成実施例６〜８
合成実施例５と同様のスキームで、Ｈ−６、Ｈ−７及びＨ−８を合成した。

合成実施例９
下記のスキームでＨ−９を合成した。

上記スキーム中、Ｐｄ（ＰＰｈ₃）₄はテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、Ｎａ₂ＣＯ₃ａｑは炭酸ナトリウム水溶液、ｔｏｌｕｅｎｅ／ＤＭＥはトルエン／ジメトキシエタンをそれぞれ意味する。

合成実施例１０
下記のスキームでＨ−１０を合成した。

実施例１
２５×７５×１．１ｍｍサイズのガラス基板上に、膜厚１３０ｎｍのインジウムスズ酸化物からなる透明電極を設けた。このガラス基板に紫外線及びオゾンを照射して洗浄したのち、真空蒸着装置にこの基板を設置した。
まず、正孔注入層として、Ｎ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル膜（以下「ＴＰＤ２３２膜」と略記する。）を ６０ｎｍの厚さに蒸着したのち、その上に正孔輸送層として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（４−ビフェニル）−ジアミノビフェニレン層 （以下「ＴＢＤＢ層」）を２０ｎｍの厚さに蒸着した。次いで、下記化合物（Ｈ−１）と（Ｄ−１）を、重量比４０：２で同時蒸着し、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。
次に、電子注入層として、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウムを２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に弗化リチウムを０．３ｎｍの厚さに蒸着し、次いでアルミニウムを１５０ｎｍの厚さに蒸着した。このアルミニウム／弗化リチウムは陰極として働く。このようにして有機ＥＬ素子を作製した。
次に、この素子に通電試験を行ったところ、電圧６．２V、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²にて６５０ｃｄ／ｍ²の青色発光が得られた。
また、初期輝度１０００ｃｄ／ｃｍ²で直流の連続通電試験を行ったところ、半減寿命は１７８００時間であった。素子評価の結果を表１にまとめた。

実施例２〜８
実施例１において発光層のホスト材料（Ｈ−１）のかわりに、それぞれ表１に記載の発光材料を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表１にまとめた。

比較例１及び２
実施例１において、ホスト材料（Ｈ−１）の代わりに、それぞれ下記比較化合物（ｈ−１）及び（ｈ−２）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。

素子評価の結果を表１にまとめた。

表１の実施例の色度（ＣＩＥｙ値）は、比較例の値と比較して全て低下しており、本発明の特定の屈曲構造、すなわち芳香環中の隣接炭素原子に他の芳香環基及び脂肪族基又は芳香環基が置換した構造、を有するホスト材料を用いることで色純度が向上し、合わせて高効率化と長寿命化が両立できることが判る。

実施例９
実施例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、（Ｄ−２）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表２にまとめた。

比較例３
比較例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、（Ｄ−２）を用いた以外は比較例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表２にまとめた。

表２より、（Ｄ−２）のようなスチリルジアミン系のドーパントを用いても、本発明の特定の屈曲構造、すなわち芳香環中の隣接炭素原子に他の芳香環基及び脂肪族基又は芳香環基が置換した構造、を有するホスト材料と組み合わせることにより色純度が向上し、合わせて高効率化と長寿命化が両立できることが判る。

実施例１０及び１１
実施例１において発光層のホスト材料（Ｈ−１）のかわりに、それぞれ表３に記載の発光材料を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表３にまとめた。

比較例４
実施例１において、（Ｈ−１）の代わりに、下記比較化合物（ｈ−３）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
素子評価の結果を表３にまとめた。

表３より、表１や２のようなアントラセン系のホストだけでなくピレン系のホスト材料でも、本発明の特定の屈曲構造、すなわち芳香環中の隣接炭素原子に他の芳香環基及び脂肪族基又は芳香環基が置換した構造、を導入することにより色純度が向上し、合わせて高効率化と長寿命化が両立できることが判る。

実施例１２
実施例１０において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、（Ｄ−２）を用いた以外は実施例１０と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表４にまとめた。

比較例５
比較例４において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、（Ｄ−２）を用いた以外は比較例４と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表４にまとめた。

表４より、（Ｄ−２）のようなスチリルジアミン系のドーパントを用いても、本発明の特定の屈曲構造、すなわち芳香環中の隣接炭素原子に他の芳香環基及び脂肪族基又は芳香環基が置換した構造、を有するピレン系ホスト材料と組み合わせることにより色純度が向上し、合わせて高効率化と長寿命化が両立できることが判る。

実施例１３及び１４
実施例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、（Ｄ−３）を用い、ホスト材料（Ｈ−１）の代わりに、それぞれ下記化合物（Ｈ−１１）、（Ｈ−１２）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表５にまとめた。

比較例６
実施例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、（Ｄ−３）を用い、ホスト材料（Ｈ−１）の代わりに、（ｈ−２）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表５にまとめた。

実施例１５〜１７
実施例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、それぞれ下記（Ｄ−４）〜（Ｄ−６）を用い、ホスト材料（Ｈ−１）の代わりに、（Ｈ−５）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表６にまとめた。
実施例１８〜２０
実施例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、それぞれ下記（Ｄ−４）〜（Ｄ−６）を用い、ホスト材料（Ｈ−１）の代わりに、（Ｈ−１２）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表６にまとめた。

比較例７及び８
実施例１において発光層のドーパント材料（Ｄ−１）のかわりに、それぞれ（Ｄ−６）を用い、ホスト材料（Ｈ−１）の代わりに、それぞれ（ｈ−１）、（ｈ−２）を用いた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。
素子評価の結果を表６にまとめた。

実施例と比較例を比べると、本発明の特定の屈曲部分構造、すなわち芳香環中の隣接炭素原子に他の芳香環基及び脂肪族基又は芳香環基が置換した構造、を持つ多環系環集合化合物からなる有機ＥＬ用発光材料を用いると、青色あるいは緑色純度の改善とともに、高効率かつ長寿命な発光素子が得られることが判明した。

以上詳細に説明したように、本発明の特定の屈曲部分構造、すなわち芳香環中の隣接炭素原子に他の芳香環基及び脂肪族基又は芳香環基が置換した構造、を持つ多環系環集合化合物又は該多環系環集合化合物に由来する構造を繰り返し単位の少なくとも一部として有する高分子化合物を有機ＥＬ用発光材料として用いると、青色あるいは緑色純度の改善とともに、耐熱性に優れ、色純度が高く、寿命が長く、高発光効率な有機ＥＬ素子が得られる。さらに、このような有機ＥＬ素子を容易でかつ比較的安価に製造可能である。また、前記多環系環集合化合物又は前記高分子化合物を含む有機ＥＬ材料含有溶液を用いて本発明の有機ＥＬ素子を作製することもできる。
本発明の有機ＥＬ素子は、壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。

Claims (15)

1. 下記一般式（１）で表される多環系環集合化合物。
   

   

   （式中、Ａｒ_１は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基である。
   Ｘは、無置換の９，１０−アントラセニル基である。
   Ａｒ_２は、フェニレン基である。
   Ａｒ_３は、１，２−ナフチレン基、又は２，３−ナフチレン基である。
   Ａｒ_４は、メチル基、フェニル基、１−ナフチル基、又は２−ナフチル基である。
   前記Ａｒ _１ の置換基は、それぞれ独立に、メチル基、トリメチルシリル基、メトキシ基、フルオロ基、及びジフェニルアミノ基から選択される。
   但し、Ａｒ_２とＡｒ_４はＡｒ_３の隣接炭素原子に結合する。）
2. 前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物が下記いずれかの式で表される請求項１に記載の多環系環集合化合物。
   

   
3. 前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物が下記一般式（１８）で表される請求項１に記載の多環系環集合化合物。
   

   

   （式中、Ｒ_１〜Ｒ_８ 及びＲ_３'〜Ｒ_８’は水素原子である。Ｒ _１ ”〜Ｒ_５”は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。
   該置換基は、それぞれ独立に、メチル基、トリメチルシリル基、メトキシ基、フルオロ基、及びジフェニルアミノ基から選択される。
   ｎは０である。）
4. 前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物が下記一般式（１９）で表される請求項１に記載の多環系環集合化合物。
   

   

   （式中、Ｒ_１〜Ｒ_８及びＲ_３'〜Ｒ_８’は水素原子である。７個のＲ”は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。
   該置換基は、それぞれ独立に、メチル基、トリメチルシリル基、メトキシ基、フルオロ基、及びジフェニルアミノ基から選択される。
   ｎは０である。）
5. 前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物が下記一般式（２０）で表される請求項１に記載の多環系環集合化合物。
   

   

   （式中、Ｒ_１〜Ｒ_８ 及びＲ_３'〜Ｒ_８’は水素原子である。Ｒ _１ ”〜Ｒ_５”は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。
   該置換基は、それぞれ独立に、メチル基、トリメチルシリル基、メトキシ基、フルオロ基、及びジフェニルアミノ基から選択される。
   ｎは０である。）
6. 前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物が下記一般式（２１）で表される請求項１に記載の多環系環集合化合物。
   

   

   （式中、Ｒ_１〜Ｒ_８及びＲ_３'〜Ｒ_８’は水素原子である。７個のＲ”は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。
   該置換基は、それぞれ独立に、メチル基、トリメチルシリル基、メトキシ基、フルオロ基、及びジフェニルアミノ基から選択される。
   ｎは０である。）
7. 前記一般式（１）で表される多環系環集合化合物が下記一般式（２２）で表される請求項１に記載の多環系環集合化合物。
   

   

   （式中、Ｒはメチル基である。Ｒ_１〜Ｒ_８ 及びＲ_３'〜Ｒ_８’は水素原子である。Ｒ _１ ”〜Ｒ_５”は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、同一でも異なるものでもよい。
   該置換基は、それぞれ独立に、メチル基、トリメチルシリル基、メトキシ基、フルオロ基、及びジフェニルアミノ基から選択される。
   ｎは０である。）
8. 有機エレクトロルミネッセンス素子用発光材料である請求項１〜７のいずれかに記載の多環系環集合化合物。
9. 陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機薄膜層の少なくとも一層が、請求項１に記載の多環系環集合化合物を発光材料として含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
10. 発光層が前記多環系環集合化合物又は前記高分子化合物をホスト材料として含有する請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. 燐光性ドーパント及び／又は蛍光性ドーパントを含有する請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
12. スチリルアミン化合物及び／又は芳香族アミン化合物を含有する請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
13. 金属錯体化合物を含有する請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
14. 請求項１に記載の多環系環集合化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス材料含有溶液。
15. 請求項１４に記載の有機エレクトロルミネッセンス材料含有溶液を用いて作製した有機エレクトロルミネッセンス素子。