JP2023095770A - 多環芳香族化合物 - Google Patents

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Takuji Hatakeyama
敬太 田端
Keita Tabata
亮介 川角
Ryosuke Kawakado
文吾 川上
Bungo KAWAKAMI
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Abstract

【課題】有機電界発光素子等の有機デバイス用材料として有用な新規化合物を提供する。【解決手段】式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有し、Ｘとして式（２）または式（２’）で表される基を少なくとも１つ含む多環芳香族化合物。JPEG2023095770000189.jpg53170（Ａ環、Ｂ環およびＣ環は、置換／非置換のアリール環又は置換／非置換のヘテロアリール環；Ｙは＞Ｂ－；式（２）で表される基以外のＸは、＞Ｎ－ＲX（ＲXはアリール）、＞Ｏ、又は＞Ｓ；ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝又は－Ｎ＝；ＲRは、Ｈ又は置換基；ＬRは＞Ｓ、＞Ｓｅ又は＞Ｔｅ；構造中のＨは、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。）【選択図】なし

Description

本発明は、多環芳香族化合物に関する。本発明はまた、上記多環芳香族化合物を用いた有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタおよび有機薄膜太陽電池などの有機デバイス、並びに、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、および正孔、電子などの電荷輸送能（半導体や超電導体となる可能性を有する）を備えた有機材料の開発については、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。
有機電界発光素子は、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。
その中で、特許文献１では、ホウ素を含有する多環芳香族化合物が、有機電界発光素子等の材料として有用であることが開示されている。この多環芳香族化合物を含有する有機電界発光素子は、良好な外部量子効率を有することが報告されている。
国際公開第２０１５／１０２１１８号
上述のように、有機ＥＬ素子に用いられる材料としては種々の材料が開発されているが、有機ＥＬ素子用材料の選択肢を増やすために、従来とは異なる化合物からなる材料の開発が望まれている。
本発明は有機ＥＬ素子等の有機デバイス用材料として有用な新規化合物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討し、特許文献１に記載の化合物と同様にホウ素を含有する多環芳香族化合物において、より発光特性に優れる新規多環芳香族化合物の製造に成功した。また、この多環芳香族化合物を含有する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。すなわち本発明は、以下のような多環芳香族化合物、さらには以下のような多環芳香族化合物を含む有機デバイス用材料等を提供する。
＜１＞ 下記式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有し、Ｘとして式（２）で表される基を少なくとも１つ含む多環芳香族化合物；
Figure 2023095770000001
式（１）中、
Ａ環、Ｂ環、およびＣ環はそれぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
Ｙは＞Ｂ－、＞Ｐ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ａｌ－、＞Ｇａ－、＞Ａｓ－、＞Ｃ（－ＲY）－、＞Ｓｉ（－ＲY）－、または＞Ｇｅ（－ＲY）－であり、ＲYは、それぞれ独立して、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、
式（２）で表される基以外のＸは、それぞれ独立して、＞Ｎ－ＲX（式（２）で表される基を除く）、＞Ｏ、＞Ｓ、＞Ｃ（－ＲX）2、＞Ｓｉ（－ＲX）2、または＞Ｓｅであり、ＲXは、それぞれ独立して、水素、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、＞Ｃ（－ＲX）2の２つのＲXおよび＞Ｓｉ（－ＲX）2の２つのＲXは、それぞれ、単結合または連結基により結合していてもよく、
ＲXは、単結合または連結基によりＡ環、Ｂ環、およびＣ環からなる群より選択される１つまたは２つと結合していてもよく、
式（２）で表される基は２つの＊を結合位置とする２価の基であり、
式（２）中、ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝または－Ｎ＝であり、ＲRは水素または置換基であり、単結合または連結基によりＲ環と結合していてもよく、ＬRは＞Ｓ、＞Ｓｅ、または＞Ｔｅであり、Ｒ環は置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
前記構造における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンは少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、
前記構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
＜２＞ Ａ環、Ｂ環、およびＣ環がそれぞれ置換のアリール環または置換のヘテロアリール環であるときの置換基が置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基であり、
置換基群Ｚは、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアリール；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいヘテロアリール；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジアリールアミノ（２つのアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい）；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジヘテロアリールアミノ（２つのヘテロアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい）；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよい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とは互いに連結基を介して結合していてもよい）；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジアリールボリル（２つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい）；
アリール、ヘテロアリールおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアルキル；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいシクロアルキル；
アリール、ヘテロアリールおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアルコキシ；
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアリールオキシ；ならびに
置換シリルからなり、
Figure 2023095770000002
式（Ａ３０）中、
Ａｋは水素、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルケニル、置換もしくは無置換のシクロアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルケニルであり、当該アルキル、アルケニル、シクロアルキルおよびシクロアルケニルにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－または－Ｓ－で置き換えられていてもよく、
ＲAkは、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、ＲAkは連結基または単結合によりＡｋと結合していてもよく、＊は結合位置である、
＜１＞に記載の多環芳香族化合物。
＜３＞ 式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）のいずれかで表される、＜２＞に記載の多環芳香族化合物。
Figure 2023095770000003
Figure 2023095770000004
式中、
Ｚは－Ｃ（－ＲZ）＝または－Ｎ＝であり、
ＲZは、それぞれ独立して、水素、置換基群Ｚから選択されるいずれかの置換基または式（Ａ３０）で表される置換基であり、隣接するＲZが結合してそれらが直接結合している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、形成された環は置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、
－Ｚ＝Ｚ－はそれぞれ独立して＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏ、＞Ｃ（－Ｒ）2、＞Ｓｉ（－Ｒ）2、＞Ｓ、または＞Ｓｅであってもよく、前記＞Ｎ－Ｒ、前記＞Ｃ（－Ｒ）2および前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2のＲはそれぞれ独立して水素、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、前記＞Ｃ（－Ｒ）2および前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2の２つのＲは互いに結合して環を形成していてもよく、
Ｙはいずれも式（１）中のＹと同義であり、
Ｘはいずれも式（１）中のＸと同義であり、
式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）で表される構造における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンは、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く、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、
式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）で表される構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
＜４＞ ＬRが＞Ｓである、＜１＞～＜３＞のいずれかに記載の多環芳香族化合物。
＜５＞ Ｒ環が置換または無置換のベンゼン環であり、ＲRが水素、メチル、またはフェニルである、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の多環芳香族化合物。
＜６＞ ＺRが－Ｃ（－ＲR）＝であり、ＲRがフェニルである、＜５＞に記載の多環芳香族化合物。
＜７＞ 下記のいずれかの式で表される、＜１＞に記載の多環芳香族化合物；
Figure 2023095770000005
 式中、Ｍｅはメチルである。
＜８＞ 下記のいずれかの式で表される、＜１＞に記載の多環芳香族化合物；
Figure 2023095770000006
 式中、Ｍｅはメチルであり、ｔＢｕはｔ－ブチルである。
＜９＞ 下記のいずれかの式で表される、＜１＞に記載の多環芳香族化合物。
Figure 2023095770000007
＜１０＞ 下記のいずれかの式で表される、＜１＞に記載の多環芳香族化合物；
Figure 2023095770000008
 式中、ｔＢｕはｔ－ブチルである。
＜１１＞ 下記式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有し、Ｘとして式（２’）で表される基を少なくとも１つ含む多環芳香族化合物；
Figure 2023095770000009
式（１）中、
Ａ環、Ｂ環、およびＣ環はそれぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
Ｙは＞Ｂ－、＞Ｐ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ａｌ－、＞Ｇａ－、＞Ａｓ－、＞Ｃ（－ＲY）－、＞Ｓｉ（－ＲY）－、または＞Ｇｅ（－ＲY）－であり、ＲYは、それぞれ独立して、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、
式（２’）で表される基以外のＸは、それぞれ独立して、＞Ｎ－ＲX（式（２’）で表される基を除く）、＞Ｏ、＞Ｓ、＞Ｃ（－ＲX）2、＞Ｓｉ（－ＲX）2、または＞Ｓｅであり、ＲXは、それぞれ独立して、水素、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、＞Ｃ（－ＲX）2の２つのＲXおよび＞Ｓｉ（－ＲX）2の２つのＲXは、それぞれ、単結合または連結基により結合していてもよく、
ＲXは、単結合または連結基によりＡ環、Ｂ環、およびＣ環からなる群より選択される１つまたは２つと結合していてもよく、
式（２’）で表される基は２つの＊を結合位置とする２価の基であり、
式（２’）中、ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝または－Ｎ＝であり、ＺZは－Ｃ（－ＲZ）＝または－Ｎ＝であり、ＲRは水素または置換基であり、ＲZは水素または置換基であり、ＲRとＲRに隣接するＲZとは単結合または連結基により互いに結合していてもよく、ＬZは＞Ｓｅまたは＞Ｔｅであり、
前記構造における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンは少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、
前記構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
＜１２＞ 下記のいずれかの式で表される、＜１１＞に記載の多環芳香族化合物。
Figure 2023095770000010
＜１３＞ 遅延蛍光寿命が２０μｓｅｃ未満である、＜１＞～＜１２＞のいずれかに記載の多環芳香族化合物。
＜１４＞ ＜１＞～＜１３＞のいずれかに記載の多環芳香族化合物に反応性置換基が置換した反応性化合物をモノマーとして高分子化させた数平均分子量２０００～１．０×１０8の高分子化合物。
＜１５＞ ＜１４＞に記載の高分子化合物と有機溶媒とを含む組成物。
＜１６＞ ＜１＞～＜１３＞のいずれかに記載の多環芳香族化合物または＜１４＞に記載の高分子化合物を含有する、有機デバイス用材料。
＜１７＞ 前記有機デバイス用材料が、有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジスタ用材料、有機薄膜太陽電池用材料、または波長変換フィルタ用材料である、＜１６＞に記載の有機デバイス用材料。
＜１８＞ 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有機層とを有し、前記有機層が＜１＞～＜１３＞のいずれかに記載の多環芳香族化合物または＜１４＞に記載の高分子化合物を含有する、有機電界発光素子。
＜１９＞ 前記有機層が発光層である、＜１８＞に記載の有機電界発光素子。
＜２０＞ 前記発光層に最低励起三重項エネルギー準位が２．７０ｅＶ以上であるホスト材料を含む、＜１９＞に記載の有機電界発光素子。
＜２１＞ ＜１８＞～＜２０＞のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置。
本発明により、有機電界発光素子等の有機デバイス用材料として有用な新規多環芳香族化合物が提供される。本発明の多環芳香族化合物は有機電界発光素子等の有機デバイスの製造に用いることができる。
有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。 一般的な蛍光ドーパントを用いたＴＡＦ素子のホスト、アシスティングドーパントおよびエミッティングドーパントのエネルギー関係を示すエネルギー準位図である。 本発明の一態様の有機電界発光素子における、ホスト、アシスティングドーパントおよびエミッティングドーパントのエネルギー関係の一例を示すエネルギー準位図である。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は「～」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書において構造式の説明における「水素」は「水素原子（Ｈ）」を意味する。同様に「炭素原子（Ｃ）」を「炭素」ということがある。
本明細書において、「隣接する基」というときは、構造式中で隣接する２つの原子（共有結合で直接結合する２つの原子）にそれぞれ結合している２つの基を意味する。
本明細書において「Ｍｅ」はメチル、「Ｅｔ」はエチル、「ｎＢｕ」はｎ－ブチル（ノルマルブチル）、「ｔＢｕ」はｔ－ブチル（ターシャリーブチル）、「ｉＢｕ」はイソブチル、「ｓｅｃＢｕ」はセカンダリーブチル、「ｎＰｒ」はｎ－プロピル（ノルマルプロピル）、「ｉＰｒ」はイソプロピル、「ｔＡｍ」はｔ－アミル、「２ＥＨ」は２－エチルヘキシル、「ｔＯｃｔ」はｔ－オクチル、「Ｐｈ」はフェニル、「Ｍｅｓ」はメシチル（２，４，６－トリメチルフェニル）、「Ａｄ」は１－アダマンチル、「Ｔｆ」はトリフルオロメタンスルホニル、「ＴＭＳ」はトリメチルシリル、「Ｄ」は重水素を表す。
本明細書において、有機電界発光素子を有機ＥＬ素子ということがある。
本明細書において化学構造や置換基を炭素数で表すことがあるが、化学構造に置換基が置換した場合や、置換基にさらに置換基が置換した場合などにおける炭素数は、化学構造や置換基それぞれの炭素数を意味し、化学構造と置換基の合計の炭素数や、置換基と置換基の合計の炭素数を意味するものではない。例えば、「炭素数Ｘの置換基Ａで置換された炭素数Ｙの置換基Ｂ」とは、「炭素数Ｙの置換基Ｂ」に「炭素数Ｘの置換基Ａ」が置換することを意味し、炭素数Ｙは置換基Ａおよび置換基Ｂの合計の炭素数ではない。また例えば、「置換基Ａで置換された炭素数Ｙの置換基Ｂ」とは、「炭素数Ｙの置換基Ｂ」に「（炭素数限定がない）置換基Ａ」が置換することを意味し、炭素数Ｙは置換基Ａおよび置換基Ｂの合計の炭素数ではない。
＜環および置換基の説明＞
まず、本明細書において使用する環および置換基の詳細について以下で説明する。
本明細書における「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。
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、インデン環、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、アントラセン環、ジヒドロフェナントレン環、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、クリセン環、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。また、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、インデン環には、それぞれフルオレン環、ベンゾフルオレン環、シクロペンタン環などがスピロ結合した構造も含まれる。なお、フルオレン環、ベンゾフルオレン環およびインデン環、ジヒドロフェナントレン環には、その構造中のメチレンの２つの水素のうちの２つがそれぞれ後述の第１の置換基としてのメチルなどのアルキルに置き換わって、ジメチルフルオレン環、ジメチルベンゾフルオレン環、ジメチルインデン環、９，９，１０，１０－テトラメチルフェナントレン環などとなっているものも含まれる。
本明細書における「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、窒素、セレン、リン、テルル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（フラザン環等）、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、フェナザシリン環、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、チアントレン環、インドロカルバゾール環、ベンゾインドロカルバゾール環、ジベンゾインドロカルバゾール環、ナフトベンゾフラン環、ジオキシン環、ジヒドロアクリジン環、キサンテン環、チオキサンテン環、ジベンゾジオキシン環、ベンゾセレノフェン環などがあげられる。また、ジヒドロアクリジン環、キサンテン環、チオキサンテン環は、その構造中のメチレンの２つの水素のうちの２つがそれぞれ後述の第１の置換基としてのメチルなどのアルキルに置き換わって、ジメチルジヒドロアクリジン環、ジメチルキサンテン環、ジメチルチオキサンテン環などとなっているものも好ましい。また二環系であるビピリジン環、フェニルピリジン環、ピリジルフェニル環、三環系であるテルピリジル環、ビスピリジルフェニル環、ピリジルビフェニル環も「ヘテロアリール環」としてあげられる。また、「ヘテロアリール環」にはピラン環も含まれるものとする。
本明細書において、置換基は、さらなる置換基で置換されていることがある。例えば、特定の置換基に関して、「置換もしくは無置換の」と説明がされることがある。これはその特定の置換基が少なくとも１つのさらなる置換基で置換されているか、または置換されていないことを意味する。同様の意味で「置換されていてもよい」ということもある。本明細書において、このときの上記特定の置換基を「第１の置換基」、上記のさらなる置換基を「第２の置換基」ということがある。
本明細書において、置換基群Ｚは、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアリール、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいヘテロアリール、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジアリールアミノ（２つのアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい）、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジヘテロアリールアミノ（２つのヘテロアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい）、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよい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とは互いに連結基を介して結合していてもよい）、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジアリールボリル（２つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい）、
アリール、ヘテロアリールおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアルキル、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいシクロアルキル、
アリール、ヘテロアリールおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアルコキシ、
アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアリールオキシ、ならびに
置換シリルからなる。
置換基群Ｚの各基における第２置換基であるアリールは、さらにアリール、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、同様に、第２置換基であるヘテロアリールはアリール、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。
本明細書において、「置換基」という場合、特に別途の説明がないときは、置換基群Ｚから選択されるいずれかの基であればよい。例えば、「置換もしくは無置換の」とされる基が置換されているとき、当該基は置換基群Ｚから選択される少なくとも１つの基で置換されていればよい。
本明細書において、「アリール」は、例えば炭素数６～３０のアリールであり、好ましくは、炭素数６～２０のアリール、炭素数６～１６のアリール、炭素数６～１２のアリール、または炭素数６～１０のアリールなどである。
具体的な「アリール」は、例えば、単環系であるフェニル、二環系であるビフェニリル（２－ビフェニリル、３－ビフェニリル、もしくは４－ビフェニリル）、縮合二環系であるナフチル（１－ナフチルもしくは２－ナフチル）、三環系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、もしくはｐ－テルフェニル－４－イル）、縮合三環系である、アセナフチレン－（１－、３－、４－、もしくは５－）イル、フルオレン－（１－、２－、３－、４－、もしくは９－）イル、フェナレン－（１－もしくは２－）イル、フェナントレン－（１－、２－、３－、４－、もしくは９－）イル、もしくはアントラセン－（１－、２－、もしくは９－）イル、四環系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、もしくはｍ－クアテルフェニル）、縮合四環系である、トリフェニレン－（１－もしくは２－）イル、ピレン－（１－、２－、もしくは４－）イル、もしくはナフタセン－（１－、２－、もしくは５－）イル、または、縮合五環系である、ペリレン－（１－、２－、もしくは３－）イル、もしくはペンタセン－（１－、２－、５－、もしくは６－）イルなどである。その他、スピロフルオレンの１価の基などがあげられる。
なお、第２置換基としてのアリールには、当該アリールが、フェニルなどのアリール（具体例は上述した基）、メチルなどのアルキル（具体例は後述する基）、およびシクロヘキシルもしくはアダマンチルなどのシクロアルキル（具体例は後述する基）からなる群より選択される少なくとも１つの基で置換された構造も含まれる。
その一例としては、第２置換基としてのフルオレニルの９位が、フェニルなどのアリール、メチルなどのアルキル、またはシクロヘキシルもしくはアダマンチルなどのシクロアルキルで置換された基があげられる。
「アリーレン」は、例えば炭素数６～３０のアリーレンであり、好ましくは、炭素数６～２０のアリーレン、炭素数６～１６のアリーレン、炭素数６～１２のアリーレン、または炭素数６～１０のアリーレンなどである。
具体的な「アリーレン」は、例えば、上述した「アリール」（１価の基）から１つの水素を除いた２価の基があげられる。
「ヘテロアリール」は、例えば炭素数２～３０のヘテロアリールであり、好ましくは、炭素数２～２５のヘテロアリール、炭素数２～２０のヘテロアリール、炭素数２～１５のヘテロアリール、または炭素数２～１０のヘテロアリールなどである。「ヘテロアリール」は、環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄、および窒素等から選ばれるヘテロ原子を、１個以上、好ましくは１～５個含有する。
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、キノリニル、イソキノリニル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、フェナントロリニル、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、フェナザシリニル、インドリジニル、フラニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ナフトベンゾフラニル、チエニル、ベンゾチエニル、イソベンゾチエニル、ジベンゾチエニル、ナフトベンゾチエニル、ベンゾホスホリル、ジベンゾホスホリル、ベンゾホスホールオキシド環の１価の基、ジベンゾホスホールオキシド環の１価の基、フラザニル、チアントレニル、インドロカルバゾリル、ベンゾインドロカルバゾリル、ジベンゾインドロカルバゾリル、イミダゾリニル、またはオキサゾリニルなどである。その他、スピロ［フルオレン－９、９’－キサンテン］の１価の基、スピロビ［シラフルオレン］の１価の基、ベンゾセレノフェンの１価の基があげられる。
なお、第２置換基としてのヘテロアリールには、当該ヘテロアリールが、フェニルなどのアリール（具体例は上述した基）、メチルなどのアルキル（具体例は後述する基）およびシクロヘキシルもしくはアダマンチルなどのシクロアルキル（具体例は後述する基）からなる群より選択される少なくとも１つの基で置換された構造も含まれる。
その一例としては、第２置換基としてのカルバゾリルの９位が、フェニルなどのアリール、メチルなどのアルキル、またはシクロヘキシルもしくはアダマンチルなどのシクロアルキルで置換された基があげられる。また、ピリジル、ピリミジニル、トリアジニル、カルバゾリルなどの含窒素ヘテロアリールがさらにフェニルまたはビフェニリルなどで置換された基も第２置換基としてのヘテロアリールに含まれる。
「ヘテロアリーレン」は、例えば炭素数２～３０のヘテロアリーレンであり、好ましくは、炭素数２～２５のヘテロアリーレン、炭素数２～２０のヘテロアリーレン、炭素数２～１５のヘテロアリーレン、または炭素数２～１０のヘテロアリーレンなどである。また、「ヘテロアリーレン」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１～５個含有する複素環などの二価の基である。
具体的な「ヘテロアリーレン」は、例えば、上述した「ヘテロアリール」（１価の基）から１つの水素を除いた２価の基があげられる。
「ジアリールアミノ」は、２つのアリールが置換したアミノであり、このアリールの詳細については上述した「アリール」の説明を引用できる。
「ジヘテロアリールアミノ」は、２つのヘテロアリールが置換したアミノ基であり、このヘテロアリールの詳細については上述した「ヘテロアリール」の説明を引用できる。
「アリールヘテロアリールアミノ」は、アリールおよびヘテロアリールが置換したアミノ基であり、このアリールおよびヘテロアリールの詳細については上述した「アリール」および「ヘテロアリール」の説明を引用できる。
第１の置換基としてのジアリールアミノにおける２つのアリールは互いに連結基を介して結合していてもよく、第１の置換基としてのジヘテロアリールアミノにおける２つのヘテロアリールは互いに連結基を介して結合していてもよく、第１の置換基としての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は互いに連結基を介して結合していてもよい。ここで、「連結基を介して結合」という記載は、下記に示すように例えばジフェニルアミノの２つのフェニルが連結基で結合を形成することを表す。またこの説明はアリールやヘテロアリールで形成された、ジヘテロアリールアミノおよびアリールヘテロアリールアミノについても適用される。
Figure 2023095770000011
連結基としては具体的には、＞Ｏ、＞Ｎ－ＲX、＞Ｃ（－ＲX）2、－（Ｃ－ＲX）＝（Ｃ－ＲX）－、＞Ｓｉ（－ＲX）2、＞Ｓ、＞ＣＯ、＞ＣＳ、＞ＳＯ、＞ＳＯ2、および＞Ｓｅがあげられる。ＲXはそれぞれ独立してアルキル、シクロアルキル、アリール、またはヘテロアリールであり、これらはアルキル、シクロアルキル、アリール、またはヘテロアリールで置換されていてもよい。また、＞Ｃ（－ＲX）2、－（Ｃ－ＲX）＝（Ｃ－ＲX）－、＞Ｓｉ（－ＲX）2それぞれにおける２つのＲXは、単結合または連結基ＸYを介して互いに結合して環を形成してもよい。ＸYとしては＞Ｏ、＞Ｎ－ＲY、＞Ｃ（－ＲY）2、＞Ｓｉ（－ＲY）2、＞Ｓ、＞ＣＯ、＞ＣＳ、＞ＳＯ、＞ＳＯ2、および＞Ｓｅがあげられ、ＲYはそれぞれ独立してアルキル、シクロアルキル、アリールまたはヘテロアリールであり、これらはアルキル、シクロアルキル、アリール、またはヘテロアリールで置換されていてもよい。ただし、ＸYが＞Ｃ（－ＲY）2および＞Ｓｉ（－ＲY）2の場合には、２つのＲYは結合してさらに環を形成することはない。さらに連結基としては、アルケニレンもあげられる。該アルケニレンの任意の水素はそれぞれ独立してＲ2Xで置換されていてもよく、Ｒ2Xはそれぞれ独立してアルキル、シクロアルキル、置換シリル、アリールおよびヘテロアリールであり、これらはアルキル、シクロアルキル、置換シリル、アリールで置換されていてもよい。－（Ｃ－ＲX）＝（Ｃ－ＲX）－における２つのＲXは、互いに結合してそれらが結合するＣ＝Ｃとともにアリール（ベンゼン環など）またはヘテロアリール環を形成していてもよい。すなわち、－（Ｃ－ＲX）＝（Ｃ－ＲX）－は、アリーレン（１，２－フェニレンなど）またはヘテロアリーレンとなっていてもよい。
なお、本明細書で単に「ジアリールアミノ」、「ジヘテロアリールアミノ」、または「アリールヘテロアリールアミノ」と記載されている場合は、特に断りがない限りは、それぞれ「ジアリールアミノの２つのアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい」、「前記ジヘテロアリールアミノの２つのヘテロアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい」および「前記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は互いに連結基を介して結合していてもよい」という説明が加わっているものであるとする。
「ジアリールボリル」は、２つのアリールが置換したボリルであり、このアリールの詳細については上述した「アリール」の説明を引用できる。また、この２つのアリールは、単結合または連結基（例えば、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｃ≡Ｃ－、＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏ、＞Ｓ、＞Ｃ（－Ｒ）2、＞Ｓｉ（－Ｒ）2、または＞Ｓｅ）を介して結合していてもよい。ここで、前記－ＣＲ＝ＣＲ－のＲ、＞Ｎ－ＲのＲ、＞Ｃ（－Ｒ）2のＲ、および＞Ｓｉ（－Ｒ）のＲは、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、アルケニル、アルキニル、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、当該Ｒにおける少なくとも１つの水素は、さらにアリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、またはシクロアルキルで置換されていてもよい。また、隣接する２つのＲ同士が結合して環を形成し、シクロアルキレン、アリーレン、およびヘテロアリーレンを形成していてもよい。ここで列挙した置換基の詳細については、上述した「アリール」、「アリーレン」、「ヘテロアリール」、「ヘテロアリーレン」、および「ジアリールアミノ」の説明、ならびに、後述する「アルキル」、「アルケニル」、「アルキニル」、「シクロアルキル」、「シクロアルキレン」、「アルコキシ」、および「アリールオキシ」の説明を引用できる。また、本明細書で単に「ジアリールボリル」と記載されている場合は、特に断りがない限りは、「ジアリールボリルの２つのアリールは互いに単結合または連結基を介して結合していてもよい」という説明が加わっているものであるとする。
「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の分岐鎖アルキルであり、好ましくは、炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）、炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）、炭素数１～６のアルキル（炭素数３～６の分岐鎖アルキル）、炭素数１～５のアルキル（炭素数３～５の分岐鎖アルキル）、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）などである。
具体的な「アルキル」は、例えば、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、１－エチル－１－メチルプロピル、１，１－ジエチルプロピル、１，１，２－トリメチルプロピル、１，１，２，２－テトラメチルプロピル、１－エチル－１，２，２－トリメチルプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、２－エチルブチル、１，１－ジメチルブチル、３，３－ジメチルブチル、１，１－ジエチルブチル、１－エチル－１－メチルブチル、１－プロピル－１－メチルブチル、１，１，３－トリメチルブチル、１－エチル－１，３－ジメチルブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ－ペンチル（ｔ－アミル）、１－メチルペンチル、２－プロピルペンチル、１，１－ジメチルペンチル、１－エチル－１－メチルペンチル、１－プロピル－１－メチルペンチル、１－ブチル－１－メチルペンチル、１，１，４－トリメチルペンチル、ｎ－ヘキシル、１－メチルヘキシル、２－エチルヘキシル、１，１－ジメチルヘキシル、１－エチル－１－メチルヘキシル、１，１，５－トリメチルヘキシル、３，５，５－トリメチルヘキシル、ｎ－ヘプチル、１－メチルヘプチル、１－ヘキシルヘプチル、１，１－ジメチルヘプチル、２，２－ジメチルヘプチル、２，６－ジメチル－４－ヘプチル、ｎ－オクチル、ｔ－オクチル（１，１，３，３－テトラメチルブチル）、１，１－ジメチルオクチル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、１－メチルデシル、ｎ－ウンデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、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、またはｎ－エイコシルなどである。
「アルキレン」は、「アルキル」のいずれかの水素を除いて得られる２価の基であり、例えばメチレン、エチレン、プロピレンである。
「アルケニル」については、上述した「アルキル」の説明を参考にすることができ、「アルキル」の構造中のＣ－Ｃ単結合をＣ＝Ｃ二重結合に置換した基であり、１つだけでなく２つ以上の単結合が二重結合に置換された基（アルカジエン－イルやアルカトリエン－イルとも呼ばれる）も含める。
「アルケニレン」は「アルケニル」のいずれかの水素を除いて得られる２価の基であり、例えばビニレンがあげられる。
「アルキニル」については、上述した「アルキル」の説明を参考にすることができ、「アルキル」の構造中のＣ－Ｃ単結合をＣ≡Ｃ三重結合に置換した基であり、１つだけでなく２つ以上の単結合が三重結合に置換された基（アルカジイン－イルやアルカトリイン－イルとも呼ばれる）も含める。
「シクロアルキル」は、例えば炭素数３～２４のシクロアルキルであり、好ましくは、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３～１２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、または炭素数５のシクロアルキルなどである。
具体的な「シクロアルキル」は、例えば、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、もしくはこれらの炭素数１～５や炭素数１～４のアルキル（特にメチル）置換体、ビシクロ［１．１．０］ブチル、ビシクロ［１．１．１］ペンチル、ビシクロ［２．１．０］ペンチル、ビシクロ［２．１．１］ヘキシル、ビシクロ［３．１．０］ヘキシル、ビシクロ［２．２．１］ヘプチル（ノルボルニル）、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、またはデカヒドロアズレニルなどである。
「シクロアルキレン」は、例えば炭素数３～２４のシクロアルキレンであり、好ましくは、炭素数３～２０のシクロアルキレン、炭素数３～１６のシクロアルキレン、炭素数３～１４のシクロアルキレン、炭素数３～１２のシクロアルキレン、炭素数５～１０のシクロアルキレン、炭素数５～８のシクロアルキレン、炭素数５～６のシクロアルキレン、または炭素数５のシクロアルキレンなどである。
具体的な「シクロアルキレン」は、例えば、上述した「シクロアルキル」（１価の基）から１つの水素を除いて二価の基にした構造があげられる。
「シクロアルケニル」は、上述した「シクロアルキル」における少なくとも１組の２つの炭素の間の単結合が二重結合となった構造を有する基（例えば、－ＣＨ2－ＣＨ2－が－ＣＨ＝ＣＨ－に置き換わった基）であって、アリールに該当しない基があげられる。具体的には、１－シクロヘキセニル、１－シクロペンテニル等があげられる。
「アルコキシ」は、「Ａｌｋ－Ｏ－（Ａｌｋはアルキル）」で表される基であり、このアルキルの詳細については上述した「アルキル」の説明を引用できる。
「アリールオキシ」は、「Ａｒ－Ｏ－（Ａｒはアリール）」で表される基であり、このアリールの詳細については上述した「アリール」の説明を引用できる。
「置換シリル」は、例えば、アリール、アルキル、およびシクロアルキルの少なくとも１つで置換されたシリルであり、好ましくは、トリアリールシリル、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、またはアルキルジシクロアルキルシリルである。
「トリアリールシリル」は、３つのアリールで置換されたシリル基であり、このアリールの詳細については上述した「アリール」の説明を引用できる。
具体的な「トリアリールシリル」は、例えば、トリフェニルシリル、ジフェニルモノナフチルシリル、モノフェニルジナフチルシリル、またはトリナフチルシリルなどである。
「トリアルキルシリル」は、３つのアルキルで置換されたシリル基であり、このアルキルの詳細については上述した「アルキル」の説明を引用できる。
具体的な「トリアルキルシリル」は、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリｎ－プロピルシリル、トリイソプロピルシリル、トリｎ－ブチルシリル、トリイソブチルシリル、トリｓ－ブチルシリル、トリｔ－ブチルシリル、エチルジメチルシリル、ｎ－プロピルジメチルシリル、イソプロピルジメチルシリル、ｎ－ブチルジメチルシリル、イソブチルジメチルシリル、ｓ－ブチルジメチルシリル、ｔ－ブチルジメチルシリル、メチルジエチルシリル、ｎ－プロピルジエチルシリル、イソプロピルジエチルシリル、ｎ－ブチルジエチルシリル、ｓ－ブチルジエチルシリル、ｔ－ブチルジエチルシリル、メチルジｎ－プロピルシリル、エチルジｎ－プロピルシリル、ｎ－ブチルジｎ－プロピルシリル、ｓ－ブチルジｎ－プロピルシリル、ｔ－ブチルジｎ－プロピルシリル、メチルジイソプロピルシリル、エチルジイソプロピルシリル、ｎ－ブチルジイソプロピルシリル、ｓ－ブチルジイソプロピルシリル、またはｔ－ブチルジイソプロピルシリルなどである。
「トリシクロアルキルシリル」は、３つのシクロアルキルで置換されたシリル基であり、このシクロアルキルの詳細については上述した「シクロアルキル」の説明を引用できる。
具体的な「トリシクロアルキルシリル」は、例えば、トリシクロペンチルシリルまたはトリシクロヘキシルシリルなどである。
「ジアルキルシクロアルキルシリル」は、２つのアルキルおよび１つのシクロアルキルで置換されたシリル基であり、このアルキルおよびシクロアルキルの詳細については上述した「アルキル」および「シクロアルキル」の説明を引用できる。
「アルキルジシクロアルキルシリル」は、１つのアルキルおよび２つのシクロアルキルで置換されたシリル基であり、このアルキルおよびシクロアルキルの詳細については上述した「アルキル」および「シクロアルキル」の説明を引用できる。
＜同一の原子に結合する２つの基が互いに結合する場合＞
本明細書において同一の原子に結合する２つの基について互いに結合して環を形成していてもよいという場合、単結合または連結基（これらをまとめて結合基ともいう）により結合していればよく、連結基としては、－ＣＨ2－ＣＨ2－、－ＣＨＲ－ＣＨＲ－、－ＣＲ2－ＣＲ2－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）2－、－Ｓｉ（－Ｒ）2－、または－Ｓｅ－があげられ、例えば以下の構造があげられる。なお、前記－ＣＨＲ－ＣＨＲ－のＲ、－ＣＲ2－ＣＲ2－のＲ、－ＣＲ＝ＣＲ－のＲ、－Ｎ（－Ｒ）－のＲ、－Ｃ（－Ｒ）2－のＲ、および－Ｓｉ（－Ｒ）2－のＲは、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、シクロアルキルで置換されていてもよいアルキル、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアルケニル、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアルキニル、またはアルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいシクロアルキルである。また、隣接する２つのＲ同士が結合して環を形成し、シクロアルキレン、アリーレン、またはヘテロアリーレンを形成していてもよい。
Figure 2023095770000012
結合基としては、単結合、連結基としての－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）2－、－Ｓｉ（－Ｒ）2－、および－Ｓｅ－が好ましく、単結合、連結基としての－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、および－Ｃ（－Ｒ）2－がより好ましく、単結合、連結基としての－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、および－Ｓ－がさらに好ましく、単結合が最も好ましい。
結合基により２つのＲが結合する位置は、結合可能な位置であれば特に限定されないが、最も隣接する位置で結合することが好ましく、例えば２つの基がフェニルである場合、フェニルにおける「Ｃ」や「Ｓｉ」の結合位置（１位）を基準としてオルト（２位）の位置同士で結合することが好ましい（上記構造式を参照）。
１．多環芳香族化合物
＜化合物の全体構造の説明＞
本発明者らは、芳香環をホウ素、窒素、酸素、硫黄などのヘテロ元素で連結した多環芳香族化合物が、大きなＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップ（薄膜におけるバンドギャップＥｇ）を有することを見出した。これは、ヘテロ元素を含む６員環は芳香族性が低く、共役系の拡張に伴うＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップの減少が抑制されたことが原因である。また、ヘテロ元素の種類および連結方法に応じてＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップを任意に変更できることを見出した。これは、ヘテロ元素の空軌道またはローンペアの空間的広がりおよびエネルギーに応じてＨＯＭＯ、ＬＵＭＯのエネルギーを任意に動かせることが原因となっていると考えられる。
これらの多環芳香族化合物は、ヘテロ元素の電子的な摂動により励起状態のＳＯＭＯ１およびＳＯＭＯ２が各原子上に局在化することで、蛍光発光ピークの半値幅が狭く、有機ＥＬ素子のドーパントとして利用した場合に高い色純度の発光が得られる。同様の理由でΔＥS1T1が小さくなって熱活性型遅延蛍光を示し、有機ＥＬ素子のエミッティングドーパントとして利用した場合に高い効率を得ることができる。
さらには、置換基の導入により、ＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギーを任意に動かすことができるため、イオン化ポテンシャルや電子親和力を周辺材料に応じて最適化することが可能である。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。
本発明の多環芳香族化合物は、下記式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有し、Ｘとして、式（２）で表される基を少なくとも１つ含むか、または式（２’）で表される基を少なくとも１つ含む。
Figure 2023095770000013
＜式（２）＞
式（２）で表される基は２つの＊の一方で、Ａ環に結合し、他方でＢ環またはＣ環に結合する。なお、後述する環を共有するようにして結合した構造単位の２つまたは３つからなる構造においては、式（２）で表される基がＢ環およびＢ環、Ｂ環およびＣ環、またはＣ環およびＣ環に結合することもある。式（２）中、ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝または－Ｎ＝であり、ＲRは水素または置換基であり、単結合または連結基によりＲ環と結合していてもよく、ＬRは＞Ｓ、＞Ｓｅまたは＞Ｔｅであり、Ｒ環は置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環である。
Ｘとして式（２）で表される基を含むことによって、芳香環を連結する窒素がＳ、ＳｅまたはＴｅを含むヘテロアリールで置換されている構造を有している本発明の多環芳香族化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に用いた場合、このような構造を有していない多環芳香族化合物を用いた場合と比較して、高輝度側で外部量子効率が下がる現象（ＥＱＥのロールオフ）が抑えられ、また素子寿命が長くなることが見出された。これは、Ｓ、ＳｅまたはＴｅによる重原子効果によって熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）が加速されているため、また、Ｔ１状態に滞留する時間が短くなることでＴ１からの分解が起こりにくくなっているためと考えられる。
重原子効果の観点からは、ＬRはＳｅまたはＴｅが好ましく、Ｔｅが最も好ましい。安定性の観点からはＬRはＳが好ましい。
ＺRは波長の観点からは－Ｎ＝が好ましく、合成の観点からは－Ｃ（－ＲR）＝が好ましい。ＲRはメチルまたは置換もしくは無置換のフェニルが好ましく、無置換のフェニルがより好ましい。ＬRがＳであり、かつＲ環が置換または無置換のベンゼン環である式（２）で表される基において、ＲRがメチルまたは置換もしくは無置換のフェニルであることにより、合成される化合物が安定となり、有機ＥＬ素子の製造に用いた際に、素子寿命が長くなる。また、ホウ素化反応の反応選択性が良くなり、収率が向上する。
ＲRは、単結合または連結基によりＲ環と結合していてもよい。連結基としては－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）2－、－Ｓｉ（－Ｒ）2－、または－Ｓｅ－などがあげられる。「－Ｎ（－Ｒ）－」のＲ、「－Ｃ（－Ｒ）2－」のＲ、および「－Ｓｉ（－Ｒ）2－」のＲは、それぞれ独立して、水素、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アルキル、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アルケニル、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アルキニル、または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シクロアルキルである。また、同一の元素に結合する２つのＲ同士が結合して環を形成していてもよい。ＲRがＲ環と結合する場合は単結合で結合していることが好ましい。
式（２）において円内の「Ｒ」は円で示される環構造を示す符号であり、Ｒ環は、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環である。Ｒ環は、その構造中のアリール環またはヘテロアリール環の環上で互いに隣接する２つの炭素に結合手を有する２価の基を形成し、２つの結合手でＬRおよびＺRに結合している。
Ｒ環における置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環において、「置換もしくは無置換の（置換または無置換の）」というときの置換基としては、置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基が好ましい。
Ｒ環は、置換または無置換のベンゼン環が好ましく、無置換のベンゼン環がより好ましい。
式（２）で表される基は式（２Ａ）で表される基であることが好ましい。
Figure 2023095770000014
式（２Ａ）において、Ｚrは、ＲRが水素、メチルもしくはフェニルである－Ｃ（－ＲR）＝であるか、または－Ｎ＝であり、Ｒrはそれぞれ独立して水素、メチルまたはフェニルである。ＲRはフェニルであることが好ましく、Ｒrはいずれも水素であることが好ましい。
Ｘとして式（２）で表される基を含む形態の本発明の多環芳香族化合物において、式（２）で表される基の数は１～（Ｘの数）であり、１～（Ｘの数）／２であることが好ましい。本形態の多環芳香族化合物のＸの数（式（１）で表される構造単位の数）にかかわらず、式（２）で表される基の数は１個または２個であることが好ましく、１個であることがさらに好ましい。
式（２）で表される基となっているＸの位置は特に限定されない。
＜式（２’）＞
式（２’）で表される基は２つの＊の一方で、Ａ環に結合し、他方でＢ環またはＣ環に結合する。なお、後述する環を共有するようにして結合した構造単位の２つまたは３つからなる構造においては、式（２’）で表される基がＢ環およびＢ環、Ｂ環およびＣ環、またはＣ環およびＣ環に結合することもある。式（２’）中、ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝または－Ｎ＝であり、ＺZは－Ｃ（－ＲZ）＝または－Ｎ＝であり、ＲRは水素または置換基であり、ＲZは水素または置換基であり、ＲRとＲRに隣接するＲZとは単結合または連結基により互いに結合していてもよく、ＬZは＞Ｓｅまたは＞Ｔｅである。
Ｘとして式（２’）で表される基を含むことによって、芳香環を連結する窒素がＳｅまたはＴｅを含むヘテロアリールで置換されている構造を有している本態様の多環芳香族化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に用いた場合、このような構造を有していない多環芳香族化合物を用いた場合と比較して、高輝度側で外部量子効率が下がる現象（ＥＱＥのロールオフ）が抑えられ、また素子寿命が長くなることが見出された。これは、ＳｅまたはＴｅによる重原子効果によって熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）が加速されているため、また、Ｔ１状態に滞留する時間が短くなることでＴ１からの分解が起こりにくくなっているためと考えられる。
ＺRは波長の観点からは－Ｎ＝が好ましく、合成の観点からは－Ｃ（－ＲR）＝が好ましい。ＲRは水素、メチルまたは置換もしくは無置換のフェニルが好ましく、水素がより好ましい。ＺZはいずれも－Ｃ（－ＲZ）＝であることが好ましい。ＬZに隣接する炭素に結合するＲZはメチルまたは置換もしくは無置換のフェニルが好ましく、無置換のフェニルがより好ましい。他方のＲZは水素であることが好ましい。
ＲRとＲRに隣接するＲZとは単結合または連結基により互いに結合していてもよい。連結基としては－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）2－、－Ｓｉ（－Ｒ）2－、または－Ｓｅ－などがあげられる。「－Ｎ（－Ｒ）－」のＲ、「－Ｃ（－Ｒ）2－」のＲ、および「－Ｓｉ（－Ｒ）2－」のＲは、それぞれ独立して、水素、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アルキル、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アルケニル、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アルキニル、または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シクロアルキルである。また、同一の元素に結合する２つのＲ同士が結合して環を形成していてもよい。
Ｘとして式（２’）で表される基を含む形態の本発明の多環芳香族化合物において、式（２’）で表される基の数は１～（Ｘの数）であり、１～（Ｘの数）／２であることが好ましい。本形態の多環芳香族化合物のＸの数（式（１）で表される構造単位の数）にかかわらず、式（２’）で表される基の数は１個または２個であることが好ましく、１個であることがさらに好ましい。
式（２’）で表される基となっているＸの位置は特に限定されない。
＜化合物中の環構造の説明＞
式（１）において円内の「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は各円で示される環構造を示す符号である。式（１）で表される構造単位は、Ａ環、Ｂ環、およびＣ環である少なくとも３つの芳香族環をホウ素、酸素、窒素、硫黄などのヘテロ元素で連結してさらに環構造が形成された構造を有する。形成されている環構造は少なくとも５つの環から構成される縮合環構造である。
Ａ環、Ｂ環、およびＣ環は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環である。式（１）で表される構造単位のＡ環、Ｂ環、およびＣ環における置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環において、「置換もしくは無置換の（置換または無置換の）」というときの置換基としては、置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基が好ましい。
Ａ環は、その構造中のアリール環またはヘテロアリール環の環上で連続する３つの炭素に結合手を有する３価の基を形成している。この３つの結合手でそれぞれ２つのＸおよびＹに結合する。Ａ環がＲXに結合しているときは、４価または５価の基になっていてもよい。Ａ環中で上記の３つの結合手を有する炭素を環構成元素とする環は５員環または６員環であることが好ましく、６員環であることがより好ましい。この環はさらに他の環と縮合していてもよい。６員環の例としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環などがあげられる。６員環がさらに他の環と縮合している例としては、ナフタレン環、キノリン環、ジヒドロフェナントレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環などがあげられる。５員環の例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、チアゾール環などがあげられる。５員環がさらに他の環と縮合している例としては、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環などがあげられる。
Ｂ環、Ｃ環はいずれも、その構造中のアリール環またはヘテロアリール環の環上で互いに隣接する２つの炭素に結合手を有する２価の基を形成している。Ｂ環は上記の２つの結合手でＸおよびＹに結合し、Ｃ環は上記の２つの結合手でＹおよびＸに結合している。Ｂ環、Ｃ環がそれぞれさらにＲXに結合しているときは、３価または４価の基になっていてもよい。Ｂ環、Ｃ環中で上記の２つの結合手を有する炭素を環構成元素とする環は５員環または６員環であることが好ましく、６員環であることがより好ましい。この環はさらに他の環と縮合していてもよい。６員環の例としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環などがあげられる。６員環がさらに他の環と縮合している例としては、ナフタレン環、キノリン環、ジヒドロフェナントレン環（特に９，１０―ジヒドロフェナントレン環）、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環などがあげられる。５員環の例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、チアゾール環などがあげられる。５員環がさらに他の環と縮合している例としては、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環などがあげられる。
＜構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造＞
本発明の多環芳香族化合物は式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物である。上記構造単位の１つからなる構造を有する多環芳香族化合物は、式（１）で表される構造単位として上記で説明した式で表される多環芳香族化合物である。式（１）で表される構造単位の２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物としては、式（１）で表される構造単位として上記で説明した式で表される多環芳香族化合物の多量体に該当する化合物である。多量体は、２～６量体が好ましく、２～３量体がより好ましい。多量体は、１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、上記構造単位に含まれる任意の環（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Ｃ環環）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。また、上記構造単位に含まれる任意の環（Ａ環、Ｂ環、またはＣ環）およびそれに結合するＸ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い。上記単位構造が単結合、炭素数１～３のアルキレン、フェニレン、ナフチレンなどの連結基で複数結合した形態であってもよい。これらのうち、環を共有するようにして結合した形態が好ましい。
環を共有するようにして結合した構造単位の２つまたは３つからなる構造の例を以下に示す。
Figure 2023095770000015
＜Ｙの説明＞
各式中のＹは、＞Ｂ－、＞Ｐ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ａｌ－、＞Ｇａ－、＞Ａｓ－、＞Ｃ（－ＲY）－、＞Ｓｉ（－ＲY）－、または＞Ｇｅ（－ＲY）－であり、ＲYは、それぞれ独立して、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る。＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ｃ（－ＲY）－、＞Ｓｉ（－ＲY）－、または＞Ｇｅ（－Ｒ）－の場合には、Ａ環、Ｂ環、およびＣ環と結合する原子は、Ｐ、Ｃ、Ｓｉ、またはＧｅである。Ｙは、＞Ｂ－、＞Ｐ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ｃ（－ＲY）－、または＞Ｓｉ（－ＲY）－が好ましく、＞Ｂ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、または＞Ｐ（＝Ｓ）－がより好ましく、＞Ｂ－が特に好ましい。
＜Ｘの説明＞
式（２）または式（２’）で表される基以外のＸは、それぞれ独立して、＞Ｎ－ＲX（式（２）または式（２’）で表される基を除く）、＞Ｏ、＞Ｓ、＞Ｃ（－ＲX）2、＞Ｓｉ（－ＲX）2、または＞Ｓｅであり、ＲXは、それぞれ独立して、水素、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、＞Ｃ（－ＲX）2の２つのＲXおよび＞Ｓｉ（－ＲX）2の２つのＲXは、それぞれ、単結合または連結基により結合していてもよい。
式（２）または式（２’）で表される基以外のＸとしては＞Ｎ－ＲX、＞Ｏ、または＞Ｓが好ましい。式（２）または式（２’）で表される基以外のＸの少なくとも１つは＞Ｎ－ＲX（式（２）または式（２’）で表される基を除く）であることが好ましい。＞Ｎ－ＲXにおけるＲXは置換または無置換のフェニルが好ましい。
後述の式（１Ｂ）で表される化合物においてはＸがいずれも＞Ｎ－ＲXまたは＞Ｓのものが優れたＴＡＤＦ性の観点および青色発光材料として好ましい発光を示す発光波長の観点から好ましく、Ｘが＞Ｎ－ＲXが２～３個、＞Ｓが２～１個のものが優れたＴＡＤＦ性の両立の観点から最も好ましい。また、式（１Ｂ）で表される化合物は、より短波長の発光を得るという観点からはＸ中１～２個が＞Ｏであることが好ましく、ＴＡＤＦ性の観点から＞Ｏが０個であるか、＞Ｏが２個であって偏在している構造が好ましい。
＜Ｘと環との結合による環構造の変化の説明＞
Ｘ中のＲXは、単結合または連結基によりＡ環、Ｂ環およびＣ環からなる群より選択される１つまたは２つと連結基または単結合により結合していてもよい。具体的には、該当するＲXが含まれるＸが直接結合している環（ＲXのβ位にある炭素原子が環構成原子として含まれている環）のうち、いずれか一方または双方（好ましくはいずれか一方）と結合していてもよい。
ＲXがＡ環、Ｂ環、Ｃ環における少なくとも１つの環と結合する場合の連結基としては、－ＣＨ2－ＣＨ2－、－ＣＨＲ－ＣＨＲ－、－ＣＲ2－ＣＲ2－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）2－、－Ｓｉ（－Ｒ）2－、または－Ｓｅ－などがあげられる。これらのうち、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、および－Ｃ（－Ｒ）2－が好ましく、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、および－Ｓ－がより好ましく、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、および－Ｓ－がさらに好ましい。前記「－ＣＨＲ－ＣＨＲ－」のＲ、「－ＣＲ2－ＣＲ2－」のＲ、「－ＣＲ＝ＣＲ－」のＲ、「－Ｎ（－Ｒ）－」のＲ、「－Ｃ（－Ｒ）2－」のＲ、および「－Ｓｉ（－Ｒ）2－」のＲは、それぞれ独立して、水素、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アルキル、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アルケニル、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アルキニル、または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シクロアルキルである。また、同一の元素に結合する２つのＲ同士が結合して環を形成していてもよい。さらに、隣接する２つのＲ同士が結合して、シクロアルキレン環、アリーレン環、およびヘテロアリーレン環を形成していてもよい。これらの環もまた、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。
ＲXが連結基または単結合によりＡ環、Ｂ環、Ｃ環における少なくとも１つの環と結合している構造の例としては、下記式（１－３－１）で表される、Ｘが縮合環Ｂ’に取り込まれた環構造を有する化合物、および下記式（１－３－２）で表される、Ｘが縮合環Ａ’に取り込まれた環構造を有する化合物があげられる。形成されてできた縮合環Ｂ’（または縮合環Ａ’）は例えば、カルバゾール環、フェノキサジン環、またはフェノチアジン環である。
Figure 2023095770000016
環構造と環構造とを連結するＸの少なくとも１つが、＞Ｎ－ＲXであって、このＲXが、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、連結基または単結合によりＡ環、Ｂ環、またはＣ環の少なくとも１つにおけるアリール環またはヘテロアリール環と連結した構造を有していてもよい。
例えば、上記のような連結により、以下の部分構造（Ａ１０）が形成されていてもよい。
Figure 2023095770000017
式（Ａ１０）中、ＲA1～ＲA4はそれぞれ独立して、水素、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、ＲA1～ＲA4の任意の２～４個は連結基または単結合により互いに結合していてもよく、２つの＊の位置でＸが結合する２つの環の一方の環に、＊＊の位置で他方の環に結合している。すなわち、式（Ａ１０）中のＮはＸが＞Ｎ－ＲXであるというときの＞Ｎ－ＲXのＮである。２つの＊の位置で結合する環上の原子は互いに隣接する原子（炭素原子が好ましい）であればよい。式（Ａ１０）で表される部分構造は結合解離エネルギー（ＢＤＥ）の弱いＮ－Ｃ結合を含むが、環を形成するもう１つの結合があることでＮ－Ｃ結合の切断時にも逆反応（再結合反応）が促進されるため、より安定な構造になる。したがって、このような構造を有する本発明の多環芳香族化合物を用いて製造される有機ＥＬ素子では素子寿命が長くなることが期待される。本発明の多環芳香族化合物に式（Ａ１０）で表される構造が含まれるとき、その数は１つまたは２つであればよい。
式（Ａ１０）中、ＲA1～ＲA4は水素、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、ＲA1～ＲA4の任意の２～４個は連結基により互いに連結していてもよい。
ＲA1～ＲA4は、任意の２個（ＲA1およびＲA4、ＲA1およびＲA4ならびにＲA1およびＲA4、ＲA1およびＲA2、ＲA3およびＲA4、ＲA1およびＲA4ならびにＲA1およびＲA4）が連結基または単結合により互いに結合していることが好ましく、ＲA1およびＲA4が連結基または単結合により互いに結合していることがより好ましい。互いに結合して形成されている２価の基としては、アルキレンがあげられる。当該アルキレンにおける少なくとも１つの水素はアルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよく、当該アルキレンにおける少なくとも１つ（好ましくは１つ）の－ＣＨ2－は－Ｏ－および－Ｓ－で置換されていてもよい。互いに結合して形成されている２価の基としては、炭素数２～５の直鎖アルキレンが好ましく、炭素数３または４の直鎖アルキレンがより好ましく、炭素数４の直鎖アルキレン（－（ＣＨ2）4－）がさらに好ましい。炭素数４の直鎖アルキレン（－（ＣＨ2）4－）は無置換であることが特に好ましい。
連結基による連結に関与していない残りのＲA1～ＲA4は、それぞれ独立して、水素または置換されていてもよいアルキルであることが好ましく、置換されていてもよい炭素数１～６のアルキルであることがより好ましく、無置換の炭素数１～６のアルキルであることがさらに好ましく、いずれもメチルであることが最も好ましい。
すなわち、式（Ａ１０）で表される部分構造としては、以下式（Ａ１１）で表される構造が好ましい。
Figure 2023095770000018
 式（Ａ１１）中、Ｍｅはメチルであり、２つの＊の位置でＸが結合する２つの環の一方の環に、＊＊の位置で他方の環に結合している。
＜式（１Ａ）～式（１Ｐ）＞
式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造の例としては、以下式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）のいずれかで表される構造をあげることができる。
Figure 2023095770000019
Figure 2023095770000020
上記式中、ＹおよびＸは式（１）中の、ＹおよびＸとそれぞれ同義であり、好ましい範囲も同一である。
上記式中、Ｚは－Ｃ（－ＲZ）＝または－Ｎ＝である。
ＲZは、それぞれ独立して、水素、置換基群Ｚから選択されるいずれかの置換基または式（Ａ３０）で表される置換基であり、隣接するＲZが結合してそれらが直接結合している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、形成された環は置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基で置換されていてもよい。
－Ｚ＝Ｚ－はそれぞれ独立して＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏ、＞Ｃ（－Ｒ）2、＞Ｓｉ（－Ｒ）2、＞Ｓ、または＞Ｓｅであってもよく、前記＞Ｎ－Ｒ、前記＞Ｃ（－Ｒ）2および前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2のＲはそれぞれ独立して水素、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、前記＞Ｃ（－Ｒ）2および前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2の２つのＲは互いに結合して環を形成していてもよい。
ａ～ｇ環の各環においてＺは、０～２個が－Ｎ＝であり残りが－Ｃ（－ＲZ）＝であることが好ましく、０～１個が－Ｎ＝であり残りが－Ｃ（－ＲZ）＝であることがより好ましく、いずれも－Ｃ（－ＲZ）＝であることがさらに好ましい。各式においてＺは、０～８個が－Ｎ＝であり残りが－Ｃ（－ＲZ）＝であることが好ましく、０～３個が－Ｎ＝であり残りが－Ｃ（－ＲZ）＝であることがより好ましく、０～１個が－Ｎ＝であり残りが－Ｃ（－ＲZ）＝であることがさらに好ましく、いずれも－Ｃ（－ＲZ）＝であることが特に好ましい。ＲZである置換基群Ｚより選択されるいずれかの置換基としては、アルキル、アルキルで置換されていてもよいフェニル、アルキルもしくはフェニルで置換されていてもよいジフェニルアミノ、アルキルもしくはフェニルで置換されていてもよいカルバゾリルであることが好ましい。置換基であるＲZとしては後述の好ましい置換基の記載も参照できる。各式においてＲZは０～３個が置換基であり、その他が水素であることが好ましい。特に、置換基であるＲZは、Ｙのパラ位にあることが好ましい。
式（１Ａ）～式（１Ｐ）の各式におけるＺを含む環の構造例を、Ｚを４つ含み、ＸおよびＹに結合する構造の例として以下に示す。なお、下記式中、ＲはＲZと同義であるが、水素を意味せず、Ｒ同士で結合するものを意味しないものとする。また、ｎは０～４の整数であり、ＲNおよびＲcは、水素、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ヘテロアリール、シクロアルキルで置換されていてもよいアルキル、またはアルキルで置換されていてもよいシクロアルキルであり、２つのＲcは互いに結合して環を形成していてもよい。
Figure 2023095770000021
Figure 2023095770000022
Figure 2023095770000023
上記各部分構造において、Ｒはアルキル、アルキルで置換されていてもよいフェニル、または式（Ａ３０）で表される置換基であることが好ましい。ｎは０または１が好ましく、０であることがより好ましい。
式（１Ａ）～式（１Ｐ）の各式においては、各式に含まれる環（ａ～ｃ環、ａ～ｅ環、またはａ～ｇ環）のいずれの環も置換基を有していてもよいベンゼン環である構造、および、１つまたは２つの環が置換基を有していてもよいヘテロアリール環であり、その他が置換基を有していてもよいベンゼン環である構造が好ましい。このときのヘテロアリール環としては、ベンゾチオフェン環が特に好ましい。また、ＴＡＤＦ性の観点から、ベンゾチオフェン環は以下のようにＸおよびＹに結合していることが好ましい。
Figure 2023095770000024
特に、式（１Ｂ）で表される構造において、上記のようにＸおよびＹに結合しているベンゾチオフェン環を１つ含む構造が好ましい。
式（１Ａ）～式（１Ｐ）のいずれかで表される構造のうち、式（１Ａ）、式（１Ｂ）、（式１Ｃ）、式（１Ｄ）、（式１Ｈ）、式（１Ｋ）、または（式１Ｌ）のいずれかで表される構造が好ましく、式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｋ）、または（式１Ｌ）のいずれかで表される構造がより好ましい。
＜好ましい置換基＞
本発明の多環芳香族化合物がドーパント（アシスティングドーパントまたはエミッティングドーパント）として用いられる場合、そのほかドーパントとして用いられる化合物においては、「アルキル」を含む置換基として、下記式（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキルはＡ環、Ｂ環、およびＣ環におけるアリール環またはヘテロアリール環への置換基として、特に好ましいものの１つである。このような嵩高い置換基により分子間距離が増加するため発光量子収率（ＰＬＱＹ）が向上するからである。また、式（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキルが第２の置換基として他の置換基に置換している置換基も好ましい。具体的には、（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキルで置換されたジアリールアミノ、（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキルで置換されたカルバゾリル（好ましくは、Ｎ－カルバゾリル）または（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキルで置換されたベンゾカルバゾリル（好ましくは、Ｎ－ベンゾカルバゾリル）があげられる。ジアリールアミノ、カルバゾリルおよびベンゾカルバゾリルへの式（ｔＲ）の基の置換形態としては、これらの基におけるアリール環またはベンゼン環の一部または全ての水素が式（ｔＲ）の基で置き換えられた例があげられる。
Figure 2023095770000025
式（ｔＲ）中、Ｒa、Ｒb、およびＲcはそれぞれ独立して炭素数１～２４のアルキルであり、前記アルキルにおける任意の－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、式（ｔＲ）で表される基は＊を結合位置とする。
Ｒa、ＲbおよびＲcの「炭素数１～２４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、炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）、炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）、炭素数１～６のアルキル（炭素数３～６の分岐鎖アルキル）、炭素数１～４のアルキル（炭素数３～４の分岐鎖アルキル）があげられる。
式（ｔＲ）におけるＲa、Ｒb、およびＲcの炭素数の合計は炭素数３～２０が好ましく、炭素数３～１０が特に好ましい。
Ｒa、Ｒb、およびＲcの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。
式（ｔＲ）で表される基としては、例えばｔ－ブチル、ｔ－アミル、１－エチル－１－メチルプロピル、１，１－ジエチルプロピル、１，１－ジメチルブチル、１－エチル－１－メチルブチル、１，１，３，３－テトラメチルブチル、１，１，４－トリメチルペンチル、１，１，２－トリメチルプロピル、１，１－ジメチルオクチル、１，１－ジメチルペンチル、１，１－ジメチルヘプチル、１，１，５－トリメチルヘキシル、１－エチル－１－メチルヘキシル、１－エチル－１，３－ジメチルブチル、１，１，２，２－テトラメチルプロピル、１－ブチル－１－メチルペンチル、１，１－ジエチルブチル、１－エチル－１－メチルペンチル、１，１，３－トリメチルブチル、１－プロピル－１－メチルペンチル、１，１，２－トリメチルプロピル、１－エチル－１，２，２－トリメチルプロピル、１－プロピル－１－メチルブチル、１，１－ジメチルヘキシルなどがあげられる。これらのうち、ｔ－ブチルおよびｔ－アミルが好ましい。
本発明の多環芳香族化合物における置換基としては式（Ａ３０）で表される置換基も好ましい。
Figure 2023095770000026
式（Ａ３０）中、
Ａｋは水素、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルケニル、置換もしくは無置換のシクロアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルケニルであり、当該アルキル、シクロアルキルおよびシクロアルケニルにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－または－Ｓ－で置き換えられていてもよく、
ＲAkは、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、ＲAkは連結基または単結合によりＡｋと結合していてもよく、＊は結合位置である。
式（Ａ３０）中、Ａｋが上記の置換基であることによりＮ上の非共有電子対と共役しないため、非共有電子対を結合先のπ電子と共役させることができ、同位置にアリール等がある場合と比べてより大きな波長変更が可能である。また、多重共鳴効果への影響についても同様であり、熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）性のより大きな改善が可能である。
ＲAkはアルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであることが好ましく、アルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであることがより好ましく、アルキルで置換されていてもよいアリールであることがさらに好ましく、メチルで置換されていてもよいフェニルであることが特に好ましい。
式（Ａ３０）中、Ａｋ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ることが好ましく、炭素数１～４のアルキルまたは炭素数３～８のシクロアルキルであることが好ましく、炭素数１～４のアルキルであることがより好ましく、メチルであることがさらに好ましい。
式（Ａ３０）中のＬが＞Ｎ－ＲであるときのＲはＡｋと同じであっても異なっていてもよく、異なっていることが好ましい。
ＲAkは連結基または単結合によりＡｋと結合していてもよい。このときの連結基としては＞Ｏ、＞Ｓまたは＞Ｓｉ（－Ｒ）2などがあげられる。＞Ｓｉ（－Ｒ）2のＲは、水素、炭素数６～１２のアリール、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る。ＲAkが連結基または単結合によりＡｋと結合した構造の例としては以下があげられる。
Figure 2023095770000027
 上記各式中、＊は結合位置である。
本発明の多環芳香族化合物などのドーパント（アシスティングドーパントまたはエミッティングドーパント）として用いられる化合物が有する置換基の構造の立体障害性、電子供与性および電子求引性によって、発光波長を調整することができる。好ましくは以下の構造式で表される基であり、より好ましくは、メチル、ｔ－ブチル、ｔ－アミル、ｔ－オクチル、ネオペンチル、アダマンチル、フェニル、ｏ－トリル、ｐ－トリル、２，４－キシリル、２，５－キシリル、２，６－キシリル、２，４，６－メシチル、ジフェニルアミノ、ジ－ｐ－トリルアミノ、ビス（ｐ－（ｔ－ブチル）フェニル）アミノ、カルバゾリル、３，６－ジメチルカルバゾリル、３，６－ジ－ｔ－ブチルカルバゾリルおよびフェノキシであり、さらに好ましくは、メチル、ｔ－ブチル、ｔ－アミル、ｔ－オクチル、ネオペンチル、アダマンチル、フェニル、ｏ－トリル、２，６－キシリル、２，４，６－メシチル、ジフェニルアミノ、ジ－ｐ－トリルアミノ、ビス（ｐ－（ｔ－ブチル）フェニル）アミノ、カルバゾリル、３，６－ジメチルカルバゾリルおよび３，６－ジ－ｔ－ブチルカルバゾリルである。合成の容易さの観点からは、立体障害が大きい方が選択的な合成のために好ましく、具体的には、ｔ－ブチル、ｔ－アミル、ｔ－オクチル、アダマンチル、ｏ－トリル、ｐ－トリル、２，４－キシリル、２，５－キシリル、２，６－キシリル、２，４，６－メシチル、ジ－ｐ－トリルアミノ、ビス（ｐ－（ｔ－ブチル）フェニル）アミノ、３，６－ジメチルカルバゾリルおよび３，６－ジ－ｔ－ブチルカルバゾリルが好ましい。
下記構造式において、＊は結合位置を表す。
Figure 2023095770000028
Figure 2023095770000029
Figure 2023095770000030
Figure 2023095770000031
Figure 2023095770000032
Figure 2023095770000033
Figure 2023095770000034
Figure 2023095770000035
Figure 2023095770000036
Figure 2023095770000037
Figure 2023095770000038
Figure 2023095770000039
Figure 2023095770000040
本発明の多環芳香族化合物は、上述の式（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキル（ｔ－ブチルあるいはｔ－アミルなど）、ネオペンチルまたはアダマンチルを少なくとも１つ含む構造であることが好ましく、式（ｔＲ）で表されるターシャリ－アルキル（ｔ－ブチルあるいはｔ－アミルなど）を含むことが好ましい。このような嵩高い置換基により分子間距離が増加するため発光量子収率（ＰＬＱＹ）が向上するからである。また、置換基としては、ジアリールアミノも好ましい。さらに、式（ｔＲ）の基で置換されたジアリールアミノ、式（ｔＲ）の基で置換されたカルバゾリル（好ましくは、Ｎ－カルバゾリル）または式（ｔＲ）の基で置換されたベンゾカルバゾリル（好ましくは、Ｎ－ベンゾカルバゾリル）も好ましい。ジアリールアミノ、カルバゾリルおよびベンゾカルバゾリルへの式（ｔＲ）の基の置換形態としては、これらの基におけるアリール環またはベンゼン環の一部または全ての水素が式（ｔＲ）の基で置換された例があげられる。
式（１）中、Ａ環、Ｂ環、およびＣ環におけるアリール環またはヘテロアリール環の置換基は以下の式（Ａ２０）で表される置換基であってもよい。
Figure 2023095770000041
式（Ａ２０）で表される置換基は、２つの＊でアリール環またはヘテロアリール環の環上で隣接する２つの原子にそれぞれ結合し、
式（Ａ２０）中、Ｌは＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏ、＞Ｓｉ（－Ｒ）2または＞Ｓであり、前記＞Ｎ－ＲのＲは、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2のＲは、水素、置換されていてもよいアリール、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、また連結基によって互いに結合していてもよく、また、前記＞Ｎ－Ｒおよび前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2のＲの少なくとも１つは連結基または単結合により前記Ａ環、Ｂ環、ＲXCおよびＲAからなる群より選択される少なくとも１つと結合していてもよく、
ｒは１～４の整数であり、
ＲAはそれぞれ独立して水素、置換もしくは無置換のアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、任意のＲAは他の任意のＲAと連結基または単結合により互いに結合していてもよい。
上記の置換基の例としては以下のいずれかで表される置換基があげられる。
Figure 2023095770000042
各式中、＊で、Ａ環、Ｂ環、Ｃ環中のいずれかのアリール環またはヘテロアリール環の環上で連続（隣接）する２つまたは３つの原子にそれぞれ結合していればよい。
＜シクロアルカン縮合＞
式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造有する多環芳香族化合物におけるアリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよい。式（１Ａ）～式（１Ｐ）のいずれかの式で表される構造を有する多環芳香族化合物も同様であり、この後の説明はこれらいずれかの式で表される多環芳香族化合物にも同様に当てはまる。
シクロアルカンとしては、炭素数３～２４のシクロアルカンであればよい。このときのシクロアルカンにおける少なくとも１つの水素は、炭素数６～３０のアリール、炭素数２～３０のヘテロアリール、炭素数１～２４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、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよい。
シクロアルカンは、炭素数３～２０のシクロアルカンであって、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの水素が、炭素数６～１６のアリール、炭素数２～２２のヘテロアリール、炭素数１～１２のアルキルまたは炭素数３～１６のシクロアルキルで置換されていてもよいシクロアルカンであることが好ましい。
「シクロアルカン」としては、炭素数３～２４のシクロアルカン、炭素数３～２０のシクロアルカン、炭素数３～１６のシクロアルカン、炭素数３～１４のシクロアルカン、炭素数５～１０のシクロアルカン、炭素数５～８のシクロアルカン、炭素数５～６のシクロアルカン、炭素数５のシクロアルカンなどがあげられる。
具体的なシクロアルカンとしては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、ノルボルナン（ビシクロ［２．２．１］ヘプタン）、ビシクロ［１．１．０］ブタン、ビシクロ［１．１．１］ペンタン、ビシクロ［２．１．０］ペンタン、ビシクロ［２．１．１］ヘキサン、ビシクロ［３．１．０］ヘキサン、ビシクロ［２．２．２］オクタン、アダマンタン、ジアマンタン、デカヒドロナフタレンおよびデカヒドロアズレン、ならびに、これらの炭素数１～５のアルキル（特にメチル）置換体、ハロゲン（特にフッ素）置換体および重水素置換体などがあげられる。
上記の例の中でも、例えば下記構造式に示すような、シクロアルカンのα位の炭素（アリール環またはヘテロアリール環に縮合するシクロアルキルにおいて、縮合部位の炭素に隣接する位置の炭素）に少なくとも１つの置換基を有する構造が好ましく、α位の炭素に２つの置換基を有する構造がより好ましく、２つのα位の炭素がいずれも２つの置換基を有する（合計４つの置換基を有する）構造がさらに好ましい。この置換基としては、炭素数１～５のアルキル（特にメチル）、ハロゲン（特にフッ素）および重水素などがあげられる。特に、アリール環またはヘテロアリール環において隣接する炭素原子に下記式（Ｂ）で表される部分構造が結合した構造となっていることが好ましい。
Figure 2023095770000043
 式（Ｂ）中、＊は結合位置を示す。
１つのアリール環またはヘテロアリール環に縮合するシクロアルカンの数は、１～３個が好ましく、１個または２個がより好ましく、１個がさらに好ましい。例えば１つのベンゼン環（フェニル）に１個または複数のシクロアルカンが縮合した例を以下に示す。＊は結合位置を示し、その位置はベンゼン環を構成しかつシクロアルカンを構成していない炭素のいずれであってもよい。式（Ｃｙ－１－４）および式（Ｃｙ－２－４）のように縮合したシクロアルカン同士が縮合してもよい。縮合される環（基）がベンゼン環（フェニル）以外の他のアリール環またはヘテロアリール環の場合であっても、縮合するシクロアルカンがシクロペンタンまたはシクロヘキサン以外の他のシクロアルカンの場合であっても、同様である。
Figure 2023095770000044
シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置換されていてもよい。例えば１つのベンゼン環（フェニル）に縮合したシクロアルカンにおける１個または複数の－ＣＨ2－が－Ｏ－で置換された例を以下に示す。縮合される環（基）がベンゼン環（フェニル）以外の他のアリール環またはヘテロアリール環の場合であっても、縮合するシクロアルカンがシクロペンタンまたはシクロヘキサン以外の他のシクロアルカンの場合であっても、同様である。
Figure 2023095770000045
シクロアルカンは少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、この置換基としては、置換基群Ｚから選択されるいずれかの置換基をあげることができる。これらの置換基の中でも、アルキル（例えば炭素数１～６のアルキル）、シクロアルキル（例えば炭素数３～１４のシクロアルキル）が好ましい。また、いずれかの水素がハロゲン（例えばフッ素）または重水素で置き換えられていることも好ましい。また、シクロアルキルが置換する場合はスピロ構造を形成する置換形態でもよく、例えば１つのベンゼン環（フェニル）に縮合したシクロアルカンにスピロ構造が形成された例を以下に示す。各構造式における＊は、ベンゼン環である場合には化合物の骨格構造に含まれるベンゼン環であることを意味し、フェニルである場合には化合物の骨格構造に置換する結合手を意味する。
Figure 2023095770000046
シクロアルカン縮合の形態としては、まず、式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物におけるＡ環、Ｂ環およびＣ環それぞれにおけるアリール環およびヘテロアリール環がシクロアルカンで縮合された形態があげられる。
シクロアルカン縮合の他の形態としては、式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物が、例えば、ＲXがシクロアルカンで縮合されたアリールである＞Ｎ－ＲX、シクロアルカンで縮合されたジアリールアミノ（このアリール部分へ縮合）、シクロアルカンで縮合されたカルバゾリル（このベンゼン環部分へ縮合）またはシクロアルカンで縮合されたベンゾカルバゾリル（このベンゼン環部分へ縮合）を有する例があげられる。
また、式（２）または式（２’）で表される基におけるアリール環またはヘテロアリール環がシクロアルカンで縮合された形態があげられる。
なお、本発明の多環芳香族化合物にシクロアルカン構造を導入することによっては、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素子など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などが避けられることを意味する。またこれは、有機ＥＬ素子など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を得ることができる。また、シクロアルカン構造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。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。
＜重水素、シアノ、またはハロゲンによる置き換え＞
式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造中の水素は、その全てまたは一部が重水素、シアノ、またはハロゲンであってもよい。式（１Ａ）～式（１Ｐ）のいずれかの式で表される構造単位を含む構造を有する多環芳香族化合物も同様であり、この後の説明は式（１Ａ）～式（１Ｐ）のいずれかの式で表される多環芳香族化合物にも同様に当てはまる。
例えば、式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造においては、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、Ｘが＞Ｎ－ＲX、＞Ｃ（－ＲX）2、または＞Ｓｉ（－ＲX）2であるときのＲX（＝アルキル、シクロアルキル、アリール、またはヘテロアリール）における水素が重水素、シアノまたはハロゲンで置き換えられうるが、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重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられた態様があげられる。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り、フッ素がさらに好ましい。また耐久性の観点から、式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造中の水素は、その全てまたは一部が重水素化されていることも好ましい。
＜本発明の多環芳香族化合物の具体例＞
本発明の多環芳香族化合物の例として、下記構造式のいずれかで表される化合物があげられる。
下記構造式中のベンゼン環およびチオフェン環は、それぞれ独立して、炭素数１～５のアルキルもしくは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数６～１６のアリール、炭素数１～５のアルキルもしくは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数２～２０のヘテロアリール、炭素数１～５のアルキルもしくは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよいジアリールアミノ（ただしアリールは炭素数６～１０のアリール）、炭素数１～５のアルキルもしくは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよいジアリールボリル（ただしアリールは炭素数６～１０のアリールであり、２つのアリールは単結合または連結基により結合していてもよい）、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１～１２のアルキル、および炭素数１～５のアルキルもしくは炭素数５～１０のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数３～１６のシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの置換基で置換されていてもよい。
Figure 2023095770000047
上記構造式で表される構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
本発明の多環芳香族化合物のさらに具体的な例として、下記構造式のいずれかで表される化合物があげられる。
Figure 2023095770000048
Figure 2023095770000049
Figure 2023095770000050
Figure 2023095770000051
Figure 2023095770000052
Figure 2023095770000053
Figure 2023095770000054
Figure 2023095770000055
Figure 2023095770000056
Figure 2023095770000057
Figure 2023095770000058
Figure 2023095770000059
Figure 2023095770000060
Figure 2023095770000061
Figure 2023095770000062
Figure 2023095770000063
Figure 2023095770000064
Figure 2023095770000065
Figure 2023095770000066
Figure 2023095770000067
Figure 2023095770000068
Figure 2023095770000069
Figure 2023095770000070
Figure 2023095770000071
Figure 2023095770000072
Figure 2023095770000073
Figure 2023095770000074
Figure 2023095770000075
Figure 2023095770000076
Figure 2023095770000077
Figure 2023095770000078
Figure 2023095770000079
Figure 2023095770000080
Figure 2023095770000081
Figure 2023095770000082
Figure 2023095770000083
Figure 2023095770000084
Figure 2023095770000085
Figure 2023095770000086
Figure 2023095770000087
Figure 2023095770000088
Figure 2023095770000089
Figure 2023095770000090
Figure 2023095770000091
Figure 2023095770000092
Figure 2023095770000093
＜多環芳香族化合物の高分子量化の説明＞
式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物は、これに反応性置換基が置換した反応性化合物をモノマーとして高分子化させた高分子化合物（この高分子化合物を得るための前記モノマーは重合性置換基を有する）、もしくは当該高分子化合物をさらに架橋させた高分子架橋体（この高分子架橋体を得るための前記高分子化合物は架橋性置換基を有する）、または、主鎖型高分子と前記反応性化合物とを反応させたペンダント型高分子化合物（このペンダント型高分子化合物を得るための前記反応性化合物は反応性置換基を有する）、もしくは当該ペンダント型高分子化合物をさらに架橋させたペンダント型高分子架橋体（このペンダント型高分子架橋体を得るための前記ペンダント型高分子化合物は架橋性置換基を有する）としても、有機デバイス用材料、例えば、有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジスタ用材料、有機薄膜太陽電池用材料、または波長変換フィルタに用いることができる。
なお、本明細書において、「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、かつポリスチレン換算の数平均分子量が１×１０3～１×１０8（１×１０＾３～１×１０＾８）である重合体を意味する。高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）は、移動相にテトラヒドロフランを用い、サイズエクスクル一ジョンクロマ卜グラフィ一（ＳＥＣ）により求めることができる。具体的には測定する高分子化合物を約０．０５質量％の濃度でテトラヒドロフランに溶解させ、ＳＥＣに１０μＬ注入する。移動相の流量は、１．０ｍＬ／分、カラムとしてはＰＬｇｅｌＭＩＸＥＤ＿Ｂ（ポリマーラボラトリーズ製）を用いる。検出器にはＵＶ＿ＶＩＳ検出器（東ソ一製、商品名：ＵＶ－８３２０ＧＰＣ）を用いることができる。
本発明の高分子化合物は数平均分子量が２０００～１×１０8であることが好ましく、５０００～１×１０8であることがより好ましい。
上述した反応性置換基（前記重合性置換基、前記架橋性置換基、および、ペンダント型高分子を得るための反応性置換基を含み、以下、単に「反応性置換基」とも言う）としては、上記多環芳香族化合物を高分子量化できる置換基、そのようにして得られた高分子化合物をさらに架橋化できる置換基、また、主鎖型高分子にペンダント反応し得る置換基であれば特に限定されないが、以下の構造の置換基が好ましい。各構造式中の＊は結合位置を示す。
Figure 2023095770000094
Ｌは、それぞれ独立して、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、＞Ｃ＝Ｏ、－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、炭素数１～１２のアルキレン、炭素数１～１２のオキシアルキレンおよび炭素数１～１２のポリオキシアルキレンである。上記置換基の中でも、式（ＸＬＳ－１）、式（ＸＬＳ－２）、式（ＸＬＳ－３）、式（ＸＬＳ－９）、式（ＸＬＳ－１０）または式（ＸＬＳ－１７）で表される基が好ましく、式（ＸＬＳ－１）、式（ＸＬＳ－３）または式（ＸＬＳ－１７）で表される基がより好ましい。
このような高分子化合物、高分子架橋体、ペンダント型高分子化合物、およびペンダント型高分子架橋体は、式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物の繰り返し単位以外にも、置換もしくは無置換のトリアリールアミン、置換もしくは無置換のフルオレン、置換もしくは無置換のアントラセン、置換もしくは無置換のテトラセン、置換もしくは無置換のトリアジン、置換もしくは無置換のカルバゾール、置換もしくは無置換のテトラフェニルシラン、置換もしくは無置換のスピロフルオレン、置換もしくは無置換のトリフェニルホスフィン、置換もしくは無置換のジベンゾチオフェン、および置換もしくは無置換のジベンゾフランからなるから選ばれる少なくとも１種を繰り返し単位として含んでもよい。
これらの繰り返し単位における置換基としては、例えば、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、ジアリールボリル（２つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい）、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、トリアリールシリル、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、またはアルキルジシクロアルキルシリルなどがあげられる。トリアリールアミンの「アリール」や、これらの置換基の詳細については、式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物における説明を引用できる。
このような高分子化合物、高分子架橋体、ペンダント型高分子化合物およびペンダント型高分子架橋体（以下、単に「高分子化合物および高分子架橋体」とも言う）の用途の詳細については後述する。
＜多環芳香族化合物の製造方法＞
式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物は、Ａ環（ａ環）、Ｂ環（ｂ環）およびＣ環（ｃ環）をホウ素で結合させることで製造することができる（第２反応）。この反応では、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。
タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応は、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）を結合するホウ素を導入する反応である。まず、Ｘと窒素原子の間のハロゲン原子を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ハロゲン－メタル交換する。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）の中間体の式中ではＣｌであるハロゲン原子は、Ｆ、Ｂｒ、Ｉであってもよく、ハロゲン原子は基質の反応性を考慮して適宜選択することができる。
Figure 2023095770000095
なお、上記スキーム（１）や（２）は、式（１）で表される構造単位の１つからなる構造を有する多環芳香族化合物の製造方法を主に示しているが、式（１）で表される構造単位の２つ以上からなる構造を有するについては、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。
使用する原料を適宜選択することで、所望の位置に置換基を有する多環芳香族化合物を合成することができる。
以上の反応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、上記スキーム（１）および（２）の合成法では、三塩化ホウ素や三臭化ホウ素等を加える前に、Ｘと窒素原子の間のハロゲン原子をブチルリチウム等でハロゲン－メタル交換することで、タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応させた例を示したが、ハロゲンが水素になった前駆体で三塩化ホウ素や三臭化ホウ素等の添加により反応を進行させることもできる。
なお、上記スキーム（１）および（２）で使用する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金属化合物があげられる。
なお、上記スキーム（１）および（２）で使用するメタル－ホウ素の金属交換試薬としては、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三ヨウ化ホウ素などのホウ素のハロゲン化物、ホウ素のアルコキシ化物、ホウ素のアリールオキシ化物などがあげられる。
なお、上記スキーム（１）および（２）で使用する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）などがあげられる。
上記スキーム（１）および（２）で使用するルイス酸としては、ＡｌＣｌ3、ＡｌＢｒ3、ＡｌＦ3、ＢＦ3・ＯＥｔ2、ＢＣｌ3、ＢＢｒ3、ＢＩ3、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などがあげられる。
上記スキーム（１）および（２）では、タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応の促進のためにブレンステッド塩基またはルイス酸を使用してもよい。ただし、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三ヨウ化ホウ素などのホウ素のハロゲン化物を用いた場合は、芳香族求電子置換反応の進行とともに、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素といった酸が生成するため、酸を捕捉するブレンステッド塩基の使用が効果的である。一方、ホウ素のアミノ化ハロゲン化物、ホウ素のアルコキシ化物を用いた場合は、芳香族求電子置換反応の進行とともに、アミン、アルコールが生成するために、多くの場合、ブレンステッド塩基を使用する必要はないが、アミノやアルコキシの脱離能が低いために、その脱離を促進するルイス酸の使用が効果的である。
また、本発明の多環芳香族化合物には、少なくとも一部の水素原子が重水素で置換されているものやフッ素や塩素などのハロゲンで置換されているものも含まれるが、このような化合物などは所望の箇所が重水素化、フッ素化または塩素化された原料を用いることで、上記と同様に合成することができる。
２．有機デバイス
本発明の多環芳香族化合物は、有機デバイス用材料として用いることができる。有機デバイスとしては、例えば、有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などがあげられる。本発明の多環芳香族化合物は、有機電界発光素子における、いずれか１つ以上の有機層を形成する材料として用いられることが好ましい。
２－１．有機電界発光素子
２－１－１．有機電界発光素子の構造
図１は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。
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ＥＬ素子はさらに電子阻止層（電子ブロッキング層）および正孔阻止層（正孔ブロッキング層）から選択されるいずれかまたは双方を有していてもよい。電子阻止層は発光層より浅いＬＵＭＯおよび発光層または正孔輸送層と近いＨＯＭＯとを有し、発光層と正孔輸送層の間に配置される。電子が発光層内に留まり正孔輸送層へ漏れ出ないために、正孔輸送層の劣化による短寿命化と再結合効率低下による効率の低下を防ぐことができる。正孔阻止層は発光層より深いＨＯＭＯおよび発光層または正孔輸送層と近いＬＵＭＯとを有し、発光層と電子輸送層の間に配置される。正孔が発光層内に留まり電子輸送層へ漏れ出ないために、電子輸送層の劣化による短寿命化と再結合効率低下による効率の低下を防ぐことができる。正孔注入・輸送層が電子阻止層を兼ねていてもよい。電子注入・輸送層が正孔阻止層を兼ねていてもよい。
有機ＥＬ素子はさらに高Ｔ１層を有していてもよい。高Ｔ１層は、発光層に用いられるホスト化合物、アシスティングドーパント化合物またはエミッティングドーパント化合物より高いＴ１を有し、発光層と正孔輸送層の間および／または発光層と電子阻止層の間に配置される。Ｔ１エネルギーの値は素子の発光機構により異なるが、ホストに用いられる化合物より高いＴ１を有する。発光層の周囲に高Ｔ１層を有することで、三重項エネルギーを閉じ込め、通常蛍光分子では発光につながらない三重項エネルギーを一重項エネルギーへと変換し、高い効率を得ることができる。正孔注入・輸送層または電子阻止層が高Ｔ１層を兼ねていてもよい。電子注入・輸送層または正孔阻止層が高Ｔ１層を兼ねていてもよい。
２－１－２．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。なかでも、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。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。
２－１－３．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および正孔輸送層１０４の少なくとも１つの層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。
２－１－４．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または混合により形成される。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.Pfeiffer,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）。
上述した正孔注入層用材料および正孔輸送層用材料は、これらに反応性置換基が置換した反応性化合物をモノマーとして高分子化させた高分子化合物、もしくはその高分子架橋体、または、主鎖型高分子と前記反応性化合物とを反応させたペンダント型高分子化合物、もしくはそのペンダント型高分子架橋体としても、正孔層用材料に用いることができる。
２－１－５．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ことが好ましい。
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質量の５０～９９．９９９質量％であり、より好ましくは８０～９９．９５質量％であり、さらに好ましくは９０～９９．９質量％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質量の０．００１～５０質量％であり、より好ましくは０．０５～２０質量％であり、さらに好ましくは０．１～１０質量％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。
ドーパント材料としては、エミッティングドーパントとアシスティングドーパント材料とを用いてもよい。アシスティングドーパント材料としては熱活性型遅延蛍光材料を用いることが好ましい。アシスティングドーパント材料を用いた有機電界発光素子においては、エミッティングドーパント材料の使用量は低濃度である方が濃度消光現象を防止できるという点で好ましい。アシスティングドーパント材料の使用量が高濃度である方が熱活性型遅延蛍光機構の効率の点からは好ましい。さらには、熱活性型遅延蛍光アシスティングドーパント材料を用いた有機電界発光素子においては、アシスティングドーパント材料の熱活性型遅延蛍光機構の効率の点からは、アシスティングドーパント材料の使用量に比べてエミッティングドーパント材料の使用量が低濃度である方が好ましい。
アシスティングドーパント材料が使用される場合における、ホスト材料、アシスティングドーパント材料およびエミッティングドーパント材料の使用量の目安は、それぞれ、発光層用材料全質量に対し４０～９９質量％、５９～１質量％および２０～０．００１質量％であり、好ましくは、それぞれ、６０～９５質量％、３９～５質量％および１０～０．０１質量％であり、より好ましくは、７０～９０質量％、２９～１０質量％および５～０．０５質量％である。
本発明の多環芳香族化合物は、発光層を形成する材料として用いられることがより好ましく、特にドーパントとして用いられることがより好ましい。
式（１）で表される構造単位を含む構造を有する多環芳香族化合物は「熱活性型遅延蛍光体」として、熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す有機ＥＬ素子（以下、「ＴＡＤＦ素子」ということがある。）のエミッティングドーパントとして用いてもよい。「熱活性型遅延蛍光体」では、最低励起一重項状態と最低励起三重項状態とのエネルギー差を小さくすることで、通常は遷移確率が低い最低励起三重項状態から最低励起一重項状態への逆項間交差を高効率で生じさせ、一重項からの発光（熱活性型遅延蛍光、ＴＡＤＦ）が発現する。通常の蛍光発光では電流励起により生じた７５％の三重項励起子は熱失活経路を通るため蛍光として取りだすことはできない。一方、ＴＡＤＦでは全ての励起子を蛍光発光に利用することができ、高効率な有機ＥＬ素子が実現できる。
式（１）で表される構造単位を含む構造を有する多環芳香族化合物は、「ＴＡＤＦ素子」のエミッティングドーパント、ホストを２種類用いるＴＡＤＦの素子のエミッティングドーパント、別の熱活性型遅延蛍光体をアシスティングドーパントとして用いる有機電界発光素子（ＴＡＦ素子）のエミッティングドーパント、りん光材料をアシスティングドーパントとして用いる有機電界発光素子（リン光アシスト素子）のエミッティングドーパントに用いることができる。素子に用いる材料が少ないほど製造しやすいという観点からはＴＡＤＦ素子のエミッティングドーパントまたはホストを２種類用いるＴＡＤＦの素子のエミッティングドーパントとして用いることが好ましく、前者がより好ましい。効率の観点からはＴＡＦ素子のエミッティングドーパントおよびリン光アシスト素子のエミッティングドーパントトとして用いることが好ましく、ＴＡＦ素子のエミッティングドーパントトとして用いることがより好ましい。
一般に遅延蛍光が速い方が優れたＴＡＤＦ性を有するとされる。本発明の多環芳香族化合物は、式（２）または式（２’）で表される基を有していることにより、式（２）または式（２’）で表される基を有していない類似構造の化合物よりもより速い遅延蛍光を示す。具体的には遅延蛍光寿命が２０μｓｅｃ以下である発光材料を発光素子におけるエミッティングドーパントとして使用した際に高い素子効率および長い素子寿命を与えることができる。遅延蛍光寿命は２０μｓｅｃ未満が好ましく、１０μｓｅｃ以下が更に好ましく、５μｓｅｃ以下が最も好ましい。
また、一般的にΔＥS1T1の値が小さいほど、優れたＴＡＤＦ性を有する。なお、ΔＥS1T1は最低励起一重項エネルギー準位（ＥS1）と最低励起三重項エネルギー準位（ＥT1）とのエネルギー差である。具体的には、ΔＥS1T1の値が０．２０ｅＶ以下であることが好ましく、０．１５ｅＶ以下であることがさらに好ましく、０．１０ｅＶ以下であることが特に好ましい。
＜ホスト材料＞
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やピレ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、Ｎ－フェニルカルバゾール誘導体、カルバゾニトリル誘導体またはジベンゾクリセン系化合物などがあげられる。また、耐久性の観点から、ホスト材料の水素原子は一部または全部が重水素化されていることも好ましい。さらに、一部または全部の水素原子が重水素化されたホスト化合物と、一部または全部の水素原子が重水素化されたドーパント化合物とを組み合わせて発光層を構成することも好ましい。
ホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位（ＥT1）は、発光層内でのＴＡＤＦの発生を阻害せず促進させる観点から、発光層内において最も高いＥT1を有するドーパントまたはアシスティングドーパントのＥT1に比べて高いことが好ましく、具体的には、ホスト材料のＥT1は、上記のドーパントまたはアシスティングドーパントのＥT1に比べて０．０１ｅＶ以上高いことが好ましく、０．０３ｅＶ以上高いことがより好ましく、０．１ｅＶ以上高いことがさらに好ましい。また、ホスト材料のＥT1は２．７０ｅＶ以上が好ましく、２．７３ｅＶ以上がより好ましく、２．８０ｅＶ以上が更に好ましい。
ホスト材料にＴＡＤＦ活性な化合物を用いてもよい。
ホスト材料は、一種類であっても、複数の組み合わせであってもよい。複数の組み合わせである場合、正孔輸送性ホスト材料と電子輸送性ホスト材料との組み合わせであることが好ましい。
なお、発光層に隣接する正孔輸送層に正孔輸送性ホスト材料を用い、かつこの発光層に隣接する電子輸送層に電子輸送性ホスト材料を用いることも好ましい。発光層から隣接層へのキャリア漏れ・エネルギー漏れが起こりにくくなり、高い効率の有機ＥＬ素子が得られるからである。発光層中のホスト材料（正孔輸送性ホスト材料）と正孔輸送層材料とは同じであっても異なっていてもよい。また、発光層中のホスト材料（電子輸送性ホスト材料）と電子輸送層の材料とは同じであっても異なっていてもよい。
［正孔輸送性ホスト材料（ＨＨ）］
好ましい正孔輸送性ホスト材料（ＨＨ）の例としては、式（ＨＨ－１）で表されるか、または式（ＨＨ－１）で表される部分構造を有し、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも３つの環を含む構造を有する化合物をあげることができる。この化合物は、イミン構造（－Ｎ＝Ｃ－；ヘテロアリール環の部分構造を含む）、ホウ素（＞Ｂ－）、およびシアノ（ＣＮ）のいずれも含まないことが好ましい。
Figure 2023095770000096
式（ＨＨ－１）において、
Ｑは、＞Ｏ、＞Ｓ、または、＞Ｎ－ＡHであり、
式（ＨＨ－１）における２つのフェニルそれぞれにおけるＱの結合する炭素原子の隣の１つの炭素原子は、互いに、Ｌで結合していてもよく、
Ｌは、単結合、＞Ｏ、＞Ｓ、または＞Ｃ（－ＡH）2であり、
ＡHは、水素、アリール、またはヘテロアリールであり、＞Ｃ（－ＡH）2における２つのＡHは互いに結合していてもよい。
正孔輸送性ホスト材料が式（ＨＨ－１）で表される構造を部分構造として含むとき、この部分構造を１つ含むものであってもよいが２つ以上含むことも好ましい。２つ以上含む場合、その２つ以上の部分構造は互いに同じであっても異なっていてもよい。２つ以上の部分構造は互いに単結合で結合していてもよく、部分構造に含まれる任意の環を共有するようにして結合していてもよく、部分構造に含まれる任意の環同士が縮合するようにして結合していてもよい。部分構造はさらに、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、またはアリールオキシから選択される置換基を有していてもよい。
上記の式（ＨＨ－１）で表されるか、または式（ＨＨ－１）で表される部分構造を有する化合物は、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも３つの環を含む構造を有する。含まれる環の数は６以上であることが好ましく、８以上であることがより好ましい。また、２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましく、１０以下であることがさらに好ましい。環の数は単環としての数を意味し、縮合環については、縮合環を構成する単環を数えた数とする。
正孔輸送性ホスト材料は、トリアリールアミン構造、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、およびフェノキサジンもしくはフェノチアジンを含む縮合多環からなる群より選択される１つ以上の部分構造を含む化合物であることが好ましい。正孔輸送性ホスト材料はこのような部分構造を１つ含むものであってもよいが２つ以上含むことも好ましい。２つ以上含む場合、その２つ以上の部分構造は互いに同じであっても異なっていてもよい。
正孔輸送性ホスト材料の具体例としては、以下の化合物をあげることができる。
Figure 2023095770000097
Figure 2023095770000098
Figure 2023095770000099
Figure 2023095770000100
Figure 2023095770000101
Figure 2023095770000102
Figure 2023095770000103
Figure 2023095770000104
Figure 2023095770000105
Figure 2023095770000106
Figure 2023095770000107
Figure 2023095770000108
Figure 2023095770000109
上記のうち、ＨＨ－１－１、ＨＨ－１－２、ＨＨ－１－４～ＨＨ－１－１２、ＨＨ－１－１７、ＨＨ－１－１８、ＨＨ－１－２０～ＨＨ－１－２４、ＨＨ－１－８２、ＨＨ－１－８４～ＨＨ－１－８９、ＨＨ－１－９１、ＨＨ－１－９２、ＨＨ－１－１０６～ＨＨ－１－１０８およびＨＨ－１－１０９～ＨＨ－１－１１４が好ましい。
［電子輸送性ホスト材料（ＥＨ）］
電子輸送性ホスト材料（ＥＨ）の例としては、式（ＥＨ－１Ａ）～（ＥＨ－１Ｄ）で表されるか、または式（ＥＨ－１Ａ）～（ＥＨ－１Ｄ）で表される部分構造を有し、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも３つの環を含む構造を有する化合物をあげることができる。
Figure 2023095770000110
式（ＥＨ－１Ａ）～（ＥＨ－１Ｄ）において、
Ａｒは、Ｎ＝Ｃを環を構成する部分構造として含むヘテロアリール環であり、
Ｚは、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、または－Ｎ（－ＡE）－であり、
Ｚの結合する炭素原子の隣の炭素原子とＺの結合するＡEとは、互いにＬで結合していてもよく、
Ｌは、単結合、＞Ｏ、＞Ｓまたは＞Ｃ（－ＡE）2であり、
ＡEは、アリール、ヘテロアリール、またはトリアリールシリルであり、＞Ｃ（－ＡE）2における２つのＡEは互いに結合していてもよく、
ＸはＣ，ＰまたはＳであり、
ＸがＣのとき、ｎ＝２、ｍ＝１であり、
ＸがＰのとき、ｎ＝３、ｍ＝１であり、
ＸがＳのとき、ｎ＝２、ｍ＝１～２である。
上記の式（ＥＨ－１Ａ）～（ＥＨ－１Ｄ）で表されるか、または式（ＥＨ－１Ａ）～（ＥＨ－１Ｄ）で表される部分構造を有する化合物はアリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも３つの環を含む構造を有する。含まれる環の数は４以上であることが好ましく、６以上であることがより好ましく、８以上であることがさらに好ましい。また、２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましく、１０以下であることがさらに好ましい。環の数は単環としての数を意味し、縮合環については、縮合環を構成する単環を数えた数とする。
電子輸送性ホスト材料が式（ＥＨ－１Ａ）～（ＥＨ－１Ｄ）で表される構造を部分構造として含むとき、この部分構造を１つ含むものであってもよいが２つ以上含むことも好ましい。２つ以上含む場合、その２つ以上の部分構造は互いに同じであっても異なっていてもよい。２つ以上の部分構造は互いに単結合で結合していてもよく、部分構造に含まれる任意の環を共有するようにして結合していてもよく、部分構造に含まれる任意の環同士が縮合するようにして結合していてもよい。部分構造はさらに、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、またはアリールオキシから選択される置換基を有していてもよい。
電子輸送性ホスト材料の具体例としては、以下の化合物をあげることができる。
Figure 2023095770000111
Figure 2023095770000112
Figure 2023095770000113
Figure 2023095770000114
Figure 2023095770000115
Figure 2023095770000116
Figure 2023095770000117
Figure 2023095770000118
Figure 2023095770000119
電子輸送性ホスト材料（式（ＥＨ－１）で表される部分構造を有する化合物）の別の好ましい例として、下記式（ＥＨ－１ｂ）で表される多環芳香族化合物、または下記式（ＥＨ－１ｂ）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をあげることができる。
Figure 2023095770000120
式（ＥＨ－１ｂ）において、
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4およびＲ5（以降、「Ｒ1等」ともいう）は、それぞれ独立して、水素または置換基群Ｚより選択される置換基である。
式（ＥＨ－１ｂ）において、Ｘ1およびＸ2は、それぞれ独立して、＞Ｎ－Ｒ（アミン性窒素）、＞Ｏ、＞Ｃ（－Ｒ）2、＞Ｓまたは＞Ｓｅであり、Ｘ1およびＸ2が共に＞Ｃ（－Ｒ）2になることはなく、
前記＞Ｎ－Ｒおよび＞Ｃ（－Ｒ）2におけるＲは、それぞれ独立して、水素または置換基群Ｚより選択される置換基であり、さらに、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（以上、第２置換基）で置換されていてもよく、前記＞Ｎ－Ｒおよび＞Ｃ（－Ｒ）2のＲはそれぞれ独立して連結基または単結合により前記ａ環、ｂ環およびｃ環の少なくとも１つの環と結合していてもよい。
Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4、Ｙ5およびＹ6（以降、「Ｙ1等」ともいう）は、それぞれ独立して、＝Ｃ（－Ｒ）－または＝Ｎ－（ピリジン性窒素）であり、少なくとも１つは＝Ｎ－（ピリジン性窒素）であり、
前記＝Ｃ（－Ｒ）－におけるＲは、それぞれ独立して、水素または置換基群Ｚより選択される置換基である。
前記Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4およびＲ5、ならびに、前記Ｙ1～Ｙ6としての＝Ｃ（－Ｒ）－のＲのうちの隣接する基同士が結合してａ環、ｂ環およびｃ環の少なくとも１つの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、ジアリールボリル（２つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい）、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（以上、第１置換基）で置換されていてもよく、これらにおける少なくとも１つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキル（以上、第２置換基）で置換されていてもよい。
式（ＥＨ－１ｂ）で表される化合物および構造における少なくとも１つの水素は、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
式（ＥＨ－１ｂ）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4およびＲ5はいずれも水素であるか、または、Ｒ3およびＲ4がいずれも水素であり、かつＲ1、Ｒ2およびＲ5からなる群より選択されるいずれか１つ以上が水素以外の置換基であり、その他が水素であることが好ましい。置換基としては、アルキル、アルキルもしくはヘテロアリールで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはアリールで置換されていてもよいヘテロアリール、またはアルキルもしくはアリールで置換されていてもよいジアリールアミノが好ましい。このとき、アルキルとしては、炭素数１～６のアルキル（メチル、ｔ－ブチルなど）が好ましく、アリールとしてはフェニルまたはビフェニルが好ましく、ヘテロアリールとしては、トリアジニル、カルバゾリル（２－カルバゾリル、３－カルバゾリル、９－カルバゾリルなど）、ピリミジニル、ピリジニル、ジベンゾフラニルまたはジベンゾチエニルが好ましい。具体例としては、フェニル、ビフェニル、ジフェニルトリアジニル、カルバゾリルトリアジニル、モノフェニルピリミジニル、ジフェニルピリミジニル、カルバゾリルトリアジニル、ピリジニル、ジベンゾフラニルおよびジベンゾチエニルがあげられる。
Ｙ1等は、それぞれ独立して、＝Ｃ（－Ｒ）－または＝Ｎ－であり、少なくとも１つは＝Ｎ－である。Ｙ1～Ｙ6のいずれが＝Ｎ－であってもよい。好ましくは、Ｙ1およびＹ6が＝Ｎ－（ａ環がピリミジン環）、Ｙ1またはＹ6が＝Ｎ－（ａ環がピリジン環）、Ｙ2およびＹ5が＝Ｎ－（ｂ環およびｃ環がピリジン環）、Ｙ3およびＹ4が＝Ｎ－（ｂ環およびｃ環がピリジン環）、Ｙ2～Ｙ5が＝Ｎ－（ｂ環およびｃ環がピリミジン環）、Ｙ1、Ｙ3、Ｙ4およびＹ6が＝Ｎ－（ａ環がピリミジン環、ｂ環およびｃ環がピリジン環）、Ｙ1、Ｙ2、Ｙ5およびＹ6が＝Ｎ－（ａ環がピリミジン環、ｂ環およびｃ環がピリジン環）、Ｙ1～Ｙ6が＝Ｎ－（ａ環、ｂ環およびｃ環がピリミジン環）、Ｙ2またはＹ5が＝Ｎ－（ｂ環またはｃ環がピリジン環）である。
また、以上の＝Ｎ－の配置関係に加えて、Ｘ1およびＸ2が＞Ｏであることが好ましく、下記式のいずれかで表される部分構造を含む多環芳香族化合物が好ましい。
Figure 2023095770000121
特に、式（ＥＨ－１ｂ－Ｎ１）で表される部分構造を含む多環芳香族化合物は、Ｎがない構造と比べ、高いＥS1、高いＥT1、小さいΔＥS1T1を有する。
式（ＥＨ－１ｂ）で表される多環芳香族化合物の具体例を以下に示す。
Figure 2023095770000122
Figure 2023095770000123
Figure 2023095770000124
Figure 2023095770000125
Figure 2023095770000126
Figure 2023095770000127
上記のうち、ＥＨ－１－１～ＥＨ－１－４、ＥＨ－１－１０、ＥＨ－１－２１～ＥＨ－１－２５、ＥＨ－１－３２、ＥＨ－１－３３、ＥＨ－１－５１～ＥＨ－１－５９、ＥＨ－１－６１、ＥＨ－１－６６、ＥＨ－１－６８、ＥＨ－１－７１、ＥＨ－１－７２、ＥＨ－１－９０、ＥＨ－１－１００、ＥＨ－１－１０１、ＥＨ－１－１０４，ＥＨ－１－１１５、ＥＨ－１－１１７、ＥＨ－１－１２０、ＥＨ－１－１２２、ＥＨ－１－１２３、ＥＨ－１－１２７～ＥＨ－１－１３０が好ましい。
［正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料の組み合わせ］
正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料の組み合わせは、正孔輸送性ホスト材料、電子輸送性ホスト材料およびドーパント材料のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯおよび最低励起三重項エネルギー準位（ＥT1）によって選択される。
ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯに関しては、正孔輸送性ホスト材料のＨＯＭＯ（ＨＨ）が電子輸送性ホスト材料のＨＯＭＯ（ＥＨ）より浅く、電子輸送性ホスト材料のＬＵＭＯ（ＥＨ）が正孔輸送性ホスト材料のＬＵＭＯ（ＨＨ）より深い組み合わせを選び、より具体的には、ＨＯＭＯ（ＨＨ）がＨＯＭＯ（ＥＨ）より０．１０ｅＶ以上浅く、ＬＵＭＯ（ＨＨ）がＨＯＭＯ（ＥＨ）より０．１０ｅＶ以上深い組み合わせが好ましく、ＨＯＭＯ（ＨＨ）がＨＯＭＯ（ＥＨ）より０．２０ｅＶ以上浅く、ＬＵＭＯ（ＨＨ）がＨＯＭＯ（ＥＨ）より０．２０ｅＶ以上深い組み合わせがより好ましく、ＨＯＭＯ（ＨＨ）がＨＯＭＯ（ＥＨ）より０．２５ｅＶ以上浅く、ＬＵＭＯ（ＨＨ）がＨＯＭＯ（ＥＨ）より０．２５ｅＶ以上深い組み合わせがさらに好ましい。
正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料はエキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）と呼ばれる会合体を形成する組み合わせであってもよい。エキサイプレックスは、比較的深いＬＵＭＯ準位をもつ材料と、浅いＨＯＭＯ準位をもつ材料間との間で形成しやすいことが一般に知られている。正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料の相互作用、具体的にはエキサイプレックスを形成しているか否かは、正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料のみからなる単層膜を発光層の形成条件と同様にして形成して発光スペクトル（蛍光、りん光スペクトル）を測定し、得られた発光スペクトルを、正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料それぞれが単独で示す発光スペクトルとを比較することで判断できる。正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料を含む混合膜のスペクトルが、正孔輸送性ホスト材料の膜のスペクトル、および電子輸送性ホスト材料の膜のスペクトルのいずれとも異なる発光波長を示すことにより判断することができる。具体的には、スペクトルのピーク波長が１０ｎｍ以上異なっていることを指標にすればよい。
エキサイプレックスを形成しない正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料の組み合わせの具体例としては以下の組み合わせをあげることができる。前記のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯおよびＥT1の物性値を満たすために、正孔輸送性ホスト材料においては、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、トリアリールアミン、インドロカルバゾールおよびベンゾオキサジノフェノキサジンを部分構造として有する化合物が好ましく、カルバゾール、ジベンゾフランおよびジベンゾチオフェンを部分構造として有する化合物がより好ましく、カルバゾールを部分構造として有する化合物がさらに好ましい。同様に、電子輸送性ホスト材料においては、ピリジン、トリアジン、ホスフィンオキシド、ベンゾフロピリジンおよびジベンゾオキサシリンを部分構造として有する化合物が好ましく、トリアジン、ホスフィンオキシド、ベンゾフロピリジンおよびジベンゾオキサシリンを部分構造として有する化合物がより好ましく、トリアジンを有する化合物がさらに好ましい。
より具体的には、正孔輸送性ホスト材料は、ＨＨ－１－１、ＨＨ－１－２、ＨＨ－１－４～ＨＨ－１－１２、ＨＨ－１－１７、ＨＨ－１－１８、ＨＨ－１－２０～ＨＨ－１－２４、ＨＨ－１－８２、ＨＨ－１－８４～ＨＨ－１－８９、ＨＨ－１－９１、ＨＨ－１－９２、ＨＨ－１－１０６～ＨＨ－１－１０８およびＨＨ－１－１０９～ＨＨ－１－１１４からなる群より選択されることが好ましく、電子輸送性ホスト材料は、ＥＨ－１－１～ＥＨ－１－４、ＥＨ－１－１０、ＥＨ－１－２１～ＥＨ－１－２５、ＥＨ－１－３２、ＥＨ－１－３３、ＥＨ－１－５１～ＥＨ－１－５９、ＥＨ－１－６１、ＥＨ－１－７１、ＥＨ－１－７２、ＥＨ－１－９０、ＥＨ－１－１００、ＥＨ－１－１０１、ＥＨ－１－１０４、ＥＨ－１－１１７、ＥＨ－１－１２０、ＥＨ－１－１２２、ＥＨ－１－１２３、およびＥＨ－１－１２７～ＥＨ－１－１３０からなる群より選択されることが好ましい。組み合わせとして好ましい例としては、化合物ＨＨ－１－１および化合物ＥＨ－１－２２、化合物ＨＨ－１－１および化合物ＥＨ－１－２３、化合物ＨＨ－１－１および化合物ＥＨ－１－２４、化合物ＨＨ－１－２および化合物ＥＨ－１－２２、化合物ＨＨ－１－２および化合物ＥＨ－１－２３、化合物ＨＨ－１－２および化合物ＥＨ－１－２４、または化合物ＨＨ－１－１および化合物ＥＨ－１－１２８があげられる。
エキサイプレックスを形成する正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料の組み合わせの具体例としては以下の組み合わせをあげることができる。前記、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯおよびＥT1の物性値を満たすために、正孔輸送性ホスト材料においては、カルバゾール、トリアリールアミン、インドロカルバゾールおよびベンゾオキサジノフェノキサジンを部分構造として有する化合物が好ましく、トリアリールアミン、インドロカルバゾールおよびベンゾオキサジノフェノキサジンを部分構造として有する化合物がより好ましく、トリアリールアミンを部分構造として有する化合物がさらに好ましい。同様に、電子輸送性ホスト材料においては、ピリジン、トリアジン、ホスフィンオキシドおよびベンゾフロピリジンを部分構造として有する化合物が好ましく、トリアジン、ホスフィンオキシド、ベンゾフロピリジンおよびジベンゾオキサシリンを部分構造として有する化合物がより好ましく、ホスフィンオキシドおよびトリアジンを有する化合物がさらに好ましい。
より具体的には、正孔輸送性ホスト材料は、ＨＨ－１－１、ＨＨ－１－２、ＨＨ－１－１１、ＨＨ－１－１２、ＨＨ－１－１７、ＨＨ－１－１８、ＨＨ－１－２３およびＨＨ－１－２４からなる群より選択されることが好ましく、電子輸送性ホスト材料は、ＥＨ－１－１～ＥＨ－１－４、ＥＨ－１－２１～ＥＨ－１－２５、ＥＨ－１－５１～ＥＨ－１－５７、ＥＨ－１－５９、ＥＨ－１－６６、ＥＨ－１－６８、ＥＨ－１－９０、ＥＨ－１－１００、ＥＨ－１－１０１、ＥＨ－１－１０４、ＥＨ－１－１１７、ＥＨ－１－１２０、ＥＨ－１－１２２、ＥＨ－１－１２３、およびＥＨ－１－１２７～ＥＨ－１－１３０からなる群より選択されることが好ましい。組み合わせとして好ましい例としては、化合物ＨＨ－１－１および化合物ＥＨ－１－２１、化合物ＨＨ－１－２および化合物ＥＨ－１－２１、化合物ＨＨ－１－１２および化合物ＥＨ－１－１１７、化合物ＨＨ－１－１および化合物ＥＨ－１－１３０、化合物ＨＨ－１－３３および化合物ＥＨ－１－１１７、化合物ＨＨ－１－４８および化合物ＥＨ－１－１１７または化合物ＨＨ－１－４９および化合物ＥＨ－１－１１７があげられる。
その他、具体的な正孔輸送性ホスト材料と電子輸送性ホスト材料との組み合わせについては、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ６６（２０１９）２２７－２４、Ａｄｖａｎｃｅｄ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒａｌｓ ２５（２０１５）３６１－３６６．、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２６（２０１４）４７３０－４７３４．、ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ８（２０１６）３２９８４－３２９９１．、ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒａｌｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ２０１６，８，９８０６－９８１０、ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ２０１６，８，３２９８４－３２９９１、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｙ Ｃ，２０１８，６，８７８４－８７９２、Ａｎｇｅｗａｎｔｅ Ｃｈｅｍｉｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎ．２０１８，５７，１２３８０－１２３８４、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２４，２０１４，３９７０，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２６，２０１４，５６８４，および、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ，２０１，２０１５，４９などの記載を参照することができる。
＜ドーパント材料＞
本発明の多環芳香族化合物以外で、使用することができるドーパント材料としては、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、フェナントレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、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、オキソベンゾアントラセン誘導体、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、１，２，５－チアジアゾロピレン誘導体、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。
ドーパント材料としては、国際公開第２０１５／１０２１１８号、国際公開第２０２０／１６２６００号、特開２０２１－０７７８９０号公報の段落００９７～０２６９等に記載のホウ素を含む多環芳香族化合物を用いることも好ましい。
＜アシスティングドーパント（熱活性型遅延蛍光体またはりん光材料）＞
発光層は、エミッティングドーパントおよびホスト材料とともにアシスティングドーパントを含んでいることも好ましい。アシスティングドーパントとしては熱活性型遅延蛍光体またはりん光材料が好ましい。式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有する多環芳香族化合物は、ＴＡＦ素子またはＰＳＦ素子においては、エミッティングドーパントとして好ましく用いることができる。
本態様において、ホスト化合物としては、公知のものを用いることができ、例えばカルバゾール環およびフラン環の少なくとも一方を有する化合物をあげることができ、中でも、フラニルおよびカルバゾリルの少なくとも一方と、アリーレンおよびヘテロアリーレンの少なくとも一方とが結合した化合物を用いることが好ましい。具体例として、ｍＣＰやｍＣＢＰなどがあげられる。また、ホスト化合物にＴＡＤＦ活性な化合物を用いてもよい。本態様においては、ホストとして正孔輸送性ホスト材料と電子輸送性ホスト材料との組み合わせを用いることも好ましい。
ホスト化合物のりん光スペクトルのピーク短波長側の肩より求められる最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（１，Ｔ，Ｓｈ）は、発光層内でのＴＡＤＦの発生を阻害せず促進させる観点から、発光層内において最も高い最低励起三重項エネルギー準位を有するエミッティングドーパントまたはアシスティングドーパントの最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（２，Ｔ，Ｓｈ）、Ｅ（３，Ｔ，Ｓｈ）に比べて高いことが好ましく、具体的には、ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（１，Ｔ，Ｓｈ）はＥ（２，Ｔ，Ｓｈ）、Ｅ（３，Ｔ，Ｓｈ）に比べて、０．０１ｅＶ以上高いことが好ましく、０．０３ｅＶ以上高いことがより好ましく、０．１ｅＶ以上高いことがさらに好ましい。また、ホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位Ｅは２．７０ｅＶ以上が好ましく、２．７３ｅＶ以上がより好ましく、２．８０ｅＶ以上が更に好ましい。
［熱活性型遅延蛍光体（アシスティングドーパント）］
「熱活性型遅延蛍光体」とは、熱エネルギーを吸収して最低励起三重項状態から最低励起一重項状態への逆項間交差を起こし、その最低励起一重項状態から放射失活して遅延蛍光を放射しうる化合物のことを意味する。ただし、「熱活性型遅延蛍光」とは、最低励起三重項状態から最低励起一重項状態への励起過程で高次三重項を経るものも含む。例えば、Durham大学 Monkmanらによる論文（NATURE COMMUNICATIONS，7:13680，DOI: 10.1038/ncomms13680）、産業技術総合研究所 細貝らによる論文（Hosokai et al., Sci. Adv. 2017;3: e1603282）、京都大学 佐藤らによる論文（Scientific Reports，7:4820， DOI:10.1038/s41598-017-05007-7）、同じく京都大学 佐藤らによる学会発表（日本化学会第９８春季年会、発表番号：2I4-15、DABNAを発光分子として用いた有機電界発光における高効率発光の機構、京都大学大学院工学研究科）、Buiらによるレビュー（DOI:10.3762/bjoc.14.18）、Duanらによるレビュー（DOI:10.1063/1.5143501）、Dingらによるレビュー（DOI:10.1088/1674-4926/42/5/050201）およびXieらによるレビュー（DOI: 10.1002/adom.202002204）などがあげられる。本発明では、対象化合物を含むサンプルについて、３００Ｋで蛍光寿命を測定したとき、遅い蛍光成分が観測されたことをもって該対象化合物が「熱活性型遅延蛍光体」であると判定することとする。ここで、遅い蛍光成分とは、蛍光寿命が０．１μｓｅｃ以上であるもののことを言う。蛍光寿命の測定は、例えば蛍光寿命測定装置（浜松ホトニクス社製、Ｃ１１３６７－０１）を用いて行うことができる。
アシスティングドーパントとしての「熱活性型遅延蛍光体」をさらに含む発光層においては本発明の多環芳香族化合物は、エミッティングドーパントとして機能させることができる。すなわち、「熱活性型遅延蛍光体」は、本発明の多環芳香族化合物の発光をアシストするアシスティングドーパントとして機能させることができる。
本明細書では、熱活性型遅延蛍光体をアシスティングドーパントとして用いる有機電界発光素子を、「ＴＡＦ素子」（TADF Assisting Fluorescence素子）ということがある。
ＴＡＦ素子における「ホスト化合物」とは、蛍光スペクトルのピーク短波長側の肩より求められる最低励起一重項エネルギー準位が、アシスティングドーパントとしての熱活性型遅延蛍光体、および、エミッティングドーパントよりも高い化合物のことを意味する。
図２に一般的な蛍光ドーパントをエミッティングドーパント（ＥＤ）に用いたＴＡＦ素子の発光層のエネルギー準位図を示す。図中、ホストの基底状態のエネルギー準位をＥ（１，Ｇ）、ホストの蛍光スペクトルの短波長側の肩より求められる最低励起一重項エネルギー準位をＥ（１，Ｓ，Ｓｈ）、ホストのリン光スペクトルの短波長側の肩より求められる最低励起三重項エネルギー準位をＥ（１，Ｔ，Ｓｈ）、アシスティングドーパントの基底状態のエネルギー準位をＥ（２，Ｇ）、アシスティングドーパントの蛍光スペクトルの短波長側の肩より求められる最低励起一重項エネルギー準位をＥ（２，Ｓ，Ｓｈ）、アシスティングドーパントのリン光スペクトルの短波長側の肩より求められる最低励起三重項エネルギー準位をＥ（２，Ｔ，Ｓｈ）、エミッティングドーパントの基底状態のエネルギー準位をＥ（３，Ｇ）、エミッティングドーパントの蛍光スペクトルの短波長側の肩より求められる最低励起一重項エネルギー準位をＥ（３，Ｓ，Ｓｈ）、エミッティングドーパントのリン光スペクトルの短波長側の肩より求められる最低励起三重項エネルギー準位をＥ（３，Ｔ，Ｓｈ）、正孔をｈ＋、電子をｅ－、蛍光共鳴エネルギー移動をＦＲＥＴ（Fluorescence Resonance Energy Transfer）とする。ＴＡＦ素子において、一般的な蛍光ドーパントをエミッティングドーパント（ＥＤ）として用いた場合、アシスティングドーパントでアップコンバージョンされたエネルギーはエミッティングドーパントの最低励起一重項エネルギー準位Ｅ（３，Ｓ，Ｓｈ）に移り発光する。しかし、アシスティングドーパント上の一部の最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（２，Ｔ，Ｓｈ）がエミッティングドーパントの最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（３，Ｔ，Ｓｈ）に移動したり、エミッティングドーパント上で最低励起一重項エネルギー準位Ｅ（３，Ｓ，Ｓｈ）から最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（３，Ｔ，Ｓｈ）への項間交差が起こり、引き続いて基底状態Ｅ（３，Ｇ）へ熱的に失活する。この経路により一部のエネルギーは発光に利用されず、エネルギーの無駄が生じる。
これに対して、本態様の有機電界発光素子では、アシスティングドーパントからエミッティングドーパントに移動したエネルギーを効率よく発光に利用することができ、これにより高い発光効率を実現することができる。これは、以下の発光メカニズムによるものと推測される。
本態様の有機電界発光素子における好ましいエネルギー関係を図３に示す。本態様の有機電界発光素子においては、エミッティングドーパントとしての、ホウ素原子を有する化合物が高い最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（３，Ｔ，Ｓｈ）を有する。そのため、アシスティングドーパントでアップコンバージョンされた最低励起一重項エネルギーが、例え、エミッティングドーパントで最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（３，Ｔ，Ｓｈ）へ項間交差した場合にも、エミッティングドーパント上でアップコンバージョンされるか、アシスティングドーパント（熱活性型遅延蛍光体）上の最低励起三重項エネルギー準位Ｅ（２，Ｔ，Ｓｈ）へ回収される。したがって、生成した励起エネルギーを無駄なく発光に使用することができる。また、アップコンバージョンおよび発光の機能をそれぞれが得意な２種の分子に分けることで、高いエネルギーの滞留時間が減少し、化合物への負担が減少すると予想される。
ＴＡＦ素子で用いる熱活性型遅延蛍光体（ＴＡＤＦ化合物）は、ドナーと呼ばれる電子供与性の置換基とアクセプターと呼ばれる電子受容性の置換基を用いて分子内のＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）とＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）を局在化させて、効率的な逆項間交差（reverse intersystem crossing）が起きるようにデザインされた、ドナー－アクセプター型熱活性型遅延蛍光体（Ｄ－Ａ型ＴＡＤＦ化合物）であることが好ましい。
ここで、本明細書中において「電子供与性の置換基」（ドナー）とは、熱活性型遅延蛍光体分子中でＨＯＭＯが局在する置換基および部分構造のことを意味し、「電子受容性の置換基」（アクセプター）とは、熱活性型遅延蛍光体分子中でＬＵＭＯが局在する置換基および部分構造のことを意味することとする。
一般的に、ドナーやアクセプターを用いた熱活性型遅延蛍光体は、構造に起因してスピン軌道結合（SOC: Spin Orbit Coupling）が大きく、かつ、ＨＯＭＯとＬＵＭＯの交換相互作用が小さくΔＥS1T1が小さいために、非常に速い逆項間交差速度が得られる。一方、ドナーやアクセプターを用いた熱活性型遅延蛍光体は、励起状態での構造緩和が大きくなり（ある分子においては、基底状態と励起状態では安定構造が異なるため、外部刺激により基底状態から励起状態への変換が起きると、その後、励起状態における安定構造へと構造が変化する）、幅広な発光スペクトルを与えるため、発光材料として使うと色純度を低下させる可能性がある。
しかし、本発明の多環芳香族化合物を同時に用いることにより、本発明の多環芳香族化合物はエミッティングドーパントとして、ＴＡＤＦ化合物は、アシスティングドーパントとして機能し、高い色純度を与えることができる。ＴＡＤＦ化合物は、その発光スペクトルが本発明の多環芳香族化合物の吸収スペクトルと少なくとも一部重なる化合物であればよい。本発明の多環芳香族化合物とＴＡＤＦ化合物とはいずれも同じ層に含まれていてもよく、隣接する層またはその他の近接する層に含まれていてもよい。
ＴＡＦ素子における熱活性型遅延蛍光体として、例えばドナーおよびアクセプターが直接またはスペーサーを介して結合している化合物を用いることができる。本発明の熱活性型遅延蛍光体に用いられる電子供与性基（ドナー性の構造）および電子受容性基（アクセプター性の構造）としては、例えば、Chemistry of Materials, 2017, 29, 1946-1963に記載の構造を用いることができる。ドナー性の構造としては、カルバゾール、ジメチルカルバゾール、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルカルバゾール、ジメトキシカルバゾール、テトラメチルカルバゾール、ベンゾフルオロカルバゾール、ベンゾチエノカルバゾール、フェニルジヒドロインドロカルバゾール、フェニルビカルバゾール、ビカルバゾール、ターカルバゾール、ジフェニルカルバゾリルアミン、テトラフェニルカルバゾリルジアミン、フェノキサジン、ジヒドロフェナジン、フェノチアジン、ジメチルジヒドロアクリジン、ジフェニルアミン、ビス（ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）アミン、Ｎ１－（４－（ジフェニルアミノ）フェニル）－Ｎ４，Ｎ４－ジフェニルベンゼン－１，４－ジアミン、ジメチルテトラフェニルジヒドロアクリジンジアミン、テトラメチル－ジヒドローインデノアクリジンおよびジフェニルージヒドロジベンゾアザシリンなどがあげられる。アクセプター性の構造としては、スルホニルジベンゼン、ベンゾフェノン、フェニレンビス（フェニルメタノン）、ベンゾニトリル、イソニコチノニトリル、フタロニトリル、イソフタロニトリル、パラフタロニトリル、ベンゼントリカルボニトリル、トリアゾール、オキサゾール、チアジアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾビス（チアゾール）、ベンゾオキサゾール、ベンゾビス（オキサゾール）、キノリン、ベンゾイミダゾール、ジベンゾキノキサリン、ヘプタアザフェナレン、チオキサントンジオキシド、ジメチルアントラセノン、アントラセンジオン、５Ｈ－シクロペンタ［１，２－ｂ：５，４－ｂ’］ジピリジン、フルオレンジカルボニトリル、トリフェニルトリアジン、ピラジンジカルボニトリル、ピリミジン、フェニルピリミジン、メチルピリミジン、ピリジンジカルボニトリル、ジベンゾキノキサリンジカルボニトリル、ビス（フェニルスルホニル）ベンゼン、ジメチルチオキサンテンジオキシド、チアンスレンテトラオキシドおよびトリス（ジメチルフェニル）ボランがあげられる。特に、ＴＡＦ素子における熱活性型遅延蛍光を有する化合物は、部分構造として、カルバゾール、フェノキサジン、アクリジン、トリアジン、ピリミジン、ピラジン、チオキサンテン、ベンゾニトリル、フタロニトリル、イソフタロニトリル、ジフェニルスルホン、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールおよびベンゾフェノンから選択される少なくとも一つを有する化合物であることが好ましい。
ＴＡＦ素子における発光層のアシスティングドーパントとして用いる化合物は、熱活性型遅延蛍光体であって、その発光スペクトルがエミッティングドーパントの吸収ピークと少なくとも一部重なる化合物であることが好ましい。
［りん光材料］
発光層においては、アシスティングドーパントとしてりん光材料を用いてもよい。本明細書において、りん光材料をアシスティングドーパントとして用いる有機電界発光素子をりん光アシスト素子：りん光増感蛍光(phosphor-sensitized fluorescent)素子、ＰＳＦ素子ということがある。りん光材料は金属原子による分子内スピン－軌道相互作用（重原子効果）を利用し、励起三重項状態からの発光を得る。このようなりん光材料としては、例えば、発光性金属錯体を用いることができる。発光性金属錯体としては、例えば下記式（Ｂ－１）および下記式（Ｂ－２）で表される化合物があげられる。
Figure 2023095770000128
式（Ｂ－１）において、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｅｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、ＡｇおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも１種であり、ｎは１～３の整数であり、「Ｘ－Ｙ」はそれぞれ独立して二座の配位子である。
式（Ｂ－２）において、Ｍは、Ｐｔ、ＲｅおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも１種であり、「Ｗ－Ｘ－Ｙ－Ｚ」は四座の配位子である。
式（Ｂ－１）において、効率と寿命の観点から、ＭはＩｒが好ましく、ｎは３が好ましい。
式（Ｂ－２）において、効率と寿命の観点からＭはＰｔが好ましい。
式（Ｂ－１）における配位子（Ｘ－Ｙ）は、以下からなる群から選択された少なくとも１つの配位子を有する。式（Ｂ－２）における配位子（Ｗ－Ｘ－Ｙ－Ｚ）は、以下からなる群から選択される少なくとも１つの配位子を一部として有する。
Figure 2023095770000129
式中、
---において中心金属Ｍと結合し、
Ｙは、それぞれ独立して、ＢＲe、ＮＲe、ＰＲe、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｃ＝Ｏ、Ｓ＝Ｏ、ＳＯ２、ＣＲeＲf、ＳｉＲeＲf、またはＧｅＲeＲfであり
環における芳香族炭素Ｃ－Ｈは、それぞれ独立して、Ｎに置換されてもよく、
ＲeおよびＲfは、任意に縮合または結合して環を形成してもよく、
Ｒa、Ｒb、Ｒc、およびＲdは、それぞれ独立して、無置換または１～置換可能な最大数まで置換してもよく、
Ｒa、Ｒb、Ｒc、Ｒd、Ｒe、およびＲfが、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン化物、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、または、これらの組み合わせであり、
ただし、Ｒa、Ｒb、Ｒc、およびＲdにおける任意の２つの隣接する置換基が縮合または結合して環を形成するか、または多座リガンドを形成してもよい。
式（Ｂ－１）で表される化合物としては、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）3、Ｉｒ（ｐｐｙ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）3、Ｉｒ（ＰＰｙ）2（ｍ－ｂｐｐｙ）、ＢｔｐＩｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｂｔｐ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（２－ｐｈｑ）3、Ｈｅｘ－Ｉｒ（ｐｈｑ）3、Ｉｒ（ｆｂｉ）2（ａｃａｃ）、ｆａｃ－Ｔｒｉｓ（２－（３－ｐ－ｘｙｌｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎｅ ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ）、Ｅｕ（ｄｂｍ）3（Ｐｈｅｎ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）3、Ｉｒ（ｐｉｑ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（Ｆｌｉｑ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（Ｆｌｑ）2（ａｃａｃ）、Ｒｕ（ｄｔｂ－ｂｐｙ）3・２（ＰＦ6）、Ｉｒ（２－ｐｈｑ）3、Ｉｒ（ＢＴ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＤＭＰ）3、Ｉｒ（Ｍｐｈｑ）3ＩＲ（ｐｈｑ）2ｔｐｙ、ｆａｃ－Ｉｒ（ｐｐｙ）2Ｐｃ、Ｉｒ（ｄｐ）ＰＱ2、Ｉｒ（Ｄｐｍ）（Ｐｉｑ）2、Ｈｅｘ－Ｉｒ（ｐｉｑ）2（ａｃａｃ）、Ｈｅｘ－Ｉｒ（ｐｉｑ）3、Ｉｒ（ｄｍｐｑ）3、Ｉｒ（ｄｍｐｑ）2（ａｃａｃ）、ＦＰＱＩｒｐｉｃなどがあげられる。
式（Ｂ－１）で表される化合物としては、他には、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2023095770000130
Figure 2023095770000131
Figure 2023095770000132
また、特開２００６－０８９３９８号公報、特開２００６－０８０４１９号公報、特開２００５－２９８４８３号公報、特開２００５－０９７２６３号公報、および特開２００４－１１１３７９号公報、米国特許出願公開第２０１９／００５１８４５号明細書などに記載されたイリジウム錯体、または、Advanced Materials, 26: 7116-7121、NPG Asia Materials 13, 53 (2021)、Applied Physics Letters, 117, 253301 (2020)、Light-Emitting Diode - An Outlook On the Empirical Features and Its Recent Technological Advancements, Chapter 5に記載された白金錯体を用いてもよい。
２－１－６．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、ホスフィンオキサイド誘導体、アリールニトリ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（２，２’：６’，２”－テルピリジン－４'－イル）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、ホスフィ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、アリールニトリル誘導体、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。
＜還元性物質＞
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。
２－１－７．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。
２－１－８．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。
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。
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。
＜蒸着法＞
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。
＜湿式成膜法＞
湿式成膜法は、有機ＥＬ素子の各有機層を形成し得る低分子化合物を液状の有機層形成用組成物として準備し、これを用いることによって実施される。この低分子化合物を溶解する適当な有機溶媒がない場合には、当該低分子化合物に反応性置換基を置換させた反応性化合物として溶解性機能を有する他のモノマーや主鎖型高分子と共に高分子化させた高分子化合物などから有機層形成用組成物を準備してもよい。
湿式成膜法は、一般的には、基板に有機層形成用組成物を塗布する塗布工程および塗布された有機層形成用組成物から溶媒を取り除く乾燥工程を経ることで塗膜を形成する。上記高分子化合物が架橋性置換基を有する場合（これを架橋性高分子化合物ともいう）には、この乾燥工程によりさらに架橋して高分子架橋体が形成される。塗布工程の違いにより、スピンコーターを用いる方法をスピンコート法、スリットコーターを用いる方法をスリットコート法、版を用いる方法をグラビア、オフセット、リバースオフセット、フレキソ印刷法、インクジェットプリンタを用いる方法をインクジェット法、霧状に吹付ける方法をスプレー法と呼ぶ。乾燥工程には、風乾、加熱、減圧乾燥などの方法がある。乾燥工程は１回のみ行なってもよく、異なる方法や条件を用いて複数回行なってもよい。また、例えば、減圧下での焼成のように、異なる方法を併用してもよい。
湿式成膜法とは溶液を用いた成膜法であり、例えば、一部の印刷法（インクジェット法）、スピンコート法またはキャスト法、コーティング法などである。湿式成膜法は真空蒸着法と異なり高価な真空蒸着装置を用いる必要が無く、大気圧下で成膜することができる。加えて、湿式成膜法は大面積化や連続生産が可能であり、製造コストの低減につながる。
一方で、真空蒸着法と比較した場合には、湿式成膜法は積層化が難しい場合がある。湿式成膜法を用いて積層膜を作製する場合、上層の組成物による下層の溶解を防ぐ必要があり、溶解性を制御した組成物、下層の架橋および直交溶媒（Orthogonal solvent、互いに溶解し合わない溶媒）などが駆使される。しかしながら、それらの技術を用いても、全ての膜の塗布に湿式成膜法を用いるのは難しい場合がある。
そこで、一般的には、幾つかの層だけを湿式成膜法を用い、残りを真空蒸着法で有機ＥＬ素子を作製するという方法が採用される。
例えば、湿式成膜法を一部適用し有機ＥＬ素子を作製する手順を以下に示す。
（手順１）陽極の真空蒸着法による成膜
（手順２）正孔注入層用材料を含む正孔注入層形成用組成物の湿式成膜法による成膜
（手順３）正孔輸送層用材料を含む正孔輸送層形成用組成物の湿式成膜法による成膜
（手順４）ホスト材料とドーパント材料を含む発光層形成用組成物の湿式成膜法による成膜
（手順５）電子輸送層の真空蒸着法による成膜
（手順６）電子注入層の真空蒸着法による成膜
（手順７）陰極の真空蒸着法による成膜
この手順を経ることで、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素子が得られる。
もちろん、電子輸送層および電子注入層についても、それぞれ電子輸送層用材料および電子注入層用材料を含む層形成用組成物を用いて湿式成膜法により成膜してもよい。その際、下層の発光層の溶解を防ぐ手段、または上記手順とは逆に陰極側から成膜する手段を用いることが好ましい。
＜その他の成膜法＞
有機層形成用組成物の成膜化には、レーザー加熱描画法（ＬＩＴＩ）を用いることができる。ＬＩＴＩとは基材に付着させた化合物をレーザーで加熱蒸着する方法で、基材へ塗布される材料に有機層形成用組成物を用いることができる。
＜任意の工程＞
成膜の各工程の前後に、適切な処理工程、洗浄工程および乾燥工程を適宜入れてもよい。処理工程としては、例えば、露光処理、プラズマ表面処理、超音波処理、オゾン処理、適切な溶媒を用いた洗浄処理および加熱処理等があげられる。さらには、バンクを作製する一連の工程もあげられる。
バンクの作製にはフォトリソグラフィ技術を用いることができる。フォトリソグラフィの利用可能なバンク材としては、ポジ型レジスト材料およびネガ型レジスト材料を用いることができる。また、インクジェット法、グラビアオフセット印刷、リバースオフセット印刷、スクリーン印刷などのパターン可能な印刷法も用いることができる。その際には永久レジスト材料を用いることもできる。
バンクに用いられる材料としては、多糖類およびその誘導体、ヒドロキシルを有するエチレン性モノマーの単独重合体および共重合体、生体高分子化合物、ポリアクリロイル化合物、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリフェニレン、ポリフェニルエーテル、ポリウレタン、エポキシ（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合ポリマー（ＡＢＳ）、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリアセテート、ポリノルボルナン（ビシクロ［２．２．１］ヘプタン）、合成ゴム、ポリフルオロビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン等のフッ化ポリマー、フルオロオレフィン－ヒドロカーボンオレフィンの共重合ポリマー、フルオロカーボンポリマーがあげられるが、それだけに限定されない。
＜湿式成膜法に使用される有機層形成用組成物＞
有機層形成用組成物は、有機ＥＬ素子の各有機層を形成し得る低分子化合物、または当該低分子化合物を高分子化させた高分子化合物を有機溶媒に溶解させて得られる。例えば、発光層形成用組成物は、第１成分として少なくとも１種のドーパント材料である多環芳香族化合物（またはその高分子化合物）と、第２成分として少なくとも１種のホスト材料と、第３成分として少なくとも１種の有機溶媒とを含有する。第１成分は、該組成物から得られる発光層のドーパント成分として機能し、第２成分は発光層のホスト成分として機能する。第３成分は、組成物中の第１成分と第２成分を溶解する溶媒として機能し、塗布時には第３成分自身の制御された蒸発速度により平滑で均一な表面形状を与える。
＜有機溶媒＞
有機層形成用組成物は少なくとも一種の有機溶媒を含む。成膜時に有機溶媒の蒸発速度を制御することで、成膜性および塗膜の欠陥の有無、表面粗さ、平滑性を制御および改善することができる。また、インクジェット法を用いた成膜時は、インクジェットヘッドのピンホールでのメニスカス安定性を制御し、吐出性を制御・改善することができる。加えて、膜の乾燥速度および誘導体分子の配向を制御することで、該有機層形成用組成物より得られる有機層を有する有機ＥＬ素子の電気特性、発光特性、効率、および寿命を改善することができる。
（１）有機溶媒の物性
少なくとも１種の有機溶媒の沸点は、１３０℃～３００℃であり、１４０℃～２７０℃がより好ましく、１５０℃～２５０℃がさらに好ましい。沸点が１３０℃より高い場合、インクジェットの吐出性の観点から好ましい。また、沸点が３００℃より低い場合、塗膜の欠陥、表面粗さ、残留溶媒および平滑性の観点から好ましい。有機溶媒は、良好なインクジェットの吐出性、成膜性、平滑性および低い残留溶媒の観点から、２種以上の有機溶媒を含む構成がより好ましい。一方で、場合によっては、運搬性などを考慮し、有機層形成用組成物中から溶媒を除去することで固形状態とした組成物であってもよい。
さらに、有機溶媒が溶質の少なくとも１種に対する良溶媒（ＧＳ）と貧溶媒（ＰＳ）とを含み、良溶媒（ＧＳ）の沸点（ＢＰGS）が貧溶媒（ＰＳ）の沸点（ＢＰPS）よりも低い、構成が特に好ましい。
高沸点の貧溶媒を加えることで成膜時に低沸点の良溶媒が先に揮発し、組成物中の含有物の濃度と貧溶媒の濃度が増加し速やかな成膜が促される。これにより、欠陥が少なく、表面粗さが小さい、平滑性の高い塗膜が得られる。
溶解度の差（ＳGS－ＳPS）は、１％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、５％以上であることがさらに好ましい。沸点の差（ＢＰPS－ＢＰGS）は、１０℃以上であることが好ましく、３０℃以上であることがより好ましく、５０℃以上であることがさらに好ましい。
有機溶媒は、成膜後に、真空、減圧、加熱などの乾燥工程により塗膜より取り除かれる。加熱を行う場合、塗布成膜性改善の観点からは、溶質の少なくとも１種のガラス転移温度（Ｔｇ）＋３０℃以下で行うことが好ましい。また、残留溶媒の削減の観点からは、溶質の少なくとも１種のガラス転移点（Ｔｇ）－３０℃以上で加熱することが好ましい。加熱温度が有機溶媒の沸点より低くても膜が薄いために、有機溶媒は十分に取り除かれる。また、異なる温度で複数回乾燥を行ってもよく、複数の乾燥方法を併用してもよい。
（２）有機溶媒の具体例
有機層形成用組成物に用いられる有機溶媒としては、アルキルベンゼン系溶媒、フェニルエーテル系溶媒、アルキルエーテル系溶媒、環状ケトン系溶媒、脂肪族ケトン系溶媒、単環性ケトン系溶媒、ジエステル骨格を有する溶媒および含フッ素系溶媒などがあげられ、具体例として、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、ウンデカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサン－２－オール、ヘプタン－２－オール、オクタン－２－オール、デカン－２－オール、ドデカン－２－オール、シクロヘキサノール、α－テルピネオール、β－テルピネオール、γ－テルピネオール、δ－テルピネオール、テルピネオール（混合物）、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ｐ－キシレン、ｍ－キシレン、ｏ－キシレン、２，６－ルチジン、２－フルオロ－ｍ－キシレン、３－フルオロ－ｏ－キシレン、２－クロロベンゾ三フッ化物、クメン、トルエン、２－クロロ－６－フルオロトルエン、２－フルオロアニソール、アニソール、２，３－ジメチルピラジン、ブロモベンゼン、４－フルオロアニソール、３－フルオロアニソール、３－トリフルオロメチルアニソール、メシチレン、１，２，４－トリメチルベンゼン、ｔ－ブチルベンゼン、２－メチルアニソール、フェネトール、ベンゾジオキソール、４－メチルアニソール、ｓ－ブチルベンゼン、３－メチルアニソール、４－フルオロ－３－メチルアニソール、シメン、１，２，３－トリメチルベンゼン、１，２－ジクロロベンゼン、２－フルオロベンゾニトリル、４－フルオロベラトロール、２，６－ジメチルアニソール、ｎ－ブチルベンゼン、３－フルオロベンゾニトリル、デカリン（デカヒドロナフタレン）、ネオペンチルベンゼン、２，５－ジメチルアニソール、２，４－ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、３，５－ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル、１－フルオロ－３，５－ジメトキシベンゼン、安息香酸メチル、イソペンチルベンゼン、３，４－ジメチルアニソール、ｏ－トルニトリル、ｎ－アミルベンゼン、ベラトロール、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン、安息香酸エチル、ｎ－ヘキシルベンゼン、安息香酸プロピル、シクロヘキシルベンゼン、１－メチルナフタレン、安息香酸ブチル、２－メチルビフェニル、３－フェノキシトルエン、２，２'－ビトリル、ドデシルベンゼン、ジペンチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、トリメトキシベンゼン、トリメトキシトルエン、２，３－ジヒドロベンゾフラン、１－メチル－４－（プロポキシメチル）ベンゼン、１－メチル－４－（ブチルオキシメチル）ベンゼン、１－メチル－４－（ペンチルオキシメチル）ベンゼン、１－メチル－４－（ヘキシルオキシメチル）ベンゼン、１－メチル－４－（ヘプチルオキシメチル）ベンゼン、ベンジルブチルエーテル、ベンジルペンチルエーテル、ベンジルヘキシルエーテル、ベンジルヘプチルエーテル、ベンジルオクチルエーテルなどがあげられるが、それだけに限定されない。また、溶媒は単一で用いてもよく、混合してもよい。
＜任意成分＞
有機層形成用組成物は、その性質を損なわない範囲で、任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、バインダーおよび界面活性剤等があげられる。
（１）バインダー
有機層形成用組成物は、バインダーを含有していてもよい。バインダーは、成膜時には膜を形成するとともに、得られた膜を基板と接合する。また、該有機層形成用組成物中で他の成分を溶解および分散および結着させる役割を果たす。
有機層形成用組成物に用いられるバインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、エチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－ビニルアルコール共重合体、アクリロニトリル－エチレン－スチレン共重合体（ＡＥＳ）樹脂、アイオノマー、塩素化ポリエーテル、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、テフロン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ）樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、および、上記樹脂およびポリマーの共重合体、があげられるが、それだけに限定されない。
有機層形成用組成物に用いられるバインダーは、１種のみであってもよく複数種を混合して用いてもよい。
（２）界面活性剤
有機層形成用組成物は、例えば、有機層形成用組成物の膜面均一性、膜表面の親溶媒性および撥液性の制御のために界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、親水性基の構造からイオン性および非イオン性に分類され、さらに、疎水性基の構造からアルキル系およびシリコーン系およびフッ素系に分類される。また、分子の構造から、分子量が比較的小さく単純な構造を有する単分子系および分子量が大きく側鎖や枝分かれを有する高分子系に分類される。また、組成から、単一系、二種以上の界面活性剤および基材を混合した混合系に分類される。該有機層形成用組成物に用いることのできる界面活性剤としては、全ての種類の界面活性剤を用いることができる。
界面活性剤としては、例えば、ポリフローＮｏ．４５、ポリフローＫＬ－２４５、ポリフローＮｏ．７５、ポリフローＮｏ．９０、ポリフローＮｏ．９５（商品名、共栄社化学工業（株）製）、ディスパーベイク（Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ）１６１、ディスパーベイク１６２、ディスパーベイク１６３、ディスパーベイク１６４、ディスパーベイク１６６、ディスパーベイク１７０、ディスパーベイク１８０、ディスパーベイク１８１、ディスパーベイク１８２、ＢＹＫ３００、ＢＹＫ３０６、ＢＹＫ３１０、ＢＹＫ３２０、ＢＹＫ３３０、ＢＹＫ３４２、ＢＹＫ３４４、ＢＹＫ３４６（商品名、ビックケミー・ジャパン（株）製）、ＫＰ－３４１、ＫＰ－３５８、ＫＰ－３６８、ＫＦ－９６－５０ＣＳ、ＫＦ－５０－１００ＣＳ（商品名、信越化学工業（株）製）、サーフロンＳＣ－１０１、サーフロンＫＨ－４０（商品名、セイミケミカル（株）製）、フタージェント２２２Ｆ、フタージェント２５１、ＦＴＸ－２１８（商品名、（株）ネオス製）、ＥＦＴＯＰ ＥＦ－３５１、ＥＦＴＯＰ ＥＦ－３５２、ＥＦＴＯＰ ＥＦ－６０１、ＥＦＴＯＰ ＥＦ－８０１、ＥＦＴＯＰ ＥＦ－８０２（商品名、三菱マテリアル（株）製）、メガファックＦ－４７０、メガファックＦ－４７１、メガファックＦ－４７５、メガファックＲ－０８、メガファックＦ－４７７、メガファックＦ－４７９、メガファックＦ－５５３、メガファックＦ－５５４（商品名、ＤＩＣ（株）製）、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、フルオロアルキルカルボン酸塩、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルスルホン酸塩、ジグリセリンテトラキス（フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル）、フルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、フルオロアルキルアミノスルホン酸塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ソルビタンラウレート、ソルビタンパルミテート、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンオレエート、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸塩およびアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩をあげることができる。
また、界面活性剤は１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
＜有機層形成用組成物の組成および物性＞
有機層形成用組成物における各成分の含有量は、有機層形成用組成物中の各成分の良好な溶解性、保存安定性および成膜性、ならびに、該有機層形成用組成物から得られる塗膜の良質な膜質、また、インクジェット法を用いた場合の良好な吐出性、該組成物を用いて作製された有機層を有する有機ＥＬ素子の、良好な電気特性、発光特性、効率、寿命の観点を考慮して決定される。例えば、発光層形成用組成物の場合には、第１成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、０．０００１質量％～２．０質量％、第２成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、０．０９９９質量％～８．０質量％、第３成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、９０．０質量％～９９．９質量％が好ましい。
より好ましくは、第１成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、０．００５質量％～１．０質量％、第２成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、０．０９５質量％～４．０質量％、第３成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、９５．０質量％～９９．９質量％である。さらに好ましくは、第１成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、０．０５質量％～０．５質量％、第２成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、０．２５質量％～２．５質量％、第３成分が発光層形成用組成物の全質量に対して、９７．０質量％～９９．７質量％である。
有機層形成用組成物は、上述した成分を、公知の方法で撹拌、混合、加熱、冷却、溶解、分散等を適宜選択して行うことによって製造できる。また、調製後に、ろ過、脱ガス（デガスとも言う）、イオン交換処理および不活性ガス置換・封入処理等を適宜選択して行ってもよい。
有機層形成用組成物の粘度としては、高粘度である方が、良好な成膜性とインクジェット法を用いた場合の良好な吐出性が得られる。一方、低粘度である方が薄い膜を作りやすい。このことから、該有機層形成用組成物の粘度は、２５℃における粘度が０．３～３ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１～３ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。本発明において、粘度は円錐平板型回転粘度計（コーンプレートタイプ）を用いて測定した値である。
有機層形成用組成物の表面張力としては、低い方が良好な成膜性および欠陥のない塗膜が得られる。一方、高い方が良好なインクジェット吐出性を得られる。このことから、該有機層形成用組成物は、２５℃における表面張力が２０～４０ｍＮ／ｍであることが好ましく、２０～３０ｍＮ／ｍであることがより好ましい。本発明において、表面張力は懸滴法を用いて測定した値である。
＜架橋性高分子化合物：式（ＸＬＰ－１）で表される化合物＞
次に、上述した高分子化合物が架橋性置換基を有する場合について説明する。このような架橋性高分子化合物は例えば下記式（ＸＬＰ－１）で表される化合物である。
Figure 2023095770000133
 式（ＸＬＰ－１）において、
ＭＵｘはそれぞれ独立して芳香族化合物から任意の２つの水素原子を除いて表される２価の基、ＥＣｘはそれぞれ独立して芳香族化合物から任意の１つの水素原子を除いて表される１価の基であり、ＭＵｘ中の２つの水素がＥＣｘまたはＭＵｘと置換され、ｋは２～５００００の整数である。ただし、式（ＸＬＰ－１）で表される化合物は少なくとも１つの架橋性置換基（ＸＬＳ）を有し、好ましくは架橋性置換基を有する１価または２価の芳香族化合物の含有量は、分子中０．１～８０質量％である。
より具体的には、
ＭＵｘは、それぞれ独立して、アリーレン、ヘテロアリーレン、ジアリーレンアリールアミノ、ジアリーレンアリールボリル、オキサボリン－ジイル、アザボリン－ジイルであり、
ＥＣｘ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またはアリールオキシであり、
ＭＵおよびＥＣにおける少なくとも１つの水素はさらに、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキルおよびシクロアルキルで置換されていてもよく、
ｋは２～５００００の整数である。
ｋは２０～５００００の整数であることが好ましく、１００～５００００の整数であることがより好ましい。
式（ＸＬＰ－１）中のＭＵｘおよびＥＣｘにおける少なくとも１つの水素は、炭素数１～２４のアルキル、炭素数３～２４のシクロアルキル、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、さらに、前記アルキルにおける任意の－ＣＨ2－は－Ｏ－または－Ｓｉ（ＣＨ3）2－で置換されていてもよく、前記アルキルにおける式（ＸＬＰ－１）中のＥＣに直結している－ＣＨ2－を除く任意の－ＣＨ2－は炭素数６～２４のアリーレンで置換されていてもよく、前記アルキルにおける任意の水素はフッ素で置換されていてもよい。
ＭＵｘとしては、例えば、以下のいずれかの化合物から任意の２つの水素原子を除いて表される２価の基があげられる。
Figure 2023095770000134
より具体的には、以下のいずれかの構造で表される２価の基があげられる。これらにおいて、ＭＵｘは＊において他のＭＵｘまたはＥＣｘと結合する。
Figure 2023095770000135
Figure 2023095770000136
Figure 2023095770000137
Figure 2023095770000138
Figure 2023095770000139
Figure 2023095770000140
Figure 2023095770000141
Figure 2023095770000142
Figure 2023095770000143
また、ＥＣｘとしては、例えば以下のいずれかの構造で表される１価の基があげられる。これらにおいて、ＥＣは＊においてＭＵｘと結合する。
Figure 2023095770000144
Figure 2023095770000145
式（ＸＬＰ－１）で表される化合物は、溶解性および塗布製膜性の観点から、分子中のＭＵ総数（ｋ）の１０～１００％のＭＵが炭素数１～２４のアルキルを有することが好ましく、分子中のＭＵ総数（ｋ）の３０～１００％のＭＵが炭素数１～１８のアルキル（炭素数３～１８の分岐鎖アルキル）を有することがより好ましく、分子中のＭＵ総数（ｋ）の５０～１００％のＭＵが炭素数１～１２のアルキル（炭素数３～１２の分岐鎖アルキル）を有することがさらに好ましい。一方、面内配向性および電荷輸送の観点からは、分子中のＭＵ総数（ｋ）の１０～１００％のＭＵが炭素数７～２４のアルキルを有することが好ましく、分子中のＭＵ総数（ｋ）の３０～１００％のＭＵが炭素数７～２４のアルキル（炭素数７～２４の分岐鎖アルキル）を有することがより好ましい。
架橋性置換基を有する１価または２価の芳香族化合物の含有量は、０．５～５０質量％が好ましく、１～２０質量％がより好ましい。
架橋性置換基（ＸＬＳ）としては、上述した高分子化合物をさらに架橋化できる基であれば特に限定されないが、以下の構造の置換基が好ましい。各構造式中の＊は結合位置を示す。
Figure 2023095770000146
Ｌは、それぞれ独立して、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、＞Ｃ＝Ｏ、－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－、炭素数１～１２のアルキレン、炭素数１～１２のオキシアルキレンおよび炭素数１～１２のポリオキシアルキレンである。上記置換基の中でも、式（ＸＬＳ－１）、式（ＸＬＳ－２）、式（ＸＬＳ－３）、式（ＸＬＳ－９）、式（ＸＬＳ－１０）または式（ＸＬＳ－１７）で表される基が好ましく、式（ＸＬＳ－１）、式（ＸＬＳ－３）または式（ＸＬＳ－１７）で表される基がより好ましい。
架橋性置換基を有する２価の芳香族化合物としては、例えば下記部分構造を有する化合物があげられる。下記構造式中の＊は結合位置を表す。
Figure 2023095770000147
Figure 2023095770000148
Figure 2023095770000149
Figure 2023095770000150
＜高分子化合物および架橋性高分子化合物の製造方法＞
高分子化合物および架橋性高分子化合物の製造方法について、上述した式（ＸＬＰ－１）で表される化合物を例にして説明する。これらの化合物は、公知の製造方法を適宜組み合わせて合成することができる。
反応で用いられる溶媒としては、芳香族溶媒、飽和／不飽和炭化水素溶媒、アルコール溶媒、エーテル系溶媒などがあげられ、例えば、ジメトキシエタン、２－（２－メトキシエトキシ）エタン、２－（２－エトキシエトキシ）エタン等があげられる。
また、反応は２相系で行ってもよい。２相系で反応させる場合は、必要に応じて、第４級アンモニウム塩等の相間移動触媒を加えてもよい。
式（ＸＬＰ－１）の化合物を製造する際、一段階で製造してもよいし、多段階を経て製造してもよい。また、原料を反応容器に全て入れてから反応を開始する一括重合法により行ってもよいし、原料を反応容器に滴下し加える滴下重合法により行ってもよいし、生成物が反応の進行に伴い沈殿する沈殿重合法により行ってもよく、これらを適宜組み合わせて合成することができる。例えば、式（ＸＬＰ－１）で表される化合物を一段階で合成する際、モノマーユニット（ＭＵ）に重合性基が結合したモノマーおよびエンドキャップユニット（ＥＣ）に重合性基が結合したモノマーを反応容器に加えた状態で反応を行うことで目的物を得る。また、式（ＸＬＰ－１）で表される化合物を多段階で合成する際、モノマーユニット（ＭＵ）に重合性基が結合したモノマーを目的の分子量まで重合した後、エンドキャップユニット（ＥＣ）に重合性基が結合したモノマーを加えて反応させることで目的物を得る。多段階で異なる種類のモノマーユニット（ＭＵ）に重合性基が結合したモノマーを加えて反応を行えば、モノマーユニットの構造について濃度勾配を有するポリマーを作ることができる。また、前駆体ポリマーを調製した後、あと反応により目的物ポリマーを得ることができる。
また、モノマーユニット（ＭＵ）の重合性基を選べばポリマーの一次構造を制御することができる。例えば、合成スキームの１～３に示すように、ランダムな一次構造を有するポリマー（合成スキームの１）、規則的な一次構造を有するポリマー（合成スキームの２および３）などを合成することが可能であり、目的物に応じて適宜組み合わせて用いることができる。さらには、重合性基を３つ以上有するモノマーを用いれば、ハイパーブランチポリマーやデンドリマーを合成することができる。
Figure 2023095770000151
本発明で用いることのできるモノマーは、特開2010-189630号公報、国際公開第2012/086671号、国際公開第2013/191088号、国際公開第2002/045184号、国際公開第2011/049241号、国際公開第2013/146806号、国際公開第2005/049546号、国際公開第2015/145871号、特開2010-215886号、特開2008-106241号公報、国際公開第2016/031639号、特開2011-174062号公報に記載の方法に準じて合成することができる。
また、具体的なポリマー合成手順については、特開2012-036388号公報、国際公開第2015/008851号、特開2012-36381号公報、特開2012-144722号公報、国際公開第2015/194448号、国際公開第2013/146806号、国際公開第2015/145871号、国際公開第2016/031639号、国際公開第2016/125560号、国際公開第2011/049241号、に記載の方法を参照することができる。
２－１－９．有機電界発光素子の応用例
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。
２－２．その他の有機デバイス
本発明に係る多環芳香族化合物は、上述した有機電界発光素子の他に、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などの作製に用いることができる。
有機電界効果トランジスタは、電圧入力によって発生させた電界により電流を制御するトランジスタのことであり、ソース電極とドレイン電極の他にゲート電極が設けられている。ゲート電極に電圧を印加すると電界が生じ、ソース電極とドレイン電極間を流れる電子（あるいはホール）の流れを任意にせき止めて電流を制御することができるトランジスタである。電界効果トランジスタは、単なるトランジスタ（バイポーラトランジスタ）に比べて小型化が容易であり、集積回路などを構成する素子としてよく用いられている。
有機電界効果トランジスタの構造は、通常、本発明に係る多環芳香族化合物を用いて形成される有機半導体活性層に接してソース電極およびドレイン電極が設けられており、さらに有機半導体活性層に接した絶縁層（誘電体層）を挟んでゲート電極が設けられていればよい。その素子構造としては、例えば以下の構造があげられる。
（１）基板／ゲート電極／絶縁体層／ソース電極・ドレイン電極／有機半導体活性層
（２）基板／ゲート電極／絶縁体層／有機半導体活性層／ソース電極・ドレイン電極
（３）基板／有機半導体活性層／ソース電極・ドレイン電極／絶縁体層／ゲート電極
（４）基板／ソース電極・ドレイン電極／有機半導体活性層／絶縁体層／ゲート電極
このように構成された有機電界効果トランジスタは、アクティブマトリックス駆動方式の液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの画素駆動スイッチング素子などとして適用できる。
有機薄膜太陽電池は、ガラスなどの透明基板上にＩＴＯなどの陽極、ホール輸送層、光電変換層、電子輸送層、陰極が積層された構造を有する。光電変換層は陽極側にｐ型半導体層を有し、陰極側にｎ型半導体層を有している。本発明に係る多環芳香族化合物は、その物性に応じて、ホール輸送層、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層、電子輸送層の材料として用いることが可能である。本発明に係る多環芳香族化合物は、有機薄膜太陽電池においてホール輸送材料や電子輸送材料として機能しうる。有機薄膜太陽電池は、上記の他にホールブロック層、電子ブロック層、電子注入層、ホール注入層、平滑化層などを適宜備えていてもよい。有機薄膜太陽電池には、有機薄膜太陽電池に用いられる既知の材料を適宜選択して組み合わせて用いることができる。
３．波長変換材料
本発明の多環芳香族化合物は、波長変換材料として使用することができる。 現在、色変換方式によるマルチカラー化技術を、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、照明などへ応用することが盛んに検討されている。色変換とは、発光体からの発光をより長波長の光へと波長変換することであり、例えば、紫外光や青色光を緑色光や赤色発光へと変換することを表す。この色変換機能を有する波長変換材料をフィルム化し、例えば青色光源と組み合わせることにより、青色光源から、青、緑、赤色の３原色を取り出すこと、すなわち白色光を取り出すことが可能となる。このような青色光源と色変換機能を有する波長変換フィルムを組み合わせた白色光源を光源ユニットとし、液晶駆動部分と、カラーフィルターと組み合わせることで、フルカラーディスプレイの作製が可能になる。また、液晶駆動部分が無ければ、そのまま白色光源として用いることができ、例えばＬＥＤ照明などの白色光源として応用できる。また、青色有機ＥＬ素子を光源として、青色光を緑色光および赤色光に変換する波長変換フィルムと組み合わせて用いることでメタルマスクを用いないフルカラー有機ＥＬディスプレイの作製が可能になる。さらに、青色マイクロＬＥＤを光源として、青色光を緑色光および赤色光に変換する波長変換フィルムと組み合わせて用いることで低コストのフルカラーマイクロＬＥＤディスプレイの作製が可能になる。
本発明の多環芳香族化合物は、この波長変換材料として使用することができる。本発明の多環芳香族化合物を含む波長変換材料を用いて、紫外光やより短波長の青色光を生成する光源や発光素子からの光を、表示装置（有機ＥＬ素子を利用した表示装置や液晶表示装置）での利用に適した色純度の高い青色光や緑色光に変換することができる。変換される色の調整は、本発明の多環芳香族化合物の置換基、後述の波長変換用組成物で用いるバインダー樹脂等を適宜選択することにより行うことができる。波長変換材料は本発明の多環芳香族化合物を含む波長変換用組成物として調製することができる。また、この波長変換用組成物を用いて波長変換フィルムを形成してもよい。
波長変換用組成物は、本発明の多環芳香族化合物のほか、バインダー樹脂、その他の添加剤、および溶媒を含んでいてもよい。バインダー樹脂としては、例えば国際公開第２０１６／１９０２８３号の段落０１７３～０１７６に記載のものを用いることができる。その他の添加剤としては、国際公開第２０１６／１９０２８３号の段落０１７７～０１８１に記載の化合物を用いることができる。溶媒としては、上記の発光層形成用組成物に含まれる溶媒の記載を参照することができる。
波長変換フィルムは波長変換用組成物の硬化により形成される波長変換層を含む。波長変換用組成物からの波長変換層の作製方法としては公知のフィルム形成方法を参照することができる。波長変換フィルムは本発明の多環芳香族化合物を含む組成物から形成される波長変換層のみからなっていてもよく、他の波長変換層（例えば、青色光を緑色光や赤色光に変換する波長変換層、青色光や緑色光を赤色光に変換する波長変換層）を含んでいてもよい。さらに波長変換フィルムは基材層や、色変換層の酸素、水分、または熱による劣化を防ぐためのバリア層を含んでいてもよい。
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るものではない。
合成例（１）：
化合物（１－１）の合成。合成法Ａ。
Figure 2023095770000152
化合物（Ｔ－１）（０．５８ｇ）およびｔｅｒｔ－ブチルベンゼン（７．０ｍｌ）の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、－３０℃で、１．６Ｍのｔｅｒｔ－ブチルリチウムペンタン溶液（１．５ｍｌ）を加えた。滴下終了後、６０℃まで昇温して２時間撹拌した後、ｔｅｒｔ－ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。－３０℃まで冷却して三臭化ホウ素（０．６１ｇ）を加え、室温まで昇温して０．５時間撹拌した。その後、再び０℃まで冷却してＮ，Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン（０．４２ｍｌ）を加え、発熱が収まるまで室温で撹拌した後、１２０℃まで昇温して３時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却し、氷浴で冷やした酢酸ナトリウム水溶液、次いでへプタンを加えて分液した。次いで、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、溶媒を減圧留去し得られた固体をトルエンに溶かし、へプタンを加えて再沈殿させ、式（１－１）で表される化合物０．４１ｇを得た。
ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ:[Ｍ]+＝５５２．１８
合成例（２）：
化合物（１－２）の合成。合成法Ｂ。
Figure 2023095770000153
化合物（Ｔ－２）（１．２１ｇ）およびオルトジクロロベンゼン（４００ｍｌ）の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、室温で、三臭化ホウ素（１．００ｇ）を加えた。滴下終了後、１８０℃まで昇温して２０時間撹拌した。その後、再び室温まで冷却して、Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン（２．６ｍＬ）を加え、発熱が収まるまで撹拌した。その後、６０℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：トルエン）で精製した後、溶媒を減圧留去し得られた固体をトルエンに溶かし、へプタンを加えて再沈殿させ、式（１－２）で表される化合物０．４３ｇを得た。
ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ:[Ｍ]+＝１２２８．４６
出発物質および各試薬の添加量を表１に記載のとおりに変更した以外は上記の化合物（１－１）の合成（合成法Ａ）または化合物（１－２）の合成（合成法Ｂ）と同様の手順で、表１に記載の各化合物を合成した。
Figure 2023095770000154
Figure 2023095770000155
Figure 2023095770000156
Figure 2023095770000157
表１に示す値から分かるように、化合物（１－３０１）は収率が非常に低かった。式（２）で表される部分構造における副反応が優先したためと考えられる。
また、上記の各合成化合物に対し、式（２）で表される基または式（２’）で表される基における窒素に結合する基がフェニルに置き換わった化合物を同様の手法で合成した。例えば、以下に示すように、化合物（１－１）の類縁体として、部分構造（Ｎ－１）が部分構造（Ｎ－２）に置き換わった化合物（Ｒｅｆ－１）を合成した。同様に、化合物（１－２）～化合物（１－１４）、化合物（１－３０２）、化合物（１－４０１）～化合物（１－４０４）に対して、それぞれ対応する化合物（Ｒｅｆ－２）～化合物（Ｒｅｆ－１４）、化合物（Ｒｅｆ－３０２）、化合物（Ｒｅｆ－４０１）～化合物（Ｒｅｆ－４０４）を合成した。
Figure 2023095770000158
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、本発明の他の化合物を合成することができる。
＜基礎物性の評価方法＞
サンプルの準備
評価対象の化合物の吸収特性と発光特性（蛍光と燐光）を評価する場合、評価対象の化合物を溶媒に溶解して溶媒中で評価する場合と薄膜状態で評価する場合がある。さらに、薄膜状態で評価する場合は、評価対象の化合物の有機ＥＬ素子における使用の態様に応じて、評価対象の化合物のみを薄膜化し評価する場合と評価対象の化合物を適切なマトリックス材料中に分散して薄膜化して評価する場合がある。ここでは、評価対象化合物のみを蒸着して得た薄膜を「単独膜」といい、評価対象化合物とマトリックス材料を含む塗工液を塗布、乾燥して得た薄膜を「塗膜」という。
マトリックス材料としては、市販のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などを用いることができる。本実施例では、ＰＭＭＡと評価対象の化合物をトルエン中で溶解させた後、スピンコーティング法により石英製の透明支持基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ）上に薄膜を形成してサンプルを作製する。
次に、本発明の多環芳香族化合物の基礎物性評価について記載する。
蛍光寿命（遅延蛍光）の評価
蛍光寿命測定装置（浜松ホトニクス（株）製、Ｃ１１３６７－０１）を用いて３００Ｋで蛍光寿命を測定した。具体的には、適切な励起波長で測定される極大発光波長において蛍光寿命の早い発光成分と遅い発光成分を観測した。蛍光を発光する一般的な有機ＥＬ材料の室温における蛍光寿命測定では、熱による三重項成分の失活により、燐光に由来する三重項成分が関与する遅い発光成分が観測されることはほとんどない。評価対象の化合物において遅い発光成分が観測された場合は、励起寿命の長い三重項エネルギーが熱活性型により一重項エネルギーに移動して遅延蛍光として観測されたことを示すことになる。
蛍光寿命（遅延蛍光）の測定
化合物（１－１）を１質量％の濃度でＰＭＭＡに分散した薄膜形成基板（石英製）を用いて、蛍光寿命測定装置を用いて遅延蛍光成分の寿命を測定したところ、６２μｓｅｃであった（表２）。なお、蛍光寿命測定において、発光寿命が１００ｎｓ以下の蛍光を即時蛍光と判定し、発光寿命が０．１μｓｅｃ以上の蛍光を遅延蛍光と判定し、蛍光寿命の算出には５μｓｅｃから光子カウント数が１０個以上の範囲のデータを用いた。他の化合物も同様の手法で測定した。
上記合成実施例の化合物における蛍光寿命の測定結果を表２に示す。
Figure 2023095770000159
一般に遅延蛍光が速い方が優れたＴＡＤＦ性を有するとされる。具体的には２０μｓｅｃ以下であると発光素子におけるエミッティングドーパントとして使用した際に高い素子効率および長い素子寿命を与えるため好ましい。表２より、本発明の化合物は比較化合物よりも遅延蛍光寿命が短いことがわかる。
なお、化合物（１－３０２）および（Ｒｅｆ－３０２）は遅延蛍光が観測されなかった。
＜蒸着型有機ＥＬ素子の作製と評価＞
次に、本発明の多環芳香族化合物を用いた有機ＥＬ素子の作製と評価について記載する。
評価項目としては、駆動電圧（Ｖ）、発光波長（ｎｍ）、ＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）、外部量子効率（％）、発光スペクトルの最大波長（ｎｍ）および半値幅（ｎｍ）などがある。これらの評価項目は、適切な発光輝度時の値を用いることができる。
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あるい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。
分光放射輝度（発光スペクトル）と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、電圧を印加することにより素子を発光させた。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。また、発光スペクトルの半値幅は、極大発光波長を中心として、その強度が５０％になる上下の波長間の幅として求められる。
［比較例１－１］
スパッタリングにより２００ｎｍの厚さに製膜したＩＴＯを１２０ｎｍ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、ＨＡＴ－ＣＮ、ＨＴＬ－１，ＴｃＴａ、ＥＴＬ－１、化合物（Ｒｅｆ－１）およびＥＴ７をそれぞれ入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＬｉＦおよびアルミニウムをそれぞれ入れたタングステン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、ＨＡＴ－ＣＮを加熱して膜厚５ｎｍになるように蒸着して正孔注入層を形成した。次に、ＨＴＬ－１を加熱して膜厚９０ｎｍになるように蒸着して正孔輸送層１を形成し、さらにＴｃＴａを加熱して膜厚１０ｎｍになるように蒸着して正孔輸送層２を形成した。次に、ＥＴＬ－１と化合物（Ｒｅｆ－１）を同時に加熱して膜厚２０ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。ＥＴＬ－１と化合物（Ｒｅｆ－１）の質量比がおよそ９９対１になるように蒸着速度を調節した。次に、ＥＴＬ－１を加熱して膜厚２０ｎｍになるように蒸着して電子輸送層１を形成し、さらにＥＴ７を加熱して膜厚１０ｎｍになるように蒸着して電子輸送層２を形成した。各層の蒸着速度は０．０１～１ｎｍ／秒であった。その後、ＬｉＦ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、アルミニウムを加熱して膜厚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、アルミニウムの蒸着速度は１～１０ｎｍ／秒になるように調節した。
［実施例１－１～２４、比較例１－２～２０］
比較例１－１の化合物（Ｒｅｆ－１）を表３に記載の化合物に変更する以外は比較例１－１と同様の手順で比較例１－２～２０、実施例１－１～２４の有機ＥＬ素子を得た。
Figure 2023095770000160
Figure 2023095770000161
［実施例２－１～１０、実施例３－１～２０、比較例２－１～６、および比較例３－１～１２］
比較例１－１のＥＴＬ－１（ホスト）を表４に記載の、ＴｃＴａおよびＥＴＬ－１（ホスト１およびホスト２）に、化合物（Ｒｅｆ－１）を表４に記載のエミッティングドーパント、またはアシスティングドーパントおよびエミッティングドーパントに変更する以外は比較例１－１と同様の手順で実施例２－１～１０、実施例３－１～２０、比較例２－１～６、および比較例３－１～１２の有機ＥＬ素子を得た。
なお、以下各表において、「ホスト１」は正孔輸送性ホスト材料に該当し、「ホスト２」は電子輸送性ホスト材料に該当する。
Figure 2023095770000162
Figure 2023095770000163
Figure 2023095770000164
上記各素子の製造に用いた化合物の化学構造を以下に示す。
Figure 2023095770000165
［評価］
実施例１－１～２４、比較例１－１～２０、実施例２－１～１０、実施例３－１～２０、比較例２－１～６、および比較例３－１～１２の有機ＥＬ素子について、ＩＴＯ電極を陽極、ＬｉＦ／アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加し、１００ｃｄ／ｍ2発光時および１０００ｃｄ／ｍ2発光時における、外部量子効率（ＥＱＥ）を測定した。また、ＬＴ５０（初期輝度１０００ｃｄ／ｍ2における電流密度で連続駆動させたときの５００ｃｄ／ｍ2になるまでの時間）を測定した。結果を表５に示す。
Figure 2023095770000166
Figure 2023095770000167
比較例との比較から、本発明の多環芳香族化合物を用いると、ＥＱＥのロールオフが小さく、長寿命が得られることがわかる。正孔輸送性ホスト材料および電子輸送性ホスト材料を用いる実施例２または実施例３の構成で、１つのホスト材料のみを用いる実施例１よりも高効率の素子が得られた。さらにアシスティングドーパントを用いた実施例３の構成で最も高効率であった。
また、遅延蛍光が観測されなかった化合物（１－３０２）および（Ｒｅｆ－３０２）を使用した例（１－１６）では他の例よりも外部量子効率が低く、寿命は長かった。
＜塗布型有機ＥＬ素子の作製と評価＞
次に、有機層を塗布形成して得られる有機ＥＬ素子について説明する。
＜高分子ホスト化合物：ＳＰＨ－１０１の合成＞
国際公開第2015/008851号に記載の方法に従い、ＳＰＨ－１０１を合成した。Ｍ１の隣にはＭ２またはＭ３が結合した共重合体が得られ、仕込み比より各ユニットは５０：２６：２４（モル比）であると推測される。下記構造式中、Ｂｐｉｎはピナコラートボリル、＊は各ユニットの連結箇所である。
Figure 2023095770000168
＜高分子正孔輸送化合物：ＸＬＰ－１０１の合成＞
特開2018-61028号公報に記載の方法に従い、ＸＬＰ－１０１を合成した。Ｍ４の隣にはＭ５またはＭ６が結合した共重合体が得られ、仕込み比より各ユニットは４０：１０：５０（モル比）であると推測される。Ｂｐｉｎはピナコラートボリル、＊は各ユニットの連結箇所である。
Figure 2023095770000169
＜実施例５－１～実施例５－９＞
各層を形成する材料の塗布用溶液を調製して塗布型有機ＥＬ素子を作製する。
＜実施例５－１～実施例５－３の有機ＥＬ素子の作製＞
有機ＥＬ素子における、各層の材料構成を表６に示す。
Figure 2023095770000170
表６における、「ＥＴ１」の構造を以下に示す。
Figure 2023095770000171
＜発光層形成用組成物（１）の調製＞
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（１）を調製する。調製した発光層形成用組成物をガラス基板にスピンコートし、減圧下で加熱乾燥することによって、膜欠陥がなく平滑性に優れた塗布膜が得られる。
化合物（Ａ） ０．０４ 質量％
ＳＰＨ－１０１ １．９６ 質量％
キシレン ６９．００ 質量％
デカリン ２９．００ 質量％
なお、化合物（Ａ）は、式（１）で表される多環芳香族化合物（例えば、化合物（１－１））、前記多環芳香族化合物をモノマー（すなわち当該モノマーは反応性置換基を有する）として高分子化させた高分子化合物、または当該高分子化合物をさらに架橋させた高分子架橋体である。高分子架橋体を得るための高分子化合物は架橋性置換基を有する。
＜ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液＞
市販のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液（Clevios(TM) P VP AI4083、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの水分散液、Heraeus Holdings社製）を用いる。
Figure 2023095770000172
＜ＯＴＰＤ溶液の調製＞
ＯＴＰＤ（LT-N159、Luminescence Technology Corp社製）およびＩＫ－２（光カチオン重合開始剤、サンアプロ社製）をトルエンに溶解させ、ＯＴＰＤ濃度０．７質量％、ＩＫ－２濃度０．００７質量％のＯＴＰＤ溶液を調製する。
Figure 2023095770000173
＜ＸＬＰ－１０１溶液の調製＞
キシレンにＸＬＰ－１０１を０．６質量％の濃度で溶解させ、０．６質量％ＸＬＰ－１０１溶液を調製する。
＜ＰＣｚ溶液の調製＞
ＰＣｚ（ポリビニルカルバゾール）をジクロロベンゼンに溶解させ、０．７質量％ＰＣｚ溶液を調製する。
Figure 2023095770000174
＜実施例５－１＞
ＩＴＯが１５０ｎｍの厚さに蒸着されたガラス基板上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液をスピンコートし、２００℃のホットプレート上で１時間焼成することで、膜厚４０ｎｍのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜を成膜する（正孔注入層）。次いで、ＯＴＰＤ溶液をスピンコートし、８０℃のホットプレート上で１０分間乾燥した後、露光機で露光強度１００ｍＪ／ｃｍ2で露光し、１００℃のホットプレート上で１時間焼成することで、溶液に不溶な膜厚３０ｎｍのＯＴＰＤ膜を成膜する（正孔輸送層）。次いで、発光層形成用組成物（１）をスピンコートし、１２０℃のホットプレート上で１時間焼成することで、膜厚２０ｎｍの発光層を成膜する。
作製した多層膜を市販の蒸着装置（昭和真空（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＥＴ１を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＬｉＦを入れたモリブデン製蒸着用ボート、アルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着する。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧した後、ＥＴ１を加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は１ｎｍ／秒とする。その後、ＬｉＦ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する。次いで、アルミニウムを加熱して膜厚１００ｎｍになるように蒸着して陰極を形成する。このようにして有機ＥＬ素子を得る。
＜実施例５－２＞
実施例５－１と同様の方法で有機ＥＬ素子を得る。なお、正孔輸送層は、ＸＬＰ－１０１溶液をスピンコートし、２００℃のホットプレート上で１時間焼成することで、膜厚３０ｎｍの膜を成膜する。
＜実施例５－３＞
実施例５－１と同様の方法で有機ＥＬ素子を得る。なお、正孔輸送層は、ＰＣｚ溶液をスピンコートし、１２０℃のホットプレート上で１時間焼成することで、膜厚３０ｎｍの膜を成膜する。
＜実施例５－１～実施例５－３の有機ＥＬ素子の評価＞
上記のようにして得られた塗布型有機ＥＬ素子も蒸着型有機ＥＬ素子と同様に優れた駆動電圧および外部量子効率を有すると予想できる。
＜実施例５－４～実施例５－６の有機ＥＬ素子の作製＞
有機ＥＬ素子における、各層の材料構成を表７に示す。
Figure 2023095770000175
＜発光層形成用組成物（２）～（４）の調製＞
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（２）を調製する。
化合物（Ａ） ０．０２ 質量％
ｍＣＢＰ １．９８ 質量％
トルエン ９８．００ 質量％
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（３）を調製する。
化合物（Ａ） ０．０２ 質量％
ＳＰＨ－１０１ １．９８ 質量％
キシレン ９８．００ 質量％
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（４）を調製する。
化合物（Ａ） ０．０２ 質量％
ＤＯＢＮＡ １．９８ 質量％
トルエン ９８．００ 質量％
表７において、「ｍＣＢＰ」は３，３’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニルであり、「ＤＯＢＮＡ」は３，１１－ジ－ｏ－トリル－５，９－ジオキサ－１３ｂ－ボラナフト［３，２，１－ｄｅ］アントラセンであり、「ＴＳＰＯ１」はジフェニル［４－（トリフェニルシリル）フェニル］ホスフィンオキシドである。以下に化学構造を示す。
Figure 2023095770000176
＜実施例５－４＞
ＩＴＯが４５ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板上に、ＮＤ－３２０２（日産化学工業製）溶液をスピンコートした後、大気雰囲気下において、５０℃、３分間加熱し、更に２３０℃、１５分間加熱することで、膜厚５０ｎｍのＮＤ－３２０２膜を成膜する（正孔注入層）。次いで、ＸＬＰ－１０１溶液をスピンコートし、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で２００℃、３０分間加熱させることで、膜厚２０ｎｍのＸＬＰ－１０１膜を成膜する（正孔輸送層）。次いで、発光層形成用組成物（２）をスピンコートし、窒素ガス雰囲気下において、１３０℃、１０分間加熱させることで、２０ｎｍの発光層を成膜する。
作製した多層膜を市販の蒸着装置（昭和真空（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＴＳＰＯ１を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＬｉＦを入れたモリブデン製蒸着用ボート、アルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着する。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧した後、ＴＳＰＯ１を加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は１ｎｍ／秒とする。その後、ＬｉＦ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する。次いで、アルミニウムを加熱して膜厚１００ｎｍになるように蒸着して陰極を形成する。このようにして有機ＥＬ素子を得る。
＜実施例５－５および実施例５－６＞
発光層形成用組成物（３）または（４）を用いて、実施例５－４と同様の方法で有機ＥＬ素子を得る。
＜実施例５－４～実施例５－６の有機ＥＬ素子の評価＞
上記のようにして得られた塗布型有機ＥＬ素子も蒸着型有機ＥＬ素子と同様に優れた駆動電圧および外部量子効率を有すると予想できる。
＜実施例５－７～実施例５－９の有機ＥＬ素子の作製＞
有機ＥＬ素子における、各層の材料構成を表８に示す。
Figure 2023095770000177
＜発光層形成用組成物（５）～（７）の調製＞
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（５）を調製する。
化合物（Ａ） ０．０２ 質量％
２ＰＸＺ－ＴＡＺ ０．１８ 質量％
ｍＣＢＰ １．８０ 質量％
トルエン ９８．００ 質量％
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（６）を調製する。
化合物（Ａ） ０．０２ 質量％
２ＰＸＺ－ＴＡＺ ０．１８ 質量％
ＳＰＨ－１０１ １．８０ 質量％
キシレン ９８．００ 質量％
下記成分を均一な溶液になるまで撹拌することで発光層形成用組成物（７）を調製する。
化合物（Ａ） ０．０２ 質量％
２ＰＸＺ－ＴＡＺ ０．１８ 質量％
ＤＯＢＮＡ １．８０ 質量％
トルエン ９８．００ 質量％
表８において、「２ＰＸＺ－ＴＡＺ」は１０，１０’－（（４－フェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３，５－ジイル）ビス（４，１－フェニレン））ビス（１０Ｈ－フェノキサジン）である。以下に化学構造を示す。
Figure 2023095770000178
＜実施例５－７＞
ＩＴＯが４５ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板上に、ＮＤ－３２０２（日産化学工業製）溶液をスピンコートした後、大気雰囲気下において、５０℃、３分間加熱し、更に２３０℃、１５分間加熱することで、膜厚５０ｎｍのＮＤ－３２０２膜を成膜する（正孔注入層）。次いで、ＸＬＰ－１０１溶液をスピンコートし、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で２００℃、３０分間加熱させることで、膜厚２０ｎｍのＸＬＰ－１０１膜を成膜する（正孔輸送層）。次いで、発光層形成用組成物（５）をスピンコートし、窒素ガス雰囲気下において、１３０℃、１０分間加熱させることで、２０ｎｍの発光層を成膜する。
作製した多層膜を市販の蒸着装置（昭和真空（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＴＳＰＯ１を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＬｉＦを入れたモリブデン製蒸着用ボート、アルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着する。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧した後、ＴＳＰＯ１を加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は１ｎｍ／秒とする。その後、ＬｉＦ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する。次いで、アルミニウムを加熱して膜厚１００ｎｍになるように蒸着して陰極を形成する。このようにして有機ＥＬ素子を得る。
＜実施例５－８および実施例５－９＞
発光層形成用組成物（６）または（７）を用いて、実施例５－７と同様の方法で有機ＥＬ素子を得る。
＜実施例５－７～実施例５－９の有機ＥＬ素子の評価＞
上記のようにして得られた塗布型有機ＥＬ素子も蒸着型有機ＥＬ素子と同様に優れた駆動電圧および外部量子効率を有すると予想できる。
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 (21)

  1. 下記式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有し、Ｘとして式（２）で表される基を少なくとも１つ含む多環芳香族化合物；
    Figure 2023095770000179
     式（１）中、
    Ａ環、Ｂ環、およびＣ環はそれぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
    Ｙは＞Ｂ－、＞Ｐ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ａｌ－、＞Ｇａ－、＞Ａｓ－、＞Ｃ（－ＲY）－、＞Ｓｉ（－ＲY）－、または＞Ｇｅ（－ＲY）－であり、ＲYは、それぞれ独立して、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、
    式（２）で表される基以外のＸは、それぞれ独立して、＞Ｎ－ＲX（式（２）で表される基を除く）、＞Ｏ、＞Ｓ、＞Ｃ（－ＲX）2、＞Ｓｉ（－ＲX）2、または＞Ｓｅであり、ＲXは、それぞれ独立して、水素、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、＞Ｃ（－ＲX）2の２つのＲXおよび＞Ｓｉ（－ＲX）2の２つのＲXは、それぞれ、単結合または連結基により結合していてもよく、
    ＲXは、単結合または連結基によりＡ環、Ｂ環、およびＣ環からなる群より選択される１つまたは２つと結合していてもよく、
    式（２）で表される基は２つの＊を結合位置とする２価の基であり、
    式（２）中、ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝または－Ｎ＝であり、ＲRは水素または置換基であり、単結合または連結基によりＲ環と結合していてもよく、ＬRは＞Ｓ、＞Ｓｅ、または＞Ｔｅであり、Ｒ環は置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
    前記構造における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンは少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、
    前記構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
  2. Ａ環、Ｂ環、およびＣ環がそれぞれ置換のアリール環または置換のヘテロアリール環であるときの置換基が置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基であり、
    置換基群Ｚは、
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアリール；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいヘテロアリール；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジアリールアミノ（２つのアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい）；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジヘテロアリールアミノ（２つのヘテロアリールは互いに連結基を介して結合していてもよい）；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよい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とは互いに連結基を介して結合していてもよい）；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいジアリールボリル（２つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい）；
    アリール、ヘテロアリールおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアルキル；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいシクロアルキル；
    アリール、ヘテロアリールおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアルコキシ；
    アリール、ヘテロアリール、アルキルおよびシクロアルキルからなる群より選択される少なくとも１つの基で置換されていてもよいアリールオキシ；ならびに
    置換シリルからなり、
    Figure 2023095770000180
     式（Ａ３０）中、
    Ａｋは水素、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルケニル、置換もしくは無置換のシクロアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルケニルであり、当該アルキル、アルケニル、シクロアルキルおよびシクロアルケニルにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－または－Ｓ－で置き換えられていてもよく、
    ＲAkは、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキルまたは置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、ＲAkは連結基または単結合によりＡｋと結合していてもよく、＊は結合位置である、
    請求項１に記載の多環芳香族化合物。
  3. 式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）のいずれかで表される、請求項２に記載の多環芳香族化合物。
    Figure 2023095770000181
    Figure 2023095770000182
     式中、
    Ｚは－Ｃ（－ＲZ）＝または－Ｎ＝であり、
    ＲZは、それぞれ独立して、水素、置換基群Ｚから選択されるいずれかの置換基または式（Ａ３０）で表される置換基であり、隣接するＲZが結合してそれらが直接結合している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、形成された環は置換基群Ｚおよび式（Ａ３０）で表される置換基からなる群より選択される少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、
    －Ｚ＝Ｚ－はそれぞれ独立して＞Ｎ－Ｒ、＞Ｏ、＞Ｃ（－Ｒ）2、＞Ｓｉ（－Ｒ）2、＞Ｓ、または＞Ｓｅであってもよく、前記＞Ｎ－Ｒ、前記＞Ｃ（－Ｒ）2および前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2のＲはそれぞれ独立して水素、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、前記＞Ｃ（－Ｒ）2および前記＞Ｓｉ（－Ｒ）2の２つのＲは互いに結合して環を形成していてもよく、
    Ｙはいずれも式（１）中のＹと同義であり、
    Ｘはいずれも式（１）中のＸと同義であり、
    式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）で表される構造における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンは、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く、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、
    式（１Ａ）、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）、式（１Ｅ）、式（１Ｆ）、式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（１Ｉ）、式（１Ｊ）、式（１Ｋ）、式（１Ｌ）、式（１Ｍ）、式（１Ｎ）、式（１Ｏ）、または式（１Ｐ）で表される構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
  4. ＬRが＞Ｓである、請求項１に記載の多環芳香族化合物。
  5. Ｒ環が置換または無置換のベンゼン環であり、ＲRが水素、メチル、またはフェニルである、請求項４に記載の多環芳香族化合物。
  6. ＺRが－Ｃ（－ＲR）＝であり、ＲRがフェニルである、請求項５に記載の多環芳香族化合物。
  7. 下記のいずれかの式で表される、請求項１に記載の多環芳香族化合物；
    Figure 2023095770000183
     式中、Ｍｅはメチルである。
  8. 下記のいずれかの式で表される、請求項１に記載の多環芳香族化合物；
    Figure 2023095770000184
     式中、Ｍｅはメチルであり、ｔＢｕはｔ－ブチルである。
  9. 下記のいずれかの式で表される、請求項１に記載の多環芳香族化合物。
    Figure 2023095770000185
  10. 下記のいずれかの式で表される、請求項１に記載の多環芳香族化合物；
    Figure 2023095770000186
     式中、ｔＢｕはｔ－ブチルである。
  11. 下記式（１）で表される構造単位の１つまたは２つ以上からなる構造を有し、Ｘとして式（２’）で表される基を少なくとも１つ含む多環芳香族化合物；
    Figure 2023095770000187
     式（１）中、
    Ａ環、Ｂ環、およびＣ環はそれぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
    Ｙは＞Ｂ－、＞Ｐ－、＞Ｐ（＝Ｏ）－、＞Ｐ（＝Ｓ）－、＞Ａｌ－、＞Ｇａ－、＞Ａｓ－、＞Ｃ（－ＲY）－、＞Ｓｉ（－ＲY）－、または＞Ｇｅ（－ＲY）－であり、ＲYは、それぞれ独立して、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、
    式（２’）で表される基以外のＸは、それぞれ独立して、＞Ｎ－ＲX（式（２’）で表される基を除く）、＞Ｏ、＞Ｓ、＞Ｃ（－ＲX）2、＞Ｓｉ（－ＲX）2、または＞Ｓｅであり、ＲXは、それぞれ独立して、水素、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、＞Ｃ（－ＲX）2の２つのＲXおよび＞Ｓｉ（－ＲX）2の２つのＲXは、それぞれ、単結合または連結基により結合していてもよく、
    ＲXは、単結合または連結基によりＡ環、Ｂ環、およびＣ環からなる群より選択される１つまたは２つと結合していてもよく、
    式（２’）で表される基は２つの＊を結合位置とする２価の基であり、
    式（２’）中、ＺRは－Ｃ（－ＲR）＝または－Ｎ＝であり、ＺZは－Ｃ（－ＲZ）＝または－Ｎ＝であり、ＲRは水素または置換基であり、ＲZは水素または置換基であり、ＲRとＲRに隣接するＲZとは単結合または連結基により互いに結合していてもよく、ＬZは＞Ｓｅまたは＞Ｔｅであり、
    前記構造における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも１つは、少なくとも１つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンは少なくとも１つの置換基で置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも１つの－ＣＨ2－は－Ｏ－で置き換えられていてもよく、
    前記構造における少なくとも１つの水素は、重水素、シアノ、またはハロゲンで置き換えられていてもよい。
  12. 下記のいずれかの式で表される、請求項１１に記載の多環芳香族化合物。
    Figure 2023095770000188
  13. 遅延蛍光寿命が２０μｓｅｃ未満である、請求項１に記載の多環芳香族化合物。
  14. 請求項１に記載の多環芳香族化合物に反応性置換基が置換した反応性化合物をモノマーとして高分子化させた数平均分子量２０００～１．０×１０8の高分子化合物。
  15. 請求項１４に記載の高分子化合物と有機溶媒とを含む組成物。
  16. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の多環芳香族化合物または請求項１４に記載の高分子化合物を含有する、有機デバイス用材料。
  17. 前記有機デバイス用材料が、有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジスタ用材料、有機薄膜太陽電池用材料、または波長変換フィルタ用材料である、請求項１６に記載の有機デバイス用材料。
  18. 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有機層とを有し、前記有機層が請求項１～１３のいずれか一項に記載の多環芳香族化合物または請求項１４に記載の高分子化合物を含有する、有機電界発光素子。
  19. 前記有機層が発光層である、請求項１８に記載の有機電界発光素子。
  20. 前記発光層に最低励起三重項エネルギー準位が２．７０ｅＶ以上であるホスト材料を含む、請求項１９に記載の有機電界発光素子。
  21. 請求項１８に記載の有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置。
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