JPWO2018180465A1

JPWO2018180465A1 - 有機電界発光素子用材料及び有機電界発光素子

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Publication number: JPWO2018180465A1
Application number: JP2019509209A
Authority: JP
Inventors: 裕士池永; 林　健太郎; 健太郎林; 拓男長浜; 川田　敦志; 敦志川田; 敬之福松
Original assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2020-03-19
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Abstract

高効率かつ高い駆動安定性を有した実用上有用な有機ＥＬ素子及びそれに適する有機電界発光素子用化合物を提供する。この有機電界発光素子用化合物は、一般式（1）で示され、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が連結した骨格構造を有し、置換基を除く骨格構造の分子量が500〜1500であり、骨格構造の配座探索計算により生成される立体配座の数が9〜200000個となる構造を有する。式中、HetArはインドロカルバゾール基等の炭素数3〜24の芳香族複素環基であり、Ar0は芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が連結してなる連結芳香族基であり、zは2〜5である。

Description

本発明は、有機電界発光素子用材料、有機電界発光素子膜及び有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子という）に関するものであり、詳しくは、特定の範囲の立体配座数を有する化合物を用いた有機ＥＬ素子用材料に関するものである。

有機EL素子に電圧を印加することで、陽極から正孔が、陰極からは電子がそれぞれ発光層に注入される。そして発光層において、注入された正孔と電子が再結合し、励起子が生成される。この際、電子スピンの統計則により、一重項励起子及び三重項励起子が１：３の割合で生成する。一重項励起子による発光を用いる蛍光発光型の有機EL素子は、内部量子効率は２５％が限界であるといわれている。一方で三重項励起子による発光を用いる燐光発光型の有機EL素子は、一重項励起子から項間交差が効率的に行われた場合には、内部量子効率が１００％まで高められることが知られている。
しかしながら、燐光発光型の有機EL素子に関しては、長寿命化が技術的な課題となっている。

さらに最近では、遅延蛍光を利用した高効率の有機EL素子の開発がなされている。例えば特許文献１には、遅延蛍光のメカニズムの一つであるTTF（Triplet-Triplet Fusion）機構を利用した有機EL素子が開示されている。TTF機構は２つの三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成する現象を利用するものであり、理論上内部量子効率を４０％まで高められると考えられている。しかしながら、燐光発光型の有機EL素子と比較すると効率が低いため、更なる効率の改良が求められている。
一方で特許文献２では、TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）機構を利用した有機EL素子が開示されている。TADF機構は一重項準位と三重項準位のエネルギー差が小さい材料において三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が生じる現象を利用するものであり、理論上内部量子効率を１００％まで高められると考えられている。しかしながら燐光発光型素子と同様に寿命特性の更なる改善が求められている。

WO2010/134350号 WO2011/070963号 WO2008/056746号特開2003-133075号公報 WO2013/062075号 US公開2014/0374728号 US公開2014/0197386号 US公開2015/0001488号 WO2011/136755号

特許文献３ではインドロカルバゾール化合物について、ホスト材料としての使用を開示している。特許文献４ではビスカルバゾール化合物について、ホスト材料としての使用を開示している。

特許文献５、６ではビスカルバゾール化合物を混合ホストとして使用することを開示している。特許文献７、８ではインドロカルバゾール化合物とビスカルバゾール化合物を混合ホストとして使用することを開示している。

特許文献９ではインドロカルバゾール化合物を含む複数のホストを予備混合したホスト材料の使用を開示している。
しかしながら、いずれも十分なものとは言えず、更なる改良が望まれている。また、特定の範囲の立体配座数を持つ化合物を、有機電界発光素子用材料とすることを教えるものはない。加えて、いずれも塗布プロセスでの有機電界発光素子作製が可能な有機電界発光素子用材料を教えるものはない。

有機ＥＬ素子をフラットパネルディスプレイ等の表示素子に応用するためには、素子の発光効率を改善すると同時に駆動時の安定性を十分に確保する必要がある。本発明は、上記現状に鑑み、高効率かつ高い駆動安定性を有した実用上有用な有機ＥＬ素子及びそれに適する化合物を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の範囲の立体配座数を持つ化合物を有機電界発光素子用材料とすることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、一般式（1）で示され、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環から選ばれる芳香族環が連結した骨格構造を有し、置換基を除いた骨格構造の分子量が500以上1500以下であり、該骨格構造の配座探索計算により生成される立体配座の数が9〜200000個となる構造を有することを特徴とする有機電界発光素子用化合物である。

ここで、Ar⁰は独立に、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜24の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示す。HetArは、置換若しくは未置換の炭素数3〜24の芳香族複素環基を示す。zは2〜5の整数を示す。

上記有機電界発光素子用化合物としては、一般式（2）で示され、配座探索計算により生成される立体配座の数が8×2^x個より大きく8×4^x+1個以下（ここで、xはAr¹〜Ar¹¹の総数ｙから3を引いた整数である）である化合物がある。

ここで、環Aは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（A2）で表される芳香環を示す。環Bは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（B2）で表される複素環を示す。
R¹〜R³は、それぞれ独立に、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、又はL³を示す。

L¹、L²、L³は独立に、上記式(C2）で表される置換若しくは未置換の連結芳香族基であり、Ar¹〜Ar¹¹はそれぞれ独立に、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又は炭素数3〜16の芳香族複素環基を示し、これらの芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、それぞれ独立に置換基を有してもよく、置換基を有する場合の置換基はシアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、又は炭素数1〜20のアルキルスルホニル基である。但し、Ar¹、Ar²、Ar³、Ar⁴、Ar⁵、Ar⁷およびAr⁹は2価の基であり、Ar⁶はn＋1価の基であり、Ar⁸はm＋1価の基であり、Ar¹⁰はk＋1価の基であり、Ar¹¹は1価の基である。
L¹、L²、L³のうち少なくとも1つはAr¹〜Ar¹¹の総数は2以上であり、L¹、L²及びL³におけるAr¹〜Ar¹¹の総数ｙは3以上である。
a、b、cは置換数を示し、それぞれ独立に0〜2の整数を示す。d、e、f、g、h、i、jは繰り返し数を示し、それぞれ独立に0〜5の整数を示す。k、m、nは置換数を示し、それぞれ独立に0〜5の整数を示す。）

一般式（2）の好ましい態様として、一般式（3）がある。

ここで、環Dは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（D3）で表される芳香環を示す。環Eは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（E3）で表される複素環を示す。L¹、L²は一般式（2）と同意であるが、L¹、L²の少なくとも一方中のAr⁶は、置換又は未置換の炭素数10〜17の縮合環基を示す。

前記一般式（2）又は（3）におけるL¹、L²の少なくとも一方中のAr⁶は、下記式（C3）又は式（C4）で示される基であることができる。

ここでVとWは、それぞれ独立に、単結合、-C-、-CR、C(R)₂、NR、N-、O、又はSを表す。Rは、それぞれ独立に、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、又は炭素数1〜20のアルキルスルホニル基を示す。

ここでXはNR、N-、O、又はSを表す。Rは、式(C3)と同意である。

前記一般式（2）又は（3）におけるL¹、L²の好ましい態様と、好ましい有機電界発光素子用化合物を次に示す。
1) L¹、L²の少なくとも一方中のd、e、f、gが何れも0であること、
2) L¹、L²の少なくとも一方に、式（4）で示される部分構造を少なくとも1つ有すること、

3) L¹、L²の少なくとも一方に、式（5）で示される部分構造を少なくとも1つ有し、配座探索計算により生成される立体配座の数が50〜200000個となる構造を有すること、

4) L¹、L²のどちらか一方に式（5）で示される部分構造を持ち、他方に式（6）で示される部分構造を有し、配座探索計算により生成される立体配座の数が200〜200000個となる構造を有すること、

5) L¹、L²の少なくとも一方に、式（7）で示される部分構造を有し、配座探索計算により生成される立体配座の数が200〜200000個となる構造を有すること。

また、本発明は、上記の有機電界発光素子用化合物の少なくとも1種を含む有機電界発光素子用材料である。

更に本発明は、上記の有機電界発光素子用化合物の少なくとも1種と、含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む有機電界発光素子用材料である。

上記含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物としては、一般式（8）で示される化合物がある。

ここで、環Fは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（F8）で表される芳香環を示す。環Gは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（G8）で表される複素環を示す。式（8）および式（G8）中の一方のArは、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示し、他方のArは式(9)で表される含窒素芳香族6員環構造含有基である。

ここでYは、N、CH、又はCAr’で表され、少なくとも一つはNである。Ar’は独立に、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示す。

一般式（8）において、一方のArがフェニル基、ビフェニル基、又はターフェニル基であること、一般式(9)において、Ar’が式(10)で表される芳香族炭化水素基、又は連結芳香族基であることがよい。

ここで、pは０〜５の整数を示す。

また、本発明は、上記の有機電界発光素子用材料からなる有機層を含む有機電界発光素子である。

また、本発明は、上記の有機電界発光素子用材料を、溶媒に溶解又は分散してなる有機電界発光素子用組成物である。更に、本発明は上記有機電界発光素子用組成物の塗膜からなる有機層を含む有機電界発光素子である。

また、上記有機層としては、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層及び電子阻止層から選ばれる少なくとも一つの層が挙げられ、発光層であることが好ましい。この発光層には発光性ドーパント材料を含有することができる。

本発明の有機電界発光素子用化合物は、芳香族複素環を含む芳香環が複数連結した構造を有しており、かつ３次元的に様々な立体配座をとりうるため、立体配座の少ない構造を有する材料に比べ結晶性が低く、アモルファス安定性の高い膜を形成することができる。
本発明の有機電界発光素子用化合物が、インドロカルバゾール骨格を有する化合物である場合は、酸化、還元、励起子の活性状態での安定性が高く、かつ耐熱性の高い有機電界発光素子用材料となり、これから形成された有機薄膜を用いた有機電界発光素子は、高い発光効率及び駆動安定性を示す。
本発明の有機電界発光素子用材料が、本発明の有機電界発光素子用化合物を含む混合物である場合は、混合物を同一の有機電界発光素子層に用いることで、層内の正孔と電子のキャリアバランスを調整することが可能となり、より高性能な有機ＥＬ素子を実現できる。更に、本発明の有機電界発光素子用化合物によってアモルファス安定性の高い膜を形成することができるため、混合する化合物の立体配座の数が少なくてもよい。
加えて、本発明の有機電界発光素子用材料は、前述したように様々な立体構造をとりうるため、分子間のパッキングが弱く、有機溶剤への溶解性が高い。そのため、この材料は塗布プロセスにも適応可能である。

有機EL素子の一例を示した模式断面図である。

以下に本発明を実施するための形態について、詳細に記載する。
本発明の有機電界発光素子用化合物は、上記一般式（1）で示される。そして、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環から選ばれる芳香族環が連結した骨格構造を有し、芳香族環に置換する置換基を除いた骨格構造の分子量が500以上1500以下であり、この骨格構造の配座探索計算により生成される立体配座の数が9〜200000個となるものである。
この範囲であれば、アモルファス安定性と電荷の輸送性や発光性を両立することができ、優れた有機電界発光素子となる。

本発明の有機電界発光素子用化合物は、芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基から選ばれる芳香族基の芳香族環が直接結合で連結した骨格構造を有し、これにアルキル基等の非芳香族の置換基を有し得る。すなわち、本明細書でいう骨格構造は芳香族環のみで構成され、それに置換する置換基を含まない。骨格構造は直鎖状であっても、分岐構造であってもよい。なお、アラルキル等の置換基は、芳香族環が直接結合で連結するものではないので、置換基に含める。

上記骨格構造の分子量は、５００〜１５００であるが、分子量が低すぎる場合、材料のアモルファス安定性が低下する可能性があり、分子量が高すぎる場合、蒸着成膜する際に必要な加熱温度が上昇し、材料が分解する可能性が高まる。そのため、分子量の範囲は５００〜１５００であり、好ましくは６００〜１３００、より好ましくは７００〜１１００である。

また、本発明の有機電界発光素子用化合物は、配座探索計算により生成される立体配座の数が９〜２０００００個となる構造を有する。立体配座数が少なすぎる場合、材料のアモルファス安定性が低下する可能性がある。また、立体配座数が多すぎる場合、電荷の輸送や発光に関わる構造の体積分率が低下するため、電荷の輸送特性や発光特性が悪化し、優れた有機電界発光素子とならない。そのため、立体配座数の範囲は９〜２０００００個であり、好ましくは５０〜１５００００個、より好ましくは２００〜５００００である。

ここで、立体配座とは、分子の結合回転や結合方向により取りうる局所安定構造を示し、配座探索計算で生成される複数の立体配座は、お互いが立体配座異性体の関係にある。配座探索の計算は、ＣＯＮＦＬＥＸ（コンフレックス社製）やＭａｃｒｏＭｏｄｅｌ（シュレディンガー社製）などのソフトウェアを用いた分子力場法による計算を実行することで、容易に立体配座異性体を求めることができる。好ましい具体的な計算方法は、実施例に記載する。ここで、本明細書でいう立体配座数は、上記骨格構造について計算されるものと解される。

一般式（1）において、Ar⁰は、独立に、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜24の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示す。
ここで、連結芳香族基は、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基の芳香族環が直接結合で連結した構造を有する基であり、これを構成する芳香族環は同一であっても、異なってもよく、更に直鎖状であっても、分岐状であってもよく、置換基を有してもよい。

Ar⁰の具体例としては、ベンゼン、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、オクタレン、インダセン、アセナフチレン、フェナレン、フェナンスレン、アントラセン、トリンデン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、コラントリレン、ヘリセン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ピラントレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドリジン、インドール、インドロインドール、インドロカルバゾール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、カルバゾール、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、キナゾリン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、又はベンゾイソチアゾール等の芳香族化合物から、水素を除いて生じる基が挙げられる。好ましくはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、カルバゾール、インドール、インドロインドール、インドロカルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン又はナフチリジンから水素を除いて生じる基である。

一般式（1）において、HetArは、置換若しくは未置換の炭素数3〜24の芳香族複素環基を示す。その具体例としては、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、カルバゾール、インドロインドール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、キナゾリン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、又はベンゾイソチアゾール等の芳香族複素環化合物から水素を除いて生じる基が挙げられる。好ましくはピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、カルバゾール、インドール、インドロインドール、インドロカルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン又はナフチリジンから水素を除いて生じる基である。HetArはｚ価の基であるので、除かれる水素はｚ個である。

一般式（1）において、ｚは2〜5の整数を示すが、アモルファス安定性及び電荷の輸送特性の面から、2〜4の整数であることがより好ましい。

本発明の有機電界発光素子用化合物の好ましい例として、上記一般式（2）又は一般式（3）で示される化合物がある。

一般式（2）において、環Aは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（A2）で表される芳香環を示す。環Bは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（B2）で表されるピロリジン環を示す。

L¹、L²、及びR¹〜R³がL³である場合のL³は独立に、式(C2)で表される。
Ar¹〜Ar¹¹はそれぞれ独立に、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又は炭素数3〜16の芳香族複素環基を示し、これらの芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、それぞれ独立に置換基を有してもよく、置換基を有する場合の置換基はシアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基である。ここで、Ar¹、Ar²、Ar³、Ar⁴、Ar⁵、Ar⁷およびAr⁹は2価の基であり、Ar⁶はn＋1価の基であり、Ar⁸はm＋1価の基であり、Ar¹⁰はk＋1価の基であり、Ar¹¹は1価の基である。
L¹、L²、L³のうち少なくとも1つはAr¹〜Ar¹¹の総数が2以上である。そして、L¹、L²、及びL³中のAr¹〜Ar¹¹の総数ｙは3以上である。
d、e、f、g、h、i、jは繰り返し数を示し、それぞれ独立に0〜5の整数を示すが、好ましくは0〜4の整数であり、より好ましくは0〜3の整数である。k、m、nは置換数を示し、それぞれ独立に0〜5の整数を示すが、好ましくは0〜4の整数であり、より好ましくは0〜2の整数である。
Ar1〜Ar11の総数は、式(C2)中のd〜k及びm〜nの数から容易に算出可能である。

R¹〜R³は、それぞれ独立に、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、又は上記L³を示す。
a、b、cは置換数を示し、それぞれ独立に0〜2の整数を示すが、好ましくは0〜1の整数を示す。

一般式（2）で示される化合物について、配座探索計算により生成される立体配座の数は、8×2^x個より大きく8×4^x+1個以下であることが好ましいが、より好ましくは8×2^x+1個より大きく8×4^x+1個以下であり、さらに好ましくは8×2^x+1個より大きく4×8^x個以下である。
ここでxは、Ar¹〜Ar¹¹の総数ｙから3を引いた整数であるが、xは1〜7が好ましく、2〜5であることがより好ましい。ここで、上記Ar¹〜Ar¹¹の総数ｙは、L¹、L²、及びL³についてのAr¹〜Ar¹¹の総数の合計であると解される。

一般式（2）において、Ar¹〜Ar¹¹は炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又は炭素数3〜16の芳香族複素環基を示すが、その具体例としては、ベンゼン、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、オクタレン、インダセン、アセナフチレン、フェナレン、フェナンスレン、アントラセン、トリンデン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、コラントリレン、ヘリセン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ピラントレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、カルバゾール、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、キナゾリン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、又はベンゾイソチアゾール等の芳香族化合物から、水素を除いて生じる基が挙げられる。好ましくはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、カルバゾール、インドール、インドロインドール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン又はナフチリジンから水素を除いて生じる基である。

一般式（3）において、環Dは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（D3）で表される芳香環を示す。環Eは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（E3）で表されるピロリジン環を示す。L¹、L²は一般式（2）と同意であるが、何れか一方中のAr⁶は、n＋1価の置換又は未置換の炭素数10〜17の縮合環基を示す。

一般式（3）におけるL¹、L²中のAr⁶が、上記式（C3）で示されることが望ましい。式中、VとWは、それぞれ独立に、単結合、-C-、-CR、C(R)₂、NR、N-、O、又はSを表し、好ましくは、VとWの一方が単結合であり、他方がN-、O、又はSである。ここで、Rはそれぞれ独立に、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、又は炭素数1〜20のアルキルスルホニル基を示す。

また、一般式（2）又は一般式（3）におけるL¹、L²の少なくとも１つに、上記式（4）で示される部分構造を少なくとも1つ有することが望ましく、好ましくは該部分構造が上記式(5)で示され、さらに該部分構造が上記式(7) で示されるものであることがより好ましい。上記部分構造は、末端にあっても、中間や先端にあってもよく、末端にある場合は一方の結合手は水素と結合する。

また、L¹、L²の１つに上記式(5) 示される部分構造を有し、他の１つに上記式(6)で示される部分構造を有することもよい。

以下に一般式（2）で表される有機電界発光素子用化合物の例を示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。

本発明の有機電界発光素子用化合物は、単独で有機電界発光素子用材料として用いることもできるが、本発明の有機電界発光素子用化合物を複数用いることで、又はその他の化合物と混合して有機電界発光素子用材料として用いることで、さらにその機能を向上、又は不足していた特性を補うことができる。
本発明の有機電界発光素子用化合物と混合して用いることができる好ましい化合物としては、含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物である。含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物としては、インドロカルバゾール環を1〜2個有する化合物がある。なお、上記含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物が、その立体配座の数が8×2^x個より大きく8×4^x+1個以下である場合は、本発明の有機電界発光素子用化合物でもあると解される。

含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物には、上記一般式(8)で示される化合物がある。
一般式(8)において、環Fは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（F8）で表される芳香環を示す。環Gは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（G8）で表される複素環を示す。式（8）および式（G8）中の一方のArは、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示し、他方のArは式(9)で表される含窒素芳香族6員環構造含有基である。

Arが上記芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、又は連結芳香族基である場合、その具体例としては、ベンゼン、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、オクタレン、インダセン、アセナフチレン、フェナレン、フェナンスレン、アントラセン、トリンデン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、コラントリレン、ヘリセン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ピラントレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、カルバゾール、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、キナゾリン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、又はベンゾイソチアゾール等の芳香族化合物から、水素を除いて生じる基が挙げられる。好ましくはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、カルバゾール、インドール、インドロインドール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン又はナフチリジンから水素を除いて生じる基である。

また、Arが式(9)で表される含窒素芳香族6員環構造含有基である場合、Yは、N、CH、又はCAr’で表され、少なくとも一つはNである。Ar’は独立に、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示すが、その具体例としては、ベンゼン、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、オクタレン、インダセン、アセナフチレン、フェナレン、フェナンスレン、アントラセン、トリンデン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、コラントリレン、ヘリセン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ピラントレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、カルバゾール、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、キナゾリン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、又はベンゾイソチアゾール等の芳香族化合物から、水素を除いて生じる基が挙げられる。好ましくはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、カルバゾール、インドール、インドロインドール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン又はナフチリジンから水素を除いて生じる基である。より好ましくは、式(10)で表される基であり、pは0〜5の整数を示す。

以下に含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物の具体的な構造例を示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。

本発明の有機電界発光素子用化合物又は材料は、有機電界発光素子を構成する正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層又は電子阻止層等の有機層材料として用いることができるが、その中でも正孔輸送層、電子阻止層、発光層、電子輸送層、又は正孔阻止層材料として用いることが好ましく、さらには、電子阻止層、発光層、又は正孔阻止層材料として用いることがより好ましい。

有機電界発光素子用材料を使用して、蒸着プロセスにて成膜する場合、単独で蒸着源から蒸着して有機層を形成してもよく、その他の化合物と同時に異なる蒸着源から蒸着して有機層を形成することもできる。また、蒸着前にその他の化合物と予備混合して予備混合物とし、その予備混合物を１つの蒸着源から同時に蒸着して有機層を形成することもできる。この場合、予備混合に用いる化合物と本発明の有機電界発光素子用化合物は、所望の蒸気圧となる温度差が３０℃以下であることが好ましい。

有機電界発光素子用材料は、スピンコート法、バーコート法、スプレー法、インクジェット法、印刷法等の種々塗布プロセスにも適用することができる。この場合、本発明の有機電界発光素子用材料を溶剤に溶解又は分散させた溶液（有機電界発光素子用組成物ともいう。）を基板上に塗布した後、加熱乾燥により溶剤を揮発させることで有機層を形成することができる。この際、用いる溶剤は1種類であってもよく、2種類以上の混合でもよい。また、溶液中には本発明以外の化合物として、アジン化合物や燐光、蛍光、遅延蛍光等の発光性ドーパント材料、添加剤等を含んでもよい。

次に、本発明の材料を用いて作製する素子の構造について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機電界発光素子の構造はこれに限定されない。

図１は本発明に用いられる一般的な有機電界発光素子の構造例を示す断面図であり、１は基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は陰極を表す。本発明の有機ＥＬ素子は発光層と隣接して励起子阻止層を有してもよく、また発光層と正孔注入層との間に電子阻止層を有しても良い。励起子阻止層は発光層の陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。本発明の有機電界発光素子では、陽極、発光層、そして陰極を必須の層として有するが、必須の層以外に正孔注入輸送層、電子注入輸送層を有することが良く、更に発光層と電子注入輸送層の間に正孔阻止層を有することがよい。なお、正孔注入輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層のいずれか、または両者を意味し、電子注入輸送層は、電子注入層と電子輸送層のいずれかまたは両者を意味する。

図１とは逆の構造、すなわち基板１上に陰極７、電子輸送層６、発光層５、正孔輸送層４、陽極２の順に積層することも可能であり、この場合も必要により層を追加、省略することが可能である。

―基板―
本発明の有機電界発光素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については特に制限はなく、従来から有機電界発光素子に用いられているものであれば良く、例えばガラス、透明プラスチック、石英等からなるものを用いることができる。

―陽極―
有機電界発光素子における陽極材料としては、仕事関数の大きい（４eV以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物からなる材料が好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド（ITO）、SnO₂、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In₂O₃-ZnO)等の非晶質で、透明導電膜を作成可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成しても良く、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合（１００μm以上程度）は、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは有機導電性化合物のような塗布可能な物質を用いる場合には印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００nm、好ましくは１０〜２００nmの範囲で選ばれる。

―陰極―
一方、陰極材料としては仕事関数の小さい（４eV以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物からなる材料が用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム―カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの陰極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０nm〜５μm、好ましくは５０〜２００nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機電界発光素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度は向上し、好都合である。

また、陰極に上記金属を１〜２０nmの膜厚で形成した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に形成することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。

―発光層―
発光層は陽極及び陰極のそれぞれから注入された正孔及び電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり発光層には発光性ドーパント材料とホスト材料を含む。

本発明の有機電界発光素子用材料は、発光層におけるホスト材料としては好適に用いられる。更に、公知のホスト材料を１種又は複数種類併用しても良いが、その使用量はホスト材料の合計に対し、50wt％以下、好ましくは25wt％以下とすることがよい。

有機電界発光素子用材料は、蒸着源から蒸着するか、溶剤に溶解させ溶液とした後に正孔注入輸送層上に塗布、乾燥することで、発光層を形成することができる。

有機電界発光素子用材料を蒸着して有機層を形成する場合、本発明の材料と共に、その他のホスト材料、及びドーパントを異なる蒸着源から蒸着してもよいし、蒸着前に予備混合して予備混合物とすることで１つの蒸着源から複数のホスト材料やドーパントを同時に蒸着することもできる。

有機電界発光素子用材料の溶液を塗布、乾燥して発光層を形成する場合、その下地となる正孔注入輸送層に用いる材料は発光層溶液に用いた溶剤に対する溶解性が低いことが好ましい。

発光性ドーパント材料としては、蛍光発光ドーパント、燐光発光ドーパント、遅延蛍光発光ドーパントのいずれを用いても良いが、発光効率の面では燐光発光ドーパントと遅延蛍光発光ドーパントが好ましい。また、これらの発光性ドーパントは１種類のみが含有されていてもよく、２種類以上のドーパントが含有されていても良い。

燐光発光ドーパントとしては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金から選ばれる少なくとも１つの金属を含む有機金属錯体を含有するものがよい。具体的には、J.Am.Chem.Soc.2001,123,4304や特表2013-53051号公報に記載されているイリジウム錯体が好適に用いられるが、これらに限定されない。また、燐光発光ドーパント材料の含有量はホスト材料に対して０．１〜３０wt％であることが好ましく、１〜２０wt％であることがより好ましい。

燐光発光ドーパント材料は、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。

蛍光発光ドーパントを使用する場合、蛍光発光ドーパントとしては、特に限定されないが例えば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、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、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、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリジン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体、希土類錯体、遷移金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体等が挙げられる。好ましくは縮合芳香族誘導体、スチリル誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、オキサジン誘導体、ピロメテン金属錯体、遷移金属錯体、又はランタノイド錯体が挙げられ、より好ましくはナフタレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ベンゾ[ｃ]フェナントレン、ベンゾ[a]アントラセン、ペンタセン、ペリレン、フルオランテン、アセナフソフルオランテン、ジベンゾ[a,j]アントラセン、ジベンゾ[a,h]アントラセン、ベンゾ[a]ナフタレン、ヘキサセン、ナフト[2,1-f]イソキノリン、α‐ナフタフェナントリジン、フェナントロオキサゾール、キノリノ[6,5-f]キノリン、ベンゾチオファントレン等が挙げられる。これらは置換基としてアルキル基、アリール基、芳香族複素環基、又はジアリールアミノ基を有しても良い。また、蛍光発光ドーパント材料の含有量は、ホスト材料に対して0.1〜２０％であることが好ましく、１〜１０％であることがより好ましい。

熱活性化遅延蛍光発光ドーパントを使用する場合、熱活性化遅延蛍光発光ドーパントとしては、特に限定されないがスズ錯体や銅錯体等の金属錯体や、WO2011/070963号公報に記載のインドロカルバゾール誘導体、Nature 2012,492,234に記載のシアノベンゼン誘導体、カルバゾール誘導体、Nature Photonics 2014,8,326に記載のフェナジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、スルホン誘導体、フェノキサジン誘導体、アクリジン誘導体等が挙げられる。また、熱活性化遅延蛍光発光ドーパント材料の含有量は、ホスト材料に対して０．１〜９０％であることが好ましく、１〜５０％であることがより好ましい。

−注入層−
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。

−正孔阻止層−
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。

正孔阻止層には、本発明の材料を含有させることが好ましいが、公知の正孔阻止層材料を用いることもできる。

−電子阻止層−
電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。

電子阻止層の材料としては、公知の電子阻止層材料を用いることができ、また後述する正孔輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。電子阻止層の膜厚は好ましくは３〜１００ｎｍであり、より好ましくは５〜３０ｎｍである。

−励起子阻止層−
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は２つ以上の発光層が隣接する素子において、隣接する２つの発光層の間に挿入することができる。

励起子阻止層の材料としては、公知の励起子阻止層材料を用いることができる。例えば、１，３−ジカルバゾリルベンゼン（ｍＣＰ）や、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラトアルミニウム（III）（ＢＡｌｑ）が挙げられる。

−正孔輸送層−
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。

正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。正孔輸送層には従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。かかる正孔輸送材料としては例えば、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体及びスチリルアミン誘導体を用いることが好ましく、アリールアミン化合物を用いることがより好ましい。

−電子輸送層−
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。

電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる場合もある）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。電子輸送層には、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントロリン等の多環芳香族誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、ビピリジン誘導体、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体等が挙げられる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

以下、本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を超えない限りにおいて、種々の形態で実施することが可能である。

実施例１〜１５、比較例１〜５
有機電界発光素子用化合物として例示した化合物０２１、１４２、１４１、０２３、１５０、１４９、０１９、１３８、１３７、０５２、１７５、１７４、０４０、２１７、１６２および、比較のための化合物９０１〜９０５について、配座探索計算を実施した。配座探索計算は、ＣＯＮＦＬＥＸ（コンフレックス社製）という計算ソフトウェアに計算対象構造の原子座標および結合様式を入力し、局所安定構造からの配座探索範囲を２０ｋｃａｌ／ｍｏｌに設定した上で、分子力学法（力場：ＭＭＦＦ９４ｓ）により計算した。配座探索計算により生成される立体配座の算出結果を表１に示す。なお、上記化合物はいずれも、芳香族環が連結した構造を有し、非芳香族置換基を有しないので、化合物自体が置換基を含まない骨格構造となる。

化合物番号は、上記例示化合物に付した番号および下記の比較のための化合物に付した番号に対応する。

実施例１６
膜厚110nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10^-5Paで積層した。まず、ITO上に正孔注入層としてHAT-CNを25nmの厚さに形成し、次に正孔輸送層としてNPDを30nmの厚さに形成した。次に、電子阻止層としてHT-1を10nmの厚さに形成した。そして、ホストとして化合物０２１を、発光ドーパントとしてIr(ppy)₃をそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さに発光層を形成した。この時、Ir(ppy)₃の濃度が10wt%となる蒸着条件で共蒸着した。次に、電子輸送層としてET-1を20nmの厚さに形成した。更に、電子輸送層上に電子注入層としてフッ化リチウム（LiF）を1nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、陰極としてアルミニウム（Al）を70nmの厚さに形成し、有機EL素子を作製した。

実施例１７〜３０
実施例１６において、ホストとして化合物１４２、１４１、０２３、１５０、１４９、０１９、１３８、１３７、０５２、１７５、１７４、０４０、２１７又は１６２のいずれかを用いた以外は実施例１６と同様にして有機EL素子を作製した。

比較例６〜１０
実施例１６において、ホストとして化合物９０１、９０２、９０３、９０４又は９０５のいずれかを用いた以外は実施例１６と同様にして有機EL素子を作製した。

実施例１６〜３０及び比較例６〜１０で作製された有機EL素子は、これに外部電源を接続し直流電圧を印加したところ、いずれも極大波長530nmの発光スペクトルが観測され、Ir(ppy)₃からの発光が得られていることがわかった。

実施例１６〜３０及び比較例６〜１０で作製した有機EL素子の輝度、駆動電圧、寿命特性を表２に示す。表２で電圧、輝度は駆動電流20mA/cm²時の値であり、初期特性である。表２でLT70は、初期輝度9000cd/m²時に輝度が初期輝度の70%まで減衰するまでにかかる時間であり、寿命特性である。なお、いずれの特性も、比較例６の特性を100%とした相対値で表記してある。

実施例３１
膜厚110nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10^-5Paで積層した。まず、ITO上に正孔注入層としてHAT-CNを25nmの厚さに形成し、次に正孔輸送層としてNPDを30nmの厚さに形成した。次に、電子阻止層としてHT-1を10nmの厚さに形成した。そして、第１ホストとして化合物０２１を、第２ホストとして化合物４０９を、発光ドーパントとしてIr(ppy)₃をそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さに発光層を形成した。この時、Ir(ppy)₃の濃度が10wt%、第１ホストと第２ホストの重量比が60:40となる蒸着条件で共蒸着した。次に、電子輸送層としてET-1を20nmの厚さに形成した。更に、電子輸送層上に電子注入層としてフッ化リチウム（LiF）を1nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、陰極としてアルミニウム（Al）を70nmの厚さに形成し、有機EL素子を作製した。

実施例３２〜５０、比較例１１〜１４
実施例３１において、第１ホストと第２ホストの組み合わせを、表３に示す組み合わせとした以外は実施例３１と同様にして有機EL素子を作製した。

実施例３１〜５０及び比較例１１〜１４で作製された有機EL素子は、これに外部電源を接続し直流電圧を印加したところ、いずれも極大波長530nmの発光スペクトルが観測され、Ir(ppy)₃からの発光が得られていることがわかった。

実施例３１〜５０及び比較例１１〜１４で作製した有機EL素子の輝度、駆動電圧、寿命特性を表３に示す。表３で電圧、輝度は駆動電流20mA/cm²時の値であり、初期特性である。LT90は初期輝度9000cd/m²時に輝度が初期輝度の90%まで減衰するまでにかかる時間であり、寿命特性である。なお、いずれの特性も、比較例１１の特性を100%とした相対値で表記してある。

実施例５１
溶媒洗浄、ＵＶオゾン処理した膜厚１５０ｎｍからなるＩＴＯ付ガラス基板に、正孔注入層としてポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）/ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）：（エイチ・シー・シュタルク株式会社製、商品名：クレビオスＰＣＨ８０００）を膜厚２５ｎｍで製膜した。次に、HT-2：BBPPA＝5：5（モル比）の比率で混合した混合物をテトラヒドロフランに溶解して０．４ｗｔ％溶液に調製し、スピンコート法により２０ｎｍ製膜した。次に、嫌気条件下150℃、1時間ホットプレートで溶媒除去し、加熱、硬化を行った。この熱硬化膜は、架橋構造を有している膜であり、溶剤に不溶である。この熱硬化膜は、正孔輸送層（HTL）である。そして第１ホストとして化合物０２１を、第２ホストとして化合物４０２を、発光ドーパントとしてIr(ppy)₃を用い、第１ホストと第２ホストの重量比が60:40、ホスト：ドーパントの重量比が９５：５となるトルエン溶液（1.0ｗｔ％）を調製し、スピンコート法により発光層として４０ｎｍを製膜した。その後、真空蒸着装置を用いて、Ａｌｑ_３を３５ｎｍ、陰極としてＬｉＦ／Ａｌを膜厚１７０ｎｍで製膜し、この素子をグローブボックス内で封止することにより有機電界発光素子を作製した。

実施例５２〜６２、比較例１５〜１８
実施例４３において、第１ホストと第２ホストの組み合わせを、表４に示すようにした以外は実施例５１と同様にして有機電界発光素子を作製した。

実施例５１〜６２及び比較例１５〜１８で作製された有機EL素子は、これに外部電源を接続し直流電圧を印加したところ、いずれも極大波長530nmの発光スペクトルが観測され、Ir(ppy)₃からの発光が得られていることがわかった。
作製した有機EL素子の輝度、駆動電圧、寿命特性を表４に示す。表４で電圧、輝度は駆動電流20mA/cm²時の値であり、初期特性である。LT90は、初期輝度9000cd/m²時に輝度が初期輝度の90%まで減衰するまでにかかる時間であり、寿命特性である。なお、いずれの特性も、比較例１５の特性を100%とした相対値で表記してある。

実施例６３
溶媒洗浄、ＵＶオゾン処理した膜厚１５０ｎｍからなるＩＴＯ付ガラス基板に、正孔注入層としてポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）/ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）：（エイチ・シー・シュタルク株式会社製、商品名：クレビオスＰＣＨ８０００）を膜厚２５ｎｍで製膜した。次に、HT-2：BBPPA＝5：5（モル比）の比率で混合した混合物をテトラヒドロフランに溶解して０．４ｗｔ％溶液に調製し、スピンコート法により２０ｎｍ製膜した。次に、嫌気条件下150℃、1時間ホットプレートで溶媒除去し、加熱、硬化を行った。この熱硬化膜は、架橋構造を有している膜であり、溶剤に不溶である。この熱硬化膜は、正孔輸送層（HTL）である。そして第１ホストとして化合物０２１を、第２ホストとして化合物８００を、発光ドーパントとしてIr(ppy)₃を用い、第１ホストと第２ホストの重量比が60:40、ホスト：ドーパントの重量比が９５：５となるトルエン溶液（1.0ｗｔ％）を調製し、スピンコート法により発光層として４０ｎｍを製膜した。その後、真空蒸着装置を用いて、Ａｌｑ_３を３５ｎｍ、陰極としてＬｉＦ／Ａｌを膜厚１７０ｎｍで製膜し、この素子をグローブボックス内で封止することにより有機電界発光素子を作製した。

実施例６４〜７４、比較例１９〜２２
実施例６３において、第１ホストと第２ホストの組み合わせを、表５に示すようにした以外は実施例６４と同様にして有機電界発光素子を作製した。

実施例６３〜７４及び比較例１９〜２２で作製された有機EL素子は、これに外部電源を接続し直流電圧を印加したところ、いずれも極大波長530nmの発光スペクトルが観測され、Ir(ppy)₃からの発光が得られていることがわかった。
作製した有機EL素子の輝度、駆動電圧、寿命特性を表５に示す。表５で電圧、輝度は駆動電流20mA/cm²時の値であり、初期特性である。LT90は、初期輝度9000cd/m²時に輝度が初期輝度の90%まで減衰するまでにかかる時間であり、寿命特性である。なお、いずれの特性も、比較例１９の特性を100%とした相対値で表記してある。

以上の結果より、特定の範囲の立体配座数を持つ化合物をホストとして使用すると、その範囲外の立体配座数を持つ化合物をホストとして使用した場合と比較し、寿命特性が著しく伸長することがわかる。

実施例及び比較例で使用した化合物を次に示す。

本発明の有機電界発光素子用化合物を用いた有機電界発光素子は、高い発光効率及び駆動安定性を示す。

１基板、２陽極、３正孔注入層、４正孔輸送層、５発光層、６電子輸送層、７陰極

Claims

一般式（1）で示され、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環から選ばれる芳香族環が連結した骨格構造を有し、置換基を除いた骨格構造の分子量が500以上1500以下であり、該骨格構造の配座探索計算により生成される立体配座の数が9〜200000個となる構造を有することを特徴とする有機電界発光素子用化合物。

ここで、Ar⁰は独立に、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜24の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示す。HetArは、置換若しくは未置換の炭素数3〜24の芳香族複素環基を示す。zは2〜5の整数を示す。
一般式（2）で示され、配座探索計算により生成される立体配座の数が8×2^x個より大きく8×4^x+1個以下（ここで、xはAr¹〜Ar¹¹の総数ｙから3を引いた整数である）であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子用化合物。

ここで、環Aは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（A2）で表される芳香環を示す。環Bは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（B2）で表される複素環を示す。
R¹〜R³は、それぞれ独立に、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、又はL³を示す。
L¹、L²、L³は独立に、式(C2）で表される置換若しくは未置換の連結芳香族基であり、Ar¹〜Ar¹¹はそれぞれ独立に、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又は炭素数3〜16の芳香族複素環基を示し、これらの芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、それぞれ独立に置換基を有してもよく、置換基を有する場合の置換基はシアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、又は炭素数1〜20のアルキルスルホニル基である。但し、Ar¹、Ar²、Ar³、Ar⁴、Ar⁵、Ar⁷およびAr⁹は2価の基であり、Ar⁶はn＋1価の基であり、Ar⁸はm＋1価の基であり、Ar¹⁰はk＋1価の基であり、Ar¹¹は1価の基である。
L¹、L²、L³のうち少なくとも1つはAr¹〜Ar¹¹の総数は2以上であり、L¹、L²及びL³におけるAr¹〜Ar¹¹の総数ｙは3以上である。
a、b、cは置換数を示し、それぞれ独立に0〜2の整数を示す。d、e、f、g、h、i、jは繰り返し数を示し、それぞれ独立に0〜5の整数を示す。k、m、nは置換数を示し、それぞれ独立に0〜5の整数を示す。
一般式（3）で示される請求項２に記載の有機電界発光素子用化合物。

ここで、環Dは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（D3）で表される芳香環を示す。環Eは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（E3）で表される複素環を示す。L¹、L²は一般式（2）と同意であるが、L¹、及びL²の少なくとも一方中のAr⁶は、置換又は未置換の炭素数10〜17の縮合環基を示す。
前記Ar⁶が、下記式（C3）で示される請求項3に記載の有機電界発光素子用化合物。

ここでVとWは、それぞれ独立に、単結合、-C-、-CR、C(R)₂、NR、N-、O、又はSを表す。Rは、それぞれ独立に、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜38のアラルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数12〜44のジアリールアミノ基、炭素数14〜76のジアラルキルアミノ基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアシルオキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、又は炭素数1〜20のアルキルスルホニル基を示す。
前記式（C3）が、下記式（C4）で示される請求項4に記載の有機電界発光素子用化合物。

ここで、XはNR、N-、O、又はSを表す。Rは式(C3)と同意である。
L¹、及びL²の少なくとも一方におけるd、e、f、gが何れも0である請求項２〜５のいずれかに記載の有機電界発光素子用化合物。
L¹、及びL²の少なくとも一方に、式（4）で示される部分構造を少なくとも1つ有する請求項２に記載の有機電界発光素子用化合物。
L¹、及びL²の少なくとも一方に、式（5）で示される部分構造を少なくとも1つ有し、配座探索計算により生成される立体配座の数が50〜200000個となる構造を有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子用化合物。
L¹、及びL²のどちらか一方に式（5）で示される部分構造を持ち、他方に式（6）で示される部分構造を有し、配座探索計算により生成される立体配座の数が200〜200000個となる構造を有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子用化合物。
L¹、及びL²の少なくとも一方に、式（7）で示される部分構造を有し、配座探索計算により生成される立体配座の数が200〜200000個となる構造を有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子用化合物。
請求項１〜１０のいずれかに記載の有機電界発光素子用化合物の少なくとも1種を含む有機電界発光素子用材料。
前記有機電界発光素子用化合物の少なくとも1種と、含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物の少なくとも1種の化合物を含む請求項１１に記載の有機電界発光素子用材料。
含窒素芳香族6員環構造を有するインドロカルバゾール化合物が、一般式（8）で示される化合物である請求項１２に記載の有機電界発光素子用材料。

ここで、環Fは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（F8）で表される芳香環を示す。環Gは2つの隣接環の任意の位置で縮合する式（G8）で表される複素環を示す。式（8）および式（G8）中の一方のArは、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示し、他方のArは式(9)で表される含窒素芳香族6員環構造含有基である。

ここでYは、N、CH、又はCAr’で表され、少なくとも一つはNである。Ar’は独立に、置換若しくは未置換の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数3〜16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2〜10連結してなる置換若しくは未置換の連結芳香族基を示す。
一般式（8）において、一方のArがフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、又はクアテルフェニル基である請求項１３に記載の有機電界発光素子用材料。
一般式(9)において、Ar’が式(10)で表される芳香族炭化水素基、又は連結芳香族基である請求項１３に記載の有機電界発光素子用材料。

ここでpは、０〜５の整数を示す。
請求項１１に記載の有機電界発光素子用材料からなる有機層を含む有機電界発光素子。
請求項１１に記載の有機電界発光素子用材料を、溶媒に溶解又は分散してなる有機電界発光素子用組成物。
請求項１７に記載の有機電界発光素子用組成物の塗膜からなる有機層を含む有機電界発光素子。
前記有機層が、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層及び電子阻止層から選ばれる少なくとも一つの層である請求項１６に記載の有機電界発光素子。
有機層が発光層であることを特徴とする請求項１９に記載の有機電界発光素子。
前記発光層に発光性ドーパント材料を含有することを特徴とする請求項２０に記載の有機電界発光素子。