含有吲哚化合物的组合物及使用该组合物而得到的发光元件 【技术领域】
本发明涉及含有吲哚化合物的组合物及使用该组合物而得到的发光元件。
背景技术
作为用于发光元件的发光层的发光材料，已知将显示来自三重激发态的发光的化合物(以下有时称为“磷光发光性化合物”。)用于发光层的元件具有高发光效率。将磷光发光性化合物用于发光层时，通常使用将该化合物添加于基质而得到的组合物作为发光材料。从可以通过涂布来形成薄膜的情况出发，作为基质，使用聚乙烯咔唑之类的高分子(专利文献1)。
但是，上述化合物由于最低未占分子轨道(以下有时称为“LUMO”。)高，所以存在难以注入电子的问题。相反，聚芴等共轭系高分子由于LUMO低，所以使用他作为基质时，可以比较容易地注入电子。但是，上述共轭系高分子由于最低三重态激发能小，所以不适合用作特别是用于具有比绿色短的波长的发光的基质(专利文献2)。例如，包括作为共轭系高分子的聚烯烃与三重态发光化合物的发光材料(非专利文献1)发光效率低。
专利文献1：日本特开2002-50483号公报
专利文献2：日本特开2002-241455号公报
非专利文献1：APPLIED PHYSICS LETTERS，80，13，2308(2002)
【发明内容】
为此，本发明的目的在于提供用于发光元件等时发光效率优异的发光材料。
本发明人经过潜心研究，结果发现含有具有吲哚环结构的化合物与磷光发光性化合物的组合物可解决上述问题，从而得到了本发明。
即，第一，本发明提供含有具有吲哚环结构的化合物和磷光发光性化合物的组合物。
第二，本发明提供含有所述磷光发光性化合物的残基和所述吲哚环结构的高分子。
第三，本发明提供使用所述组合物或所述高分子而得到的发光性薄膜、有机半导体薄膜及发光元件。
第四，本发明提供具有所述发光元件的面状光源、段式显示装置及点阵式显示装置、具有该发光元件的照明以及具有该发光元件作为背光的液晶显示装置。
本发明的组合物、高分子(以下称为“本发明的组合物等”)发光效率高。因此，用于制作发光元件等时，能得到发光效率优异的发光元件。另外，本发明的组合物等通常在短波长的绿色或蓝色的发光中具有比较优异的发光性。认为这是由于本发明组合物所含的化合物、本发明的高分子的LUMO低，比较容易注入电子，并且最低三重态激发能大。
【具体实施方式】
以下，详细说明本发明。
<组合物>
本发明的组合物含有具有吲哚环结构的化合物和磷光发光性化合物。本说明书中，所谓吲哚环结构，是指吲哚、除去吲哚中的一部分或全部(特别是1个或2个)氢原子而得到的基团。
本发明的组合物含有上述具有吲哚环结构的化合物和磷光发光性化合物。上述具有吲哚环结构的化合物没有特别限定，优选具有选自下述通式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)及(2-4)中的至少一种吲哚环结构，较优选具有至少一种由上述式(1-1)、(1-2)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)及(2-4)表示的吲哚环结构，特别优选具有至少2种由上述(1-1)、(1-2)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)或(2-4)表示的结构。该具有吲哚环结构的化合物为高分子时，较优选为在高分子的主链和/或侧链具有该吲哚环结构的高分子。
(式中，R及R1分别独立地表示氢原子或1价取代基。R及R1存在多个时，它们可以相同或不同。)
作为上述1价取代基，可以举出例如卤原子、烷基、烷氧基、烷硫基、可以具有取代基的芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷基氧基、芳基烷硫基、酰基、酰基氧基、酰胺基、酰亚胺基、亚胺残基、取代氨基、取代甲硅烷基、取代甲硅烷基氧基、取代甲硅烷硫基、取代甲硅烷基氨基、可以具有取代基的1价杂环基、可以具有取代基的杂芳基、杂芳基氧基、杂芳基硫基、芳基烯基、芳基乙炔基、取代羧基、氰基等，优选为烷基、烷氧基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的杂芳基。需要说明的是，所谓N价杂环基(N为1或2)，是由杂环化合物除去N个氢原子而得到地基团，本说明书中相同。
上述式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)或(2-4)中，R及R1分别独立地表示氢原子或1价取代基，优选存在的多个R及R1中的至少一个为1价取代基(特别是存在的多个R及R1中的至少一个是碳原子数为3～10的烷基或碳原子数为3～10的烷氧基)，或者R及R1中的至少一个为1价取代基(特别是R及R1中的至少一个为烷基、烷氧基、可以具有取代基的芳基或可以具有取代基的杂芳基)。另外，也优选上述R中的至少一个是氢原子以外的原子总数为3以上的1价取代基，较优选氢原子以外的原子总数为5以上的1价取代基，特别优选氢原子以外的原子总数为7以上的1价取代基。存在的多个R及R1可以分别相同或不同。
作为上述具有吲哚环结构的化合物，也可以举出由下述通式(A-1)或(A-2)表示的化合物或具有它们的残基的化合物。
(式中，indl表示由上述通式(1-1)、(1-2)、(1-3)或(1-4)表示的吲哚环结构。Y1表示-C(Ra)(Rb)-、-C(＝O)-、-N(Rc)-、-O-、-Si(Rd)(Re)-、-P(Rf)-、-S-或-S(＝O)2-。n为0～5的整数。Ar1表示可以具有取代基的1价芳基或可以具有取代基的1价杂环基。Y1存在多个时，多个Y1可以相同或不同。Ra～Rf分别独立地表示氢原子或1价取代基。)。另外，1分子中具有的该吲哚环结构至少为一种。
作为由Ra～Rf表示的1价取代基，可以举出烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、甲硅烷基氧基、取代甲硅烷基氧基、1价杂环基、卤原子。
另外，从发光效率的观点来看，上述具有吲哚环结构的化合物优选具有下述通式(A-3)所示的化合物的残基以外的吲哚环结构。
(式中，indl具有与上述相同的含义。Z环为具有碳原子、Z1及Z2的环状结构。Z1及Z2分别独立地表示-C(H)＝或-N＝。)
上述式(A-3)中，作为上述环状结构，可以举出可以具有取代基的芳香环、可以具有取代基的非芳香环，具体而言，可以举出苯环、杂环、脂环式烃环、稠合多个上述环而得到的环、上述环的一部分氢原子被取代而得到的环等。
所谓上述式(A-1)～(A-3)所示的化合物的残基，是指除去该化合物的一部分或全部氢原子而得到的基团。
作为具有上述吲哚环结构的化合物，例如也可以举出高分子、下述通式(3a)～(3c)所示的化合物等。
(式中，indl具有与上述相同的含义，X表示可以具有取代基的m1价芳香族基团或可以具有取代基的m1价芳香族杂环基团，X’表示可以具有取代基的m3价芳香族基团或可以具有取代基的m3价芳香族杂环基团，Ar表示可以具有取代基的亚芳基，Z表示连结基团。m1、m2及m3分别独立地为2～8的整数。Z存在多个时，它们可以相同或不同。存在的多个Ar及indl可以分别相同或不同。)
上述式(3a)中，X所示的可以具有取代基的m1价芳香族基团是由可以具有取代基的芳香环除去m1个氢原子而得到的基团，可以具有取代基的m1价芳香族杂环基团是由可以具有取代基的芳香族杂环除去m1个氢原子而得到的基团。
上述式(3c)中，X’表示的可以具有取代基的m3价芳香族基团是由可以具有取代基的芳香环除去m3个氢原子而得到的基团，可以具有取代基的m3价芳香族杂环基团是由可以具有取代基的芳香族杂环除去m3个氢原子而得到的基团。
上述式(3b)、(3c)中，Z表示的连结基团可以是共轭基团，也可以是非共轭的基团。该连结基团为2价时，例如，可以举出可以具有取代基的亚乙烯基、-C(Ra)(Rb)-、-C(＝O)-、-N(Rc)-、-O-、-Si(Rd)(Re)-、-P(Rf)-、-S-、-S(＝O)2-(此处，Ra～Rf分别独立地表示氢原子或1价取代基)。
上述具有吲哚环结构的化合物可以含有其它的部分结构。其它的部分结构的种类没有特别限定，根据其是否存在于末端，优选的其它的部分结构的种类不同。
其它部分结构存在于末端时，只要是稳定的取代基，就没有特别限定，但从合成的容易性等观点出发，优选上述R及R1所包括的1价取代基或氢原子。
其它部分结构未存在于末端时，只要是稳定的多价基团，就没有特别限定，但从LUMO的能级的观点出发，优选共轭性质的多价基团。作为上述基团，具体地可以举出2价芳香族基团、3价芳香族基团。此处，所谓芳香族基团，是由显示芳香族性的有机化合物衍生而来的基团。作为上述芳香族基团，可以举出例如由苯、萘、蒽、吡啶、喹啉、异喹啉等芳香环的n个(n为2或3)氢原子置换为结合键而得到的基团。
作为上述具有吲哚环结构的化合物可以含有的优选的其它部分结构之一，可以举出下式(5)所示的结构。
上述式(5)表示的结构中，可以具有选自由烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰基氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价杂环基、羧基、取代羧基及氰基构成的组中的取代基。
上述式(5)中，P环及Q环分别独立地表示芳香环，但P环可以存在，也可以不存在。2个结合键在P环存在的情况下分别存在于P环或Q环上，在P环不存在的情况下分别存在于含有Y的5元环或6元环上或Q环上。另外，上述P环、Q环或含有Y的5元环或6元环上可以具有选自由烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰基氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价杂环基、羧基、取代羧基及氰基构成的组中的取代基。Y表示-O-、-S-、-Se-、-B(R0)-、-Si(R2)(R3)-、-P(R4)-、-P(R5)(＝O)-、-C(R6)(R7)-、-N(R8)-、-C(R9)(R10)-C(R11)(R12)-、-O-C(R13)(R14)-、-S-C(R15)(R16)-、-N-C(R17)(R18)-、-Si(R19)(R20)-C(R21)(R22)-、-Si(R23)(R24)-Si(R25)(R26)-、-C(R27)＝C(R28)-、-N＝C(R29)-或-Si(R30)＝C(R31)-。此处，R0及R2～R31分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、甲硅烷基氧基、取代甲硅烷基氧基、1价杂环基或卤原子。上述基团中，优选烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、1价杂环基，更优选烷基、烷氧基、芳基、1价杂环基，特别优选烷基、芳基。
作为上述式(5)表示的结构，可以举出由下式(5-1)、(5-2)或(5-3)表示的结构及由下式(5-4)或(5-5)表示的结构。上述式(5-4)、(5-5)中，从得到高发光效率的观点来看优选Y为碳原子、氮原子、氧原子或硫原子。
(式中，A环、B环及C环分别独立地表示芳香环。式(5-1)、(5-2)及(5-3)分别可以具有选自由烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰基氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价杂环基、羧基、取代羧基及氰基构成的组中的取代基。Y表示与上述相同的含义。)
(式中，D环、E环、F环及G环分别独立地表示可以具有选自由烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰基氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价杂环基、羧基、取代羧基及氰基构成的组中的取代基的芳香环。Y表示与上述相同的含义。)
上述式(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)及(5-5)中，作为A环、B环、C环、D环、E环、F环及G环所示的芳香环，给出未取代的环作为一例时，可以举出苯环、萘环、蒽环、丁省环、戊省环、芘环、菲环等芳香族烃环；吡啶环、联吡啶环、菲绕啉环、喹啉环、异喹啉环、噻吩环、呋喃环、吡咯环等杂芳香环。上述芳香环可以具有上述取代基。
另外，作为上述具有吲哚环结构的化合物可以含有的其它的部分结构之一，可以举出下式所示的结构的芳香族胺。
(式中，Ar6、Ar7、Ar8及Ar9分别独立地表示亚芳基或2价杂环基。Ar10、Ar11及Ar12分别独立地表示芳基或1价杂环基。AR6～Ar12可以具有取代基。x及y分别独立地表示0或1，0≤x+y≤1。)
上述具有吲哚环结构的化合物为高分子时，该高分子的按聚苯乙烯换算的重均分子量没有特别限制，通常从涂布溶液可以形成膜的观点考虑，优选为3×102以上，较优选为3×102～1×107，更优选为1×103～1×107，特别优选1×104～1×107。
上述具有吲哚环结构的化合物为高分子时，优选该高分子在主链具有环结构。上述主链所含的环结构可以共轭，也可以不共轭。较优选该环结构为芳香族基团，更优选该高分子的主链由芳香族基团构成。
上述具有吲哚环结构的化合物可以在宽发光波长区域中使用，因此优选该化合物的最低三重态激发能(以下也称为“T1能量”。)为2.7eV以上，较优选为2.9eV以上，更优选为3.0eV以上，尤其优选3.1eV以上，特别优选3.2eV以上。另外，通常上限为5.0eV。
上述具有吲哚环结构的化合物的最高占有分子轨道(HOMO)的能级及最低未占有分子轨道(LUMO)的能级没有特别限定，优选LUMO的能级绝对值为1.4eV以上，较优选为1.7eV以上，更优选为1.9eV以上，尤其优选为2.0eV以上，特别优选为2.1eV以上，2.2eV以上是理想的。另外，通常上限为4.0eV。
本说明书中，所述T1能量、LUMO能级的值是用计算科学的方法算出的值。本说明书中，作为计算科学的方法，使用量子化学计算程序Gaussian03，通过HF(Hartree-Fock)法进行基态的结构最佳化，对于该被最佳化的结构，使用B3P86等级的时间依赖密度泛函法(time-dependentdensity functional method)，计算T1能量及LUMO的能级的值。此时，作为基函数，使用6-31g*。不使用6-31g*时，基函数使用LANL2DZ。
上述具有吲哚环结构的化合物是上述通式(3a)～(3c)表示的结构时，该化合物的T1能量、LUMO能级的值可以使用该结构算出。
上述具有吲哚环结构的化合物为高分子，构成该高分子的重复单元为一种时，如果以该单元为A，则该具有吲哚环结构的化合物用下式表示。此处，对于n＝1、2及3的结构，算出T1能量、LUMO能级的值，以所算出的T1能量、LUMO能级的值作为(1/n)的函数进行线形近似，将此时的n＝∞的值定义为该高分子的T1能量、LUMO能级的值。
(式中，n表示聚合数。)
上述具有吲哚环结构的化合物为高分子，且存在多个构成该高分子的重复单元时，对于所有情况，用与上述相同的方法算出n＝∞(此处，n为重复单元的聚合数)的T1能量，其中，将最低的T1能量定义为该化合物的T1能量。LUMO的能级是将赋予最低T1能量的值的重复单元中n＝∞的值定义为该高分子的LUMO能级的值。本发明中，该“LUMO能级的值”的绝对值是重要的。
上述具有吲哚环结构的化合物含有由上述通式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)或(2-4)表示的吲哚环结构时，优选存在与该吲哚环结构邻接的具有至少2个π共轭电子的部分结构。上述吲哚环结构和与该吲哚环结构邻接的具有至少2个π共轭电子的该部分结构之间的二面角优选为20°以上，更优选为35°以上，进一步优选为50°以上，尤其优选为65°以上，特别优选为75°以上。
进而，上述具有吲哚环结构的化合物中，优选包括该吲哚环结构的所有芳香环及杂芳香环之间的二面角均为40°以上，更优选为50°以上，进一步优选为60°以上，特别优选为70°以上。另外，为了得到上述二面角，优选不具有上述通式(A-3)所示的吲哚环结构。
此处，所谓本说明书的二面角是指由基态的最佳结构算出的角度。二面角用例如位于由上述通式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)或(2-4)表示的吲哚环结构中的键合位置的碳原子(a1)和与a1邻接的碳原子(a2)，以及位于与该吲哚环结构键合的结构中的键合位置的原子(a3)和与a3邻接的原子(a4)来定义。此处，在能选择多个原子(a2)或原子(a4)时，对所有的情况算出二面角，将其中绝对值最低的值为二面角。原子(a3)是具有π共轭电子的原子，原子(a4)可以是具有π共轭电子的原子，也可以是不具有π共轭电子的原子，优选为具有π共轭电子的原子，较优选为碳原子、氮原子、硅原子、磷原子。本说明书中，上述具有吲哚环结构的化合物为高分子时，由计算科学的方法求得的n＝3(n为聚合数)的结构的基态的最佳结构(即，该结构的生成能量最小的结构)算出。此外的情况，由化合物的结构本身的基态的最佳结构算出。在上述具有吲哚环结构的化合物中，存在多个上述吲哚环结构时，也存在多个该二面角。此时，优选该化合物的该二面角均满足上述条件。
另外，在上述具有吲哚环结构的化合物中，对于含有该吲哚环的所有芳香环及杂芳香环之间的二面角，也可以相同地用包括位于键合位置的原子的4个原子来定义。
上述具有吲哚环结构的化合物为上述通式(3a)～(3c)表示的化合物时，例如，用以下式(3-1)～(3-10)表示。
下式(3-1)～(3-10)及下式(4-1)～(4～18)中，R*表示氢原子或1价取代基。作为R*表示的1价取代基，可以举出卤原子、烷基、烷氧基、烷硫基、可以具有取代基的芳基、芳基氧基、芳基硫基、芳基烷基、芳基烷基氧基、芳基烷硫基、酰基、酰基氧基、酰胺基、酰亚胺基、亚胺残基、取代氨基、取代甲硅烷基、取代甲硅烷基氧基、取代甲硅烷硫基、取代甲硅烷基氨基、可以具有取代基的1价杂环基、可以具有取代基的杂芳基、杂芳基氧基、杂芳基硫基、芳基烯基、芳基乙炔基、取代羧基、氰基。多个R*可以相同或不同。作为R*，较优选烷基、烷氧基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的杂芳基。存在的多个R*可以相同或不同。
具有上述吲哚环结构的化合物为高分子时，优选所述吲哚环结构为重复单元的高分子，可以举出例如由上述通式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)表示的吲哚环结构为重复单元的高分子，或除具有上述吲哚环结构之外，还具有选自芳香环和/或含有杂原子的5元环以上的杂环、芳香族胺以及上述通式(5)所示的结构中的结构，具体而言，可以举出例如下式(4-1)～(4-18)所示的高分子。
(式中，n表示聚合数。)
另外，作为上述具有吲哚环结构的化合物的具体结构，可以举出以下的结构。
(式中，n表示聚合数。tBu表示叔丁基。)
作为上述磷光发光性化合物，可以使用三重态发光配位化合物等公知的化合物。例如，可以举出迄今为止用作低分子系EL发光性材料的化合物。上述化合物公开在例如Nature，(1998)，395，151、Appl.Phys.Lett.(1999)，75(1)，4、Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.(2001)，4105(Organic Light-Emitting Materials and DevicesIV)，119、J.Am.Chem.Soc.，(2001)，123，4304、Appl.Phys.Lett.，(1997)，71(18)，2596、Syn.Met.，(1998)，94(1)，103、Syn.Met.，(1999)，99(2)，1361、Adv.Mater.，(1999)，11(10)，852、Inorg.Chem.，(2003)，42，8609、Inorg.Chem.，(2004)，43，6513、Journal of the SID 11/1、161(2003)、WO2002/066552、WO2004/020504、WO2004/020448等中。其中，从得到高发光效率的观点来看，优选金属配位化合物的最高占有分子轨道(HOMO)的中心金属的最外层d轨道的轨道系数的乘方之和在全部原子轨道系数的乘方之和中所占的比例为1/3以上。例如，可以举出中心金属是属于第6周期的过渡金属的邻位金属化配位化合物等。
作为上述三重态发光配位化合物的中心金属，通常是原子序号为50以上的原子，在该配位化合物中具有自旋-轨道相互作用，是能引起单重态与三重态间的系间串越的金属，例如优选金、铂、铟、锇、铼、钨、铕、铽、铥、镝、钐、镨、钆、镱原子，较优选金、铂、铟、锇、铼、钨原子，更优选金、铂、铟、锇、铼原子，尤其优选金、铂、铟、铼原子，特别优选铂及铟原子。
作为上述三重态发光配位化合物的配位基，可以举出例如8-羟基喹啉及其衍生物、苯并羟基喹啉及其衍生物、2-苯基-吡啶及其衍生物等。
从溶解性的观点来看，上述磷光发光性化合物优选为具有烷基、烷氧基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的杂芳基等取代基的化合物。进而，该取代基优选除去氢原子的原子总数为3以上，较优选除去氢原子的原子总数为5以上，更优选除去氢原子的原子总数为7以上，特别优选除去氢原子的原子总数为10以上。另外，优选在各配位基中存在至少1个该取代基，该取代基的种类在每个配位基中可以相同或不同。
作为上述磷光发光性化合物的具体结构，例如可以举出以下结构。
由于本发明组合物中的上述磷光发光性化合物的量根据组合的有机化合物种类、最佳化的特性的不同而不同，没有特别限定，以上述具有吲哚环结构的化合物量为100重量份时，通常为0.01～80重量份，优选为0.1～30重量份，较优选为0.1～15重量份，特别优选为0.1～10重量份。需要说明的是，本发明的组合物中，上述具有吲哚环结构的化合物、上述磷光发光性化合物可以分别单独使用一种，也可以并用2种以上。
本发明的组合物可以在不损害本发明目的的范围内含有上述具有吲哚环结构的化合物、上述磷光发光性化合物以外的任意成分。作为该任意成分，可以举出例如空穴输送材料、电子输送材料、抗氧化剂等。
作为上述空穴输送材料，可以举出至今作为有机EL元件的空穴输送材料而公知的芳香族胺、咔唑衍生物、聚对亚苯基衍生物等。
作为上述电子输送材料，可以举出至今作为有机EL元件的电子输送材料公知的噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷(anthraquinodimethane、アントラキノジメタン)或其衍生物、苯醌或其衍生物、萘醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷(tetracyanoanthraquinodimethane、テトラシアノアンスラキノジメタン)或其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯或其衍生物、二吩醌衍生物、8-羟基喹啉或其衍生物的金属配位化合物。
本发明的组合物中，从高效率发光的观点来看，上述具有吲哚环结构的化合物的最低三重态激发能(ETP)与上述磷光发光性化合物的最低三重态激发能(ETT)满足下式：
ETT＞ETP-0.5(eV)，
较优选满足
ETT＞ETP-0.3(eV)，
更优选满足
ETT＞ETP-0.2(eV)。
进而优选ETP为ETT以上。
本发明的发光性薄膜可以通过形成包括本发明组合物等的薄膜来得到。薄膜的制作用公知的方法进行即可，可以使用例如溶液的涂布、蒸镀、转印等。溶液的涂布使用例如旋涂法、浇铸法、微凹版法、凹版法、棒涂法、辊涂法、绕线涂布法、浸渍涂布法、喷雾涂布法、丝网印刷法、凸版印刷法、胶版印刷法、喷墨法等涂布法进行即可。
作为溶剂，优选可以使本发明的组合物溶解并均匀分散的溶剂。作为该溶剂，可以举出氯系溶剂(氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、氯苯、间二氯苯等)、醚系溶剂(四氢呋喃、二氧杂环己烷等)、芳香族烃系溶剂(甲苯、二甲苯等)、脂肪族烃系溶剂(环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷等)、酮系溶剂(丙酮、甲基乙基酮、环己酮等)、酯系溶剂(乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶纤剂乙酸酯等)、多元醇及其衍生物(乙二醇、乙二醇单丁基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单甲基醚、二甲氧基乙烷、丙二醇、二乙氧基甲烷、三甘醇单乙基醚、甘油、1，2-己二醇等)、醇系溶剂(甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、环己醇等)、亚砜系溶剂(二甲基亚砜等)、酰胺系溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等)，可以从其中选择使用。另外，上述有机溶剂可以单独使用一种，也可以并用2种以上。
使用喷墨法时，为了改善喷头的喷出性、不均等，可以使用选择溶液中的溶剂、添加添加剂的公知方法。此时，溶液的粘度优选在25℃下为1～100mPa·s。另外，蒸发过度时，有难以从喷头反复喷出的倾向。基于上述观点，作为所用的优选溶剂，可以举出例如包括苯甲醚、双环己烷、二甲苯、四氢化萘、十二烷基苯的单独或混合溶剂。通常，可以通过混合多种溶剂的方法，调整组合物在溶液中的浓度的方法等来得到适合所用的组合物的喷墨用溶液。
<高分子>
本发明的高分子是具有磷光发光性化合物的残基与吲哚环结构的高分子。上述磷光发光性化合物及上述吲哚环结构与上述组合物项中说明的相同。作为本发明高分子的具体例，可以举出(1)主链具有磷光发光性化合物结构的高分子、(2)末端具有磷光发光性化合物结构的高分子、(3)侧链具有磷光发光性化合物结构的高分子等。
<发光元件>
下面，说明本发明的发光元件。
本发明的发光元件是使用本发明组合物等得到的发光元件，通常在由阳极及阴极所形成的电极之间的至少一部分含有本发明的组合物等，优选以上述发光性薄膜的形态含有上述组合物作为发光层。另外，从提高发光效率、耐久性等性能的观点来看，可以含有一个以上具有其它功能的公知的层。作为上述层，可以举出例如电荷输送层(即空穴输送层、电子输送层)、电荷阻挡层(即空穴阻挡层、电子阻挡层)、电荷注入层(即空穴注入层、电子注入层)、缓冲层等。需要说明的是，本发明的发光元件中，发光层、电荷输送层、电荷阻挡层、电荷注入层、缓冲层等可以分别由一层构成，也可以由二层以上构成。
上述发光层是具有发光功能的层。上述空穴输送层是具有输送空穴的功能的层。上述电子输送层是具有输送电子的功能的层。将上述电子输送层与空穴输送层总称为电荷输送层。另外，电荷阻挡层是具有将空穴或电子关闭于发光层的功能的层，将输送电子且关闭空穴的层称为空穴阻挡层，将输送空穴且关闭电子的层称为电子阻挡层。
作为上述缓冲层，可以举出与阳极邻接、含有导电性高分子的层。
作为本发明发光元件的具体例，可以举出以下结构a)～q)。
a)阳极/发光层/阴极
b)阳极/空穴输送层/发光层/阴极
c)阳极/发光层/电子输送层/阴极
d)阳极/发光层/空穴阻挡层/阴极
e)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
f)阳极/电荷注入层/发光层/阴极
g)阳极/发光层/电荷注入层/阴极
h)阳极/电荷注入层/发光层/电荷注入层/阴极
i)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/阴极
j)阳极/空穴输送层/发光层/电荷注入层/阴极
k)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电荷注入层/阴极
l)阳极/电荷注入层/发光层/电子输送层/阴极
m)阳极/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极
n)阳极/电荷注入层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极
o)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
p)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极
q)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极(此处，/表示各层邻接而层叠。以下相同。需要说明的是，发光层、空穴输送层、电子输送层可以分别独立地以2层以上进行使用。)
本发明的发光元件具有空穴输送层时(通常空穴输送层含有空穴输送材料)，可以适当选择使用作为空穴输送材料而公知的材料。作为上述公知的材料，可以举出聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、芪衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚(对-亚苯基亚乙烯)及其衍生物、聚(2，5-亚噻吩基亚乙烯撑)及其衍生物等高分子空穴输送材料，进而，可以举出日本特开昭63-70257号公报、同63-175860号公报、日本特开平2-135359号公报、同2-135361号公报、同2-209988号公报、同3-37992号公报、同3-152184号公报中记载的材料。
本发明的发光元件具有电子输送层时(通常电子输送层具有电子输送材料)，可以适当选择使用作为电子输送材料而公知的材料。作为上述公知的材料，可以举出噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯及其衍生物、二吩醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属配位化合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物等。
作为上述空穴输送层及电子输送层的膜厚，根据所用的材料不同，最佳值不同，选择使驱动电压与发光效率为适当的值即可，至少需要不发生针孔的厚度，过厚时，元件的驱动电压变高而不优选。因此，该空穴输送层及电子输送层的膜厚例如为1nm～1μm，优选为2nm～500nm，更优选为5nm～200nm。
另外，邻接设置于电极的电荷输送层中，具有改善从电极注入电荷的效率的功能、具有降低元件驱动电压的效果的层有时被特别称为电荷注入层(即空穴注入层、电子注入层的总称。以下相同。)。
进而，为了提高与电极的密接性、改善从电极注入电荷，可以邻接电极设置上述电荷注入层或绝缘层(通常平均膜厚为0.5nm～4nm，以下相同。)，另外，为了提高界面的密接性或防止混合等，可以在电荷输送层或发光层的界面插入薄缓冲层。
层叠的层顺序或数量及各层的厚度可以考虑发光效率或元件寿命来适当选择。
作为上述电荷注入层的具体例，可以举出：含有导电性高分子的层；设置在阳极与空穴输送层之间且含有具有阳极材料与空穴输送层所含空穴输送材料的中间值的电离电势的材料的层；设置在阴极与电子输送层之间的且含有具有阴极材料与电子输送层所含电子输送材料的中间值的电子亲和力的材料的层等。
作为用于上述电荷注入层的材料，可以根据与电极或邻接层的材料的关系来适当选择，可以举出聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚(亚苯基亚乙烯基)及其衍生物、聚(亚噻吩基亚乙烯基)及其衍生物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、主链或侧链含有芳香族胺结构的聚合物等导电性高分子、金属酞菁(铜酞菁等)、碳等。
上述绝缘层具有容易注入电荷的功能。作为上述绝缘层的材料，可以举出例如金属氟化物、金属氧化物、有机绝缘材料等。作为设置上述绝缘层的发光元件，例如可以举出与阴极邻接设置绝缘层的发光元件、与阳极邻接设置绝缘层的发光元件。
本发明的发光元件通常形成在基板上。上述基板只要是形成电极、形成有机物层时不变化的基板即可，可以举出例如玻璃、塑料、高分子膜、硅等基板。在不透明基板的情况下，优选相对的电极为透明或半透明。
本发明的发光元件具有的阳极及阴极的至少一个通常为透明或半透明。其中，优选阳极侧为透明或半透明。
作为上述阳极材料，可以适当选择公知的材料进行使用，通常使用导电性金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等。具体而言，可以举出使用下述包括氧化铟、氧化锌、氧化锡及它们的复合体铟·锡·氧化物(ITO)、铟·锌·氧化物等的导电性玻璃制作的膜(NESA等)或金、铂、银、铜等，优选ITO、铟·锌·氧化物、氧化锡。作为制作方法，可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。另外，作为该阳极，可以使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等的有机透明导电膜。需要说明的是，可以为将阳极制成为2层以上的层叠结构。
作为上述阴极材料，可以适当选择公知材料进行使用，通常优选功函数小的材料。例如可以使用锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属；及它们中的2种以上的合金或它们中的1种以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡中的1种以上的合金；石墨或石墨层间化合物等。作为合金的具体例，可以举出镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。需要说明的是，可以将阴极制成2层以上的层叠结构。
本发明的发光元件可以用作面状光源、显示装置(例如段式显示装置、点阵式显示装置、液晶显示装置等)、其背光(例如具备上述发光元件作为背光的液晶显示装置)等。
为了使用本发明的发光元件得到面状发光，可以使面状阳极与阴极彼此重合地配置。另外，为了得到图案状发光，有在上述面状发光元件表面设置图案状窗口的掩模的方法；极厚地形成非发光部的有机物层、实质上不发光的方法；图案状形成阳极或阴极的任一个或两个电极的方法。用上述任一种方法形成图案，使几个电极能独立地ON/OFF地配置，由此能得到可以显示数字或文字、简单的符号等的段式显示元件。进而，为了制成点阵元件，可以将阳极与阴极均形成带状进行直交地配置。通过分别涂布多种发光色不同的高分子荧光体的方法或使用滤色器或荧光转换过滤器的方法，能进行部分彩色显示、多色显示。点阵元件也能无源驱动，还可以与TFT等组合进行有源驱动。上述显示元件可以用作计算机、电视机、便携终端、手机、汽车导航仪、摄影机的取景器等显示装置。
进而，上述面状发光元件通常为自发光薄型，可以优选用作液晶显示装置的背光用面状光源、照明(例如面状照明、该照明用光源)等。另外，如果使用挠性基板，则也可以用作曲面状光源、照明、显示装置等。
本发明的组合物等如上所述不仅对于制作元件有用，例如也可以用作有机半导体材料等半导体材料、发光材料、光学材料、导电性材料(例如通过掺杂适用。)。因此使用本发明的组合物等，可以制作发光性薄膜、导电性薄膜、有机半导体薄膜等膜。
本发明的组合物等可以用与用于上述发光元件的发光层的发光性薄膜的制作方法相同的方法来制成导电性薄膜及半导体薄膜并元件化。半导体薄膜优选电子迁移率或空穴迁移率中任一个较大者为10-5cm2/V/秒以上。另外，有机半导体薄膜还可以用于有机太阳能电池、有机晶体管等。
实施例
以下，为了更详细地说明本发明，给出实施例，但本发明并不限定于此。
<实施例1>
下式表示的高分子(P-1)的n＝∞的作为外推值的最低三重态激发能T1(1/n＝0)为3.1eV，最低未占分子轨道能级的能量水平绝对值ELUMO(1/n＝0)为1.4eV，最小二面角为46°。
(式中，n为聚合数。)
参数的计算用发明的详细说明所记载的计算科学的方法来实施。具体而言，使用高分子(P-1)中的下述重复单元(M-1)，对于n＝1、2及3的情况，通过F法进行结构最佳化。
此时，作为基函数，使用6-31G*。然后，使用相同基函数，通过B3P86能级的时间依赖密度泛函法，算出最低未占有分子轨道能级的能量水平及最低三重态激发能。各n中算出的最低未占有分子轨道准位能级的能量水平及最低三重态激发能为n的倒数(1/n)的函数，n＝∞的外推值为该函数在1/n＝0时的值。
另外，二面角由n＝3(n为聚合数)的结构最佳化的结构算出。由于存在多个吲哚环结构，所以也存在多个二面角。此处，仅记载存在的多个二面角中的最小值(以下，比较例1也相同)。
使用包括高分子(P-1)与磷光发光性化合物的组合物制作发光元件时，可以确认发光效率优异。
<实施例2>
相对于下式(MC-1)表示的磷光发光性化合物(MC-1)的THF溶液(0.05重量％)，混合约5倍重量的下式(C-1)表示的化合物的THF溶液(约1重量％)。将10μl所得的溶液滴于载玻片，风干，得到固体膜。对其照射365nm的紫外线时，确认来自所述磷光发光性化合物(MC-1)的绿色发光。
上述式(C-1)表示的化合物的最低三重态激发能T1为3.3eV，最低非占分子轨道的能级绝对值ELUMO为1.5eV。
需要说明的是，上述式(MC-1)基于WO02/066552所述的方法合成。
<实施例3>
相对于磷光发光性化合物(MC-1)的THF溶液(0.05重量％)，混合约5倍重量的下式(C-2)表示的化合物的THF溶液(约1重量％)。将10μl所得的溶液滴于载玻片，风干，得到固体膜。对其照射365nm的紫外线时，确认来自所述磷光发光性化合物(MC-1)的绿色发光。
上述式(C-2)表示的化合物的最低三重态激发能T1为3.3eV，最低未占分子轨道的能级绝对值ELUMO为1.5eV。
<实施例4>
相对于磷光发光性化合物(MC-1)的THF溶液(0.05重量％)，混合约5倍重量的下式(C-3)表示的化合物的THF溶液(约1重量％)。将10μl所得的溶液滴于载玻片，风干，得到固体膜。对其照射365nm的紫外线时，确认来自上述磷光发光性化合物(MC-1)的绿色发光。
上述式(C-3)表示的化合物的最低三重态激发能T1为3.3eV，最低未占分子轨道的能级绝对值ELUMO为1.4eV。
<实施例5>
相对于磷光发光性化合物(MC-1)的THF溶液(0.05重量％)，混合约5倍重量的下式(C-4)表示的化合物的THF溶液(约1重量％)。将10μl所得的溶液滴于载玻片，风干，得到固体膜。对其照射365nm的紫外线时，确认来自上述磷光发光性化合物(MC-1)的绿色发光，
<比较例1>
下式表示的高分子(P-4)的n＝∞的作为外推值的最低三重态激发能T1(1/n＝0)为2.6eV，最低未占分子轨道的能级绝对值ELUMO(1/n＝0)为2.1eV，最小二面角为45°。参数的计算通过将高分子(P-4)的下述重复单元(M-4)简化为(M-4a)，与实施例1相同地算出。简化化学结构的妥当性用特开2005-126686号公报所述的方法，通过对于最低三重态激发能及最低非占分子轨道能级的能量水平烷基侧链长度依赖性小来确认。
(式中，n为聚合数。)
使用包括高分子(P-4)与磷光发光性化合物的组合物制作发光元件时，与实施例1制作的发光元件相比，可以确认发光效率差。
<实施例6>
下式表示的高分子(P-2)的n＝∞的作为外推值的最低三重态激发能T1(1/n＝0)为2.9eV，最低非占分子轨道能级的能量水平绝对值ELUMO(1/n＝0)为1.6eV，最小二面角为47°。
(式中，n为聚合数。)
参数的计算使用高分子(P-2)的下述重复单元(M-2)，与实施例1相同地算出。
使用包括高分子(P-2)与磷光发光性化合物的组合物制作发光元件时，可以确认发光效率优异。
<实施例7>
下式表示的高分子(P-3)的n＝∞的作为外推值的最低三重态激发能T1(1/n＝0)为2.9eV，最低未占分子轨道能级的能量水平绝对值ELUMO(1/n＝0)为1.6eV，最小二面角为47°。
(式中，n为聚合数。)
参数的计算使用高分子(P-3)的下述重复单元(M-3)，与实施例1相同地算出。
使用包括高分子(P-3)与磷光发光性化合物的组合物制作发光元件时，可以确认发光效率优异。
<实施例8>
实施例2中，除使用下述磷光发光性化合物(MC-2)代替磷光发光性化合物(MC-1)以外，与实施例2相同地操作，调制溶液，照射紫外线时，确认来自磷光发光性化合物(MC-2、美国康大曹(アメリカンダイソ一ス)公司制、商品名：ADS065BE)的发光。
<实施例9>
实施例3中，除使用下述磷光发光性化合物(MC-2)代替磷光发光性化合物(MC-1)以外，与实施例3相同地操作，调制溶液，照射紫外线时，确认来自磷光发光性化合物(MC-2)的发光。
<实施例10>
实施例4中，除使用下述磷光发光性化合物(MC-2)代替磷光发光性化合物(MC-1)以外，与实施例4相同地操作，调制溶液，照射紫外线时，确认来自磷光发光性化合物(MC-2)的发光。
<实施例11>
实施例5中，除使用下述磷光发光性化合物(MC-2)代替磷光发光性化合物(MC-1)以外，与实施例5相同地操作，调制溶液，照射紫外线时，确认来自磷光发光性化合物(MC-2)的发光。
<比较例2>
将10μl包括上述化合物(P-4)及磷光发光性化合物(MC-1)的上述混合溶液滴于载玻片，风干，得到固体膜。对其照射365nm的紫外线时，比来自上述化合物(P-4)的发光暗，基本未确认颜色差异。
产业上的可利用性
本发明的组合物、高分子用于制作发光元件等时，能得到发光效率优异的发光元件。