JP2008214616A - 組成物及び該組成物を用いてなる発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率が優れる発光材料の提供。
【解決手段】ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物と、燐光発光性化合物とを含む組成物。例えば、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、

で表されるベンゾイミダゾール環構造を有する前記組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、組成物及び該組成物を用いてなる発光素子に関する。

発光素子の発光層に用いる発光材料として、三重項励起状態からの発光を示す化合物（以下、「燐光発光性化合物」ということがある。）を発光層に用いた素子は発光効率が高いことが知られている。燐光発光性化合物を発光層に用いる場合、通常は、該化合物をマトリックスに添加してなる組成物を発光材料として用いる。マトリックスとしては、塗布によって薄膜が形成できることから、ポリビニルカルバゾールのような化合物が使用されている（特許文献１）。

しかし、このような化合物は、最低非占分子軌道（以下、「ＬＵＭＯ」ということがある。）が高いため、電子を注入しにくいという問題がある。一方、ポリフルオレン等の共役系高分子は、ＬＵＭＯが低く、キャリア移動度も高いため、これをマトリックスとして用いると、比較的容易に電子を注入できる。ところが、このような共役系高分子は、最低三重項励起エネルギーが小さいために、特に緑色よりも短波長発光のためのマトリックスとしての使用には適さないとされている（特許文献２）。例えば、共役系高分子であるポリフルオレンと三重項発光化合物とからなる発光材料（非特許文献１）は、発光効率が極めて低い。

特開２００２−５０４８３号公報 特開２００２−２４１４５５号公報 APPLIED PHYSICS LETTERS, 80, 13, 2308(2002)

そこで、本発明の目的は、発光素子等に用いた場合に発光効率が優れた発光材料を提供することにある。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物と、燐光発光性化合物とを含む組成物が、上述の問題を解決することを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は第一に、ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物と、燐光発光性化合物とを含む組成物を提供する。
本発明は第二に、前記燐光発光性化合物の残基と前記ベンゾイミダゾール環構造とを有する高分子を提供する。
本発明は第三に、前記組成物又は前記高分子を用いてなる発光性薄膜、有機半導体薄膜及び発光素子を提供する。
本発明は第四に、前記発光素子を備えた面状光源、セグメント表示装置及びドットマトリックス表示装置、該発光素子を備えた照明、並びに該発光素子をバックライトとして備えた液晶表示装置を提供する。

本発明の組成物、高分子（以下、「本発明の組成物等」という）は、発光素子等の作製に用いた場合、発光効率が優れた発光素子が得られるものである。これは、本発明の組成物に含まれる化合物、本発明の高分子のＬＵＭＯが低いため、比較的電子を注入し易く、かつ、最低三重項励起エネルギーが大きいためと考えられる。

以下、本発明について詳細に説明する。

＜組成物＞
本発明の組成物は、ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物と、燐光発光性化合物とを含むものである。本明細書において、ベンゾイミダゾール環構造とは、ベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾールにおける水素原子の一部又は全部（特に、１つ又は２つ）を取り除いてなる基を意味する。
前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物は、下記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）：

［式中、Ｒ及びＲ¹はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の置換基を表す。Ｒ及びＲ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。］
で表されるベンゾイミダゾール環構造からなる群から選ばれる少なくとも一種のベンゾイミダゾール環構造を有するものであることが好ましい。該ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子である場合、該ベンゾイミダゾール環構造を高分子の主鎖及び／又は側鎖に有する高分子であることがより好ましい。

前記１価の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、シアノ基等が挙げられ、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基である。なお、Ｎ価の複素環基（Ｎは１又は２）とは、複素環化合物からＮ個の水素原子を取り除いてなるものであり、本明細書において、同様である。

前記式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）中、Ｒ及びＲ¹はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の置換基を表し、好ましくは複数存在するＲ及びＲ¹の少なくとも一つが１価の置換基（特には、複数存在するＲ及びＲ¹の少なくとも一つが炭素数３〜１０のアルキル基、又は炭素数３〜１０のアルコキシ基）であるか、Ｒ及びＲ¹の少なくとも一方が１価の置換基（特には、Ｒ及びＲ¹の少なくとも一方がアルキル基、アルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいヘテロアリール基）であり、より好ましくは複数存在するＲ及びＲ¹のすべてが１価の置換基である。複数存在するＲ及びＲ¹は、各々、同一であっても異なっていてもよい。

前記Ｒの少なくとも一つが、水素原子以外の原子の総数が３以上である１価の置換基であることが好ましく、水素原子以外の原子の総数が５以上の１価の置換基であることがさらに好ましく、水素原子以外の原子の総数が７以上の１価の置換基であることが特に好ましい。Ｒが２つ存在する場合は、少なくとも１つのＲが前記１価の置換基であることが好ましく、２つのＲが共に前記１価の置換基であることがより好ましい。複数存在するＲ及びＲ¹は、各々、同一であっても異なっていてもよい。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物としては、下記一般式（Ａ−１）又は（Ａ−２）：

［式中、ｂｎｚｉｍｄｚｌは、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）又は（１−４）で表されるベンゾイミダゾール環構造を表し、Ｙ¹は、−Ｃ（Ｒ^a）（Ｒ^b）−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｎ（Ｒ^c）−、−Ｏ−、−Ｓｉ（Ｒ^d）（Ｒ^e）−、−Ｐ（Ｒ^f）−、−Ｓ−、又は−Ｓ（＝Ｏ）₂−を表す。ｎは０〜５の整数である。Ａｒ₁は置換基を有していてもよい１価のアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。Ｙ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ^a〜Ｒ^fはそれぞれ独立に、水素原子又は１価の置換基を表す。］
で表される化合物、その残基を有する化合物が挙げられる。なお、１分子中に有する該ベンゾイミダゾール環構造は、少なくとも一種である。

前記Ａｒ₁で表されるアリール基としては、フェニル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル基（「Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数が１〜１２であることを意味する。以下、同様である。）、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル基（「Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル」は、アルキル部分の炭素数が１〜１２であることを意味する。以下、同様である。）、１−ナフチル基、２−ナフチル基、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられ、フェニル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル基が好ましい。

前記Ａｒ₁で表される１価の複素環基としては、複素環式化合物から水素原子を１個除いた残りの原子団を意味する。ここで、複素環式化合物とは、環式構造を有する有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、燐原子等のヘテロ原子を環内に含むものをいう。

Ｒ^a〜Ｒ^fで表される１価の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子が挙げられる。

なお、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物は、下記一般式（Ａ−３）：

[式中、ｂｎｚｉｍｄｚｌは、前記と同じ意味を有する。Ｚ環は、炭素原子、Ｚ₁及びＺ₂を含む環状構造である。Ｚ₁及びＺ₂はそれぞれ独立に、−Ｃ（Ｈ）＝又は−Ｎ＝を表す。]
で表される化合物の残基以外のベンゾイミダゾール環構造を有することが好ましい。

前記式（Ａ−３）中、前記環状構造としては、置換基を有していてもよい芳香環、置換基を有していてもよい非芳香環が挙げられ、具体的には、ベンゼン環、複素環、脂環式炭化水素環、これらの環が複数縮合してなる環、これらの環の水素原子の一部が置換されたもの等が挙げられる。

前記式（Ａ−１）〜（Ａ−３）で表される化合物の残基とは、該化合物における水素原子の一部又は全部を取り除いてなる基を意味する。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物としては、例えば、高分子、下記一般式（３ａ）〜（３ｃ）で表される化合物等も挙げられる。

［式中、ｂｎｚｉｍｄｚｌは、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）又は（１−４）で表されるベンゾイミダゾール環構造を表し、Ｘは置換基を有していてもよいｍ１価の芳香族基又は置換基を有していてもよいｍ１価の芳香族複素環基を表し、Ｘ’は置換基を有していてもよいｍ３価の芳香族基又は置換基を有していてもよいｍ３価の芳香族複素環基を表し、Ａｒは置換基を有していてもよいアリーレン基を表し、Ｚは連結基を表す。ｍ１、ｍ２及びｍ３はそれぞれ独立に、２〜８の整数である。Ｚが複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。複数存在するＡｒ及びｂｎｚｉｍｄｚｌは、各々、同一であっても異なっていてもよい。］

前記式（３ａ）中、Ｘで表される置換基を有していてもよいｍ１価の芳香族基は、置換基を有していてもよい芳香環からｍ１個の水素原子を取り除いてなる基であり、置換基を有していてもよいｍ１価の芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい芳香族複素環からｍ１個の水素原子を取り除いてなる基である。
前記式（３ｃ）中、Ｘ’で表される置換基を有していてもよいｍ３価の芳香族基は、置換基を有していてもよい芳香環からｍ３個の水素原子を取り除いてなる基であり、置換基を有していてもよいｍ３価の芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい芳香族複素環からｍ３個の水素原子を取り除いてなる基である。
前記式（３ｂ）、（３ｃ）中、Ｚで表される連結基は、共役のものであっても非共役のものであってもよい。この連結基が２価である場合には、例えば、置換基を有してもよいビニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳｉＲ₂−、−ＣＲ₂−（ここで、Ｒは独立に水素原子又は１価の置換基を表す）が挙げられる。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物は、前記式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造からなる群から選ばれる少なくとも一種のベンゾイミダゾール環構造を有するものが好ましく、前記式（１−２）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造からなる群から選ばれる少なくとも一種のベンゾイミダゾール環構造を有するものがより好ましく、前記式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造からなる群から選ばれる少なくとも二種のベンゾイミダゾール環構造を有するものがさらに好ましい。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物は、その他の部分構造を含んでいてもよい。その他の部分構造は特に制限されないが、それが末端に存在するか否かによって好ましいその他の部分構造は異なる。

その他の部分構造が末端に存在する場合は、安定な置換基であれば特に制限されないが、合成の容易さ等の観点から、前記Ｒ及びＲ¹に含まれる１価の置換基又は水素原子が好ましい。

その他の部分構造が末端に存在しない場合は、安定な多価の基であれば特に制限されないが、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの点で、共役する性質の多価の基が好ましい。このような基として、２価の芳香族基、３価の芳香族基が挙げられる。ここで、芳香族基とは、芳香族性を示す有機化合物から誘導される基である。そのような芳香族基としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピリジン、キノリン、イソキノリン等の芳香環からｎ個（ｎは２又は３）の水素原子を結合手に置き換えてなる基が挙げられる。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物に含まれていてもよい好ましいその他の部分構造の一つとして、下記式（５）：

で表される構造が挙げられる。

前記式（５）で表される構造において、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。

前記式（５）中、Ｐ環及びＱ環はそれぞれ独立に芳香環を示すが、Ｐ環は存在してもしなくてもよい。２つの結合手は、Ｐ環が存在する場合は、それぞれＰ環又はＱ環上に存在し、Ｐ環が存在しない場合は、それぞれＹを含む５員環若しくは６員環上又はＱ環上に存在する。また、前記Ｐ環、Ｑ環、Ｙを含む５員環若しくは６員環上に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。Ｙは、−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）−、−Ｓｉ（Ｒ³⁰）＝Ｃ（Ｒ³¹）−を表す。ここで、Ｒ⁰及びＲ²〜Ｒ³¹はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基又はハロゲン原子を表す。この中では、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、１価の複素環基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、１価の複素環基がより好ましく、アルキル基、アリール基が特に好ましい。

前記式（５）で表される構造としては、下記式（５−１）、（５−２）又は（５−３）：

（式中、Ａ環、Ｂ環、及びＣ環はそれぞれ独立に芳香環を示す。式（５−１）、（５−２）及び（５−３）は、それぞれ、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。Ｙは前記と同じ意味を表す。）
で表される構造、及び下記式（５−４）又は（５−５）：

（式中、Ｄ環、Ｅ環、Ｆ環及びＧ環はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい芳香環を表す。Ｙは前記と同じ意味を表す。）
で表される構造が挙げられる。前記式（５−４）、（５−５）中、Ｙは、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子であることが、高発光効率を得るという点で好ましい。

前記式（５−１）、（５−２）、（５−３）、（５−４）及び（５−５）中、Ａ環、Ｂ環、Ｃ環、Ｄ環、Ｅ環、Ｆ環及びＧ環で表される芳香環としては、非置換のものを一例として示すと、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、フェナントレン環等の芳香族炭化水素環；ピリジン環、ビピリジン環、フェナントロリン環、キノリン環、イソキノリン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環等の複素芳香環が挙げられる。これらの芳香環は、前記置換基を有していてもよい。

また、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物に含まれていてもよい好ましいその他の部分構造の一つとして、以下の式で表される構造の芳香族アミンが挙げられる。

（式中、Ａｒ₆、Ａｒ₇、Ａｒ₈及びＡｒ₉はそれぞれ独立にアリーレン基又は２価の複素環基を示す。Ａｒ₁₀、Ａｒ₁₁及びＡｒ₁₂はそれぞれ独立にアリール基又は１価の複素環基を示す。Ａｒ₆〜Ａｒ₁₂は置換基を有していてもよい。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０又は１を示し、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子である場合、該高分子のポリスチレン換算の重量平均分子量としては、特に制限は無いが、一般に溶液を塗布して膜を形成できる点で、３×１０²以上が好ましく、３×１０²〜１×１０⁷がより好ましく、１×１０³〜１×１０⁷がさらに好ましく、１×１０⁴〜１×１０⁷が特に好ましい。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子である場合、該高分子が主鎖に環構造を有することが好ましい。前記主鎖に含まれる環構造は、共役であっても非共役であってもよい。該環構造が芳香族基であるものがより好ましく、該高分子の主鎖が芳香族基から構成されるものがさらに好ましい。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物は、広い発光波長領域にて用いることができるが、そのためには、好ましくは、該化合物の最低三重項励起エネルギー（以下、「Ｔ₁エネルギー」ともいう。）が２．７ｅＶ以上であることが好ましく、２．９ｅＶ以上であることがより好ましく、３．０ｅＶ以上であることがさらに好ましく、３．１ｅＶ以上であることがとりわけ好ましく、３．２ｅＶ以上であることが特に好ましい。また、通常、上限は５．０ｅＶである。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギーレベル及び最低非占分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルは特に限定されないが、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの絶対値が１．４ｅＶ以上であることが好ましく、１．７ｅＶ以上であることがより好ましく、１．９ｅＶ以上であることがさらに好ましく、２．０ｅＶ以上であることがとりわけ好ましく、２．１ｅＶ以上であることが特に好ましく、２．２ｅＶ以上であることが望ましい。また、通常、上限は４．０ｅＶである。

本明細書において、前記Ｔ₁エネルギー、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの値は、計算科学的手法にて算出した値である。本明細書において、計算科学的手法として、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、ＨＦ（Hartree-Fock）法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造において、Ｂ３Ｐ８６レベルの時間依存密度汎関数法を用いて、Ｔ₁エネルギー及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの値を算出した。その際、基底関数として６−３１ｇ＊を用いた。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、前記一般式（３ａ）〜（３ｃ）で表される構造である場合、該化合物のＴ₁エネルギー、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの値は、該構造を用いて算出することができる。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子であり、該高分子を構成する繰り返し単位が１種類の場合、該単位をＡとすると、該ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物は、下記式：

（式中、ｎは重合数を表す。）
で表される。ここで、ｎ＝１、２及び３の構造に対して、Ｔ₁エネルギー、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの値を算出し、算出されたＴ₁エネルギー、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの値を（１／ｎ）の関数として線形近似した場合のｎ＝∞の値を、該高分子のＴ₁エネルギー、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの値と定義する。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子であり、該高分子を構成する繰り返し単位が複数存在する場合、すべての場合についてｎ＝∞（ここで、ｎは繰り返し単位の重合数）におけるＴ₁エネルギーを前記記載と同様の方法にて算出し、その中で最低のＴ₁エネルギーを該高分子のＴ₁エネルギーと定義する。ＬＵＭＯのエネルギーレベルは、最低のＴ₁エネルギーの値を与える繰り返し単位におけるｎ＝∞の値を、該高分子のＬＵＭＯのエネルギーレベルの値と定義する。本発明では、その「ＬＵＭＯのエネルギーレベルの値」の絶対値が重要である。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）又は（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造を含む場合には、該ベンゾイミダゾール環構造に隣接する少なくとも２個のπ共役電子を有する部分構造が存在することが好ましく、前記ベンゾイミダゾール環構造と、該ベンゾイミダゾール環構造に隣接する少なくとも２個のπ共役電子を有する該部分構造との間の２面角が２０°以上であることが好ましく、３５°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く、６５°以上であることがとりわけ好ましく、７５°以上であることが特に好ましい。
さらに、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物において、該ベンゾイミダゾール環を含むあらゆる芳香環及びヘテロ芳香環の間の二面角が、すべて４０°以上であることが好ましく、５０°以上であることがより好ましく、６０°以上であることがさらに好ましく、７０°以上であることが特に好ましい。なお、このような二面角を得るためには、前記一般式（Ａ−３）で表される部分構造を有しないことが好ましい。

ここで、本発明における２面角とは、基底状態における最適化構造から算出される角度を意味する。２面角は、例えば、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）又は（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造において結合位置にある原子（ａ₁）とａ₁に隣接する原子（ａ₂）、及び該ベンゾイミダゾール環構造と結合している構造の結合位置にある原子（ａ₃）とａ₃に隣接する原子（ａ₄）で定義される。ここで、原子（ａ₂）又は原子（ａ₄）が複数選択可能な場合は、すべての場合について２面角を算出し、その中で絶対値が最低の値を２面角とする。原子（ａ₃）はπ共役電子を有する原子であり、原子（ａ₄）はπ共役電子を有する原子であっても、有しない原子であってもよいが、好ましくはπ共役電子を有する原子であり、より好ましくは、炭素原子、窒素原子、珪素原子、リン原子である。本明細書においては、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子である場合、計算科学的手法により求められるｎ＝３（ｎは重合数）の構造の基底状態における最適化構造（即ち、該構造の生成エネルギーが最小となる構造）から算出する。それ以外の場合は、化合物の構造自身の基底状態における最適化構造から算出する。前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物において、前記ベンゾイミダゾール環構造が複数存在する場合、該２面角も複数存在する。その場合、該化合物における該２面角のすべてが、前記条件を満たしていることが好ましい。
また、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物において、該ベンゾイミダゾール環を含むあらゆる芳香環及びヘテロ芳香環の間の二面角についても、同様にして結合位置にある原子を含む４つの原子を用いて定義することができる。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が前記一般式（３ａ）〜（３ｃ）で表される化合物である場合には、例えば、以下の式（３−１）〜（３−１０）で表されるものである。

下式（３−１）〜（３−１０）及び後述の式（４−１）〜（４−１８）中、Ｒ^*は水素原子又は１価の置換基を表す。Ｒ^*で表される１価の置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、シアノ基が例示される。複数個のＲ^*は同一であっても異なっていてもよい。Ｒ^*としては、アルキル基、アルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基がより好ましい。複数存在するＲ^*は、同一であっても異なっていてもよい。

前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子である場合には、前記ベンゾイミダゾール環構造が繰り返し単位であるものが好ましく、例えば、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造が繰り返し単位であるものや、これらのベンゾイミダゾール環構造に加え、芳香環及び／又はヘテロ原子を含有する５員環以上の複素環、芳香族アミン、並びに前記一般式（５）で表される構造から選ばれる構造を含むものが挙げられ、具体的には、例えば、以下の式（４−１）〜（４−１８）で表されるものが挙げられる。

（式中、ｎは重合数を表す。）

また、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物としては、以下のものが挙げられる。

（式中、ｎは重合数を表す。ｔＢｕは、ｔｅｒｔ−ブチル基を表す。）

前記燐光発光性化合物としては、三重項発光錯体等の公知のものが使用でき、例えば、従来から低分子系のEL発光性材料として利用されてきたものが挙げられる。これらは、例えば、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等に開示されている。中でも、金属錯体の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）における、中心金属の最外殻ｄ軌道の軌道係数の２乗の和が、全原子軌道係数の２乗の和において占める割合が１／３以上であることが、高効率を得る観点で好ましい。例えば、中心金属が第６周期に属する遷移金属である、オルトメタル化錯体等が挙げられる。

前記三重項発光錯体の中心金属としては、通常、原子番号５０以上の原子で、該錯体にスピン−軌道相互作用があり、一重項状態と三重項状態間の項間交差を起こし得る金属であり、例えば、金、白金、イリジウム、オスミウム、レニウム、タングステン、ユーロピウム、テルビウム、ツリウム、ディスプロシウム、サマリウム、プラセオジム、ガドリニウム、イッテルビウムの原子が好ましく、より好ましくは、金、白金、イリジウム、オスミウム、レニウム、タングステンの原子であり、さらに好ましくは、金、白金、イリジウム、オスミウム、レニウムの原子であり、とりわけ好ましくは、金、白金、イリジウム、レニウムの原子であり、特に好ましくは、白金及びイリジウムの原子である。

前記三重項発光錯体の配位子としては、８−キノリノール及びその誘導体、ベンゾキノリノール及びその誘導体、２−フェニル−ピリジン及びその誘導体等が挙げられる。

前記燐光発光性化合物は、溶解性の観点から、アルキル基、アルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基等の置換基を有する化合物であることが好ましい。さらに、該置換基は、水素原子以外の原子の総数が３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましく、７以上であることがさらに好ましく、１０以上であることが特に好ましい。また、該置換基は、各配位子に少なくとも１つ存在することが好ましく、該置換基の種類は、配位子毎に同一であっても異なっていてもよい。

前記燐光発光性化合物の具体的な構造としては、例えば、以下のものが挙げられる。

本発明の組成物中の前記燐光発光性化合物の量は、組み合わせる有機化合物の種類や、最適化したい特性により異なるので、特に限定されないが、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物の量を１００重量部としたとき、通常、０．０１〜８０重量部であり、好ましくは０．１〜３０重量部であり、より好ましくは０．１〜１５重量部であり、特に好ましくは０．１〜１０重量部である。なお、本発明の組成物において、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物、前記燐光発光性化合物は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。

本発明の組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物、前記燐光発光性化合物以外の任意成分を含んでいてもよい。この任意成分としては、例えば、正孔輸送材料、電子輸送材料、酸化防止剤等が挙げられる。

前記正孔輸送材料としては、これまで有機ＥＬ素子の正孔輸送材料として公知の芳香族アミン、カルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体等が挙げられる。

前記電子輸送材料としては、これまで有機ＥＬ素子の電子輸送材料として公知のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体が挙げられる。

本発明の組成物において、前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物の最低三重項励起エネルギー（ＥＴＰ）と前記燐光発光性化合物の最低三重項励起エネルギー（ＥＴＴ）とが、下記式：
ＥＴＴ ＞ ＥＴＰ−０．５ （ｅＶ）
を満たすことが高効率発光の観点から好ましく、
ＥＴＴ ＞ ＥＴＰ−０．３ （ｅＶ）
を満たすことがより好ましく、
ＥＴＴ ＞ ＥＴＰ−０．２ （ｅＶ）
を満たすことがさらに好ましく、ＥＴＰがＥＴＴ以上であることが特に好ましい。

本発明の発光性薄膜は、本発明の組成物又は本発明の高分子からなる薄膜を形成することにより得られる。薄膜の作成方法としては公知の方法を適宜選択して用いることができるが、例えば、溶液の塗布、蒸着、転写等が挙げられる。溶液の塗布は、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法等の塗布法で行うことができる。

溶媒としては、組成物を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。該溶媒としては、塩素系溶媒（クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等）、エーテル系溶媒（テトラヒドロフラン、ジオキサン等）、芳香族炭化水素系溶媒（トルエン、キシレン等）、脂肪族炭化水素系溶媒（シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン等）、ケトン系溶媒（アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等）、エステル系溶媒（酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等）、多価アルコール及びその誘導体（エチレングリコール、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エチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、１，２−ヘキサンジオール等）、アルコール系溶媒（メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等）、スルホキシド系溶媒（ジメチルスルホキシド等）、アミド系溶媒（Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等）が例示され、これらの中から選択して用いることができる。また、これらの有機溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。

インクジェット法を用いる場合には、ヘッドからの吐出性、ばらつき等の改善のために、溶液中の溶媒の選択、添加剤として公知の方法を用いることができる。この場合、溶液の粘度が、２５℃において１〜１００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。また、あまり蒸発が著しいとヘッドから吐出を繰り返すことが難しくなる傾向がある。前記のような観点で、用いられる好ましい溶媒としては、例えば、アニソール、ビシクロヘキシル、キシレン、テトラリン、ドデシルベンゼンを含む単独又は混合溶媒が挙げられる。一般的には、複数の溶媒を混合する方法、組成物の溶液中での濃度を調整する方法等によって用いた組成物に合ったインクジェット用の溶液を得ることができる。

＜高分子＞
本発明の高分子は、燐光発光性化合物の残基とベンゾイミダゾール環構造とを有するものである。前記燐光発光性化合物及び前記ベンゾイミダゾール環構造は、前記組成物の項で説明し例示したものと同様である。本発明の高分子の具体例としては、(1)主鎖に燐光発光性化合物の構造を有する高分子、(2)末端に燐光発光性化合物の構造を有する高分子、(3)側鎖に燐光発光性化合物の構造を有する高分子等が挙げられる。

＜発光素子＞
次に、本発明の発光素子について説明する。
本発明の発光素子は、本発明の組成物等を用いてなるものであり、通常、陽極及び陰極からなる電極間の少なくともある部位に本発明の組成物等を含むが、それらを前記発光性薄膜の形態で発光層として含むことが好ましい。また、発光効率、耐久性等の性能を向上させる観点から、他の機能を有する公知の層を一つ以上含んでいてもよい。このような層としては、例えば、電荷輸送層（即ち、正孔輸送層、電子輸送層）、電荷阻止層（即ち、正孔阻止層、電子阻止層）、電荷注入層（即ち、正孔注入層、電子注入層）、バッファ層等が挙げられる。なお、本発明の発光素子において、発光層、電荷輸送層、電荷阻止層、電荷注入層、バッファ層等は、各々、一層からなるものでも二層以上からなるものでもよい。

前記発光層は、発光する機能を有する層である。前記正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する層である。前記電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する層である。これら電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と言う。また、電荷阻止層は、正孔又は電子を発光層に閉じ込める機能を有する層であり、電子を輸送し、かつ正孔を閉じ込める層を正孔阻止層と言い、正孔を輸送し、かつ電子を閉じ込める層を電子阻止層と言う。

前記バッファ層としては、陽極に隣接して導電性高分子を含む層が挙げられる。

本発明の発光素子の具体例としては、以下のａ）〜ｑ）の構造が挙げられる。
ａ）陽極／発光層／陰極
ｂ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
ｃ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
ｄ）陽極／発光層／正孔阻止層／陰極
ｅ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｆ）陽極／電荷注入層／発光層／陰極
ｇ）陽極／発光層／電荷注入層／陰極
ｈ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷注入層／陰極
ｉ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
ｊ）陽極／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極
ｋ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極
ｌ）陽極／電荷注入層／発光層／電子輸送層／陰極
ｍ）陽極／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極
ｎ）陽極／電荷注入層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極
ｏ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｐ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極
ｑ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極
（ここで、／は各層が隣接して積層されていることを示す。以下、同じである。なお、発光層、正孔輸送層、電子輸送層は、それぞれ独立に２層以上用いてもよい。）

本発明の発光素子が正孔輸送層を有する場合（通常、正孔輸送層は、正孔輸送材料を含有する）、正孔輸送材料としては公知の材料を適宜選択して使用でき、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）及びその誘導体等の高分子正孔輸送材料が挙げられ、具体的には、特開昭63-70257号公報、同63-175860号公報、特開平2-135359号公報、同2-135361号公報、同2-209988号公報、同3-37992号公報、同3-152184号公報に記載されているもの等が挙げられる。

本発明の発光素子が電子輸送層を有する場合（通常、電子輸送層は、電子輸送材料を含有する）、電子輸送材料としては公知のものを適宜選択して使用でき、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。

前記正孔輸送層及び電子輸送層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層及び電子輸送層の膜厚は、例えば、１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。

また、電極に隣接して設けた電荷輸送層のうち、電極からの電荷注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を下げる効果を有するものは、特に電荷注入層（即ち、正孔注入層、電子注入層の総称である。以下、同じである。）と呼ばれることがある。

さらに電極との密着性向上や電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して前記の電荷注入層又は絶縁層（通常、平均膜厚で0.5nm〜４nmであり、以下、同じである。）を設けてもよく、また、界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層や発光層の界面に薄いバッファ層を挿入してもよい。

積層する層の順番や数、及び各層の厚さは、発光効率や素子寿命を勘案して適宜選択することができる。

前記電荷注入層の具体例としては、導電性高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極材料と正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含む層、陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層等が挙げられる。

前記電荷注入層に用いる材料としては、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子、金属フタロシアニン（銅フタロシアニン等）、カーボン等が例示される。

前記絶縁層は、電荷注入を容易にする機能を有するものである。前記絶縁層の材料としては、例えば、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。前記絶縁層を設けた発光素子としては、例えば、陰極に隣接して絶縁層を設けた発光素子、陽極に隣接して絶縁層を設けた発光素子が挙げられる。

本発明の発光素子は、通常、基板上に形成される。前記基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等の基板が挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明又は半透明であることが好ましい。

本発明の発光素子が有する陽極及び陰極の少なくとも一方は、通常、透明又は半透明である。その中でも、陽極側が透明又は半透明であることが好ましい。

前記陽極の材料としては公知の材料を適宜選択して使用できるが、通常、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜（ＮＥＳＡ等）や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陽極を２層以上の積層構造としてもよい。

前記陰極の材料としては公知の材料を適宜選択して使用できるが、通常、仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち２つ以上の合金、或いはそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。なお、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。

本発明の発光素子は、面状光源、表示装置（例えば、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置等）、そのバックライト（例えば、前記発光素子をバックライトとして備えた液晶表示装置）等として用いることができる。

本発明の発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。また、パターン状の発光を得るためには、前記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極若しくは陰極のいずれか一方、又は両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にＯｎ／ＯＦＦできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号等を表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。更に、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子蛍光体を塗り分ける方法や、カラーフィルター又は蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動も可能であるし、ＴＦＴ等と組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダー等の表示装置として用いることができる。

さらに、前記面状の発光素子は、通常、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、照明（例えば、面状の照明、該照明用の光源）等として好適に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源、照明、表示装置等としても使用できる。

本発明の組成物等は、上述のとおり、素子の作製に有用であるだけではなく、例えば、有機半導体材料等の半導体材料、発光材料、光学材料、導電性材料（例えば、ドーピングにより適用する。）として用いることもできる。したがって、本発明の組成物等を用いて、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等の膜を作製することができる。

本発明の組成物等は、前記発光素子の発光層に用いられる発光性薄膜の作製方法と同様の方法で、導電性薄膜及び半導体薄膜を製膜、素子化することができる。半導体薄膜は、電子移動度又は正孔移動度のいずれか大きいほうが、１０^-5ｃｍ²／Ｖ／秒以上であることが好ましい。また、有機半導体薄膜は、有機太陽電池、有機トランジスタ等に用いることができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
下記式：

（式中、ｎは重合数である。）
で表される高分子（Ｐ−１）のｎ＝∞における外挿値である最低三重項励起エネルギーＴ₁（１／ｎ＝０）は３．３ｅＶであり、最低非占分子軌道準位のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMO（１／ｎ＝０）は１．８ｅＶであり、最小の２面角は、４６°であった。

パラメータの計算は、発明の詳細な説明に記載の計算科学的手法で実施した。具体的には、高分子（Ｐ−１）における下記繰り返し単位（Ｍ−１）を用いて、ｎ＝１、２及び３の場合に対して、ＨＦ法により構造最適化を行った。

その際、基底関数としては、６−３１Ｇ＊を用いた。その後、同一の基底関数を用い、Ｂ３Ｐ８６レベルの時間依存密度汎関数法により、最低非占分子軌道準位のエネルギーレベル及び最低三重項励起エネルギーを算出した。各ｎにおいて算出された最低非占分子軌道準位のエネルギーレベル及び最低三重項励起エネルギーを、ｎの逆数（１／ｎ）の関数とし、ｎ＝∞における外挿値は、該関数の１／ｎ＝０での値とした。
また、２面角は、ｎ＝３（ｎは重合数）における構造最適化された構造から算出した。ベンゾイミダゾール環構造が複数存在するため、２面角も複数存在する。ここでは、複数存在する２面角の中で最小の値のみを記載した（以下、実施例２、及び比較例１も同様である。）。

高分子（Ｐ−１）と燐光発光性化合物とからなる組成物を用いて発光素子を作製すると、発光効率が優れることが確認できる。

＜実施例２＞
下記式：

（式中、ｎは重合数である。）
で表される高分子（Ｐ−２）のｎ＝∞における外挿値である最低三重項励起エネルギーＴ₁（１／ｎ＝０）は３．２ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMO（１／ｎ＝０）は１．４ｅＶであり、最小の２面角は４６°であった。パラメータの計算は、高分子（Ｐ−２）における下記繰り返し単位（Ｍ−２）を用いて、実施例１と同様にして算出した。

高分子（Ｐ−２）と燐光発光性化合物とからなる組成物を用いて発光素子を作製すると、発光効率が優れることが確認できる。

＜実施例３＞
下記式：

（式中、ｎは重合数である。）
で表される高分子（Ｐ−３）のｎ＝∞における外挿値である最低三重項励起エネルギーＴ₁（１／ｎ＝０）は３．０ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMO（１／ｎ＝０）は１．９ｅＶであり、最小の２面角は３５°であった。パラメータの計算は、高分子（Ｐ−３）における下記繰り返し単位（Ｍ−３）を用いて、実施例１と同様にして算出した。

高分子（Ｐ−３）と燐光発光性化合物とからなる組成物を用いて発光素子を作製すると、発光効率が優れることが確認できる。

＜実施例４＞
下記式：

で表される燐光発光性化合物（ＭＣ−１）のＴＨＦ溶液（０．０５重量％）に対して、約５倍重量の下記式（Ｃ−１）：

で表される化合物のＴＨＦ溶液（約１重量％）を混合した。得られた溶液１０μｌをスライドガラスに滴下し風乾し固体膜を得た。これに、３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、前記燐光発光性化合物（ＭＣ−１）からの緑色発光が認められた。
前記式（Ｃ−１）で表される化合物の最低三重項励起エネルギーＴ₁は３．３ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMOは２．４ｅＶであった。
なお、前記式（ＭＣ−１）は、ＷＯ０２／０６６５５２に記載の方法に準じて合成した。

＜実施例５＞
燐光発光性化合物（ＭＣ−１）のＴＨＦ溶液（０．０５重量％）に対して、約５倍重量の下記式（Ｃ−２）：

で表される化合物のＴＨＦ溶液（約１重量％）を混合した。得られた溶液１０μｌをスライドガラスに滴下し風乾し固体膜を得た。これに、３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、前記燐光発光性化合物（ＭＣ−１）からの緑色発光が認められた。
前記式（Ｃ−２）で表される化合物の最低三重項励起エネルギーＴ₁は３．５ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMOは２．０ｅＶであった。また、ベンゾイミダゾール環と該ベンゾイミダゾール環に隣接する部分構造（本実施例においてはピリジン環）の間の２面角は、３０°であった。

＜実施例６＞
燐光発光性化合物（ＭＣ−１）のＴＨＦ溶液（０．０５重量％）に対して、約５倍重量の下記式（Ｃ−３）：

で表される化合物のＴＨＦ溶液（約１重量％）を混合した。得られた溶液１０μｌをスライドガラスに滴下し風乾し固体膜を得た。これに、３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、前記燐光発光性化合物（ＭＣ−１）からの緑色発光が認められた。
前記式（Ｃ−３）で表される化合物の最低三重項励起エネルギーＴ₁は３．０ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMOは２．２ｅＶであった。

＜実施例７＞
燐光発光性化合物（ＭＣ−１）のクロロホルム溶液（０．０５重量％）に対して、約５倍重量の下記式（Ｃ−４）：

で表される化合物のクロロホルム溶液（約１重量％）を混合した。得られた溶液１０μｌをスライドガラスに滴下し風乾し固体膜を得た。これに、３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、前記燐光発光性化合物（ＭＣ−１）からの緑色発光が認められた。
前記式（Ｃ−４）で表される化合物の最低三重項励起エネルギーＴ₁は３．４ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMOは１．６ｅＶであった。

＜実施例８＞
燐光発光性化合物（ＭＣ−１）のＴＨＦ溶液（０．０５重量％）に対して、約５倍重量の下記式（Ｃ−５）：

で表される化合物のＴＨＦ溶液（約１重量％）を混合した。得られた溶液１０μｌをスライドガラスに滴下し風乾し固体膜を得た。これに、３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、前記燐光発光性化合物（ＭＣ−１）からの緑色発光が認められた。
前記式（Ｃ−５）で表される化合物の最低三重項励起エネルギーＴ₁は３．２ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMOは１．８ｅＶであった。

＜実施例９＞
実施例４において、燐光発光性化合物（ＭＣ−１）に代えて下記燐光発光性化合物（ＭＣ−２）を用いた以外は、実施例４と同様にして、溶液を調製し、紫外線を照射したところ、燐光発光性化合物（ＭＣ−２、アメリカンダイソース社製、商品名：ＡＤＳ０６５ＢＥ）からの発光が認められた。

＜実施例１０＞
実施例５において、燐光発光性化合物（ＭＣ−１）に代えて下記燐光発光性化合物（ＭＣ−２）を用いた以外は、実施例５と同様にして、溶液を調製し、紫外線を照射したところ、燐光発光性化合物（ＭＣ−２）からの発光が認められた。

＜比較例１＞
下記式：

（式中、ｎは重合数である。）
で表される高分子（Ｐ−４）のｎ＝∞における外挿値である最低三重項励起エネルギーＴ₁（１／ｎ＝０）は２．６ｅＶであり、最低非占分子軌道のエネルギーレベルの絶対値Ｅ_LUMO（１／ｎ＝０）は２．１ｅＶであり、最小の２面角は４５°であった。パラメータの計算は、高分子（Ｐ−４）における下記繰り返し単位（Ｍ−４）を（Ｍ−４ａ）と簡略化し、実施例１と同様にして算出した。化学構造を簡略化したことの妥当性は、特開２００５−１２６６８６号公報に記載の方法で、最低三重項励起エネルギー及び最低非占分子軌道準位のエネルギーレベルに対するアルキル側鎖長依存性が小さいことにより確認した。

＜比較例２＞
高分子（Ｐ−４）及び燐光発光性化合物（ＭＣ−１）からなる上記混合溶液１０μｌをスライドガラスに滴下し風乾し固体膜を得た。これに、３６５ｎｍの紫外線を照射したところ、高分子（Ｐ−４）のみからの発光に比べて暗くなり、色の違いがほとんど認められなかった。

Claims (23)

1. ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物と、燐光発光性化合物とを含む組成物。
2. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、下記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）：
   

   

   ［式中、Ｒ及びＲ¹はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の置換基を表す。Ｒ及びＲ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。］
   で表されるベンゾイミダゾール環構造からなる群から選ばれる少なくとも一種のベンゾイミダゾール環構造を有するものである請求項１に記載の組成物。
3. 計算科学的手法により算出した前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物の最低三重項励起エネルギーが２．７ｅＶ以上である請求項１又は２に記載の組成物。
4. 計算科学的手法により算出した前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値が１．４ｅＶ以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
5. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物の最低三重項励起エネルギー（ＥＴＰ）と前記燐光発光性化合物の最低三重項励起エネルギー（ＥＴＴ）とが、下記式：
   ＥＴＴ ＞ ＥＴＰ−０．５ （ｅＶ）
   を満たす請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、下記一般式（Ａ−１）又は（Ａ−２）：
   

   

   ［式中、ｂｎｚｉｍｄｚｌは、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）又は（１−４）で表されるベンゾイミダゾール環構造を表し、Ｙ¹は、−Ｃ（Ｒ^a）（Ｒ^b）−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｎ（Ｒ^c）−、−Ｏ−、−Ｓｉ（Ｒ^d）（Ｒ^e）−、−Ｐ（Ｒ^f）−、−Ｓ−、又は−Ｓ（＝Ｏ）₂−を表す。ｎは０〜５の整数である。Ａｒ₁は置換基を有していてもよい１価のアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。Ｙ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ^a〜Ｒ^fはそれぞれ独立に、水素原子又は１価の置換基を表す。］
   で表される化合物、又はその残基を有する化合物である請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
7. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、下記一般式（３ａ）、（３ｂ）又は（３ｃ）：
   

   

   ［式中、ｂｎｚｉｍｄｚｌは、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）又は（１−４）で表されるベンゾイミダゾール環構造を表し、Ｘは置換基を有していてもよいｍ１価の芳香族基又は置換基を有していてもよいｍ１価の芳香族複素環基を表し、Ｘ’は置換基を有していてもよいｍ３価の芳香族基又は置換基を有していてもよいｍ３価の芳香族複素環基を表し、Ａｒは置換基を有していてもよいアリーレン基を表し、Ｚは連結基を表す。ｍ１、ｍ２及びｍ３はそれぞれ独立に、２〜８の整数である。Ｚが複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。複数存在するＡｒ及びｂｎｚｉｍｄｚｌは、各々、同一であっても異なっていてもよい。］
   で表されるものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
8. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が、前記一般式（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）又は（２−５）で表されるベンゾイミダゾール環構造と、該ベンゾイミダゾール環構造に隣接する少なくとも２個のπ共役電子を有する部分構造とを有し、該ベンゾイミダゾール環構造と該部分構造との間の２面角が２０°以上である化合物である請求項２〜７のいずれか一項に記載の組成物。
9. 前記Ｒ及びＲ¹の少なくとも一方が、アルキル基、アルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいヘテロアリール基である請求項２〜８のいずれか一項に記載の組成物。
10. 複数存在する前記Ｒ及びＲ¹の少なくとも一つが、炭素数３〜１０のアルキル基、又は炭素数３〜１０のアルコキシ基である請求項２〜８のいずれか一項に記載の組成物。
11. 前記Ｒの少なくとも一つが、水素原子以外の原子の総数が３以上の１価の置換基である請求項２〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
12. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が高分子である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の組成物。
13. 前記ベンゾイミダゾール環構造を有する化合物が主鎖に環構造を含有する請求項１２に記載の組成物。
14. 前記環構造が芳香族基である請求項１３に記載の組成物。
15. 燐光発光性化合物の残基とベンゾイミダゾール環構造とを有する高分子。
16. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の組成物又は請求項１５に記載の高分子を用いてなる発光性薄膜。
17. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の組成物又は請求項１５に記載の高分子を用いてなる有機半導体薄膜。
18. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の組成物又は請求項１５に記載の高分子を用いてなる発光素子。
19. 請求項１８に記載の発光素子を備えた面状光源。
20. 請求項１８に記載の発光素子を備えたセグメント表示装置。
21. 請求項１８に記載の発光素子を備えたドットマトリックス表示装置。
22. 請求項１８に記載の発光素子をバックライトとして備えた液晶表示装置。
23. 請求項１８に記載の発光素子を備えた照明。