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JP7043733B2 - 発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器 - Google Patents

発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器に関するものである。
有機エレクトロルミネッセンス素子（いわゆる有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に少なくとも１層の発光性有機層を介挿した構造を有する発光素子である。このような発光素子では、陰極と陽極との間に電界を印加することにより、発光層に陰極側から電子が注入されるとともに陽極側から正孔が注入され、発光層中で電子と正孔が再結合することにより励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻る際に、そのエネルギー分が光として放出される。
このような発光素子としては、７００ｎｍを超える長波長域で発光するものが知られている（例えば、特許文献１～３参照）。
特許文献１～３に記載の発光素子では、発光層を、発光材料と、この発光材料を保持するホスト材料とを含むものとし、さらに、発光層における発光材料の含有量を、１０％以下程度に設定することで、発光素子の高効率化を実現している。
しかしながら、このような発光素子では、発光層における発光材料の含有量を、１０％以下程度のように低濃度に設定することで、発光素子の高効率化が図られるが、これに反して、発光層の発光波長が、発光材料が本来有している発光波長よりも短波長側にシフトし、より長波長域において発光する発光素子を得ることができないという問題があった。
特開２０１２－２１９０７８号公報 特開２０１３－３５７８４号公報 特開２０１５－２０７７５９号公報
本発明の目的は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層を備える発光素子、この発光素子を備え、信頼性に優れた発光装置、光源、認証装置および電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の発光素子は、陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、下記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物を含む発光材料と、アセン系材料を含む、前記発光材料を保持するホスト材料とを含み、前記陽極と前記陰極との間に通電することによりピーク波長が近赤外域の光を発光する発光層とを有し、
前記発光層は、前記発光層における前記発光材料の含有量が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
Figure 0007043733000001
 ［前記一般式（ＩＲＤ１）中、Ｒは、それぞれ独立して、アリール基、アリールアミノ基、トリアリールアミン、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む基を示し、前記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物が備えるピラジン環に連結する２つのＲ同士は、結合して環を形成していてもよい。］
これにより、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層を備える発光素子を実現することができる。
本発明の発光素子は、陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、下記一般式（ＩＲＤ２）で表わされる化合物を含む発光材料と、前記発光材料を保持するホスト材料とを含み、前記陽極と前記陰極との間に通電することによりピーク波長が近赤外域の光を発光する発光層とを有し、
前記発光層は、前記発光層における前記発光材料の含有量が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
Figure 0007043733000002
 ［前記一般式（ＩＲＤ２）中、各Ｒは、それぞれ独立して、フェニル基、チオフェニル基、フリル基、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む基を示す。］
これにより、発光素子は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層をより確実に備えるものとなる。
本発明の発光素子では、前記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物は、下記式ＩＲＤ１－１で表わされる化合物であることが好ましい。
Figure 0007043733000003
これにより、発光素子は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層をより確実に備えるものとなる。
本発明の発光素子では、前記一般式（ＩＲＤ２）で表わされる化合物は、下記式ＩＲＤ２－１で表わされる化合物であることが好ましい。
Figure 0007043733000004
 これにより、発光素子は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層をより確実に備えるものとなる。
本発明の発光素子では、前記ホスト材料は、前記アセン系材料として、下記式ＩＲＨ１で表わされる化合物を含むことが好ましい。
Figure 0007043733000005
 ［前記式ＩＲＨ１中、ｎは、１～１２の自然数を示し、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールアミノ基を示す。］
このようなテトラセン系材料（特に、前記ＩＲＨ１で表わされる化合物）は、極性が低い（分極が小さい）化合物である。そのため、テトラセン系材料をホスト材料として用いることにより、発光材料の分子同士の相互作用を低減することができる。そのため、この相互作用に起因する、濃度消光性を低減することができる。
本発明の発光素子では、前記発光層は、前記ピーク波長が７００ｎｍ以上９６０ｎｍ以下の光を発光することが好ましい。
本発明を適用することで、発光層が発光する光のピーク波長を、前記範囲内に設定することができる。
本発明の発光素子では、前記発光層は、前記発光層における前記発光材料の含有量が５０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることが好ましい。
本発明によれば、発光層中において、このように発光材料がより高濃度に含まれる場合であっても、濃度消光の発生をより的確に抑制しつつ、発光波長の短波長側へのシフトをより的確に抑制することができる。
本発明の発光装置は、本発明の発光素子を備えることを特徴とする。
このような発光装置は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域での発光が可能であり、信頼性に優れる。
本発明の光源は、本発明の発光素子を備えることを特徴とする。
このような光源は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域での発光が可能であり、信頼性に優れる。
本発明の認証装置は、本発明の発光素子を備えることを特徴とする。
このような認証装置は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域での発光が可能であり、信頼性に優れる。
本発明の電子機器は、本発明の発光素子を備えることを特徴とする。
このような電子機器は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域での発光が可能であり、信頼性に優れる。
本発明の実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図である。 本発明の発光装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の認証装置の実施形態を示す図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 発光材料毎における、外部量子効率の相対値と、ドープ濃度との関係を示すグラフである。
以下、本発明の発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
発光素子（エレクトロルミネッセンス素子）１は、本実施形態では、図１に示すように、陽極３と正孔注入層４と発光層５と電子輸送層６と電子注入層７と陰極８とがこの順に積層されてなるものである。すなわち、発光素子１は、陽極３と陰極８と、陽極３と陰極８との間に介挿された、陽極３側から陰極８側へ向かって正孔注入層４と発光層５と電子輸送層６と電子注入層７とがこの順で積層されている積層体１４とを有している。
そして、発光素子１は、その全体が基板２上に設けられるとともに、封止部材９で封止されている。
このような発光素子１にあっては、陽極３と陰極８と、陽極３と陰極８との間に設けられた発光層５とを有している。そして、陽極３および陰極８に駆動電圧が印加され、陽極３と陰極８との間、すなわち発光層５に通電することにより、発光層５に対し、それぞれ、陰極８側から電子が供給（注入）されるとともに、陽極３側から正孔が供給（注入）される。そして、発光層５では、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン（励起子）が生成され、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー（蛍光やりん光）を放出（発光）する。これにより、発光素子１（発光層５）は、後述するような波長域の光を発光する。
本実施形態では、この発光素子１は、後述するように、下記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物であるチアジアゾール系化合物、下記一般式（ＩＲＤ２）で表わされる化合物であるベンゾ－ビス－チアジアゾール系化合物を発光材料として含んでいる。これにより、発光素子１（発光層５）は、ピーク波長が７００ｎｍ以上（好ましくは７００ｎｍ以上９６０ｎｍ以下）のような波長域の近赤外域で発光する。なお、本明細書において、「近赤外域」とは、ピーク波長が７００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長域を言う。
基板２は、陽極３を支持するものである。本実施形態の発光素子１は、基板２側から光を取り出す構成（ボトムエミッション型）であるため、基板２および陽極３は、それぞれ、実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）とされている。
基板２の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このような基板２の平均厚さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、発光素子１が基板２と反対側から光を取り出す構成（トップエミッション型）の場合、基板２には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
また、このような発光素子１では、陽極３と陰極８との間の距離（すなわち積層体１４の平均厚さ）は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるのが好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのがより好ましく、１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、簡単かつ確実に、発光素子１の駆動電圧を実用的な範囲内にすることができる。
以下、発光素子１を構成する各部を順次説明する。
（陽極）
陽極３は、正孔注入層４に正孔を注入する電極である。この陽極３の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
陽極３の構成材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
特に、陽極３は、ＩＴＯで構成されているのが好ましい。ＩＴＯは、透明性を有するとともに、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料である。これにより、陽極３から正孔注入層４へ効率的に正孔を注入することができる。
また、陽極３の正孔注入層４側の面（図１にて上面）は、プラズマ処理が施されているのが好ましい。これにより、陽極３と正孔注入層４との接合面の化学的および機械的な安定性を高めることができる。その結果、陽極３から正孔注入層４への正孔注入性を向上させることができる。なお、かかるプラズマ処理については、後述する発光素子１の製造方法の説明において詳述する。
このような陽極３の平均厚さは、特に限定されないが、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度であるのがより好ましい。
（陰極）
一方、陰極８は、後述する電子注入層７を介して電子輸送層６に電子を注入する電極である。この陰極８の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極８の構成材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｓ、Ｒｂまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば、複数層の積層体、複数種の混合層等として）用いることができる。
特に、陰極８の構成材料として合金を用いる場合には、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極８の構成材料として用いることにより、陰極８の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
このような陰極８の平均厚さは、特に限定されないが、１００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子１は、ボトムエミッション型であるため、陰極８に、光透過性は、特に要求されない。また、トップエミッション型である場合には、陰極８側から光を透過させる必要があるので、陰極８の平均厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度であるのが好ましい。
（正孔注入層）
正孔注入層４は、陽極３からの正孔注入効率を向上させる機能を有する（すなわち正孔注入性を有する）ものである。これにより、発光素子１の発光効率を高めることができる。ここで、正孔注入層４は、陽極３から注入された正孔を発光層５まで輸送する機能をも有する（すなわち正孔輸送性を有する）ものである。したがって、正孔注入層４は、前述したように正孔輸送性を有することから、正孔輸送層であるということもできる。なお、正孔注入層４と発光層５との間に、正孔注入層４とは異なる材料（例えばベンジジン誘導体等のアミン系化合物）で構成された正孔輸送層を別途設けてもよい。
この正孔注入層４は、正孔注入性を有する材料（正孔注入性材料）を含んでいる。
この正孔注入層４に含まれる正孔注入性材料としては、特に限定されず、例えば、銅フタロシアニンや、４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－フェニル－３－メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’－ビス－（４－ジフェニルアミノ－フェニル）－Ｎ, Ｎ’－ジフェニル－ビフェニル－４－４’－ジアミン等のアミン系材料が挙げられる。
中でも、正孔注入層４に含まれる正孔注入性材料としては、正孔注入性および正孔輸送性に優れるという観点から、アミン系材料を用いるのが好ましく、ジアミノベンゼン誘導体、ベンジジン誘導体（ベンジジン骨格を有する材料）、分子内に「ジアミノベンゼン」ユニットと「ベンジジン」ユニットとの両方を有するトリアミン系化合物、テトラアミン系化合物（具体的には、例えば、下記式ＨＩＬ－１～ＨＩＬ－２７で表されるような化合物）を用いるのがより好ましい。
Figure 0007043733000006
Figure 0007043733000007
Figure 0007043733000008
また、正孔注入層４の構成材料のルモ（ＬＵＭＯ）は、発光層５に用いるホスト材料のルモとの差が０．５ｅＶ以上であることが好ましい。これにより、電子が発光層５から正孔注入層４へ抜けてしまうのを低減し、発光効率を高めることができる。
また、正孔注入層４の構成材料のホモ（ＨＯＭＯ）は、４．７ｅＶ以上５．８ｅＶ以下であることが好ましく、また、正孔注入層４の構成材料のルモは、２．２ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であることが好ましい。
このような正孔注入層４の平均厚さは、特に限定されないが、５ｎｍ以上９０ｎｍ以下程度であるのが好ましく、１０ｎｍ以上７０ｎｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、この正孔注入層４は、他の層の構成材料の組み合わせ等によっては、省略してもよい。
（発光層）
発光層５は、前述した陽極３と陰極８との間に通電することにより、発光するものである。
この発光層５は、本発明では、発光ドーパントとして機能する発光材料と、発光材料を保持するホスト材料とを含む。
この発光層５において、発光材料は、発光層５をピーク波長が近赤外域（７００ｎｍ以上、好ましくは７００ｎｍ以上９６０ｎｍ以下）の光で発光し得るものを含んで構成される。
この発光材料としては、例えば、下記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物であるチアジアゾール系化合物（以下、単に「チアジアゾール系化合物」とも言う）、下記一般式（ＩＲＤ２）で表わされる化合物であるベンゾ－ビス－チアジアゾール系化合物（以下、単に「ベンゾ－ビス－チアジアゾール系化合物」とも言う）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これにより、発光層５を、ピーク波長が７００ｎｍ以上の近赤外域で確実に発光するものとし得る。
Figure 0007043733000009
 ［前記一般式（ＩＲＤ１）中、Ｒは、それぞれ独立して、アリール基、アリールアミノ基、トリアリールアミン、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む基を示す。］
前記一般式（ＩＲＤ１）中の基Ｒとして、アリール基、アリールアミノ基、トリアリールアミン、または、これらの誘導体が挙げられ、これらのうちの２種以上を組み合わせたものを用いることができ、かかる基Ｒを備えるチアジアゾール系化合物を発光ドーパントとして含む発光層５は、７００ｎｍ以上の波長域（近赤外域）での発光を得ることができる。
上記のような基Ｒを備えるチアジアゾール系化合物としては、具体的には、例えば、下記式ＩＲＤ１－１～ＩＲＤ１－１２で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
Figure 0007043733000010
Figure 0007043733000011
 ［前記一般式（ＩＲＤ２）中、各Ｒは、それぞれ独立して、フェニル基、チオフェニル基、フリル基、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む基を示す。］
前記一般式（ＩＲＤ２）中の各基Ｒとしては、フェニル基、チオフェニル基、フリル基、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含むものであれば、特に限定されないが、例えば、フェニル基、チオフェニル基（チオフェン基）、フリル基（フラン基）、オキサゾール基およびオキサジアゾール基等を含むものが挙げられ、これらのうちの２種以上を組み合わせたものであることが好ましい。これにより、かかる基Ｒを備えるベンゾ－ビス－チアジアゾール系化合物を発光ドーパントとして含む発光層５は、７００ｎｍ以上の波長域（近赤外域）での発光を得るもの、特に、より長波長領域と言うことができる８５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長域での発光を得るものとなる。
上記のような基Ｒを備えるベンゾ－ビス－チアジアゾール系化合物としては、具体的には、例えば、下記式ＩＲＤ２－１～ＩＲＤ２－２１で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
Figure 0007043733000012
Figure 0007043733000013
Figure 0007043733000014
なお、発光層５は、上述した発光材料以外の他の発光材料（各種蛍光材料、各種燐光材料）が含まれていてもよい。
また、発光層５は、前述の通り、発光材料に加えて、この発光材料をゲスト材料（ドーパント）として保持するホスト材料を含んで構成される。
このホスト材料は、正孔と電子とを再結合して励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを発光材料に移動（フェルスター移動またはデクスター移動）させて、発光材料を励起する機能を有する。そのため、発光層５を、発光材料（ゲスト材料）の他に、ホスト材料を含有する構成とすることで、発光素子１の発光効率を高めることができる。このようなホスト材料は、例えば、ゲスト材料である発光材料をドーパントとしてホスト材料にドープして用いることができる。
このようなホスト材料としては、用いるゲスト材料に対して前述したような機能を発揮するものであれば、特に限定されないが、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体等のアセン系材料、ペリレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（ｐ－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等のキノリノラト系金属錯体、トリフェニルアミンの４量体等のトリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ルブレンおよびその誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、４，４’－ビス（２，２’－ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、３－フェニル－４－（１’－ナフチル）－５－フェニルカルバゾール、４，４’－Ｎ，Ｎ’－ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
これらの中でも、ホスト材料としては、アセン系材料、または、キノリノラト系金属錯体を用いるのが好ましく、アセン系材料を用いるのがより好ましい。
アセン系材料は、前述したようなゲスト材料との不本意な相互作用が少ない。そのため、ゲスト材料（発光材料）とホスト材料としてのアセン系材料とを共存させることによるゲスト材料の変質・劣化を確実に抑制または防止することができる。また、ホスト材料としてアセン系材料（特にアントラセン系材料、テトラセン系材料）を用いると、ホスト材料からゲスト材料（発光材料）へのエネルギー移動を効率的に行うことができ、そのため、発光素子１の発光効率を優れたものとすることができる。これは、（ａ）アセン系材料の三重項励起状態からのエネルギー移動によるゲスト材料の一重項励起状態の生成が可能となること、（ｂ）アセン系材料のπ電子雲とゲスト材料の電子雲との重なりが大きくなること等によるものと考えられる。
このようなことから、ホスト材料としてアセン系材料を用いると、発光素子１の発光効率を高めることができる。
また、アセン系材料は、電子および正孔に対する耐性に優れる。また、アセン系材料は、熱安定性にも優れる。そのため、発光層５ひいては発光素子１の長寿命化を図ることができる。また、アセン系材料は、熱安定性に優れるため、気相成膜法を用いて発光層５を形成する場合に、成膜時の熱によるホスト材料の分解を防止することができる。そのため、優れた膜質を有する発光層５を形成することができ、その結果、この点でも、発光素子１の発光効率を高めるとともに長寿命化を図ることができる。
さらに、アセン系材料は、それ自体発光しにくいので、ホスト材料が発光素子１の発光スペクトルに悪影響を及ぼすのを防止することもできる。
このようなアセン系材料は、アセン骨格を有し、かつ、前述したような効果を発揮するものであれば、特に限定されず、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体（テトラセン誘導体）、ペンタセン誘導体が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、アントラセン系材料（アントラセン誘導体）またはテトラセン系材料（テトラセン誘導体）を用いるのが好ましく、テトラセン系材料を用いるのがより好ましい。
テトラセン系材料としては、１つの分子内に少なくとも１つのテトラセン骨格を有し、かつ、前述したようなホスト材料としての機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、下記式ＩＲＨ１で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
Figure 0007043733000015
 ［前記式ＩＲＨ１中、ｎは、１～１２の自然数を示し、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールアミノ基を示す。］
このようなテトラセン系材料（特に、前記ＩＲＨ１で表わされる化合物）は、極性が低い（分極が小さい）化合物である。そのため、テトラセン系材料をホスト材料として用いることにより、発光材料の分子同士の相互作用を低減することができる。そのため、この相互作用に起因する、濃度消光性を低減することができる。
これに対し、例えば、極性が高い（分極が大きい）Ａｌｑ３をホスト材料として用いた場合、これに起因して、発光材料の分子同士の相互作用が生じやすく、濃度消光性が高くなってしまう。
また、テトラセン系材料と同じアセン系材料であるアントラセン系材料は、ホスト材料として用いた場合、濃度消光性を低減する効果があるものの、テトラセン系材料をホスト材料として用いた場合と比べて、発光効率が低くなる。これは、アントラセン系材料をホスト材料として用いると、ホスト材料から発光材料へのエネルギー移動が十分でないこと、および、ホスト材料のルモに注入された電子が陽極側へ突き抜ける確率が高いことが原因であると推察される。かかる点を考慮すると、アントラセン系材料とテトラセン系材料とを比較すると、テトラセン系材料がホスト材料として特に好ましく用いられる。
よって、ホスト材料としてテトラセン系材料（アセン系材料）を用いることにより、発光素子１の発光効率を高めることができる。
また、テトラセン系材料は、電子および正孔に対する耐性に優れる。また、テトラセン系材料は、熱安定性にも優れる。そのため、発光素子１は、長寿命化を図ることができる。また、テトラセン系材料は、熱安定性に優れるため、気相成膜法を用いて発光層５を形成する場合に、成膜時の熱によるホスト材料の分解を防止することができる。そのため、優れた膜質を有する発光層５を形成することができ、その結果、この点でも、発光素子１の発光効率を高めるとともに長寿命化を図ることができる。
さらに、テトラセン系材料は、それ自体発光しにくいので、ホスト材料が発光素子１の発光スペクトルに悪影響を及ぼすのを防止することもできる。
また、ホスト材料として用いるテトラセン系材料としては、前記式ＩＲＨ１で表され、かつ、前述したようなホスト材料としての機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、下記式ＩＲＨ１－Ａで表わされる化合物を用いるのが好ましく、下記ＩＲＨ１－Ｂで表わされる化合物を用いるのがより好ましい。
Figure 0007043733000016
 ［前記式ＩＲＨ１－Ａ、ＩＲＨ１－Ｂ中、Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールアミノ基を示す。また、Ｒ１～Ｒ４は、互いに同じであっても異なっていてもよい。］
また、テトラセン系材料すなわちホスト材料は、炭素原子および水素原子で構成されているのが好ましい。これにより、ホスト材料の極性を低くし、ホスト材料と発光材料との不本意な相互作用が生じるのを防止することができる。そのため、発光素子１の発光効率を高めることができる。また、電位および正孔に対するホスト材料の耐性を高めることができる。そのため、発光素子１の長寿命化を図ることができる。
具体的には、テトラセン系材料としては、例えば、下記式ＩＲＨ１－１～ＩＲＨ１－２７で表される化合物を用いるのが好ましい。
Figure 0007043733000017
Figure 0007043733000018
なお、アントラセン系材料としては、１つの分子内に少なくとも１つのアントラセン骨格を有し、かつ、前述したようなホスト材料としての機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、下記式ＩＲＨ２で表わされる化合物が好ましく用いられ、例えば、下記式ＩＲＨ２－Ａ、下記式ＩＲＨ２－Ｂ、下記式ＩＲＨ２－Ｃまたは下記式ＩＲＨ２－Ｄで表される化合物が挙げられる。より具体的には、例えば、下記式ＩＲＨ２－１～５６で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007043733000019
Figure 0007043733000020
Figure 0007043733000021
Figure 0007043733000022
また、発光層５に用いるホスト材料のホモは、５．０ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であることが好ましく、また、このホスト材料のルモは、２．５ｅＶ以上３．６ｅＶ以下であることが好ましい。
さて、上述したように、発光層５は、発光材料と、ホスト材料とを含み、これにより、ピーク波長が７００ｎｍ以上の近赤外域の光を発光するものであるが、この発光層５において、本発明では、発光材料の含有量が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下となっている。
ここで、一般的に、発光材料（発光ドーパント）は、極性の高い材料が用いられることが多いため、発光層中における濃度を高くすると、発光材料の分子同士の相互作用が発生し、これに起因して発光効率が低下する現象である濃度消光が生じることが知られている。
そのため、発光層における発光材料の含有量（ドープ量）は、通常、０．５ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下程度に設定される。発光材料の含有量をかかる範囲に設定することにより、濃度消光の発生が的確に抑制または防止され、その結果、高効率化が図られた発光素子を得ることができる。しかしながら、発光材料の含有量をかかる範囲内に設定すると、発光層の発光波長が、発光材料が本来有している発光波長よりも短波長側にシフトし、より長波長域において発光する発光素子を得ることができないという問題があった。
これに対して、本発明では、発光材料として、ピーク波長が７００ｎｍ以上の近赤外域の光を発光するものを用いている。このように近赤外域にピーク波長を有する発光材料においても、発光層中における発光材料の濃度を高くすると、濃度消光が発生する傾向を示すが、本発明者の検討により、この傾向が一定の濃度範囲において小さくなることが判って来た。
以上により、本発明は、陽極３と、陰極８と、これらの間に設けられ、発光材料とホスト材料とを含む発光層５とを有する発光素子１において、発光層５中の、発光材料（発光ドーパント）の含有量を３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下に設定することで、発光層５における濃度消光の発生を抑制しつつ、発光波長の短波長側へのシフトを抑制し得ること、すなわち、発光層５の発光の高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層５とし得るものである。すなわち、発光層５中の発光材料の含有量が３０ｗｔ％未満であると、発光層５の発光波長が短波長側にシフトし、より長波長域での発光層５の発光が得られず、また、発光層５中の発光材料の含有量が７０ｗｔ％超であると、発光層５の発光効率が低下し、発光層５の発光の高効率化が得られない。
また、このような傾向は、前述したピーク波長が近赤外域の光を発光する発光材料のうち、前記一般式（ＩＲＤ１）（特に、前記式ＩＲＤ１－１）で表わされる化合物および前記一般式（ＩＲＤ２）（特に、前記式ＩＲＤ２－１）で表わされる化合物において顕著に認められる。すなわち、前記一般式（ＩＲＤ１）（特に、前記式ＩＲＤ１－１）で表わされる化合物および前記一般式（ＩＲＤ２）（特に、前記式ＩＲＤ２－１）で表わされる化合物を、発光材料として、発光層５が含む場合に、発光材料（発光ドーパント）の含有量を３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下に設定することで、発光素子１は、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光する発光層５をより確実に備えるものとなる。
これらの材料を発光材料として用いることで、前記効果が顕著に発揮され、具体的には、発光層５が発光する光のピーク波長を、好ましくは７００ｎｍ以上９６０ｎｍ以下程度、より好ましくは８００ｎｍ以上９５０ｎｍ以下程度に設定することができる。
ただし、発光層５における、発光材料（発光ドーパント）の含有量は、３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であれば良いが、５０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることが好ましい。本発明によれば、発光層５中において、このように発光材料がより高濃度に含まれる場合であっても、濃度消光の発生をより的確に抑制しつつ、発光波長の短波長側へのシフトをより的確に抑制することができる。
また、発光層５の平均厚さは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのが好ましく、２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのがより好ましい。発光層５の平均厚さが前記下限値未満では、発光材料の種類によっては、発光層５の周辺層での再結合が増大する傾向を示し、不要な発光が増大してしまうおそれがある。また、前記上限値超では、発光材料の種類によっては、発光層５における電圧が徐々に上昇する傾向を示し、発光層５の発光効率の低下を招くおそれがあるため、発光層５の厚さを前記範囲内に設定することにより、発光素子１の駆動電圧を抑制しつつ、高効率および長寿命な発光素子１とすることができる。
（電子輸送層）
電子輸送層６は、発光層５と陰極８との間に設けられ、陰極８から電子注入層７を介して注入された電子を発光層５に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層６の構成材料（電子輸送性材料）としては、例えば、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（ＢＣＰ）等のフェナントロリン誘導体、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等の８－キノリノールないしその誘導体を配位子とする有機金属錯体等のキノリン誘導体、アザインドリジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、アントラセン系材料等のアセン系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、電子輸送層６に用いる電子輸送性材料としては、アントラセン骨格を有する化合物を用いることが好ましい。また、フェナントロリン誘導体、フェナントロリン誘導体のように骨格中に窒素原子を備える含窒素化合物を用いることが好ましい。これらのことから、特に、アザインドリジン骨格およびアントラセン骨格の双方を分子内に有するアザインドリジン系化合物（以下、単に「アザインドリジン系化合物」ともいう）を用いることがより好ましい。これにより、発光層５へ電子を効率的に輸送・注入することができる。その結果、発光素子１の発光効率を高めることができる。
また、電子輸送層６は、前述したような電子輸送性材料のうち２種以上を組み合わせて用いる場合、２種以上の電子輸送性材料を混合した混合材料で構成されていてもよいし、異なる電子輸送性材料で構成された複数の層を積層した積層体で構成されていてもよい。本実施形態では、電子輸送層６は、後者のように積層体で構成され、具体的には、図１に示すように、第１電子輸送層６ｂと、第１電子輸送層６ｂと発光層５との間に設けられた第２電子輸送層６ａとを有する積層体である。
第１電子輸送層６ｂの構成材料として用いるアントラセン骨格を有する化合物は、アザインドリジン骨格およびアントラセン骨格の双方を分子内に有するアザインドリジン系化合物であることが好ましい。また、第２電子輸送層６ａの構成材料として用いるアントラセン骨格を有する化合物は、アントラセン骨格を分子内に有し、かつ、炭素原子および水素原子で構成されているアントラセン系化合物であることが好ましい。これにより、発光層５へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層６の劣化を低減することができる。その結果、発光素子１の発光効率を高めるとともに、発光素子１の長寿命化を図ることができる。
ここで、光学的な光取り出しに必要な電子輸送層６の厚さを第２電子輸送層６ａにより確保しつつ、第１電子輸送層６ｂの厚さを薄くして長寿命化を図ることができる。
電子輸送層６に用いるアザインドリジン系化合物は、１つの分子内に含まれるアザインドリジン骨格およびアントラセン骨格の数がそれぞれ１つまたは２つであるのが好ましい。これにより、電子輸送層６の電子輸送性および電子注入性を優れたものとすることができる。
具体的には、電子輸送層６に用いるアザインドリジン系化合物としては、例えば、下記一般式ＥＴＬ１で表わされる化合物が挙げられ、具体的には、下記式ＥＴＬ１－１～２４で表わされるような化合物、下記式ＥＴＬ１－２５～３６で表わされるような化合物、下記式ＥＴＬ１－３７～５６で表わされる化合物が挙げられる。
Figure 0007043733000023
 ［前記式ＥＴＬ１中、Ｒ１～Ｒ７は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールアミノ基を示す。また、Ｒ１～Ｒ７は、互いに同じであっても異なっていてもよい。］
Figure 0007043733000024
Figure 0007043733000025
Figure 0007043733000026
このようなアザインドリジン系化合物は、電子輸送性および電子注入性に優れる。そのため、発光素子１の発光効率を向上させることができる。
このようなアザインドリジン系化合物の電子輸送性および電子注入性が優れるのは、以下のような理由によるものと考えられる。
前述したようなアザインドリジン骨格およびアントラセン骨格を分子内に有するアザインドリジン系化合物は、その分子全体がπ共役系で繋がっているため、電子雲が分子全体に亘って拡がっている。
そして、かかるアザインドリジン系化合物のアザインドリジン骨格の部分は、電子を受け入れる機能と、その受け取った電子をアントラセン骨格の部分へ送り出す機能とを有する。一方、かかるアザインドリジン系化合物のアントラセン骨格の部分は、アザインドリジン骨格の部分から電子を受け入れる機能と、その受け入れた電子を、電子輸送層６の陽極３側に隣接する層、すなわち発光層５へ受け渡す機能とを有する。
より具体的に説明すると、かかるアザインドリジン系化合物のアザインドリジン骨格の部分は、２つの窒素原子を有する。その一方（アントラセン骨格の部分に近い側）の窒素原子がｓｐ２混成軌道を有し、他方（アントラセン骨格の部分に遠い側）の窒素原子がｓｐ３混成軌道を有する。ｓｐ２混成軌道を有する窒素原子は、アザインドリジン系化合物の分子の共役系の一部を構成するとともに、炭素原子よりも電気陰性度が高く、電子を引き付ける強さが大きいため、電子を受け入れる部分として機能する。一方、ｓｐ３混成軌道を有する窒素原子は、通常の共役系ではないが、非共有電子対を有するため、その電子がアザインドリジン系化合物の分子の共役系に向けて電子を送り出す部分として機能する。
一方、かかるアザインドリジン系化合物のアントラセン骨格の部分は、電気的に中性であるため、アザインドリジン骨格の部分から電子を容易に受け入れることができる。また、かかるアザインドリジン系化合物のアントラセン骨格の部分は、発光層５の構成材料、特にホスト材料（テトラセン系材料）と軌道の重なりが大きいため、発光層５のホスト材料へ電子を容易に受け渡すことができる。
また、かかるアザインドリジン系化合物は、前述したように電子輸送性および電子注入性に優れるため、結果として、発光素子１の駆動電圧を低電圧化することができる。
また、アザインドリジン骨格の部分は、ｓｐ２混成軌道を有する窒素原子が還元されても安定であり、ｓｐ３混成軌道を有する窒素原子が酸化されても安定である。そのため、かかるアザインドリジン系化合物は、電子および正孔に対する安定性が高いものとなる。その結果、発光素子１の長寿命化を図ることができる。
また、電子輸送層６（第２電子輸送層６ａを有する場合、特に第２電子輸送層６ａ）に用いるアントラセン系化合物としては、前述した発光層５に含まれるホスト材料として挙げた上記式ＩＲＨ２で表される化合物であればよいが、上記式ＩＲＨ２－Ａ、上記式ＩＲＨ２－Ｂ、上記式ＩＲＨ２－Ｃまたは上記式ＩＲＨ２－Ｄで表される化合物であることが好ましく、より具体的には、例えば、上記式ＩＲＨ２－１～５６で表される化合物であることが好ましい。
また、電子輸送層６（より具体的には、第２電子輸送層６ａ）の構成材料のＨＯＭＯは、発光層５に用いるホスト材料のＨＯＭＯとの差が０．２ｅＶ以上であることが好ましい。これにより、正孔が発光層５から電子輸送層６へ抜けてしまうのを低減し、発光効率を高めることができる。
また、第２電子輸送層６ａの構成材料のＨＯＭＯは、５．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であることが好ましく、また、第２電子輸送層６ａの構成材料のＬＵＭＯは、２．５ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であることが好ましい。
また、第１電子輸送層６ｂの構成材料のＨＯＭＯは、５．８ｅＶ以上６．５ｅＶ以下であることが好ましく、また、第１電子輸送層６ｂの構成材料のＬＵＭＯは、２．８ｅＶ以上３．５ｅＶ以下であることが好ましい。
また、第２電子輸送層６ａの厚さは、第１電子輸送層６ｂの厚さよりも厚いことが好ましい。これにより、発光素子１の駆動電圧を抑制しつつ、発光層５へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層６の劣化を低減することができる。
また、第２電子輸送層６ａの具体的な厚さは、３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましく、７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、発光素子１の駆動電圧を抑制しつつ、発光層５へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層６の劣化を低減することができる。
さらに、電子輸送層６全体の厚さは、５５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、７０ｎｍ以上９５ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、発光素子１の駆動電圧を抑制しつつ、発光層５へ電子を効率的に輸送・注入することができる。
なお、電子輸送層６は、陰極８および発光層５の構成材料や厚さ等によっては、省略してもよい。
（電子注入層）
電子注入層７は、陰極８からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層７の構成材料（電子注入性材料）としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド（酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物）、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層７を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物（アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等）は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層７を構成することにより、発光素子１は、高い輝度が得られるものとなる。
アルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ、ＮａＯ等が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、ＭｇＯ、ＣａＳｅ等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣｓＦ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２、ＢｅＦ２等が挙げられる。
また、無機半導体材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、ＳｂおよびＺｎのうちの少なくとも１つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
電子注入層７の平均厚さは、特に限定されないが、０．１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、０．２ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度であるのがより好ましく、０．２ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度であるのがさらに好ましい。
なお、この電子注入層７は、陰極８および発光層５の構成材料や厚さ等によっては、省略してもよい。
（封止部材）
封止部材９は、陽極３、積層体１４、および陰極８を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材９を設けることにより、発光素子１の信頼性の向上や、変質・劣化の防止（耐久性向上）等の効果が得られる。
封止部材９の構成材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。なお、封止部材９の構成材料として導電性を有する材料を用いる場合には、短絡を防止するために、封止部材９と陽極３、積層体１４および陰極８との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。
また、封止部材９は、平板状として、基板２と対向させ、これらの間を、例えば熱硬化性樹脂等のシール材で封止するようにしてもよい。
以上のような発光素子１は、例えば、次のようにして製造することができる。
［１］ まず、基板２を用意し、この基板２上に陽極３を形成する。
陽極３は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着法、スパッタリング等の乾式メッキ法、電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
［２］ 次に、陽極３上に正孔注入層４を形成する。
正孔注入層４は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成するのが好ましい。
なお、正孔注入層４は、例えば、正孔注入性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔注入層形成用材料を、陽極３上に供給した後、乾燥（脱溶媒または脱分散媒）することによっても形成することができる。
正孔注入層形成用材料の供給方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることもできる。かかる塗布法を用いることにより、正孔注入層４を比較的容易に形成することができる。
正孔注入層形成用材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
なお、乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができる。
また、本工程に先立って、陽極３の上面には、酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。これにより、陽極３の上面に親液性を付与すること、陽極３の上面に付着する有機物を除去（洗浄）すること、陽極３の上面付近の仕事関数を調整すること等を行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー１００Ｗ以上８００Ｗ以下程度、酸素ガス流量５０ｍＬ／ｍｉｎ以上１００ｍＬ／ｍｉｎ以下程度、被処理部材（陽極３）の搬送速度０．５ｍｍ／ｓｅｃ以上１０ｍｍ／ｓｅｃ以下程度とするのが好ましい。
［３］ 次に、正孔注入層４上に、発光層５を形成する。
発光層５は、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
［４］ 次に、発光層５上に、電子輸送層６（第１電子輸送層６ｂおよび第２電子輸送層６ａ）を形成する。
電子輸送層６（第１電子輸送層６ｂおよび第２電子輸送層６ａ）は、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成するのが好ましい。
なお、電子輸送層６は、例えば、電子輸送性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる電子輸送層形成用材料を、発光層５上に供給した後、乾燥（脱溶媒または脱分散媒）することによっても形成することができる。
［５］ 次に、電子輸送層６上に、電子注入層７を形成する。
電子注入層７の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層７は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセス、無機微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
［６］ 次に、電子注入層７上に、陰極８を形成する。
陰極８は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
以上のような工程を経て、発光素子１が得られる。
最後に、得られた発光素子１を覆うように封止部材９を被せ、基板２に接合する。
（発光装置）
次に、本発明の発光装置の実施形態について説明する。
図２は、本発明の発光装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
図２に示すディスプレイ装置１００は、基板２１と、複数の発光素子１Ａと、各発光素子１Ａをそれぞれ駆動するための複数の駆動用トランジスター２４とを有している。ここで、ディスプレイ装置１００は、トップエミッション構造のディスプレイパネルである。
基板２１上には、複数の駆動用トランジスター２４が設けられ、これらの駆動用トランジスター２４を覆うように、絶縁材料で構成された平坦化層２２が形成されている。
各駆動用トランジスター２４は、シリコンからなる半導体層２４１と、半導体層２４１上に形成されたゲート絶縁層２４２と、ゲート絶縁層２４２上に形成されたゲート電極２４３と、ソース電極２４４と、ドレイン電極２４５とを有している。
平坦化層上には、各駆動用トランジスター２４に対応して発光素子１Ａが設けられている。
発光素子１Ａは、平坦化層２２上に、反射膜３２、腐食防止膜３３、陽極３、積層体（有機ＥＬ発光部）１４、陰極１３、陰極カバー３４がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子１Ａの陽極３は、画素電極を構成し、各駆動用トランジスター２４のドレイン電極２４５に導電部（配線）２７により電気的に接続されている。また、各発光素子１Ａの陰極１３は、共通電極とされている。
図２における発光素子１Ａは、６００ｎｍ以上の近赤外域の光を発光する発光素子１である。
隣接する発光素子１Ａ同士の間には、隔壁３１が設けられている。また、これらの発光素子１Ａ上には、これらを覆うように、エポキシ樹脂で構成されたエポキシ層３５が形成されている。
そして、エポキシ層３５上には、これらを覆うように封止基板２０が設けられている。
以上説明したようなディスプレイ装置１００は、例えば軍事用途等の近赤外線ディスプレイとして用いることができる。
このようなディスプレイ装置１００によれば、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域での発光が可能であり、信頼性に優れる。
（認証装置）
次に、本発明の認証装置の実施形態を説明する。
図３は、本発明の認証装置の実施形態を示す図である。
図３に示す認証装置１０００は、生体Ｆ（本実施形態では指先）の生体情報を用いて個人を認証する生体認証装置である。
この認証装置１０００は、光源１００Ｂと、カバーガラス１００１と、マイクロレンズアレイ１００２と、受光素子群１００３と、発光素子駆動部１００６と、受光素子駆動部１００４と、制御部１００５とを有する。
光源１００Ｂは、６００ｎｍ以上の近赤外域の光を発光する発光素子１を複数備えるものであり、撮像対象物である生体Ｆへ向けて、近赤外域の光を照射する。例えば、この光源１００Ｂの複数の発光素子１は、カバーガラス１００１の外周部に沿って配置される。
カバーガラス１００１は、生体Ｆが接触または近接する部位である。
マイクロレンズアレイ１００２は、カバーガラス１００１の生体Ｆが接触または近接する側と反対側に設けられている。このマイクロレンズアレイ１００２は、複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列して構成されている。
受光素子群１００３は、マイクロレンズアレイ１００２に対してカバーガラス１００１とは反対側に設けられている。この受光素子群１００３は、マイクロレンズアレイ１００２の複数のマイクロレンズに対応してマトリクス状に設けられた複数の受光素子で構成されている。この受光素子群１００３の各受光素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ等を用いることができる。
発光素子駆動部１００６は、光源１００Ｂを駆動する駆動回路である。
受光素子駆動部１００４は、受光素子群１００３を駆動する駆動回路である。
制御部１００５は、例えば、ＭＰＵであり、発光素子駆動部１００６および受光素子駆動部１００４の駆動を制御する機能を有する。
また、制御部１００５は、受光素子群１００３の受光結果と、予め記憶された生体認証情報との比較により、生体Ｆの認証を行う機能を有する。
例えば、制御部１００５は、受光素子群１００３の受光結果に基づいて、生体Ｆに関する画像パターン（例えば静脈パターン）を生成する。そして、制御部１００５は、その画像パターンと、生体認証情報として予め記憶された画像パターンとを比較し、その比較結果に基づいて、生体Ｆの認証（例えば静脈認証）を行う。
このような認証装置１０００によれば、近赤外光を用いて生体認証を行うことができる。また、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光し得る発光素子１を光源１００Ｂとして備えるので、信頼性に優れる。
このような認証装置１０００は、各種の電子機器に組み込むことができる。
（電子機器）
図４は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部を備える表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピューター１１００において、本体部１１０４には、前述した認証装置１０００が設けられている。
このようなパーソナルコンピューター１１００によれば、高効率化が図られつつ、より長波長の近赤外域で発光し得る発光素子１を備えるので、信頼性に優れる。
なお、本発明の電子機器は、図４のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）の他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、ウェアラブル機器、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、ラップトップ型パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、脈拍計測装置、脈波計測装置、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、その他各種モニター類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
また、本発明の電子機器は、前述した光源１００Ｂを備える構成のものとして、例えば、血中酸素濃度測定機、血糖値測定機、肌診断機、体脂肪測定機、体内蛍光物質観察機、皮膚癌診断機器、瞳観察装置、血管観察機器のような医療機器（生体センサー）、赤外スキャナー機器等が、認証装置１０００を備える構成以外のものとして挙げることができる。
以上、本発明の発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
また、本発明の発光素子および発光装置は照明用の光源として用いてもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１－１．発光材料の製造
以下の工程を経ることにより、前記式ＩＲＤ１－１で表されるチアジアゾール系化合物を合成した。
Figure 0007043733000027
合成（Ａ１－１）
５リットルのフラスコに発煙硝酸１５００ｍｌを入れ冷却した。そこへ１０～５０℃に保つようにして硫酸１５００ｍｌを分割添加した。さらにそこへ原料のジブロモベンゾチアジアゾールである化合物（ａ）１５０ｇを１時間かけて少量ずつ添加した。その際に溶液温度は５℃以下になるように行った。全量添加後、室温（２５℃）において２０時間反応させた。反応後、氷３ｋｇに反応液を注ぎ、一晩攪拌した。その後、ろ過してメタノール、ヘプタンで洗浄した。
ろ過して残った物を２００ｍｌのトルエンで熱溶解させた後、室温まで徐冷後にろ過し、残ったものを少量のトルエンで洗浄後、減圧乾燥させた。
これにより、ＨＰＬＣ純度９５％の化合物（ｂ）（４、７－ジブロモ－５、６－ジニトロ－ベンゾ[１、２、５]チアジアゾール）６０ｇを得た。
合成（Ａ１－２）
Ａｒ下、５リットルのフラスコに、得られたジブロモ体である化合物（ｂ）３０ｇとトリフェニルアミンのボロン酸体１６０ｇ、トルエン２５００ｍｌ、２Ｍ炭酸セシウム水溶液（１５２ｇ／（蒸留水）２３４ｍｌ）を入れ、９０℃で一晩反応させた。反応後ろ過、分液、濃縮し、得られた粗体５２ｇをシリカゲルカラム（ＳｉＯ２ ５ｋｇ）で分離し、赤紫色固体を得た。
これにより、ＨＰＬＣ純度９６％の化合物（ｃ）（５、６－ジニトロ－４、７－ジフェニル－ベンゾ[１、２、５]チアジアゾール）６ｇを得た。
合成（Ａ１－３）
Ａｒ下、１リットルのフラスコに、得られたジニトロ体である化合物（ｃ）６ｇ、還元鉄７ｇ、酢酸６００ｍｌを入れ、８０℃で４時間反応させて室温まで冷却させた。反応後、反応液をイオン交換水１．５リットルに注ぎ、そこへ酢酸エチル１．５リットルをさらに添加した。添加後、固体が析出していたので、テトラヒドロフラン１リットルと食塩３００ｇを添加し、分液した。水層は１リットルのテトラヒドロフランで再抽出した。濃縮乾燥したものを再度、少量の水、メタノールにて洗浄し、橙色固体を得た。
これにより、ＨＰＬＣ純度８０％の化合物（ｄ）（４、７－ジフェニル－ベンゾ[１、２、５]チアジアゾロ－５、６－ジアミン）７ｇを得た。
合成（Ａ１－４）
Ａｒ下、１リットルのフラスコに、得られたジアミン体である化合物（ｄ）４．５ｇ、ベンジル３．７ｇ、溶媒として酢酸３００ｍｌを入れ、８０℃にて２時間反応させた。反応後、室温まで冷却させ、反応液をイオン交換水１リットルに注ぎ、結晶をろ過、水洗し、７ｇの黒緑色固体を得た。そして、その黒緑色固体をシリカゲルカラム（ＳｉＯ２ １ｋｇ）で精製した。
これにより、ＨＰＬＣ純度９９％の化合物（ｅ）（前記式ＩＲＤ１－１で表わされる化合物）４ｇを得た。この化合物（ｅ）を質量分析したところ、Ｍ＋：４９２であった。
さらに、得られた化合物（ｅ）を設定温度３４０℃で昇華精製した。その昇華精製後の化合物（ｅ）のＨＰＬＣ純度は９９％であった。
１－２．ホスト材料等の製造
前記式ＩＲＨ１－５等で表されるテトラセン系化合物および前記式ＩＲＨ２－３０、前記式ＥＴＬ１－３等で表されるアントラセン系化合物は、それぞれ、特開２０１３－１７７３２７および特開２０１３－１７９１２３に記載の製造方法を参照して合成した。
２．発光素子の製造
（参考例１）
＜１＞ まず、平均厚さ０．５ｍｍの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ１００ｎｍのＩＴＯ電極（陽極）を形成した。
そして、基板をアセトン、２－プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を施した。これらのプラズマ処理は、それぞれ、プラズマパワー１００Ｗ、ガス流量２０ｓｃｃｍ、処理時間５ｓｅｃで行った。
＜２＞ 次に、ＩＴＯ電極上に、前記式ＨＩＬ－１で表わされる化合物を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ５０ｎｍの正孔注入層（ＨＩＬ）を形成した。
＜３＞ 次に、正孔注入層上に、発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ２５ｎｍの発光層を形成した。発光層の構成材料としては、発光材料（ゲスト材料）として前記式ＩＲＤ１－１で表わされる化合物（チアジアゾール系化合物）を用い、ホスト材料として前記式ＩＲＨ１－５で表わされる化合物（テトラセン系材料）を用いた。また、発光層中の発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を１．５ｗｔ％とした。
＜４＞ 次に、発光層上に、前記式ＩＲＨ２－３０で表わされる化合物（アントラセン系材料）を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ７５ｎｍの第２電子輸送層（ＥＴＬ２）を形成した。
＜５＞ 次に、第２電子輸送層上に、前記ＥＴＬ１－３で表される化合物（アザインドリジン系化合物）を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ１０ｎｍの第１電子輸送層（ＥＴＬ１）を形成した。
＜６＞ 次に、第１電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ１ｎｍの電子注入層を形成した。
＜７＞ 次に、電子注入層上に、Ａｌを真空蒸着法により成膜した。これにより、Ａｌで構成される平均厚さ１００ｎｍの陰極を形成した。
＜８＞ 次に、形成した各層を覆うように、ガラス製の保護カバー（封止部材）を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止した。
以上の工程により、発光素子を製造した。
（実施例２～４、参考例５～７）
前記工程＜３＞において、発光層中に含まれる発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を、それぞれ、表１に示すように変更したこと以外は、前述した参考例１と同様にして発光素子を製造した。
（参考例８）
前記工程＜２＞で形成する正孔注入層（ＨＩＬ）の平均厚さを７０ｎｍのものとし、また、前記工程＜３＞で用いる発光材料（ドーパント）として前記式ＩＲＤ２－１で表わされる化合物（ベンゾ－ビス－チアジアゾール系化合物）を用い、さらに、前記工程＜４＞で形成する第２電子輸送層（ＥＴＬ２）の平均厚さを８５ｎｍのものとしたこと以外は、前述した参考例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例９～１１、参考例１２～１４）
前記工程＜３＞において、発光層中に含まれる発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を、それぞれ、表１に示すように変更したこと以外は、前述した参考例８と同様にして発光素子を製造した。
（比較例１）
前記工程＜２＞で形成する正孔注入層（ＨＩＬ）の平均厚さを３０ｎｍのものとし、また、前記工程＜３＞で用いる発光材料（ドーパント）として下記式ＲＤ－１で表わされる化合物を用い、さらに、前記工程＜４＞で形成する第２電子輸送層（ＥＴＬ２）の平均厚さを６５ｎｍのものとしたこと以外は、前述した参考例１と同様にして発光素子を製造した。
（比較例２～７）
前記工程＜３＞において、発光層中に含まれる発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を、それぞれ、表１に示すように変更したこと以外は、前述した比較例１と同様にして発光素子を製造した。
Figure 0007043733000028
３．評価
各実施例、各参考例および各比較例について、一定電流電源（株式会社東陽テクニカ製 ＫＥＩＴＨＬＥＹ２４００）を用いて、発光素子に１００ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流し、そのときの発光ピーク波長を、高速分光放射計（相馬光学製 Ｓ－９０００）を用いて測定した。また、光パワー測定機（株式会社エーディーシー製 光パワーメーター ８２３０）を用いて、６００ｎｍ～１０００ｎｍの波長域における外部量子効率（発光効率）ＥＱＥ（％）も測定した。
さらに、測定された外部量子効率のうち、各発光材料において、ドープ濃度が１．５ｗｔ％のものを基準として、発光材料毎に、外部量子効率の相対値を求めた。また、測定された発光ピーク波長のうち、各発光材料において、ドープ濃度が１００ｗｔ％のものを基準として、発光材料毎に、発光ピーク波長のシフト量を求めた。
これらの測定結果を表１に示す。
また、発光材料毎における、外部量子効率の相対値と、ドープ濃度との関係を示すグラフを図５に示す。
Figure 0007043733000029
表１および図５から明らかなように、発光材料として前記式ＩＲＤ１－１で表わされる化合物を用いた参考例１、５～７、実施例２～４の発光素子について、外部量子効率（ＥＱＥ）の相対値と、ドープ濃度との関係を見ると、ドープ濃度（発光材料の含有量）が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の実施例２～４と、ドープ濃度が９０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下の参考例５～７とでは、異なる傾きを有する一次関数となっており、実施例２～４の３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下のドープ濃度において、外部量子効率（ＥＱＥ）の低下が抑制されている結果を示した。また、表１に示す通り、ドープ濃度が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の実施例２～４において、ドープ濃度が１．５ｗｔ％の参考例１と比較して、ピーク波長のシフトが低減されている結果を示した。
また、表１および図５から明らかなように、発光材料として前記式ＩＲＤ２－１で表わされる化合物を用いた参考例８、１２～１４、実施例９～１１の発光素子について、外部量子効率（ＥＱＥ）の相対値と、ドープ濃度との関係を見ると、発光材料として前記式ＩＲＤ１－１で表わされる化合物を用いた場合と同様に、ドープ濃度（発光材料の含有量）が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の実施例９～１１と、ドープ濃度が９０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下の参考例１２～１４とでは、異なる傾きを有する一次関数となっており、実施例９～１１の３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下のドープ濃度において、外部量子効率（ＥＱＥ）の低下が抑制されている結果を示した。また、表１に示す通り、ドープ濃度が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の実施例９～１１において、ドープ濃度が１．５ｗｔ％の参考例８と比較して、ピーク波長のシフトが低減されている結果を示した。
これに対して、発光材料として前記式ＲＤ－１で表わされる化合物を用いた比較例１～７の発光素子では、表１および図５から明らかなように、外部量子効率（ＥＱＥ）の相対値と、ドープ濃度との関係を見ると、ドープ濃度（発光材料の含有量）が３０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下の比較例２～７の広い濃度範囲において、１つの傾きを有する一次関数となっており、比較例２～４の３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下のドープ濃度においても、高い外部量子効率（ＥＱＥ）の低下が認められる結果を示した。
１…発光素子、１Ａ…発光素子、２…基板、３…陽極、４…正孔注入層、５…発光層、６…電子輸送層、６ａ…第２電子輸送層、６ｂ…第１電子輸送層、７…電子注入層、８…陰極、９…封止部材、１３…陰極、１４…積層体、２０…封止基板、２１…基板、２２…平坦化層、２４…駆動用トランジスター、２７…導電部、３１…隔壁、３２…反射膜、３３…腐食防止膜、３４…陰極カバー、３５…エポキシ層、１００…ディスプレイ装置、１００Ｂ…光源、２４１…半導体層、２４２…ゲート絶縁層、２４３…ゲート電極、２４４…ソース電極、２４５…ドレイン電極、１０００…認証装置、１００１…カバーガラス、１００２…マイクロレンズアレイ、１００３…受光素子群、１００４…受光素子駆動部、１００５…制御部、１００６…発光素子駆動部、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、Ｆ…生体

Claims (11)

  1. 陽極と、
    陰極と、
    前記陽極と前記陰極との間に設けられ、下記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物を含む発光材料と、アセン系材料を含む、前記発光材料を保持するホスト材料とを含み、前記陽極と前記陰極との間に通電することによりピーク波長が近赤外域の光を発光する発光層とを有し、
    前記発光層は、前記発光層における前記発光材料の含有量が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
    Figure 0007043733000030
     ［前記一般式（ＩＲＤ１）中、Ｒは、それぞれ独立して、アリール基、アリールアミノ基、トリアリールアミン、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む基を示し、前記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物が備えるピラジン環に連結する２つのＲ同士は、結合して環を形成していてもよい。］
  2. 陽極と、
    陰極と、
    前記陽極と前記陰極との間に設けられ、下記一般式（ＩＲＤ２）で表わされる化合物を含む発光材料と、前記発光材料を保持するホスト材料とを含み、前記陽極と前記陰極との間に通電することによりピーク波長が近赤外域の光を発光する発光層とを有し、
    前記発光層は、前記発光層における前記発光材料の含有量が３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
    Figure 0007043733000031
     ［前記一般式（ＩＲＤ２）中、各Ｒは、それぞれ独立して、フェニル基、チオフェニル基、フリル基、または、これらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む基を示す。］
  3. 前記一般式（ＩＲＤ１）で表わされる化合物は、下記式ＩＲＤ１－１で表わされる化合物である請求項１に記載の発光素子。
    Figure 0007043733000032
  4. 前記一般式（ＩＲＤ２）で表わされる化合物は、下記式ＩＲＤ２－１で表わされる化合物である請求項２に記載の発光素子。
    Figure 0007043733000033
  5. 前記ホスト材料は、前記アセン系材料として、下記式ＩＲＨ１で表わされる化合物を含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子。
    Figure 0007043733000034
     ［前記式ＩＲＨ１中、ｎは、１～１２の自然数を示し、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、アリールアミノ基を示す。］
  6. 前記発光層は、前記ピーク波長が７００ｎｍ以上９６０ｎｍ以下の光を発光する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
  7. 前記発光層は、前記発光層における前記発光材料の含有量が５０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子。
  8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光素子を備えることを特徴とする発光装置。
  9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光素子を備えることを特徴とする光源。
  10. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光素子を備えることを特徴とする認証装置。
  11. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光素子を備えることを特徴とする電子機器。
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