JP2015165524A - 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】近赤外域で発光する高効率かつ長寿命な発光素子、この発光素子を備える発光装置、認証装置および電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の発光素子１は、陽極３と、陰極８と、陽極３と陰極８との間に設けられ、陽極３と陰極８との間に通電することにより発光する発光層５とを有し、発光層５は、発光材料としてピロメテン系ホウ素錯体を含むとともに、発光材料を保持するホスト材料としてテトラセン系材料を含んで構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の発光素子１は、陽極３と、陰極８と、陽極３と陰極８との間に設けられ、陽極３と陰極８との間に通電することにより発光する発光層５とを有し、発光層５は、発光材料としてピロメテン系ホウ素錯体を含むとともに、発光材料を保持するホスト材料としてテトラセン系材料を含んで構成されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、発光素子、発光装置、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し、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、２参照）。
例えば、特許文献１、２に記載の発光素子では、分子内に官能基として電子供与体であるアミンと電子受容体であるニトリル基を共存させた材料を発光層のドーパントとして用いることにより、発光波長を長波長化している。
また、従来、発光材料としてピロメテン系ホウ素錯体を用いることが知られている（例えば、特許文献３、４参照）。
しかし、従来では、近赤外域で発光する高効率かつ長寿命な素子を実現することはできなかった。
また、近赤外域で面発光する高効率かつ長寿命な発光素子は、例えば、静脈、指紋等の生体情報を用いて個人を認証する生体認証用の光源として、その実現が望まれている。
本発明の目的は、近赤外域で発光する高効率かつ長寿命な発光素子、この発光素子を備える発光装置、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、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより発光する発光層とを有し、
前記発光層は、発光材料として下記式（１）で表わされる化合物を含むとともに、前記発光材料を保持するホスト材料として下記式ＩＲＨ−１で表わされる化合物を含んで構成されていることを特徴とする。
［前記式（１）中、Ｘは、水素が結合している炭素原子、または、窒素原子を示し、Ｒは、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、アリル基、アルコキシ基、もしくは複素環基を示す。］
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、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより発光する発光層とを有し、
前記発光層は、発光材料として下記式（１）で表わされる化合物を含むとともに、前記発光材料を保持するホスト材料として下記式ＩＲＨ−１で表わされる化合物を含んで構成されていることを特徴とする。
このように構成された発光素子によれば、発光材料として前記式（１）で表わされる化合物（ピロメテン系ホウ素錯体）を用いているので、７００ｎｍ以上の波長域（近赤外域）での発光を得ることができる。
また、ホスト材料としてテトラセン系材料を用いているので、ホスト材料から発光材料へエネルギーを効率的に移動させることができる。そのため、発光素子の発光効率を優れたものとすることができる。
また、テトラセン系材料は電子およびホールに対する安定性（耐性）に優れるため、発光層の長寿命化、ひいては、発光素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の発光素子では、前記ホスト材料は、下記式ＩＲＨ−２で表わされる化合物であることが好ましい。
［前記式ＩＲＨ−２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。］
これにより、連続駆動時の電圧上昇を抑えることができ、かつ発光素子の発光効率をより高めるとともに、発光素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の発光素子では、前記ホスト材料は、下記式ＩＲＨ−３で表わされる化合物であることが好ましい。
これにより、連続駆動時の電圧上昇を抑えることができ、かつ発光素子の発光効率をより高めるとともに、発光素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の発光素子では、前記ホスト材料は、炭素原子および水素原子で構成されていることが好ましい。
これにより、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、発光素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の発光素子では、前記発光層中における前記発光材料の含有量は、０．２５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることが好ましい。
これにより、発光素子の発光効率と寿命とのバランスを優れたものとすることができる。
本発明の発光素子では、前記発光層と前記陰極との間に設けられ、アントラセン骨格を有する化合物を含んで構成されている電子輸送層を備えることが好ましい。
これにより、発光層へ電子を効率的に輸送・注入することができる。その結果、発光素子の発光効率を高めることができる。
本発明の発光素子では、前記電子輸送層は、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を含んで構成されている第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層と前記発光層との間に設けられ、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を含んで構成されている第２電子輸送層と、を有することが好ましい。
これにより、発光層へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層の劣化を低減することができる。その結果、発光素子の発光効率を高めるとともに、発光素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の発光素子では、前記第２電子輸送層の厚さは、前記第１電子輸送層の厚さよりも厚いことが好ましい。
これにより、発光素子の駆動電圧を抑制しつつ、発光層へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層の劣化を低減することができる。
本発明の発光素子では、前記第２電子輸送層の厚さは、１０ｎｍ以上７５ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、発光素子の駆動電圧を抑制しつつ、発光層へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層の劣化を低減することができる。
本発明の発光素子では、前記電子輸送層の厚さは、５５ｎｍ以上９５ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、発光素子の駆動電圧を抑制しつつ、発光層へ電子を効率的に輸送・注入することができる。
本発明の発光素子では、前記発光層の厚さは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、発光素子の駆動電圧を抑制しつつ、発光素子の長寿命化を図ることができる。
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、近赤外域での発光が可能である。また、高効率および長寿命な発光素子を備えるので、信頼性に優れる。
このような発光装置は、近赤外域での発光が可能である。また、高効率および長寿命な発光素子を備えるので、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、近赤外光を用いて生体認証を行うことができる。また、高効率および長寿命な発光素子を備えるので、信頼性に優れる。
このような認証装置は、近赤外光を用いて生体認証を行うことができる。また、高効率および長寿命な発光素子を備えるので、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、高効率および長寿命な発光素子を備えるので、信頼性に優れる。
このような電子機器は、高効率および長寿命な発光素子を備えるので、信頼性に優れる。
以下、本発明の発光素子、発光装置、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。
図１に示す発光素子（エレクトロルミネッセンス素子）１は、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では、陽極３と陰極８との間に、陽極３側から陰極８側へ正孔注入層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た積層体１４が介挿されている。
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および陰極８に駆動電圧が印加されることにより、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）が生成し、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は、発光する。
特に、この発光素子１は、後述するように発光層５の発光材料としてピロメテン系ホウ素錯体を用いることにより、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、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、０．１〜３０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜１０ｍｍ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、１００〜５００ｎｍであるのが好ましく、１００〜３００ｎｍであるのがより好ましく、１００〜２５０ｎｍ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）
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）、Ｉｎ３Ｏ３、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、１０〜２００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ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。
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、１００〜１００００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜５００ｎｍ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、１〜５０ｎｍ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。
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ＨＩＬ１〜ＨＩＬ２７で表されるような化合物）を用いるのがより好ましい。
また、正孔注入層４の構成材料のＬＵＭＯは、発光層５に用いるホスト材料のＬＵＭＯ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ＨＯＭＯは、４．７ｅＶ以上５．６ｅＶ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ＬＵＭＯ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、５〜９０ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜７０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
（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。
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、発光材料を含んで構成されている。特に、この発光層５は、発光材料として下記式（１）で表わされる化合物であるピロメテン系ホウ素錯体（以下、単に「ピロメテン系ホウ素錯体」ともいう）を含んで構成されている。
ここで、前記式（１）中のＲとして用いる複素環基としては、特に限定されないが、ピロール、フラン、チオフェン等の五員複素環基、または、ピリジン等の六員複素環基を用いることが好ましい。
このようなピロメテン系ホウ素錯体を含む発光層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。
また、発光層５に用いる発光材料としては、前記式（１）で表される化合物であり、かつ、近赤外域での発光が可能なものであればよいが、下記式（２）〜（６）で表される化合物を用いることが好ましく、より具体的には、例えば、下記式ＩＲＤ−１〜ＩＲＤ−５で表わされる化合物またはその誘導体を用いるのが好ましい。
なお、発光層５は、上述した発光材料以外の発光材料（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、前述したような発光材料に加えて、この発光材料がゲスト材料（ドーパント）として添加（担持）されるホスト材料を含んで構成されている。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。
特に、発光層５に用いるホスト材料は、下記式ＩＲＨ−１で表わされる化合物であるアントラセン系材料である。
前述したようなピロメテン系ホウ素錯体は、極性が高い（分極が大きい）ため、発光材料として用いた場合、発光層中の濃度が高いときに、発光材料の分子同士の相互作用により発光効率が低下する現象である濃度消光を生じやすい。
一方、テトラセン系材料は、極性が低い（分極が小さい）。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、前述したような発光材料の分子同士の相互作用を低減し、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、ホスト材料および発光材料の双方の極性が高く（分極が大きく）なるため、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ＬＵＭＯ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。このようなことから、アントラセン系材料は、適したホスト材料とは言えない。
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、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、発光素子１は、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。
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ＩＲＨ−１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ＩＲＨ−２で表わされる化合物を用いるのが好ましく、下記ＩＲＨ−３で表わされる化合物を用いるのがより好ましい。
また、ホスト材料として用いるテトラセン系材料は、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Ｈ−１〜Ｈ−２７で表される化合物を用いるのが好ましい。
また、発光層５に用いるホスト材料のＨＯＭＯは、５．０ｅＶ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ＬＵＭＯは、２．５ｅＶ以上３．６ｅＶ以下であることが好ましい。
このような発光材料およびホスト材料を含む発光層５中における発光材料の含有量（ドープ量）は、０．２５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．２５ｗｔ％以上０．７５ｗｔ％以下であるのがより好ましく、０．２５ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下であるのがさらに好ましい。これにより、発光素子１の発光効率と寿命とのバランスを優れたものとすることができる。
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。これにより、発光素子１の駆動電圧を抑制しつつ、発光素子１の長寿命化を図ることができる。
（電子輸送層）
電子輸送層６は、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は、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などのキノリン誘導体、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く、特に、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（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て構成されていてもよい。本実施形態では、電子輸送層６は、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、を有している。
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を用いるのが好ましい。
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つの窒素原子を有し、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（アセン系材料）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、下記式ＥＴＬ２で表される化合物であればよいが、下記式ＥＴＬ２−Ａ、下記式ＥＴＬ２−Ｂ、下記式ＥＴＬ２−Ｃまたは下記式ＥＴＬ２−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、下記式ＥＴＬ２−１〜５６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、１０ｎｍ以上７５ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上７５ｎｍ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。
また、電子輸送層６全体の厚さは、５５ｎｍ以上９５ｎｍ以下であることが好ましく、５５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましい。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・注入することができる。
なお、第２電子輸送層６ａは、省略してもよい。
なお、第２電子輸送層６ａ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。
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、０．１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、０．２〜１００ｎｍ程度であるのがより好ましく、０．２〜５０ｎｍ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および電子輸送層６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。
以上のように構成された発光素子１によれば、発光層５の発光材料としてピロメテン系ホウ素錯体を用いるとともに、発光層５のホスト材料としてテトラセン系材料を用いることにより、近赤外域での発光を可能とするとともに、高効率化および長寿命化を図ることができる。
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。
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。
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。
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１００〜８００Ｗ程度、酸素ガス流量５０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ程度、被処理部材（陽極３）の搬送速度０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度、基板２の温度７０〜９０℃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。
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。
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。
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。
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２４が設けられ、これらの駆動用トランジスタ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、近赤外域で発光するものである。
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。
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。
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、近赤外域での発光が可能である。また、高効率および長寿命な発光素子１Ａを備えるので、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。
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。
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、前述した発光素子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。
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。
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、高効率および長寿命な発光素子１を備えるので、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。
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の構成を示す斜視図である。
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１１００によれば、高効率および長寿命な発光素子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（モバイル型パーソナルコンピュータ）の他にも、例えば、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、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、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、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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、その他各種モニタ類、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。
以上、本発明の発光素子、発光装置、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。
例えば、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。
例えば、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．発光材料の製造
以下の工程１〜６により、前記式ＩＲＤ−１で表されるピロメテン系ホウ素錯体を合成した。
１．発光材料の製造
以下の工程１〜６により、前記式ＩＲＤ−１で表されるピロメテン系ホウ素錯体を合成した。
［工程１］エチルエステル体（5-Methyl-thiophene-2-carboxylic acid ethyl ester）の合成
Ａｒガス気流の下、１リットルの３つ口フラスコに２−メチルチオフェン（１．７ｇ、０．１７５ｍｏｌ）を脱水ＴＨＦ（１５０ｍｌ）に加え、−６５℃まで冷却した。その後、１．６Ｍのｎ−ＢｕＬｉヘキサン溶液（１２０ｍｌ、０．１９ｍｏｌ）を−６０℃以下で滴下し、そのまま１時間撹拌した。
続いて、２−エチルクロロホルメイト（Ｃ２Ｈ５ＯＣＯＣｌ：２．１ｇ、０．１９ｍｏｌ）を脱水ＴＨＦ（１０ｍｌ）に加えて、−５５℃以下に冷却した。この溶液を先の溶液に−５０℃以下で滴下した。滴下後、反応液の冷却を中止し、一晩かけて室温まで上昇させた。
反応後、溶液に水５０ｍｌを滴下／撹拌した。分液ロートにて有機層を分取した後、減圧下にて濃縮操作を行った。
得られた粗体（３５ｇ）をシリカゲルクロマトグラフィー（５００ｇ、展開：ＣＨ２Ｃｌ２／Ｈｅｐ＝１／２→ＣＨ２Ｃｌ２／Ｈｅｐ＝１／１）にて精製し、目的物であるエチルエステル体を得た（収量８．１ｇ、収率２７％）。
［工程２］ヒドラジド体（5-Methyl-thiophene-2-carboxylic acid hydrazide）の合成
Ａｒ気流下、３００ｍｌの３つ口フラスコに、工程１で得られたエチルエステル体（８．１ｇ、４８ｍｍｏｌ）をエタノール（１００ｍｌ）に懸濁させ、ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ（７ｍｌ、１４０ｍｍｏｌ）を加え、７８℃にて加温し、一晩反応させた。その反応液をモニターし、エチルエステル体の消失を確認後、室温まで冷却した。
反応液を１リットルのビーカー移し、３００ｍｌのＣＨ２Ｃｌ２と１００ｍｌの蒸留水を加えて、撹拌した。全量を１リットルの分液ロートに移して有機層を分取し、蒸留水での洗浄を２回行った。最後に、有機層を分取後、濃縮し、ヘプタンを２０ｍｌ程度添加し、沈殿させたものをろ過し、目的物であるヒドラジド体を得た（収量３ｇ、収率４０％）。
［工程３］中間体（5-Methyl-thiophene-2-carboxylic acid [1-(2-hydroxy-4-methoxy-phenyl)-ethylidene]-hydrazide）の合成
Ａｒ気流下、３０ｍｌの３つ口フラスコに、工程２で得られたヒドラジド体（２．６４ｇ、１６．９ｍｍｏｌ）と２−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノン（２．８４ｇ、１７．１ｍｍｏｌ）を加え、外温８０℃にて１０時間撹拌した。
室温まで冷却後、反応溶液から取り出すためにＴＨＦを用い、減圧濃縮後にヘプタンを加えて沈殿させて目的物である中間体を得た（収量４．４ｇ、収率８５％）。
［工程４］ジケトン体（1-[4-Methoxy-2-(5-methyl-thiophene-2-carbonyl)-phenyl]-ethanone）の合成
Ａｒ気流下、１００ｍｌの３つ口フラスコに、工程３で得られた中間体（２．２５ｇ、７．３９ｍｍｏｌ）を脱水ＴＨＦ（３５ｍｌ）に懸濁させ、３０℃以下にてゆっくりとＰｂ（ＯＡｃ）４（３．９３ｇ、８．８６ｍｍｏｌ）を加えた。一晩撹拌後、反応液を濾過し、ろ液を減圧濃縮後にＣＨ２Ｃｌ２（１００ｍｌ）と蒸留水（１００ｍｌ）とで洗浄／抽出し、濃縮することで目的物であるジケトン体を得た（収量２．２ｇ）。
［工程５］前駆体の合成
Ａｒ気流下、１００ｍｌの３つ口フラスコに、工程４で得られたジケトン体（３．０ｇ、１０．９ｍｍｏｌ）を酢酸３０ｍｌとＥｔＯＨ（１００ｍｌ）に加え、内温６５℃で加熱した。その後、酢酸アンモニウム（５．１ｇ、６６．４ｍｍｏｌ）と塩化アンモニウム（５８３ｍｇ、１０．９ｍｍｏｌ）を加え、５時間そのまま撹拌した。さらに、反応温度を８５℃まで昇温し、約１時間撹拌した。
反応液を室温ｍで冷却し、減圧下、濃縮操作を行った。残渣を水（３００ｍｌ）に注ぎいれ、ＣＨ２Ｃｌ２を用いて抽出操作を行った。得られた有機層を減圧下、濃縮操作を行い、得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー（１００ｇ、展開：ＣＨ２Ｃｌ２→ＣＨ２Ｃｌ２+ＴＨＦ（５０：５０））にて精製を行い、目的物である前駆体を得た（収量８３０ｍｇ、収率２９％）。
［工程６］ＩＲＤ−１の合成
Ａｒ気流下、１００ｍｌの３つ口フラスコに、工程５で得られた前駆体（８３０ｍｇ、１．５８ｍｍｏｌ）を脱水ＣＨ２Ｃｌ２（１００ｍｌ）に溶解させ、５℃まで冷却した。そこへ、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン（６１１ｍｇ、４．７３ｍｍｏｌ）とＢＦ３・ＯＥｔ２（１．３４ｇ、９．４６ｍｍｏｌ）を順次滴下し、室温まで昇温した。約２時間撹拌した後、水（１００ｍｌ）を加え洗浄操作を行った。得られた有機層をシリカゲルクロマトグラフィー（１００ｇ、展開ＣＨ２Ｃｌ２）にて精製を行い、目的物である前記式ＩＲＤ−１で表される化合物を得た（収量６００ｍｇ、収率７０％）。
得られた化合物は、外観が濃青色を呈していた。また、得られた化合物を設定温度２８０℃で１０時間昇華精製を行った。
得られた化合物（ＩＲＤ−１）のＮＭＲスペクトルデータ（溶媒種：ＤＭＳＯ（（ＣＤ３）２ＳＯ））を図５に示す。また、得られた化合物（ＩＲＤ−１）のＭＳスペクトルデータ（Ｍ+＝５４４）を図６に示す。
２．発光素子の製造
（実施例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。
（実施例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、基板を７０〜９０℃に加温した状態で、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ＨＴＬ−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ＩＲＤ−１で表わされる化合物（ピロメテン系ホウ素錯体）を用い、ホスト材料として前記式Ｈ−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０．２５ｗｔ％とした。
＜４＞ 次に、発光層上に、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８０ｎｍの電子輸送層（第１電子輸送層）を形成した。
＜５＞ 次に、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。
＜６＞ 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。
＜７＞ 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。
以上の工程により、発光素子を製造した。
（実施例２）
発光層中の発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を０．５ｗｔ％とした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層中の発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を０．５ｗｔ％とした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例３）
発光層中の発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を１．０ｗｔ％とした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層中の発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）を１．０ｗｔ％とした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例４）
発光層の発光材料として前記式ＩＲＤ−２で表わされる化合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層の発光材料として前記式ＩＲＤ−２で表わされる化合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例５）
発光層の発光材料として前記式ＩＲＤ−４で表わされる化合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層の発光材料として前記式ＩＲＤ−４で表わされる化合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例６）
発光層の発光材料として前記式ＩＲＤ−５で表わされる化合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層の発光材料として前記式ＩＲＤ−５で表わされる化合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例７）
発光層の厚さを１０ｎｍ、電子輸送層の厚さを９５ｎｍとした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層の厚さを１０ｎｍ、電子輸送層の厚さを９５ｎｍとした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例８）
発光層の厚さを５０ｎｍ、電子輸送層の厚さを５５ｎｍとした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層の厚さを５０ｎｍ、電子輸送層の厚さを５５ｎｍとした以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例９）
発光層と電子輸送層（第１電子輸送層）との間に第２電子輸送層を設けた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層と電子輸送層（第１電子輸送層）との間に第２電子輸送層を設けた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
第２電子輸送層の形成は、第１電子輸送層上に、前記ＥＴＬ２−３０で表される化合物（アントラセン系化合物）を真空蒸着法により成膜することにより行った。また、第１電子輸送層の厚さを７０ｎｍ、第２電子輸送層の厚さを１０ｎｍとした。
（実施例１０）
第１電子輸送層の厚さを３０ｎｍ、第２電子輸送層の厚さを５０ｎｍとした以外は、前述した実施例９と同様にして発光素子を製造した。
第１電子輸送層の厚さを３０ｎｍ、第２電子輸送層の厚さを５０ｎｍとした以外は、前述した実施例９と同様にして発光素子を製造した。
（実施例１１）
第１電子輸送層の厚さを５ｎｍ、第２電子輸送層の厚さを７５ｎｍとした以外は、前述した実施例９と同様にして発光素子を製造した。
第１電子輸送層の厚さを５ｎｍ、第２電子輸送層の厚さを７５ｎｍとした以外は、前述した実施例９と同様にして発光素子を製造した。
（比較例１）
発光層のホスト材料としてＡｌｑ３を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層のホスト材料としてＡｌｑ３を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（比較例２）
発光層のホスト材料としてＡｌｑ３を用いた以外は、前述した実施例２と同様にして発光素子を製造した。
発光層のホスト材料としてＡｌｑ３を用いた以外は、前述した実施例２と同様にして発光素子を製造した。
（比較例３）
発光層のホスト材料としてＡｌｑ３を用いた以外は、前述した実施例３と同様にして発光素子を製造した。
発光層のホスト材料としてＡｌｑ３を用いた以外は、前述した実施例３と同様にして発光素子を製造した。
（参考例１）
発光層のホスト材料としてアントラセン系材料（出光興産社製、ＢＨ５１３）を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層のホスト材料としてアントラセン系材料（出光興産社製、ＢＨ５１３）を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（参考例２）
発光層のホスト材料として２種のアントラセン系材料（出光興産社製、ＢＨ５１３、ＨＴ５５０）の混合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
発光層のホスト材料として２種のアントラセン系材料（出光興産社製、ＢＨ５１３、ＨＴ５５０）の混合物を用いた以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
３．評価
各実施例、各比較例および各参考例について、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小型ファイバ光学分光器（オーシャンオプティクス社製 Ｓ２０００）を用いて測定した。発光パワーは光パワー測定機（株式会社エーディーシー製 光パワーメーター ８２３０）を用いて測定した。また、そのときの電圧値（駆動電圧）も測定した。また、そのときの６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域における外部量子効率も測定した。
各実施例、各比較例および各参考例について、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小型ファイバ光学分光器（オーシャンオプティクス社製 Ｓ２０００）を用いて測定した。発光パワーは光パワー測定機（株式会社エーディーシー製 光パワーメーター ８２３０）を用いて測定した。また、そのときの電圧値（駆動電圧）も測定した。また、そのときの６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域における外部量子効率も測定した。
さらに、発光素子に４００ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流し、初期の輝度を測定した後、輝度が初期の輝度の８０％となる時間（ＬＴ８０）を測定した。
これらの測定結果を表１、図７〜図１０に示す。
これらの測定結果を表１、図７〜図１０に示す。
表１から明らかなように、各実施例の発光素子は、近赤外域で発光するととともに、比較例や各参考例の発光素子に比し、発光効率と寿命とのバランスに優れる。
また、図７〜図９に示すように、各実施例の発光素子は、近赤外域以外での発光がほとんどない。これに対し、各比較例および各参考例の発光素子は、近赤外域以外での比較的強い発光が観察された。これは、各実施例の発光素子では、ホスト材料が発光しないのに対し、各比較例および各参考例の発光素子では、ホスト材料が発光するためと推察される。
また、実施例１〜３の発光素子と比較例１〜３の発光素子とを比較すると、図１０に示すように、実施例１〜３の発光素子は、比較例１〜３の発光素子に比べて、外部量子効率が高く、濃度消光性を低減することができる。
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
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
１１０２‥‥キーボード
１１０４‥‥本体部
１１０６‥‥表示ユニット
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
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
１１０２‥‥キーボード
１１０４‥‥本体部
１１０６‥‥表示ユニット
Claims (14)
- 陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより発光する発光層とを有し、
前記発光層は、発光材料として下記式（１）で表わされる化合物を含むとともに、前記発光材料を保持するホスト材料として下記式ＩＲＨ−１で表わされる化合物を含んで構成されていることを特徴とする発光素子。
- 前記ホスト材料は、下記式ＩＲＨ−２で表わされる化合物である請求項１に記載の発光素子。
- 前記ホスト材料は、下記式ＩＲＨ−３で表わされる化合物である請求項１に記載の発光素子。
- 前記ホスト材料は、炭素原子および水素原子で構成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子。
- 前記発光層中における前記発光材料の含有量は、０．２５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子。
- 前記発光層と前記陰極との間に設けられ、アントラセン骨格を有する化合物を含んで構成されている電子輸送層を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
- 前記電子輸送層は、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を含んで構成されている第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層と前記発光層との間に設けられ、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を含んで構成されている第２電子輸送層と、を有する請求項６に記載の発光素子。
- 前記第２電子輸送層の厚さは、前記第１電子輸送層の厚さよりも厚い請求項７に記載の発光素子。
- 前記第２電子輸送層の厚さは、１０ｎｍ以上７５ｎｍ以下である請求項７または８に記載の発光素子。
- 前記電子輸送層の厚さは、５５ｎｍ以上９５ｎｍ以下である請求項６ないし９のいずれか１項に記載の発光素子。
- 前記発光層の厚さは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光素子。
- 請求項１ないし１１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。
- 請求項１ないし１１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。
- 請求項１ないし１１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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