(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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７００ｎｍ以上の波長域の光を発光する発光層と、
前記発光層と前記陰極との間に設けられ、前記陰極側に位置する第１電子輸送層と、前記発光層側に位置する第２電子輸送層とを備える電子輸送層とを有し、
前記第１電子輸送層は、アントラセン骨格と含窒素複素環骨格とを有する第１アントラセン系化合物を含み、かつ、その平均厚さが８ｎｍ未満であり、
前記第２電子輸送層は、複素環骨格を有しないアントラセン骨格を有する第２アントラセン系化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１アントラセン系化合物のＨＯＭＯと前記第２アントラセン系化合物のＨＯＭＯとの差、および、前記第１アントラセン系化合物のＬＵＭＯと前記第２アントラセン系化合物のＬＵＭＯとの差は、それぞれ、０．２ｅＶ以上である請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第２アントラセン系化合物の電子移動度は、前記第１アントラセン系化合物の電子移動度よりも大きい請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２電子輸送層は、その平均厚さが２５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層は、発光材料と、前記発光材料を保持するホスト材料とを含んで構成され、
前記発光材料、前記ホスト材料、前記第１アントラセン系化合物および前記第２アントラセン系化合物は、それぞれ、ガラス転移温度が１２５℃以上のものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層と前記陽極との間に設けられた正孔注入層を備え、
前記正孔注入層は、正孔注入性を有する材料と、前記第１アントラセン系化合物および前記第２アントラセン系化合物のうちの少なくとも一方とを含んで構成される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記陽極と前記陰極との間に５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下の電流密度で通電して用いられる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項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。
【請求項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認証装置。
【請求項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電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
しかしながら、従来では、７００ｎｍを超える長波長域（近赤外域）で発光させることができるものの高効率、かつ長寿命な素子を実現することはできなかった。また、近赤外域で発光する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等として、その実現が望まれている。
【０００６】
また、発光素子の高効率化および長寿命化を図ることを目的に、例えば特許文献３のように、電子注入層として、アザインドリジン系材料を含むものが提案されているが、この場合においても、生体認証用の光源等に用いるには、十分に高効率化および長寿命化が図られているとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０９１０７３号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０５７０号公報
【特許文献３】特開２００４−２２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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７００ｎｍ以上の波長域の光を発光する発光層と、
前記発光層と前記陰極との間に設けられ、前記陰極側に位置する第１電子輸送層と、前記発光層側に位置する第２電子輸送層とを備える電子輸送層とを有し、
前記第１電子輸送層は、アントラセン骨格と含窒素複素環骨格とを有する第１アントラセン系化合物を含み、かつ、その平均厚さが８ｎｍ未満であり、
前記第２電子輸送層は、複素環骨格を有しないアントラセン骨格を有する第２アントラセン系化合物を含むことを特徴とする。
これにより、近赤外域で発光する高効率かつ長寿命な発光素子とすることができる。
【００１０】
本発明の発光素子では、前記第１アントラセン系化合物のＨＯＭＯと前記第２アントラセン系化合物のＨＯＭＯとの差、および、前記第１アントラセン系化合物のＬＵＭＯと前記第２アントラセン系化合物のＬＵＭＯとの差は、それぞれ、０．２ｅＶ以上であることが好ましい。
【００１１】
これにより、正孔が第２電子輸送層から第１電子輸送層へ抜けてしまうのを低減しつつ、電子を第１電子輸送層から第２電子輸送層に円滑に輸送することができるため、発光素子の高効率化が図られる。
【００１２】
本発明の発光素子では、前記第２アントラセン系化合物の電子移動度は、前記第１アントラセン系化合物の電子移動度よりも大きいことが好ましい。
【００１３】
これにより、第１電子輸送層から第２電子輸送層により円滑に電子を輸送することができる。
【００１４】
本発明の発光素子では、前記第２電子輸送層は、その平均厚さが２５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
これにより、第１電子輸送層に正孔が到達するのを防止するブロック層として機能を、第２電子輸送層に好適に発揮させることができる。
【００１６】
本発明の発光素子では、前記発光層は、発光材料と、前記発光材料を保持するホスト材料とを含んで構成され、
前記発光材料、前記ホスト材料、前記第１アントラセン系化合物および前記第２アントラセン系化合物は、それぞれ、ガラス転移温度が１２５℃以上のものであることが好ましい。
【００１７】
これにより、陽極と陰極との間にたとえ５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下程度の電流密度で通電して発光素子を使用したとしても、発光層および電子輸送層が流動性を帯びるのを抑制または防止することができるため、これに起因する、発光素子の発光効率の低下が抑制または防止される。
【００１８】
本発明の発光素子では、前記発光層と前記陽極との間に設けられた正孔注入層を備え、
前記正孔注入層は、正孔注入性を有する材料と、前記第１アントラセン系化合物および前記第２アントラセン系化合物のうちの少なくとも一方とを含んで構成されることが好ましい。
【００１９】
これにより、電子が発光層から抜けて、たとえ正孔注入層中に電子が注入されたとしても、第１アントラセン系化合物および第２アントラセン系化合物のうちの少なくとも一方により電子を輸送することができるため、注入された電子により正孔注入性を有する材料が変質・劣化するのを抑制または防止することができる。その結果、発光素子の長寿命化を図ることができる。
【００２０】
本発明の発光素子は、前記陽極と前記陰極との間に５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下の電流密度で通電して用いられることが好ましい。
本発明の発光素子は、このようなものに好適に適用される。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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。
【図２】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３】本発明の認証装置の実施形態を示す図である。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
特に、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、および、下記式（ＩＲＤ３）で表わされる化合物であるピロメテン系ホウ素錯体等を発光材料として含んでいることにより、７００ｎｍ以上の波長域のような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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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リールアミン系化合物、テトラアリールアミン系化合物（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。
【００５０】
【化１】
0006331779.tif 000002
【００５１】
【化２】
0006331779.tif 000003
【００５２】
【化３】
0006331779.tif 000004
【００５３】
また、正孔注入層４の構成材料（正孔注入性を有する材料）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。
【００５４】
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。
【００５５】
さらに、正孔注入層４の構成材料（正孔注入性を有する材料）は、そのガラス転移温度（Ｔｇ）が１２５℃以上のものであることが好ましい。発光素子１は、例えば、後述する認証装置が備える発光素子に適用して用いられ、この場合、陽極と陰極との間に５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下程度の電流密度で通電して用いられるが、このような電流密度で通電すると、蓄熱による熱により発光素子内部の温度が上昇し、これに起因して、発光素子の各層が流動性を帯び、その結果、発光素子の発光効率の低下を招くおそれがあった。これに対して、正孔注入層４の構成材料を、Ｔｇが１２５℃以上のものとすることにより、正孔注入層４が流動性を帯びるのを抑制または防止することができるため、これに起因する、発光素子１の発光効率の低下を抑制または防止することができる。
【００５６】
また、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）の他に、さらに、後述する電子輸送層６に含まれる第１アントラセン系化合物および第２アントラセン系化合物のうちの少なくとも一方を含んで構成されることが好ましい。これにより、電子が発光層５から抜けて、たとえ正孔注入層４中に電子が注入されたとしても、第１アントラセン系化合物および第２アントラセン系化合物により電子を輸送することができるため、注入された電子により正孔注入性を有する材料が変質・劣化するのを抑制または防止することができる。その結果、発光素子１の長寿命化を図ることができる。
【００５７】
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。
【００５８】
（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。
【００５９】
この発光層５は、７００ｎｍ以上の波長域（近赤外域）での発光を得るものであれば特に限定されないが、発光ドーパントとして機能する発光材料を含んで構成される。
【００６０】
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）、および、下記式（ＩＲＤ３）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、７００ｎｍ以上の波長域（近赤外域）で発光するものとし得る。
【００６１】
【化４】
0006331779.tif 000005
［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。］
【００６２】
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１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。
【００６３】
上記のような基Ｒを備えるチアジアゾール系化合物１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。
【００６４】
【化５】
0006331779.tif 000006
【００６５】
【化６】
0006331779.tif 000007
［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。］
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
【化７】
0006331779.tif 000008
【００６９】
【化８】
0006331779.tif 000009
【００７０】
【化９】
0006331779.tif 000010
【００７１】
【化１０】
0006331779.tif 000011
［前記式（ＩＲＤ３）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。］
【００７２】
ここで、前記式（ＩＲＤ３）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。
【００７３】
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。
【００７４】
また、発光層５に用いる発光材料としては、前記式（ＩＲＤ３）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、具体的には、例えば、下記式ＩＲＤ３−１〜ＩＲＤ３−５で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
【００７５】
【化１１】
0006331779.tif 000012
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
発光層５に用いるホスト材料は、特に限定されないが、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ことが特に好ましい。
【００７９】
【化１２】
0006331779.tif 000013
［前記式ＩＲＨ−１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。］
【００８０】
前述したような発光材料として挙げた各種化合物（ベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物等）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。
【００８１】
一方、前記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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。なお、このような現象は、アントラセン系材料の他、ペンタセン系材料についても同様に生じる。
【００８４】
このようなことから、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ため、ホスト材料として好ましく用いられる。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
【化１３】
0006331779.tif 000014
［前記式ＩＲＨ−２、ＩＲＨ−３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。］
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
【化１４】
0006331779.tif 000015
【００９２】
【化１５】
0006331779.tif 000016
【００９３】
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。
【００９４】
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、０．５ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．７５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下であるのがより好ましく、１．０ｗｔ％以上２．０ｗｔ％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。
【００９５】
さらに、発光材料およびホスト材料は、それぞれ、そのガラス転移温度（Ｔｇ）が１２５℃以上のものであることが好ましい。これにより、陽極３と陰極８との間にたとえ５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下程度の電流密度で通電して発光素子１を使用したとしても、発光層５が流動性を帯びるのを抑制または防止することができるため、これに起因する、発光素子１の発光効率の低下が抑制または防止される。
【００９６】
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。
【００９７】
（電子輸送層）
電子輸送層６は、発光層５と電子注入層７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。
【００９８】
この電子輸送層６は、本発明では、図１に示すように、陰極８側に位置する第１電子輸送層６ｂと、発光層５側に位置する第２電子輸送層６ａとを有している。すなわち、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。
【００９９】
＜第１電子輸送層＞
第１電子輸送層６ｂは、アントラセン骨格と含窒素複素環骨格とを有する第１アントラセン系化合物を含み、かつ、その平均厚さが８ｎｍ未満の厚さを備えるものである。
【０１００】
ここで、アントラセン骨格を有する化合物は、電子輸送性に優れる化合物である。また、含窒素複素環骨格を有する化合物は、電子注入層７を介した陰極８からの電子注入性に優れる化合物である。そのため、電子注入層７に接触して設けられる第１電子輸送層６ｂの構成材料として、アントラセン骨格と含窒素複素環骨格とを有する第１アントラセン系化合物を用いることにより、第１電子輸送層６ｂは、優れた電子輸送性と、電子注入層７を介した陰極８からの電子注入性との双方を併せ持つものとなる。
【０１０１】
また、第１電子輸送層６ｂは、その平均厚さが８ｎｍ未満のように薄く設定されている。
【０１０２】
第１電子輸送層６ｂは、その構成材料として、含窒素複素環骨格を含む第１アントラセン系化合物が用いられるが、このような含窒素複素環骨格を含んでいることに起因して、第１アントラセン系化合物は、結晶性を示すものとなる。そのため、発光素子１を、陽極３と陰極８との間に対して５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下程度の電流密度による通電を繰り返して使用すると、第１電子輸送層６ｂ中において、第１アントラセン系化合物が結晶化する傾向を示す。しかしながら、本発明では、第１電子輸送層６ｂの平均厚さを８ｎｍ未満のように薄く設定しているため、第１アントラセン系化合物の結晶化に起因する、第１電子輸送層６ｂの変質・劣化を抑制することができ、その結果、発光素子１の長寿命化が図られる。
【０１０３】
さらに、正孔が第２電子輸送層６ａから抜けて、たとえ第１電子輸送層６ｂ中に正孔が注入されたとしても、第１電子輸送層６ｂの厚さが薄いため、正孔は、この第１電子輸送層６ｂをさらに抜けて、電子注入層７または陰極８において消滅する。そのため、かかる観点からも、第１電子輸送層６ｂの変質・劣化を抑制することができ、その結果、発光素子１の長寿命化が図られる。
【０１０４】
なお、第１電子輸送層６ｂは、その平均厚さが８ｎｍ未満であればよいが、特に、３ｎｍ以上、５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、第１電子輸送層６ｂとしての機能を発揮させつつ、第１電子輸送層６ｂの膜厚を薄く設定することにより得られる効果をより顕著に発揮させることができる。
【０１０５】
また、含窒素複素環骨格としては、複素環中に窒素原子を有するものであれば特に限定されないが、例えば、アザインドリジン骨格、オキサジアゾール骨格、ピリジン骨格、ピリミジン骨格、キノキサリン骨格、および、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン骨格等が挙げられるが、中でも、アザインドリジン骨格であることが好ましい。アザインドリジン骨格は、金属材料に対する親和性が低い骨格である。そのため、第１電子輸送層６ｂに接する電子注入層７に含まれるアルカリ金属やアルカリ土類金属等を取り込み、これに起因して、第１電子輸送層６ｂの電子輸送性および電子注入性が低下するのを抑制または防止することができる。
【０１０６】
したがって、第１アントラセン系化合物としては、アントラセン骨格とアザインドリジン骨格と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）が好ましく用いられる。これにより、第２電子輸送層６ａへ電子を長期に亘って効率的に輸送・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。
【０１０７】
この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、第２電子輸送層６ａへ電子を長期に亘ってより効率的に輸送・注入することができる。その結果、発光素子１の発光効率をより高めることができる。
【０１０８】
この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。
【０１０９】
【化１６】
0006331779.tif 000017
［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。］
【０１１０】
【化１７】
0006331779.tif 000018
【０１１１】
【化１８】
0006331779.tif 000019
【０１１２】
【化１９】
0006331779.tif 000020
【０１１３】
なお、このようなアザインドリジン系化合物は、前述の通り、電子輸送性および電子注入性に優れるが、その理由は、以下に示すものによると考えられる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、第１電子輸送層６ｂの陽極３側に隣接する層、すなわち第２電子輸送層６ａへ受け渡す機能とを有する。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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、第２電子輸送層６ａの構成材料である第２アントラセン系材料と軌道の重なりが大きくなるため、第２アントラセン系材料へ電子を容易に受け渡すことができる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
＜第２電子輸送層＞
第２電子輸送層６ａは、複素環骨格を有しないアントラセン骨格を有する第２アントラセン系化合物を含むものである。換言すれば、第２電子輸送層６ａ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第２アントラセン系化合物を含むものである。
【０１２１】
アントラセン骨格を有する化合物は、電子輸送性に優れる化合物である。また、第２アントラセン系化合物を、複素環骨格を有しないものとすることで、正孔の移動による酸化・還元に対して比較的強いものとなるため、正孔により変質・劣化するのを抑制することができる。
【０１２２】
ここで、発光層５が備える発光材料は、バンドギャップが小さい材料であるため、ホスト材料とのHOMO、LUMO準位の差が大きくなる。特に、電子吸引性の強い骨格を持つチアジアゾール系化合物や、ベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物を発光材料として用いると、発光層内で電子は準位的に発光材料にトラップされ易く、電子移動に制限が加わると考えられることから、発光層５内を移動するキャリアは、正孔が主体となる。その結果、発光層５から電子輸送層６に突き抜ける正孔の数が増大する傾向を示す。
【０１２３】
そのため、例えば、発光層５に接して設けられる電子輸送層を含窒素複素環骨格を有する化合物とすると、この化合物は、正孔に対する耐久性が低いため、発光層５から突き抜けてきた正孔により劣化してしまい、その結果、発光素子の素子寿命が短くなるという問題が生じる。
【０１２４】
これに対して、本発明では、発光層５に接して設けられる第２電子輸送層６ａを、複素環骨格を有しないアントラセン骨格を有する第２アントラセン系化合物を含むものとしていることから、発光層５から突き抜けてきた正孔により第２電子輸送層６ａが変質・劣化するのを抑制または防止することができる。
【０１２５】
そして、この第２電子輸送層６ａが、第１電子輸送層６ｂに正孔が到達するのを防止するブロック層として機能するため、含窒素複素環骨格を有する第１アントラセン系化合物を含む第１電子輸送層６ｂが正孔により変質・劣化するのを抑制または防止することができる。
【０１２６】
なお、第２電子輸送層６ａの平均厚さは、発光層５に含まれる発光材料の種類によっても若干異なるが、２５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、第１電子輸送層６ｂに正孔が到達するのを防止するブロック層として機能を、第２電子輸送層６ａに好適に発揮させることができる。
【０１２７】
また、第２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。
【０１２８】
【化２０】
0006331779.tif 000021
【０１２９】
【化２１】
0006331779.tif 000022
【０１３０】
【化２２】
0006331779.tif 000023
【０１３１】
【化２３】
0006331779.tif 000024
【０１３２】
また、第２電子輸送層６ａの構成材料（第２アントラセン系材料）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。
【０１３３】
さらに、第２電子輸送層６ａの構成材料（第２アントラセン系材料）のＨＯＭＯは、第１電子輸送層６ｂの構成材料（第１アントラセン系材料）のＨＯＭＯとの差が０．２ｅＶ以上であり、かつ、第２電子輸送層６ａの構成材料（第２アントラセン系材料）のＬＵＭＯは、第１電子輸送層６ｂの構成材料（第１アントラセン系材料）のＬＵＭＯとの差が０．２ｅＶ以上であることが好ましい。これにより、正孔が第２電子輸送層６ａから第１電子輸送層６ｂへ抜けてしまうのを低減しつつ、電子を第１電子輸送層６ｂから第２電子輸送層６ａに円滑に輸送することができるため、発光素子１の高効率化が図られる。
【０１３４】
また、第２電子輸送層６ａの構成材料（第２アントラセン系材料）の電子移動度は、第１電子輸送層６ｂの構成材料（第１アントラセン系材料）の電子移動度よりも大きいことが好ましい。これにより、電子を第１電子輸送層６ｂから第２電子輸送層６ａにより円滑に輸送することができる。
【０１３５】
さらに、第２電子輸送層６ａの構成材料（第２アントラセン系化合物）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。
【０１３６】
また、第１電子輸送層６ｂの構成材料（第１アントラセン系化合物）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。
【０１３７】
さらに、第１アントラセン系化合物および第２アントラセン系化合物は、それぞれ、そのガラス転移温度（Ｔｇ）が１２５℃以上のものであることが好ましい。これにより、陽極３と陰極８との間にたとえ５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下程度の電流密度で通電して発光素子１を使用したとしても、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）が流動性を帯びるのを抑制または防止することができるため、これに起因する、発光素子１の発光効率の低下が抑制または防止される。
【０１３８】
（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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
（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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
以上のように構成された発光素子１によれば、発光層５の発光材料としてベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物を用いるとともに、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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
［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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
［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。
【０１６１】
［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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
［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。
【０１６５】
［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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
（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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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り、上述した本発明の発光素子１が適用される。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
（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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
この光源１００Ｂに用いられる発光素子は、通常、５００Ａ／ｃｍ２以上、１０００Ａ／ｃｍ２以下程度の電流密度で通電して使用されるが、このような発光素子に、高効率かつ長寿命化された本発明の発光素子１が好適に用いられる。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
（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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【実施例】
【０１９６】
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
（ＩＲＤ１−２の製造）
【０１９７】
【化２４】
0006331779.tif 000025
【０１９８】
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）を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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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、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。
【０２０６】
これにより、ＨＰＬＣ純度９９％の化合物（ｅ）（前記式ＩＲＤ１−２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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
＜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３０ｎｍの正孔注入層を形成した。
なお、前記式ＨＩＬ−１で表わされる化合物のＴｇは、１３３℃であった。
【０２１１】
＜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ＩＲＤ１−２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Ｈ−１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２．０ｗｔ％とした。
なお、前記式Ｈ−１で表わされる化合物のＴｇは、１５４℃であった。
【０２１２】
＜４＞  次に、発光層上に、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し、平均厚さ５５ｎｍの第２電子輸送層を形成した。
【０２１３】
なお、ＥＴＬ２−３０で表される化合物のＨＯＭＯは６．０ｅＶ、ＬＵＭＯは３．０ｅＶであり、電子移動度は４．５×１０-５ｃｍ２／Ｖ・ｓであった。また、前記式ＥＴＬ２−３０で表わされる化合物のＴｇは、１２８℃であった。
【０２１４】
＜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５ｎｍの第１電子輸送層を形成した。
【０２１５】
なお、ＥＴＬ１−３で表される化合物のＨＯＭＯは５．９ｅＶ、ＬＵＭＯは２．９ｅＶであり、電子移動度は１．５×１０-６ｃｍ２／Ｖ・ｓであった。また、前記式ＥＴＬ１−３で表わされる化合物のＴｇは、１２８℃であった。
【０２１６】
＜６＞  次に、第１電子輸送層（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。
【０２１７】
＜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。
【０２１８】
＜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、実施例１の発光素子を製造した。
【０２１９】
（実施例２〜５）
前記工程＜５＞において形成する第１電子輸送層の平均厚さを表１に示すように変更したこと以外は、前述した実施例１と同様にして実施例２〜５の発光素子を製造した。
【０２２０】
（実施例６）
第１電子輸送層の形成を、前記工程＜２＞に代えて下記工程＜２’＞としたこと以外は、前述した実施例１と同様にして実施例６の発光素子を製造した。
【０２２１】
＜２’＞  ＩＴＯ電極上に、前記式ＨＩＬ−１で表わされる化合物（アミン系化合物）と、前記ＥＴＬ２−３０で表される化合物（アントラセン系化合物）とを１：１のモル比で真空蒸着法により共蒸着することで成膜し、平均厚さ３０ｎｍの正孔注入層を形成した。
【０２２２】
（比較例１）
前記工程＜４＞における第２電子輸送層の形成を省略し、さらに、前記工程＜５＞において形成する第１電子輸送層の平均厚さを６０ｎｍとしたこと以外は、前述した実施例１と同様にして比較例１の発光素子を製造した。
【０２２３】
（比較例２〜５）
前記工程＜５＞において形成する第１電子輸送層の平均厚さを表１に示すように変更したこと以外は、前述した実施例１と同様にして比較例２〜５の発光素子を製造した。
【０２２４】
３．評価
各実施例および各比較例の発光素子について、それぞれ、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６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域における発光強度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、その測定結果に基づいて、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域における外部量子効率（ＥＱＥ（％））を測定した。
【０２２５】
また、発光素子に６００ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流し、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に示す。
【０２２６】
【表１】
0006331779.tif 000026
【０２２７】
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、比較例の発光素子に比し、長寿命化が図られていることが判った。
【０２２８】
さらに、実施例２、３、６の発光素子の通り、第１電子輸送層の平均厚さを３〜４ｎｍに設定すること、または、正孔注入層をアミン系化合物（トリアリールアミン系化合物）とアントラセン系化合物との混合物で構成することにより、発光素子の更なる長寿命化が図られることが判った。
【０２２９】
また、各実施例（特に、実施例１、６）の発光素子と比較例１の発光素子とを比較すると、各実施例（特に、実施例１、６）の発光素子は、比較例１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。
【符号の説明】
【０２３０】
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
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
１１０２‥‥キーボード
１１０４‥‥本体部
１１０６‥‥表示ユニット
Ｆ‥‥生体
【図１】
0006331779.tif 000027
【図２】
0006331779.tif 000028
【図３】
0006331779.tif 000029
【図４】
0006331779.tif 000030