説明

発光素子、発光装置および電子機器

【課題】高効率かつ長寿命に赤外線を発光する赤外線発光層と、高効率かつ長寿命に可視光を発光する可視光発光層とを備える発光素子、およびかかる発光素子を備える発光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11と、陽極3と陰極11との間に設けられた、可視光を発光する可視光発光層7、および赤外線を発光する赤外線発光層6とを有する。また、前記赤外線発光層は、発光材料として、チアジアゾール系化合物を含有するのが好ましい。

【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、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を超える長波長域すなわち近赤外域の赤外線を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。
【0004】
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。
したがって、近赤外域で発光する発光層と、可視光領域で発光する発光層とを備える発光素子の実現も考えられるが、かかる発光素子に適用すると、可視光領域における長期の発光を実現し得るものの、近赤外領域における長期の発光を実現することが出来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−091973号公報
【特許文献2】特開2001−110570号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、高効率かつ長寿命に赤外線を発光する赤外線発光層と、高効率かつ長寿命に可視光を発光する可視光発光層とを備える発光素子、およびかかる発光素子を備える発光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】
【0007】
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た、可視光を発光する可視光発光層、および赤外線を発光する赤外線発光層とを有することを特徴とする。
これにより、高効率かつ長寿命に赤外線を発光する赤外線発光層と、高効率かつ長寿命に可視光を発光する可視光発光層とを備える発光素子とすることができる。
【0008】
本発明の発光素子では、前記赤外線発光層は、発光材料として、チアジアゾール系化合物を含有することが好ましい。
チアジアゾール系化合物は、近赤外域で発光させることができることから、赤外線発光層の発光材料として好適に用いられる。
【0009】
本発明の発光素子では、前記チアジアゾール系化合物は、下記式(1A)で表わされることが好ましい。
【化1】

[式(1A)中、AおよびB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、トリアリールアミンを示す。]
かかる構成のチアジアゾール系化合物は、近赤外域で発光させることができることから、赤外線発光層の発光材料として好適に用いられる。
【0010】
本発明の発光素子では、前記チアジアゾール系化合物は、下記式(1B)で表わされることが好ましい。
【化2】

[式(1B)中、A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、トリアリールアミンを示す。]
かかる構成のチアジアゾール系化合物は、近赤外域で発光させることができることから、赤外線発光層の発光材料として好適に用いられる。
【0011】
本発明の発光素子では、前記チアジアゾール系化合物は、下記式(1C)で表わされることが好ましい。
【化3】

[式(1C)中、AおよびB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、トリアリールアミンを示す。]
かかる構成のチアジアゾール系化合物は、近赤外域で発光させることができることから、赤外線発光層の発光材料として好適に用いられる。
【0012】
本発明の発光素子では、前記赤外線発光層は、発光材料として、下記式(2)で表される白金錯体系化合物を含有することが好ましい。
【化4】

かかる構成の白金錯体系化合物は、近赤外域で発光させることができることから、赤外線発光層の発光材料として好適に用いられる。
【0013】
本発明の発光素子では、前記赤外線発光層は、さらに、前記発光材料を保持するホスト材料を含有することが好ましい。
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、発光素子の発光効率を高めることができる。
【0014】
本発明の発光素子では、前記可視光として白色光を発光することが好ましい。
これにより、かかる構成の発光素子を、照明用光源や、肌診断装置の光源に適用することができる。
本発明の発光素子では、前記可視光として緑色光を発光することが好ましい。
これにより、かかる構成の発光素子を、脈拍測定装置および認証装置の光源に適用することができる。
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。
これにより、信頼性に優れる発光装置とすることができる。
本発明の電子機器は、本発明の発光装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れる電子機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の発光素子の第1実施形態を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の発光素子の第2実施形態を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明の発光素子の第3実施形態を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の発光素子の第4実施形態を模式的に示す断面図である。
【図5】本発明の発光素子の第5実施形態を模式的に示す断面図である。
【図6】本発明の発光装置を適用した照明用光源の実施形態を示す図である。
【図7】本発明の発光装置を適用した肌診断装置の実施形態を示す図である。
【図8】本発明の発光装置を適用した脈拍測定装置の実施形態を示す図である。
【図9】本発明の発光装置を適用した認証装置の実施形態を示す図である。
【図10】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11】実施例1〜4の発光素子における発光スペクトルを示す図である。
【図12】実施例5〜8の発光素子における発光スペクトルを示す図である。
【図13】参考例1、2の発光素子における発光スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の発光素子、発光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。
<第1実施形態>
まず、本発明の発光素子の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の発光素子の第1実施形態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。
【0017】
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と正孔輸送層5と赤外線発光層6と赤色発光層7Rと第1中間層8Aと青色発光層7Bと緑色発光層7Gと電子輸送層9と電子注入層10と陰極11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11との間に、陽極3側から陰極11側へ正孔注入層4と正孔輸送層5と赤外線発光層6と赤色発光層7Rと第1中間層8Aと青色発光層7Bと緑色発光層7Gと電子輸送層9と電子注入層10とがこの順で積層された積層体14が介挿されている。
【0018】
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12で封止されている。
このような発光素子1にあっては、赤外線発光層6、赤色発光層7R、青色発光層7B、および緑色発光層7Gの各発光層に対し、陰極11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、各発光層では、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)を放出する。そのため、赤外線発光層6が赤外線を発光するとともに、赤色発光層7R、青色発光層7B、および緑色発光層7Gがそれぞれ赤色、青色、および緑色の可視光を発光する。これにより、発光素子1は、赤外線と白色の可視光とを発光する。なお、本実施形態では、赤色発光層7R、青色発光層7B、および緑色発光層7Gの3層により、可視光を発光する可視光発光層7が構成される。
【0019】
また、本実施形態では、発光素子1は、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間に第1中間層8Aを有しているので、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での正孔および電子の移動を調整することができるため、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での励起子のエネルギー移動を阻止することができる。その結果、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとがそれぞれバランスよく発光することとなり、発光素子1は、可視光として、より確実に白色発光するものとなる。
【0020】
さらに、赤外線発光層6は、その発光材料として、後述するようなものを用いることにより、近赤外域で発光するものとし得る。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。
【0021】
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。
【0022】
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11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。
【0023】
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、後述する正孔注入層4を介して正孔輸送層5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。
【0024】
陽極3の構成材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、SnO、Sb含有SnO、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。
【0025】
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。
【0026】
[陰極]
一方、陰極11は、後述する電子注入層10を介して電子輸送層9に電子を注入する電極である。この陰極11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11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。
【0027】
特に、陰極11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11の構成材料として用いることにより、陰極11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11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11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11側から光を透過させる必要があるので、陰極11の平均厚さは、1〜50nm程度であるのが好ましい。
【0028】
[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。
このように陽極3と後述する正孔輸送層5との間に正孔注入層4を設けることにより、陽極3からの正孔性を向上させ、その結果、発光素子1の発光効率を高めることができる。
【0029】
この正孔注入層4は、正孔注入性を有する材料(すなわち正孔注入性材料)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、特に限定されないが、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’−ジアミン等が挙げられる。
【0030】
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を用いるのがより好ましい。
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。
なお、正孔注入層4は、陽極3および正孔輸送層5の構成材料によっては、省略してもよい。
【0031】
[正孔輸送層]
正孔輸送層5は、陽極3から正孔注入層4を介して注入された正孔を赤外線発光層6まで輸送する機能を有する(すなわち正孔輸送性を有する)ものである。
この正孔輸送層5は、正孔輸送性を有する材料(すなわち正孔輸送性材料)を含んで構成されている。
【0032】
この正孔輸送層5に含まれる正孔輸送性材料には、各種p型の高分子材料や、各種p型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができ、例えば、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(NPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)等のテトラアリールベンジジン誘導体、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはその誘導体(アミン系化合物)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。
【0033】
中でも、正孔輸送層5に含まれる正孔輸送性材料としては、正孔注入性および正孔輸送性に優れるという観点から、アミン系材料であるのが好ましく、ベンジジン誘導体(ベンジジン骨格を有する材料)であるのがより好ましい。
このような正孔輸送層5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。
【0034】
[赤外線発光層]
この赤外線発光層6は、前述した陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光として赤外線を発光するものである。
このような赤外線発光層6は、発光光として赤外線を発光する発光材料を含んで構成されていればよいが、特に、700nm以上1500nm以下の波長域である近赤外域の赤外線を発光する発光材料を含んで構成されているのが好ましい。
【0035】
このような近赤外域の赤外線を発光する発光材料としては、特に、チアジアゾール系化合物および白金錯体系化合物が好ましく用いられる。
チアジアゾール系化合物としては、下記式(1A)、(1B)、(1C)で表わされる化合物が挙げられる。
まず、下記式(1A)で表わされる化合物について説明する。
【0036】
【化5】

[式(1A)中、AおよびB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、トリアリールアミンを示す。]
【0037】
このようなチアジアゾール系化合物を発光材料として含む構成とすることで、赤外線発光層6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。
特に、赤外線発光層6に用いる発光材料(チアジアゾール系化合物)としては、下記式(2A)または式(3A)で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
【0038】
【化6】

[式(2A)、(3A)中、A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、トリアリールアミンを示す。]
【0039】
すなわち、前記式(1A)において、Bがそれぞれフェニル基またはメチル基であるのが好ましい。
フェニル基およびメチル基は、それぞれ化学的安定性が比較的高い。そのため、かかる化合物を赤外線発光層6に含まれる発光材料として用いることにより、赤外線発光層6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、発光材料の分子量を比較的小さく抑えることができることから、気相成膜を用いて赤外線発光層6を高精度に形成することができる。その結果、この点でも、発光素子1の高効率化および長寿命化を図ることが可能となる。
さらに、赤外線発光層6に用いる発光材料としては、下記式(4A)〜(9A)で表わされる化合物を用いるのが好ましく、具体的には、特に、下記式D−1〜D−3で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
【0040】
【化7】

【0041】
【化8】

[式(4A)〜(9A)中、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を示す。また、隣合う2つのRの炭素同士が連結して環状をなしていてもよい。]
【0042】
【化9】

【0043】
次に、下記式(1B)で表わされる化合物について説明する。
【0044】
【化10】

[式(1B)中、A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、トリアリールアミンを示す。]
【0045】
このようなチアジアゾール系化合物を発光材料として含む構成とすることで、赤外線発光層6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。
特に、赤外線発光層6に用いる発光材料としては、下記式(2B)〜(4B)で表わされる化合物を用いるのが好ましく、具体的には、例えば、下記式D−4〜D−6で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
【0046】
【化11】

【0047】
【化12】

【0048】
【化13】

[式(2B)〜(4B)中、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を示す。また、隣り合う2つのRの炭素同士が連結して環状をなしていてもよい。]
【0049】
【化14】

【0050】
【化15】

【0051】
【化16】

【0052】
次に、下記式(1C)で表わされる化合物について説明する。
【0053】
【化17】

[式(1C)中、AおよびB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、トリアリールアミンを示す。]
【0054】
このようなチアジアゾール系化合物を含む発光層6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6に用いる発光材料としては、高効率化および長寿命化を図れるという観点から、化下記式(2C)〜(4C)で表わされる化合物を用いるのが好ましく、具体的には、特に、下記式D−7〜D−9で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
【0055】
【化18】

[式(2C)〜(4C)中、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を示す。また、隣合う2つのRの炭素同士が連結して環状をなしていてもよい。]
【0056】
【化19】

【0057】
また、白金錯体系化合物としては、下記式(2)で表わされる化合物が挙げられる。
【0058】
【化20】

【0059】
このような白金錯体系化合物(具体的にはPt(II) Tetrahenyl tetrabenzo porphrin:Pt(TPTBP))を含む赤外線発光層6によっても、700nm以上の波長域(近赤外域)での発光を得ることができる。
なお、赤外線発光層6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。
【0060】
また、赤外線発光層6の構成材料としては、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用いるのが好ましい。
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。
【0061】
このようなホスト材料としては、用いる発光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、2−t−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(TBADN)等のアントラセン誘導体、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(Alq)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、アセン系材料を用いるのが好ましい。
【0062】
アセン系材料は、前述したような発光材料との不本意な相互材用が少ない。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発光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電子雲と発光材料の電子雲との重なりが大きくなること、(c)アセン系材料の蛍光スペクトルと発光材料の吸収スペクトル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。
【0063】
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。
【0064】
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、アントラセン誘導体(アントラセン系材料)またはテトラセン誘導体(テトラセン系材料)を用いるのが好ましい。
これにより、赤色発光層7Rから赤外線発光層6中のアントラセン系材料またはテトラセン系材料へ電子を効率的に受け渡すことができる。
【0065】
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IRH−1で表わされる化合物を用いるのが好ましく、下記式IRH−2で表わされる化合物を用いるのがより好ましく、下記IRH−3で表わされる化合物を用いるのがさらに好ましい。
【0066】
【化21】

[前記式IRH−1中、nは、1〜12の自然数を示し、Rは置換機または官能基を表し、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、前記式IRH−2、IRH−3中、R〜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。また、R〜Rは、互いに同じであっても異なっていてもよい。]
【0067】
また、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H1−1〜H1−11で表わされる化合物、下記式H1−12〜H1−27で表される化合物を用いるのが好ましい。
【0068】
【化22】

【0069】
【化23】

【0070】
また、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IRH−4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く、下記式IRH5〜IRH−8で表わされる化合物を用いるのがより好ましい。
【0071】
【化24】

[前記式IRH−4中、nは、1〜10の自然数を示し、Rは置換基または官能基を表し、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、前記式IRH−5〜IRH−8中、R、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。また、R、Rは、互いに同じであっても異なっていてもよい。]
【0072】
また、アントラセン系材料は、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、アントラセン系材料としては、例えば、下記式H2−1〜H2−16で表わされる化合物、下記式H2−21〜H2−40で表される化合物、下記式H2−51〜H2−70で表される化合物を用いるのが好ましい。
【0073】
【化25】

【0074】
【化26】

【0075】
【化27】

【0076】
なお、このような発光材料およびホスト材料を含む赤外線発光層6中における発光材料の含有量(ドープ量)は、0.01〜10wt%であるのが好ましく、0.1〜5wt%であるのがより好ましい。発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができる。
また、赤外線発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、1〜60nm程度であるのが好ましく、3〜50nm程度であるのがより好ましい。
【0077】
[赤色発光層]
この赤色発光層7Rは、前述した陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光(可視光)として赤色光を発光するものである。
この赤色発光層7Rは、赤色に発光する赤色発光材料を含んで構成されている。
このような赤色発光材料としては、特に限定されず、各種赤色蛍光材料、赤色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
【0078】
赤色蛍光材料としては、赤色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、下記化学式(17)で表わされる化合物(ジインデノペリレン誘導体)等のペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)等を挙げられる。
【0079】
【化28】

【0080】
中でも、赤色発光材料としては、ジインデノペリレン誘導体を用いるのが好ましい。これにより、赤色発光層7Rをより高輝度で赤色発光させることができる。
赤色燐光材料としては、赤色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、これら金属錯体の配位子の内の少なくとも1つがフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものも挙げられる。より具体的には、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C’]イリジウム(アセチルアセトネート)(btp2Ir(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−12H,23H−ポルフィリン−白金(II)、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C’]イリジウム、ビス(2−フェニルピリジン)イリジウム(アセチルアセトネート)が挙げられる。
【0081】
また、赤色発光層7R中には、前述した赤色発光材料の他に、赤色発光材料をゲスト材料とするホスト材料が含まれているのが好ましい。
このホスト材料としては、前記赤外線発光層6に含まれるホスト材料として説明したのと同様のものを用いることができる。
なお、本実施形態のように、赤外線発光層6と赤色発光層7Rとが隣接する構成とする場合、赤外線発光層6が陽極3側に位置する構成とするのが好ましい。これにより、各発光層6、7Rにおける、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【0082】
さらに、この場合、赤色発光層7Rのホスト材料は、赤外線発光層6のホスト材料と同一であるのが好ましい。これにより、双方の発光層6、7R間においてバンドギャップが生じないため、電圧上昇を招くことなく、赤外線と赤色の光とをバランスよく発光させることができるようになる。すなわち、発光層6、7R同士を隣接させたとしても、赤外線と赤色の光との双方をバランスよく発光させることができる。
【0083】
[第1中間層]
この第1中間層8Aは、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの層間にこれらに接するように設けられ、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間でキャリア(正孔および電子)の移動を調整する機能を有するものである。かかる機能により、赤色発光層7Rおよび青色発光層7Bをそれぞれ効率よく発光させることができる。
【0084】
この第1中間層8Aとしては、キャリア(正孔および電子)の移動を調整する機能を有するものであれば、いかなる構成を有するものであってもよいが、特に、前述した赤色発光層7Rのホスト材料と同種または同一の材料を含み、かつ、発光性を有する材料を実質的に含まずに構成されているものであるのが好ましい。
このような第1中間層8Aの構成材料としては、例えば、赤色発光層7Rのホスト材料として説明したのと同様に、アセン系材料を含むものが好適に用いられる。
【0085】
かかる材料を用いれば、第1中間層8Aの最高被占軌道(HOMO)のエネルギー順位を、赤色発光層7Rおよび青色発光層7Bの双方の最高被占軌道(HOMO)のエネルギー順位よりも低く設定することができ、さらに、第1中間層8Aの最低空軌道(LUMO)のエネルギー順位を、赤色発光層7Rおよび青色発光層7Bの双方の最低空軌道(LUMO)のエネルギー順位よりも高く設定することができる。その結果、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での励起子のエネルギー移動がより確実に阻止されることとなる。
【0086】
アセン系材料としては、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、テトラセン(ナフタセン)誘導体、ペンタセン誘導体、ヘキサセン誘導体、ヘプタセン誘導体等が挙げられ、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、テトラセン(ナフタセン)誘導体を用いるのが好ましい。
【0087】
テトラセン(ナフタセン)誘導体としては、特に限定されないが、前述した赤外線発光層6のホスト材料で説明したナフタセン誘導体と同様のものを用いることができる。
このようなナフタセン誘導体は、バイポーラ性を有する。したがって、第1中間層8Aは、赤色発光層7Rから青色発光層7Bへ正孔を円滑に輸送するとともに、青色発光層7Bから赤色発光層7Rへ電子を円滑に輸送することができる。また、第1中間層8Aは、電子および正孔に対して優れた耐性を有する。そのため、第1中間層8Aの劣化を防止し、その結果、発光素子1の耐久性を向上させることができる。
【0088】
このような第1中間層8A中におけるアセン系材料の含有量は、特に限定されないが、10〜90wt%であるのが好ましく、30〜70wt%であるのがより好ましく、40〜60wt%であるのがさらに好ましい。
さらに、第1中間層8Aの構成材料としては、前述したアセン系材料の他に、アミン系材料(アミン誘導体)を含むのが特に好ましい。
【0089】
アミン系材料(すなわちアミン骨格を有する材料)は正孔輸送性に優れ、また、前述したアセン系材料(すなわちアセン骨格を有する材料)は電子輸送性に優れる。これにより、第1中間層8Aは、電子輸送性および正孔輸送性の双方を有するものとなる。すなわち、第1中間層8Aは、バイポーラ性を有するものとなる。このように第1中間層8Aがバイポーラ性を有すると、赤色発光層7Rから第1中間層8Aを介して青色発光層7Bへ正孔を円滑に受け渡すとともに、青色発光層7Bから第1中間層8Aを介して赤色発光層7Rへ電子を円滑に受け渡すことができる。その結果、赤色発光層7Rおよび青色発光層7Bにそれぞれ電子および正孔を効率的に注入して発光させることができる。
【0090】
また、このような第1中間層8Aは、バイポーラ性を有するため、キャリア(電子、正孔)に対する耐性に優れている。その上、アセン系材料が励起子に対する耐性に優れていることから、第1中間層8A中で電子と正孔が再結合して励起子が生成しても、第1中間層8Aの劣化を防止または抑制することができる。これにより、第1中間層8Aの励起子による劣化を防止または抑制し、その結果、発光素子1の耐久性を優れたものとすることができる。
このような第1中間層8Aに用いられるアミン系材料としては、アミン骨格を有し、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、前述した正孔輸送材料のうちのアミン骨格を有する材料を用いることができるが、ベンジジン系アミン誘導体を用いるのが好ましい。
【0091】
特に、ベンジジン系アミン誘導体のなかでも、第1中間層8Aに用いられるアミン系材料としては、2つ以上のナフチル基を導入したものが好ましい。このようなベンジジン系アミン誘導体としては、例えば、下記化学式(22)で表されるようなN,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(α−NPD)や、下記化学式(23)で表されるようなN,N,N’,N’−テトラナフチル−ベンジジン(TNB)などが挙げられる。
【0092】
【化29】

【0093】
【化30】

【0094】
このようなアミン系材料は、一般に、正孔輸送性に優れており、アミン系材料の正孔移動度は、後述するアセン系材料の正孔移動度よりも高い。したがって、赤色発光層7Rから第1中間層8Aを介して青色発光層7Bへ正孔を円滑に受け渡すことができる。
このような第1中間層8A中におけるアミン系材料の含有量は、特に限定されないが、10〜90wt%であるのが好ましく、30〜70wt%であるのがより好ましく、40〜60wt%であるのがさらに好ましい。
【0095】
また、第1中間層8Aの平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nmであるのが好ましく、3〜50nmであるのがより好ましく、5〜30nmであるのがさらに好ましい。これにより、駆動電圧を抑えつつ、第1中間層8Aが赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での正孔および電子の移動を確実に調整することができる。
これに対し、第1中間層8Aの平均厚さが前記上限値を超えると、第1中間層8Aの構成材料等によっては、駆動電圧が著しく高くなったり、発光素子1の発光(特に白色発光)が難しくなったりする場合がある。一方、第1中間層8Aの平均厚さが前記下限値未満であると、第1中間層8Aの構成材料や駆動電圧等によっては、第1中間層8Aが赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での正孔および電子の移動を確実に調整するのが難しくなるおそれがある。
【0096】
[青色発光層]
この青色発光層7Bは、前述した陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光(可視光)として青色光を発光するものである。
この青色発光層7Bは、青色に発光する青色発光材料を含んで構成されている。
このような青色発光材料としては、例えば、各種青色蛍光材料および青色燐光材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
【0097】
青色蛍光材料としては、青色の蛍光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、下記化学式(24A)または下記化学式(24B)で示されるスチリルアミン系化合物等のスチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−1,1’−ビフェニル(BCzVBi)、ポリ[(9.9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジヘキシルオキシフルオレン−2,7−ジイル)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−{2−エトキシヘキシルオキシ}フェニレン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(エチルニルベンゼン)]等が挙げられる。
【0098】
【化31】

【0099】
青色燐光材料としては、青色の燐光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、具体的には、ビス[4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C’]−ピコリネート−イリジウム、トリス[2−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジネート−N,C’]イリジウム、ビス[2−(3,5−トリフルオロメチル)ピリジネート−N,C’]−ピコリネート−イリジウム、ビス(4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C’)イリジウム(アセチルアセトネート)等が挙げられる。
また、青色発光層7B中には、前述した青色発光材料の他に、青色発光材料をゲスト材料とするホスト材料が含まれているのが好ましい。
このようなホスト材料としては、前記赤外線発光層6に含まれるホスト材料として説明したのと同様のものを用いることができる。
【0100】
[緑色発光層]
この緑色発光層7Gは、前述した陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光(可視光)として緑色光を発光するものである。
この緑色発光層7Gは、緑色に発光する緑色発光材料を含んで構成されている。
このような緑色発光材料としては、特に限定されず、各種緑色蛍光材料、緑色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
【0101】
緑色蛍光材料としては、緑色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、クマリン誘導体、下記化学式(25)に示すキナクリドン誘導体等のキナクリドンおよびその誘導体、9,10−ビス[(9−エチル−3−カルバゾール)−ビニレニル]−アントラセン、ポリ(9,9−ジヘキシル−2,7−ビニレンフルオレニレン)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(1,4−ジフェニレン−ビニレン−2−メトキシ−5−{2−エチルヘキシルオキシ}ベンゼン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−(2−エトキシルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]等が挙げられる。
【0102】
【化32】

【0103】
緑色燐光材料としては、緑色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、具体的には、ファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジネート−N,C’)イリジウム(アセチルアセトネート)、ファク−トリス[5−フルオロ−2−(5−トリフルオロメチル−2−ピリジン)フェニル−C,N]イリジウム等が挙げられる。
【0104】
また、緑色発光層7G中には、前述した緑色発光材料の他に、緑色発光材料をゲスト材料とするホスト材料が含まれているのが好ましい。
このホスト材料としては、前記赤外線発光層6に含まれるホスト材料として説明したのと同様のものを用いることができる。
また、このような緑色発光層7Gのホスト材料は、赤色発光層6のホスト材料と同様に、アセン誘導体(アセン系材料)を用いるのが好ましい。これにより、緑色発光層7Gをより高輝度かつ高効率で赤色発光させることができる。
さらに、この緑色発光層7Gのホスト材料は、前述した青色発光層8のホスト材料と同一であるのが好ましい。これにより、双方の発光層8、9間においてバンドギャップが生じないため、緑色の光と青色の光とをバランスよく発光させることができるようになる。
【0105】
[電子輸送層]
電子輸送層9は、陰極11から電子注入層10を介して注入された電子を緑色発光層7Gに輸送する機能を有するものである。
電子輸送層9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(Alq)等の8−キノリノールなしい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。
【0106】
これらの中でも、電子輸送層9に用いる電子輸送性材料としては、アザインドリジン誘導体を用いるのが好ましく、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)を用いるのがより好ましい。
このように、緑色発光層7Gに隣接する電子輸送層9の電子輸送性材料として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化合物を用いているので、電子輸送層9から緑色発光層7Gへ電子を効率的に輸送することができる。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。
【0107】
また、電子輸送層9から緑色発光層7Gへの電子輸送を効率的に行えることから、発光素子1の駆動電圧を低電圧化することができ、それに伴って、発光素子1の長寿命化を図ることができる。
さらに、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化合物は電子およびホールに対する安定性(耐性)に優れるため、この点でも、発光素子1の長寿命化を図ることができる。
【0108】
電子輸送層9に用いる電子輸送性材料(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9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9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ELT−A1〜ELT−A24で表わされるような化合物、下記式ELT−B1〜式ELT−B12で表わされるような化合物、下記ELT−C1〜ELT−C20で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
【0109】
【化33】


【0110】
【化34】

【0111】
【化35】

【0112】
このようなアザインドリジン化合物は、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。
かかるアザインドリジン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。
【0113】
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9の陽極3側に隣接する層、すなわち緑色発光層7G6へ受け渡す機能とを有する。
【0114】
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。
【0115】
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、緑色発光層7G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、緑色発光層7Gのホスト材料へ電子を容易に受け渡すことができる。
【0116】
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。
【0117】
また、電子輸送層9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。
電子輸送層9の平均厚さは、特に限定されないが、1.0〜200nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
【0118】
[電子注入層]
電子注入層10は、陰極11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10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。
【0119】
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10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10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。
【0120】
アルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、LiO、LiO、NaS、NaSe、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、CaF、BaF、SrF、MgF、BeF等が挙げられる。
【0121】
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10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10は、陰極11および電子輸送層9の構成材料や厚さ等によっては、省略してもよい。
【0122】
[封止部材]
封止部材12は、陽極3、積層体14、および陰極11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12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。
【0123】
封止部材12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12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12と陽極3、積層体14および陰極11との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。
【0124】
また、封止部材12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、赤外線発光層6の発光材料としてチアジアゾール系化合物を用いるとともに、赤外線発光層6のホスト材料に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。
【0125】
[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。
[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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
[3] 次に、正孔注入層4上に正孔輸送層5を形成する。
正孔輸送層5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、正孔輸送性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔輸送層形成用材料を、正孔注入層4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。
【0129】
[4] 次に、正孔輸送層5上に、赤外線発光層6を形成する。
赤外線発光層6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。
[5] 次に、赤外線発光層6上に、赤色発光層7Rを形成する。
赤色発光層7R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ことができる。
【0130】
[6] 次に、赤色発光層7R上に、第1中間層8Aを形成する。
第1中間層8A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ことができる。
また、第1中間層8Aは、例えば、その構成材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる第1中間層形成用材料を、赤色発光層7R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。
【0131】
[7] 次に、第1中間層8A上に、青色発光層7Bを形成する。
青色発光層7B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ことができる。
[8] 次に、青色発光層7B上に、緑色発光層7Gを形成する。
緑色発光層7G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ことができる。
【0132】
[9] 次に、緑色発光層7G上に、電子輸送層9を形成する。
電子輸送層9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ことができる。
また、電子輸送層9は、例えば、電子輸送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、緑色発光層7G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。
【0133】
[10] 次に、電子輸送層9上に、電子注入層10を形成する。
電子注入層10の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層10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。
[11] 次に、電子注入層10上に、陰極11を形成する。
陰極11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12を被せ、基板2に接合する。
【0134】
<第2実施形態>
図2は、本発明の発光素子の第2実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第2実施形態の発光素子について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第2実施形態の発光素子1は、赤外線発光層6を積層する位置が異なり、さらに、その積層位置で、赤外線発光層6と緑色発光層7Gとの間に第2中間層8Bを備えること以外は、前記第1実施形態の発光素子と同様である。
【0135】
すなわち、図2に示す発光素子1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層7Rと第1中間層8Aと青色発光層7Bと緑色発光層7Gと第2中間層8Bと赤外線発光層6と電子輸送層9と電子注入層10と陰極11とがこの順に積層されてなるものである。換言すれば、発光素子1では、陽極3と陰極11との間に、陽極3側から陰極11側へ正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層7Rと第1中間層8Aと青色発光層7Bと緑色発光層7Gと第2中間層8Bと赤外線発光層6と電子輸送層9と電子注入層10とがこの順で積層された積層体14が介挿されている。
【0136】
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12で封止されている。
このような発光素子1にあっては、前記第1実施形態の発光素子1と同様に、赤外線発光層6、赤色発光層7R、青色発光層7B、および緑色発光層7Gの各発光層に対し、陰極11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、各発光層では、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)を放出する。そのため、赤外線発光層6が赤外線を発光するとともに、赤色発光層7R、青色発光層7B、および緑色発光層7Gがそれぞれ赤色、青色、および緑色の可視光を発光する。これにより、本実施形態の発光素子1も、赤外線と白色の可視光とを発光する。なお、本実施形態では、赤色発光層7R、青色発光層7B、および緑色発光層7Gの3層により、可視光を発光する可視光発光層7が構成される。
【0137】
また、本実施形態では、発光素子1は、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間に第1中間層8Aを有しているので、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での正孔および電子の移動を調整することができるため、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとの間での励起子のエネルギー移動を阻止することができる。その結果、赤色発光層7Rと青色発光層7Bとがそれぞれバランスよく発光することとなり、発光素子1は、可視光として、より確実に白色発光するものとなる。
【0138】
さらに、本実施形態では、発光素子1は、緑色発光層7Gと赤外線発光層6との間に第2中間層8Bを有しているので、緑色発光層7Gと赤外線発光層6との間での正孔および電子の移動を調整することができるため、緑色発光層7Gと赤外線発光層6との間での励起子のエネルギー移動を阻止することができる。その結果、緑色発光層7Gと赤外線発光層6とがそれぞれバランスよく発光することとなり、発光素子1は、可視光として、より確実に白色発光し、かつ赤外線をより確実に発光するものとなる。
【0139】
赤外線発光層6は、陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光として赤外線を発光するものである。
この赤外線発光層6は、前述した第1実施形態の発光素子1が備える赤外線発光層6と同様の構成のものとすることができるが、本実施形態のように、赤外線発光層6が、他の発光層7R、7G、7Bよりも陰極11側に位置する場合、赤外線発光層6に含まれるホスト材料として、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(Alq)のようなキノリノラト系金属錯体が用いられるのが好ましい。これにより、赤外線発光層6の長寿命化を図ることができる。
また、第2中間層8Bは、前述した第1実施形態の発光素子1が備える第1中間層8Aと同様の構成のものとすることができる
【0140】
<第3実施形態>
図3は、本発明の発光素子の第3実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第3実施形態の発光素子について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第3実施形態の発光素子1は、可視光を発光する発光層として、赤色発光層7R、青色発光層7Bおよび緑色発光層7Gの形成を省略して、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cを形成したこと以外は、前記第1実施形態の発光素子と同様である。
【0141】
すなわち、図3に示す発光素子1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と赤外線発光層6と第1中間層8Aと黄色発光層7Yとシアン発光層7Cと電子輸送層9と電子注入層10と陰極11とがこの順に積層されてなるものである。換言すれば、発光素子1では、陽極3と陰極11との間に、陽極3側から陰極11側へ、正孔注入層4と正孔輸送層5と赤外線発光層6と第1中間層8Aと黄色発光層7Yとシアン発光層7Cと電子輸送層9と電子注入層10とがこの順で積層された積層体14が介挿されている。
【0142】
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12で封止されている。
このような発光素子1にあっては、赤外線発光層6、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cの各発光層に対し、陰極11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、各発光層では、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)を放出する。そのため、赤外線発光層6が赤外線を発光するとともに、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cがそれぞれ黄色およびシアンの可視光を発光する。これにより、本実施形態の発光素子1は、赤外線と白色の可視光とを発光する。なお、本実施形態では、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cの2層により、可視光を発光する可視光発光層7が構成される。
【0143】
[黄色発光層]
黄色発光層7Yは、陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光(可視光)として黄色光を発光するものである。
この黄色発光層7Yは、黄色に発光する黄色発光材料を含んで構成されている。
このような黄色発光材料としては、特に限定されず、各種黄色蛍光材料、黄色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
黄色蛍光材料としては、黄色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、下記化学式(26A)で示されるテトラセン系化合物、テトラフェニルナフタセン(通称:ルブレン)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。
【0144】
【化36】

【0145】
また、黄色燐光材料としては、黄色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、下記式(26B)で表されるトリス(2−フェニルキノリン)イリジウム(III)等が挙げられる。
【0146】
【化37】

【0147】
[シアン発光層]
シアン発光層7Cは、陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光(可視光)としてシアン光を発光するものである。
このシアン発光層7Cは、シアンに発光するシアン発光材料を含んで構成されている。
このようなシアン発光材料としては、特に限定されず、各種シアン蛍光材料、シアン燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
【0148】
シアン蛍光材料としては、シアンの蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、前記化学式(24A)で示されるスチリルアミン系化合物等のスチリルアミン誘導体、4、4’−ビスジフェニルアミノ−ジスチルベン等が挙げられ、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。
また、シアン燐光材料としては、シアンの燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、下記式(27)で表されるビス(3,5−ジフルオロ−2−(2−ピリジル)フェニル)−(2−カルボキシピリジル)イリジウム(III)等が挙げられる。
【0149】
【化38】

【0150】
さらに、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7C中には、それぞれ、前述した黄色発光材料およびシアン発光材料の他に、黄色発光材料およびシアン発光材料をゲスト材料とするホスト材料が含まれているのが好ましい。
なお、このホスト材料としては、前記赤外線発光層6に含まれるホスト材料として説明したのと同様のものを用いることができる。
【0151】
<第4実施形態>
図4は、本発明の発光素子の第4実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第4実施形態の発光素子について、前述した第3実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第4実施形態の発光素子1は、赤外線発光層6を積層する位置が異なり、さらに、その積層位置で、赤外線発光層6とシアン発光層7Cとの間に第1中間層8Aを備えること以外は、前記第3実施形態の発光素子と同様である。
【0152】
すなわち、図4に示す発光素子1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と黄色発光層7Yとシアン発光層7Cと第1中間層8Aと赤外線発光層6と電子輸送層9と電子注入層10と陰極11とがこの順に積層されてなるものである。換言すれば、発光素子1では、陽極3と陰極11との間に、陽極3側から陰極11側へ、正孔注入層4と正孔輸送層5と黄色発光層7Yとシアン発光層7Cと第1中間層8Aと赤外線発光層6と電子輸送層9と電子注入層10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12で封止されている。
【0153】
このような発光素子1にあっては、前記第3実施形態の発光素子1と同様に、赤外線発光層6、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cの各発光層に対し、陰極11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、各発光層では、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)を放出する。そのため、赤外線発光層6が赤外線を発光するとともに、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cがそれぞれ黄色およびシアンの可視光を発光する。これにより、本実施形態の発光素子1は、赤外線と白色の可視光とを発光する。なお、本実施形態では、黄色発光層7Yおよびシアン発光層7Cの2層により、可視光を発光する可視光発光層7が構成される。
【0154】
また、本実施形態では、発光素子1は、シアン発光層7Cと赤外線発光層6との間に第1中間層8Aを有しているので、シアン発光層7Cと赤外線発光層6との間での正孔および電子の移動を調整することができるため、シアン発光層7Cと赤外線発光層6との間での励起子のエネルギー移動を阻止することができる。その結果、シアン発光層7Cと赤外線発光層6とがそれぞれバランスよく発光することとなり、発光素子1は、可視光として、より確実に白色発光し、かつ赤外線をより確実に発光するものとなる。
【0155】
なお、赤外線発光層6は、陽極3と陰極11との間に通電することにより、発光光として赤外線を発光するものである。
この赤外線発光層6は、前述した第3実施形態の発光素子1が備える赤外線発光層6と同様の構成のものとすることができるが、本実施形態のように、赤外線発光層6が、他の発光層7Y、7Cよりも陰極11側に位置する場合、赤外線発光層6に含まれるホスト材料として、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(Alq)のようなキノリノラト系金属錯体が用いられるのが好ましい。これにより、赤外線発光層6の長寿命化を図ることができる。
【0156】
<第5実施形態>
図5は、本発明の発光素子の第5実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第5実施形態の発光素子について、前述した第3実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第5実施形態の発光素子1は、可視光を発光する発光層として、赤色発光層7Rおよび青色発光層7Bの形成を省略して、緑色発光層7Gを単独で形成したこと以外は、前記第1実施形態の発光素子と同様である。
【0157】
すなわち、図5に示す発光素子1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と赤外線発光層6と第1中間層8Aと緑色発光層7Gと電子輸送層9と電子注入層10と陰極11とがこの順に積層されてなるものである。換言すれば、発光素子1では、陽極3と陰極11との間に、陽極3側から陰極11側へ、正孔注入層4と正孔輸送層5と赤外線発光層6と第1中間層8Aと緑色発光層7Gと電子輸送層9と電子注入層10とがこの順で積層された積層体14が介挿されている。
【0158】
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12で封止されている。
このような発光素子1にあっては、赤外線発光層6および緑色発光層7Gの各発光層に対し、陰極11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、各発光層では、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)を放出する。そのため、赤外線発光層6が赤外線を発光するとともに、緑色発光層7Gが緑色の可視光を発光する。すなわち、本実施形態の発光素子1は、赤外線と緑色の可視光とを発光する。なお、本実施形態では、緑色発光層7Gの1層により、可視光を発光する可視光発光層7が構成される。
【0159】
また、本実施形態では、発光素子1は、赤外線発光層6と緑色発光層7Gとの間に第1中間層8Aを有しているので、赤外線発光層6と緑色発光層7Gとの間での正孔および電子の移動を調整することができるため、赤外線発光層6と緑色発光層7Gとの間での励起子のエネルギー移動を阻止することができる。その結果、赤外線発光層6と緑色発光層7Gとがそれぞれバランスよく発光することとなり、発光素子1は、可視光として、より確実に緑色発光するものとなる。なお、かかる効果は、緑色発光層7Gが発光材料として緑色燐光材料を含有する場合により顕著に得ることができる。すなわち、赤外線発光層6と緑色発光層7Gとの間での励起子のエネルギー移動を阻止することで、緑色燐光材料に生じた3重項励起子の失活を確実に防止することができる。
【0160】
次に、上述した本発明の発光素子を備える発光装置(本発明の発光装置)について説明する。
(照明用光源)
まず、本発明の発光装置を照明用光源に適用した場合について説明する。
図6は、本発明の照明用光源の実施形態を示す図である。
【0161】
図6に示す照明用光源200は、照明用、特に屋内を照明するために用いられる光源である。
この照明用光源200は、透明基板205と、発光素子1とを有する。
発光素子1は、透明電極202と、対向電極203と、積層体201とを有し、透明電極202と対向電極203との間に電界を印加することにより、積層体201が備える発光層が発光する。そして、この発光層で生じた発光光が透明基板205を透過することにより、例えば、屋内が照明される。
【0162】
本実施形態では、照明用光源200が備える発光素子1は、近赤外域の赤外光と、白色の可視光とを発光する。すなわち、照明用光源200は、発光素子1として、前記第1〜第4実施形態で説明した構成のものを備えている。
ここで、通常の屋内照明用光源、例えば、蛍光灯等では、その発光波長は、概ね400〜700nm程度となっており、太陽光のように近赤外域の発光を有する発光波長にはなっていない。
【0163】
これに対して、デジタルカメラが備える受光素子(CCD、CMOS等)の受光波長は、概ね1100nm程度となっている。このように、受光素子は、近赤外域の波長(700〜1100nm)に対して感度を備えている。
そのため、デジタルカメラを用いて屋内および屋外において撮影した際には、それぞれの画質に微妙な差異が生じるという問題がある。
【0164】
かかる問題点を解決するために、この照明用光源200では、発光光として、近赤外域の赤外光と、白色の可視光とを発光するようになっている。
このように、可視光ばかりでなく、近赤外域の光をも発光するようになっていることから、屋内における撮影においても、屋外における撮影とほぼ同様の画像を得ることができるようになる。
また、照明用光源200は、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。
【0165】
(肌診断装置)
次に、本発明の発光装置を肌診断装置に適用した場合について説明する。
図7は、本発明の肌診断装置の実施形態を示す図である。
図7に示す肌診断装置300は、肌状態の測定結果に基づいて、その状態を正確に把握することができる肌診断装置である。
【0166】
この肌診断装置300は、第1の測定プローブ302と、第2の測定プローブ303と、キーボード304と、演算手段305、演算手段305と、デジタルマイクロカメラ306、ディスプレイ307とを有する。
第1の測定プローブ302は、皮膚の水分量、皮脂量および弾力性等を測定するものである。
【0167】
また、第2の測定プローブ303は、皮膚の色調、血行状態およびメラニン色素沈着状態等を測定するものである。
キーボード304は、被験者からの問診または被験者の肌の観察もしくは触診の結果を入力する入力手段である。
演算手段305は、測定プローブ302、303からの測定信号または問診、観察もしくは触診の入力結果に基づいて被験者の肌状態の評価指数を算出するものである。
【0168】
デジタルマイクロカメラ306は、USB端子により接続可能な構成となっており、光源を備え、20倍〜150倍の拡大画像を撮像することができる。
さらに、ディスプレイ307は、算出された肌状態の評価指数を表示するためのものである。
かかる構成の肌診断装置300において、デジタルマイクロカメラ306が備える光源は、前述した発光素子1を複数備えるものであり、撮像対象物である肌(皮膚)へ向けて、近赤外域の赤外光と、白色の可視光とを照射する。
【0169】
すなわち、光源は、前述した発光素子1として、前記第1〜4実施形態で説明した構成のものを複数備えるものである。
このような肌診断装置300によれば、近赤外域の赤外光と、白色の可視光とを用いてデジタルマイクロカメラ306による撮像が行われる。
このように可視光ばかりでなく、近赤外域の赤外光によっても撮像することで、血液の情報をも入手することができる。すなわち、肌の表面上の状態(例えば、肌表面のメラニン色素量)ばかりでなく、赤血球指数およびヘマトクリット値等を入手することができる。そのため、血色を加味した肌状態を測定することができるようになる。
また、肌診断装置300は、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。
【0170】
(脈拍測定装置)
次に、本発明の発光装置を脈拍測定装置に適用した場合について説明する。
図8は、本発明の脈拍測定装置の実施形態を示す図である。
図8に示す脈拍測定装置400は、センサモジュールを指に装着して脈拍数を測定する携帯用の脈拍測定装置である。
【0171】
この脈拍測定装置400は、センサモジュール481と、装置本体482と、これら同士を接続する配線Lとを有する。
センサモジュール481は、測定者の指に装着され、脈波成分を検出する脈波センサ483を有している。
また、脈波センサ483は、検出用光を射出する光源483Aと、人体(指)により反射された検出用光を受光する受光部(Photo Detector)483Bとを有している。
【0172】
装置本体482は、受光部483Bにおける受光結果に基づいて、脈拍成分を抽出することで、脈拍数を測定し、その測定結果である脈拍数を表示部497に表示する。
かかる構成の脈拍測定装置400において、光源483Aは、前述した発光素子1を備えるものであり、脈拍を測定すべき指へ向けて、近赤外域の赤外光と、緑色の可視光とを照射する。
【0173】
すなわち、光源483Aは、前述した発光素子1として、前記第5実施形態で説明した構成のものを備えるものである。
このような脈拍測定装置400によれば、光源483Aにおいて発光された、近赤外域の赤外光と、緑色の可視光とを用いて、指により反射された検出用光が生成され、この検出用光の強度の変化(強弱)に基づいて、脈拍が測定される。
【0174】
ここで、脈拍測定を屋内で行う場合、近赤外領域の赤外光だけを用いた方法によっても、受光部483Bにおいて、検出用光の強度の変化を検出することができる。しかしながら、脈拍測定を屋外で行うと太陽光が強い近赤外線を有していることに起因して、受光部483Bにおける受光結果にノイズ等が生じてしまう。
また、緑色(波長:500〜550nm程度)の可視光は、皮膚内部への侵入が他の波長の可視光と比較して容易に行われるため、可視光の中でも特に脈拍数の測定に適したものである。しかしながら、脈拍測定を緑色の可視光単独で行うと、発光光のパワーを特に大きくする必要があり、安定した脈拍数の測定には困難を伴う。
【0175】
そのため、脈拍数の測定の際に用いる光源として、近赤外域の赤外光と、緑色の可視光との双方を用いることで、これらの欠点を相互に補う結果となり、屋外における脈拍測定をも実施可能となる。
また、脈拍測定装置400は、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。
【0176】
(認証装置)
次に、本発明の発光装置を認証装置に適用した場合について説明する。
図9は、本発明の認証装置の実施形態を示す図である。
図9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。
【0177】
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、近赤外域の赤外光と、緑色の可視光とを照射する。
【0178】
すなわち、光源100Bは、前述した発光素子1として、前記第5実施形態で説明した構成のものを複数備えるものである。
なお、この光源100Bにおいて、複数の発光素子1は、例えば、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。
【0179】
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。
【0180】
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。
【0181】
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、近赤外域の赤外光と、緑色の可視光とを用いて形成された受光素子群1003における受光結果に基づいて、生体認証が行われる。
【0182】
ここで、生体認証を屋内で行う場合、近赤外領域の赤外光だけを用いた方法によっても、画像パターン(例えば静脈パターン)を生成することができる。しかしながら、生体認証を屋外で行うと太陽光が強い近赤外線を有していることに起因して、受光素子群1003における受光結果にノイズが生じてしまう。
また、緑色(波長:500〜550nm程度)の可視光は、可視光の中でも画像パターン(例えば静脈パターン)の生成に適したものである。
そのため、生体認証の際に用いる光源として、近赤外域の赤外光と、緑色の可視光とを用いることで、屋外における生体認証をも実施することができるようになる。
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。
【0183】
(電子機器)
図10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。
【0184】
なお、本発明の電子機器は、図10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)、フライトシュミレータ、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、発光装置および電子機器は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
【実施例】
【0185】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.チアジアゾール系化合物の製造
(合成例A1)上記式D−2で表わされる化合物の合成
【0186】
【化39】

【0187】
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。
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。
【0188】
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54.2g、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(SiO 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)8.9gを得た。
【0189】
なお、トリフェニルアミンのボロン酸体の合成に際しては、Ar下、5リットルのフラスコに、4−ブロモトリフェニルアミン(市販品)246g、脱水テトラヒドロフラン1500mlを入れ、−60℃で1.6M n−BuLi/ヘキサン溶液570mlを3時間かけて滴下した。30分後ホウ酸トリイソプロピル429gを1時間かけて滴下した。滴下後は成り行きの温度で一晩反応させた。反応後、水2リットルを滴下し、その後トルエン2リットルで抽出、分液した。有機層を濃縮、再結晶し、ろ過、乾燥させて白色の目的物であるボロン酸体160gを得た。
得られたボロン酸体のHPLC純度は、99%であった。
【0190】
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)8g、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)7gを得た。
【0191】
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(SiO 1kg)で精製した。
これにより、HPLC純度99%の化合物(e)(前記式D−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+:826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。
(合成例A2)前記式D−8で表わされる化合物の合成
【0192】
【化40】

【0193】
合成(A2−1)〜(A2−3)
前記合成例A1で説明した合成(A1−1)〜(A1−3)と同様にして、ジアミン体である化合物(d)を得た。
合成(A2−4)
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)1.5g、9,10−フェナントレンキノン0.6g、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、2g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(SiO 1kg)で精製した。
これにより、HPLC純度99%の化合物(f)(前記式D−8で表わされる化合物)1.5gを得た。この化合物(f)を質量分析したところ、M+:824であった。
さらに、得られた化合物(f)を設定温度340℃で昇華精製した。その昇華精製後の化合物(f)のHPLC純度は99%であった。
【0194】
2.ホスト材料(テトラセン系材料)の製造
(合成例B1)前記式H1−2で表わされる化合物の合成
【0195】
【化41】

【0196】
合成(B1−1)
Ar下、300mlのフラスコに、4−ブロモビフェニル6gと乾燥ジエチルエーテル50mlを入れた。室温で1.6M n−BuLi/ヘキサン溶液14.5mlを滴下し、30分間反応させた。
一方、別途、Ar下、500mlのフラスコに、5、12−ナフタセンキノン2.7と乾燥トルエン100mlを投入した。そこへ先に調整したビフェニルリチウムを滴下し、3時間反応させた。反応後、20mlの蒸留水を添加し、30分攪拌後、メタノール中に入れ、固体をろ過分離した。得られた固体をシリカゲル(SiO 500g)で精製した。
これにより、白色固体(5、12−ビスビフェニル−4−イル−5、12−ジヒドロ−ナフタセン−5、12−ジオール)4.5gを得た。
【0197】
合成(B1−2)
合成(B1−1)で得られたジオール体4.5gと酢酸300mlを計量し、1000mlのフラスコに入れた。そこへ、塩酸(35%)5gに塩化スズ(II)(無水)5gを溶かしたものを入れ、30分攪拌した。その後、分液ロートに移し、トルエンを加えて、蒸留水にて分液洗浄し、乾燥させた。得られた個体をシリカゲル(SiO 500g)で精製し、黄色固体(前記式H1−2で表わされる化合物)4gを得た。
【0198】
3.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。
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。
【0199】
<2> 次に、ITO電極上に、アミン系の正孔輸送性材料(テトラキス−p−ビフェニリル―ベンジジン)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
<3> 次に、正孔輸送層上に、赤外線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10nmの赤外線発光層を形成した。赤外線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D−2で表わされる化合物を用い、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物(テトラセン系材料)を用いた。また、赤外線発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を4.0wt%とした。
【0200】
<4> 次に、赤外線発光層上に、赤色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5nmの赤色発光層を形成した。赤色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(17)で表わされる化合物(ジインデノペリレン誘導体)を用い、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物(テトラセン系材料)を用いた。また、赤色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。
【0201】
<5> 次に、赤色発光層上に、真空蒸着法を用いて以下に示す第1中間層の構成材料で構成される平均厚さ5nmの第1中間層を形成した。
ここで、第1の中間層の構成材料としては、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物を用い、アミン系材料として前述した化学式(22)で表わされる化合物を用いた。また、第1中間層中のホスト材料の含有量は、50wt%とした。
【0202】
<6> 次に、第1中間層上に、青色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15nmの青色発光層を形成した。青色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(24B)で表わされる化合物(スチリルアミン系化合物)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、青色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7.0wt%とした。
【0203】
<7> 次に、青色発光層上に、緑色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の緑色発光層を形成した。緑色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(25)で表わされる化合物(キナクリドン誘導体)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、緑色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7.0wt%とした。
【0204】
<8> 次に、緑色発光層上に、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
<9> 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。
<10> 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。
<11> 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。
【0205】
(実施例2)
前記実施例1の工程<3>において、赤外線発光層の発光材料として、前記式D−2で表わされる化合物に代えて、前記式D−8で表わされる化合物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例3)
<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。
【0206】
<2> 次に、ITO電極上に、アミン系の正孔輸送性材料(テトラキス−p−ビフェニリル―ベンジジン)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
<3> 次に、正孔輸送層上に、赤色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5nmの赤色発光層を形成した。赤色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(17)で表わされる化合物(ジインデノペリレン誘導体)を用い、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物(テトラセン系材料)を用いた。また、赤色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。
【0207】
<4> 次に、赤色発光層上に、真空蒸着法を用いて以下に示す第1中間層の構成材料で構成される平均厚さ5nmの第1中間層を形成した。
ここで、第1の中間層の構成材料としては、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物を用い、アミン系材料として前述した化学式(22)で表わされる化合物を用いた。また、第1中間層中のホスト材料の含有量は、50wt%とした。
【0208】
<5> 次に、第1中間層上に、青色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15nmの青色発光層を形成した。青色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(24B)で表わされる化合物(スチリルアミン系化合物)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、青色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7.0wt%とした。
【0209】
<6> 次に、青色発光層上に、緑色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の緑色発光層を形成した。緑色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(25)で表わされる化合物(キナクリドン誘導体)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、緑色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7.0wt%とした。
【0210】
<7> 次に、緑色発光層上に、真空蒸着法を用いて以下に示す第2中間層の構成材料で構成される平均厚さ5nmの第2中間層を形成した。
ここで、第2の中間層の構成材料としては、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物を用い、アミン系材料として前述した化学式(22)で表わされる化合物を用いた。また、第2中間層中のホスト材料の含有量は、50wt%とした。
【0211】
<8> 次に、第2中間層上に、赤外線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10nmの赤外線発光層を形成した。赤外線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2で表わされる白金錯体系化合物を用い、ホスト材料としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq)を用いた。また、赤外線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。
【0212】
<9> 次に、赤外線発光層上に、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ15nmの電子輸送層を形成した。
<10> 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。
【0213】
<11> 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。
<12> 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。
【0214】
(実施例4)
<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。
【0215】
<2> 次に、ITO電極上に、アミン系の正孔輸送性材料(テトラキス−p−ビフェニリル―ベンジジン)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
<3> 次に、正孔輸送層上に、赤外線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10nmの赤外線発光層を形成した。赤外線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D−2で表わされる化合物を用い、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物(テトラセン系材料)を用いた。また、赤外線発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を4.0wt%とした。
【0216】
<4> 次に、赤外線発光層上に、真空蒸着法を用いて以下に示す第1中間層の構成材料で構成される平均厚さ5nmの第1中間層を形成した。
ここで、第1の中間層の構成材料としては、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物を用い、アミン系材料として前述した化学式(22)で表わされる化合物を用いた。また、第1中間層中のホスト材料の含有量は、50wt%とした。
【0217】
<5> 次に、第1中間層上に、黄色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15nmの黄色発光層を形成した。黄色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(26A)で表わされる化合物(テトラセン化合物)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、黄色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を4.0wt%とした。
【0218】
<6> 次に、黄色発光層上に、シアン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15nmのシアン発光層を形成した。シアン発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(24A)で表わされる化合物(スチリルアミン系化合物)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、シアン発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7.0wt%とした。
【0219】
<7> 次に、シアン発光層上に、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
<8> 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。
【0220】
<9> 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。
<10> 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。
【0221】
(実施例5)
前記実施例4の工程<3>において、赤外線発光層の発光材料として、前記式D−2で表わされる化合物に代えて、前記式D−8で表わされる化合物を用いた以外は、前記実施例4と同様にして発光素子を製造した。
(実施例6)
<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。
【0222】
<2> 次に、ITO電極上に、アミン系の正孔輸送性材料(テトラキス−p−ビフェニリル―ベンジジン)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
<3> 次に、正孔輸送層上に、黄色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15nmの黄色発光層を形成した。黄色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(26A)で表わされる化合物(テトラセン化合物)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、黄色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を4.0wt%とした。
【0223】
<4> 次に、黄色発光層上に、シアン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15nmのシアン発光層を形成した。シアン発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)として前記化学式(24A)で表わされる化合物(スチリルアミン系化合物)を用い、ホスト材料として前記式H2−34で表わされる化合物(アントラセン系材料)を用いた。また、シアン発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7.0wt%とした。
【0224】
<5> 次に、シアン発光層上に、真空蒸着法を用いて以下に示す第1中間層の構成材料で構成される平均厚さ5nmの第1中間層を形成した。
ここで、第1の中間層の構成材料としては、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物を用い、アミン系材料として前述した化学式(22)で表わされる化合物を用いた。また、第1中間層中のホスト材料の含有量は、50wt%とした。
【0225】
<6> 次に、第1中間層上に、赤外線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10nmの赤外線発光層を形成した。赤外線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2で表わされる白金錯体系化合物を用い、ホスト材料としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq)を用いた。また、赤外線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。
【0226】
<7> 次に、赤外線発光層上に、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
<8> 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。
【0227】
<9> 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。
<10> 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。
【0228】
(実施例7)
<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。
【0229】
<2> 次に、ITO電極上に、アミン系の正孔輸送性材料(テトラキス−p−ビフェニリル―ベンジジン)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
<3> 次に、正孔輸送層上に、赤外線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の赤外線発光層を形成した。赤外線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D−2で表わされる化合物を用い、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物(テトラセン系材料)を用いた。また、赤外線発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を4.0wt%とした。
【0230】
<4> 次に、赤外線発光層上に、真空蒸着法を用いて以下に示す第1中間層の構成材料で構成される平均厚さ5nmの第1中間層を形成した。
ここで、第1の中間層の構成材料としては、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物を用い、アミン系材料として前述した化学式(22)で表わされる化合物を用いた。また、第1中間層中のホスト材料の含有量は、50wt%とした。
【0231】
<5> 次に、第1中間層上に、緑色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10nmの緑色発光層を形成した。緑色発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)としてファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)を用い、ホスト材料として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)を用いた。また、緑色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を15wt%とした。
【0232】
<6> 次に、緑色発光層上に、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)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ20nmの第2中間層を形成した。
<7> 次に、第2中間層上に、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ40nmの電子輸送層を形成した。
【0233】
<8> 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。
<9> 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。
<10> 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。
【0234】
(実施例8)
前記実施例7の工程<3>において、赤外線発光層の発光材料として、前記式D−2で表わされる化合物に代えて、前記式D−8で表わされる化合物を用いた以外は、前記実施例7と同様にして発光素子を製造した。
(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、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。
【0235】
<2> 次に、ITO電極上に、アミン系の正孔輸送性材料(テトラキス−p−ビフェニリル―ベンジジン)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
<3> 次に、正孔輸送層上に、赤外線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の赤外線発光層を形成した。赤外線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D−2で表わされる化合物を用い、ホスト材料として前記式H1−2で表わされる化合物(テトラセン系材料)を用いた。また、赤外線発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を4.0wt%とした。
【0236】
<4> 次に、赤外線発光層上に、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ80nmの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。
(参考例2)
前記参考例1の工程<3>において、赤外線発光層の発光材料として、前記式D−2で表わされる化合物に代えて、前記式D−8で表わされる化合物を用いた以外は、前記参考例1と同様にして発光素子を製造した。
【0237】
4.評価
各実施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/cmの定電流を流し、そのときの発光波形を波形測定器(相馬光学社製 「S−2440」)を用いて測定した。
また、そのときの発光光の色度(x,y)を色度計(コニカミノルタセンシング社製 「CS−2000」)を用いて、発光パワーを、光パワー測定機(エーディーシー社製 「光パワーメーター 8230」)を用いて測定した。
さらに、そのときの電圧値(駆動電圧)も測定した。
これらの測定結果を表1および図11〜13に示す。
【0238】
【表1】

【0239】
図11〜図13により明らかなように、各実施例の発光素子では、目的とする色(波長)の可視光を発光させることができるとともに、近赤外域での赤外線を発光させることができた。
【0240】
また、表1からも明らかなように、実施例1〜6の発光素子は、可視光として白色光を発光し、実施例7、8の発光素子は、可視光として緑色光を発光する結果となった。
さらに、表1から明らかなように、各実施例の発光素子は、高い発光パワーが得られ、かつ、駆動電圧を抑えることができたことから、各実施例の発光素子は、優れた発光効率を有することが判った。
【符号の説明】
【0241】
1……発光素子 2……基板 3……陽極 4……正孔注入層 5……正孔輸送層 6……赤外線発光層 7……可視光発光層 7R……赤色発光層 7G……緑色発光層 7B……青色発光層 7C……シアン発光層 7Y……黄色発光層 8……青色発光層 8A……第1中間層 8B……第2中間層 9……電子輸送層 10……電子注入層 11……陰極 12……封止部材 14……積層体 100……ディスプレイ装置 100B……光源 200……照明用光源 201……積層体 202……透明電極 203……対向電極 205……透明基板 300……肌診断装置 302……第1の測定プローブ 303……第2の測定プローブ 304……キーボード 305……演算手段 306……デジタルマイクロカメラ 307……ディスプレイ 400……脈拍測定装置 481……センサモジュール 482……装置本体 483……脈波センサ 483A……光源 484B……受光部 497……表示部 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 L……配線

【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た、可視光を発光する可視光発光層、および赤外線を発光する赤外線発光層とを有することを特徴とする発光素子。
【請求項2】
前記赤外線発光層は、発光材料として、チアジアゾール系化合物を含有する請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記チアジアゾール系化合物は、下記式(1A)で表わされる請求項2に記載の発光素子。
【化1】

[式(1A)中、AおよびB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、トリアリールアミンを示す。]
【請求項4】
前記チアジアゾール系化合物は、下記式(1B)で表わされる請求項2に記載の発光素子。
【化2】

[式(1B)中、A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、トリアリールアミンを示す。]
【請求項5】
前記チアジアゾール系化合物は、下記式(1C)で表わされる請求項2に記載の発光素子。
【化3】

[式(1C)中、AおよびB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、トリアリールアミンを示す。]
【請求項6】
前記赤外線発光層は、発光材料として、下記式(2)で表される白金錯体系化合物を含有する請求項1に記載の発光素子。
【化4】

【請求項7】
前記赤外線発光層は、さらに、前記発光材料を保持するホスト材料を含有する請求項2ないし6のいずれかに記載の発光素子。
【請求項8】
前記可視光として白色光を発光する請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。
【請求項9】
前記可視光として緑色光を発光する請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。
【請求項10】
請求項1ないし9のいずれか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11】
請求項10に記載の発光装置を備えることを特徴とする電子機器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2013−38245(P2013−38245A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−173659(P2011−173659)
【出願日】平成23年8月9日(2011.8.9)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】