[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6459228B2 - 発光装置、電子機器および検査方法 - Google Patents

発光装置、電子機器および検査方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6459228B2
JP6459228B2 JP2014114339A JP2014114339A JP6459228B2 JP 6459228 B2 JP6459228 B2 JP 6459228B2 JP 2014114339 A JP2014114339 A JP 2014114339A JP 2014114339 A JP2014114339 A JP 2014114339A JP 6459228 B2 JP6459228 B2 JP 6459228B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
light
layer
electron transport
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014114339A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015228460A (ja
Inventor
藤田 徹司
徹司 藤田
唯芽 濱出
唯芽 濱出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2014114339A priority Critical patent/JP6459228B2/ja
Priority to EP15802371.3A priority patent/EP3151299A4/en
Priority to PCT/JP2015/002640 priority patent/WO2015186311A1/ja
Priority to US15/315,569 priority patent/US10367148B2/en
Priority to CN201580029493.4A priority patent/CN106463633B/zh
Publication of JP2015228460A publication Critical patent/JP2015228460A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6459228B2 publication Critical patent/JP6459228B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D513/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D513/04Ortho-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02Boron compounds
    • C07F5/022Boron compounds without C-boron linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/44Testing lamps
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/321Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/322Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02Boron compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007Non-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1014Carbocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1022Heterocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1074Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1081Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms with sulfur
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301Details of OLEDs
    • H10K2102/302Details of OLEDs of OLED structures
    • H10K2102/3023Direction of light emission
    • H10K2102/3035Edge emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301Details of OLEDs
    • H10K2102/351Thickness
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/16Electron transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Description

本発明は、発光装置、電子機器および検査方法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を超える近赤外領域で発光するものが知られており(例えば、特許文献1、2参照)、近年、このような近赤外領域で面発光する発光素子を、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や、軍事用途等の近赤外線ディスプレイのような発光装置として、その実現が検討されている。
ところで、この発光装置の製造後における出荷前検査では、異物および気泡等に起因するダークスポット、非発光および画素欠陥等の不具合が生じている発光装置を欠陥品として取り除く必要がある。
可視光を発光する発光装置であれば、出荷前検査において、当該発光装置を点灯させて肉眼により前記不具合を観察することで、所定の検査機器を用いることなく欠陥品を取り除くことが可能である。これは当該所定の検査機器による検査結果の正しさを肉眼によって確認できることであり、当該所定の検査機器の動作の確認が人により可能であることを意味する。
特開2000−091073号公報 特開2001−110570号公報
しかしながら、近赤外領域の光を発光する発光装置では、肉眼により近赤外領域の光を認識できないため、このような手法を適用することができなかった。
本発明の目的のひとつは、出荷前検査において欠陥品か否かを簡単に知り得る発光装置、かかる発光装置を備える電子機器、および、かかる発光装置が欠陥品か否かを検査する検査方法を提供することにある。
上記の課題の少なくともひとつを解決するために、本願発明は以下の構成をとることができる。
本発明の発光装置は、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近赤外領域の光を発光する発光層とを有する発光素子を備え、
前記発光層は、下記一般式(IRD−3)で表わされる化合物、および、下記一般式(IRD−4)で表わされる化合物のうちの少なくとも1種を含む発光材料と、下記式IRH−1で表わされる化合物を含む、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、
前記発光層中における前記発光材料の含有量は、1.0wt%以下であり、
前記陽極と前記陰極との間に300mA/cm以下の電流密度で通電したとき、10cd/m以上の可視光を発光することを特徴とする。
Figure 0006459228
[前記一般式(IRD−3)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。]
Figure 0006459228
[前記一般式(IRD−4)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。]
Figure 0006459228
[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。]
このように発光装置は、10cd/m以上の可視光を発光することから、出荷前検査において、この可視光を観察することで、欠陥品か否かを簡単に知ることができる。
また、発光層は、発光材料と、発光材料を保持するホスト材料とを含んで構成され、発光材料とホスト材料とを適切に組み合わせることで、発光層を、近赤外領域と、可視光領域との双方で発光するものとし得る。
さらに、発光材料は、前記一般式(IRD−3)で表わされる化合物、および、前記一般式(IRD−4)で表わされる化合物のうちの少なくとも1種を含むことにより、発光層を、近赤外領域で発光するものとし得る。
また、ホスト材料は、前記式IRH−1で表わされる化合物を含むことにより、発光層を、可視光を発光する層とすることができ、具体的には、緑色の光を発光するものとすることができる。
本発明の発光装置では、前記発光素子は、前記発光層と前記陰極との間に設けられた電子輸送層を備えることが好ましい。
これにより、電子輸送層を、可視光を発光する層として適用することができる。
本発明の発光装置では、前記電子輸送層は、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ことが好ましい。
これにより、電子輸送層を、可視光を発光する層とすることができ、具体的には、青色の光を発光するものとすることができる。
本発明の発光装置では、前記電子輸送層の厚さは、20nm以上200nm以下であることが好ましい。
これにより、発光素子は、5cd/m以上の可視光を確実に発光するものとなる。
本発明の発光装置では、前記発光層の厚さは、5nm以上100nm以下であることが好ましい。
これにより、発光素子は、5cd/m以上の可視光を確実に発光するものとなる。
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。
このような電子機器は、欠陥品ではないとされた発光装置を備えるので、信頼性に優れる。
本発明の検査方法は、本発明の発光装置において、前記陽極と前記陰極との間に300mA/cm以下の電流密度で通電し、発光する10cd/m 以上の可視光を観察することにより検査することを特徴とする。
このような検査方法により、発光装置が欠陥品か否かを簡単に知ることができる。
発光装置の実施形態を示す縦断面図である。 図1に示す発光装置が備える発光素子を模式的に拡大した部分拡大断面図である。 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。 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。 実施例1、2に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例3、4に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例5、6に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例7、8に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例9、10に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例11、12に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例13、14に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例15、16に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例17、18に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例19、20に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例21、22に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例23、24に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例25、26に係る発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。
以下、本発明の発光装置、電子機器および検査方法を添付図面に示す好適な実施形態について説明する。
まず、本発明の発光装置について説明する。
図1は、本発明の発光装置の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1に示す発光装置が備える発光素子を模式的に拡大した部分拡大断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1、2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、発光装置100は、基板21の反対側(後述する封止基板20側)から発光した光を取り出すトップエミッション構造を有する。
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。
また、平坦化層上には、各駆動用トランジスタ24に対応して、反射膜32と、腐食防止膜33とがこの順で積層して設けられている。
さらに、各腐食防止膜33上には、これらに対応して、すなわち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、腐食防止膜33上に、陽極3、積層体(有機EL発光部)14、陰極8、陰極カバー34がこの順に積層されており、積層体14は、図2に示す通り、正孔注入層4と、発光層5と、第1電子輸送層6bと、第2電子輸送層6aと、電子注入層7と、陰極8とがこの順に積層されている。
かかる構成の発光素子1Aの隣接するもの同士の間には、隔壁31が設けられ、これにより各発光素子1Aが個別に設けられている。
本実施形態では、各発光素子1Aにおいて、反射膜32、腐食防止膜33および陽極3が隔壁31で区画されることにより個別に設けられ、積層体14、陰極8および陰極カバー34が一体的に設けられている。かかる構成とすることで、各発光素子1Aの陽極3は、画素電極を構成し、さらに、各発光素子1Aの陰極8は、共通電極を構成する。また、各発光素子1Aの陽極3は、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。
このように、発光素子1Aを備える発光装置100において、発光素子1Aの作動を駆動用トランジスタ24を用いて制御することにより、すなわち発光素子1Aへの電圧の印加を制御することにより、発光が可能となる。
かかる構成の発光装置100が備える発光素子1Aは、近赤外領域で発光するものであるが、この発光素子1Aの詳細については後に説明する。
さらに、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。これにより、発光素子1Aの気密性が確保され、酸素や水分の浸入を防止できることから、発光素子1Aの信頼性の向上を図ることができる。
かかる構成の発光装置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も可能である。
以上説明したような発光装置100において、前述の通り、発光素子1Aは、近赤外領域で発光するものであるが、以下、この発光素子1Aについて、説明する。
(発光素子)
図2に示す発光素子(エレクトロルミネッセンス素子)1A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1A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。
このような発光素子1A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1Aは、発光する。
特に、この発光素子1Aは、後述するように、下記一般式(IRD−1)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(IRD−2)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(IRD−3)で表わされる化合物であるピロメテン系ホウ素錯体、および、下記一般式(IRD−4)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等の少なくとも1種を発光材料として含んでいることにより、700nm以上の波長領域のような近赤外領域で発光する。なお、本明細書において、「近赤外領域」とは、700nm以上1500nm以下の波長領域を言い、近赤外領域での発光とは、発光波形のピークが700nm以上1500nm以下である発光をいう。
なお、このような発光素子1A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1A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1Aを構成する各部を順次説明する。
(陽極)
陽極3は、正孔注入層4に正孔を注入する電極である。この陽極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
陽極3の構成材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、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。
また、陽極3の正孔注入層4側の面(図1、2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。
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。
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、本実施形態の発光素子1Aがトップエミッション型であるため、陰極8側から光を透過させる必要があるので、1〜50nm程度であるのが好ましい。
また、ボトムエミッション型である場合には、陰極8に光透過性は特に要求されないので、陰極8の平均厚さは、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。
(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1A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。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
Figure 0006459228
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。
(発光層)
発光層5は、前述した陽極3と陰極8との間に通電することにより、発光するものである。
この発光層5は、近赤外領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。
この発光材料としては、例えば、下記一般式(IRD−1)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1」とも言う)、下記一般式(IRD−2)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2」とも言う)、下記一般式(IRD−3)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)、および、下記一般式(IRD−4)で表わされる化合物であるベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物(以下、単に「ベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物」とも言う)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これにより、発光層5を、近赤外領域で発光するものとし得る。
Figure 0006459228
[前記一般式(IRD−1)中、各Rは、それぞれ独立して、アリール基、アリールアミノ基、トリアリールアミン、または、これらの誘導体のうちの少なくとも1種を含む基を示す。]
前記一般式(IRD−1)中の各基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、近赤外領域での発光を得ることができる。
上記のような基Rを備えるチアジアゾール系化合物1としては、具体的には、例えば、下記式IRD−11〜IRD−18で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
[前記一般式(IRD−2)中、各Rは、それぞれ独立して、アリール基、アリールアミノ基、トリアリールアミン、または、これらの誘導体のうちの少なくとも1種を含む基を示す。]
前記一般式(IRD−2)中の各基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2を発光ドーパントとして含む発光層5は、近赤外領域での発光を得ることができる。
上記のような基Rを備えるチアジアゾール系化合物2としては、具体的には、例えば、下記式IRD−21〜IRD−26で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
[前記一般式(IRD−3)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。]
ここで、前記一般式(IRD−3)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、近赤外領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、前記一般式(IRD−3)で表される化合物であり、かつ、近赤外領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IRD−31〜IRD−35で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
[前記一般式(IRD−4)中、各Rは、それぞれ独立して、フェニル基、チオフェニル基、フリル基、または、これらの誘導体のうちの少なくとも1種を含む基を示す。]
前記一般式(IRD−4)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、近赤外領域での発光を得るもの、特に850nm以上1500nm以下の波長領域での発光を得るものとなる。
上記のような基Rを備えるベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物としては、具体的には、例えば、下記式IRD−41〜IRD−45で表わされる化合物またはその誘導体が挙げられる。
Figure 0006459228
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1A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。
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。
Figure 0006459228
[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。]
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。
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。
これに対し、例えば、極性が高い(分極が大きい)Alq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。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。
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1A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。
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1A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1Aの発光効率を高めるとともに長寿命化を図ることができる。
さらに、テトラセン系材料は、それ自体発光しにくいので、ホスト材料が発光素子1A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。
Figure 0006459228
[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。]
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1A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1A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。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
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。
(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い。また、フェナントロリン誘導体、フェナントロリン誘導体のように骨格中に窒素原子を備える含窒素化合物を用いることが好ましい。これらのことから、特に、アザインドリジン骨格およびアントラセン骨格の双方を分子内に有するアザインドリジン系化合物(以下、単に「アザインドリジン系化合物」ともいう)を用いることがより好ましい。これにより、発光層5へ電子を効率的に輸送・注入することができる。その結果、発光素子1A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、図2に示すように、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の双方を分子内に有するアザインドリジン系化合物であることが好ましい。また、第2電子輸送層6aの構成材料として用いるアントラセン骨格を有する化合物は、アントラセン骨格を分子内に有し、かつ、炭素原子および水素原子で構成されているアントラセン系化合物であることが好ましい。これにより、発光層5へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層6の劣化を低減することができる。その結果、発光素子1Aの発光効率を高めるとともに、発光素子1A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。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
Figure 0006459228
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1A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sp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sp混成軌道を有する。sp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、sp混成軌道を有する窒素原子は、通常の共役系ではないが、非共有電子対を有するため、その電子がアザインドリジン系化合物の分子の共役系に向けて電子を送り出す部分として機能する。
一方、かかるアザインドリジン系化合物のアントラセン骨格の部分は、電気的に中性であるため、アザインドリジン骨格の部分から電子を容易に受け入れることができる。また、かかるアザインドリジン系化合物のアントラセン骨格の部分は、発光層5の構成材料、特にホスト材料(テトラセン系材料)と軌道の重なりが大きいため、発光層5のホスト材料へ電子を容易に受け渡すことができる。
また、かかるアザインドリジン系化合物は、前述したように電子輸送性および電子注入性に優れるため、結果として、発光素子1A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、sp混成軌道を有する窒素原子が還元されても安定であり、sp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1A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。
Figure 0006459228
Figure 0006459228
Figure 0006459228
Figure 0006459228
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1Aの駆動電圧を抑制しつつ、発光層5へ電子を効率的に輸送・注入するとともに、電子輸送層6の劣化を低減することができる。
また、第2電子輸送層6aの具体的な厚さは、30nm以上150nm以下であることが好ましく、70nm以上90nm以下であることがより好ましい。これにより、発光素子1A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。
なお、第2電子輸送層6aは、第1電子輸送層6bと発光層5との構成材料の組み合わせ等によっては、省略してもよい。
(電子注入層)
電子注入層7は、陰極8からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層7の構成材料(電子注入性材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層7を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物(アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等)は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層7を構成することにより、発光素子1A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、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。
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。
以上のように構成された発光素子1Aによれば、近赤外領域での発光を可能とすることができる。
(発光装置の製造方法)
以上のような発光装置100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21を用意し、形成すべき発光素子1Aに対応するように、複数の駆動用トランジスタ24を形成したのち、これらトランジスタ24を覆うように平坦化層22を形成する。
[1−A]まず、基板21を用意し、基板21上に、駆動用TFT24を形成する。
[1−Aa]まず、基板21上に、例えばプラズマCVD法等により、平均厚さが約30〜70nmのアモルファスシリコンを主材料として構成される半導体膜を形成する。
[1−Ab]次いで、半導体膜に対して、レーザアニールまたは固相成長法等により結晶化処理を行い、アモルファスシリコンをポリシリコンに変化させる。
ここで、レーザアニール法では、例えば、エキシマレーザでビームの長寸が400mmのラインビームを用い、その出力強度は、例えば200mJ/cm程度に設定される。
[1−Ac]次いで、半導体膜をパターニングして島状とすることで半導体層241を得、これら島状の半導体層241を覆うように、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが約60〜150nmの酸化シリコンまたは窒化シリコン等を主材料として構成されるゲート絶縁層242を形成する。
[1−Ad]次いで、ゲート絶縁層242上に、例えば、スパッタ法等により、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属を主材料として構成される導電膜を形成した後、パターニングし、ゲート電極243を形成する。
[1−Ae]次いで、この状態で、高濃度のリンイオンを打ち込んで、ゲート電極243に対して自己整合的にソース・ドレイン領域を形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域となる。
[1−B]次に、駆動用TFT24に電気的に接続されるソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1−Ba]まず、ゲート電極243を覆うように、第1平坦化層を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Bb]次いで、コンタクトホール内にソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1−C]次に、ドレイン電極245と陽極3とを電気的に接続する配線(中継電極)27を形成する。
[1−Ca]まず、第1平坦化層上に、第2平坦化層を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Cb]次いで、コンタクトホール内に配線27を形成する。
なお、[1−B]工程および[1−C]工程において形成された第1平坦化層および第2平坦化層により平坦化層22が構成される。
[2]次に、平坦化層22上に、各配線27に対応するように、反射膜32、腐食防止膜33および陽極(個別電極)3をこの順で積層して形成する。
この反射膜32は、平坦化層22上に、例えば、真空蒸着法やスパッタ法のような気相成膜法等により、反射膜32の構成材料を主材料として構成される薄膜を形成した後、パターニングすることにより得ることができる。
また、腐食防止膜33は、反射膜32を覆うように平坦化層22上に、前記と同様にして、腐食防止膜33の構成材料を主材料として構成される薄膜を形成した後、パターニングすることにより得ることができる。
さらに、陽極3は、反射膜32および腐食防止膜33を覆うように平坦化層22上に、前記と同様にして、陽極3の構成材料を主材料として構成される薄膜を形成した後、パターニングすることにより得ることができる。
[3]次に、平坦化層22上に、各陽極3を区画するように、すなわち、各発光素子1Aを形成する領域を区画するように、隔壁(バンク)31を形成する。
隔壁31は、反射膜32および腐食防止膜33および陽極3を覆うように平坦化層22上に、絶縁膜を形成した後、陽極3が露出するようにフォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすること等により形成することができる。
ここで、隔壁31の構成材料は、耐熱性、撥液性、インク溶剤耐性、平坦化層22等との密着性等を考慮して選択される。
具体的には、隔壁31の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂のような有機材料や、SiOのような無機材料が挙げられる。
また、隔壁31の開口の形状は、図1に示すように、四角形の他、例えば、円形、楕円形、六角形等の多角形等、いかなるものであってもよい。
このような隔壁31の高さは、特に限定されないが、30〜500nm程度とするのが好ましい。かかる高さとすることにより、十分に隔壁(バンク)としての機能が発揮される。
[4]次に、陽極3および隔壁31に重なるように、すなわち、隔壁31の陽極3と反対側の全面を覆うように、正孔注入層4を形成する。
これにより、各発光素子1Aに共通の正孔注入層4が一括(一体的)に形成される。
正孔注入層4は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成するのが好ましい。
なお、正孔注入層4は、例えば、正孔注入性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔注入層形成用材料を、陽極3および隔壁31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21の温度70〜90℃程度とするのが好ましい。
[5]次に、正孔注入層4の全面を覆うように、発光層5を形成する。これにより、各発光素子1Aに共通の発光層5が一括に形成される。
[6]次に、発光層5の全面を覆うように、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。これにより、各発光素子1Aに共通の電子輸送層6(第1電子輸送層6bおよび第2電子輸送層6a)が一括に形成される。
[7]次に、電子輸送層6の全面を覆うように、電子注入層7を形成する。これにより、各発光素子1Aに共通の電子注入層7が一括に形成される。
[8]次に、電子注入層7の全面を覆うように、陰極8を形成する。これにより、各発光素子1Aに共通の陰極8が一括に形成される。
[9]次に、陰極8の全面を覆うように、陰極カバー34を形成する。これにより、各発光素子1Aに共通の陰極カバー34が一括に形成される。
なお、前記工程[5]〜[9]で形成する各層も、前記工程[4]で正孔注入層4を形成する際に説明した気相プロセスや液相プロセスにより形成することができるが、中でも、気相プロセスを用いるのが好ましい。気相プロセスを用いることにより、隣接する層同士間における層溶解を防止しつつ、形成すべき層を確実に形成することができる。
以上のようにして、駆動用トランジスタ24に対応して、複数の発光素子1Aが形成される。
[10] 次に、封止基板20を用意し、陰極カバー34と封止基板20との間にエポキシ系の接着剤を介在させた後、この接着剤を乾燥させる。
これにより、エポキシ層35を介して、封止基板20で陰極カバー34(陰極8)を覆うように陰極カバー34(陰極8)と封止基板20とを接合することができる。
この封止基板20は、各発光素子1Aを保護する保護基板としての機能を発揮する。このような封止基板20を、陰極8側に設ける構成とすることで、発光素子1Aが酸素や水分に接触するのをより好適に防止または低減できることから、発光素子1Aの信頼性の向上や、変質・劣化の防止等の効果をより確実に得ることができる。
以上のような工程を経て、各発光素子1Aが封止基板20により封止された発光装置100が完成される。
さて、かかる構成の発光素子1Aを備える発光装置100は、本発明では、陽極3と陰極8との間に300mA/cm以下の電流密度で通電したとき、5cd/m以上の可視光を発光するものとなっている。
これにより、発光素子1Aは、近赤外領域の発光ばかりではなく、5cd/m以上の可視光を発光する。そのため、異物および気泡等に起因するダークスポット、非発光および画素欠陥等の不具合が生じている発光装置を欠陥品として取り除く出荷前検査において、発光装置100の点灯時に発光する5cd/m以上の可視光に基づいて、肉眼において前記不具合を観察することができる。したがって、従来の可視光を発光する他のディスプレイ装置と同様に、出荷前検査において、検査対象の発光装置100が欠陥品か否かを簡単に判別することが可能となる。
すなわち、発光装置100において、陽極3と陰極8との間に300mA/cm以下の電流密度で通電し、発光する5cd/m以上の可視光を観察することにより、前記不具合が生じているディスプレイ装置を欠陥品として取り除く出荷前検査(本発明の検査方法)を実施することができる。
ここで、発光素子1Aを、近赤外領域の発光ばかりではなく、可視光を発光するものとし得るのは、発光素子1Aが備える正孔注入層4、発光層5および電子輸送層6にそれぞれ含まれる正孔注入材料、ホスト材料および電子輸送材料の種類を適宜選択することにより実現することができる。
具体的には、例えば、正孔注入層4に含まれる正孔注入材料として、前述の通り、アミン系材料を用いることにより、正孔注入層4を青色の光を発光するものとすることができ、発光層5に含まれるホスト材料として、テトランセン系材料を用いることにより、発光層5を緑色の光を発光するものとすることができ、さらに、電子輸送層6に含まれる電子輸送材料として、アントラセン系材料を用いることにより、電子輸送層6を青色の光を発光するものとすることができる。したがって、正孔注入層4、発光層5および電子輸送層6で発光する発光色を適宜選択することにより発光素子1Aに所望の色を発光させることができる。
また、発光素子1Aを、5cd/m以上の可視光を発光するものとするには、例えば、正孔注入層4、発光層5および電子輸送層6の膜厚をそれぞれ調整する他、発光層5に含まれるホスト材料の含有量を調整することにより実現することができる。
具体的には、このような正孔注入層4の平均厚さは、正孔注入材料の種類、発光波長、或いは光取出しの構造(ボトムエミッションか、または、トップエミッションか)によっても異なるが、5nm以上200nm以下であるのが好ましく、10nm以上150nm以下であるのがより好ましい。
また、発光層5の平均厚さは、ホスト材料の種類、発光材料の種類、及び、発光層の積層数によっても若干異なるが、5nm以上100nm以下であるのが好ましく、5nm以上50nm以下であるのがより好ましい。
さらに、電子輸送層6全体の厚さは、正孔輸送材料の種類、発光波長、或いは光取出しの構造(ボトムエミッションか、または、トップエミッションか)によっても異なるが、20nm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。
正孔注入層4、発光層5および電子輸送層6の平均厚さを、それぞれ、前記範囲内に設定することにより、発光素子1Aは、5cd/m以上の可視光を確実に発光するものとなる。また、発光層5の平均厚さを前記範囲内に設定することにより、発光素子1Aの駆動電圧を抑制しつつ、発光素子1Aの長寿命化を図ることができる。さらに、電子輸送層6の平均厚さを前記範囲内に設定することにより、発光素子1A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。
また、発光層5が、前述のように発光材料およびホスト材料を含むものである場合、この発光層5中における発光材料の含有量(ドープ量)は、4.0wt%以下であるのが好ましく、0.25wt%以上2.0wt%以下であるのがより好ましい。これにより、発光層5において、発光層5に注入されたキャリアが発光材料でのみ消費されるのではなく、ホスト材料もしくは発光層に隣接する層で消費され発光することができるようになるため、発光素子1Aを、5cd/m以上の可視光を確実に発光するものとすることができる。また、発光素子1A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。
さらに、発光素子1Aは、5cd/m以上の可視光を発光するものとすることで、肉眼または(可視光)カメラにより、少なくとも暗室環境下において不具合を観察することができるが、10cd/m以上の可視光を発光するものであることが好ましく、30cd/m以上の可視光を発光するものであることがより好ましい。発光素子1Aを10cd/m以上の可視光を発光するものとすることで、少なくとも暗室環境下において不具合を容易に観察することができ、発光素子1Aを30cd/m以上の可視光を発光するものとすることで、蛍光灯下においても不具合を容易に観察することができるようになる。
なお、発光素子1Aを、5cd/mの可視光を発光するものとする場合、例えば、波長450nmの光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、192mW/sr/mとなり、波長485nmの光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、43mW/sr/mとなり、波長555nmの光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、7mW/sr/mとなり、波長640nmの光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、42mW/sr/mとなり、さらに、波長650nmの光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、69mW/sr/mとなる。
換言すれば、青色の光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、200mW/sr/m程度となり、緑色の光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、40mW/sr/m程度となり、さらに、赤色の光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、100mW/sr/m程度となるため、可視光を発光させる際には、発光素子1Aに供給すべきエネルギー量は、40〜200mW/sr/m程度総量として必要となる。
よって、発光素子1Aに供給するエネルギー量の観点からは、発光素子1Aを緑色の光を発光するものとするのが好ましい。これにより、発光素子1Aを優れたエネルギー効率により、5cd/m以上の可視光を発光させることができる。また、観察は可視光カメラを用いることで行ってもよい。可視光カメラを用いて発光素子1Aの可視光の発光を観察する場合、発光素子1Aを青色の光を発光するものとするのが好ましい。可視光カメラは、発光素子1Aの発光によるエネルギー量を測定するため、発光素子1Aが同一の輝度を発光するものである場合、短波長である青色を観察することにより、優れた感度で発光素子1Aの発光を観察することができる。さらに、肉眼で発光素子1Aの可視光の発光を観察する場合、発光素子1Aを緑色の光を発光するものとするのが好ましく、白色の光を発光するものとするのがより好ましい。これにより、検査者の眼の負担を低減することができる。
また、本発明では、5cd/m以上の可視光を発光光として得る際に、陽極3と陰極8との間で通電するときの電流密度は、300mA/cm以下に設定される。これは、発光装置100の欠陥品を取り除く出荷前検査は、通常、比較的長い時間(例えば、30秒以上)の連続点灯下で実施される。
そのため、例えば、500mA/cm程度の電流密度で陽極3と陰極8との間で通電すると、蓄熱による熱により発光素子内部の温度が各層を構成する構成材料のTgを超えることとなる。その結果、発光素子の各層が流動性を帯びることに起因して、発光素子の発光効率が低下するおそれがあった。
これに対して、前記電流密度を300mA/cm以下に設定することにより、出荷前検査の際に、たとえ長時間の連続点灯を実施したとしても、各層が熱により流動性を帯びることを抑制または防止することができるため、発光素子1Aの発光効率の低下が的確に抑制または防止される。
なお、前記電流密度は、300mA/cm以下に設定されていれば良いが、好ましくは200mA/cm以下、より好ましくは100mA/cm以下に設定される。これにより、前述した効果をより顕著に発揮させることができる。
(認証装置)
また、本発明の発光装置は、前述の通り、ディスプレイ装置(表示装置)に適用し得るが、その他、認証装置に適用できる。以下、本発明の発光装置を、認証装置に適用した場合の実施形態を説明する。
図3は、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、前述した発光装置100が有する発光素子1A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、近赤外領域の光を面発光することで照射する。例えば、この光源100Bの複数の発光素子1Aは、カバーガラス1001の外周部に沿って配置される。
カバーガラス1001は、生体Fが接触または近接する部位である。
マイクロレンズアレイ1002は、カバーガラス1001の生体Fが接触または近接する側と反対側に設けられている。このマイクロレンズアレイ1002は、複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列して構成されている。
受光素子群1003は、マイクロレンズアレイ1002に対してカバーガラス1001とは反対側に設けられている。この受光素子群1003は、マイクロレンズアレイ1002の複数のマイクロレンズに対応してマトリクス状に設けられた複数の受光素子で構成されている。この受光素子群1003の各受光素子としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS等を用いることができる。
発光素子駆動部1006は、光源100Bを駆動する駆動回路である。
受光素子駆動部1004は、受光素子群1003を駆動する駆動回路である。
制御部1005は、例えば、MPUであり、発光素子駆動部1006および受光素子駆動部1004の駆動を制御する機能を有する。
また、制御部1005は、受光素子群1003の受光結果と、予め記憶された生体認証情報との比較により、生体Fの認証を行う機能を有する。
例えば、制御部1005は、受光素子群1003の受光結果に基づいて、生体Fに関する画像パターン(例えば静脈パターン)を生成する。そして、制御部1005は、その画像パターンと、生体認証情報として予め記憶された画像パターンとを比較し、その比較結果に基づいて、生体Fの認証(例えば静脈認証)を行う。
このような光源100Bを備える認証装置1000により、近赤外光を用いて生体認証を行うことができるが、この光源100Bを備える認証装置1000に本発明の発光装置が適用され、本発明の検査方法を用いて、認証装置1000(光源100B)が欠陥品か否かを検査することができる。
また、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。
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1A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、本発明の発光装置、電子機器および検査方法を、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
(IRD−15の製造)
Figure 0006459228
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。
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(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)(5、6−ジニトロ−4、7−ジフェニル−ベンゾ[1、2、5]チアジアゾール)6gを得た。
合成(A1−3)
Ar下、1リットルのフラスコに、得られたジニトロ体である化合物(c)6g、還元鉄7g、酢酸600mlを入れ、80℃で4時間反応させて室温まで冷却させた。反応後、反応液をイオン交換水1.5リットルに注ぎ、そこへ酢酸エチル1.5リットルをさらに添加した。添加後、固体が析出していたので、テトラヒドロフラン1リットルと食塩300gを添加し、分液した。水層は1リットルのテトラヒドロフランで再抽出した。濃縮乾燥したものを再度、少量の水、メタノールにて洗浄し、橙色固体を得た。
これにより、HPLC純度80%の化合物(d)(4、7−ジフェニル−ベンゾ[1、2、5]チアジアゾロ−5、6−ジアミン)7gを得た。
合成(A1−4)
Ar下、1リットルのフラスコに、得られたジアミン体である化合物(d)4.5g、ベンジル3.7g、溶媒として酢酸300mlを入れ、80℃にて2時間反応させた。反応後、室温まで冷却させ、反応液をイオン交換水1リットルに注ぎ、結晶をろ過、水洗、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IRD−15で表わされる化合物)4gを得た。この化合物(e)を質量分析したところ、M+:492であった。
さらに、得られた化合物(e)を設定温度340℃で昇華精製した。その昇華精製後の化合物(e)のHPLC純度は99%であった。
(IRD−24の製造)
Figure 0006459228
前述した前記式IRD−15の合成において、合成(A1−4)で使用するベンジルの代わりに1,2−ベンゾキノンを用いた以外は、前述したIRD−15の合成と同様にして合成を行った。これにより、前記IRD−24で表わされる化合物を得た。
(IRD−31の製造)
以下の工程1〜6により、前記式IRD−31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
Figure 0006459228
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(COCOCl: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:CHCl/Hep=1/2→CHCl/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
Figure 0006459228
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、NHNH・HO(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CHCl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
Figure 0006459228
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
Figure 0006459228
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CHCl(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
Figure 0006459228
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、CHCl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:CHCl→CHCl+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−31の合成
Figure 0006459228
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CHCl(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CHCl)にて精製を行い、目的物である前記式IRD−31で表される化合物を得た(収量600mg、収率70%)。
(IRD−41の製造)
以下の工程1〜6により、前記式IRD−41で表されるベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物を合成した。
[工程1]
Figure 0006459228
まず、1リットルの3つ口フラスコに発煙硝酸(97%)345mlを仕込み、内温5℃まで冷却した。そこへ、濃硫酸(95%)(345ml)を内温が10℃以下でゆっくりと分割添加した。添加終了後、室温放置し、一晩撹拌した。
次いで、氷水(1リットル)へ反応液を注ぎ入れ、固体を濾過した。得られた固体(30g)にトルエン(100ml)を加え、再結晶することで目的物を得た(収量16g、収率33%)。
[工程2]
Figure 0006459228
まず、Arガス下、1リットルの三口フラスコに4−ブロモトリフェニルアミン(25g、77mmol)を脱水THF(500ml)に溶解し、−78℃まで冷却した。そこへ1.6Mn−BuLiヘキサン溶液(52.5ml、84.5mmol)を内温−60℃以下で滴下し、そのまま30分間撹拌した。その後、塩化トリブチルすず(IV)(25.1g、77mmol)を内温−60℃以下で滴下した。滴下後、室温まで上昇させ、一晩撹拌した。
次いで、NaF(4.20g、100mmol)を水(500ml)に溶解し、そこへ反応液を注ぎ入れた。トルエン(250ml)を加えて1時間撹拌した後、有機層を分取し、再度有機層を水(250ml×2)を用いて洗浄した。得られた有機層を減圧下濃縮操作を行うことによって、目的物を得た(収量42g)。
[工程3]
Figure 0006459228
まず、Arガス下、500mlの3つ口フラスコにジブロモ体(7.5g、19.5mmol)とスズ体(工程2の成果物)(25.1g、50mmol)をジオキサン(350ml)に溶解し、そこへPd(PPh3)4(1.13g、0.975mmol)を加え、内温95℃まで昇温し、一晩撹拌した。
次いで、室温まで冷却後、反応液を減圧下濃縮した。得られた固体をトルエンにて洗浄し、その後、トルエン400mlを用いて再結晶を行うことにより目的物を得た(収量7.8g、収率56%)。
[工程4]
Figure 0006459228
まず、Arガス下、300mlの3つ口フラスコに酢酸(200ml)とFe(10.2g、182mmol)を加えて、内温65℃まで昇温した。そこへ工程3で得られたジニトロ体(10.1g、14,2mmol)をゆっくりと分割添加し、80℃まで昇温、3時間そのまま撹拌した。
次いで、反応液を室温まで冷却後、水(300ml)へ注ぎ入れた。その後、固体(Fe含む)を濾過した。その固体からTHF(300ml)を用いて有機物を抽出し、減圧下濃縮した。得られた残渣にトルエン(150ml)を加え、再度減圧濃縮することによって目的物を得た(収量7.2g、収率78%)。
[工程5]
Figure 0006459228
Arガス下、300mlの3つ口フラスコに工程4で得られたジアミン体(7.21g、11.0mmol)を脱水ピリジン(180ml)に溶解し、N−チオニルアニリン(1.69g、12mmol)とトリメチルシリルクロリド(2.4g、22mmol)を加えた。その後、内温80℃まで昇温、一晩撹拌した。
反応液を室温まで冷却後、水(200ml)に注ぎ入れた。析出晶をろ取し、固体をTHFにて洗浄し、3.8gの固体を得た。
シリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル100g、展開溶媒クロロベンゼン)にて精製を行った。
最後にキシレンを用いた再沈殿法により精製を行うことで、目的物である前記化学式IRD−41で表わされる化合物を得た(収量2.2g、収率30%)。
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。
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HIL−1で表わされる化合物を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔注入層を形成した。
<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−15で表わされる化合物(チアジアゾール系化合物1)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2.0wt%とした。
<4> 次に、発光層上に、前記式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、ボトムエミッション型の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1.0wt%とした以外は、前述した実施例1と同様にしてボトムエミッション型の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0.5wt%とした以外は、前述した実施例1と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例4)
前記工程<4>において、前記式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た後、前記式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て、平均厚さ25nmの第2電子輸送層に平均厚さ5nmの第1電子輸送層が積層された電子輸送層を形成した以外は、前述した実施例1と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例5)
前記工程<4>において、前記式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た後、前記式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て、平均厚さ20nmの第2電子輸送層に平均厚さ5nmの第1電子輸送層が積層された電子輸送層を形成した以外は、前述した実施例1と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例6)
前記工程<4>において、前記式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た後、前記式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て、平均厚さ20nmの第2電子輸送層に平均厚さ5nmの第1電子輸送層が積層された電子輸送層を形成した以外は、前述した実施例3と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例7)
前記工程<2>において、平均厚さ30nmの正孔注入層を形成し、前記工程<4>において、前記式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た後、前記式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て、平均厚さ55nmの第2電子輸送層に平均厚さ5nmの第1電子輸送層が積層された電子輸送層を形成した以外は、前述した実施例1と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例8)
<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10nm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。
<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−15で表わされる化合物(チアジアゾール系化合物1)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1.0wt%とした。
<4> 次に、発光層上に、前記式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た後、前記式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て、平均厚さ55nmの第2電子輸送層に平均厚さ5nmの第1電子輸送層が積層された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、MgとAgとを1:20の重量比で真空蒸着法により成膜した。これにより、MgAgで構成される平均厚さ20nm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、トップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例9)
前記工程<1>において、平均厚さ20nmのITO電極を形成した以外は、前述した実施例8と同様にしてトップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例10)
前記工程<1>において、平均厚さ30nmのITO電極を形成した以外は、前述した実施例8と同様にしてトップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例11)
前記工程<1>において、平均厚さ70nmのITO電極を形成した以外は、前述した実施例8と同様にしてトップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例12)
<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60nm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−24で表わされる化合物(チアジアゾール系化合物2)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4.0wt%とした。
<4> 次に、発光層上に、前記式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90nm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、ボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例13)
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%とした以外は、前述した実施例12と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例14)
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12と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例15)
前記工程<3>において、平均厚さ40nmの発光層を形成し、前記工程<4>において、平均厚さ75nmの電子輸送層(第1電子輸送層)を形成した以外は、前述した実施例14と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例16)
前記工程<3>において、平均厚さ60nmの発光層を形成し、前記工程<4>において、平均厚さ55nmの電子輸送層(第1電子輸送層)を形成した以外は、前述した実施例14と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例17)
<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18nm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70nm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−24で表わされる化合物(チアジアゾール系化合物2)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2.0wt%とした。
<4> 次に、発光層上に、前記式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70nm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、MgとAgとを1:20の重量比で真空蒸着法により成膜した。これにより、MgAgで構成される平均厚さ20nm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、トップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例18)
前記工程<1>において、平均厚さ25nmのITO電極を形成した以外は、前述した実施例17と同様にしてトップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例19)
前記工程<1>において、平均厚さ30nmのITO電極を形成した以外は、前述した実施例17と同様にしてトップエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例20)
<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HIL−1で表わされる化合物を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔注入層を形成した。
<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−31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1.0wt%とした。
<4> 次に、発光層上に、前記式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1000nm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、ボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例21)
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20と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例22)
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%とした以外は、前述した実施例20と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例23)
<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70nm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−41で表わされる化合物(ベンゾ−ビス−チアジアゾール系化合物)を用い、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2.0wt%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95nm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、ボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例24)
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20と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例25)
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20と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
(実施例26)
前記工程<4>において、前記式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た後、前記式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て、平均厚さ90nmの第2電子輸送層に平均厚さ5nmの第1電子輸送層が積層された電子輸送層を形成した以外は、前述した実施例26と同様にしてボトムエミッション型の発光素子を製造した。
3.評価
各実施例の発光素子について、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50mA/cm、100mA/cm、および、300mA/cmの定電流を、それぞれ、流し、各発光素子における発光スペクトルを、小型ファイバ光学分光器(コニカミノルタ社製 CS−1000)を用いて、発光エネルギー量(mW/sr/m)として測定した。
そして、各実施例の発光素子で測定された、50mA/cm、100mA/cm、および、300mA/cmにおける発光スペクトルを、それぞれ、発光エネルギー量(mW/sr/m)から発光輝度(cd/m)に換算し、発光輝度(cd/m)に換算された発光スペクトルから、可視光(400〜600nm)における発光輝度(cd/m)を求めた。
その結果を、表1に示す。
Figure 0006459228
表1から明らかなように、各実施例の発光素子は、それぞれ、300mA/cmの定電流を流したときに、5cd/m以上の可視光を発光し得ることが判った。
また、実施例2、3、13、14、21、22、24、25に示す通り、発光層中における発光材料の濃度を低濃度に設定することにより、発光輝度の向上が図られることが明らかとなった。さらに、実施例4〜7、15、16、26に示す通り、発光層および正孔注入層の膜厚を変更したり、電子輸送層の層構成を変更することによっても、発光輝度の向上が図られることが明らかとなった。また、実施例8〜11、17〜19に示す通り、本発明は、ボトムエミッション型のものばかりではなく、トップエミッション型のものにも適用可能であることが判った。
次いで、各実施例の発光素子で測定された、300mA/cmにおける発光スペクトルを、図5〜17に示す。なお、各図中、左側グラフは、発光エネルギー量(W/sr/m)に基づく発光スペクトルであり、右側グラフは、発光輝度(cd/m)に基づく発光スペクトルである。
そして、各実施例の発光素子で測定された300mA/cmにおける発光スペクトルから、それぞれ、可視光(400〜600nm)における発光輝度(cd/m)、発光エネルギー量(W/sr/m)の最大値、および、発光輝度(cd/m)の最大値を求めた(表2−1参照。)。
さらに、これらの結果から、発光素子を、5cd/m以上、10cd/m以上、さらには、30cd/m以上の発光輝度を有するものとするために必要となる、発光エネルギー量(W/sr/m)の最大値、および、発光輝度(cd/m)の最大値を、それぞれの平均(Ave.)+3標準偏差(σ)の値を求めることにより得た(表2−2〜2−4参照。)。
その結果を、表2に示す。
Figure 0006459228
表2から明らかなように、発光素子を5cd/m以上の発光輝度を有するものとするには、発光エネルギー量(W/sr/m)の最大値、および、発光輝度(cd/m)の最大値が、それぞれ、2.614E-04(W/sr/m)以上、および、1.274E-01(cd/m)以上のものである必要があり、また、発光素子を10cd/m以上の発光輝度を有するものとするには、発光エネルギー量(W/sr/m)の最大値、および、発光輝度(cd/m)の最大値が、それぞれ、5.229E-04(W/sr/m)以上、および、2.549E-01(cd/m)以上のものである必要であり、さらに、発光素子を30cd/m以上の発光輝度を有するものとするには、発光エネルギー量(W/sr/m)の最大値、および、発光輝度(cd/m)の最大値が、それぞれ、1.569E-03(W/sr/m)以上、および、7.646E-01(cd/m)以上のものである必要があることが判った。
1A‥‥発光素子
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
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‥‥配線
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‥‥発光装置
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

Claims (7)

  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近赤外領域の光を発光する発光層とを有する発光素子を備え、
    前記発光層は、下記一般式(IRD−3)で表わされる化合物、および、下記一般式(IRD−4)で表わされる化合物のうちの少なくとも1種を含む発光材料と、下記式IRH−1で表わされる化合物を含む、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、
    前記発光層中における前記発光材料の含有量は、1.0wt%以下であり、
    前記陽極と前記陰極との間に300mA/cm以下の電流密度で通電したとき、10cd/m以上の可視光を発光することを特徴とする発光装置。
    Figure 0006459228
    [前記一般式(IRD−3)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。]
    Figure 0006459228
    [前記一般式(IRD−4)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。]
    Figure 0006459228
    [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。]
  2. 前記発光素子は、前記発光層と前記陰極との間に設けられた電子輸送層を備える請求項に記載の発光装置。
  3. 前記電子輸送層は、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請求項に記載の発光装置。
  4. 前記電子輸送層の厚さは、20nm以上200nm以下である請求項またはに記載の発光装置。
  5. 前記発光層の厚さは、5nm以上100nm以下である請求項1ないしのいずれか1項に記載の発光装置。
  6. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の発光装置を備えることを特徴とする電子機器。
  7. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の発光装置において、前記陽極と前記陰極との間に300mA/cm以下の電流密度で通電し、発光する10cd/m以上の可視光を観察することにより検査することを特徴とする検査方法。
JP2014114339A 2014-06-02 2014-06-02 発光装置、電子機器および検査方法 Active JP6459228B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014114339A JP6459228B2 (ja) 2014-06-02 2014-06-02 発光装置、電子機器および検査方法
EP15802371.3A EP3151299A4 (en) 2014-06-02 2015-05-26 Light emitting device, electronic apparatus, and inspection method
PCT/JP2015/002640 WO2015186311A1 (ja) 2014-06-02 2015-05-26 発光装置、電子機器および検査方法
US15/315,569 US10367148B2 (en) 2014-06-02 2015-05-26 Light-emitting device, electronic apparatus, and inspection method
CN201580029493.4A CN106463633B (zh) 2014-06-02 2015-05-26 发光装置、电子设备及检查方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014114339A JP6459228B2 (ja) 2014-06-02 2014-06-02 発光装置、電子機器および検査方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015228460A JP2015228460A (ja) 2015-12-17
JP6459228B2 true JP6459228B2 (ja) 2019-01-30

Family

ID=54766396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014114339A Active JP6459228B2 (ja) 2014-06-02 2014-06-02 発光装置、電子機器および検査方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10367148B2 (ja)
EP (1) EP3151299A4 (ja)
JP (1) JP6459228B2 (ja)
CN (1) CN106463633B (ja)
WO (1) WO2015186311A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102070833B1 (ko) * 2015-05-26 2020-04-01 도레이 카부시키가이샤 피로메텐 붕소 착체, 색 변환 조성물, 색 변환 필름, 및 그것을 포함하는 광원 유닛, 디스플레이 및 조명
JP6807647B2 (ja) * 2016-03-02 2021-01-06 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置、静脈認証システム、および透過型静脈認証システム
WO2018021377A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 富士フイルム株式会社 発光性粒子及び化合物
US11444248B2 (en) 2016-11-30 2022-09-13 Kyushu University, National University Corporation Organic electro-luminescent element and bioinstrumentation device
JP6890784B2 (ja) * 2016-11-30 2021-06-18 国立大学法人九州大学 有機エレクトロルミネッセンス素子及び生体計測用装置
CN106784350A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 京东方科技集团股份有限公司 一种有机电致发光显示面板及其制作方法、显示装置
JP6885065B2 (ja) * 2017-01-13 2021-06-09 セイコーエプソン株式会社 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP6809240B2 (ja) * 2017-01-13 2021-01-06 セイコーエプソン株式会社 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP7043733B2 (ja) * 2017-03-13 2022-03-30 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP2018152485A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
US10789448B2 (en) 2017-08-23 2020-09-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Organic electronic device and method of fabricating the same
US10360012B2 (en) * 2017-11-09 2019-07-23 International Business Machines Corporation Dynamic selection of deployment configurations of software applications
CN110872308B (zh) * 2018-09-04 2022-10-14 北京大学深圳研究生院 基于苯并双噻二唑衍生物的近红外有机发光材料
DE112019006355T5 (de) * 2018-12-21 2021-09-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Gerät, Licht emittierende Vorrichtung, Licht emittierendes Modul, Beleuchtungsvorrichtung, Anzeigevorrichtung, Anzeigemodul und elektronisches Gerät
JP7562519B2 (ja) 2019-05-31 2024-10-07 株式会社半導体エネルギー研究所 発光デバイス、発光装置、発光モジュール、電子機器、及び照明装置
CN114751917A (zh) * 2022-04-21 2022-07-15 南京邮电大学 一种近红外发光荧光分子及其制备方法与应用

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3853038B2 (ja) * 1997-09-24 2006-12-06 三井化学株式会社 有機電界発光素子
JP2000091073A (ja) 1998-09-11 2000-03-31 Sony Corp 有機電界発光素子
TW480896B (en) 1999-07-30 2002-03-21 Sony Corp Organic electroluminescent device
JP4531342B2 (ja) * 2003-03-17 2010-08-25 株式会社半導体エネルギー研究所 白色有機発光素子および発光装置
JP2005060459A (ja) * 2003-08-08 2005-03-10 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料および有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2006310538A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Toray Ind Inc 発光素子
US20090066227A1 (en) * 2005-12-20 2009-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Organic light-emitting device
JP2009158126A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Toppan Printing Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子欠陥検査装置および有機エレクトロルミネッセンス素子および有機エレクトロルミネッセンス素子欠陥検査方法
JP2010176966A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Panasonic Corp 有機el表示パネルの検査及びリペア装置
JP2011029364A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Origin Electric Co Ltd 電子素子の検査装置および検査方法
CN106025099B (zh) 2011-04-12 2018-09-07 精工爱普生株式会社 发光元件、发光装置、认证装置以及电子设备
JP5682429B2 (ja) * 2011-04-12 2015-03-11 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5765034B2 (ja) 2011-04-18 2015-08-19 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
KR20130018547A (ko) 2011-08-09 2013-02-25 세이코 엡슨 가부시키가이샤 티아디아졸계 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 인증 장치, 전자 기기
JP5935261B2 (ja) 2011-08-09 2016-06-15 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5790279B2 (ja) 2011-08-09 2015-10-07 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置および電子機器
JP2013105665A (ja) * 2011-11-15 2013-05-30 Idemitsu Kosan Co Ltd 白色系有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2014225484A (ja) * 2011-11-24 2014-12-04 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 有機電界発光素子、並びに該有機電界発光素子を用いた発光装置、表示装置及び照明装置
US9324952B2 (en) 2012-02-28 2016-04-26 Seiko Epson Corporation Thiadiazole, compound for light-emitting elements, light-emitting element, light-emitting apparatus, authentication apparatus, and electronic device
JP5982867B2 (ja) * 2012-02-28 2016-08-31 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP6142498B2 (ja) 2012-10-18 2017-06-07 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP6003087B2 (ja) * 2012-02-28 2016-10-05 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
KR102117134B1 (ko) * 2012-03-23 2020-05-29 가부시키가이샤 퓨쳐 잉크 벤조비스(티아디아졸) 유도체, 및 그것을 사용한 유기 일렉트로닉스 디바이스
JP6009816B2 (ja) * 2012-05-22 2016-10-19 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 電荷輸送材料、有機電界発光素子、発光装置、表示装置および照明装置
JP6145989B2 (ja) 2012-10-18 2017-06-14 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5983289B2 (ja) 2012-10-18 2016-08-31 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
CN103772416B (zh) 2012-10-18 2018-01-19 精工爱普生株式会社 噻二唑系化合物、发光元件用化合物、发光元件、发光装置、认证装置以及电子设备
JP6171304B2 (ja) 2012-10-18 2017-08-02 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
KR102178256B1 (ko) * 2013-03-27 2020-11-12 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP6613595B2 (ja) * 2014-04-09 2019-12-04 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
CN106463633B (zh) 2019-03-15
CN106463633A (zh) 2017-02-22
WO2015186311A1 (ja) 2015-12-10
US20170200901A1 (en) 2017-07-13
EP3151299A1 (en) 2017-04-05
US10367148B2 (en) 2019-07-30
JP2015228460A (ja) 2015-12-17
EP3151299A4 (en) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6459228B2 (ja) 発光装置、電子機器および検査方法
JP6613595B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5765034B2 (ja) チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP6693053B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP6149377B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
US10804472B2 (en) Light-emitting element, light-emitting device, light source, authentication device, and electronic apparatus
JP5682429B2 (ja) チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP6398226B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP6331779B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP2018111673A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP6809240B2 (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP2018111675A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
US20180269416A1 (en) Light-emitting element, light-emitting device, light source, authentication device, and electronic apparatus
JP6142498B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP2018111674A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP2019147752A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP2018111679A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP5879727B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5987885B2 (ja) 電子機器
JP5831030B2 (ja) 発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP2018111677A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP2018111676A (ja) 化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、光源、認証装置および電子機器
JP2016006047A (ja) チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180726

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6459228

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150