JP2006190995A - 有機化合物と無機化合物とを含む複合材料、前記複合材料を用いた発光素子および発光装置、並びに前記発光素子の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電性に優れた複合材料、および複合材料を用いた発光素子、並びに発光装置を提供する。また、大量生産に適した発光素子の作製方法を提供する。
【解決手段】本発明の発光素子は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、有機化合物と、有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料を含んでいることを特徴とする。本発明の発光素子は、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含んでいるため、キャリア注入性、キャリア輸送性、導電性に優れ、駆動電圧を低減することができる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の発光素子は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、有機化合物と、有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料を含んでいることを特徴とする。本発明の発光素子は、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含んでいるため、キャリア注入性、キャリア輸送性、導電性に優れ、駆動電圧を低減することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機化合物と無機化合物とを含む複合材料に関する。また、一対の電極間に、発光物質を含む層を有する発光素子およびその作製方法に関する。また、発光素子を有する発光装置に関する。
発光材料を用いた発光素子は、薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有しており、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると言われている。
発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子およびホールがそれぞれ発光層に輸送され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子およびホール）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
このような発光素子は通常１μｍ以下、例えば０．１μｍ程度の薄膜で形成されるため、薄型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの時間はマイクロ秒程度あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。また、数ボルト〜数十ボルト程度の直流電圧で十分な発光が得られるため、消費電力も比較的少ない。これらの利点から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。特に、薄型軽量の特徴を生かし、携帯機器などへの応用が期待されている。
例えば、携帯機器などへの応用を考えた場合、低消費電力であることが要求されるので、更なる駆動電圧の低減が重要となってくる。そのため、電子注入層やホール注入層に様々な工夫がなされてきた。
例えば、アルカリ金属塩またはアルカリ金属酸化物と有機化合物とを共蒸着により混合した層を電子注入層として適用し、駆動電圧を低減した報告がある（特許文献１参照）。
また、アリールアミン骨格を有する高分子と電子受容性化合物とを混合した層を、ホール注入層として適用し、駆動電圧を低減した報告がある（特許文献２参照）。アリールアミン骨格を有する高分子に電子受容性化合物を混合することにより電荷移動が起こり、その結果駆動電圧が低減すると考えられている。
さらに、特許文献２と同様の概念のホール注入層を用い、６５０ｎｍという厚膜でも低い電圧で動作する発光素子を達成している（非特許文献１参照）。これらの材料は導電性に優れていると報告されている。
しかしながら、特許文献１で開示されている電子注入層は、真空蒸着法でしか作製することができない。真空蒸着法は、基板の大型化が困難であるため、大量生産には適さない。
また、特許文献２や非特許文献１で開示されているホール注入層は、湿式成膜であるため、基板の大型化にも対応しやすいが、電子受容性化合物として、酸性の高い化合物を用いており、電極の腐食等の問題がある。また、特許文献２や非特許文献１で用いされているアンチモン化合物は毒性が高く、環境や人体への悪影響を与えてしまう恐れがあり、工業的には適さない。
特開平１０−２７０１７２号公報
特開２０００−１５０１６９号公報
アスカ ヤマモリ、他３名、アプライド フィジクス レターズ、ｖｏｌ．７２、Ｎｏ．１７、２１４７−２１４９（１９９８）
上記問題を鑑み、本発明は、導電性に優れた複合材料、および複合材料を用いた発光素子、並びに発光装置を提供する。また、大量生産に適した発光素子の作製方法を提供する。
本発明者らは、有機化合物と、前記有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物とを含む複合材料を、湿式法により形成することで、課題を解決できることを見出した。
本発明においては、湿式法により成膜する時の膜質を考慮し、前記有機化合物が低分子化合物の場合、本発明の複合材料はバインダーとなる材料（以下、バインダー物質）をさらに含む。また、前記有機化合物が高分子化合物（本明細書中においては、ポリマーだけでなく、オリゴマーやデンドリマー等の中程度の分子量の化合物も含む）の場合、本発明の複合材料はバインダー物質をさらに含んでいても良いが、必ずしも必要ではない。
すなわち本発明の構成は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料である。
また、本発明の他の構成は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料である。
なお、本発明の複合材料において、前記バインダー物質は、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、フェノール樹脂のいずれかであることが好ましい。また、前記有機化合物は、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一または複数を有することが好ましい。また、無機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物であることが好ましく、特にリチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種が好適である。
なお、上述したアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物は、水酸基を有していてもよい。
また、上述した本発明の複合材料を用いた発光素子も、本発明の一態様である。なお、本発明の複合材料を含む層を、発光素子の電極に接する位置に設けることで、発光素子の駆動電圧を低減することができる。あるいはまた、本発明の複合材料を含む層と、ホールを発生する層とを積層した構造を、発光素子の電極に接する位置に設けることで、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
すなわち本発明の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層のうち、前記一対の電極の一方の電極に接する層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、前記第１の層は、発光性の物質を含み、前記第２の層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含み、前記第３の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層のうち、前記一対の電極の一方の電極に接する層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、前記第１の層は、発光性の物質を含み、前記第２の層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含み、前記第３の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子である。
なお、上述した本発明の発光素子において、前記バインダー物質は、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、フェノール樹脂のいずれかであることが好ましい。また、前記有機化合物は、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することが好ましい。また、前記無機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物であることが好ましく、特にリチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種が好適である。
さらに、上述したような発光素子を有する発光装置に関しても、本発明の一態様として含むものとする。なお、本発明における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光体も含む。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置の範疇に含むものとする。
ところで、本発明の発光素子を形成する作製方法も新規な概念に基づいており、本発明の一態様である。本発明では、上述した本発明の発光素子を作製する際に、有機化合物と、前記有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む層を、湿式法にて形成することを特徴としている。また、第１の電極から形成する手法と、第２の電極から形成する手法が考えられる。
したがって本発明の構成は、第１の電極上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、前記第２の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、前記第２の層上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第１の電極上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、前記第２の層上に、ホールを発生する第３の層を形成する工程と、前記第３の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、ホールを発生する第３の層を形成する工程と、前記第３の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、前記第２の層上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
なお、上述した発光素子の作製方法において、第２の層は、金属のアルコキシドと有機化合物とを含む溶液を塗布、焼成することにより形成することができる。この時、水分による加水分解を行うと好ましいため、焼成する前に塗布膜を水蒸気にさらしてもよい。
したがって本発明の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第２の層を形成する工程が、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であるか、または、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
なお、上述したような金属のアルコキシドを用いる手法の場合、前記溶液は、沈殿を防ぐための安定化剤をさらに含んでいてもよい。安定化剤としては、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトンが好適である。また、上述した溶液は、水分による金属のアルコキシドの加水分解を促進させるため、水をさらに含んでいてもよい。また、上述した溶液は、バインダー物質をさらに含んでいてもよく、バインダー物質としては、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂が好適である。
さらに、上述した本発明の発光素子の作製方法において、前記有機化合物は、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数が好ましい。
また、本発明の発光素子の作製方法により、前記金属のアルコキシドを原料として、電子供与性の高い金属酸化物が形成される。したがって、前記金属は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が好ましい。中でも特に、リチウム、カルシウム、バリウムが好適である。
また、本発明者らは、有機化合物と、前記有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物とを含む複合材料を、発光素子に適用することで、課題を解決できることを見出した。特に、発光素子を作製する際に、前記複合材料を湿式法で形成することで、課題を解決できることを見出した。なお、前記複合材料を含む層を、発光素子の電極に接する位置に設けることで、発光素子の駆動電圧を低減することができる。あるいはまた、電子を発生する材料を含む層と、本発明の複合材料を含む層とを積層した構造を、発光素子の電極に接する位置に設けることで、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、本発明においては、湿式法により成膜する時の膜質を考慮し、前記有機化合物が低分子化合物の場合は、前記複合材料はバインダーとなる材料（以下、バインダー物質）をさらに含む。また、前記有機化合物が高分子化合物（本明細書中においては、ポリマーだけでなく、オリゴマーやデンドリマー等の中程度の分子量の化合物も含む）の場合は、前記複合材料はバインダー物質をさらに含んでいても良いが、必ずしも必要ではない。
したがって本発明の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層のうち、前記一対の電極の一方の電極に接する層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、前記第１の層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、前記第４の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子である。なお、この時、第４の層は、本発明の複合材料を用いて形成することもできる。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、前記第１の層は、ホールを発生する材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、前記第４の層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含んでいる発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層のうち、前記一対の電極の一方の電極に接する層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、前記第１の層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、前記第４の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子である。なお、この時、第４の層は、本発明の複合材料を用いて形成することもできる。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、前記第１の層は、ホールを発生する材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、前記第４の層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含んでいる発光素子である。
なお、上述した本発明の発光素子において、前記バインダー物質は、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂のいずれかが好ましい。
また、前記有機化合物としては、アリールアミン骨格を有することが好ましい。あるいはまた、下記に示す一般式（１）〜（１０）のいずれかの高分子化合物であることが好ましい。
さらに、上述した発光素子において、前記無機化合物は、遷移金属を含む酸化物であることが好ましく、中でも特に、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物が好適である。
なお、上述したような発光素子を有する発光装置に関しても、本発明の一態様として含むものとする。なお、本発明における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光体を含む。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置の範疇に含むものとする。
ところで、本発明の発光素子を形成する作製方法も新規な概念に基づいており、本発明の一態様である。本発明では、上述したような有機化合物と、前記有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を、湿式法にて形成することを特徴としている。また、第１の電極から形成する手法と、第２の電極から形成する手法が考えられる。
すなわち本発明の構成は、第１の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第１の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、前記第３の層上に、ホールを発生する材料を含む第４の層を形成する工程と、前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。なお、第４の層は第１の層と同様に湿式法によって形成されていてもよいし、蒸着法などの他の方法により形成されていてもよい。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、ホールを発生する材料を含む第４の層を形成する工程と、前記第４の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。なお、第４の層は第１の層と同様に湿式法によって形成されていてもよいし、蒸着法などの他の方法により形成されていてもよい。
また、本発明の他の構成は、第１の電極上に、ホールを発生する材料を含む第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、前記第３の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第４の層を、湿式法により形成する工程と、前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。なお、第１の層は第４の層と同様に湿式法によって形成されていてもよいし、蒸着法などの他の方法により形成されていてもよい。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物を含む第４の層を、湿式法により形成する工程と、前記第４の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、ホールを発生する材料を含む第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。なお、第１の層は第４の層と同様に湿式法によって形成されていてもよいし、蒸着法などの他の方法により形成されていてもよい。
なお、上述した発光素子の作製方法において、第１の層、及び第４の層は、それぞれ、金属のアルコキシドと有機化合物とを含む溶液を塗布、焼成することにより形成することができる。この時、水分による加水分解を行うと好ましいため、焼成する前に塗布膜を水蒸気にさらしてもよい。
したがって、本発明の構成は、上述した発光素子の作製方法において、第１の層を形成する工程が、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であるか、または、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第４の層を形成する工程が、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であるか、または、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
なお、上述したような金属のアルコキシドを用いる手法の場合、前記溶液は、沈殿を防ぐための安定化剤をさらに含んでいてもよい。安定化剤としては、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトンが好適である。また、金属のアルコキシドの加水分解を促進させるため、上述した溶液は水をさらに含んでいてもよい。
さらに、第１の層および第４の層は、上述したような金属のアルコキシドを用いる手法だけでなく、金属の水酸化物を原料として形成することもできる。この場合、沈殿が生じにくいというメリットや、加水分解を行わなくても酸化物を形成する反応が起きやすいというメリットがある。
したがって本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第１の層を形成する工程が、金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第４の層を形成する工程が、金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
なお、以上で述べた発光素子の作製方法において、前記溶液は、バインダー物質をさらに含んでいてもよい。バインダー物質としては、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂が好適である。
また、上述した発光素子の作製方法において、前記有機化合物は、アリールアミン骨格を有することが好ましい。あるいはまた、先に述べた一般式（１）〜（１０）のいずれかで表される高分子化合物であることが好ましい。
また、本発明の発光素子の作製方法により、第１の金属のアルコキシドや、解膠により得られる第１の金属の水酸化物を原料として、電子受容性の高い金属酸化物が形成される。したがって、上述した発光素子の作製方法において、前記金属は遷移金属であることが好ましい。中でも特に、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムが好適である。
また、本発明者らは、第１の有機化合物および第１の有機化合物に対して電子受容性を有する第１の無機化合物を含む第１の複合材料と、第２の有機化合物および第２の有機化合物に対して電子供与性を有する第２の無機化合物を含む第２の複合材料とで、発光性の物質を含む層を挟んだ構成の発光素子を作製することで、課題を解決できることを見出した。特に、発光素子を作製する際に、第１の複合材料および第２の複合材料の双方を湿式法で形成することで、課題を解決できることを見出した。
本発明においては、湿式法により成膜する時の膜質を考慮し、第１の有機化合物や第２の有機化合物が低分子化合物の場合は、第１の複合材料や第２の複合材料はバインダーとなる材料（以下、バインダー物質）をさらに含む。また、第１の有機化合物や第２の有機化合物が高分子化合物（本明細書中においては、ポリマーだけでなく、オリゴマーやデンドリマー等の中程度の分子量の化合物も含む）の場合は、第１の複合材料や第２の複合材料はバインダー物質をさらに含んでいても良いが、必ずしも必要ではない。
したがって本発明の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、前記第１の層は、第１の有機化合物と、第１のバインダー物質と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、第２の有機化合物と、第２のバインダー物質と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、前記第１の層は、高分子化合物である第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、第２の有機化合物と、バインダー物質と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、前記第１の層は、第１の有機化合物と、バインダー物質と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、高分子化合物である第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、前記第１の層は、高分子化合物である第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、前記第２の層は、発光性の物質を含み、前記第３の層は、高分子化合物である第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子である。
ここで、上述したバインダー物質としては、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることが好ましい。また、第１の有機化合物は、アリールアミン骨格を有する化合物であることが好ましい。また、第２の有機化合物は、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することが好ましい。
また、第１の無機化合物は電子受容性が高いことが求められるため、遷移金属を含む酸化物であることが好ましい。中でも特に、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、は好適である。
一方、第２の無機化合物は電子供与性が高いことが求められ、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物が好ましい。中でも特に、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物は好適である。
なお、上述した遷移金属を含む酸化物や、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物は、水酸基を有していてもよい。
また、上述した本発明の発光素子において、前記発光物質を含む層が、さらに前記第３の層と接する第４の層を有し、前記第４の層は、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第３の複合材料を含んでいる発光素子も、本発明の構成の一つである。
この時、前記第３の有機化合物は、アリールアミン骨格を有することが好ましい。また、前記第３の無機化合物は、遷移金属を含む酸化物であることが好ましく、例えばチタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物が好適である。
さらに、上述したような発光素子を有する発光装置に関しても、本発明の一態様として含むものとする。なお、本発明における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光体を含む。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置の範疇に含むものとする。
ところで、本発明の発光素子を形成する作製方法も新規な概念に基づいており、本発明の一態様である。本発明では、上述した第１の層、及び第３の層をそれぞれ湿式法にて形成することを特徴としている。また、第１の電極から形成する手法と、第２の電極から形成する手法が考えられる。
すなわち本発明の構成は、第１の電極上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、発光性の物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、前記第３の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、前記第３の層上に、発光性の物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第１の電極上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、前記第３の層上に、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第４の層を形成する工程と、前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、第２の電極上に、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第４の層を形成する工程と、前記第４の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法である。
なお、第４の層は第１の層と同様に、湿式法によって形成されていてもよいし、蒸着法などの他の方法により形成されていてもよい。
なお、上述した発光素子の作製方法において、第１の層、及び第３の層は、それぞれ、金属のアルコキシドと有機化合物とを含む溶液を塗布、焼成することにより形成することができる。この時、水分による加水分解を行うと好ましいため、焼成する前に塗布膜を水蒸気にさらしてもよい。また、第４の層も湿式法により形成する場合、第１の層と同様に形成することができる。
したがって、本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第１の層を形成する工程が、第１の金属のアルコキシドと、第１の有機化合物とを含む第１の溶液を、塗布、焼成する工程であるか、または、第１の金属のアルコキシドと、第１の有機化合物とを含む第１の溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第３の層を形成する工程が、第２の金属のアルコキシドと、第２の有機化合物とを含む第２の溶液を、塗布、焼成する工程であるか、または、第２の金属のアルコキシドと、第２の有機化合物とを含む第２の溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第４の層を形成する工程が、第３の金属のアルコキシドと、第３の有機化合物とを含む第３の溶液を、塗布、焼成する工程であるか、または、第３の金属のアルコキシドと、第３の有機化合物とを含む第３の溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
なお、上述したような金属のアルコキシドを用いる手法の場合、第１の溶液、第２の溶液、第３の溶液は、沈殿を防ぐための安定化剤をさらに含んでいてもよい。安定化剤としては、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトンが好適である。また、上述した第１の溶液、第２の溶液、第３の溶液は、金属のアルコキシドの加水分解を促進させるため、水をさらに含んでいてもよい。
さらに、第１の層および第４の層は、上述したような金属のアルコキシドを用いる手法だけでなく、金属の水酸化物を原料として形成することもできる。この場合、沈殿が生じにくいというメリットや、加水分解を行わなくても酸化物を形成する反応が起きやすいというメリットがある。
したがって本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第１の層を形成する工程が、第１の金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、第１の有機化合物とを含む第１の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、上述した発光素子の作製方法において、前記第４の層を形成する工程が、第３の金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、第３の有機化合物とを含む第３の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法である。
以上で述べたように、金属のアルコキシドや水酸化物を用いることで、上述した第１の層、第３の層、及び第４の層を、それぞれ湿式法にて形成することができる。
なお、以上で述べた発光素子の作製方法において、第１の溶液、第２の溶液、第３の溶液は、バインダー物質をさらに含んでいてもよい。バインダー物質としては、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂が好適である。
また、第１の有機化合物は、アリールアミン骨格を有する化合物であることが好ましい。また、第２の有機化合物は、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することが好ましい。
また、本発明の発光素子の作製方法により、第１の金属のアルコキシドや、解膠により得られる第１の金属の水酸化物を原料として、電子受容性の高い金属酸化物が形成される。したがって、第１の金属は遷移金属であることが好ましい。中でも特に、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムが好適である。
一方、本発明の発光素子の作製方法により、第２の金属のアルコキシドを原料として、電子供与性の高い金属酸化物が形成される。したがって、第２の金属はアルカリ金属またはアルカリ土類金属が好ましい。中でも特に、リチウム、カルシウム、バリウムが好適である。
本発明の有機化合物と無機化合物とを含む複合材料は、導電性が高い。また、本発明の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れている。
本発明の発光素子は、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含んでいるため、キャリア注入性、キャリア輸送性、導電性に優れ、駆動電圧を低減することができる。
また、本発明の発光素子を有する発光装置は、低駆動電圧の発光素子を有しているため、消費電力を低減することが可能となる。
また、本発明の発光素子は、湿式法により作製することが可能であるため、基板の大型化に対応することができ、大量生産に適している。
また、本発明の発光素子は、腐食性や有害性の低い材料を用いているため、環境や人体に対する影響が低く、工業的に適している。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本発明において発光素子の一対の電極のうち、一方の電極の電位が高くなるように電圧をかけた際、発光が得られる。その際電位が高い電極を陽極として機能する電極と言い、電位が低い他方の電極を陰極として機能する電極と言う。
また、本明細書において、湿式法とは液体を塗布して膜を形成する方法を表す。
（実施の形態１）
本発明の複合材料について説明する。複合材料とは、有機化合物と、無機化合物とを複合してなる材料である。
本発明の複合材料について説明する。複合材料とは、有機化合物と、無機化合物とを複合してなる材料である。
本発明の複合材料は、有機化合物と、無機化合物との間に相互作用を持たせ、キャリアを発生させることにより、導電性を高めている。本実施の形態では、キャリアとして電子を発生させる場合について説明する。
電子を発生させる複合材料は、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料である。この組み合わせとすることにより、無機化合物から有機化合物へと電子が移動し、キャリアである電子が発生する。電子が発生することにより、高い導電性を得ることができる。
本発明の電子を発生する複合材料に用いる有機化合物としては、発生した電子の輸送性に優れた材料であることが好ましく、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格を有する有機化合物を用いることが好ましい。より具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、ポリ（４−ビニルピリジン）（略称：ＰＶＰｙ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
電子を発生する複合材料に含まれる無機化合物としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物を用いることが好ましい。より具体的には、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることが好ましい。また、これら酸化物の骨格を含む複合酸化物であってもよい。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物は、水酸基を有していてもよい。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物を用いることにより、それら金属酸化物とピリジン骨格等との間で電子の授受が行われ、キャリアとしての電子を発生することができる。内在的に電子が発生しているので、電界をかけた場合、高い導電性を得ることができる。
なお、本発明の複合材料としては、有機化合物がマトリクスとなり無機化合物が分散している状態、無機化合物がマトリクスとなり有機化合物が分散している状態、有機化合物と無機化合物がほぼ等量含まれており互いがバインダー的状態、等の様々な状態を取りうるが、どの状態であっても、有機化合物と無機化合物との間で電子の授受が行われるので、優れた電子注入性、電子輸送性、高い導電性を得ることができる。
また、電子を発生する複合材料を用いて膜を形成する場合、膜質を向上させるため、バインダーとなる材料（バインダー物質）を添加してもよい。特に、有機化合物として分子量の低い化合物（具体的には、分子量が５００以下の化合物）を用いる場合は、膜質を考慮し、バインダー物質が必要となる。無論、有機化合物として高分子化合物を用いる場合も、バインダー物質が添加されていてよい。バインダー物質としては、ポリビニルアルコール（略称：ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（略称：ＰＣ）、フェノール樹脂等が挙げられる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した電子を発生する複合材料の作製方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１で示した電子を発生する複合材料の作製方法について説明する。
まず、無機化合物を形成するための成分として、金属アルコキシドを用いる。無機化合物は、実施の形態１で述べたようにアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物が好ましいため、金属としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が好ましく、特にリチウム、カルシウム、バリウムが好適である。なお、無機化合物として複合酸化物を適用する場合は、さらに他の金属アルコキシドを添加すればよい。つまり、例えば酸化アルミニウム骨格を含む複合酸化物を適用するのであれば、アルミニウムトリイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドをさらに添加しておけばよい。
金属アルコキシドを適当な溶媒に溶かした溶液に、安定化剤としてβ―ジケトンなどのキレート剤、および水を加えたゾルを調整する。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール等の低級アルコールの他、テトラヒドロフラン（略称：ＴＨＦ）、アセトニトリル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、あるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これに限定されることはない。
安定化剤に用いることのできる化合物としては、例えばアセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセトン等のβ―ジケトンが挙げられる。ただし、安定化剤はゾルにおける沈殿を防ぐためのものであり、必ずしも必要ではない。また、水はアルコキシドの反応の進行を制御するためのものであり、必ずしも必要ではない。
次に、有機化合物（あるいは有機化合物の溶液）と調整したゾルとを混合し、撹拌することで、金属のアルコキシドと有機化合物とを含む第１の溶液が得られる。その後、その溶液を塗布、焼成することにより、本発明の電子を発生する複合材料を成膜することができる。塗布する方法としては、溶液キャスト法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷、グラビア印刷などの湿式法を用いることができるが、これらに限定されることはない。
なお、バインダー物質を添加する場合には、第１の溶液に予めバインダー物質を加えておけばよい。バインダー物質については、実施の形態１で述べたものを用いればよい。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で示した作製方法とは異なる方法によって電子を発生する複合材料を成膜する方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態２で示した作製方法とは異なる方法によって電子を発生する複合材料を成膜する方法について説明する。
まず、無機化合物を形成するための成分として、金属アルコキシドを用いる。無機化合物は、実施の形態１で述べたようにアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物が好ましいため、金属としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が好ましく、特にリチウム、カルシウム、バリウムが好適である。なお、無機化合物として複合酸化物を適用する場合は、さらに他の金属アルコキシドを添加すればよい。つまり、例えば酸化アルミニウム骨格を含む複合酸化物を適用するのであれば、アルミニウムトリイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドをさらに添加しておけばよい。
この金属アルコキシドと有機化合物とを適当な溶媒に溶かし、撹拌することで、金属アルコキシドと有機化合物とを含む第１の溶液が得られる。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール等の低級アルコールの他、ＴＨＦ、アセトニトリル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、あるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これに限定されることはない。
その後、塗布し、水蒸気にさらし、その後焼成することにより、本発明の複合材料を成膜できる。塗布する方法としては、溶液キャスト法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷、グラビア印刷などの湿式法を用いることができるが、これらに限定されることはない。
塗布後に水蒸気にさらすことにより、金属のアルコキシドの加水分解反応が起こり、その後焼成することにより、重合または架橋反応が進行する。なお、焼成の代わりにマイクロ波を照射し、重合または架橋反応を進行させてもよい。また、焼成とマイクロ波照射を併用し、重合または架橋反応を進行させてもよい。
なお、バインダー物質を添加する場合には、第１の溶液に予めバインダー物質を加えておけばよい。バインダー物質については、実施の形態１で述べたものを用いればよい。
また、本実施の形態において、金属のアルコキシドおよび有機化合物を含む第１の溶液に、実施の形態２で述べたようなβ―ジケトン等の安定化剤を添加してもよい。安定化剤を添加することにより、大気中等の水分によって金属の水酸化物の多核沈殿が生じることを抑制することができる。なお、水蒸気にさらすまで、水分のない環境で作業するならば、安定化剤は必ずしも必要ではない。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の複合材料を用いて作製された発光素子について説明する。
本実施の形態では、本発明の複合材料を用いて作製された発光素子について説明する。
図１に本発明の発光素子を示す。第１の電極１０１と、第２の電極１０２との間に、発光物質を含む層１０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層は、第１の層１１１、第２の層１１２が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極１０１が陽極として機能し、第２の電極１０２が陰極として機能する場合について説明する。
第２の層１１２について説明する。第２の層１１２は第１の層１１１に電子を輸送する機能を担う層であり、実施の形態１で示した電子を発生する複合材料を用いることが好適である。電子を発生する複合材料は、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とが複合してなり、有機化合物と無機化合物との間に電子の授受が行われることにより、キャリアとしての多くの電子が発生する。そのため、優れた電子注入性、電子輸送性を示す。よって、本発明の電子を発生する複合材料を用いることにより、発光素子の駆動電圧を低減することができる。なお、電子を発生する複合材料を含む第２の層１１２は電子輸送性、電子注入性に優れているため、発光層よりも陰極側に設けることが好ましい。本実施の形態では、陰極として機能する第２の電極１０２に接するように第２の層１１２を設けた場合について説明する。
また、本発明の複合材料は、導電性が高いため、駆動電圧の上昇を招くことなく第２の層１１２を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
また、上記の複合材料は、無機化合物を含んでいるため、発光素子の耐熱性を向上させることができる。
第１の層１１１は、発光機能を担う層である。第１の層１１１は、単層で構成されていてもよいし、複数の層から構成されていてもよい。例えば、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、ホールブロッキング層、ホール輸送層、ホール注入層等の機能性の各層を自由に組み合わせて設けてもよい。また、第１の層１１１には、公知の材料を用いることができ、低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、第１の層１１１を形成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。第１の層１１１にも無機化合物を含む構成とすることより、より耐熱性が向上するという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、第２の層１１２が電子注入層としての機能を担うため、第１の層１１１に電子注入層を設けなくてもよい。
ホール注入層を形成するホール注入性材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、酸化バナジウムや酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などが良い。あるいは、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（略称：Ｈ２−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることができる。また、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の芳香族アミン骨格を有する有機化合物と、それら有機化合物に対して電子受容性を示す化合物とを混合した複合材料を用いてもよい。この時、電子受容性を示す化合物としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化物等の遷移金属酸化物が好適である。
ホール輸送層を形成するホール輸送性材料としては、公知の材料を用いることができる。好ましい材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物である。広く用いられている材料として、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ），その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
発光層は発光性の物質を含んでおり、ここで、発光性の物質とは、光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。発光層について特に限定はないが、発光性の物質が、発光性の物質が有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発光性の物質からの発光が、濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。
発光層を形成する発光性の物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光性の物質として用いることができる。
また、発光性の物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。
電子輸送層を形成する電子輸送性材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの典型金属錯体が挙げられる。あるいは９，１０−ジフェニルアントラセンや４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）ビフェニルなどの炭化水素系化合物なども好適である。あるいは、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。
電子注入層を形成する電子注入性材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、フッ化カルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが好適である。あるいは、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）やバソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの、いわゆる電子輸送性の材料にリチウムなどのドナー性化合物を添加した層も用いることができる。
なお、本発明の形態では、発光層のみに発光に預かるドーパントが添加され、このドーパントからの発光だけが観測されるが、他の層、例えば電子輸送層やホール輸送層に異なる発光を示すドーパントを添加しても構わない。発光層から得られる発光と、他の層に添加されたドーパントの発光が互いに補色の関係にある場合、白色の発光が得られる。
なお、第１の電極１０１や第２の電極１０２の種類を変えることで、本実施の形態の発光素子は様々なバリエーションを有する。その模式図を図３および図４に示す。なお、図３および図４では、図１の符号を引用する。また、１００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
図３は、発光物質を含む層１０３が、基板１００側から第１の層１１１、第２の層１１２の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極１０１を光透過性とし、第２の電極１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図３（ａ）のように基板１００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１０２を光透過性とすることで、図３（ｂ）のように基板１００側とは逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極１０１、第２の電極１０２の両方を光透過性とすることで、図３（ｃ）に示すように、基板１００側と基板１００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
図４は、発光物質を含む層１０３が、基板１００側から第２の層１１２、第１の層１１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１０２を光透過性とすることで、図４（ａ）のように基板１００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極１０１を光透過性とし、第２の電極１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図４（ｂ）のように基板１００側とは逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極１０１、第２の電極１０２の両方を光透過性とすることで、図４（ｃ）に示すように、基板１００側と基板１００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
本実施の形態の発光素子において、第２の層１１２は、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含んでいるため、極めて高い電子注入性、電子輸送性を示す。したがって、第２の層１１２を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制し、かつ、発光素子の短絡を防止することができる。また、マイクロキャビティ効果や干渉効果を利用した光学設計を行うために、第２の層１１２の膜厚を自由に設定することが可能となる。よって、色純度が良く、見る角度に依存する色の変化などが小さい発光素子を作製することができる。
また、図３の構成のように、第１の電極１０１を形成し、第１の層１１１、第２の層１１２を順次形成し、第２の電極１０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の物質が存在する第１の層１１１へのダメージを低減することもできる。
（実施の形態５）
実施の形態４では、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む層を陰極と接する層としたが、本実施の形態では、実施の形態４とは異なり、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む層を、陰極と発光層の間で、かつ、陰極と接しないように設ける場合について説明する。
実施の形態４では、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む層を陰極と接する層としたが、本実施の形態では、実施の形態４とは異なり、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む層を、陰極と発光層の間で、かつ、陰極と接しないように設ける場合について説明する。
図２に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極３０１と、第２の電極３０２との間に、発光物質を含む層３０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層３０３は、第１の層３１１、第２の層３１２、第３の層３１３が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極３０１が陽極として機能し、第２の電極３０２が陰極として機能する場合について説明する。
第１の層３１１は、発光機能を担う層であり、実施の形態４で示した第１の層１１１と同様の構成を適用することができる。
第２の層３１２は、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む層である。実施の形態４で示した第２の層１１２と同様の構成を適用することができる。
第３の層３１３は電子を注入する機能を有する層である。電子注入層を形成する電子注入性材料としては公知の材料を用いることができる。具体的には、実施の形態４で示した電子注入性材料を用いることができる。
上記のような構成とすることにより、第２の層３１２を厚膜化した場合でも駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制し、かつ、素子の短絡防止、光学調整による色純度の向上を実現することができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態４および実施の形態５に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図５を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態４および実施の形態５に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図５を用いて説明する。
図５に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極２０１と、第２の電極２０２との間に、発光物質を含む層２０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層２０３は、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３が順次積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０２が陰極として機能する場合について説明する。
本実施の形態の発光素子は、次の様に動作する。まず、第２の電極２０２よりも第１の電極２０１の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第３の層２１３から第２の電極２０２へはホールが注入され、第２の層２１２から第１の層２１１へは、電子が注入される。また、第１の電極２０１側から第１の層２１１へはホールが注入される。第１の電極２０１側から注入されたホールと、第２の層２１２から注入された電子とは、第１の層２１１において再結合し、発光性の物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光性の物質は基底状態に戻るときに発光する。
第１の電極２０１、第２の電極２０２、第１の層２１１、第２の層２１２は、実施の形態１における第１の電極１０１、第２の電極１０２、第１の層１１１、第２の層１１２とそれぞれと同じ構成を適用することができる。つまり、第１の電極は公知の材料を用いることができ、第１の層２１１は、発光性の物質を含み、第２の層２１２は、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含んでいる。
第３の層２１３は、ホールを発生する層であり、ホールを発生する材料を含んでいる。ホールを発生する材料としては、例えば、芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む材料であることが好ましい。ここで、芳香族アミン化合物とは、アリールアミン骨格を有する物質である。芳香族アミン化合物の中でも特に、トリフェニルアミンを骨格に含み、４００以上の分子量を有するものが好ましい。また、トリフェニルアミンを骨格に有する芳香族アミン化合物の中でも特にナフチル基のような縮合芳香環を骨格に含むものが好ましい。トリフェニルアミンと縮合芳香環とを骨格に含む芳香族アミン化合物を用いることによって、発光素子の耐熱性が良くなる。芳香族アミン化合物の具体例としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，２’，３，３’−テトラキス（４−ジフェニルアミノフェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（略称：Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。また、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質について特に限定はなく、例えば、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等を用いることができる。ここで、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質は、芳香族アミン化合物に対して、モル比の値が０．５〜２（＝芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質／芳香族アミン化合物）と成るように含まれていることが好ましい。
このような構成とすることにより、図５に示した通り、電圧を印加することにより第２の層２１２および第３の層２１３の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子とホールが発生し、第２の層２１２は電子を第１の層２１１に輸送すると同時に、第３の層２１３はホールを第２の電極２０２に輸送する。すなわち、第２の層２１２と第３の層２１３を合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第３の層２１３は、ホールを第２の電極２０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第３の層２１３と第２の電極２０２との間に、さらに第１の層および第２の層を再び積層することで、マルチフォトン型の発光素子とすることも可能である。
また、第２の層２１２は、有機化合物と、有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含んでいるため、極めて高い電子注入性、電子輸送性を示す。したがって、第２の層２１２を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、本実施の形態の発光素子は、第２の層２１２を厚くすることにより、発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、マイクロキャビティ効果や干渉効果を利用した光学設計を行うために、第２の層２１２の膜厚を自由に設定することが可能となる。よって、色純度が良く、見る角度に依存する色の変化などが小さい発光素子を作製することができる。
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極２０１や第２の電極２０２の種類を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図６および図７に示す。なお、図６および図７では、図５の符号を引用する。また、２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
図６は、発光物質を含む層２０３が、基板２００側から第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図６（ａ）のように基板２００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図６（ｂ）のように基板２００側とは逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透過性とすることで、図６（ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
図７は、発光物質を含む層２０３が、基板２００側から第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図７（ａ）のように基板２００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図７（ｂ）のように基板２００側とは逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透過性とすることで、図７（ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態４で示した発光素子の作製方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態４で示した発光素子の作製方法について説明する。
まず第１の電極１０１を形成する。第１の電極１０１は公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。
次に、第１の層１１１を形成する。第１の層１１１は、公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。なお、基板の大型化に対応可能な湿式法で形成した場合、発光物質を含む層１０３全てが湿式法で形成することができるので、大量生産に適している。例えば、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレンビニレン）（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）のような発光物質は、湿式法で形成することができる。
次に、第２の層１１２を形成する。第２の層１１２は、実施の形態２〜３に示したいずれの方法を用いても作製することができる。実施の形態２〜実施の形態３に示した方法はいずれも湿式法であるので、基板の大型化にも対応することができる。
第２の電極１０２は公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。
上記の方法に従い、本発明の発光素子を作製することができる。本発明の発光素子の作製方法は、湿式法により、第２の層１１２を形成することが可能であるので、基板の大型化に対応可能であり、大量生産に適している。特に、公知のポリマー発光材料等を用いて第１の層１１１も湿式法により形成した場合、発光物質を含む層１０３全てを湿式法により形成することができるので、より基板の大型化に対応しやすく、大量生産に適している。
なお、本実施の形態では、第１の電極１０１から形成する方法について説明したが、第２の電極１０２から順次形成して発光素子を作製してもよい。
（実施の形態８）
本発明の発光素子について説明する。本発明の発光素子は、一対の電極間に発光物質と複合材料とを含んでいる。なお、複合材料とは、有機化合物と、無機化合物とを複合してなる材料である。
本発明の発光素子について説明する。本発明の発光素子は、一対の電極間に発光物質と複合材料とを含んでいる。なお、複合材料とは、有機化合物と、無機化合物とを複合してなる材料である。
図８に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極１１０１と、第２の電極１１０２との間に、発光物質を含む層１１０３は狭持されている構成となっている。本実施の形態では、第１の電極１１０１は陽極として機能する電極であり、第２の電極１１０２は陰極として機能する電極である場合について説明する。
発光物質を含む層１１０３は、第１の層１１１１、第２の層１１１２が積層された構成となっている。
第１の層１１１１は、第２の層１１１２にホールを輸送する機能を担う層であり、ホールを発生する複合材料を含む。ホールを発生する複合材料は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とが複合してなり、有機化合物と無機化合物との間に電子の授受が行われることにより、多くのホールが発生する。そのため、優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。よって、ホールを発生する複合材料を用いることにより、発光素子の駆動電圧を低減することができる。なお、ホールを発生する複合材料を含む第１の層１１１１はホール輸送性、ホール注入性に優れているため、発光層よりも陽極側に設けることが好ましい。本実施の形態では、陽極として機能する第１の電極１１０１に接するように第１の層１１１１を設けた場合について説明する。
ホールを発生する複合材料に含まれる有機化合物としては、発生したホールの輸送性に優れた化合物であることが好ましく、アリールアミン骨格を有する有機化合物を用いることが好ましい。より具体的には、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）等が挙げられるが、これらに限定されることはない。
ホールを発生する複合材料に含まれる無機化合物としては、遷移金属を含む酸化物を用いることが好ましい。より具体的には、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることが好ましい。また、これら酸化物の骨格を含む複合酸化物であってもよい。また、遷移金属を含む酸化物は、水酸基を有していてもよい。
遷移金属を含む酸化物を用いることにより、遷移金属を含む酸化物とアリールアミン骨格の窒素との間で電子の授受が行われ、ホールを発生させることができる。内在的にホールが発生しているので、電界をかけた場合、高い導電性を得ることができる。
また、上記の複合材料は、導電性が高いため、厚膜化した場合でも駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を招くことなく第１の層１１１１を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡を抑制することができる。
また、上記の複合材料は、無機化合物を含んでいるため、発光素子の耐熱性を向上させることができる。
なお、第１の層１１１１は、有機化合物がマトリクスとなり無機化合物が分散している状態、無機化合物がマトリクスとなり有機化合物が分散している状態、有機化合物と無機化合物がほぼ等量含まれており互いがバインダー的状態、等の様々な状態を取りうるが、どの状態であっても、有機化合物と無機化合物との間で電子の授受が行われるので、優れたホール注入性、ホール輸送性、高い導電性を得ることができる。
また、ホールを発生する複合材料を用いて膜を形成する場合、膜質を向上させるため、バインダーとなる材料（バインダー物質）を添加していてもよい。特に、有機化合物として分子量の低い化合物（具体的には、分子量が５００以下の化合物）を用いる場合は、膜質を考慮し、バインダー物質が必要となる。無論、高分子化合物を用いる場合も、バインダー物質が添加されていてよい。バインダー物質としては、ポリビニルアルコール（略称：ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（略称：ＰＣ）、フェノール樹脂等が挙げられる。
第２の層１１１２は、発光機能を担う層である。第２の層１１１２は、単層で構成されていてもよいし、複数の層から構成されていてもよい。例えば、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、ホールブロッキング層、ホール輸送層、ホール注入層等の機能性の各層を自由に組み合わせて設けてもよい。また、第２の層１１１２には、公知の材料を用いることができ、低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、第２の層１１１２を形成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。第２の層１１１２にも無機化合物を含む構成とすることより、より耐熱性が向上するという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、第１の層１１１１がホール注入層としての機能を担うため、第２の層１１１２にホール注入層を設けなくてもよい。
ホール注入層を形成するホール注入性材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、酸化バナジウムや酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などが良い。あるいは、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（略称：Ｈ２−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることができる。
ホール輸送層を形成するホール輸送性材料としては、公知の材料を用いることができる。好ましい材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物である。広く用いられている材料として、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ），その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
発光層は発光性の物質を含んでおり、ここで、発光性の物質とは、光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。発光層について特に限定はないが、発光性の物質が、発光性の物質が有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発光性の物質からの発光が、濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。
発光層を形成する発光性の物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光性の物質として用いることができる。
また、発光性の物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。
電子輸送層を形成する電子輸送性材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの典型金属錯体が挙げられる。あるいは９，１０−ジフェニルアントラセンや４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）ビフェニルなどの炭化水素系化合物なども好適である。あるいは、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。
電子注入層を形成する電子注入性材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、フッ化カルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが好適である。あるいは、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）やバソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの、いわゆる電子輸送性の材料にリチウムなどのドナー性化合物を添加した層も用いることができる。
なお、本発明の形態では、発光層のみに発光に預かるドーパントが添加され、このドーパントからの発光だけが観測されるが、他の層、例えば電子輸送層やホール輸送層に異なる発光を示すドーパントを添加しても構わない。発光層から得られる発光と、他の層に添加されたドーパントの発光が互いに補色の関係にある場合、白色の発光が得られる。
なお、第１の電極１１０１や第２の電極１１０２の種類を変えることで、本実施の形態の発光素子は様々なバリエーションを有する。その模式図を図１０および図１１に示す。なお、図１０および図１１では、図８の符号を引用する。また、１１００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
図１０は、発光物質を含む層１１０３が、基板１１００側から第１の層１１１１、第２の層１１１２の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極１１０１を光透過性とし、第２の電極１１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１０（ａ）のように基板１１００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極１１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１１０２を光透過性とすることで、図１０（ｂ）のように基板１１００側とは逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極１１０１、第２の電極１１０２の両方を光透過性とすることで、図１０（ｃ）に示すように、基板１１００側と基板１１００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
図１１は、発光物質を含む層１１０３が、基板１１００側から第２の層１１１２、第１の層１１１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極１１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１１０２を光透過性とすることで、図１１（ａ）のように基板１１００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極１１０１を光透過性とし、第２の電極１１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１１（ｂ）のように基板１１００側とは逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極１１０１、第２の電極１１０２の両方を光透過性とすることで、図１１（ｃ）に示すように、基板１１００側と基板１１００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
本実施の形態の発光素子において、第１の層１１１１は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含んでいるため、極めて高いホール注入性、ホール輸送性を示す。したがって、第１の層１１１１を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制し、かつ、発光素子の短絡を防止することができる。また、マイクロキャビティ効果や干渉効果を利用した光学設計を行うために、第１の層１１１１の膜厚を自由に設定することが可能となる。よって、色純度が良く、見る角度に依存する色の変化などが小さい発光素子を作製することができる。
また、図１１の構成のように、第２の電極１１０２を形成し、第２の層１１１２、第１の層１１１１を順次形成し、第１の電極１１０１をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の物質が存在する第２の層１１１２へのダメージを低減することもできる。
また、本発明の発光素子は、腐食性や有害性の低い材料により構成されているため、環境や人体に対する影響を低減することができる。
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態８で示したホールを発生する複合材料の成膜方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態８で示したホールを発生する複合材料の成膜方法について説明する。
まず、無機化合物を形成するための成分として、金属のアルコキシドを用いる。無機化合物は、実施の形態８で述べたように遷移金属を含む酸化物が好ましいため、前記金属としては遷移金属が好ましく、特にチタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムが好適である。なお、無機化合物として複合酸化物を適用する場合は、さらに他の金属アルコキシドを添加すればよい。つまり、例えば酸化アルミニウム骨格を含む複合酸化物を適用するのであれば、アルミニウムトリイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドをさらに添加しておけばよい。
この金属のアルコキシドを適当な溶媒に溶かした溶液に、安定化剤としてβ―ジケトンなどのキレート剤、および水を加えたゾルを調整する。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール等の低級アルコールの他、ＴＨＦ、アセトニトリル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、あるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これに限定されることはない。
安定化剤に用いることのできる化合物としては、例えばアセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセトン等のβ―ジケトンが挙げられる。ただし、安定化剤はゾルにおける沈殿を防ぐためのものであり、必ずしも必要ではない。
水の添加量としては、アルコキシドの金属が通常２価〜６価であるため、金属のアルコキシドに対して２当量以上６当量以下が好ましい。ただし、水は金属アルコキシドの反応の進行を制御するために用いるものであり、必ずしも必要ではない。
次に、有機化合物の溶液と調整したゾルを混合し、撹拌することで、金属のアルコキシドと有機化合物とを含む溶液が得られる。その後、塗布、焼成することにより、本発明の複合材料を成膜することができる。塗布する方法としては、溶液キャスト法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷、グラビア印刷などの湿式法を用いることができるが、これらに限定されることはない。
なお、バインダー物質を添加する場合には、前記溶液に予めバインダー物質を加えておけばよい。バインダー物質については、実施の形態８で述べたものを用いればよい。
（実施の形態１０）
本実施の形態では、実施の形態９で示した作製方法とは異なる方法によってホールを発生する複合材料を成膜する方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態９で示した作製方法とは異なる方法によってホールを発生する複合材料を成膜する方法について説明する。
まず、無機化合物を形成する成分として、金属のアルコキシドを用いる。無機化合物は、実施の形態８で述べたように遷移金属を含む酸化物が好ましいため、前記金属としては遷移金属が好ましく、特にチタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムが好適である。なお、無機化合物として複合酸化物を適用する場合は、さらに他の金属アルコキシドを添加すればよい。つまり、例えば酸化アルミニウム骨格を含む複合酸化物を適用するのであれば、アルミニウムトリイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドをさらに添加しておけばよい。
この金属のアルコキシドと有機化合物とを適当な溶媒に溶かし、撹拌することで、金属のアルコキシドと有機化合物とを含む第１の溶液が得られる。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール等の低級アルコールの他、ＴＨＦ、アセトニトリル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、あるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これに限定されることはない。
その後、塗布し、水蒸気にさらし、その後焼成することにより、本発明の複合材料を得る。塗布する方法としては、溶液キャスト法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷、グラビア印刷などの湿式法を用いることができるが、これらに限定されることはない。
塗布後に水蒸気にさらすことにより、金属のアルコキシドの加水分解反応が起こり、その後焼成することにより、重合または架橋反応が進行する。なお、焼成の代わりにマイクロ波を照射し、重合または架橋反応を進行させてもよい。また、焼成とマイクロ波照射を併用し、重合または架橋反応を進行させてもよい。
なお、バインダー物質を添加する場合には、前記溶液に予めバインダー物質を加えておけばよい。バインダー物質については、実施の形態８で述べたものを用いればよい。
また、本実施の形態において、金属のアルコキシドおよび有機化合物を含む溶液に、実施の形態９で述べたようなβ―ジケトン等の安定化剤を添加してもよい。安定化剤を添加することにより、大気中等の水分によって金属の水酸化物の多核沈殿が生じることを抑制することができる。なお、水蒸気にさらすまで、水分のない環境で作業するならば、安定化剤は必ずしも必要ではない。
（実施の形態１１）
本実施の形態では、実施の形態９および実施の形態１０で示した方法とは異なる方法によってホールを発生する複合材料を成膜する方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態９および実施の形態１０で示した方法とは異なる方法によってホールを発生する複合材料を成膜する方法について説明する。
まず、無機化合物を形成するための成分として、金属を含む酸性塩の水溶液にアンモニア水溶液を滴下し、金属の水酸化物の多核沈殿を得る。なお、無機化合物として複合酸化物を適用する場合は、さらに他の金属塩を添加すればよい。つまり、例えば酸化アルミニウム骨格を含む複合酸化物を適用するのであれば、塩化アルミニウム等のアルミニウム塩をさらに添加しておけばよい。
得られた沈殿に酢酸等の酸を加えて還流することにより、解膠し、ゾルを得る。得られたゾルに、有機化合物の溶液（または有機化合物）を添加し、撹拌することで、金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、有機化合物とを含む第１の溶液を得ることができる。その後、その溶液を塗布、焼成することにより、本発明の第１の複合材料を成膜する。塗布する方法としては、溶液キャスト法、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷、グラビア印刷などの湿式法を用いることができるが、これらに限定されることはない。
なお、バインダー物質を添加する場合には、前記溶液に予めバインダー物質を加えておけばよい。バインダー物質については、実施の形態８で述べたものを用いればよい。
（実施の形態１２）
本実施の形態では、実施の形態８で示した発光素子の作製方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態８で示した発光素子の作製方法について説明する。
まず第１の電極１１０１を形成する。第１の電極１１０１は公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）、窒化チタンのような金属化合物や、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ等の金属あるいはそれらの合金等を用いることが好ましい。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム−酸化スズ（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
次に、第１の層１１１１を形成する。第１の層１１１１は、実施の形態９〜実施の形態１１に示したいずれの方法を用いても作製することができる。実施の形態９〜実施の形態１１に示した方法はいずれも湿式法であるので、基板の大型化にも対応することができる。
次に、第２の層１１１２を形成する。第２の層１１１２は、公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。なお、第２の層１１１２を湿式法で形成する場合、発光物質を含む層１１０３全てが湿式法で形成することができるので、基板の大型化に対応することができ、湿式法を用いた作製方法は大量生産に適している。例えば、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレンビニレン）（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）のような発光物質は、湿式法で形成することができる。
第２の電極１１０２は公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。具体的には、第１の電極１１０１において列挙した材料を用いることができ、第１の電極１１０１および第２の電極１１０２のいずれか一方、もしくは両方が透光性を有していればよい。
上記の方法に従い、本発明の発光素子を作製することができる。本発明の発光素子の作製方法は、湿式法により、第１の層１１１１を形成することが可能であるので、基板の大型化に対応可能であり、大量生産に適している。特に、公知のポリマー発光材料等を用いて第２の層１１１２も湿式法により形成した場合、発光物質を含む層１１０３全てを湿式法により形成することができるので、より基板の大型化に対応しやすく、湿式法を用いた作製方法は大量生産に適している。
なお、本実施の形態では、第１の電極１１０１から形成する方法について説明したが、第２の電極１１０２から順次形成して発光素子を作製してもよい。
（実施の形態１３）
実施の形態８では、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層を陽極と接する層としたが、本実施の形態では、実施の形態８とは異なり、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層を、陽極と発光層の間で、かつ、陽極と接しないように設ける場合について説明する。
実施の形態８では、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層を陽極と接する層としたが、本実施の形態では、実施の形態８とは異なり、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層を、陽極と発光層の間で、かつ、陽極と接しないように設ける場合について説明する。
図９に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極１３０１と、第２の電極１３０２との間に、発光物質を含む層１３０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層１３０３は、第１の層１３１１、第２の層１３１２、第３の層１３１３が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極１３０１が陽極として機能し、第２の電極１３０２が陰極として機能する場合について説明する。
第１の層１３１１はホールを注入する機能を有する層である。ホール注入層を形成するホール注入性材料としては公知の材料を用いることができる。具体的には、実施の形態８で示したホール注入性材料を用いることができる。
第２の層１３１２は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層である。実施の形態８で示した第１の層１１１１と同様の構成を適用することができる。
第３の層１３１３は、発光機能を担う層であり、実施の形態８で示した第２の層１１１２と同様の構成を適用することができる。
上記のような構成とすることにより、第２の層１３１２を厚膜化した場合でも駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制し、かつ、素子の短絡防止、光学調整による色純度の向上を実現することができる。
（実施の形態１４）
本実施の形態では、実施の形態８に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図１２を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態８に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図１２を用いて説明する。
図１２に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極１２０１と、第２の電極１２０２との間に、発光物質を含む層１２０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層１２０３は、第１の層１２１１、第２の層１２１２、第３の層１２１３、第４の層１２１４が順次積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極１２０１が陽極として機能し、第２の電極１２０２が陰極として機能する場合について説明する。
本実施の形態の発光素子は、次の様に動作する。まず、第２の電極１２０２よりも第１の電極１２０１の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第４の層１２１４から第２の電極１２０２へはホールが注入され、第３の層１２１３から第２の層１２１２へは、電子が注入される。また、第１の電極１２０１から第１の層１２１１へはホールが注入され、第１の層１２１１から第２の層１２１２へホールが注入される。第１の層１２１１から注入されたホールと、第３の層１２１３から注入された電子とは、第２の層１２１２において再結合し、発光性の物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光性の物質は基底状態に戻るときに発光する。
第１の電極１２０１、第２の電極１２０２、第１の層１２１１、第２の層１２１２は、実施の形態８における第１の電極１１０１、第２の電極１１０２、第１の層１１１１、第２の層１１１２とそれぞれと同じ構成を適用することができる。つまり、第１の電極は公知の材料を用いることができ、第１の層１２１１は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含み、第２の層１２１２は発光性の物質を含んでいる。
第３の層１２１３は、電子を発生するドナー準位を有する材料を含む層である。このような層としては、例えば、電子輸送性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層が挙げられる。ここで、電子輸送性物質とは、ホールよりも電子の輸送性が高い物質である。電子輸送性物質について特に限定はなく、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。また、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質について特に限定はなく、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土類金属等を用いることができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の中から選ばれた物質を、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質として用いても構わない。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等は、反応性が低く、取り扱いが容易である。また、第２の層３１２は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンのようなｎ型の半導体から成る層であってもよい。
第４の層１２１４は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む構成である。したがって、第４の層に含まれる無機化合物としては実施の形態８にて列挙した無機化合物と同様のものを用いることができる。ただし、第４の層１２１４に含まれる無機化合物は、第１の層１２１１に含まれる無機化合物と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。
このような構成とすることにより、図１２に示した通り、電圧を印加することにより第３の層１２１３および第４の層１２１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子とホールが発生し、第３の層１２１３は電子を第２の層１１１２に輸送すると同時に、第４の層１２１４はホールを第２の電極１１０２に輸送する。すなわち、第３の層１２１３と第４の層１２１４とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第４の層１２１４は、ホールを第２の電極１１０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第４の層１２１４と第２の電極１２０２との間に、さらに第２の層および第３の層を再び積層することで、マルチフォトン型の発光素子とすることも可能である。
また、第１の層１２１１や第４の層１２１４は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含んでいるため、極めて高いホール注入性、ホール輸送性を示す。したがって、第１の層１２１１を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第２の層１２１２の第１の電極側および第２の電極側の両方を非常に厚くすることが可能となる。つまり、第１の電極と第２の電極との距離を大きくすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、光学設計により色純度等を向上させるため、第２の層１２１２の第１の電極側および第２の電極側の両方の膜厚を自由に設定することが可能となる。また、発光物質を含む層１２０３を形成した後に、第１の電極１２０１または第２の電極１２０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の物質が存在する第２の層１２１２へのダメージを低減することもできる。さらに、第１の層１２１１と第４の層１２１４を同じ材料で構成することにより、発光物質を含む層１２０３の第１の電極側および第２の電極側の両方に、同じ材料で構成された層が存在することになるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極１２０１や第２の電極１２０２の種類を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図１３および図１４に示す。なお、図１３および図１４では、図１２の符号を引用する。また、１２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
図１３は、発光物質を含む層１２０３が、基板１２００側から第１の層１２１１、第２の層１２１２、第３の層１２１３、第４の層１２１４の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極１２０１を光透過性とし、第２の電極１２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１３（ａ）のように基板１２００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極１２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１２０２を光透過性とすることで、図１３（ｂ）のように基板１２００側とは逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極１２０１、第２の電極１２０２の両方を光透過性とすることで、図１３（ｃ）に示すように、基板１２００側と基板１２００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
図１４は、発光物質を含む層１２０３が、基板１２００側から第４の層１２１４、第３の層１２１３、第２の層１２１２、第１の層１２１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極１２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１２０２を光透過性とすることで、図１４（ａ）のように基板１２００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極１２０１を光透過性とし、第２の電極１２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１４（ｂ）のように基板１２００側とは逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極１２０１、第２の電極１２０２の両方を光透過性とすることで、図１４（ｃ）に示すように、基板１２００側と基板１２００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、実施の形態１２に示した方法に準じて作製することが可能である。つまり、第１の電極１２０１、第２の電極１２０２、第２の層１２１２、第３の層１２１３は公知の方法により形成することができ、第１の層１２１１、第４の層１２１４は、それぞれ実施の形態９〜１２に示した方法を適宜選択して形成することができる。なお、第４の層は１２１４は、蒸着法などの他の方法により形成してもよい。
また、第４の層１２１４を本発明における複合材料を用いて湿式法で形成する場合、第１の層１２１１は蒸着法などの公知の方法により形成してもよい。また第４の層１２１４を湿式法により形成した場合、第１の層１２１１は必ずしも必要ではない。
また、第１の電極１２０１を形成した後、第１の層１２１１、第２の層１２１２、第３の層１２１３、第４の層１２１４を順次積層し、第２の電極１２０２を形成してもよいし、第２の電極１２０２を形成した後、第４の層１２１４、第３の層１２１３、第２の層１２１２、第１の層１２１１を順次積層し、第１の電極を形成してもよい。
なお、第１の層１２１１は電子を発生するドナー準位を有する材料を含み、第３の層１２１３は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含み、第４の層１２１４は電子を発生するドナー準位を有する材料を含む構成にすることも可能である。この場合、第３の層１２１３は、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含んでいるため、ホール輸送性に優れている。したがって、発光素子の駆動電圧を低減することができる。また、マイクロキャビティ効果や干渉効果を利用した光学設計を行うために、第３の層１２１３の膜厚を自由に設定することが可能となる。よって、色純度が良く、見る角度に依存する色の変化などが小さい発光素子を作製することができる。
（実施の形態１５）
本実施の形態では、本発明のホールを発生する複合材料に含まれる有機化合物について、より詳しく説明する。
本実施の形態では、本発明のホールを発生する複合材料に含まれる有機化合物について、より詳しく説明する。
本発明のホールを発生する複合材料に含まれる有機化合物としては、アリールアミン骨格を有する有機化合物であれば、低分子化合物、中分子化合物、高分子化合物のいずれを用いることができる。本実施の形態では、本発明のホールを発生する複合材料に含まれる有機化合物である高分子化合物について説明する。
高分子化合物としては、下記一般式または構造式（１１）〜（１５）で示されるビニル単量体を用いた高分子化合物を用いることができる。
（式中、Ｘは、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）のいずれかひとつを表す。また、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。）
（式中、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。Ｚは、水素原子、またはアルキル基、または無置換または置換基を有するアリール基のいずれかひとつを表す。）
（式中、Ｘは、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）のいずれかひとつを表す。また、式中Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。）
（式中、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｚは、水素原子、またはアルキル基、または無置換または置換基を有するアリール基のいずれかひとつを表す。）
具体的には、下記一般式または構造式（１）〜（５）で示される重合体である高分子化合物を用いることができる。
（式中、Ｘは、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）のいずれかひとつを表す。また、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、ｎは２以上の整数である。）
（式中、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｚは、水素原子、またはアルキル基、または無置換または置換基を有するアリール基のいずれかひとつを表す。また、ｎは２以上の整数である。）
（式中、Ｘは、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）のいずれかひとつを表す。また、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、ｎは２以上の整数である。）
（式中、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｚは、水素原子、またはアルキル基、または無置換または置換基を有するアリール基のいずれかひとつを表す。また、ｎは２以上の整数である。）
（式中、ｎは２以上の整数である。）
また、一般式または構造式（６）〜（１０）で表される共重合体である高分子化合物を用いることができる。
（式中、Ｘは、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）のいずれかひとつを表す。また、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｒ１は、水素原子またはアルキル基を表す。また、Ｒ２は、無置換または置換基を有するアリール基、エステル基、シアノ基、アミド基、アルコキシ基、オキシカルボニルアルキル基、ジアリールアミノ基のいずれかひとつを表す。また、ｎおよびｍは、それぞれ１以上の整数である。）
（式中、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｚは、水素原子、またはアルキル基、または無置換または置換基を有するアリール基のいずれかひとつを表す。また、Ｒ１は、水素原子またはアルキル基を表す。また、Ｒ２は、無置換または置換基を有するアリール基、エステル基、シアノ基、アミド基、アルコキシ基、オキシカルボニルアルキル基、ジアリールアミノ基のいずれかひとつを表す。また、ｎおよびｍは、それぞれ１以上の整数である。）
（式中、Ｘは、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）のいずれかひとつを表す。また、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｒ１は、水素原子またはアルキル基を表す。また、Ｒ２は、無置換または置換基を有するアリール基、エステル基、シアノ基、アミド基、アルコキシ基、オキシカルボニルアルキル基、ジアリールアミノ基のいずれかひとつを表す。また、ｎおよびｍは、それぞれ１以上の整数である。）
（式中、Ｙは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基のいずれかひとつを表す。また、Ｚは、水素原子、またはアルキル基、または無置換または置換基を有するアリール基のいずれかひとつを表す。また、Ｒ１は、水素原子またはアルキル基を表す。また、Ｒ２は、無置換または置換基を有するアリール基、エステル基、シアノ基、アミド基、アルコキシ基、オキシカルボニルアルキル基、ジアリールアミノ基のいずれかひとつを表す。また、ｎおよびｍは、それぞれ１以上の整数である。）
（式中、ｎおよびｍは、それぞれ１以上の整数である。）
上記一般式または構造式（１１）〜（１５）で表されるビニル単量体において、重合に預かるビニル基は、チオフェンやフラン骨格などの芳香族置換基と共役しているため、重合活性を示す。また、チオフェン環やフラン骨格、ピロール環は電子過剰型へテロ芳香環であるため、ビニル基の電子密度は向上している。このため、上記一般式または構造式（１１）〜（１５）で表されるビニル単量体はラジカル重合やカチオン重合によって容易に重合体を与える。また、上記一般式（１１）〜（１４）で表されるビニル単量体において、式中Ｙを水素原子以外の置換基、例えばアルキル基、アリール基、アルキル基またはアリール基を置換基として有するシリル基とすることにより、溶解性が増す。
また、一般式または構造式（１）〜（５）で表される重合体において、耐熱性の向上という観点から、ｎは好ましくは１０以上の整数である。さらに、一般式または構造式（６）〜（１０）で表される共重合体において、耐熱性の向上という観点から、ｎとｍの和は好ましくは１０以上の整数である（但しｎは１以上の整数である）。
なお、構造式（１０）で表される共重合体においては、ビニルカルバゾール以外のアリールアミンを側鎖にもつ物質を用いることができる。例えば、一般式（８）で表される共重合体であって、Ｒ１を水素原子とし、Ｒ２は下記構造式（１６）、（１７）、（１８）、（１９）のいずれかひとつで表される物質が挙げられる。
（実施の形態１６）
本発明の発光素子について説明する。本発明の発光素子は、一対の電極間に発光物質と複合材料とを含んでいる。なお、複合材料とは、有機化合物と、無機化合物とを複合してなる材料である。
本発明の発光素子について説明する。本発明の発光素子は、一対の電極間に発光物質と複合材料とを含んでいる。なお、複合材料とは、有機化合物と、無機化合物とを複合してなる材料である。
図１５に本発明の発光素子の構造の一例を示す。図１５において、第１の電極２１０１と、第２の電極２１０２との間に、発光物質を含む層２１０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層２１０３は、第１の層２１１１、第２の層２１１２、第３の層２１１３が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極２１０１が陽極として機能し、第２の電極２１０２が陰極として機能する場合について説明する。
第１の層２１１１は、第２の層２１１２にホールを輸送する機能を担う層であり、ホールを発生する第１の複合材料を含む。ホールを発生する第１の複合材料は、第１の有機化合物と、第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とが複合してなり、第１の有機化合物と第１の無機化合物と間に電子の授受が行われることにより、多くのホールが発生する。そのため、優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。よって、ホールを発生する第１の複合材料を用いることにより、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
ホールを発生する第１の複合材料に含まれる第１の有機化合物としては、発生したホールの輸送性に優れた化合物であることが好ましく、アリールアミン骨格を有する有機化合物を用いることが好ましい。より具体的には、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）等が挙げられるが、これらに限定されることはない。
ホールを発生する第１の複合材料に含まれる第１の無機化合物としては、遷移金属を含む酸化物を用いることが好ましい。より具体的には、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることが好ましい。また、これら酸化物の骨格を含む複合酸化物であってもよい。また、遷移金属を含む酸化物は、水酸基を有していてもよい。
遷移金属を含む酸化物を用いることにより、遷移金属を含む酸化物とアリールアミン骨格の窒素との間で電子の授受が行われ、ホールを発生させることができる。内在的にホールが発生しているので、電界をかけた場合、高い導電性を得ることができる。
また、上記第１の複合材料は、導電性が高いため、厚膜化した場合でも駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を招くことなく第１の層２１１１を厚くすることができるため、ゴミ、不要物等に起因する発光素子の短絡を抑制することができる。
また、上記第１の複合材料は、無機化合物を含んでいるため、発光素子の耐熱性を向上させることができる。
なお、第１の層２１１１は、第１の有機化合物がマトリクスとなり第１の無機化合物が分散している状態、第１の無機化合物がマトリクスとなり第１の有機化合物が分散している状態、第１の有機化合物と第１の無機化合物がほぼ等量含まれており互いがバインダー的状態、等の様々な状態を取りうるが、どの状態であっても、第１の有機化合物と第１の無機化合物との間で電子の授受が行われるので、優れたホール注入性、ホール輸送性、高い導電性を得ることができる。
また、ホールを発生する第１の複合材料を用いて膜を形成する場合、膜質を向上させるため、バインダーとなる材料（バインダー物質）を添加していてもよい。特に、第１の有機化合物として分子量の低い化合物（具体的には、分子量が５００以下の化合物）を用いる場合は、膜質を考慮し、バインダー物質が必要となる。無論、高分子化合物を用いる場合も、バインダー物質が添加されていてよい。バインダー物質としては、ポリビニルアルコール（略称：ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（略称：ＰＣ）、フェノール樹脂等が挙げられる。
次に、第３の層２１１３について説明する。第３の層２１１３は第２の層２１１２に電子を輸送する機能を担う層であり、電子を発生する第２の複合材料を含む。電子を発生する第２の複合材料は、第２の有機化合物と、第２の有機化合物に対して電子供与性を示す第２の無機化合物とが複合してなり、第２の有機化合物と第２の無機化合物との間に電子の授受が行われることにより、多くの電子が発生する。そのため、優れた電子注入性、電子輸送性を示す。よって、電子を発生する第２の複合材料を用いることにより、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
電子を発生する第２の複合材料に含まれる第２の有機化合物としては、発生した電子の輸送性に優れた材料であることが好ましく、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格を有する有機化合物を用いることが好ましい。より具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、ポリ（４−ビニルピリジン）（略称：ＰＶＰｙ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
電子を発生する第２の複合材料に含まれる第２の無機化合物としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物を用いることが好ましい。より具体的には、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることが好ましい。また、これら酸化物の骨格を含む複合酸化物であってもよい。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物は、水酸基を有していてもよい。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物を用いることにより、それら金属酸化物とピリジン骨格等との間で電子の授受が行われ、電子を発生することができる。内在的に電子が発生しているので、電界をかけた場合、高い導電性を得ることができる。
また、上記第２の複合材料は、導電性が高いため、厚膜化した場合でも駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を招くことなく第３の層２１１３を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡を抑制することができる。
また、上記第２の複合材料は、無機化合物を含んでいるため、発光素子の耐熱性を向上させることができる。
なお、第３の層２１１３は、第２の有機化合物がマトリクスとなり第２の無機化合物が分散している状態、第２の無機化合物がマトリクスとなり第２の有機化合物が分散している状態、第２の有機化合物と第２の無機化合物がほぼ等量含まれており互いがバインダー的状態、等の様々な状態を取りうるが、どの状態であっても、第２の有機化合物と第２の無機化合物との間で電子の授受が行われるので、優れた電子注入性、電子輸送性、高い導電性を得ることができる。
また、電子を発生する第２の複合材料を用いて膜を形成する場合、膜質を向上させるため、バインダーとなる材料（バインダー物質）を添加してもよい。特に、第２の有機化合物として分子量の低い化合物（具体的には、分子量が５００以下の化合物）を用いる場合は、膜質を考慮し、バインダー物質が必要となる。無論、第２の有機化合物として高分子化合物を用いる場合も、バインダー物質が添加されていてよい。バインダー物質としては、ポリビニルアルコール（略称：ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（略称：ＰＣ）、フェノール樹脂等が挙げられる。
第２の層２１１２は、発光機能を担う層であり、少なくとも発光性の物質を含んでいればよい。発光性の物質としては、公知の材料を用いることができる。また、発光性の物質以外に、他の材料を含んでいてもよい。例えば、第１の層２１１１や第３の層２１１３と同様に、発光性の有機化合物とだけでなく無機化合物を含んでいてもよい。第２の層にも無機化合物を含む構成とすることより、より耐熱性が向上するという効果を得ることができる。
本実施の形態で示した発光素子において、第１の層２１１１や第３の層２１１３は、極めて高いキャリア注入性、キャリア輸送性を示す。また、導電性も高い。したがって、本実施の形態の発光素子は、駆動電圧の上昇を抑制し、かつ、発光機能を担う第２の層と第１の電極の間にある層と、発光機能を担う第２の層と第２の電極の間にある層の両方を非常に厚くすることが可能となる。つまり、第１の電極と第２の電極との距離を大きくすることが可能となり、発光素子の短絡を防止することができる。
また、発光物質を含む層２１０３を形成した後、第１の電極２１０１または第２の電極２１０２をスパッタリングにより成膜する場合に、発光性の物質が存在する第２の層２１１２へのダメージを低減することもできる。
また、第１の層２１１１や第３の層２１１３を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第１の層２１１１および第３の層２１１３の膜厚の自由に設定でき、第２の層２１１２からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第２の層２１１２からの発光の色純度が向上するように、第１の層２１１１および第３の層２１１３の膜厚を設定することも可能である。
また、本発明の発光素子は、腐食性や有害性の低い材料により構成されているため、環境や人体に対する影響を低減することができる。
なお、第１の電極２１０１や第２の電極２１０２の種類を変えることで、本実施の形態の発光素子は様々なバリエーションを有する。その模式図を図１７および図１８に示す。なお、図１７および図１８では、図１５の符号を引用する。また、２１００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
図１７は、発光物質を含む層２１０３が、基板２１００側から第１の層２１１１、第２の層２１１２、第３の層２１１３の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２１０１を光透過性とし、第２の電極２１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１７（ａ）のように基板２１００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極２１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２１０２を光透過性とすることで、図１７（ｂ）のように基板２１００側とは逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極２１０１、第２の電極２１０２の両方を光透過性とすることで、図１７（ｃ）に示すように、基板２１００側と基板２１００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
図１８は、発光物質を含む層２１０３が、基板２１００側から第３の層２１１３、第２の層２１１２、第１の層２１１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２１０２を光透過性とすることで、図１８（ａ）のように基板２１００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極２１０１を光透過性とし、第２の電極２１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１８（ｂ）のように基板２１００側とは逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極２１０１、第２の電極２１０２の両方を光透過性とすることで、図１８（ｃ）に示すように、基板２１００側と基板２１００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
（実施の形態１７）
本実施の形態では、実施の形態１６で示した発光素子の作製方法について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１６で示した発光素子の作製方法について説明する。
まず第１の電極２１０１を形成する。第１の電極２１０１は公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）、窒化チタンのような金属化合物や、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ等の金属あるいはそれらの合金等を用いることが好ましい。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム−酸化スズ（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
次に、第１の層２１１１を形成する。第１の層２１１１は、実施の形態９〜１１に示したいずれの方法を用いても作製することができる。実施の形態９〜１１に示した方法はいずれも湿式法であるので、基板の大型化にも対応することができる。
次に、第２の層２１１２を形成する。第２の層２１１２は、公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。なお、基板の大型化に対応可能な湿式法で形成した場合、発光物質を含む層２１０３全てが湿式法で形成することができるので、湿式法を用いた作製方法は大量生産に適している。例えば、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレンビニレン）（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）のような発光物質は、湿式法で形成することができる。
次に、第３の層２１１３を形成する。第３の層２１１３は、実施の形態２〜３に示したいずれの方法を用いても作製することができる。実施の形態２〜３に示した方法はいずれも湿式法であるので、基板の大型化にも対応することができる。
第２の電極２１０２は公知の材料を用いることができ、公知の方法により形成することができる。具体的には、第１の電極２１０１において列挙した材料を用いることができ、第１の電極２１０１および第２の電極２１０２のいずれか一方、もしくは両方が透光性を有していればよい。
上記の方法に従い、本発明の発光素子を作製することができる。本発明の発光素子の作製方法は、湿式法により、第１の層２１１１および第３の層２１１３を形成することが可能であるので、基板の大型化に対応可能であり、大量生産に適している。特に、第２の層２１１２も公知のポリマー発光材料等を用いて湿式法により形成した場合、発光物質を含む層２１０３に含まれる全ての層を湿式法により形成することができるので、より基板の大型化に対応しやすく、大量生産に適している。
なお、本実施の形態では、第１の電極２１０１から形成する場合について説明したが、第２の電極２１０２から形成することも可能である。つまり、第２の電極２１０２を形成し、第３の層２１１３、第２の層２１１２、第１の層２１１１を順次積層し、第１の電極２１０１を形成することにより、本発明の発光素子を作製することも可能である。
（実施の形態１８）
本実施の形態では、実施の形態１６に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図１６を用いて説明する。
図１６に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極２２０１と、第２の電極２２０２との間に、発光物質を含む層２２０３は狭持されている構成となっている。発光物質を含む層２２０３は、第１の層２２１１、第２の層２２１２、第３の層２２１３、第４の層２２１４が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極２２０１が陽極として機能し、第２の電極２２０２が陰極として機能する場合について説明する。
第１の電極２２０１、第２の電極２２０２、第１の層２２１１、第２の層２２１２、第３の層２１１３は、実施の形態１６（すなわち図１５）における各層と同じ構成を適用することができる。つまり、第１の電極は公知の材料を用いることができ、第１の層２２１１は、第１の有機化合物と第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを複合してなる複合材料を含み、第２の層２２１２は発光性の物質を含み、第３の層２２１３は、第２の有機化合物と第２の有機化合物に対して電子供与性を示す第２の無機化合物とを複合してなる複合材料を含んでいる。実施の形態１６と異なる点は、第３の層２２１３と第２の電極２２０２との間に、第４の層２２１４を設けている点である。
第４の層２２１４は、少なくとも第３の有機化合物と、第３の有機化合物に対して電子受容性を示す第３の無機化合物と複合してなる第３の複合材料を含む構成である。したがって、第３の有機化合物としては、実施の形態１にて列挙した第１の有機化合物と同様のものを、第３の無機化合物としては、実施の形態１にて列挙した第１の無機化合物と同様のものを用いることができる。ただし、第３の有機化合物は第１の有機化合物と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。また、第３の無機化合物は、第１の無機化合物と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。
このような構成とすることにより、図１６に示した通り、電圧を印加することにより第３の層２２１３および第４の層２２１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子とホールが発生し、第３の層２２１３は電子を第２の層２１１２に輸送すると同時に、第４の層２２１４はホールを第２の電極２１０２に輸送する。すなわち、第３の層２２１３と第４の層２２１４とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第４の層２２１４は、ホールを第２の電極２１０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第４の層２２１４と第２の電極２２０２との間に、さらに第２の層および第３の層を再び積層することで、マルチフォトン型の発光素子とすることも可能である。
また、第１の層２２１１や第４の層２２１４は、極めて高いホール注入性、ホール輸送性を示す。したがって、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第２の層の第１の電極側および第２の電極側の両方を非常に厚くすることが可能となる。つまり、第１の電極と第２の電極との距離を大きくすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、図１６を例に取ると、第２の電極２２０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の物質が存在する第２の層２２１２へのダメージを低減することもできる。さらに、第１の層２２１１と第４の層２２１４を同じ材料で構成することにより、発光物質を含む層２２０３の第１の電極側および第２の電極側の両方に同じ材料で構成された層が存在することになるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極２２０１や第２の電極２２０２の種類を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図１９および図２０に示す。なお、図１９および図２０では、図１６の符号を引用する。また、２２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
図１９は、発光物質を含む層２２０３が、基板２２００側から第１の層２２１１、第２の層２２１２、第３の層２２１３、第４の層２２１４の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２２０１を光透過性とし、第２の電極２２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図１９（ａ）のように基板２２００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極２２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２２０２を光透過性とすることで、図１９（ｂ）のように基板２２００側とは逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極２２０１、第２の電極２２０２の両方を光透過性とすることで、図１９（ｃ）に示すように、基板２２００側と基板２２００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
図２０は、発光物質を含む層２２０３が、基板２２００側から第４の層２２１４、第３の層２２１３、第２の層２２１２、第１の層２２１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２２０２を光透過性とすることで、図２０（ａ）のように基板２２００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極２２０１を光透過性とし、第２の電極２２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図２０（ｂ）のように基板２２００側とは逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極２２０１、第２の電極２２０２の両方を光透過性とすることで、図２０（ｃ）に示すように、発光素子の両側、つまり基板２２００側と基板２２００側とは逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
なお、第１の層２２１１が、第２の有機化合物と第２の有機化合物に対して電子供与性を示す第２の無機化合物とを複合してなる複合材料を含み、第２の層２２１２は発光性の物質を含み、第３の層２２１３が、第１の有機化合物と第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを複合してなる複合材料を含み、第４の層２２１４が、第２の有機化合物と第２の有機化合物に対して電子供与性を示す第２の無機化合物とを複合してなる複合材料を含む構成にした場合でも、同様の効果を得ることができる。つまりこの場合、第１の層２２１１や第４の層２２１４は、極めて高い電子注入性、電子輸送性を示すため、発光機能を担う第２の層と第１の電極の間にある層と発光機能を担う第２の層と第２の電極の間にある層の両方を非常に厚くすることが可能となり、発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、第２の層へのダメージを低減することもできる。また、応力歪みを抑制する効果を得ることもできる。
なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、実施の形態７に示した方法に準じて作製することが可能である。つまり、第１の電極２２０１、第２の電極２２０２、第２の層２２１２は公知の方法により形成することができ、第１の層２２１１、第３の層２２１３、第４の層２２１４は、それぞれ実施の形態９〜１１、実施の形態２〜３に示した方法を適宜選択して形成することができる。なお、第４の層２２１４は、蒸着法などの他の方法により形成してもよい。
また、第１の電極２２０１を形成した後、第１の層２２１１、第２の層２２１２、第３の層２２１３、第４の層２２１４を順次積層し、第２の電極２２０２を形成してもよいし、第２の電極２２０２を形成した後、第４の層２２１４、第３の層２２１３、第２の層２２１２、第１の層２２１１を順次積層し、第１の電極を形成してもよい。
（実施の形態１９）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
本実施例では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図２２を用いて説明する。なお、図２２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図２２（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３上には、発光物質を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、本実施の形態において陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、または珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれる。
また、発光物質を含む層６１６は、実施の形態８で示したキャリアを発生する複合材料を含んでいる。具体的には、第１の有機化合物と、第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料と、第２の有機化合物と、第２の有機化合物に対して電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料とを含んでいる。これらのキャリアを発生する複合材料は、実施の形態２〜３および実施の形態９〜１１に示した方法により成膜することが可能である。これらの成膜方法はいずれも湿式法であるため、基板の大型化への対応が容易である。また、キャリアを発生する複合材料の層だけでなく、発光物質を含む層６１６に含まれる他の層を湿式法で形成した場合、発光物質を含む層６１６全てが湿式法で形成できるため、より大量生産に適している。
また、キャリアを発生する複合材料と組み合わせて用いる材料としては、公知の材料を用いることができ、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料であっても良い。
なお、実施の形態１で示したキャリアを発生する複合材料は、有機化合物と無機化合物とが電子の授受を行うことにより、優れたキャリア注入性、キャリア輸送性を有している。そのため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
さらに、発光物質を含む層６１６上に形成される第２の電極（陰極）６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＬｉＦ、ＣａＦ２、窒化カルシウム等）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極（陰極）６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
本発明の発光装置は、有機化合物と有機化合物に対して電子の授受を行うことができる無機化合物を用いているため、導電性に優れ、駆動電圧を低減することができる。よって、消費電力を低減することが可能である。
また、本発明の発光素子に含まれる複合材料は、導電性が高いため、駆動電圧の上昇を招くことなく発光物質を含む層６１６を厚くすることができる。そのため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。よって、より欠陥の少ない発光装置を提供することが可能となる。
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図２１には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図２１において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
（実施の形態２０）
本実施の形態では、本発明の発光素子を用いて作製された発光装置をその一部に含む様々な電気機器について説明する。
本発明の発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電気機器の具体例を図２３に示す。
図２３（Ａ）はテレビ受像機であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９１０３に用いることにより作製される。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、欠陥の少ない表示部を有するテレビ受像機を得ることができる。なお、テレビ受像機は、コンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図２３（Ｂ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、欠陥の少ない表示部を有するコンピュータを得ることができる。
図２３（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイ、本体９３０１、表示部９３０２、アーム部９３０３を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９３０２に用いることにより作製される。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、欠陥の少ない表示部を有するゴーグル型ディスプレイを得ることができる。
図２３（Ｄ）は携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９４０３に用いることにより作製される。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、欠陥の少ない表示部を有する携帯電話を得ることができる。なお、表示部９４０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
図２３（Ｅ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９５０２に用いることにより作製される。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、欠陥の少ない表示部を有するカメラを得ることができる。
以上の様に、本発明の発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電気機器に適用することが可能である。本発明の発光素子を有する発光装置を用いることにより、低消費電力で、欠陥の少ない電気機器を提供することが可能となる。
（合成例１）
本合成例では、構造式（１５）で示される化合物、２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンの合成について述べる。合成スキーム（ａ）を次に示す。
本合成例では、構造式（１５）で示される化合物、２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンの合成について述べる。合成スキーム（ａ）を次に示す。
窒素雰囲下、３、４−エチレンジオキシチオフェン（１３．８ｇ、０．１ｍｏｌ）の乾燥テトラヒドロフラン（１３０ｍＬ）溶液に−７８℃で１．５８Ｎのｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（１５８ｍＬ、０．１ｍｏｌ）を滴下した。滴下終了後、−７８℃にて４５分間攪拌した。この懸濁液に乾燥ＤＭＦ（７．３ｇ、０．１ｍｏｌ）を加えたのち、反応混合物を４５℃で２時間加熱した。反応混合物に１ＮのＨＣｌを約１００ｍＬ加え、さらに１０分間攪拌を続けた。反応溶液をエーテルで抽出し、エーテルを溜去した。残渣をヘキサンによって再結晶することによって、２−ホルミル−３，４−エチレンジオキシチオフェン（合成スキーム（ａ）中、化合物Ａ、１３．２１ｇ、収率８４％）を得た。
窒素雰囲気下、ヨウ化メチルトリフェニルホスホニウム塩（７８ｍｍｏｌ）の乾燥ＴＨＦ溶液に、１．５８Ｎのｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（４９ｍＬ、７８ｍｍｏｌ）を−４０℃で滴下した。滴下終了後−７８℃に冷却し、これに２−ホルミル−３，４−エチレンジオキシチオフェン（合成スキーム（ａ）中、化合物Ａ）の乾燥ＴＨＦ溶液（７０ｍＬ）を加えた。この後反応混合物を室温に戻し、２４時間攪拌した。反応混合物をエーテルで抽出し、エーテルを溜去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン／酢酸エチル）で精製することによって、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェン（合成スキーム（ａ）中、化合物Ｂ、６．９３ｇ、５８％）を得た。化合物ＢのＮＭＲデータを以下に示す。１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ ６．７０（ｄｄ、Ｊ＝１１、１８Ｈｚ、１Ｈ）、６．１８（ｓ、１Ｈ）、５．４８（ｑ、Ｊ＝１８Ｈｚ、１Ｈ）、５．０６（ｄ、Ｊ＝１１Ｈｚ、１Ｈ）、４．１８−４．２５（ｍ、４Ｈ）。
（合成例２）
本合成例では、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンの単独重合例について説明する。合成スキーム（ｂ）を以下に示す。
本合成例では、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンの単独重合例について説明する。合成スキーム（ｂ）を以下に示す。
窒素下、２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェン（１．３ｇ）をトルエン１ｍＬに溶解し、トルエン１ｍＬに溶解したアゾビスイソブチロニトリル（３２．８ｍｇ）を加えた。反応溶液を６０℃で２４時間放置した。反応溶液を過剰のエタノールへ投入し、生成した沈殿をろ過、乾燥することにより、対応する重合体、ポリ（２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェン）を得た。収量５０ｍｇ（収率３６％）。なお、この化合物の窒素雰囲気下における分解温度は３４０℃、ガラス転移温度は１５８℃であった。イオン化ポテンシャルは５．６０ｅＶであった。
（合成例３）
本合成例では、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンとＮ−ビニルカルバゾールとの溶液中における共重合例について説明する。合成スキーム（ｃ）を以下に示す。
本合成例では、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンとＮ−ビニルカルバゾールとの溶液中における共重合例について説明する。合成スキーム（ｃ）を以下に示す。
窒素下、２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェン（０．４ｍｍｏｌ）とＮ−ビニルカルバゾール（３．６ｍｍｏｌ）をトルエン１ｍＬに溶解し、トルエン１ｍＬに溶解したアゾビスイソブチロニトリル（０．２ｍｍｏｌ）を加えた。反応溶液を６０℃で２４時間放置した。反応溶液を過剰のメタノールへ投入し、生成した沈殿をろ過、乾燥することにより、一般式（１０）で示されるポリマー、ポリ（２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェン−ｃｏ−Ｎ−ビニルカルバゾール）を得た。収量７９ｍｇ（収率３２％）。なお、この共重合体の窒素雰囲気下における５％重量減少温度は１９０℃であった。また、示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）では、この温度以下においてガラス転移点を示さなかった。
（合成例４）
本合成例では、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンとＮ−ビニルカルバゾールとのバルク共重合例について説明する。合成スキーム（ｄ）を以下に示す。
本合成例では、構造式（１５）で表される２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェンとＮ−ビニルカルバゾールとのバルク共重合例について説明する。合成スキーム（ｄ）を以下に示す。
窒素下、２−エテニル−３，４−エチレンジオキシチオフェン（０．５７ｍｍｏｌ）とＮ−ビニルカルバゾール（５．２４ｍｍｏｌ）にアゾビスイソブチルニトリル（０．２９ｍｍｏｌ）を加え、８０℃にて４８時間反応を行った。生成したポリマーをメタノールによって再沈殿することにより、一般式（１０）で示される共重合体を単離した。収量２３０ｍｇ（収率２１％）。
本実施例２では、本発明の発光素子を具体的に例示する。素子構造について、図８を用いながら説明する。
まず、１１０ｎｍの膜厚で珪素を含有したインジウム錫酸化物が成膜されたガラス基板を用意した。成膜された珪素を含有したインジウム錫酸化物は、本実施例において第１の電極１１０１として作用する。
次に、２５ｍＬのトルエンに、０．１２５ｇのＰＶＫ、０．１２５ｇのＴＰＤ、および０．０２ｇのチタン（ＩＶ）テトライソプロポキシドを溶解させた溶液を調製した。この溶液を用意した基板に滴下し、８００ｒｐｍで５秒間、ついで１２００ｒｐｍで６０秒間スピンコートした。さらに、５０℃で大気中にて焼成を行い、さらに５０℃で３０分間真空中で焼成を行うことにより複合材料を形成させ、第１の層１１１１を得た。
次に、第２の層１１１２を形成した。第２の層１１１２は、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層により構成した。
まず、上述のようにして第１の層１１１１が形成された基板を、第１の層が形成された面が下方になるように真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定した。そして、ＮＰＢを抵抗加熱による真空蒸着法により１０ｎｍ形成し、ホール輸送層とした。次に、Ａｌｑ３にクマリン６が添加された発光層を形成した。この時、Ａｌｑ３を抵抗加熱により蒸発させると同時に、クマリン６も抵抗加熱により蒸発させる共蒸着法を用い、Ａｌｑ３とクマリン６の割合が質量比で１：０．００３となるように調節した。膜厚は３７．５ｎｍとした。さらに、電子輸送層としてＡｌｑ３を３７．５ｎｍの膜厚で成膜し、次いで電子注入層としてＣａＦ２を１ｎｍ成膜した。いずれも抵抗加熱による真空蒸着法により形成した。
以上のようにして第２の層１１１２を形成したあと、第２の電極１１０２としてＡｌを２００ｎｍ蒸着し、本発明の発光素子を得た。
本発明の発光素子の電圧−輝度特性を図２４に示す。図２４に示す通り、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得るのに必要な電圧は、１０．６Ｖであった。また、この時の電流効率は、１３．０ｃｄ／Ａであった。
［比較例１］
上述した発光素子の第１の層１１１１に換えて、従来のホール注入層を用いた比較例を具体的に例示する。比較例１におけるホール注入層は、実施例２で述べた溶液からチタン（ＩＶ）テトライソプロポキシドを除いた溶液を調製し、同様にして塗布・焼成することにより得た。また、第１の電極１１０１、第２の電極１１０２、第２の層１１１２は実施例２と同様とした。
上述した発光素子の第１の層１１１１に換えて、従来のホール注入層を用いた比較例を具体的に例示する。比較例１におけるホール注入層は、実施例２で述べた溶液からチタン（ＩＶ）テトライソプロポキシドを除いた溶液を調製し、同様にして塗布・焼成することにより得た。また、第１の電極１１０１、第２の電極１１０２、第２の層１１１２は実施例２と同様とした。
図２４中に、比較例１の発光素子の電圧−輝度特性を示した。図２４に示す通り、１０００ｃｄ／ｍ２を得るのに必要な電圧は、１１．８Ｖであり、実施例２よりも１Ｖ電圧が高かった。なお、この時の電流効率は１３．６ｃｄ／Ａであり、電流効率には変化がなかった。したがって本発明を適用することにより、電流効率は変化することなく、駆動電圧が下がることがわかった。
本実施例では、ホールの輸送性に優れた有機化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を、バインダー物質としてポリ（メタクリル酸メチル）（略称：ＰＭＭＡ）を、前記有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物として酸化チタン（ＴｉＯｘ）を用いたホールを発生する複合材料に関し、電気特性の測定例を例示する。また比較例として、上記構成からＴｉＯｘを除いた材料の電気特性を測定した例も、合わせて例示する。
まず、クロロホルムとトルエンの１：１混合溶媒２５ｍＬに、ＰＭＭＡ（Ｍｗ＝９９６０００）を０．１２５ｇ、ＮＰＢを０．１２５ｇ（０．２１ｍｍｏｌ）、ＴｉＯｘの原料であるチタン（ＩＶ）テトライソプロポキシドを０．０６０ｇ（０．２１ｍｍｏｌ）溶解させ、塗布用の溶液を調製した。
また、電極として２ｍｍ角の透明電極（インジウム錫珪素酸化物、略称：ＩＴＳＯ）が形成された基板を用意し、アセトン、純水、エタノールの順に超音波洗浄を行った後、エタノールで煮沸洗浄を行い、最後にＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
次に、先に調製した溶液を０．４５μｍのフィルターに通しながら、基板上に滴下し、１０００ｒｐｍ・６０秒の条件でスピンコートした。スピンコートされた基板と純水を入れたビーカーとを電気炉内に入れ、４０℃で２時間加熱することで、水蒸気により加水分解処理を行った。さらに、純水が入っているビーカーを炉内から取り出した後、ロータリーポンプで炉内を真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＮＰＢ、ＰＭＭＡ、および酸化チタンからなるホールを発生する複合材料を得た。膜厚は１００ｎｍであった。
最後に、形成した複合材料上に、電極としてＡｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜し、以下の素子構造を有する電気特性測定用の単層素子を作製した。
つまり、透明電極（ＩＴＳＯ）を形成し、ＮＰＢとＰＭＭＡと酸化チタンからなるホールを発生する複合材料（１００ｎｍ）を形成し、Ａｌ（１００ｎｍ）を形成することで本実施例の素子を作製した。
上記のように作製した素子に対して、ＩＴＳＯ側をプラスにバイアスして電圧−電流特性の測定を行った。測定結果を図２５に示す。図２５において、横軸は電圧（単位：Ｖ）、縦軸は電流（単位：ｍＡ）を表す。図２５のように、本発明のホールを発生する複合材料は良好な電圧−電流特性を示した。具体的には、５．８Ｖで０．１ｍＡ（すなわち、２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度）の電流が流れており、発光素子を駆動するのに十分な電流を流している。
［比較例２］
比較のため、上記実施例３から無機化合物（酸化チタン）を除いた材料、すなわち、有機化合物（ＮＰＢ）とバインダー物質（ＰＭＭＡ）のみからなる材料を、上記実施例３と同様の基板上に形成し、比較素子を作製した。
比較のため、上記実施例３から無機化合物（酸化チタン）を除いた材料、すなわち、有機化合物（ＮＰＢ）とバインダー物質（ＰＭＭＡ）のみからなる材料を、上記実施例３と同様の基板上に形成し、比較素子を作製した。
以下に、比較素子の作製方法を述べる。まず、クロロホルムとトルエンの１：１混合溶媒２５ｍＬに、ＰＭＭＡ（Ｍｗ＝９９６０００）を０．１２５ｇ、ＮＰＢを０．１２５ｇ（０．２１ｍｍｏｌ）溶解させ、塗布用の溶液を調製した。
次に、調製した溶液を０．４５μｍのフィルターに通しながら、上記実施例３と同様の基板上に滴下し、６２０ｒｐｍ・６０秒の条件でスピンコートした。次いで、スピンコートされた基板を電気炉内に入れ、ロータリーポンプで炉内を真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成した。膜厚は１００ｎｍであった。
最後に、電極としてＡｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜し、以下の素子構造を有する比較素子を作製した。
つまり、透明電極（ＩＴＳＯ）を形成し、ＮＰＢとＰＭＭＡからなる材料（１００ｎｍ）を形成し、Ａｌ（１００ｎｍ）を形成することで比較例の素子を作製した。
この比較素子に対して、ＩＴＳＯ側をプラスにバイアスして電圧−電流特性の測定を行った。測定結果を、図２５中の比較例２として図示した。図２５から、比較例２の比較素子は２．４Ｖまでほとんど電流を流さず、２．４Ｖから電圧−電流特性が立ち上がる通常の有機化合物の膜と同様の電気特性であった。また図２５に示す通り、膜厚が実施例３で作製した素子とほぼ同様にもかかわらず、ある電圧を印加した際に流れる電流量は実施例３で作製した素子に比べて３〜５桁ほど劣っていた。
本実施例では、ホールの輸送性に優れた有機化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を、バインダー物質としてポリ（メタクリル酸メチル）（略称：ＰＭＭＡ）を、前記有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物として酸化バナジウム（ＶＯｘ）を用いたホールを発生する複合材料に関し、電気特性の測定例を例示する。
まず、クロロホルム２５ｍＬとトルエン２５ｍＬを混合した計５０ｍＬの混合溶媒に、ＰＭＭＡ（Ｍｗ＝９９６０００）を０．２５ｇ、ＮＰＢを０．２４３ｇ（０．４１ｍｍｏｌ）溶解させた。この溶液を２５ｍＬずつに等分し、一方にはＶＯｘの原料であるバナジウム（Ｖ）トリイソプロポキシドオキシドを０．０５１ｇ（０．２１ｍｍｏｌ）、安定化剤であるアセト酢酸エチルを０．０２５ｇ（０．１９ｍｍｏｌ）混合し、溶液Ｉを調製した。なお、もう一方の２５ｍＬの溶液は、溶液ＩＩとした（溶液ＩＩは実施例５にて使用）。
また、電極として２ｍｍ角の透明電極（インジウム錫珪素酸化物、略称：ＩＴＳＯ）が形成された基板を用意し、アセトン、純水、エタノールの順に超音波洗浄を行った後、エタノールで煮沸洗浄を行い、最後にＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
次に、先に調製した溶液Ｉを０．４５μｍのフィルターに通しながら、基板上に滴下し、１１００ｒｐｍで６０秒、基板を回転させることによりスピンコートした。スピンコートされた基板と純水を入れたビーカーとを電気炉内に入れ、４０℃で２時間加熱することで、水蒸気により加水分解処理を行った。さらに、純水が入っているビーカーを炉内から取り出した後、ロータリーポンプで炉内を真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＮＰＢ、ＰＭＭＡ、および酸化バナジウムからなるホールを発生する複合材料を得た。膜厚は１００ｎｍであった。
最後に、形成した複合材料上に、電極としてＡｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜し、以下の素子構造を有する電気特性測定用の単層素子を作製した。
つまり、透明電極（ＩＴＳＯ）を形成し、ＮＰＢとＰＭＭＡと酸化バナジウムからなるホールを発生する複合材料（１００ｎｍ）を形成し、Ａｌ（１００ｎｍ）を形成することで本実施例の素子を作製した。
上記のように作製した素子の電圧−電流特性に関し、測定を行った。ＩＴＳＯ側をプラスバイアスになるように電圧を印加した場合を順バイアス、ＩＴＳＯ側をマイナスバイアスになるように電圧を印加した場合を逆バイアスとして、順バイアス時の電圧−電流特性を図２６（ａ）に、逆バイアス時の電圧−電流特性を図２６（ｂ）に、それぞれ示す。図２６において、横軸は電圧（単位：Ｖ）、縦軸は電流（単位：ｍＡ）を表す。図２６のように、本実施例のホールを発生する複合材料は、極めて良好な電圧−電流特性を示した。具体的には、順バイアス時において、わずか０．６Ｖで０．１ｍＡ（すなわち、２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度）の電流が流れており、発光素子を駆動するのに十分な電流を流している。
また、順バイアス、逆バイアスの双方において、ほぼ同等の電圧−電流特性を示した。このことは、本発明のホールを発生する複合材料が、ＩＴＳＯおよびＡｌのどちらともオーム接触できることを示唆している。
上記実施例４で作製した複合材料（ＮＰＢ、ＰＭＭＡ、および酸化バナジウムからなる複合材料）が極めて良好な電気特性を有している要因を探るため、本実施例では、その吸収スペクトルを測定した。また比較として、上記構成から酸化バナジウムを除いた材料（ＮＰＢ、およびＰＭＭＡからなる材料）の吸収スペクトルも測定した。
実施例４で調製した溶液Ｉを０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐｍで２秒、次いで２０００ｒｐｍで６０秒、次いで３０００ｒｐｍで１０秒、基板を回転させることによりスピンコートした。スピンコートされた基板と純水を入れたビーカーとを電気炉内に入れ、４０℃で２時間加熱することで、水蒸気により加水分解処理を行った。さらに、純水が入っているビーカーを炉内から取り出した後、ロータリーポンプで炉内を真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＮＰＢ、ＰＭＭＡ、および酸化バナジウムからなるホールを発生する複合材料を石英基板上に得た。
［比較例３］
実施例４で調製した溶液ＩＩを０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐｍで２秒、次いで２０００ｒｐｍで６０秒、次いで３０００ｒｐｍで１０秒、基板を回転させることによりスピンコートした。次いで、スピンコートされた基板を電気炉内に入れ、ロータリーポンプで炉内を真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＮＰＢおよびＰＭＭＡからなる材料を石英基板上に得た。
実施例４で調製した溶液ＩＩを０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐｍで２秒、次いで２０００ｒｐｍで６０秒、次いで３０００ｒｐｍで１０秒、基板を回転させることによりスピンコートした。次いで、スピンコートされた基板を電気炉内に入れ、ロータリーポンプで炉内を真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＮＰＢおよびＰＭＭＡからなる材料を石英基板上に得た。
以上により得られた実施例５で作製したサンプルおよび比較例３で作製したサンプルに関し、吸収スペクトルを測定した。結果を図２７（ａ）に示す。また、図２７（ａ）の拡大図を図２７（ｂ）に示す。図２７（ｂ）から、本発明のホールを発生する複合材料は比較サンプルに比べ、５００ｎｍ付近（図中の破線Ａ）および１４００ｎｍ付近（図中の破線Ｂ）に新たな吸収ピークが明瞭に発生していることがわかる。このことから、本発明のホールを発生する複合材料内において、酸化バナジウムがＮＰＢから電子を引き抜き、一種の電荷移動錯体が形成されていることが示唆される。すなわち、ＮＰＢにホールが発生しており、このことが複合材料の導電性の高さに寄与しているものと考えられる。
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ 発光物質を含む層
１１１ 第１の層
１１２ 第２の層
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２０３ 発光物質を含む層
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３０３ 発光物質を含む層
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光物質を含む層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１１００ 基板
１１０１ 第１の電極
１１０２ 第２の電極
１１０３ 発光物質を含む層
１１１１ 第１の層
１１１２ 第２の層
１２００ 基板
１２０１ 第１の電極
１２０２ 第２の電極
１２０３ 発光物質を含む層
１２１１ 第１の層
１２１２ 第２の層
１２１３ 第３の層
１２１４ 第４の層
１３０１ 第１の電極
１３０２ 第２の電極
１３０３ 発光物質を含む層
１３１１ 第１の層
１３１２ 第２の層
１３１３ 第３の層
２１００ 基板
２１０１ 第１の電極
２１０２ 第２の電極
２１０３ 発光物質を含む層
２１１１ 第１の層
２１１２ 第２の層
２１１３ 第３の層
２２００ 基板
２２０１ 第１の電極
２２０２ 第２の電極
２２０３ 発光物質を含む層
２２１１ 第１の層
２２１２ 第２の層
２２１３ 第３の層
２２１４ 第４の層
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９３０３ アーム部
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ 発光物質を含む層
１１１ 第１の層
１１２ 第２の層
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２０３ 発光物質を含む層
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３０３ 発光物質を含む層
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光物質を含む層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１１００ 基板
１１０１ 第１の電極
１１０２ 第２の電極
１１０３ 発光物質を含む層
１１１１ 第１の層
１１１２ 第２の層
１２００ 基板
１２０１ 第１の電極
１２０２ 第２の電極
１２０３ 発光物質を含む層
１２１１ 第１の層
１２１２ 第２の層
１２１３ 第３の層
１２１４ 第４の層
１３０１ 第１の電極
１３０２ 第２の電極
１３０３ 発光物質を含む層
１３１１ 第１の層
１３１２ 第２の層
１３１３ 第３の層
２１００ 基板
２１０１ 第１の電極
２１０２ 第２の電極
２１０３ 発光物質を含む層
２１１１ 第１の層
２１１２ 第２の層
２１１３ 第３の層
２２００ 基板
２２０１ 第１の電極
２２０２ 第２の電極
２２０３ 発光物質を含む層
２２１１ 第１の層
２２１２ 第２の層
２２１３ 第３の層
２２１４ 第４の層
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
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９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９３０１ 本体
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９４０７ 外部接続ポート
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９５０１ 本体
９５０２ 表示部
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９５０４ 外部接続ポート
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９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
Claims (136)
- 有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料。
- 高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対して電子供与性を示す無機化合物とを含む複合材料。
- 請求項１において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、フェノール樹脂のいずれかであることを特徴とする複合材料。
- 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記有機化合物はピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一または複数を有することを特徴とする複合材料。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記無機化合物はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物であることを特徴とする複合材料。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記無機化合物は、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする複合材料。
- 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層のうち、一方の電極に接する層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、
前記第１の層は、発光性の物質を含み、
前記第２の層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含み、
前記第３の層は、ホールを発生する材料を含むことを特徴とする発光素子。 - 請求項７乃至請求項９のいずれか一項において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、フェノール樹脂のいずれかであることを特徴とする発光素子。
- 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層のうち、一方の電極に接する層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、
前記第１の層は、発光性の物質を含み、
前記第２の層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含み、
前記第３の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子。 - 請求項７乃至請求項１３のいずれか一項において、前記有機化合物が、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項７乃至請求項１４のいずれか一項において、前記無機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項７乃至請求項１４のいずれか一項において、前記無機化合物は、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
- 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層のうち、一方の電極に接する層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、
前記第１の層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、
前記第４の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、
前記第１の層は、ホールを発生する材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、
前記第４の層は、有機化合物と、バインダー物質と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含んでいる発光素子。 - 請求項１７乃至請求項２０のいずれか一において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂のいずれかであることを特徴とする発光素子。
- 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む層を有していることを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層のうち、一方の電極に接する層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、
前記第１の層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、
前記第４の層は、ホールを発生する材料を含んでいる発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、第４の層で構成され、
前記第１の層は、ホールを発生する材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、電子を発生する材料を含み、
前記第４の層は、高分子化合物である有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を含んでいる発光素子。 - 請求項１７乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物が、アリールアミン骨格を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（１）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（２）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（３）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（４）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（５）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（６）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（７）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（８）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（９）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項２２乃至請求項２５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（１０）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項１７乃至請求項３６のいずれか一において、前記無機化合物は、遷移金属を含む酸化物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項１７乃至請求項３６のいずれか一において、前記無機化合物は、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
- 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、
前記第１の層は、第１の有機化合物と、第１のバインダー物質と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、第２の有機化合物と、第２のバインダー物質と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、
前記第１の層は、高分子化合物である第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、第２の有機化合物と、バインダー物質と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、
前記第１の層は、第１の有機化合物と、バインダー物質と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、高分子化合物である第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子。 - 一対の電極間に、発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層で構成され、
前記第１の層は、高分子化合物である第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の複合材料を含み、
前記第２の層は、発光性の物質を含み、
前記第３の層は、高分子化合物である第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第２の複合材料を含んでいる発光素子。 - 請求項３９乃至請求項４２のいずれか一において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４３のいずれか一において、前記第１の有機化合物が、アリールアミン骨格を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４４のいずれか一において、前記第２の有機化合物が、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４５のいずれか一において、前記第１の無機化合物は、遷移金属を含む酸化物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４５のいずれか一において、前記第１の無機化合物は、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４５のいずれか一において、前記第２の無機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む酸化物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４５のいずれか一において、前記第２の無機化合物は、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
- 請求項３９乃至請求項４９のいずれか一において、
前記発光物質を含む層は、さらに前記第３の層と接する第４の層を有し、
前記第４の層は、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第３の複合材料を含んでいる発光素子。 - 請求項５０において、前記第３の有機化合物が、アリールアミン骨格を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項５０または請求項５１において、前記第３の無機化合物は、遷移金属を含む酸化物であることを特徴とする発光素子。
- 請求項５０または請求項５１において、前記第３の無機化合物は、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
- 請求項１乃至請求項５３のいずれか一項に記載の発光素子を有する発光装置。
- 第１の電極上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第２の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第２の層上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第１の電極上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第２の層上に、ホールを発生する第３の層を形成する工程と、
前記第３の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、ホールを発生する第３の層を形成する工程と、
前記第３の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第２の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第２の層上に、発光物質を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 請求項５５乃至請求項５８のいずれか一項において、前記第２の層を形成する工程は、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５５乃至請求項５８のいずれか一項において、前記第２の層を形成する工程は、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５９または請求項６０において、前記溶液が、安定化剤をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６１において、前記安定化剤が、β−ジケトンであることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５９乃至請求項６２のいずれか一項において、前記溶液が、水をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５９乃至請求項６３のいずれか一項において、前記溶液が、バインダー物質をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６４において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５５乃至請求項６５のいずれか一項において、前記有機化合物が、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５５乃至請求項６６のいずれか一項において、前記金属が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項５５乃至請求項６６のいずれか一において、前記金属が、リチウム、カルシウム、バリウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 第１の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第１の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、
前記第３の層上に、ホールを発生する材料を含む第４の層を形成する工程と、
前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、ホールを発生する材料を含む第４の層を形成する工程と、
前記第４の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、
前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第１の電極上に、ホールを発生する材料を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、
前記第３の層上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子受容性を示す無機化合物とを含む第４の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す無機化合物とを含む第４の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第４の層上に、電子を発生する材料を含む第３の層を形成する工程と、
前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、ホールを発生する材料を含む第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 請求項６９乃至請求項７４のいずれか一において、第１の層を形成する工程は、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項７４のいずれか一において、前記第１の層を形成する工程は、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７５または請求項７６において、前記第４の層を形成する工程は、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７５または請求項７６において、前記第４の層を形成する工程は、金属のアルコキシドと、有機化合物とを含む溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７５乃至請求項７８のいずれか一項において、前記溶液が、安定化剤をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７９において、前記安定化剤が、β−ジケトンであることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７５乃至請求項８０のいずれか一において、前記溶液が、水をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項７４のいずれか一において、前記第１の層を形成する工程は、金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７５または請求項７６において、前記第４の層を形成する工程は、第２の金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、有機化合物とを含む溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項７５乃至請求項８３のいずれか一において、前記溶液が、バインダー物質をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項８４において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物が、アリールアミン骨格を有することを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（１）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（２）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（３）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、、前記有機化合物は、一般式（４）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（５）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（６）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（７）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（８）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（９）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項８５のいずれか一において、前記有機化合物は、一般式（１０）で示される高分子化合物であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項９６のいずれか一において、前記金属が、遷移金属であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項６９乃至請求項９６のいずれか一項において、前記金属が、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 第１の電極上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第３の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子供与性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第１の電極上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第３の層上に、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第４の層を形成する工程と、
前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第４の層を形成する工程と、
前記第４の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子供与性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第１の電極上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第３の層上に、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第４の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第４の層上に、第２の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 第２の電極上に、第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物に対し電子受容性を示す第３の無機化合物とを含む第４の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第４の層上に、第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物に対し電子供与性を示す第２の無機化合物とを含む第３の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第３の層上に、発光物質を含む第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物に対し電子供与性を示す第１の無機化合物とを含む第１の層を、湿式法により形成する工程と、
前記第１の層上に、第１の電極を形成する工程とを有する発光素子の作製方法。 - 請求項１０３または請求項１０４において、前記第４の層を形成する工程は、第３の金属のアルコキシドと、第３の有機化合物とを含む第３の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１０３または請求項１０４において、前記第４の層を形成する工程は、第３の金属のアルコキシドと、第３の有機化合物とを含む第３の溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１０５または請求項１０６において、前記第３の溶液が、安定化剤をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１０７において、前記安定化剤が、β−ジケトンであることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１０５乃至請求項１０８のいずれか一において、前記第３の溶液が、水をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１０３または請求項１０４において、前記第４の層を形成する工程は、第３の金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、第３の有機化合物とを含む第３の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１０５乃至請求項１１０のいずれか一において、前記第３の溶液が、バインダー物質をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１１において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１１２のいずれか一において、前記第３の有機化合物が、アリールアミン骨格を有することを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１１２のいずれか一において、前記第３の金属が、遷移金属であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１１２のいずれか一において、前記第３の金属が、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１１５のいずれか一において、前記第１の層を形成する工程は、第１の金属のアルコキシドと、第１の有機化合物とを含む第１の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１１５のいずれか一において、前記第１の層を形成する工程は、第１の金属のアルコキシドと、第１の有機化合物とを含む第１の溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１６または請求項１１７のいずれか一において、前記第１の溶液が、安定化剤をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１８において、前記安定化剤が、β−ジケトンであることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１６乃至請求項１１９のいずれか一において、前記第１の溶液が、水をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１１５のいずれか一において、前記第１の層を形成する工程は、第１の金属の水酸化物を解膠することにより得られたゾルと、第１の有機化合物とを含む第１の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１６乃至請求項１２１のいずれか一において、前記第１の溶液が、バインダー物質をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２２において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１６乃至請求項１２３のいずれか一において、前記第１の金属が、遷移金属であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１１６乃至請求項１２３のいずれか一において、前記第１の金属が、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１２５のいずれか一において、前記第３の層を形成する工程は、第２の金属のアルコキシドと、第２の有機化合物とを含む第２の溶液を、塗布、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１２５のいずれか一において、前記第３の層を形成する工程は、第２の金属のアルコキシドと、第２の有機化合物とを含む第２の溶液を塗布し、水蒸気にさらした後、焼成する工程であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２６または請求項１２７のいずれか一において、前記第２の溶液が、安定化剤をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２８において、前記安定化剤が、β−ジケトンであることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２６乃至請求項１２９のいずれか一において、前記第２の溶液が、水をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２６乃至請求項１３０のいずれか一において、前記第２の溶液が、バインダー物質をさらに含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１３１において、前記バインダー物質が、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはフェノール樹脂であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２６乃至請求項１３２のいずれか一において、前記第２の金属が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項１２６乃至請求項１３２のいずれか一において、前記第２の金属が、リチウム、カルシウム、バリウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１３４のいずれか一において、前記第１の有機化合物が、アリールアミン骨格を有することを特徴とする発光素子の作製方法。
- 請求項９９乃至請求項１３５のいずれか一において、前記第２の有機化合物が、ピリジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格、チアゾール骨格のいずれか一若しくは複数を有することを特徴とする発光素子の作製方法。
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