JP2017137507A - 高分子化合物 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性に優れた複合材料を提供することを課題とする。また、当該材料を用いた工業化に有利な発光素子用複合材料を提供することを課題とする。またその複合材料を用いた発光素子、並びに発光装置を提供することを課題とする。【解決手段】アリールアミン骨格を有する高分子化合物と、前記高分子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であり、その複合材料の吸収スペクトルが、当該複合材料を構成する高分子化合物、無機化合物のどちらの吸収スペクトルとも異なる、すなわち、当該複合材料を構成する高分子化合物、無機化合物のどちらの吸収スペクトルにも吸収ピークが現れない波長に吸収ピークを有する複合材料が導電性やキャリア輸送、注入性に優れ、好ましい。なお、これらの複合材料はゾルーゲル法による湿式法により作製されるため、作製工程における基板の大面積化が比較的容易であり、工業化に有利である。【選択図】なし

Description

本発明は、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。

近年、発光性の有機化合物を含む発光素子のように、有機化合物に電流を流すことによ
り高輝度が得られる発光素子が注目を浴びている。

このような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、それぞれの電極から電子およ
び正孔が発光層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）
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、サブミクロン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。

発光素子の特性の多くはそれを構成する材料に大きく左右され、発光素子用に用いるこ
とを主な目的として様々な材料が開発されている。また、発光素子用の材料として開発さ
れた材料であっても、その材料の特性を生かして太陽電池やトランジスタなど様々な応用
を考えることも可能である。

このような有機化合物を用いた発光素子は有機化合物の多くが導電性に乏しいことから
、キャリアの輸送性や注入性に優れた材料が求められている。

例えば特許文献１では複数の発光ユニットを有する発光素子において、発光ユニットの
間に設ける電荷発生層に用いることを目的とした、有機化合物と無機酸化物よりなる複合
材料について開示されている。特許文献１によると、当該有機化合物と無機酸化物が相互
作用をすることで当該複合材料のキャリアの注入性や輸送性向上していることが開示され
ている。

しかし、特許文献１で開示されている複合材料の膜は蒸着法でしか作製することができ
ない。蒸着法によって蒸着が可能な金属酸化物は限られていることから、材料の選択の幅
が非常に小さい。また、蒸着法による膜形成はスピンコート法やインクジェット法などに
代表される湿式法と比較して、素子の作製工程における基板の大面積化が困難であり、工
業化に不利であることが懸念される。

特開２００３−２７２８６０号公報

上記問題を鑑み、本発明は、導電性に優れた複合材料を提供することを課題とする。ま
た、当該材料を用いた工業化に有利な発光素子用複合材料を提供することを課題とする。
またその複合材料を用いた発光素子、並びに発光装置及び電子機器を提供することを課題
とする。また、駆動電圧の小さい発光素子を提供することを課題とする。また、消費電力
の小さい発光装置及び電子機器を提供することを課題とする。

また、本発明は、複合材料を構成する材料であって、導電性に優れた複合材料を提供す
る為の新規材料を提供することを課題とする。また、導電性に優れ工業化に有利な複合材
料を提供する為の新規材料を提供することを課題とする。

本発明者は、アリールアミン骨格を有する高分子化合物と、前記高分子化合物に対して
電子受容性を有する無機化合物とを含む複合材料であり、その複合材料の吸収スペクトル
が、当該複合材料を構成する高分子化合物、無機化合物のどちらの吸収スペクトルとも異
なる、すなわち、当該複合材料を構成する高分子化合物、無機化合物のどちらの吸収スペ
クトルにも吸収ピークが現れない波長に吸収ピークを有する複合材料が導電性やキャリア
輸送性、キャリア注入性に優れ、好ましいことを見いだした。

また、本発明者らはアリールアミン骨格を有する高分子化合物と、前記高分子化合物に
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であり、当該無機化合物が酸化モ
リブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ニオブ、又は酸化レ
ニウムからなる複合材料が導電性やキャリア輸送性及びキャリア注入性に優れ、好ましい
ことを見いだした。

本発明は有機化合物と無機化合物とを含む複合材料であり、有機化合物はアリールアミ
ン骨格を有する高分子化合物であり、複合材料の吸収スペクトルが高分子化合物、無機化
合物のどちらの吸収スペクトルとも異なる複合材料である。

本発明は有機化合物と無機化合物とを含む複合材料であり、有機化合物はアリールアミ
ン骨格を有する高分子化合物であり、複合材料の吸収スペクトルが前記高分子化合物、無
機化合物のどちらの吸収スペクトルにも吸収ピークが現れない波長に吸収ピークを有する
複合材料である。

本発明は有機化合物と無機化合物とを含む複合材料であり、有機化合物はアリールアミ
ン骨格を有する高分子化合物であり、無機化合物は第５族乃至第７族のいずれかの金属酸
化物である。さらに好ましくは無機化合物は酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タン
グステン、酸化タンタル、酸化ニオブ、又は酸化レニウムからなる複合材料である。

なお、これらの複合材料はゾル−ゲル法による湿式法により作製されるため、作製工程
における基板の大面積化が比較的容易であり、工業化に有利である。また、蒸着法と組み
合わせてもよい。

なお、上述したような複合材料よりなる層を含む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指す。また、発光素子にコネクター、例えば
ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐ
ｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒ
ｉｅｒ 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 Ｇｌ
ａｓｓ）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。

本発明の複合材料は、導電性に優れる複合材料である。

また、本発明の複合材料は、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
化に有利であり、大量生産に適し、工業化に有利である。

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、駆動電圧を低減した発光素子で
ある。

また、本発明の発光素子を有する発光装置及び電子機器は、低駆動電圧の発光素子を有
しているため、消費電力を低減した発光装置及び電子機器である。

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、工業化に有利である。

また、本発明の新規材料は、導電性に優れた複合材料を提供することができる新規材料
である。また、本発明の新規材料は、導電性に優れ、工業化に有利な複合材料を提供する
ことができる新規材料である。

本発明の発光素子について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 発光装置について説明する図。 発光装置について説明する図。 電気機器について説明する図。 本発明の発光素子について説明する図。 ４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノベンズアルデヒドのＮＭＲスペクトル。 ４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチレンのＮＭＲスペクトル。 ポリ｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチレン｝（ＰＳｔＤＰＡ）のＮＭＲスペクトル。 ４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンズアルデヒドのＮＭＲスペクトル。 ４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スチレンのＮＭＲスペクトル。 ポリ｛４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スチレン｝（ＰＳｔＰＣＡ）のＮＭＲスペクトル。 ＰＳｔＤＰＡ、酸化バナジウム及びＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料の吸収スペクトル。 本発明の複合材料による膜の電流電圧特性。 ＰＳｔＤＰＡ単独膜の電流電圧特性。 ＰＳｔＤＰＡ単独膜と複合材料による膜の電流電圧特性比較。 実施例５の発光素子及び比較例２の発光素子の電圧−電流密度特性。 実施例５の発光素子及び比較例２の発光素子の電圧−輝度特性。 実施例５の発光素子及び比較例２の発光素子の輝度−電流効率特性。 ＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムとからなる本発明の複合材料とＰＳｔＰＣＡの吸収スペクトル。 ＰＳｔＰＣＡ単独膜とＰＳｔＰＣＡ及び酸化バナジウムからなる複合材料の膜の電流電圧特性比較。 ＰＳｔＤＰＡ単独膜とＰＳｔＤＰＡ及び酸化タンタルからなる複合材料の膜の電流電圧特性比較。 ＰＳｔＰＣＡ及び酸化タンタルからなる複合材料の吸収スペクトル。 ＰＳｔＤＰＡ及び酸化モリブデンからなる複合材料の吸収スペクトル。 ＰＳｔＤＰＡ及び酸化ニオブからなる複合材料の吸収スペクトル。 実施例１７、実施例１８、及び比較例４の発光素子の電圧−電流密度特性。 実施例１７、実施例１８、及び比較例４の発光素子の電圧−輝度特性。 実施例１７、実施例１８、及び比較例４の発光素子の輝度−電流効率特性。 ＰＳｔＤＰＡ及び酸化バナジウムからなる複合材料の断面ＴＥＭ写真。 蒸着装置の図。

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他方の電極の電
位より高くなるように電圧をかけると、発光する、このとき電位が高い方の電極を陽極と
言い、電位が低い方の電極を陰極という。

（実施の形態１）
本発明はアリールアミン骨格を有する高分子化合物と無機化合物の複合材料である。用
いる高分子化合物としては、アリールアミン骨格を有していれば特に限定されることはな
いが、本発明の複合材料を構成するアリールアミン骨格を有する高分子化合物の例として
は下記一般式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を用いることが好まし
い。一般式（１）のようなビニルポリマーは、溶媒に溶解しやすく、複合材料を作製しや
すいという利点が得られる為である。

式中Ｒ^１は水素、アルキル基、シアノ基、アルコキシ基のいずれかであり、式中Ｒ^２は
トリアリールアミン構造を有する１価の置換基である高分子化合物を好適に用いることが
できる。トリアリールアミン構造を有する１価の置換基としては、４−ジフェニルアミノ
フェニル基、４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル基、４−｛Ｎ
−［４−ジフェニルアミノフェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル基、などが挙げら
れる。

また、本発明の複合材料を構成するアリールアミン骨格を有する高分子化合物として下
記一般式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物である。

なお、式中Ｒ^１は水素、アルキル基、シアノ基、アルコキシ基のいずれかであり、式中
Ｒ^２は下記式（２）で表される基である。

式中Ａｒ^１は置換基を有しても有さずとも良い炭素数６〜１２のアリーレン基、Ａｒ^２
、Ａｒ^３は、置換基を有しても有さずとも良い炭素数６〜１４のアリール基である。高分
子化合物を好適に用いることができる。一般式（１）及び一般式（２）で表されるような
ビニルポリマーは溶媒に溶解しやすく、複合材料を作製しやすいという利点が得られる。

なお、上記式（２）中、Ａｒ^１として表される炭素数６〜１２のアリーレン基の具体例
としては下記式（２−１）〜（２−４）に示したような１，４−フェニレン基、３−メチ
ル−１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基など、Ａ
ｒ^２、Ａｒ^３として表される炭素数６〜１４のアリール基の具体例としては下記式（２−
５）〜（２−１２）に示したようなフェニル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−メト
キシフェニル基、１−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、２−ナフチル基、４−
ビフェニリル基、９−アントリル基などを挙げることができる。もちろん、本発明はこれ
に限られることはない。

また、本発明の複合材料を構成するアリールアミン骨格を有する高分子化合物として下
記一般式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が挙げられる。

なお、式中Ｒ^１は水素、アルキル基、シアノ基、アルコキシ基のいずれかであり、式中
Ｒ^２は下記式（３）で表される基である高分子化合物が好適である。

但し式中Ａｒ^１〜Ａｒ^３は置換基を有しても有さずとも良い炭素数６〜１４のアリール
基を表す。なおこのようなビニルポリマーに関しても、溶媒に溶解しやすく、複合材料を
作製しやすいという利点が得られる。

また、本発明の複合材料を構成するアリールアミン骨格を有する高分子化合物として下
記構造式（４）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を好適に用いることができ
る。

上記高分子化合物の具体例としては下記構造式（５）〜（７７）で表される繰り返し単
位を有する高分子化合物等がある。

また、本発明は下記構造式（７８）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物と無
機化合物との複合材料であっても良い。

上記構造式（７８）で表される高分子化合物は耐熱性が高いため、より耐熱性の高い複
合材料を作製することが可能となる。

なお、これら高分子化合物は数平均分子量で２０００〜５０００００の範囲の材料が好
ましく、さらには数平均分子量が１００００〜１０００００の範囲であることが望ましい
。また、各々分岐を有していても良く、末端基はどのような基であっても構わない。

本発明の複合材料を構成する無機化合物は金属酸化物であり、第５族乃至第７族のいず
れかの金属酸化物が好ましい。これらの金属酸化物は、金属が高酸化数をとることができ
、電子を受け取りやすいため、好適である。さらに好ましくは、酸化バナジウム、酸化モ
リブデン、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ニオブ、又は酸化レニウムなどを用い
ると導電性の高い複合材料を形成することができる。なお、これらの酸化物は水酸基を有
していても良い。

本発明の複合材料の有する吸収スペクトルは、当該複合材料を構成する高分子化合物及
び無機化合物のどちらの吸収スペクトルとも異なる形状をしている。すなわち、高分子化
合物、無機化合物、どちらの吸収スペクトルにも現れない特異な吸収ピークを有する。こ
のような特徴を有する本発明の複合材料は、導電性や正孔注入性、正孔輸送性が高い材料
である。

複合材料が有する特異な吸収ピークは、高分子化合物と無機化合物が相互作用すること
に起因して現れる吸収であると考えられ、この相互作用が起こることによって導電性や正
孔注入性、正孔輸送性が向上すると予想される。

また、本発明の複合材料においては、無機化合物の比表面積が大きいほど高分子化合物と
無機化合物が相互作用できる面積が大きくなり、導電性・正孔注入性・正孔輸送性のさら
なる向上が期待される。したがって、該無機化合物はナノ微粒子（ナノクラスタ）として
高分子化合物中に分散していることが好ましい。該ナノ微粒子（ナノクラスタ）の粒径は
限定されるものではないが、大きな比表面積を得るためには２０ｎｍ以下が好ましい。ま
た、該ナノ微粒子（ナノクラスタ）に活性な表面を持たせるために、その粒径は０．５ｎ
ｍ以上が好ましい。さらに、より好ましい該ナノ微粒子（ナノクラスタ）の粒径の範囲は
、１〜１０ｎｍである。なお、本明細書において、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒ
ｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）の線分析を行い、ピークの半値幅か
らナノ微粒子の粒径を求めることとする。

なお、複合材料による膜の膜質を向上させる目的で、バインダーとなる物質をさらに含
んでいても良い。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で示した複合材料の成膜方法について説明する。

まず、複合材料における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１で述べたようにバナジウム、モリブデン、タング
ステン、タンタルが好適である。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、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、ジクロ
ロメタン、ジクロロエタン、トルエン、キシレ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、高分子化合物の溶液と、調整したゾルを混合し、撹拌することで、金属のアルコ
キシドと高分子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、ディップコート法、ま
たはスピンコート法、またはインクジェット法に代表される液滴吐出法などを用いること
ができるが、これらに限定されることはない。高分子化合物は実施の形態１で述べたもの
を用いる。

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本発明の複
合材料を成膜する方法について説明する。

まず、複合材料における無機化合物を形成する成分としては、金属のアルコキシドを用
いる。無機化合物は、実施の形態１で述べたように、バナジウム、モリブデン、タングス
テン、タンタル、ニオブ、レ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高分子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、テトラヒドロフラン（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。高分子化合物は実施の形態１で述べたものを用いる。

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、ディップコート法、またはスピンコート法、またはインクジ
ェット法に代表される液滴吐出法など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、重合または架橋が進行する。

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、水分濃度が１０ｐｐｍ以下のグローブボ
ックスのような水分濃度の非常に低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、実施の形態２および実施の形態３で示した方法とは異なる方法によ
って本発明の複合材料を成膜する方法について説明する。

まず、複合材料中の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。無機化合物を形成す
る為の金属としてはバナジウム、モリブデン、タングステン、タンタルが好適である。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、高分子化合物の溶液（または高分子化合物）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、高分子化合物とを含む第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、本発明の複合材料を成
膜する。塗布する方法としては、ディップコート法、またはスピンコート法、またはイン
クジェット法に代表される液滴吐出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１で述べたものを用いればよい。

（実施の形態５）
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を
含む層と複合材料でなる層とを含んでいる。なお、複合材料とは、実施の形態１で説明し
た材料である。

図１に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極１０１と、第２の電極１０２
との間に、発光積層体１０３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１０１は陽極として機能する電極であり、第２の電極１０２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。

発光積層体１０３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
。

第１の層１１１は、第２の層１１２に正孔を輸送する機能を担う層であり、正孔を発生
する実施の形態１に記載した本発明の複合材料よりなる層である。本発明の複合材料は優
れた正孔注入性、正孔輸送性を示すため発光素子の駆動電圧を低減することができる。な
お、本発明の複合材料を含む第１の層１１１は正孔輸送性、正孔注入性に優れているため
、発光機能を担う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１０１に接するように第１の層１１１を設けた場合について説明す
る。

複合材料に含まれる高分子化合物、無機化合物は、実施の形態１で述べたものを用いれ
ばよい。

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１１１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１１１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，接合している状態等の様々な状態を取りうる。しかし、第１の
層１１１がどの状態であっても、高分子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、優れた正孔注入性、正孔輸送性、高い導電性を得ることができる。

また、複合材料の膜を形成する場合、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。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１１２は、発光機能を担う層である。第２の層１１２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、正孔ブロッキング層、正孔輸送層、正孔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１１２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１１２
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１１２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。

正孔注入層を形成する正孔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：Ｈ_２−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
。

正孔輸送層を形成する正孔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、発光効率が良好で、
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−９−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：Ａｌｑ_３）等、５００ｎｍから５５０
ｎｍ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：Ｄ
ＮＡ）、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，Ｃ
^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））
、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（Ｉ
ＩＩ）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，Ｃ^２’］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，Ｃ^２’）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−Ｂ
ｕＤＮＡ）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：Ｚｎｐｐ_２）、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）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：Ａｌｑ_３）、トリス（４−
メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキ
シベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、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：Ａｌｑ_３）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、本実施の形態では、第１の層１１１が正孔注入層としての機能を担うため、第２
の層１１２に正孔注入層を設けなくてもよい。

また、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正孔輸送層に異なる
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、発光積層体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の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の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。

図４は、発光積層体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と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の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１１１は、実施の形態１に記載の複合材料
により形成されているため、極めて高い正孔注入性、正孔輸送性を示す。したがって、第
１の層１１１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、光学設計による色
純度の向上のため、第１の層１１１の膜厚を自由に設定することが可能となる。

また、本実施の形態の発光素子において、第１の層１１１は、実施の形態１に記載の本
発明の複合材料により形成されているため、基板を大型化してもスループット良く第１の
層１１１を作製することができ、大量生産に有利である。なお、第２の層１１２を蒸着法
で形成したとしても第１の層１１１が実施の形態１に記載の本発明の複合材料に形成され
ていることから全て蒸着法で作製するよりも大幅なスループットの向上を実現することが
可能である。

また、図４の構成のように、第２の電極１０２を形成し、第２の層１１２、第１の層１
１１を順次形成し、第１の電極１０１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１１２へのダメージを低減することもできる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５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。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：
Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）
、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。

次に、第１の層１１１を形成する。第１の層１１１は、実施の形態２〜実施の形態４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４に示
した方法はいずれも湿式法であるので、基板の大型化による大量生産に有利である。

次に、第２の層１１２を形成する。第２の層１１２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１１２を湿式法で形成する場
合、発光積層体１０３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
ることができ非常に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。また、第２の層１１２を蒸着法で形成したとしても第１の層１１１が
実施の形態１に記載の本発明の複合材料に形成されていることから全て蒸着法で作製する
よりも大幅なスループットの向上を実現することが可能である。

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。具体的には、第１の電極１０１において列挙した材料を用いることができ、第１
の電極１０１および第２の電極１０２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１１１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１１２も湿式法により形成した場合、発光積層体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
、他の層を蒸着法で形成したとしても、第１の層１１１が本発明の複合材料に形成され、
湿式法によって成膜することが可能であることから全て蒸着法で作製するよりも大幅なス
ループットの向上を実現することが可能であり、基板の大型化に伴う大量生産に有利であ
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７）
本実施の形態では、複合材料よりなる層を、陽極と発光層の間、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、発光積層体３０３が狭持されている構成となっている。発光積層体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は正孔を注入する機能を有する層である。正孔注入層を形成する正孔注
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５で示した
正孔注入性材料を用いることができる。

第２の層３１２は、実施の形態１に記載の複合材料よりなる層である。実施の形態５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３の層３１３は、発光機能を担う層であり、実施の形態５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。

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。

また、本実施の形態の発光素子において、第２の層３１２は、実施の形態１に記載の本
発明の複合材料により形成されているため、基板を大型化してもスループット良く第第２
の層３１２を作製することができ、大量生産に有利である。なお、他の層を蒸着法で形成
したとしても、第２の層３１２が実施の形態１に記載の本発明の複合材料に形成されてい
ることから全て蒸着法で作製するよりも大幅なスループットの向上を実現することが可能
であり、基板の大型化に伴う大量生産に有利である。

（実施の形態８）
本実施の形態では、他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、発光積層体２０３は狭持されている構成となっている。発光積層体２０３は、
第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４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４の層２１４から第２の電
極２０２へは正孔が注入され、第３の層２１３から第２の層２１２へは、電子が注入され
る。また、第１の電極２０１から第１の層２１１へは正孔が注入され、第１の層２１１か
ら第２の層２１２へ正孔が注入される。第１の層２１１から注入された正孔と、第３の層
２１３から注入された電子とは、第２の層２１２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５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、実施の形態１に記載の複合材料よりなる層であり、第２
の層２１２は発光機能を担う層である。

第３の層２１３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、正孔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：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウ
ム（略称：ＢｅＢｑ_２）、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（Ｌｉ_２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸
化物（Ｎａ_２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ_２Ｏ）、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３１
２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２１４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１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２１４に含
まれる無機化合物は、第１の層２１１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５に示した通り、電圧を印加することにより第３
の層２１３および第４の層２１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生
し、第３の層２１３は電子を第２の層１１２に輸送すると同時に、第４の層２１４は正孔
を第２の電極１０２に輸送する。すなわち、第３の層２１３と第４の層２１４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２１４は、正孔を第２
の電極１０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第４の層２１４と第２の電極
２０２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２１１や第４の層２１４は、高い正孔注入性、正孔輸送性を示す。した
がって、第１の層２１１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２１２の両側を非常に厚くすること
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、光学設計による色純
度の向上のため、第２の層２１２の両側の膜厚を自由に設定することが可能となる。また
、発光積層体２０３を形成した後に、第１の電極２０１または第２の電極２０２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２１２へのダメー
ジを低減することもできる。さらに、第１の層２１１と第４の層２１４を同じ材料で構成
することにより、第２の層２１２の両側が同じ材料で構成されることになるため、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、発光積層体２０３が、基板２００側から第１の層２１１、第２の層２１２、第
３の層２１３、第４の層２１４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の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の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。

図７は、発光積層体２０３が、基板２００側から第４の層２１４、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と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の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６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２０１、第２の電極２０２、第
２の層２１２、第３の層２１３は公知の方法により形成することができ、第１の層２１１
、第４の層２１４は、それぞれ実施の形態２〜実施の形態４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２１４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２１４を実施の形態１に記載の複合材料を用いて湿式法で形成する場合
、第１の層２１１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２１４
を湿式法により形成した場合、第１の層２１１は必ずしも必要ではない。

また、第１の電極２０１を形成した後、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２
１３、第４の層２１４を順次積層し、第２の電極２０２を形成してもよいし、第２の電極
２０２を形成した後、第４の層２１４、第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１
１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２１１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２１
３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２１４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２１３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、正孔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、光学設計による色純度の向上のため、第３の層２１３の
膜厚を自由に設定することができる。

また、本実施の形態の発光素子において、第１の層２１１、第４の層２１４は、実施の
形態１に記載の本発明の複合材料により形成されているため、基板を大型化してもスルー
プット良く第１の層２１１、第４の層２１４を作製することができ、大量生産に有利であ
る。なお、他の層を蒸着法で形成したとしても、第１の層２１１、第４の層２１４が実施
の形態１に記載の本発明の複合材料に形成されていることから全て蒸着法で作製するより
も大幅なスループットの向上を実現することが可能であり、基板の大型化に伴う大量生産
に有利である。

（実施の形態９）
本実施の形態では、発光機能を担う層が複合材料よりなる層を挟んで複数有する発光素
子の構成について説明する。

図１１に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極４０１と、第２の電極４０
２との間に発光積層体４０３が挟まれている構造となっている。発光積層体４０３は、第
１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３、第４の層４１４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４０１が陽極として機能し、第２の電極４０２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４０２よりも第１の
電極４０１の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第１の電極４０１から第１の
層４１１へ正孔が注入され、第２の層４１２から第１の層４１１へ電子が注入され、第３
の層４１３から第４の層４１４へ正孔が注入され、第２の電極４０２から第４の層４１４
へ電子が注入される。第１の電極４０１から注入された正孔と第２の層４１２より注入さ
れた電子は第１の層４１１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、
励起状態の発光性物質が基底状態に戻るときに発光が得られる。また、第３の層４１３か
ら注入された正孔と第２の電極４０２から注入された電子も第４の層４１４において再結
合し、第４の層４１４における発光性の物質を励起状態にし、発光を得ることができる。

第１の層４１１は第１の発光機能を担う層であり、第４の層４１４は第２の発光機能を
担う層である。第１の発光機能を担う層と第２の発光機能を担う層は実施の形態５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１の発光機能を担う層と第２
の発光機能を担う層における各々の層構造については、同じであっても良いし、異なって
も良い。また、第１の発光機能を担う層における発光層の発光色と第２の発光機能を担う
層における発光層の発光色は同じであっても良いし、異なっていても良い。２層の発光色
が同じであれば同じ電流密度において約２倍の輝度を得ることができる。また、２層の発
光色を異ならせることで当該２色を混合した色の発光を得ることができる。

第２の層４１２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り、実施の形
態８で示した第３の層２１３と同様の構成を適用することができる。第３の層４１３は実
施の形態１に記載の本発明の複合材料よりなる層である。

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６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４０１、第２の電極４０２、第
１の層４１１、第２の層４１２、第４の層４１４は公知の方法により形成することができ
、第３の層４１３は、それぞれ実施の形態２〜実施の形態４に示した方法を適宜選択して
形成することができる。

また、本実施の形態の発光素子において、第３の層４１３は、実施の形態１に記載の本
発明の複合材料により形成されているため、基板を大型化してもスループット良く第３の
層４１３を作製することができ、大量生産に有利である。なお、他の層を蒸着法で形成し
たとしても、第３の層４１３が実施の形態１に記載の本発明の複合材料に形成されている
ことから全て蒸着法で作製するよりも大幅なスループットの向上を実現することが可能で
あり、基板の大型化に伴う大量生産に有利である。

尚、本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態８と適宜自由に組み合わせて用いるこ
とが可能である。

（実施の形態１０）
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９を用いて説明
する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（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６
０７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９（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ＴＦＴ６２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴを用いた公知
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、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
と良い。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、発光積層体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、発光積層体６１６は、実施の形態１で示した正孔を発生する複合材料よりなる層
を含んでいる。この複合材料は、実施の形態２〜実施の形態４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、複合材料よりなる層だけでなく、発光積層体６１６に含まれる
他の層を湿式法で形成した場合、発光積層体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。

なお、実施の形態１に示した複合材料は、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、発光積層体６１６上に形成される第２の電極６１７（陰極）に用いる材料とし
ては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、
ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、またはＣａ_３Ｎ_２）を用いることが好ましい。なお、発
光積層体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６１７
（陰極）として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＳＯ、
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−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ 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、実施の形態１に記載の複合材料を用いているため、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、本実施の形態の発光素子において、実施の形態１に記載の本発明の複合材料によ
り形成されているため、基板を大型化してもスループット良く発光装置を作製することが
でき、大量生産に有利である。なお、蒸着法と併用して発光積層体を形成したとしても実
施の形態１に記載の本発明の複合材料を用いていることから全て蒸着法で作製するよりも
大幅なスループットの向上を実現することが可能であり、基板の大型化、大量生産に有利
である。

また、本発明の発光素子に含まれる実施の形態１に記載の複合材料は、導電性が高いた
め、駆動電圧の上昇を招くことなく発光積層体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８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８において、基板９５１上
には、電極９５２と電極９５６との間には発光積層体層９５５が設けられている。電極９
５２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と接する辺）の方が上辺（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１１）
本実施の形態では、本発明の電気機器の一部について説明する。本発明の電子機器とし
ては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、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）、パーソナルコン
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 Ｖ
ｅｒｓａｔｉｌｅ 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。もちろん、本発明の電子機器はこれらに限られ
ることはないが、これらの電気機器の具体例を図１０に示す。

図１０（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１０（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１０（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイ、本体９３０１、表示部９３０２、アーム部９
３０３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１０（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１０（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）
構造式（４）で示した繰り返し単位を有する高分子化合物であるポリ｛４−［Ｎ−（４
−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチレン｝（略称：ＰＳｔＤＰＡ
）の合成方法について説明する。

［ステップ１］ Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニルアニリンの合成。
１０００ｍｌエーレンマイヤーフラスコに、トリフェニルアミン２５．１９ｇ（０．１
０２ｍｏｌ）、Ｎ−ブロモコハク酸イミド１８．０５ｇ（０．１０２ｍｏｌ）、酢酸エチ
ル４００ｍｌを入れ、空気中室温で一晩（１８時間）攪拌した。反応終了後、有機層を飽
和炭酸ナトリウム水溶液で２回洗浄後、水層を酢酸エチルで２回抽出し、有機層とあわせ
て飽和食塩水で洗浄した。硫酸マグネシウムにより乾燥後、自然ろ過、濃縮し、得られた
無色固体を酢酸エチル、ヘキサンにより再結晶したところ無色粉末状固体を２２．０１ｇ
、収率６６％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この無色粉末状固体がＮ，Ｎ−
ジフェニル−Ｎ−（４−ブロモフェニル）アミンであることを確認した。核磁気共鳴法（
ＮＭＲ）による測定結果を以下に示す。

この化合物の^１Ｈ−ＮＭＲを次に示す。^１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ
ｐｐｍ：７．３２（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．７Ｈｚ），７．２９−７．２３（ｍ，４Ｈ），７
．０８−７．００（ｍ，６Ｈ），６．９４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．７Ｈｚ）

また、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ−（４−ブロモフェニル）アミンの合成スキームを次式
に示す。

Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ−（４−ブロモフェニル）アミン（５５９ｍｇ、６ｍｍｏｌ）
、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（略称：Ｐｄ（ｄｂａ）_２）（３４
５ｍｇ、０．６ｍｍｏｌ）、ナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（略称：ｔ−ＢｕＯＮａ
）（５７７ｍｇ、６ｍｍｏｌ）の脱水トルエン溶液（５ｍＬ）を脱気した後、アニリン（
５５９ｍｇ、６ｍｍｏｌ）とトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン（略称：Ｐ（ｔ−Ｂｕ）
_３）（０．３７ｍＬ、１．８ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下８０℃、５時間加熱撹拌を
行った。薄膜クロマトグラフィーで原料のＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ−（４−ブロモフェニ
ル）アミンが無くなったことを確認した後、飽和食塩水を加え、水層を酢酸エチル約１０
０ｍｌで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムによって脱水し、濾過した。ろ液を濃縮し
た後、酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０のシリカゲルカラムにて精製を行った（収率４２
％）。

核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、得られた固体がＮ−（４−ジフェニルアミノ）フェ
ニルアニリンであることを確認した。

この化合物の^１Ｈ−ＮＭＲを次に示す。^１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）
ｄ ｐｐｍ：７．３２（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．７Ｈｚ），７．２９−７．２３（ｍ，５Ｈ）
，７．０８−７．００（ｍ，６Ｈ），６．９４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．７Ｈｚ）

また、Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニルアニリンの合成スキームを次式に示す。

［ステップ２］ ４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミ
ノベンズアルデヒドの合成。
窒素気流下、合成したＮ−（４−ジフェニルアミノ）フェニルアニリン１０．０ｇ（２
９．８ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）_２２００ｍｇ（０．３４８ｍｍｏｌ）、ｔ−ＢｕＯＮ
ａ１１．０ｇ（１１４ｍｍｏｌ）の乾燥トルエン懸濁液１００ｍＬに、２−（４−ブロモ
フェニル）−１，３−ジオキソラン４．０９ｇ（１７．９ｍｍｏｌ）とＰ（ｔ−Ｂｕ）_３
４３％ヘキサン溶液、０．３ｍＬを加え、３時間、８０℃で攪拌した。

反応混合物をフロリジール、アルミナ、セライトで濾過し、ろ液を飽和食塩水で洗浄し
た。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過、濃縮した。得られた黄色固体をテトラヒ
ドロフラン（ＴＨＦ）約１００ｍＬに溶解した後、当該溶液に３％塩酸を約５０ｍＬ加え
、一晩（１８時間）室温にて攪拌した。反応溶液を酢酸エチルで抽出した後、得られたオ
イル状の粗生成物をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン−酢酸エチル）で精
製することで、黄色固体を６．７６ｇ、収率８６％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によ
って、この黄色固体が４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］ア
ミノベンズアルデヒドであることを確認した。

この化合物のＮＭＲスペクトルを図１２に示す。また^１Ｈ−ＮＭＲを次に示す。^１Ｈ
ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δｐｐｍ：９．７９（ｓ、１Ｈ）、７．６８（ｄ、
Ｊ＝９．０Ｈｚ）、６．８９−７．４０（ｍ、２３Ｈ）。

また、４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノベンズア
ルデヒドの合成スキームを次式に示す。

［ステップ３］ ４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミ
ノスチレンの合成。
窒素雰囲気下、ヨウ化メチルトリフェニルホスホニウム９．３１ｇ（２３．０ｍｍｏｌ
）の乾燥テトラヒドロフラン（１００ｍＬ）の懸濁液に、１．５８ｍｏｌ／Ｌのｎ−ブチ
ルリチウム１５ｍＬを−４０℃で滴下した。滴下終了後０℃にて１時間攪拌した。得られ
た反応溶液にステップ２で合成した４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−
フェニル］アミノベンズアルデヒド６．７６ｇ（１５．４ｍｍｏｌ）の乾燥テトラヒドロ
フラン溶液を加え、室温にて一晩（１８時間）攪拌した。

反応混合物をセライトでろ過した後、水を加え、有機層を酢酸エチルで抽出した。有機
層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過、濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマ
トグラフィー（展開溶媒：ヘキサン−酢酸エチル）で精製することで、淡黄色固体を４．
５４ｇ、収率８１％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この淡黄色固体が４−［
Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチレン（略称：ＳｔＤ
ＰＡ）であることを確認した。

この化合物のＮＭＲスペクトルを図１３に示す。また^１Ｈ−ＮＭＲを次に示す。^１Ｈ
ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δｐｐｍ：６．９４−７．３０（ｍ、２３Ｈ）、６
．６４（ｄｄ、１Ｈ、Ｊ＝１１、１８Ｈｚ）、５．６２（ｄｄ、Ｊ＝１８Ｈｚ）、５．１
３（ｓ、１Ｈ、Ｊ＝１１Ｈｚ）。

また、４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチレン
（ＳｔＤＰＡ）の合成スキームを次式に示す。

［ステップ４］ ポリ｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル
］アミノスチレン｝の合成。
ステップ３で合成した４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］
アミノスチレン（ＳｔＤＰＡ）４．２２ｇ（９．６３ｍｍｏｌ）と、アゾイソビスブチロ
ニトリル１１２ｍｇ（０．６８ｍｍｏｌ）の乾燥トルエン（１０ｍＬ）混合物を脱気した
後、６０℃にて３日間加熱した。反応溶液をエーテルに再沈殿し、析出した淡黄色固体を
ろ過により回収した。この淡黄色固体を減圧下乾燥させることで、淡黄色固体を３．４１
ｇ、収率８１％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この淡黄色固体が本発明のポ
リマーの一つである正孔注入性材料、ポリ｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル
）−Ｎ−フェニル］アミノスチレン｝（略称：ＰＳｔＤＰＡ）であることを確認した。

この化合物のＮＭＲスペクトルを図１４に示す。また^１Ｈ−ＮＭＲを次に示す。^１Ｈ
ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δｐｐｍ：１．２０−２．５（ｂｒ、３Ｈ）、６．
３０−７．４０（ｂｒ、２３Ｈ）。

ポリ｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチレン
｝（略称：ＰＳｔＤＰＡ）の合成スキームを次式に示す。

以上のようにして、次の構造式（３）で表されるような繰り返し単位を有する高分子化
合物、ＰＳｔＤＰＡを合成することができる。

得られたＰＳｔＤＰＡをゲルパーメーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって分
子量測定したところ、ポリスチレン換算で数平均分子量が１８０００、重量平均分子量は
４４０００であることが分かった。

（合成例２）
本合成例２では、構造式（７８）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、ポリ
｛４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スチレン｝（略称
：ＰＳｔＰＣＡ）の合成方法について説明する。

［ステップ１； ３−（Ｎ−フェニルアミノ）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣ
Ａ）の合成］
（１）３−ブロモ−９−フェニルカルバゾールの合成
先ず、Ｎ−フェニルカルバゾール２４．３ｇ（１００ｍｍｏｌ）を氷酢酸６００ｍｌに
溶かし、Ｎ−ブロモコハク酸イミド１７．８ｇ（１００ｍｍｏｌ）をゆっくり加え、室温
で一晩（１８時間）撹拌した。この氷酢酸溶液を氷水１ｌに撹拌しながら滴下した。析出
した白色固体を水で３回洗浄した。この固体をジエチルエーテル１５０ｍｌに溶解し、飽
和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄した。

この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。これを濾過し、得られたろ液を濃縮した
。得られた残渣にメタノールを約５０ｍｌを加え、超音波を照射して均一に溶解させた。
この溶液を静置することで白色固体を析出した。これを濾過し、ろ物を乾燥させる事で、
白色粉末の３−ブロモ−９−フェニルカルバゾールを２８．４ｇ（収率８８％）を得た。
合成スキームを下記に示す。

（２）ＰＣＡの合成
次に、窒素下で、（１）で得た３−ブロモ−９−フェニルカルバゾール１９ｇ（６０ｍ
ｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（略称：Ｐｄ（ｄｂａ）_２
）３４０ｍｇ（０．６ｍｍｏｌ）、１，１−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（
略称：ＤＰＰＦ）１．６ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、ナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（略
称：ｔ−ＢｕＯＮａ）１３ｇ（１８０ｍｍｏｌ）の混合物に、脱水キシレン１１０ｍＬ、
アニリン７．０ｇ（７５ｍｍｏｌ）を加えた。これを窒素雰囲気下にて９０℃、７．５時
間加熱撹拌した。

反応終了後、この懸濁液に５０℃に温めたトルエンを約５００ｍＬ加え、これをフロリ
ジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、この残渣をヘキ
サン−酢酸エチルに加えて超音波を照射した。得られた懸濁液を濾過し、このろ物を乾燥
し、クリーム色の粉末を１５ｇ得た（収率７５％）。核磁気共鳴法（^１Ｈ−ＮＭＲ）によ
って、このクリーム色粉末が３−（Ｎ−フェニルアミノ）−９−フェニルカルバゾール（
略称：ＰＣＡ）であることを確認した。この化合物の^１Ｈ−ＮＭＲを次に示す。

^１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ＝６．８４（ｔ、ｊ＝６．９、１Ｈ）
、６．９７（ｄ、ｊ＝７．８、２Ｈ）、７．２０−７．６１（ｍ、１３Ｈ）、７．９０（
ｓ、１Ｈ）、８．０４（ｄ、ｊ＝７．８、１Ｈ）

また、３−（Ｎ−フェニルアミノ）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣＡ）の合
成スキームを下記に示す。

［ステップ２； ポリ｛４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］スチレン｝（略称：ＰＳｔＰＣＡ）の合成］

（ｉ）４−ヨードベンズアルデヒド（化合物Ａ）の合成
３００ｍＬ三ツ口フラスコに、４−ブロモベンズアルデヒドを８．０ｇ（４３．２ｍｍｏ
ｌ）、ヨウ化カリウムを１０７．６ｇ（０．６５ｍｏｌ）、ヨウ化銅を４１．１ｇ（０．
２２ｍｏｌ）、ジメチルホルムアミドを１３０ｍＬ入れ、窒素雰囲気中で３時間還流した
。室温に戻した後、１規定の塩酸および酢酸エチルを加えて１時間攪拌した。ヨウ化カリ
ウムおよびヨウ化銅をろ去し、ろ液を硫酸ナトリウムおよび水で洗浄し、硫酸マグネシウ
ムで乾燥し、減圧蒸留することで４−ヨードベンズアルデヒド（化合物Ａ）を得た。合成
スキームを下記に示す。

（ｉｉ）２−（４−ヨードフェニル）−１，３−ジオキソラン（化合物Ｂ）の合成
１００ｍＬナスフラスコに、ステップ１で得た化合物Ａを６．４２ｇ（２７．７ｍｍｏｌ
）、エチレングリコールを１４．４ｇ（０．２３ｍｏｌ）、ｐ−トルエンスルホン酸一水
和物を５３３ｍｇ（２．８ｍｍｏｌ）、トルエンを３０ｍＬ入れ、４時間還流した。反応
溶液を酢酸エチルにて抽出し、炭酸水素ナトリウムおよび水にて洗浄し、硫酸マグネシウ
ムで乾燥した後、減圧蒸留することで２−（４−ヨードフェニル）−１，３−ジオキソラ
ン（化合物Ｂ）を５．９５ｇ得た（収率７７．８％）。合成スキームを下記に示す。

（ｉｉｉ）４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンズ
アルデヒド（化合物Ｃ）の合成
３００ｍＬ三ツ口フラスコに、化合物Ｂを５．９５ｇ（２１．６ｍｍｏｌ）、ステップ１
で合成したＰＣＡを７．３０ｇ（２１．６ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）
パラジウム（０）を０．５９ｇ（０．６８ｍｍｏｌ）、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィ
ンを９．１１ｇ（４５．０ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシドを７．９３ｇ（
８２．５ｍｍｏｌ）、キシレンを５０ｍＬ入れ、窒素雰囲気中にて３時間還流した。反応
溶液をフロリジール、アルミナおよびセライトにてろ過し、ろ液を飽和食塩水で洗浄した
後、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、１規定の塩酸およびテトラヒドロフランを加
え、室温にて終夜攪拌を行い、酢酸エチルで抽出し、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグ
ネシウムで乾燥した。さらにカラムトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル）にて精製し、
４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンズアルデヒド（
化合物Ｃ）を７．９４ｇ得た（収率９３．８％）。得られた物質の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果
を下記に示す。また、^１Ｈ−ＮＭＲチャートを図１５に示す。

^１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）：δ＝７．０２（ｄ、Ｊ＝９．００、２Ｈ
）、７．２１−７．６８（ｍ、１７Ｈ）、７．９７（ｓ、１Ｈ）、８．０３（ｄ、Ｊ＝７
．８０、１Ｈ）、９．８０（ｓ、１Ｈ）

また、合成スキームを下記に示す。

（ｉｖ）４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スチレン
（化合物Ｄ）の合成
三ツ口フラスコに、（メチル）トリフェニルホスホニウムヨージドを７．５０ｇ（１８．
６ｍｍｏｌ）、テトラヒドフランを１５０ｍＬ入れ、窒素雰囲気中、−４０℃にて攪拌し
、ｎ−ブチルリチウム１．８６ｇ（１８．４ｍｍｏｌ）を滴下した。その後０℃まで昇温
して１時間攪拌し、化合物Ｃを６．７１ｇ（１５．３ｍｍｏｌ）加え、室温まで昇温して
から終夜攪拌を行った。反応溶液を酢酸エチルで抽出し、水で洗浄した後、硫酸マグネシ
ウムで乾燥した。フロリジール、アルミナおよびセライトにてろ過し、化合物Ｄを５．６
６ｇ得た（収率７１．３％）。得られた物質の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果を下記に示す。また
、^１Ｈ−ＮＭＲチャートを図１６に示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ＝５．１２（ｄ、Ｊ＝５．５５、１Ｈ）
、５．６１（ｄ、Ｊ＝１７．４０、１Ｈ）、６．６５（ｑ、Ｊ＝１７．５５、１Ｈ）、７
．０５（ｄ、Ｊ＝８．４０、２Ｈ）、７．１３−７．８１（ｍ、１７Ｈ）、７．８７（ｓ
、１Ｈ）、７．９９（ｄ、Ｊ＝８．１０、１Ｈ）

また、合成スキームを下記に示す。

（ｖ）ポリ｛４−［Ｎ−（９−カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スチ
レン｝の合成
試験管に、化合物Ｄを５．６６ｇ（１３．８ｍｍｏｌ）、２，２’−アゾビスイソブチロ
ニトリルを１１３ｍｇ（０．６９ｍｍｏｌ）、トルエンを６．８８ｍＬ入れ、窒素雰囲気
中６０℃にて３日間置き、エーテルで再沈殿を行うことにより、ポリ｛４−［Ｎ−（９−
カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スチレン｝（略称：ＰＳｔＰＣＡ）を
３．７５ｇ得た（収率６６．３％）。得られた物質の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果を下記に示す
。また、^１Ｈ−ＮＭＲチャートを図１７に示す。

^１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ＝１．７５−２．４３（ｂｒ、３Ｈ）
、６．４０−７．００（ｂｒ、２１Ｈ）

また、合成スキームを下記に示す。

以上のようにして、次の構造式（７８）で表されるような繰り返し単位を有する高分子
化合物、ＰＳｔＰＣＡを合成することができる。

得られたＰＳｔＰＣＡをゲルパーメーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって分
子量測定したところ、ポリスチレン換算で数平均分子量が７３００、重量平均分子量は２
８０００であることが分かった。

本実施例ではＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料の作製方法につ
いて説明する。本実施例ではＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料は
ゾル−ゲル法を用いてガラス基板上に成膜した。

まず、１５ｍｌのキシレンにＰＳｔＤＰＡを７４．８ｍｇ（０．１７１ｍｍｏｌ）溶解
させ攪拌した。この溶液にバナジウム（Ｖ）トリイソプロポキシドオキシド（高純度化学
社製、純度５Ｎ）を４７．２ｍｇ（０．１９３ｍｍｏｌ）を入れた。さらに、安定化剤と
してアセト酢酸エチルを２４．１ｍｇ（０．１８５ｍｍｏｌ）を入れ攪拌し、高分子化合
物としてＰＳｔＤＰＡ、無機化合物の材料としてバナジウムそして安定化剤とを含む溶液
調整した。

本実施例に用いたガラス基板は、前処理として純水で洗浄した後２００℃で一時間焼成
した。さらに、ＵＶオゾン処理を３７０秒行なって前処理とした。

ガラス基板への成膜はスピンコート法を用いた。前処理をしたガラス基板に調整した溶
液を滴下し、２００ｒｐｍで２ｓｅｃ回転させた後、１０００ｒｐｍで６０ｓｅｃ回転さ
せ、さらに３０００ｒｐｍで１０ｓｅｃ回転させ成膜した。

成膜した基板を４０℃大気圧（１気圧）の条件のもと水蒸気を用いて２時間加水分解し
、その後ロータリーポンプを用いた減圧下において１２０℃で１時間半焼成し、ＰＳｔＤ
ＰＡと酸化バナジウムからなる複合材料を形成した。

本実施例では本発明の複合材料の吸収スペクトルについて説明する。図１８にＰＳｔＤ
ＰＡ薄膜、ゾル−ゲル法により作製した酸化バナジウム薄膜、及びＰＳｔＤＰＡと酸化バ
ナジウムからなる本発明の複合材料からなる薄膜の吸収スペクトルを示した。ＰＳｔＤＰ
Ａと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料は実施例２に示した方法により作製した。

図１８よりＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料の吸収スペクトル
はＰＳｔＤＰＡ、酸化バナジウムの吸収スペクトルのどちらとも異なっており、特に９０
０ｎｍ付近にＰＳｔＤＰＡ、酸化バナジウムどちらの吸収スペクトルにも現れない吸収ピ
ークを有している。

これはＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムが相互作用を起こしていることに起因する吸収ピ
ークと考えられ、ＰＳｔＤＰＡが酸化バナジウムに電子を供与していると推察できる。

このような特徴を有する本発明の複合材料は導電性やキャリア注入、輸送性に優れた材
料である。また、湿式法によって作製することができるため大量生産に適し、工業化に有
利な材料である。

なお、上記で作製した酸化バナジウム薄膜は、水に浸漬しただけで吸光度が大きく減少
してしまい、水に溶出してしまうことが確認された。また、上記で作製したＰＳｔＤＰＡ
薄膜は、トルエンに浸漬しただけで吸光度が大きく減少してしまい、トルエンのような有
機溶媒に溶出してしまうことが確認された。しかしながら、上記で作製したＰＳｔＤＰＡ
と酸化バナジウムからなる本発明の複合材料は、水に浸漬してもトルエンに浸漬しても吸
光度は減少することはなく、水にもトルエンにも溶出しないことが確認できた。このこと
から、本発明の複合材料の膜の上に他の物質を湿式法により成膜する際には、本発明の複
合材料は溶出することがないため、有用であると言える。

このように、本発明の複合材料は高分子化合物と無機化合物とを含む複合材料であるが
、その性質は高分子化合物単体、あるいは無機化合物単体とは全く異なっており（例えば
上述の通り不溶化しており）、単なる高分子化合物と無機化合物との混合物ではないこと
がわかる。

ＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料を実際に使用した単層素子の
電流電圧特性を測定した。

まず、測定を行った単層素子の作製方法について述べる。７．５ｍｌのキシレンにＰＳ
ｔＤＰＡを７６．７ｍｇ（０．１７５ｍｍｏｌ）溶解させ攪拌した。この溶液にバナジウ
ム（Ｖ）トリイソプロポキシドオキシドを４６．１ｍｇ（０．１８９ｍｍｏｌ）を入れた
。さらに、安定化剤としてアセト酢酸エチルを２２．０ｍｇ（０．１６９ｍｍｏｌ）を入
れ攪拌し、高分子化合物としてＰＳｔＤＰＡ、無機化合物の材料としてバナジウムそして
安定化剤とを含む溶液を調整した。

基板上には第一の電極として２×２ｍｍ^２の透明電極（ＩＴＳＯ）が形成された基板を
用いた。電極上に有機層を成膜するための前処理として、多孔質樹脂のブラシを用い基板
表面を洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。

ガラス基板への成膜はスピンコート法を用いた。前処理後の透明電極が形成された基板
に溶液を滴下し、２００ｒｐｍで２ｓｅｃ回転させ、５００ｒｐｍで６０ｓｅｃ回転させ
た後、３０００ｒｐｍで１０ｓｅｃ回転させ成膜した。

成膜した基板を４０℃大気圧（１気圧）の条件のもと水蒸気を用いて２時間加水分解し
、その後ロータリーポンプを用いた減圧下において１２０℃で１時間半焼成し、ＰＳｔＤ
ＰＡと酸化バナジウムからなる複合材料を形成した。この膜の膜厚は８６ｎｍであった。

次に、形成した複合材料上に第二の電極としてＡｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜
し、単層素子を作製した。作製した素子は、透明電極（ＩＴＳＯ）、ＰＳｔＤＰＡと酸化
バナジウムを含む本発明の複合材料（８６ｎｍ）、Ａｌ（１００ｎｍ）の順に積層された
構造である。

上記のように作製した素子に対して電流―電圧特性の測定を行った。作製した素子に対
してはソースメータ（ケースレー・インスツルメント社製、型番：２４００型ソースメー
タ）を用いて直流電圧をかけた。このとき、透明電極を陽極、Ａｌ電極を陰極として電圧
を印加した場合を順バイアス、Ａｌ電極を陽極、透明電極を陰極として電圧を印加した場
合を逆バイアスとした。０Ｖから２０Ｖまで０．２Ｖ刻みで電圧を印加し、各電圧におけ
る電流値を計測した。測定結果は図１９として示す。図１９では横軸に電圧（単位：Ｖ）
、縦軸に電流（単位：ｍＡ）をとってある。図１９はこの素子が順バイアス、逆バイアス
ともによく流す事を示した。

＜比較例１＞
比較例として、ＰＳｔＤＰＡ単独の膜による単層素子の電流電圧特性を測定した。

まず、測定を行った単層素子の作製方法について述べる。７．５ｍｌのキシレンにＰＳ
ｔＤＰＡを１５２ｍｇ（０．３４７ｍｍｏｌ）溶解させ攪拌し、ＰＳｔＤＰＡを含む溶液
を調整した。

基板上には第一の電極として２×２ｍｍ^２の透明電極（ＩＴＳＯ）が形成された基板を
用いた。電極上に有機層を成膜するための前処理として、多孔質樹脂のブラシを用い基板
表面を洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。

ガラス基板への成膜はスピンコート法を用いた。前処理後の透明電極が形成された基板
に溶液を滴下し、２００ｒｐｍで２ｓｅｃ回転させ、８００ｒｐｍで６０ｓｅｃ回転させ
た後、３０００ｒｐｍで１０ｓｅｃ回転させ成膜した。成膜後、ロータリーポンプを用い
た減圧下において１２０℃で１時間半焼成した。この膜の膜厚は９３ｎｍであった。

次に、形成した複合材料上に第二の電極としてＡｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜
し、単層素子を作製した。作製した素子は、透明電極（ＩＴＳＯ）、ＰＳｔＤＰＡ（９３
ｎｍ）、Ａｌ（１００ｎｍ）の順に積層された構造である。

上記により作製した素子に対して電流―電圧特性の測定を行った。作製した素子に対し
てはソースメータ（ケースレー・インスツルメント社製、型番：２４００型ソースメータ
）を用いて直流電圧をかけた。このとき、透明電極を陽極、Ａｌ電極を陰極として電圧を
印加した場合を順バイアス、Ａｌ電極を陽極、透明電極を陰極として電圧を印加した場合
を逆バイアスとした。０Ｖから２０Ｖまで０．２Ｖ刻みで電圧を印加し、各電圧における
電流値を計測した。測定結果は図２０として示す。図２０では横軸に電圧（単位：Ｖ）、
縦軸に電流（単位：ｍＡ）をとってある。図２０から、本比較例の素子は本発明の複合材
料を用いた実施例４の素子と異なり、逆バイアスでは電流を安定に流せないことがわかっ
た。

ＰＳｔＤＰＡ単独の膜による素子と、本発明の複合材料の膜による素子の順バイアスで
の比較を図２１として示す。図２１では横軸に電圧（単位：Ｖ）、縦軸に電流（単位：ｍ
Ａ）をとってある。図２１は、各々の素子におけるＰＳｔＤＰＡ単独の膜と本発明の複合
材料の膜はほぼ同じ膜厚であるにもかかわらずＰＳｔＤＰＡ単独の膜よりも本発明の複合
材料の膜の方が電流を流しやすい事を示した。

本実施例では、実施例２で示したようなＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明
の複合材料を含む層を、陽極として機能する電極に接して設けた発光素子の例を具体的に
例示する。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、脱水ト
ルエンと脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を１：１の体積比で混合した混合溶媒１５ｍ
Ｌに、ＰＳｔＤＰＡを１５０ｍｇ、酸化バナジウム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９０ｍｇ、安定化剤であるアセト酢酸エチルを５０ｍｇ溶解さ
せ、一日撹拌して塗布用の溶液を調製した。

次に、１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基
板を用意する。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺を絶縁膜で
覆った。なお、ＩＴＳＯは発光素子の陽極として機能する電極である。この基板上に発光
素子を形成するための前処理として、多孔質樹脂のブラシを用いて基板表面を洗浄し、２
００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。

この基板上に、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、２００ｒｐｍで２秒、次いで１５００ｒｐｍで６０秒、次いで２５００ｒｐｍで
１０秒、基板を回転させることによりスピンコートした。基板端部を拭き取った後、スピ
ンコートされた基板と純水を入れたビーカーとを真空定温乾燥器内に入れ、常圧下、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
いるビーカーを真空定温乾燥器内から取り出した後、ロータリーポンプで真空定温乾燥器
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、ＰＳｔＤＰＡおよび酸
化バナジウムからなる複合材料をＩＴＳＯ電極上に得た。膜厚は５０ｎｍであった。

次に、ＩＴＳＯおよび複合材料が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装
置内に設けられたホルダーに固定した。

真空蒸着装置内を１０^−４Ｐａに減圧した後、抵抗加熱による真空蒸着法により、正孔
輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ成膜した。さらにＮＰＢ上に、Ａｌｑ_３とクマリン６とを
含む発光層を４０ｎｍ成膜した。発光層は、Ａｌｑ_３とクマリン６をそれぞれ異なる蒸発
源から同時に蒸発させる共蒸着法により成膜した。なお、Ａｌｑ_３とクマリン６の割合は
、Ａｌｑ_３：クマリン６＝１：０．０１（質量比）となるように調節した。さらにこの発
光層上に、電子輸送層としてＡｌｑ_３を３０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層上に、電子
注入層としてフッ化リチウムを１ｎｍ形成した。さらに電子注入層上に、陰極としてアル
ミニウムを２００ｎｍ成膜し、本実施例の発光素子を得た。

この発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝され
ないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定した。なお、測定
は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

この発光素子の電圧−電流密度特性を図２２に、電圧−輝度特性を図２３に、輝度−電
流効率特性を図２４に、それぞれ示す。この発光素子は、６Ｖの電圧を印加することによ
り、１３．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が流れ、１７４０ｃｄ／ｍ^２の輝度で発光し
た。この時の電流効率は１３．２ｃｄ／Ａであった。また、この時のＣＩＥ色度座標は（
ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６３）であり、クマリン６に由来する緑色発光が得られた。
なお、輝度は最大で１０万ｃｄ／ｍ^２を超える高輝度が得られた。

このように、本発明の複合材料を発光素子の陽極として機能する電極に接して設けるこ
とにより、低い電圧で動作し、且つ高効率な発光素子を得ることができる。

＜比較例２＞
次に、比較例として、ＰＳｔＤＰＡのみからなる層を、陽極として機能する電極に接し
て設けた発光素子の例を具体的に例示する。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保ったグローブボックス内で、脱水トルエン１５ｍ
Ｌに、ＰＳｔＤＰＡを１１５ｍｇ溶解させ、一日撹拌して塗布用の溶液を調製した。

この溶液を、先の実施例５と同様の基板上に、同様の条件でスピンコートした。基板端
部を拭き取った後、スピンコートされた基板を真空定温乾燥器内に入れ、ロータリーポン
プで真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＰＳｔＤＰＡからなる
層をＩＴＳＯ電極上に得た。膜厚は５０ｎｍであった。

次に、ＩＴＳＯおよびＰＳｔＤＰＡが形成された面が下方となるように、基板を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。そして、先の実施例５と同様に、ＮＰＢから
なる正孔輸送層を１０ｎｍ、Ａｌｑ_３とクマリン６からなる発光層を３０ｎｍ、Ａｌｑ_３
からなる電子輸送層を３０ｎｍ、フッ化リチウムからなる電子注入層を１ｎｍ、アルミニ
ウムからなる陰極を順次積層し、本比較例の発光素子を得た。

この発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝され
ないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定した。なお、測定
は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

この発光素子の電圧−電流密度特性を図２２に、電圧−輝度特性を図２３に、輝度−電
流効率特性を図２４に、それぞれ実施例５の特性と合わせて図示した。この発光素子は、
６Ｖの電圧を印加しても、０．２６８ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度の電流しか流れず、輝度も
わずか２１．０ｃｄ／ｍ^２であった。

以上で述べたように、有機化合物と無機化合物を複合した本発明の複合材料を発光素子
に適用することで、無機化合物を複合しない場合に比べ、劇的に発光素子の駆動電圧を低
減できることがわかった。また、電流効率や最大輝度など、他の発光特性に関しても優れ
た特性を示していた。

本実施例では、合成例２で合成したＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムからなる本発明の複
合材料の作製方法について説明する。本実施例ではＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムからな
る本発明の複合材料はゾル−ゲル法を用いてガラス基板上に成膜した。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、５ｍＬ
の脱水キシレンにＰＳｔＰＣＡを５０ｍｇ溶解させ、攪拌した。この溶液に、酸化バナジ
ウム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２８ｍｇ入れた。さ
らに、安定化剤としてアセト酢酸エチルを１７ｍｇ入れ、常温にて一日撹拌することによ
り、塗布用の溶液を得た。

この溶液を０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐ
ｍで２秒、次いで１０００ｒｐｍ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、ＰＳｔＰＣＡおよび酸化
バナジウムからなる本発明の複合材料を石英基板上に得た。

本実施例では、実施例６で作製したＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムからなる本発明の複
合材料の吸収スペクトルについて説明する。図２５に、ＰＳｔＰＣＡ薄膜、及びＰＳｔＰ
ＣＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料からなる薄膜、の２種類の薄膜に関し、
紫外・可視・近赤外吸収スペクトルを紫外可視近赤外分光光度計（（株）日立製作所製、
Ｕ−４０００）で測定した結果を示す。なお、酸化バナジウム薄膜の吸収スペクトルは、
図１８に示したのでここでは省略する。

図２５よりＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料の吸収スペクトル
は、ＰＳｔＰＣＡのみ、あるいは酸化バナジウムのみの吸収スペクトルのどちらとも異な
っており、特に、９００ｎｍ付近に、ＰＳｔＰＣＡ、酸化バナジウムのいずれの吸収スペ
クトルにも現れない吸収ピークを有している。

これはＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムが相互作用を起こしていることに起因する吸収ピ
ークと考えられ、ＰＳｔＰＣＡが酸化バナジウムに電子を供与していると推察できる。

このような特徴を有する本発明の複合材料は導電性やキャリア注入、輸送性に優れた材
料である。また、湿式法によって作製することができるため大量生産に適し、工業化に有
利な材料である。

本実施例では、実施例６で示したＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合
材料を使用した単層素子の電流電圧特性を測定した。

まず、測定を行った単層素子の作製方法について述べる。水分濃度を１０ｐｐｍ以下に
保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、５ｍＬの脱水キシレンにＰＳｔＰＣＡを５０
ｍｇ溶解させ、攪拌した。この溶液に、酸化バナジウム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２８ｍｇ入れた。さらに、安定化剤としてアセト酢酸エチ
ルを１７ｍｇ入れ、常温にて一日撹拌することにより、塗布用の溶液を得た。

次に、１１０ｎｍの膜厚でＩＴＳＯが成膜されたガラス基板を用意する。ＩＴＳＯ表面
は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺を絶縁膜で覆った。次に、この基板をア
セトン、純水、エタノールの順で超音波洗浄した後、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。

この基板上に、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、２００ｒｐｍで２秒、次いで１０００ｒｐｍ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。基板端部を拭き取った後、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に入れ、常圧下、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、ＰＳｔＰＣＡおよび酸化バナジウムからなる複合材料をＩＴ
ＳＯ電極上に得た。膜厚は６５ｎｍであった。

次に、ＩＴＳＯおよび複合材料が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装
置内に設けられたホルダーに固定し、Ａｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜し、ＩＴＳ
Ｏ電極とＡｌ電極の間に本発明の複合材料が形成された単層素子を作製した。

上記のように作製した素子に対して電流―電圧特性の測定を行った。作製した素子に対
してはソースメータ（ケースレー・インスツルメント社製、型番：２４００型ソースメー
タ）を用いて直流電圧をかけた。このとき、ＩＴＳＯ電極が陽極、Ａｌ電極が陰極となる
ように電圧を印加した。測定結果を図２６として示す。図２６では横軸に電圧（単位：Ｖ
）、縦軸に電流（単位：ｍＡ）をとってある。図２６から、この素子が電流をよく流せる
事がわかった。なお、１００ｍＡで電流値が飽和しているのは、測定器のリミッターを１
００ｍＡに設定したためである。

＜比較例３＞
比較例として、ＰＳｔＰＣＡ単独の膜による単層素子の電流電圧特性を測定した。

まず、測定を行った単層素子の作製方法について述べる。７．５ｍｌのキシレンにＰＳ
ｔＰＣＡを１５０ｍｇ溶解させて攪拌し、ＰＳｔＰＣＡを含む溶液を調整した。

この溶液を、先の実施例８と同様の基板上に、０．４５μｍのフィルターに通しながら
滴下し、２００ｒｐｍで２秒、次いで１５００ｒｐｍ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。基板端部を拭き取った後、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１２
０℃で１．５時間焼成することにより、ＰＳｔＰＣＡからなる層をＩＴＳＯ電極上に得た
。膜厚は５９ｎｍであった。

次に、ＩＴＳＯおよびＰＳｔＰＣＡが形成された面が下方となるように、基板を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定し、Ａｌを真空蒸着法により１００ｎｍ成膜し、Ｉ
ＴＳＯ電極とＡｌ電極の間にＰＳｔＰＣＡが形成された単層素子を作製した。

上記のように作製した素子に対して電流―電圧特性の測定を行った。作製した素子に対
してはソースメータ（ケースレー・インスツルメント社製、型番：２４００型ソースメー
タ）を用いて直流電圧をかけた。このとき、ＩＴＳＯ電極を陽極、Ａｌ電極を陰極として
電圧を印加した場合を順バイアス、Ａｌ電極を陽極、ＩＴＳＯ電極を陰極として電圧を印
加した場合を逆バイアスとした。測定結果を、実施例８の結果と合わせて図２６示す。図
２６に示す通り、本比較例の素子は本発明の複合材料を用いた実施例８の素子に比べ、流
せる電流量が少ないことがわかった。

本実施例では、合成例１で合成したＰＳｔＤＰＡと酸化タンタルからなる本発明の複合
材料の作製方法について説明する。本実施例ではＰＳｔＤＰＡと酸化タンタルからなる本
発明の複合材料はゾル−ゲル法を用いてガラス基板上に成膜した。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、５ｍＬ
の脱水キシレンにＰＳｔＤＰＡを５０ｍｇ溶解させ、攪拌した。この溶液に、酸化タンタ
ルの原料であるペンタエトキシタンタル（Ｖ）を５０ｍｇ入れた。さらに、安定化剤とし
てアセト酢酸エチルを１７ｍｇ入れ、常温にて一日撹拌することにより、塗布用の溶液を
得た。

この溶液を０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐ
ｍで２秒、次いで１０００ｒｐｍ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、ＰＳｔＤＰＡおよび酸化
タンタルからなる本発明の複合材料を石英基板上に得た。

本実施例では、実施例９で作製したＰＳｔＤＰＡと酸化タンタルからなる本発明の複合
材料の吸収スペクトルについて説明する。図２７に、ＰＳｔＤＰＡ薄膜、及びＰＳｔＤＰ
Ａと酸化タンタルからなる本発明の複合材料からなる薄膜、の２種類の薄膜に関し、紫外
・可視・近赤外吸収スペクトルを紫外可視近赤外分光光度計（（株）日立製作所製、Ｕ−
４０００）で測定した結果を示す。

図２７よりＰＳｔＤＰＡと酸化タンタルからなる本発明の複合材料の吸収スペクトルは
、ＰＳｔＤＰＡのみの吸収スペクトルと異なっており、特に、９００ｎｍ付近に、ＰＳｔ
ＤＰＡの吸収スペクトルに現れない吸収ピークを有している。また、酸化タンタルがバン
ドギャップの大きい絶縁体であることを考慮すると、酸化タンタルには９００ｎｍ付近に
吸収ピークがないものと考えられる。したがって、この９００ｎｍ付近の吸収ピークは、
本発明の複合材料特有の吸収ピークと考えられる。

また、この吸収ピークは、ＰＳｔＤＰＡと酸化タンタルが相互作用を起こしていること
に起因する吸収ピークと考えられ、ＰＳｔＤＰＡが酸化タンタルに電子を供与していると
推察できる。

このような特徴を有する本発明の複合材料は導電性やキャリア注入、輸送性に優れた材
料である。また、湿式法によって作製することができるため大量生産に適し、工業化に有
利な材料である。

本実施例では、合成例２で合成したＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルからなる本発明の複合
材料の作製方法について説明する。本実施例ではＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルからなる本
発明の複合材料はゾル−ゲル法を用いてガラス基板上に成膜した。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、脱水ト
ルエンと脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を１：１の体積比で混合した混合溶媒５ｍＬ
に、ＰＳｔＰＣＡを５０ｍｇ溶解させて攪拌した。この溶液に、酸化タンタルの原料であ
るペンタエトキシタンタル（Ｖ）を５０ｍｇ入れた。さらに、安定化剤としてアセト酢酸
エチルを１７ｍｇ入れ、常温にて一日撹拌することにより、塗布用の溶液を得た。

この溶液を０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐ
ｍで２秒、次いで１０００ｒｐｍで６０秒、次いで２５００ｒｐｍ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、ＰＳｔＰＣＡおよび酸化
タンタルからなる本発明の複合材料を石英基板上に得た。

本実施例では、実施例１１で作製したＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルからなる本発明の複
合材料の吸収スペクトルについて説明する。図２８に、ＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルから
なる本発明の複合材料からなる薄膜に関し、紫外・可視・近赤外吸収スペクトルを紫外可
視近赤外分光光度計（（株）日立製作所製、Ｕ−４０００）で測定した結果を示す。

図２８に示す通り、ＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルからなる本発明の複合材料の吸収スペ
クトルは、図２７と同様９００ｎｍ付近に特徴的な吸収ピークを有している。このピーク
は、ＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルが相互作用を起こしていることに起因する吸収ピークと
考えられ、ＰＳｔＰＣＡが酸化タンタルに電子を供与していると推察できる。

このような特徴を有する本発明の複合材料は導電性やキャリア注入、輸送性に優れた材
料である。また、湿式法によって作製することができるため大量生産に適し、工業化に有
利な材料である。

本実施例では、合成例１で合成したＰＳｔＤＰＡと酸化モリブデンからなる本発明の複
合材料の作製方法について説明する。本実施例ではＰＳｔＤＰＡと酸化モリブデンからな
る本発明の複合材料はゾル−ゲル法を用いてガラス基板上に成膜した。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、脱水ト
ルエンと脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を１：１の体積比で混合した混合溶媒５ｍＬ
に、ＰＳｔＤＰＡを５０ｍｇ溶解させて攪拌した。この溶液に、酸化モリブデンの原料で
あるペンタエトキシモリブデン（Ｖ）を４１ｍｇ入れた。さらに、安定化剤としてアセト
酢酸エチルを１７ｍｇ入れ、常温にて一日撹拌することにより、塗布用の溶液を得た。

この溶液を０．４５μｍのフィルターに通しながら、石英基板上に滴下し、２００ｒｐ
ｍで２秒、次いで１０００ｒｐｍで６０秒、次いで２５００ｒｐｍ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、ＰＳｔＤＰＡおよび酸化
モリブデンからなる本発明の複合材料を石英基板上に得た。

本実施例では、実施例１３で作製したＰＳｔＤＰＡと酸化モリブデンからなる本発明の
複合材料の吸収スペクトルについて説明する。図２９に、ＰＳｔＤＰＡと酸化モリブデン
からなる本発明の複合材料からなる薄膜に関し、紫外・可視・近赤外吸収スペクトルを紫
外可視近赤外分光光度計（（株）日立製作所製、Ｕ−４０００）で測定した結果を示す。

図２９に示す通り、ＰＳｔＤＰＡと酸化モリブデンからなる本発明の複合材料の吸収ス
ペクトルは、図２７と同様、９００ｎｍ付近に特徴的な吸収ピークを有している。このピ
ークは、ＰＳｔＤＰＡと酸化モリブデンが相互作用を起こしていることに起因する吸収ピ
ークと考えられ、ＰＳｔＤＰＡが酸化モリブデンに電子を供与していると推察できる。

このような特徴を有する本発明の複合材料は導電性やキャリア注入、輸送性に優れた材
料である。また、湿式法によって作製することができるため大量生産に適し、工業化に有
利な材料である。

本実施例では、合成例１で合成したＰＳｔＤＰＡと酸化ニオブからなる本発明の複合材
料の作製方法について説明する。本実施例では、ペンタエトキシモリブデン（Ｖ）に換え
てペンタエトキシニオブ（Ｖ）を用いた以外は実施例１３と同様にして、ＰＳｔＤＰＡと
酸化ニオブからなる本発明の複合材料を成膜した。

本実施例では、実施例１５で作製したＰＳｔＤＰＡと酸化ニオブからなる本発明の複合
材料の吸収スペクトルについて説明する。図３０に、ＰＳｔＤＰＡと酸化ニオブからなる
本発明の複合材料からなる薄膜に関し、紫外・可視・近赤外吸収スペクトルを紫外可視近
赤外分光光度計（（株）日立製作所製、Ｕ−４０００）で測定した結果を示す。

図３０に示す通り、ＰＳｔＤＰＡと酸化ニオブからなる本発明の複合材料の吸収スペク
トルは、図２７と同様、９００ｎｍ付近に特徴的な吸収ピークを有している。このピーク
は、ＰＳｔＤＰＡと酸化ニオブが相互作用を起こしていることに起因する吸収ピークと考
えられ、ＰＳｔＤＰＡが酸化ニオブに電子を供与していると推察できる。

このような特徴を有する本発明の複合材料は導電性やキャリア注入、輸送性に優れた材
料である。また、湿式法によって作製することができるため大量生産に適し、工業化に有
利な材料である。

本実施例では、実施例６で示したようなＰＳｔＰＣＡと酸化バナジウムからなる本発明
の複合材料を含む層を、陽極として機能する電極に接して設けた発光素子の例を具体的に
例示する。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保った窒素雰囲気のグローブボックス内で、脱水ト
ルエンと脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を１：１の体積比で混合した混合溶媒５ｍＬ
に、ＰＳｔＰＣＡを５０ｍｇ、酸化バナジウム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３２ｍｇ、安定化剤であるアセト酢酸エチルを１６ｍｇ溶解させ、
一日撹拌して塗布用の溶液を調製した。

次に、１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基
板を用意する。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺を絶縁膜で
覆った。なお、ＩＴＳＯは発光素子の陽極として機能する電極である。この基板上に発光
素子を形成するための前処理として、多孔質樹脂のブラシを用いて基板表面を洗浄し、２
００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。

この基板上に、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、２００ｒｐｍで２秒、次いで２０００ｒｐｍで６０秒、次いで２５００ｒｐｍで
１０秒、基板を回転させることによりスピンコートした。基板端部を拭き取った後、スピ
ンコートされた基板と純水を入れたビーカーとを真空定温乾燥器内に入れ、常圧下、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
いるビーカーを真空定温乾燥器内から取り出した後、ロータリーポンプで真空定温乾燥器
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、ＰＳｔＰＣＡおよび酸
化バナジウムからなる複合材料をＩＴＳＯ電極上に得た。膜厚は５０ｎｍであった。

次に、ＩＴＳＯおよび複合材料が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装
置内に設けられたホルダーに固定した。

真空蒸着装置内を１０^−４Ｐａに減圧した後、抵抗加熱による真空蒸着法により、正孔
輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ成膜した。さらにＮＰＢ上に、Ａｌｑ_３とクマリン６とを
含む発光層を４０ｎｍ成膜した。発光層は、Ａｌｑ_３とクマリン６をそれぞれ異なる蒸発
源から同時に蒸発させる共蒸着法により成膜した。なお、Ａｌｑ_３とクマリン６の割合は
、Ａｌｑ_３：クマリン６＝１：０．０１（質量比）となるように調節した。さらにこの発
光層上に、電子輸送層としてＡｌｑ_３を１０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層上に、Ａｌ
ｑ_３とリチウムとを含む電子注入層を２０ｎｍ形成した。電子注入層は、Ａｌｑ_３とリチ
ウムとをＡｌｑ_３：リチウム＝１：０．０１（質量比）となるように共蒸着して形成した
。さらに電子注入層上に、陰極としてアルミニウムを２００ｎｍ成膜し、本実施例の発光
素子を得た。

この発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝され
ないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定した。なお、測定
は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

この発光素子の電圧−電流密度特性を図３１に、電圧−輝度特性を図３２に、輝度−電
流効率特性を図３３に、それぞれ示す。この発光素子は、６Ｖの電圧を印加することによ
り、１２．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が流れ、１５６０ｃｄ／ｍ^２の輝度で発光し
た。この時の電流効率は１２．８ｃｄ／Ａであった。また、この時のＣＩＥ色度座標は（
ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６３）であり、クマリン６に由来する緑色発光が得られた。
なお、輝度は最大で１０万ｃｄ／ｍ^２を超える高輝度が得られた。

このように、本発明の複合材料を発光素子の陽極として機能する電極に接して設けるこ
とにより、低い電圧で動作し、且つ高効率な発光素子を得ることができる。

＜比較例４＞
次に、比較例として、ＰＳｔＰＣＡのみからなる層を、陽極として機能する電極に接し
て設けた発光素子の例を具体的に例示する。

まず、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に保ったグローブボックス内で、脱水トルエン１０ｍ
Ｌに、ＰＳｔＰＣＡを７５ｍｇ溶解させ、一日撹拌して塗布用の溶液を調製した。

この溶液を、先の実施例１７と同様の基板上に、２００ｒｐｍで２秒、次いで５００ｒ
ｐｍで６０秒、次いで２５００ｒｐｍで１０秒、基板を回転させることによりスピンコー
トした。基板端部を拭き取った後、スピンコートされた基板を真空定温乾燥器内に入れ、
ロータリーポンプで真空に引きながら１２０℃で１．５時間焼成することにより、ＰＳｔ
ＰＣＡからなる層をＩＴＳＯ電極上に得た。膜厚は５０ｎｍであった。

次に、ＩＴＳＯおよびＰＳｔＤＰＡが形成された面が下方となるように、基板を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。そして、先の実施例１７と同様に、ＮＰＢか
らなる正孔輸送層を１０ｎｍ、Ａｌｑ_３とクマリン６からなる発光層を４０ｎｍ、Ａｌｑ
_３からなる電子輸送層を１０ｎｍ、Ａｌｑ_３とリチウムからなる電子注入層を２０ｎｍ、
アルミニウムからなる陰極を２００ｎｍ順次積層し、本比較例の発光素子を得た。

この発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝され
ないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定した。なお、測定
は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

この発光素子の電圧−電流密度特性を図３１に、電圧−輝度特性を図３２に、輝度−電
流効率特性を図３３に、それぞれ実施例１７の特性と合わせて図示した。この発光素子は
、６Ｖの電圧を印加しても、０．０１９４ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度の電流しか流れず、輝
度もわずか１．６７ｃｄ／ｍ^２であった。

以上で述べたように、有機化合物と無機化合物を複合した本発明の複合材料を発光素子
に適用することで、無機化合物を複合しない場合に比べ、劇的に発光素子の駆動電圧を低
減できることがわかった。また、電流効率や最大輝度など、他の発光特性に関しても優れ
た特性を示していた。

本実施例では、実施例１１で示したようなＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルからなる本発明
の複合材料を含む層を、陽極として機能する電極に接して設けた発光素子の例を具体的に
例示する。発光素子は、３２ｍｇのバナジウム（Ｖ）トリイソプロポキシドオキシドに換
えて５０ｍｇのペンタエトキシタンタル（Ｖ）を用いた以外は実施例１７と同様にして作
製した。

この発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝され
ないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定した。なお、測定
は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

この発光素子の電圧−電流密度特性を図３１に、電圧−輝度特性を図３２に、輝度−電
流効率特性を図３３に、それぞれ実施例１７および比較例４の特性と合わせて図示した。
図３１および図３２に示すように、ＰＳｔＰＣＡと酸化タンタルからなる本発明の複合材
料を用いた本実施例の発光素子は、実施例１７の発光素子に比べると駆動電圧は高いもの
の、ＰＳｔＰＣＡのみを用いた比較例４の発光素子よりは良好な駆動電圧を示した。また
、図３３から、電流効率に関しても比較例４よりも優れていることがわかる。

本実施例では、ＰＳｔＤＰＡと酸化バナジウムからなる本発明の複合材料について、断面
ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察を
行った。観察のためのサンプルとしては、実施例５で作製した発光素子を用いた。

図３４（ａ）は、実施例５で作製した発光素子の断面ＴＥＭ写真である（倍率：５０万
倍）。図中、１００１はＩＴＳＯからなる陽極である。また、１００２はＡｌからなる陰
極である。また、１０１１はＰＳｔＤＰＡおよび酸化バナジウムからなる本発明の複合材
料である。また１０１２は、ＮＰＢからなる正孔輸送層、Ａｌｑ_３およびクマリン６から
なる発光層、Ａｌｑ_３からなる電子輸送層、フッ化リチウムからなる電子注入層の積層体
である。なお、図３４（ｂ）には、図３４（ａ）における本発明の複合材料１０１１の部
分を拡大した写真を載せた。

図３４に示す通り、実施例５で作製した本発明の複合材料１０１１においては、径が数
ｎｍ程度の影（黒い点）が観察された。そこで、その黒い点に対してＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇ
ｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析を行ったとこ
ろ、バナジウムおよび酸素が検出された。さらに、本発明の複合材料１０１１においてＥ
ＤＸの線分析を行ったところ、バナジウムの濃度の濃淡が顕著に観測された。

以上のことから、実施例５で作製した本発明の複合材料においては、酸化バナジウムの
ナノ微粒子（ナノクラスタ）が形成されており、またそれらがほぼ均一に分散していると
考えられる。

なお、ＥＤＸの線分析では、バナジウムの検出を示すピークの半値幅が、大きいもので５
ｎｍ前後であったため、酸化バナジウムの粒径は１〜１０ｎｍ程度と見積もられる。この
ように、酸化バナジウムは１〜１０ｎｍ程度のナノ微粒子（ナノクラスタ）を形成してい
るため、その非表面積が大きくなっており、その分高分子化合物と相互作用できる面積が
大きい。このことが、高い導電性、正孔注入性、正孔輸送性に影響していると考えられる
。

本実施例では、本発明の発光素子、発光装置を作製する際、本発明の複合材料よりなる
層と共に発光積層体として形成される層を蒸着法で形成する際に用いることが可能な蒸着
装置の一例について説明する。蒸着装置の斜視図を図３５（Ａ）に示す。以下に蒸着装置
の機構を簡略に示す。

基板７０１は、予め蒸着マスク７０２と位置合わせされており、位置合わせされたまま
矢印７０６の方向に基板が搬送される。基板は搬送されて、防着シールド７０３ａの上方
を通過する。防着シールド７０３ａは開口部７０３ｂを有しており、蒸着源７０４からの
蒸着材料が開口部７０３ｂから昇華するようになっている。開口部７０３ｂから蒸着材料
の昇華方向７１６を維持するために防着シールド７０３ａは、防着シールド自体には付着
しないように加熱されている。

蒸着源７０４は複数のルツボが設置できるようになっており、さらに矢印７０５の方向
に移動することが可能である。蒸着方法は、抵抗加熱法を用いる。また、蒸着源が移動す
る範囲は基板の幅Ｗａよりも広いことが望ましい。また、防着シールドの幅Ｗｂも基板の
幅Ｗａよりも広くすることが蒸着膜の膜厚均一性を向上させる。

つまり、図３５（Ａ）に示す蒸着装置は、成膜室に蒸着材料の昇華方向を維持するため
に防着シールドが設けられており、開口部が複数設けられ、それらの開口部から蒸着材料
が昇華する機構となっている。防着シールドの下方には、基板の移動方向（搬送方向とも
呼ぶ）とは垂直な方向に移動可能な蒸着源を有している。また、防着シールドの幅Ｗｂは
、基板の幅Ｗａよりも広くさせて、蒸着膜の膜厚均一性を向上させている。

なお、図３５（Ａ）の蒸着装置において、開口部７０３ｂの形状や数は特に限定されな
い。

また、蒸着源のルツボに蒸着材料を補給するため、成膜室にゲートを介して連結する設
置室を設けてもよい。また、一つの成膜室に複数の蒸着源と防着シールドを設けてもよい
。複数の蒸着源を設け、設置室を設けた場合の蒸着装置の上面図を図３５（Ｂ）に示す。
蒸着源の移動方向（矢印７０５の方向）に設置室７０７を設置し、蒸着材料を補給する際
には、蒸着源を設置室まで移動させて補給を行えばよい。蒸着源が成膜室に固定されてい
る場合には、蒸着源に蒸着材料を補給するためには成膜室内を大気圧としなければならず
、再度蒸着するためには成膜室内を真空にするのに時間を要してしまう。設置室７０７を
設ければ、成膜室７００の真空度を維持したまま、設置室内のみを大気圧と真空とに切り
替えればよいため、短時間で蒸着材料の補給が可能となる。

また、防着シールド７０３ａと平行に２つ目の防着シールド７０９を設け、基板の搬送
方向と垂直方向に移動する２つ目の蒸着源７０８を設けてもよい。複数の蒸着源を一つの
成膜室に設けることによって、連続的な積層成膜が可能となる。ここでは一つの成膜室に
２つの蒸着源を設けた例を示したが、一つの成膜室にそれ以上の数の蒸着源を設けてもよ
い。

つまり、一つの成膜室内に対して、基板の搬送方向とは垂直な方向に２つの防着シール
ドを設け、それぞれに蒸着源を設けて同じ蒸着材料を連続的に成膜してもよい。このよう
な蒸着装置とすることで成膜速度を上げることができる。なお、２つの防着シールド同士
は平行に設けられ、十分な間隔を有している。

また、異なる蒸着材料を２つの蒸着源にセットして連続的に積層成膜してもよい。例え
ば、１つ目の蒸着源の２つのルツボに第１の有機化合物と無機化合物とを別々にセットし
、１つ目の蒸着源の上方に基板を通過させることで基板に本発明の複合材料を含む層を蒸
着する。次いで、基板を移動させて２つ目の蒸着源のルツボに第２の有機化合物をセット
し、２つ目の蒸着源の上方に基板を通過させることでバッファ層上に発光層を蒸着するこ
とができる。

１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ 発光積層体
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 発光積層体
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２１４ 第４の層
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３０３ 発光積層体
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
４０１ 第１の電極
４０２ 第２の電極
４０３ 発光積層体
４１１ 第１の層
４１２ 第２の層
４１３ 第３の層
４１４ 第４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 発光積層体
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
７００ 成膜室
７０１ 基板
７０２ 蒸着マスク
７０３ａ 防着シールド
７０３ｂ 開口部
７０４ 蒸着源
７０５ 矢印
７０６ 矢印
７０７ 設置室
７０８ 蒸着源
７０９ 防着シールド
７１６ 昇華方向
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光積層体層
９５６ 電極
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

Claims (1)

1. 下記式（７８）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物。