(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の発光層と、を有し、
前記発光層は、一種または複数種の金属原子を有する金属酸化物マトリクスと、前記金属原子にキレートを形成することにより結合した配位子と、を有し、
前記配位子は、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の構造を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の電極と前記発光層との間の、ホール注入層又はホール輸送層と、
前記第２の電極と前記発光層との間の、電子注入層又は電子輸送層と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の電極と前記発光層との間、又は、前記第２の電極と前記発光層との間の、誘電体層を有することを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記金属原子が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、およびインジウムからなる群より選ばれるいずれかであることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記発光層が、シリカ骨格またはオルガノシロキサン骨格をさらに含むことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記発光層が、芳香族化合物をさらに含むことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物マトリクスを有する有機無機ハイブリッド材料、および前記有機
無機ハイブリッド材料の原料となる塗布用組成物に関する。また、前記有機無機ハイブリ
ッド材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光、電子、化学、生体などに関わる機能性材料として、近年、有機無機ハイブリッド材
料の開発が盛んに行われている。
【０００３】
有機無機ハイブリッド材料の合成手法はいくつか提案されているが、例えば、有機極性
分子の層状構造無機化合物へのインターカレーションが知られている。この手法を用いる
ことで、光記憶材料あるいはエキシマ蛍光発光コーティング材料への応用（特許文献１参
照）や、有機ＥＬ素子への応用（非特許文献１参照）などが提案されている。
【０００４】
また、有機無機ハイブリッド材料の合成手法として特に注目されているものに、ゾル−
ゲル法がある。ゾル−ゲル法とは、液相反応により固体を生成させる化学反応の一種であ
り、コロイドが十分に流動性を持って安定している状態（ゾル）を調製し、溶媒等を濃縮
・蒸発させることにより流動性を失った固体の状態（ゲル）に転移させる合成手法である
。このようなゾル−ゲル法の詳細については、多くの出版物から知見を得ることができる
（例えば、非特許文献２参照）。また、ゾル−ゲル法は元々、ガラスを製造する技術とし
て注目されたものであり、現在では各種コーティング膜・バルク体の製法として既に実用
化されている（非特許文献３参照）。
【０００５】
そして、このゾル−ゲル法で得られる乾燥ゲルの状態を最終生成物として用いるのであ
れば、１００〜２００℃程度の低温の熱処理で済むため、熱に弱い有機基や有機化合物（
すなわち有機骨格）を導入した有機無機ハイブリッド材料を容易に合成することができる
。つまり、低温で無機マトリクス（特に酸化物マトリクス）を形成できることが、有機無
機ハイブリッド材料を合成する際におけるゾル−ゲル法のメリットの一つと言える。
【０００６】
ところで、ゾル−ゲル法により有機無機ハイブリッド材料を合成する場合には、無機マ
トリクスと有機骨格との相溶性が重要になってくる。言い方を変えれば、有機骨格が凝集
して相分離を起こさないよう、無機マトリクスと有機骨格との間に何らかの相互作用を持
たせ、均一に分散するようにしなければならない。
【０００７】
そのための手法としては、オルガノシリケートを用いた有機無機ハイブリッド化が一般
的である。オルガノシリケートとは、アルコキシル基を他の一部有機基で置換したシリケ
ートのことであり、ポリジメチルシロキサンが代表的である。このようなオルガノシリケ
ートを加水分解・重縮合することにより、共有結合を介して無機マトリクスと有機骨格が
結合（相互作用）している有機無機ハイブリッド材料を合成できるため、先に述べた相分
離のような現象を引き起こすことはない。
【０００８】
このようなオルガノシリケートから得られる有機無機ハイブリッド材料は、耐熱性の高
さといったような無機化合物の特徴と、柔軟性といったような有機化合物の特徴とを併せ
持つ。例えば、ポリジメチルシロキサンを用いることで、ゴムのような性質を持ち、かつ
耐熱性の高い有機無機ハイブリッド材料が合成されている（非特許文献４参照）。また、
摺動部材への適用なども提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
この他、オルガノシリケートに対してさらに有機化合物を添加し、ゾル−ゲル法により
合成した有機無機ハイブリッド材料もある。この場合も、オルガノシリケート由来の有機
基と添加した有機化合物との間で、π−πスタッキングのような相互作用を持たせること
で、相分離を回避することができ、有効である。応用例としては、色素を添加することに
よる着色ガラスびんへの応用（非特許文献５参照）や、発光体を添加することによる有機
ＥＬ素子への応用（非特許文献６および７、特許文献３および４参照）などが考えられて
いる。これらに関しても、無機化合物が持つ機械強度・耐久性の高さと、有機化合物が持
つ多様な光物性（吸収・発光特性）を合わせ込んだものと言える。
【００１０】
上述の通り、オルガノシリケートを用いることで、シリカマトリックスを持ち、かつ有
機化合物と無機化合物の特徴を併せ持つ有機無機ハイブリッド材料が合成できる。しかし
ながら、これらの手法は当然、シリカマトリクスを持つ有機無機ハイブリッド材料にしか
適用できない。
【００１１】
金属酸化物の中には、耐久性・耐熱性・機械特性等の面でシリカに勝るものが数多く存
在する。また、シリケートを用いるゾル−ゲル法は、基本的に酸またはアルカリを必要と
する上に、完全にゲル化するのに時間もかかるため、プロセス的にも有用ではない。した
がって、シリカマトリクス以外に、金属酸化物マトリクスを持つ有機無機ハイブリッド材
料を合成する手法を見出すことは重要である。
【００１２】
有機無機ハイブリッド材料ではなく、単に金属酸化物をゾル−ゲル法により作製する手
法自体はよく知られており、通常、金属アルコキシドを出発原料とする場合が多い。この
場合、シリケートとは異なり、酸やアルカリを必要としないというメリットもある。ただ
し、金属アルコキシドは加水分解速度が極めて速い（非特許文献８参照）ため、加水分解
・重縮合させるための水を加えるとすぐに水酸化物や酸化物の沈殿を生じてしまい、安定
なゾルを調製できないのが難点である。
【００１３】
これを克服するためには、加水分解の反応速度を遅くする必要があるが、よく用いられ
ている手法として化学改質（例えばキレート安定化）が知られている（非特許文献９参照
）。これは、金属アルコキシドのアルコキシル基を一部、β−ジケトンやアルカノールア
ミン等で置換することにより、加水分解による急速なネットワークの形成を防ぐというも
のである。このような化学改質により、例えばジルコニアのように強度の優れた金属酸化
物材料のコーティング膜を、ゾル−ゲル法により形成することができる（特許文献５参照
）。
【００１４】
また、配位したβ−ジケトン自体の特性を利用し、金属酸化物のパターニングに応用し
た例もある（非特許文献１０、特許文献６参照）。すなわち、キレートを形成したβ−ジ
ケトンは紫外域に吸収を有し、その吸収に対応する紫外光を照射することにより容易に脱
離するため、β−ジケトンで安定化したゾルを成膜後、紫外線を照射することで、その照
射部のみ加水分解・重縮合が進行して容易にゲル化する。そして、未照射部はゲル化して
おらず、溶媒で洗い流せるため、パターニングが可能となるのである。
【００１５】
ただし、これらの報告は全て、金属酸化物をゾル−ゲル法で作製するための手法であり
、金属酸化物マトリクスを有する有機無機ハイブリッド材料の合成に関する報告ではない
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−２６３６１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２１２４２２号公報
【特許文献３】特開平９−２７９１３５号公報
【特許文献４】特開２０００−３０６６６９号公報
【特許文献５】特開平１０−２５９０９５号公報
【特許文献６】特許第３３４３３７７号
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｍ．エラ、外３名、アプライド  フィジクス  レターズ、Ｖｏｌ．６５、Ｎｏ．８、６７６−６７８（１９９４）
【非特許文献２】作花済夫  著、ゾル−ゲル法の科学（アグネ承風社），  ４−８（１９８８）
【非特許文献３】作花済夫、セラミックス、第３７巻、第３号、１３６−１４２（２００２）
【非特許文献４】ノリコ  ヤマダ、外２名、ジャーナル  オブ  マテリアルズ  ケミストリー、ｖｏｌ．７、Ｎｏ．８、１４９１−１４９５（１９９７）
【非特許文献５】有機無機ハイブリッド材料  技術資料集（技術情報協会）、２０８−２１５
【非特許文献６】トニー  ダンタス  デ  モレイス、外３名、アドバンスト  マテリアルズ、ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．２、１０７−１１２（１９９９）
【非特許文献７】モニカ  シュナイダー、外３名、アドバンスト  マテリアルズ、ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．５、３５１−３５４（２０００）
【非特許文献８】ジアニエ  ウェン、外１名、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、Ｎｏ．８、１６６７−１６８１（１９９６）
【非特許文献９】Ｃ．サンチェス、外３名、ジャーナル  オブ  ノン−クリスタリン  ソリッヅ、ｖｏｌ．１００、６５−７６（１９８８）
【非特許文献１０】カツヒデ  シンモウ、外２名、ジャパニーズ  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス、ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．８Ｂ、Ｌ１１８１−Ｌ１１８４（１９９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上で述べたように、有機無機ハイブリッド材料のほとんどはシリカマトリクスであり
、金属酸化物マトリクスのそれは極めて少ない。単に、金属アルコキシドと何らかの有機
化合物とを同一の溶媒に溶解したゾルを調製し、有機無機ハイブリッド材料をゾル−ゲル
法により合成することは可能であるが、その際の金属酸化物マトリクスには最終的に有機
基が存在しないため、先に述べた相溶性の問題が出てくる。したがって、金属酸化物マト
リクスに直接有機基が結合した有機無機ハイブリッド材料が必要である。
【００１９】
また、上記の非特許文献１０および特許文献６で報告されているβ−ジケトンを用いた
化学改質（キレート安定化）にしても、β−ジケトンはゾルを安定させるために添加した
ものであり、焼成や紫外線の照射で最終的にはマトリクスから脱離してしまう。つまり、
金属酸化物マトリクスに直接結合したまま残留することで、単なる金属酸化物とは異なる
機能を発現するという有機無機ハイブリッド材料を実現することはできない。
【００２０】
そこで本発明では、金属酸化物マトリクスに直接結合した有機基を有する有機無機ハイ
ブリッド材料を提供することを課題とする。特に、金属酸化物マトリクスに直接結合した
有機基が、着色性または発光性または半導体性を発現する機能性の有機無機ハイブリッド
材料を提供することを課題とする。
【００２１】
また本発明では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を合成するための原料（塗布用組
成物）を提供することを課題とする。さらに、その塗布用組成物を用いて本発明の有機無
機ハイブリッド材料を製造する手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、金属原子に対してキレートを形成することにより
着色性・発光性・半導体性を示す有機化合物（代表的には蛍光キレート剤など）を、金属
アルコキシドないしは化学改質された金属アルコキシド、あるいは金属塩の溶液に添加し
てゾルを調製し、ゾル−ゲル法を適用することで、前記した課題を解決する有機無機ハイ
ブリッド材料が合成できることを見出した。
【００２３】
本発明に係る有機無機ハイブリッド材料は、金属酸化物マトリクスに発光性・着色性・
半導体性を発現できる有機基（キレート剤）が結合しているという極めて新規な発想に基
づく構造を有している。
【００２４】
本発明の構成は、一種または複数種の金属原子を有する金属酸化物マトリクスと、前記
金属原子にキレートを形成することにより結合した配位子と、を有し、前記配位子が、前
記金属原子に対してキレートを形成することにより着色性または発光性または半導体性を
示す有機無機ハイブリッド材料である。なお、以下では、上記のような機能を有する配位
子のことを機能性キレート剤と記す。
【００２５】
また、機能性キレート剤としては、フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とす
る複素環とでキレートを形成する有機化合物、フェノール性水酸基とカルボニル基とでキ
レートを形成する有機化合物、フェノール性水酸基とアゾメチン基とでキレートを形成す
る有機化合物、カルボキシル基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とでキレートを形
成する有機化合物、カルボキシル基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物、
カルボキシル基とアゾメチン基とでキレートを形成する有機化合物、ヒドロキシルアミノ
基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物、のいずれかが好ましい。
【００２６】
これらの機能性キレート剤は、フェノール性水酸基を有するものであればフェノール性
水  酸基が、カルボキシル基を有するものであればカルボキシル基が、ヒドロキシルアミ
ノ基を有するものであればヒドロキシル基が、それぞれ脱プロトン化し、酸素原子が金属
原子と結合する。そして、複素環の窒素原子、またはアゾメチン基、またはカルボニル基
が配位結合を形成することによりキレートを形成する。なお、これらの機能性キレート剤
は、金属原子と結合することにより着色性・発光性・半導体性を容易に発現できる上に、
金属に対する結合力も強固であるため有用である。
【００２７】
さらに、機能性キレート剤としてより好ましくは、８−ヒドロキシキノリンおよびその
誘導体、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリンおよびその誘導体、２−（２−ヒドロ
キシフェニル）ベンゾオキサゾールおよびその誘導体、２−（２−ヒドロキシフェニル）
ベンゾチアゾールおよびその誘導体、２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾイミダゾー
ルおよびその誘導体、２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジンおよびその誘導体、３−
ヒドロキシフラボンおよびその誘導体、５−ヒドロキシフラボンおよびその誘導体、サリ
チリデンアミンおよびその誘導体、ピコリン酸およびその誘導体、クマリン−３−カルボ
ン酸およびその誘導体、サリチリデンアミノ酸およびその誘導体、ベンジリデンアミノ酸
およびその誘導体、Ｎ−ベンゾイル−Ｎ−フェニル−ヒドロキシルアミンおよびその誘導
体、Ｎ−シンナモイル−Ｎ−フェニル−ヒドロキシルアミンおよびその誘導体、のいずれ
かである。
【００２８】
なお、本発明の有機無機ハイブリッド材料における金属酸化物マトリクスの金属原子は
、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム
、ランタン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、およ
びインジウムからなる群より選ばれるいずれかの元素であることが好ましい。これらの元
素を有する金属酸化物マトリクスを用いることで、特に強い発光性を達成することができ
る。
【００２９】
また本発明では、上述した本発明の有機無機ハイブリッド材料に対し、さらに芳香族化
合物を添加してもよい。この時添加する芳香族化合物としては、本発明における機能性の
観点から、有機色素または有機発光体または有機半導体であることが好ましい。
【００３０】
ここで、本発明の有機無機ハイブリッド材料は、発光性・半導体性を併せ持つことがで
きるのも特徴の一つである。したがって本発明では、本発明の有機無機ハイブリッド材料
を用いたキャリア注入型のエレクトロルミネッセント素子、および前記エレクトロルミネ
ッセント素子を用いた発光装置も含むものとする。むろん、機能性キレート剤の量によっ
ては本発明の有機無機ハイブリッド材料を絶縁体とすることも可能であるため、真性エレ
クトロルミネッセント素子を作製することもできる。また、その真性エレクトロルミネッ
セント素子を用いた発光装置を作製することもできる。
【００３１】
なお、発光装置とは、発光素子としてエレクトロルミネッセント素子を用いた画像表示
デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、エレクトロルミネッセント素子にコネクタ
ー、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ）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、またはエ
レクトロルミネッセント素子に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に含むものとする。
【００３２】
また、本発明の有機無機ハイブリッド材料はガラス上に容易にコーティングすることが
でき、機能性（着色・発光等）コーティングがなされたガラス製品を作ることができるた
め、有用である。したがって本発明では、本発明の有機無機ハイブリッド材料が成膜され
たガラス製品も含むものとする。
【００３３】
ところで、上述した本発明の有機無機ハイブリッド材料は、ゾル−ゲル法により合成す
ることが好ましい。したがって、この時用いるゾル（塗布用組成物）を提供することも重
要な発明である。したがって本発明の塗布用組成物の構成は、少なくとも、一種または複
数種の金属原子を有する金属アルコキシドおよび／または金属塩と、上述した機能性キレ
ート剤と、有機溶媒と、を含む塗布用組成物である。金属アルコキシドおよび金属塩の金
属種としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、およびインジウムからなる群より
選ばれるいずれかの元素であることが好ましい。
【００３４】
なお、塗布用組成物として添加する機能性キレート剤の量は、本発明の有機無機ハイブ
リッド材料が金属酸化物マトリックスを形成しなければならないことを考慮し、金属アル
コキシドおよび／または金属塩に対して１当量以下であることが好ましい。
【００３５】
塗布用組成物における有機溶媒としては、低級アルコール、またはテトラヒドロフラン
、またはアセトニトリルを含む有機溶媒であることが好ましい。この時、低級アルコール
としてより好ましくは、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール
、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、およびｔｅｒｔ−ブタノールからなる群より選
ばれるいずれかのアルコールである。
【００３６】
また、本発明の塗布用組成物は、機能性キレート剤が化学改質剤（キレート安定化剤）
の役割を果たすことによってある程度安定化されているため、さらに水を添加してもよい
。この時の水の添加量は、金属アルコキシドおよび／または金属塩に対して２当量以上６
当量以下であることが好ましい。
【００３７】
また、析出が起こらないように塗布用組成物をさらに安定化させるため、上述した本発
明の塗布用組成物に対し、さらに化学改質剤を添加してもよい。この時、化学改質剤とし
ては、キレート安定化剤であるβ−ジケトンを用いることが好ましい。なお、化学改質剤
の添加量として好ましくは、金属アルコキシドおよび／または金属塩に対して０．５当量
以上６当量以下である。
さらに本発明では、上述した本発明の塗布用組成物に対し、さらに芳香族化合物を添加し
てもよい。この時添加する芳香族化合物としては、本発明における機能性の観点から、有
機色素または有機発光体または有機半導体であることが好ましい。
【００３８】
ところで、以上で述べた塗布用組成物を基材に塗布し、本発明の有機無機ハイブリッド
材料を成膜する製造方法も、本発明に関わるものである。したがって本発明では、本発明
の塗布用組成物を基材上に湿式塗布した後、１００℃以上３００℃以下の温度にて常圧下
または減圧下で焼成する有機無機ハイブリッド材料の製造方法も含むものとする。
【００３９】
さらに、本発明の塗布用組成物が化学改質剤としてβ−ジケトンを含む場合、β−ジケ
トンが金属にキレート配位した状態の紫外吸収スペクトルに対して重なりを持つ波長の紫
外線を照射し、その後、１００℃以上３００℃以下の温度にて常圧下または減圧下で焼成
してもよい。
【００４０】
なお、上述した製造方法において、湿式塗布の手法としては、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、のいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明を実施することで、金属酸化物マトリクスに直接結合した有機基を有する有機無
機ハイブリッド材料を提供することができる。特に、金属酸化物マトリクスに直接結合し
た有機基が、着色性または発光性または半導体性を発現する機能性の有機無機ハイブリッ
ド材料を提供することができる。
また、本発明を実施することで、本発明の有機無機ハイブリッド材料を合成するための原
料（塗布用組成物）を提供することができる。さらに、その塗布用組成物を用いて本発明
の有機無機ハイブリッド材料を製造する手法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の有機無機ハイブリッド材料を用いた薄膜の概念図である。
【図２】図２は、従来の分子性薄膜の概念図である。
【図３】図３は、芳香族化合物が添加された本発明の有機無機ハイブリッド材料の概念図である。
【図４】図４は、本発明の塗布用組成物を用いた有機無機ハイブリッド材料の作製法を示す図である。
【図５】図５は、本発明の塗布用組成物を用いた有機無機ハイブリッド材料の作製法を示す図である。
【図６】図６は、本発明のエレクトロルミネッセント素子の構造を示す図である。
【図７】図７は、本発明の発光装置の概略図である。
【図８】図８は、本発明の発光装置の概略図である。
【図９】図９は、本発明の発光装置を用いた電気器具の例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の発光装置を用いた電気器具の例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例１で調製した塗布用組成物のＩＲ吸収スペクトルを示す図である。
【図１２】図１２は、実施例２で合成した有機無機ハイブリッド材料のＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【図１３】図１３は、実施例２で合成した有機無機ハイブリッド材料のＰＬスペクトルを示す図である。
【図１４】図１４は、比較例１で合成した従来の金属酸化物薄膜のＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【図１５】図１５は、実施例３で合成した有機無機ハイブリッド材料の電流−電圧特性を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例６で合成した４種のサンプルの写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００４４】
まず、本発明の基本的な概念を、図１を用いて説明する。なお図１では、金属酸化物マ
トリクスとしてアルミナマトリクスを、機能性キレート剤として８−キノリノールを用い
た本発明の有機無機ハイブリッド材料１０２が、基材１０１上に成膜されている場合を例
に説明する。他の金属酸化物マトリクスを用いる場合や、複数の金属元素を有する複合金
属酸化物マトリクスを用いる場合、あるいは他の機能性キレート剤を用いる場合も、基本
原理は全て同様である。
【００４５】
図１に示すように、本発明の基本構成は、金属酸化物マトリクス１０３の金属原子に対
し、機能性キレート剤１０４がペンダント状にキレート配位している状態である。したが
って、機能性キレート剤１０４がキレートを形成したまま金属酸化物マトリクス１０３に
複合化されることになり、従来にない新たな物性（金属酸化物の丈夫な骨格を持ちつつ、
蛍光キレート剤による有機化合物の発光が得られる、など）を期待することができる。
【００４６】
ここで、対比のために、アルミニウムに３つの８−キノリノールが結合した発光性の金
属錯体（Ａｌｑ３）を用いて、その薄膜２０２（蒸着膜等）を基材２０１上に成膜した際
の概念図を図２に示す。この薄膜はＡｌｑ３分子２０３の集合体（分子性薄膜）であり、
分子２０３同士は弱い分子間力により相互作用しているだけである。一方で、図１で示し
た本発明の有機無機ハイブリッド材料で薄膜を形成すれば、Ａｌｑ３と同様の発光特性を
示す上に、金属酸化物マトリクスすなわち共有結合にて膜が形成されているため、耐熱性
や機械強度等にも優れる。
【００４７】
また、本発明の有機無機ハイブリッド材料は、単に有機化合物が金属酸化物マトリクス
に分散された状態ではなく、キレート配位という強い結合で金属酸化物マトリクスと機能
性キレート剤が相互作用している。したがって、相分離のような問題も生じることはない
。
【００４８】
また、図１で示したような有機無機ハイブリッド材料は、金属酸化物マトリクスに機能
性キレート剤という有機基が結合しているため、さらに芳香族化合物を添加して有機無機
ハイブリッド材料を形成したとしても、相分離することはない。その概念を、図３を用い
て説明する。
【００４９】
図３では、図１と同様、金属酸化物マトリクス１０３の金属原子に対し、機能性キレー
ト剤１０４がペンダント状にキレート配位している状態である。この状態に、さらに芳香
族化合物３０１が添加された場合、機能性キレート剤１０４にはπ電子が存在しているた
め、芳香族化合物３０１と機能性キレート剤１０４との間で、π−πスタッキング相互作
用３０２が生じる。このため、相分離のような現象を回避することができるのである。こ
のような観点からは、機能性キレート剤１０４がπ電子を有することが望ましいが、必ず
しもそれに限られることはない。
【００５０】
次に、図１で示したような有機無機ハイブリッド材料を合成する手法として、金属アル
コキシドと機能性キレート剤とを含むゾル（本発明の塗布用組成物）を調製し、ゾル−ゲ
ル法により合成する手法を例示する。そのスキームを図４および図５に示す。なお、図４
および図５では、金属アルコキシドとしてアルミニウムアルコキシドを、機能性キレート
剤として８−キノリノールを用いる場合を例に説明する。他の金属アルコキシドを用いる
場合や、複数のアルコキシドを用いる場合、複数の金属元素を有する複合金属アルコキシ
ドを用いる場合、金属塩を用いる場合、あるいは他の機能性キレート剤を用いる場合も、
基本原理は全て同様である。
【００５１】
図４は、機能性キレート剤を化学改質剤（キレート安定化剤）として兼用する場合であ
る。図４では、金属アルコキシド４０１と機能性キレート剤４０２を２：１［単位；ｍｍ
ｏｌ］の割合で適当な有機溶媒に溶解して反応させた溶液４０３を調製し、加水分解・重
縮合を行い、焼成することにより本発明の有機無機ハイブリッド材料４０４を得ている。
水の添加量としては、金属アルコキシドの金属が通常２価〜６価であるため、金属アルコ
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、加水分解は必ずしも必要では
ない。
【００５２】
また、図４の手法では、機能性キレート剤と化学改質剤（キレート安定化剤）の役割を
８−キノリノールが兼用しているため、８−キノリノールの量を減らしていった場合、安
定化能力が大きく損なわれる。そこで、図５に示すように、他の化学改質剤をさらに添加
してもよい。
【００５３】
すなわち図５では、金属アルコキシド５０１と機能性キレート剤５０２と化学改質剤５
０３を２：１：２［単位；ｍｍｏｌ］の割合で適当な有機溶媒に溶解して反応させた溶液
５０４を調製し、加水分解・重縮合を行い、焼成することにより本発明の有機無機ハイブ
リッド材料５０５を得る例を示してある。水の添加量としては、先に述べたのと同様、金
属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、加水分解は必ずしも
必要ではない。
【００５４】
なおここでは、化学改質剤５０３としてアセト酢酸エチルを用いているが、本発明では
これに限定されるものではなく、析出が起こらないようゾルを安定化し、かつ焼成等によ
って最終的には脱離しやすいものであればよい。また、化学改質剤の添加量は、通常、金
属アルコキシドに対し０．５当量以上あれば効果を及ぼすことができる。また、金属アル
コキシドの金属は通常、６価以下であるため、化学改質剤の添加量は６当量以内が好まし
い。
【００５５】
以上で述べた手法は、図３で示したような有機無機ハイブリッド材料を合成する際も、
同様に適用することができる。すなわち、上述したゾルに対してさらに芳香族化合物を添
加し、同様にゾル−ゲル法により合成すればよいだけである。
【００５６】
なお、上述のようにして調製されたゾルから本発明の有機無機ハイブリッド材料を得る
プロセスとしては、ゾルを基材上に湿式塗布した後、１００℃以上３００℃以下の温度に
て常圧下または減圧下で焼成することによって、ゲル化および焼結を行えばよい。
【００５７】
また、図５で示したように、β−ジケトン（図５ではアセト酢酸エチル）を化学改質剤
として添加している場合は、ゾルを基材上に湿式塗布した後、β−ジケトンが金属原子に
配位した状態（図５であれば、アルミニウムにアセト酢酸エチルが配位した状態）の紫外
吸収スペクトルに対して重なりを持つ波長の紫外線を照射し、β−ジケトンを解離させる
ことによりゲル化を進行させても良い。そしてその後、１００℃以上３００℃以下の温度
にて常圧下または減圧下で焼成することにより、本発明の有機無機ハイブリッド材料を得
ることができる。
【００５８】
ここで、上述した湿式塗布法としては、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。
【００５９】
次に、以下では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を作製するのに用いることができ
る材料を具体的に例示する。本発明の有機無機ハイブリッド材料は、図１で示したように
、少なくとも機能性キレート剤と、金属酸化物マトリクスを有している。
【００６０】
まず、機能性キレート剤としては、フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とす
る複素環とでキレートを形成する有機化合物、フェノール性水酸基とカルボニル基とでキ
レートを形成する有機化合物、フェノール性水酸基とアゾメチン基とでキレートを形成す
る有機化合物、カルボキシル基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とでキレートを形
成する有機化合物、カルボキシル基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物、
カルボキシル基とアゾメチン基とでキレートを形成する有機化合物、ヒドロキシルアミノ
基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物、のいずれかが好ましい。
【００６１】
フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とでキレートを形成する有
機化合物としては、下記構造式（１）〜（８）に示す８−ヒドロキシキノリンおよびその
誘導体が代表的である。また、他の化合物としては、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キ
ノリン（下記構造式（９））、２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾール（下
記構造式（１０））、２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール（下記構造式（
１１））、２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾイミダゾール誘導体（下記構造式（１
２）および（１３））、２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジンおよびその誘導体（下
記構造式（１４）および（１５））などが挙げられる。さらに、下記構造式（１６）〜（
１８）に示すキノキサリン系、フェナジン系、ナフチリジン系の化合物なども適用可能で
あるが、本発明ではこれらに限定されることはない。
【００６２】
【化１】
0005412401.tif 000002
【００６３】
【化２】
0005412401.tif 000003
【００６４】
【化３】
0005412401.tif 000004
【００６５】
フェノール性水酸基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物としては、３−
ヒドロキシフラボン（下記構造式（１９））、５−ヒドロキシフラボン（下記構造式（２
０））などが代表的である。また、下記構造式（２１）〜（２２）で表されるアセトフェ
ノン系、ベンゾフェノン系の化合物なども適用可能であるが、本発明ではこれらに限定さ
れることはない。
【００６６】
【化４】
0005412401.tif 000005
【００６７】
フェノール性水酸基とアゾメチン基とでキレートを形成する有機化合物としては、下記
構造式（２３）〜（２７）に示すサリチリデンアミン誘導体が代表的である。また、下記
構造式（２８）〜（３１）に示すように、サリチリデンアミンの２量体を用いることもで
きる。ただし、本発明ではこれらに限定されることはない。
【００６８】
【化５】
0005412401.tif 000006
【００６９】
【化６】
0005412401.tif 000007
【００７０】
カルボキシル基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とでキレートを形成する有機化
合物としては、下記構造式（３２）〜（３４）に示すピコリン酸およびその誘導体が代表
的である。また、下記構造式（３５）で表されるピラジン系の化合物なども適用可能であ
るが、本発明ではこれらに限定されることはない。なお、本発明においては、下記構造式
（３２）〜（３５）で示したように、カルボキシル基が共役している炭素原子に直接結合
している構造が、発光性や半導体性の観点から好ましい。
【００７１】
【化７】
0005412401.tif 000008
【００７２】
カルボキシル基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物としては、クマリン
−３−カルボン酸（下記構造式（３６））が代表的である。また、クロモン−３−カルボ
ン酸（下記構造式（３７））なども適用可能であるが、本発明ではこれらに限定されるこ
とはない。なお、本発明においては、下記構造式（３６）〜（３７）で示したように、カ
ルボキシル基が共役している炭素原子に直接結合している構造が、発光性や半導体性の観
点から好ましい。
【００７３】
【化８】
0005412401.tif 000009
【００７４】
カルボキシル基とアゾメチン基とでキレートを形成する有機化合物としては、下記構造
式（３８）〜（４０）で表されるサリチリデンアミノ酸（これらはフェノール性水酸基も
金属に配位するため、上述のフェノール性水酸基とアゾメチン基とでキレートを形成する
有機化合物でもある）や、下記構造式（４１）〜（４３）で表されるベンジリデンアミノ
酸が代表的である。ただし、本発明ではこれらに限定されることはない。なお、本発明に
おいては、下記構造式（３８）〜（４３）で示したように、アゾメチン基の炭素原子に芳
香族環が結合している構造が、発光性や半導体性の観点から好ましい。
【００７５】
【化９】
0005412401.tif 000010
【００７６】
ヒドロキシルアミノ基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物としては、Ｎ
−ベンゾイル−Ｎ−フェニル−ヒドロキシルアミンおよびその誘導体（下記構造式（４４
）および（４５））、Ｎ−シンナモイル−Ｎ−フェニル−ヒドロキシルアミン（下記構造
式（４６））およびその誘導体などが代表的である。ただし、本発明ではこれらに限定さ
れることはない。なお、本発明においては、下記構造式（４４）〜（４６）で示したよう
に、カルボニル基が共役している炭素原子に直接結合している構造か、あるいはヒドロキ
シルアミノ基が共役している炭素原子に直接結合している構造が、発光性や半導体性の観
点から好ましい。
【００７７】
【化１０】
0005412401.tif 000011
【００７８】
一方、金属酸化物マトリクスの金属元素としては、典型金属・遷移金属が可能であるが
、特に、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イット
リウム、ランタン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム
、インジウム等を適用することにより、発光性に関しては有効となる。一方、他の遷移金
属を適用すると、発光性に関しては弱くなる場合が多いが、ｄ−ｄ遷移による可視光領域
の吸収が生じるため、着色性に関しては有効となる。
【００７９】
また、金属酸化物マトリクスを形成するための原料としては、ゾル−ゲル法を前提とす
ると、上述したように金属アルコキシドが好適である。その種類としては、金属のｎ−プ
ロポキシド、イソプロポキシド、ｎ−ブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、ｔｅｒｔ−ブト
キシドなどが挙げられる。なお、ゾル−ゲル法は液相反応を利用するため、これらのアル
コキシドは液状であるか、あるいは有機溶媒に溶解しやすいものが好ましい。
【００８０】
その有機溶媒としては、機能性キレート剤と金属アルコキシドを溶解できるものであれ
ば何であってもよく、低級アルコール類、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリ
ル、クロロフォルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、アセトンなどが挙げられ、これ
らを単独もしくは混合して使用することができる。特に、加水分解・重縮合のための水を
添加することを考慮すると、低級アルコール類、ＴＨＦ、アセトニトリルが水と混合しや
すく好ましい。また、これらの溶媒は焼成により容易に蒸発するのも、好ましい理由の一
つである。
【００８１】
なお、上述した低級アルコール類としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノー
ル、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールな
どを用いることができる。これらのアルコール類は、金属アルコキシドのアルコキシル基
と同類のもの（すなわち、金属アルコキシドとしてｎ−プロポキシドを用いるのであれば
ｎ−プロパノール）を用いることが、アルコキシル基の交換反応を防ぐという観点や、溶
解性の観点から好ましい。
【００８２】
また、化学改質剤としては公知のものを用いることができるが、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に代表されるβ−ジケトンが好ましい。
【００８３】
さらに、図３で示したように、本発明の有機無機ハイブリッド材料に対してさらに芳香
族化合物を添加することが可能であるが、この時の芳香族化合物としては、有機色素や有
機発光体、あるいは有機半導体を用いることができる。有機色素としては、フタロシアニ
ン誘導体、アントラキノン誘導体、ビオラントロン、フェノールフタレイン、マラカイト
グリーンなどが着色用の色素として有用である。有機発光体としては、クマリン誘導体、
ローダミン類、フルオレセインなどの蛍光体の他、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，
Ｃ２’）（アセチルアセトナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、
ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’）（アセチルアセトナト）
イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの燐光体が挙げられる。有機半
導体としては、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’−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’，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）などのホール輸送材料や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ
ｅｒｔ−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）などの電子輸送材料が挙げられる
。
【００８４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、金属酸化物マトリクスに直接結合した有機基を有し、単なる金属酸
化物とはことなる機能を発現することができる材料を提供することを目的とし、合成され
た有機無機ハイブリッド材料について説明する。本発明の有機無機ハイブリッド材料は、
図１で示したように、少なくとも機能性キレート剤と金属酸化物マトリクスを有している
。
【００８５】
まず、機能性キレート剤としては、フェノール性水酸基と、窒素原子をヘテロ原子とす
る複素環とでキレートを形成する有機化合物、フェノール性水酸基とカルボニル基とでキ
レートを形成する有機化合物、フェノール性水酸基とアゾメチン基とでキレートを形成す
る有機化合物、カルボキシル基と、窒素原子をヘテロ原子とする複素環とでキレートを形
成する有機化合物、カルボキシル基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物、
カルボキシル基とアゾメチン基とでキレートを形成する有機化合物、ヒドロキシルアミノ
基とカルボニル基とでキレートを形成する有機化合物、のいずれかが好ましい。
【００８６】
キレートを形成する有機化合物として、例えば、上記構造式（１）〜（４６）に示す化
合物を挙げられるが、本発明ではこれらに限定されることはない。
【００８７】
一方、金属酸化物マトリクスの金属原子としては、種々の典型金属・遷移金属が可能で
あるが、特に、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、
イットリウム、ランタン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、アルミニウム、ガ
リウム、インジウム等を適用することにより、発光性に関しては有効となる。一方、他の
遷移金属を適用すると、発光性に関しては弱くなる場合が多いが、ｄ−ｄ遷移による可視
光領域の吸収が生じるため、着色性に関しては有効となる。
【００８８】
また、金属酸化物マトリクスは、さらに半金属（ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、錫
、ビスマスなど）の酸化物骨格を含んでいても良いが、その中でも特に、シリコンの酸化
物骨格であるシリカ骨格やオルガノシロキサン骨格が好ましい。これらの骨格を導入する
ことにより、低屈折率化といったような光学的性質を付与することができる。なお、オル
ガノシロキサン骨格は有機基を有しているが、その有機基としては、メチル基、フェニル
基、ナフチル基等を適用することができ、特にフェニル基やナフチル基等のπ電子を有す
る有機基が好ましいが、それらに限定されることはない。
【００８９】
さらに、図３で示したように、本発明の有機無機ハイブリッド材料はさらに芳香族化合
物を含むことが可能であるが、この時の芳香族化合物としては、有機色素や有機発光体、
あるいは有機半導体を用いることができる。有機色素としては、フタロシアニン誘導体、
アントラキノン誘導体、ビオラントロン、フェノールフタレイン、マラカイトグリーンな
どが着色用の色素として有用である。有機発光体としては、クマリン誘導体、ローダミン
類、フルオレセインなどの蛍光体の他、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｂｔｐ）
２（ａｃａｃ）などの燐光体が挙げられる。有機半導体としては、ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、
ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡなどのホール輸送材料や、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−
ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの電子輸送材料が挙げられる。
【００９０】
上記の構成にすることにより、金属酸化物マトリクスに直接結合した有機基を有し、単
なる金属酸化物とはことなる機能を発現することができる有機無機ハイブリッド材料を実
現することができる。より具体的には、金属酸化物マトリクスに直接結合した有機基によ
り、着色性または発光性または半導体性を発現する機能性の有機無機ハイブリッド材料を
実現することができる。
【００９１】
なお、着色性を示すためには、少なくとも３５０ｎｍ〜８００ｎｍの間、好ましくは３
８０ｎｍ〜７６０ｎｍの間に吸収スペクトルのピークを有していればよい。可視光の波長
領域は３８０ｎｍ〜７６０ｎｍであるが、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの間に吸収スペクトル
のピークを有していれば、吸収スペクトルの一部が可視光の波長領域にかかるため、着色
性を示す。
【００９２】
また、発光性に関しては、発光波長は特に限定されるものではないが、可視の発光を得
るため、３８０ｎｍ〜７６０ｎｍの波長領域に発光スペクトルのピークを有することが好
ましい。半導体性としては、導電率が１０−１０〜１０３Ｓ／ｃｍの範囲が好ましい。ま
た、有機半導体のように、暗導電率としては絶縁体の範疇であっても薄膜化することによ
り空間電荷制限電流が流れるものは、半導体性を有すると考えてよい。
【００９３】
また、本実施の形態で示した有機無機ハイブリッド材料は、従来問題となっていた、最
終的に金属酸化物マトリクスに有機基が存在しないことによる相溶性の問題を解決するこ
とができる。
【００９４】
（実施の形態２）
以下では、実施の形態１に示した有機無機ハイブリッド材料を合成するための塗布用組
成物について説明する。本発明の塗布用組成物は、少なくとも金属アルコキシドおよび／
または金属塩、機能性キレート剤、および有機溶媒を含んでいる。
【００９５】
なお、機能性キレート剤の具体例に関しては、上述の構造式（１）〜（４６）の如き有
機化合物を用いればよい。機能性キレート剤の添加量は、金属アルコキシドに対して０．
０１等量以上２等量以下が好ましく、さらに好ましくは０．１等量以上１等量以下である
。これらの範囲であれば、効果的に析出を防ぐことができる。
【００９６】
金属アルコキシドの種類としては、金属のメトキシド、エトキシド、ｎ−プロポキシド
、イソプロポキシド、ｎ−ブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、ｔｅｒｔ−ブトキシドなど
が挙げられる。一方、金属塩としては、金属の塩化物、酢酸塩などが挙げられる。これら
金属アルコキシドや金属塩における金属の種類としては、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム等が好ましい。なお、ゾル
−ゲル法は液相反応を利用するため、これらのアルコキシドや塩は液状であるか、あるい
は有機溶媒に溶解しやすいものが好ましい。
【００９７】
また、本発明の有機無機ハイブリッド材料に対し、さらに半金属（ホウ素、シリコン、
ゲルマニウム、錫、ビスマスなど）の酸化物骨格を導入することを考慮し、本発明の塗布
用組成物に半金属のアルコキシドを添加してもよい。この時のアルコキシドの種類として
は、これら半金属のメトキシド、エトキシド、ｎ−プロポキシド、イソプロポキシド、ｎ
−ブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、ｔｅｒｔ−ブトキシドなどが挙げられる。
【００９８】
特に、本発明の有機無機ハイブリッド材料に対し、さらにシリカ骨格またはオルガノシ
ロキサン骨格を導入することを考慮し、本発明の塗布用組成物にアルコキシシランやオル
ガノアルコキシシラン、あるいはオルガノシロキサンを単独または混合して添加してもよ
い。これらを添加した塗布用組成物は沈殿を生じにくく、保存安定性がよいというメリッ
トがある。添加量としては、塗布用組成物内の金属原子数に対して０．５等量以上１０等
量以下が好ましく、特に１等量以上２等量以下の範囲では極めて高い保存安定性が得られ
る。なお、アルコキシシランとしては、テトラメトキシシランやテトラエトキシシラン等
が挙げられる。また、オルガノアルコキシシランとしては、トリエトキシメチルシラン、
トリエトキシフェニルシラン、トリエトキシ−１−ナフチルシラン等が挙げられる。また
、オルガノシロキサンとしては、ポリジメチルシロキサン等が代表的である。
【００９９】
有機溶媒としては、機能性キレート剤と金属アルコキシドを溶解できるものであれば何
であってもよく、低級アルコール類、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、
クロロフォルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、アセトンなどが挙げられ、これらを
単独もしくは混合して使用することができる。特に、加水分解・重縮合のための水を添加
することを考慮すると、低級アルコール類、ＴＨＦ、アセトニトリルが水と混合しやすく
好ましい。また、これらの溶媒は焼成により容易に蒸発するのも、好ましい理由の一つで
ある。
【０１００】
なお、上述した低級アルコール類としては、炭素数が１〜６であることが好ましく、メ
タノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ
−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールなどを用いることができる。これらのアルコール類
は、金属アルコキシドのアルコキシル基と同類のもの（すなわち、金属アルコキシドとし
てｎ−プロポキシドを用いるのであればｎ−プロパノール）を用いることが、アルコキシ
ル基の交換反応を防ぐという観点や、溶解性の観点から好ましい。
【０１０１】
また、本発明の塗布用組成物に水を添加する場合、金属アルコキシドおよび／または金
属塩の金属が通常２価〜６価であるため、金属アルコキシドおよび／または金属塩に対し
て２当量以上６当量以下が好ましい。
【０１０２】
また、本発明の塗布用組成物は化学改質剤を含んでいてもよいが、化学改質剤としては
公知のものを用いることができ、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ベンゾイルアセ
トン等に代表されるβ−ジケトンが好ましい。その他、モノエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、アセトール、アセトイン、酢酸、乳酸、マンデル酸
、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、ジアセチル、エチレンジアミンなどの化学改質剤を用い
ることができる。これら化学改質剤の添加量は、金属アルコキシドおよび／または金属塩
に対し０．５当量以上６当量以下が好ましい。
【０１０３】
さらに、図３で示したように、本発明の有機無機ハイブリッド材料に対してさらに芳香
族化合物を添加することを考慮し、本発明の塗布用組成物は芳香族化合物を含んでいても
よい。この時の芳香族化合物としては、実施形態１で述べた有機色素や有機発光体、ある
いは有機半導体を用いることができる。
【０１０４】
上記した塗布用組成物を用いることより、実施の形態１に示したような、金属酸化物マ
トリクスに直接結合した有機基を有し、単なる金属酸化物とはことなる機能を発現するこ
とができる有機無機ハイブリッド材料を合成することができる。より具体的には、金属酸
化物マトリクスに直接結合した有機基により、着色性または発光性または半導体性を発現
する機能性の有機無機ハイブリッド材料を実現することができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態で示した塗布用組成物を用いて有機無機ハイブリッド材料を合成
することにより、従来問題となっていた、最終的に金属酸化物マトリクスには有機基が存
在しないことによる相溶性の問題を解決することができる。
【０１０６】
ところで、本発明の有機無機ハイブリッド材料の応用範囲としては、ガラス上に塗布す
ることによる着色ガラスや蛍光ガラスへの応用が挙げられる。また、他に有用な応用例と
して、エレクトロルミネッセント素子への応用が挙げられる。以下では、そのエレクトロ
ルミネッセント素子の実施形態について、詳細に説明する。
【０１０７】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を用いたキャリア注入型エレ
クトロルミネッセント素子の構成について、図６（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）で
は基板を省略しているが、陽極６０１、陰極６０３のいずれの側に基板があっても良い。
【０１０８】
図６（ａ）は、本発明の有機無機ハイブリッド材料からなる発光層６０２を、陽極６０
１と陰極６０３の間に挟んだ構造のエレクトロルミネッセント素子である。この時、マト
リクスに結合した機能性キレート剤が電子輸送性を示す場合は、上述したようなホール輸
送材料をさらに添加することが好ましい。また、マトリクスに結合した機能性キレート剤
がホール輸送性を示す場合は、上述したような電子輸送材料をさらに添加することが好ま
しい。なぜならば、それらの添加物を加えることで、キャリアの注入・輸送バランスを向
上させ、発光効率を向上させることができるからである。さらに、上述したような有機発
光体（蛍光体や燐光体）を添加し、その発光を取り出しても良い。無論、機能性キレート
剤からの発光を取り出しても良い。
【０１０９】
また、機能性キレート剤は半導体性を示す（キャリアを運ぶ担い手となる）一方で、金
属酸化物マトリクスの多くは絶縁性を示すため、機能性キレート剤の量が少なくなると発
光層６０２が絶縁体となってしまう。したがって本実施の形態１のように、本発明の有機
無機ハイブリッド材料をキャリア注入型エレクトロルミネッセント素子に適用する場合は
、機能性キレート剤の金属原子に対する割合は０．１当量以上が好ましい。
【０１１０】
陽極６０１の材料としては、仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。陽
極側を光の取り出し方向とするのであれば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジ
ウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電性材料を用いればよい。また、陽極側を遮光性
とするのであれば、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ等の単層膜の他、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三層構造等を用いることができる。あるいは、Ｔｉ、Ａｌ等
の反射性電極の上に上述した透明導電性材料を積層する方法でもよい。
【０１１１】
また、陰極６０３の材料としては、仕事関数の小さい導電性材料を用いることが好まし
く、具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土
類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉなど）の他、ＹｂやＥｒ等の
希土類金属を用いて形成することもできる。また、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２、Ｌｉ２Ｏ
等の電子注入層を用いる場合は、アルミニウム等の通常の導電性薄膜を用いることができ
る。また、陰極側を光の取り出し方向とする場合は、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およ
びＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属を含む超薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ
、ＺｎＯ等）との積層構造を用いればよい。あるいは、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属と電子輸送材料を共蒸着した電子注入層を形成し、その上に透明導電膜（ＩＴＯ、Ｉ
ＺＯ、ＺｎＯ等）を積層してもよい。
【０１１２】
なお、陽極６０１と発光層６０２の間には、ホール注入・輸送層を挿入してもよい。ホ
ール注入・輸送層に用いることができる材料としては、先に述べたホール輸送材料を用い
ることができる。その他に、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）、ポリビニルカルバゾール（略称
：ＰＶＫ）などを用いることもできる。また、五酸化バナジウムのような無機半導体の薄
膜や、酸化アルミニウムなどの無機絶縁体の超薄膜も有効である。
【０１１３】
さらに、陰極６０３と発光層６０２の間には、電子注入・輸送層を挿入してもよい。電
子注入・輸送層に用いることができる材料としては、上述した電子輸送材料を用いること
ができる。その他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のよ
うなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超
薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ）
や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。
【０１１４】
なお、本発明では、発光層、ホール注入・輸送層、電子注入・輸送層を含め、陽極と陰
極で挟まれた層のことを電界発光層と称する。
【０１１５】
このようにして得られるエレクトロルミネッセント素子は、機能性キレート剤の種類や
添加する有機発光体の種類を変えることによって、様々な発光色を達成することができる
。また、例えば、構造式（１）はキレート配位することによって黄緑色に、構造式（８）
はキレート配位することによって赤橙色に、構造式（１４）はキレート配位することによ
って青色に、それぞれ発光するため、これらを適当な割合で混合することによって、白色
発光をも容易に達成することができる。
【０１１６】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を用いた真性エレクトロルミ
ネッセント素子の構成について、図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）では基板を省
略しているが、第１電極６１１、第２電極６１３のいずれの側に基板があっても良い。
【０１１７】
図６（ｂ）は、本発明の有機無機ハイブリッド材料からなる発光層６１２を、第１電極
６１１と第２電極６１３の間に挟んだ構造のエレクトロルミネッセント素子である。発光
層６１２には、上述したような有機発光体（蛍光体や燐光体）を添加し、その発光を取り
出しても良い。無論、機能性キレート剤からの発光を取り出しても良い。
【０１１８】
図６（ａ）との違いは、電流が流れないよう発光層６１２を絶縁体とし、さらに交流バ
イアスを印加する手段６１４を用いて駆動することによって、衝突励起による発光（すな
わち真性エレクトロルミネッセンス）を導出する点である。この時、発光層６１２を絶縁
体とするために、実施の形態１とは逆に、機能性キレート剤の金属原子に対する割合は０
．１当量以下が好ましい。
【０１１９】
また、第１電極６１１と発光層６１２との間、あるいは第２電極６１３と発光層６１２
との間に、誘電率の高い誘電体（チタン酸バリウムなど）の層が形成されていてもよい。
【実施例１】
【０１２０】
本実施例では、金属アルコキシドとしてアルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシドを、金属原
子に対してキレートを形成することにより着色性および発光性および半導体性を示す有機
化合物として８−キノリノールを、有機溶媒としてイソプロパノールを、化学改質剤とし
てアセト酢酸エチルを用いた本発明の塗布用組成物（ゾル）の調製法を具体的に例示する
。
【０１２１】
まず、相対湿度を５％以下に保ったグローブボックス内において、０．４９３ｇ（２ｍ
ｍｏｌ）のアルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシド（東京化成工業社製）を２．４０４ｇ（４
０ｍｍｏｌ）の脱水イソプロパノール（関東化学社製）に分散した。次に、撹拌しながら
０．３９０ｇ（３ｍｍｏｌ）のアセト酢酸エチル（キシダ化学社製）を滴下することによ
り、化学改質された金属アルコキシド溶液を調製した。
【０１２２】
これとは別に、同グローブボックス内にて、０．１４５ｇ（１ｍｍｏｌ）の８−キノリ
ノール（東京化成工業社製）を６．０１０ｇ（１００ｍｍｏｌ）の脱水イソプロパノール
に溶解し、さらに０．０９０ｍｌ（約５ｍｍｏｌ）の純水を加えることで、８−キノリノ
ール溶液を調製した。
【０１２３】
そして、得られた８−キノリノール溶液を、上述した金属アルコキシド溶液に撹拌しな
がら滴下した。滴下と同時に、溶液は無色透明から黄色へと変化した。さらに滴下後１時
間撹拌することで、本発明の塗布用組成物（ゾル）を得た。通常の金属錯体の合成で見ら
れるような析出は、全く見られなかった。なお、この時作製したゾルの組成物の比率は、
アルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシド：８−キノリノール：アセト酢酸エチル：水：イソプ
ロパノール＝２：１：３：５：１４０［単位；ｍｍｏｌ］となっている。
【０１２４】
このようにして得られた本発明の塗布用組成物（ゾル）に関し、液膜法によりＩＲ吸収
スペクトルを測定した。測定装置は、赤外分光光度計（サーモニコレー社製）を用いた。
結果を図１１に示す。図１１では、その多くのピークは溶媒であるイソプロパノールに帰
属されるものであるが、エノール型のＣ−Ｏ伸縮振動である１６１０ｃｍ−１付近および
キレート環形成による６員環のＣ＝Ｃ伸縮振動である１５３０ｃｍ−１付近にピークが観
測されており、かつ、ケト型のＣ＝Ｏ伸縮振動である１７３０ｃｍ−１がごくわずかしか
観測されていない。したがって、アセト酢酸エチルのほとんどはキレート環を形成してい
る（化学改質の役割を果たしている）ことを示唆している。また、上述の通り、８−キノ
リノール溶液を滴下すると同時に黄色に着色しているので、８−キノリノールも明らかに
キレート環を形成している。以上のことから、本実施例のゾルにおいては、アセト酢酸エ
チル、８−キノリノール共に、アルミニウムにキレート配位していることがわかった。
【実施例２】
【０１２５】
本実施例では、アルミナマトリクスに８−キノリノールがキレート配位した本発明の有
機無機ハイブリッド材料の合成法を具体的に例示する。
【０１２６】
まず、実施例１で得られたゾルを０．４５μｍのフィルターに通しながら石英基板上に
滴下し、８００ｒｐｍ・３０秒の条件でスピンコートした。スピンコート後、下記表１に
示す４通りの条件にて乾燥・焼成し、（１）〜（４）の計４種類のサンプルを得た。なお
、焼成はガス置換炉内において窒素雰囲気下で行った。
【０１２７】
【表１】
0005412401.tif 000012
【０１２８】
紫外・可視分光光度計（日本分光社製）を用い、（１）〜（４）の各サンプルのＵＶ−
Ｖｉｓ吸収スペクトルを測定した。結果を図１２に示す。図１２に示す通り、（２）と（
３）を比較すると、（２）における２６０〜２７０ｎｍのブロードなスペクトルが、（３
）では２６０ｎｍのシャープなスペクトルに変化している。８−キノリノールが金属とキ
レート環を形成すると、３７０〜３８０ｎｍおよび２６０ｎｍ付近の二箇所に吸収が観測
される。一方、アセト酢酸エチルが金属とキレート環を形成すると、２７０ｎｍ付近に吸
収が観測される（比較例１にて後述）。したがって、８０℃以下においては、８−キノリ
ノールおよびアセト酢酸エチルの両方が配位しており、２６０ｎｍと２７０ｎｍの吸収が
重なってブロードな吸収が現れていると考えられる。また、１５０℃で焼成すると、アセ
ト酢酸エチルのキレート配位はほとんどが外れる一方で、８−キノリノールのキレート配
位は残っているため、２６０ｎｍ付近のシャープなピークが残ったと考えられる（実際、
３７０〜３８０ｎｍの吸収も消失しておらず、サンプルの色も黄色を呈していることから
、キレート配位した状態の８−キノリノールは残っていることが示唆される）。
【０１２９】
ゾル−ゲル法では、焼成によりアセト酢酸エチルのような化学改質剤が脱離し、金属酸
化物マトリクス（金属−酸素−金属の結合）が形成されることが知られている。したがっ
て、図１２から、（３）および（４）のサンプル（すなわち１５０℃〜２００℃の焼成条
件）においては、アルミナマトリクスが形成され、かつ機能性キレート剤である８−キノ
リノールがアルミニウムに配位した状態であると言える。以上のことから、本発明の有機
無機ハイブリッド材料が合成されたことがわかった。
【０１３０】
なお、（３）および（４）は、可視光領域にかかるブロードな吸収（ピークトップは３
７０〜３８０ｎｍである）により黄色に着色しており、本発明を実施することで、着色性
の有機無機ハイブリッド材料が合成できることがわかる。
【０１３１】
また、（３）および（４）のフォトルミネッセンスを測定した結果を図１３に示す。励
起光は３６５ｎｍとした。図１３に示す通り、いずれのサンプルも５３０ｎｍ付近にピー
クを有する黄緑色発光を呈した。したがって、本発明を実施することで、発光性の有機無
機ハイブリッド材料も合成できることがわかる。
【０１３２】
（比較例１）
本比較例では、実施例１のゾルから８−キノリノールを除いた状態の従来のゾル（すな
わち、金属アルコキシドとしてアルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシドを、化学改質剤として
アセト酢酸エチルを、有機溶媒としてイソプロパノールを用いたゾル）を調製し、塗布・
焼成を行った。
【０１３３】
まず、実施例１と同様の手法で、アルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシド：アセト酢酸エチ
ル：水：イソプロパノール＝２：３：５：１４０［単位；ｍｍｏｌ］のゾルを調製した。
次いで、実施例２と同様に石英基板上にスピンコートし、上述した表１の条件（（１）〜
（４））で乾燥・焼成した計４種類のサンプルを得た。
【０１３４】
本比較例における（１）〜（４）の各サンプルのＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルを測定し
た結果を、図１４に示す。図１４に示す通り、アセト酢酸エチルが金属とキレート環を形
成することにより生じる２７０ｎｍ付近の吸収は、焼成温度の上昇に伴い大きく減少して
いく。すなわち、焼成温度の上昇に伴ってアセト酢酸エチルが脱離し、１５０〜２００℃
ではほぼ完全に除去され、ただの非晶質アルミナ薄膜になっていることが示唆される。し
たがって、有機無機ハイブリッド材料を形成することはできなかった。
【０１３５】
また、（１）や（２）の状態（すなわち、８０℃以下の焼成温度）においてはアセト酢
酸エチルのキレート環は残存しているが、着色性・発光性等の機能は全く観測されなかっ
た。
【実施例３】
【０１３６】
本実施例では、本発明の有機無機ハイブリッド材料の電流−電圧特性について、具体的
に例示する。
【０１３７】
まず、実施例１と同様の手法にて、アルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシド：８−キノリノ
ール：アセト酢酸エチル：水：イソプロパノール＝４：１：４：１２：１００［単位；ｍ
ｍｏｌ］のゾルを調整した。
【０１３８】
次に、ＩＴＯからなる電極が２ｍｍ角の大きさで形成されている基板に対し、上述のゾ
ルを０．４５μｍのフィルターに通しながら滴下し、８００ｒｐｍ・６０秒の条件でスピ
ンコートした。スピンコート後、大気雰囲気下にて、８０℃で１時間、次いで２００℃で
２時間焼成し、ＩＴＯ上に本発明の有機無機ハイブリッド材料からなる薄膜を得た。さら
にこの薄膜上に、真空蒸着装置にてＡｌを約１００ｎｍ蒸着した。
【０１３９】
このようにして得られた素子に対し、ＩＴＯをプラスに、Ａｌをマイナスにバイアスし
た時の電流−電圧特性を図１５（ａ）に示す。この素子では、２５Ｖの電圧を印加するこ
とにより、０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流が流れた。また、図１５（ａ）の電流−
電圧特性を両対数プロットすると図１５（ｂ）のようになり、１０Ｖ付近に明確な屈曲点
が現れた。この屈曲点は一般に、オーム電流領域から空間電荷制限電流領域へ移行する際
に現れると考えられているため、本発明の有機無機ハイブリッド材料は十分な量の空間電
荷制限電流を流している、すなわち半導体性を示すことがわかった。
【実施例４】
【０１４０】
本実施例では、金属塩として塩化アルミニウムを、金属原子に対してキレートを形成す
ることにより着色性および発光性および半導体性を示す有機化合物として８−キノリノー
ルを、有機溶媒としてエタノールを用い、さらにアルコキシシランとしてテトラエトキシ
シランを加えた本発明の塗布用組成物（ゾル）の調製法を具体的に例示する。
【０１４１】
まず、０．５３３ｇ（４ｍｍｏｌ）の塩化アルミニウム（キシダ化学社製）と０．５８
１ｇ（４ｍｍｏｌ）の８−キノリノール（東京化成工業社製）を２０ｍｌのエタノールに
溶解させた。次に、これとは別に、１．６６７ｇ（８ｍｍｏｌ）のテトラエトキシシラン
（ＴＥＯＳ）（和光純薬工業社製）を８ｍｌのエタノールに分散した溶液を調製し、上述
のエタノール溶液に加えた。さらに水を４ｍｌ添加した。なお、この時のｐＨは１〜３程
度であった。
【０１４２】
そして、得られた溶液を１．５時間ほど撹拌した後、２日間静置することにより、本発
明の塗布用組成物（ゾル）を得た。なお、この時作製したゾルの組成物の比率は、塩化ア
ルミニウム：８−キノリノール：ＴＥＯＳ＝４：４：８［単位；ｍｍｏｌ］となっている
。また、この塗布用組成物においては、１週間が経過した後においても析出は全く見られ
なかった。
【実施例５】
【０１４３】
本実施例では、金属酸化物マトリクスに加え、シリカ骨格をさらに含む本発明の有機無
機ハイブリッド材料について具体的に例示する。
【０１４４】
まず、実施例４で得られたゾルを０．４５μｍのフィルターに通しながら石英基板上に
滴下し、８００ｒｐｍ・３０秒の条件でスピンコートした。スピンコート後、大気雰囲気
下にて、６０℃で１時間乾燥し、次いで１５０℃で２時間焼成することにより本発明の有
機無機ハイブリッド材料を得た。
【０１４５】
得られた有機無機ハイブリッド材料をＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡまたはＸＰＳと呼ば
れる）により分析したところ、ＳｉＯ２（シリカ）骨格を示す１０３ｅＶ付近、およびＡ
ｌ２Ｏ３（アルミナ）骨格を示す７５ｅＶ付近にピークが検出された。また、原料の塩化
アルミニウムに含まれている塩素の量は、検出限界以下であった。したがって、シリカ骨
格およびアルミナ骨格が形成されていることが示唆される。
【０１４６】
また、実施例２と同様に、３７０〜３８０ｎｍに吸収スペクトルのピークが見られるた
め、８−キノリノールはアルミニウムに対してキレート環を形成していることがわかった
。以上のことから、本発明の有機無機ハイブリッド材料が合成されたことがわかった。
【０１４７】
なお、本実施例の有機無機ハイブリッド材料は、実施例２と同様、可視光領域にかかる
ブロードな吸収（ピークトップは３７０〜３８０ｎｍである）により黄色に着色していた
。また、５３０ｎｍ付近にピークを有する黄緑色発光を呈した。
【実施例６】
【０１４８】
本実施例では、金属塩として塩化アルミニウムを、金属原子に対してキレートを形成す
ることにより着色性および発光性および半導体性を示す有機化合物として８−キノリノー
ルを、有機溶媒としてエタノールを、アルコキシシランとしてテトラエトキシシランを用
いた本発明の塗布用組成物（ゾル）を調製し、それを用いて本発明の有機無機ハイブリッ
ド材料を合成した例を具体的に例示する。また、それに対する比較例を例示する（実施例
６−１および６−２）。
【０１４９】
本実施例では、実施例４と同様の手法にて、下記表２に示すような組成のゾルを調製し
た。エタノールおよび水の量は実施例４と同じとした。実施例６−１では、実施例４と同
様、析出は全く見られなかった。また、実施例６−２では若干の析出が見られたものの、
十分に塗布が可能であった。なお、この時のｐＨは１〜３程度であった。
【０１５０】
【表２】
0005412401.tif 000013
【０１５１】
（比較例２）
８−キノリノールを配位子として有する金属錯体（分子）であるトリス（８−キノリノ
ラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）が単にシリカ中に分散されている状態を作製する
ため、上記表２中に示した組成のゾルを調製した。エタノールおよび水の量は実施例４と
同じとした。本比較例のゾルにおいては、Ａｌｑ３の溶解性が悪く、完全な液状は得られ
なかった。
【０１５２】
（比較例３）
さらに比較のため、上記表２中に示した組成のゾル（すなわち、３価の金属であるアル
ミニウムに対して、配位子の数が飽和するよう、８−キノリノールを３等量加えたもの）
を調製した。エタノールおよび水の量は実施例４と同じとした。
【０１５３】
次に、表２で得られた４種類のゾル（ただし、比較例２のゾルは析出がひどいため、上
澄み液を用いた）をそれぞれ０．４５μｍのフィルターに通しながら石英基板上に滴下し
、８００ｒｐｍ・３０秒の条件でスピンコートした。スピンコート後、大気雰囲気下にて
、６０℃で１時間乾燥し、次いで１２０℃で２時間焼成することにより、Ａ．実施例６−
１のゾルを用いた本発明の有機無機ハイブリッド材料、Ｂ．実施例６−２のゾルを用いた
本発明の有機無機ハイブリッド材料、Ｃ．比較例２のゾルを用いた比較サンプル、Ｄ．比
較例３のゾルを用いた比較サンプル、をそれぞれ得た。いずれも黄色に着色していた。
【０１５４】
これら４種類のサンプルをエタノールに浸漬し、５分放置したところ、サンプルＡおよ
びサンプルＢにおいては着色が剥がれ落ちなかったが、サンプルＣおよびサンプルＤは着
色が剥がれ落ちてしまっていた。その様子を図１６に示す。
【０１５５】
このような結果から、本発明の有機無機ハイブリッド材料であるサンプルＡおよびＢに
おいては、８−キノリノールがアルミナマトリクスに直接結合しているため、容易に有機
基（８−キノリノール）が脱離しなかったものと考えられる。一方、比較サンプルのＣお
よびＤは、単にシリカ中にＡｌｑ３分子が分散している状態であるため、８−キノリノー
ルと金属酸化物マトリクスとの間に相互作用がなく、簡単にＡｌｑ３として溶出してしま
ったものと考えられる。
【実施例７】
【０１５６】
本実施例では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を、キャリア注入型エレクトロルミ
ネッセント素子に応用する例を具体的に例示する。素子構造としては、図６（ａ）で示し
た構造に、ホール注入・輸送層を挿入した構造を用いる。
【０１５７】
まず、絶縁表面を有するガラス基板上に陽極が形成される。材料として透明導電膜であ
るＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成する。陽極の形状は、
２ｍｍ×２ｍｍの大きさとする。
【０１５８】
次に、陽極上に、ＰＥＤＯＴとＰＳＳが混合された水溶液をスピンコートし、１５０℃
にてベークすることによって、約３０ｎｍのホール注入・輸送層を得る。さらに、実施例
１で述べたゾルをホール注入・輸送層の上にスピンコートし、８０℃で１時間、１５０℃
で２時間ベークすることにより、発光層を形成する。このようにして形成されたホール注
入・輸送層と発光層が、電界発光層として機能する。
【０１５９】
最後に、陰極を形成する。なお、本実施例では、アルミニウム・リチウム合金（Ａｌ−
Ｌｉ）を抵抗加熱による真空蒸着法により、１００ｎｍ形成する。
【０１６０】
以上により、本発明のキャリア注入型エレクトロルミネッセント素子が形成される。な
お、本実施例３では、基板上に陽極を形成する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されることはなく、基板上に陰極を形成することもできる。ただし、この場合（すな
わち陽極と陰極とを入れ替えた場合）には、電界発光層の積層順が本実施例で示した場合
と逆になる。
さらに、本実施例では、陽極は透明電極であり、陽極側から電界発光層で生じた光を出射
させる構成としているが、本発明はこれに限定されることはなく、透過率を確保するため
に適した材料を選択することにより陰極側から光を出射させる構成とすることもできる。
【実施例８】
【０１６１】
本実施例では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を表面に塗布したガラス製品につい
て、具体的に例示する。
【０１６２】
まず、実施例１で示したゾルを調製し、透明なガラス瓶を浸積（ディップコート）する
ことにより表面を塗装する。次に、このガラス瓶を８０℃で１時間、１５０℃で２時間ベ
ークすることにより、黄色の着色ガラス瓶が得られる。また、黄緑色蛍光性のガラス瓶が
得られる。
【０１６３】
鉄等の不純物を添加することにより着色させる従来の着色ガラス瓶は、リサイクルが困
難であるという問題を抱えているが、本実施例４で得られたようなガラス瓶は、ガラスの
溶融温度以上に加熱するなどの手法によって表層の有機無機ハイブリッド材料から単離す
ることができるため、容易にリサイクルすることができる。
【実施例９】
【０１６４】
本実施例では、画素部に本発明のキャリア注入型エレクトロルミネッセント素子を有す
る発光装置について、図７を用いて説明する。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す上面
図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された７０１
はソース側駆動回路、７０２は画素部、７０３はゲート側駆動回路である。また、７０４
は封止基板、７０５はシール剤であり、シール剤７０５で囲まれた内側の領域７０６は、
不活性ガスが充填された空間になっていてもよいし、樹脂等の固体が充填されていてもよ
い。
【０１６５】
なお、７０７はソース側駆動回路７０１及びゲート側駆動回路７０３に入力される信号
を伝送するための接続配線であり、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）７０８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よい。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。
【０１６６】
次に、断面構造について図７（Ｂ）を用いて説明する。基板７１０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７０１と、
画素部７０２が示されている。
【０１６７】
なお、ソース側駆動回路７０１はｎチャネル型ＴＦＴ７２３とｐチャネル型ＴＦＴ７２
４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
の形態では、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。
【０１６８】
また、画素部７０２はスイッチング用ＴＦＴ７１１と、電流制御用ＴＦＴ７１２とその
ドレインに電気的に接続された第１の電極７１３とを含む複数の画素により形成される。
なお、第１の電極７１３の端部を覆って絶縁物７１４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。
【０１６９】
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物７１４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７１４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７１４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７１４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。
【０１７０】
第１の電極７１３上には、電界発光層７１５、および第２の電極７１６がそれぞれ形成
されている。ここで、陽極として機能する第１の電極７１３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（インジウムスズ酸化物）膜
、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）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、さらに陽極として機能させることができる。
【０１７１】
また、電界発光層７１５は、本発明の有機無機ハイブリッド材料をその一部または全体
に用いることができる。具体的には、実施例３で述べたような構造を適用すればよい。
【０１７２】
さらに、電界発光層７１５上に形成される第２の電極（陰極）７１６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、ＣａＦ２、またはＣａＮ）を用いればよい。なお、電界発光層７１
５で生じた光が第２の電極７１６を透過させる場合には、第２の電極（陰極）７１６とし
て、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、
酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層
を用いるのが良い。
【０１７３】
さらにシール剤７０５で封止基板７０４を基板７１０と貼り合わせることにより、基板
７１０、封止基板７０４、およびシール剤７０５で囲まれた領域７０６にエレクトロルミ
ネッセント素子７１７が備えられた構造になっている。なお、領域７０６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、シール剤７０５が充填される構成も含む
ものとする。
【０１７４】
なお、シール剤７０５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７０４
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。
【０１７５】
以上のようにして、本発明のキャリア注入型エレクトロルミネッセント素子を有する発
光装置を得ることができる。
【実施例１０】
【０１７６】
本実施例では、図７で示した発光装置において、封止基板７０４側から光を取り出す上
面出射型構造の発光装置を具体的に例示する。その概略図（断面図）を図８（Ａ）に示す
。なお、図８（Ａ）では図７の符号を引用する。
【０１７７】
図８（Ａ）においては、第１の電極７１３を遮光性の陽極、第２の電極７１６を透光性
の陰極とすることで、上面出射構造を形成する。したがって、第１の電極７１３としては
、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。また、第２の電極７１６と
しては、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）との積層
構造を用いればよい。ここでは、第１の電極７１３として窒化チタン膜を、第２の電極７
１６としてＭｇ−Ａｇ合金薄膜とＩＴＯとの積層構造を適用する。
【０１７８】
また、本実施例の発光装置では、本発明の有機無機ハイブリッド材料を用いた白色発光
のエレクトロルミネッセント素子７１７（例えば、実施の形態１で述べたような白色発光
の有機無機ハイブリッド材料を含む構成）を用いてフルカラー化させるため、着色層８１
１と遮光層（ＢＭ）８１２からなるカラーフィルター（簡略化のため、ここではオーバー
コート層は図示しない）を設けている。
【０１７９】
また、エレクトロルミネッセント素子７１７を封止するために、透明保護層８０１を形
成する。この透明保護層８０１としては、スパッタ法（ＤＣ方式やＲＦ方式）やＰＣＶＤ
法により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、炭素を主成分とす
る薄膜（ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、窒化炭素（ＣＮ）膜など）、または
これらの積層を用いることが好ましい。シリコンターゲットを用い、窒素とアルゴンを含
む雰囲気で形成すれば、水分やアルカリ金属などの不純物に対してブロッキング効果の高
い窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲットを用いてもよい。また、透明保
護層は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて形成してもよい。また、透明保護層
に発光を通過させるため、透明保護層の膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。
【０１８０】
なおここでは、エレクトロルミネッセント素子７１７をさらに封止するために、シール
剤７０５のみならず、第２シール剤８０２により図７における領域７０６を充填し、封止
基板７０４と貼り合わせる。この封止作業は、不活性気体雰囲気下で行えばよい。第２シ
ール剤８０２に関しても、シール剤７０５と同様、エポキシ系樹脂を用いるのが好ましい
。
【実施例１１】
【０１８１】
本実施例では、図７で示した発光装置において、基板７１０側と封止基板７０４側の両
方から光を取り出す両面出射型構造の発光装置を具体的に例示する。その概略図（断面図
）を図８（Ｂ）に示す。なお、図８（Ｂ）では図７の符号を引用する。
【０１８２】
図８（Ｂ）においては、基本的な構成は図８（Ａ）と同様であるが、図８（Ａ）と異な
る点は、第１の電極７１３としてＩＴＯ膜やＩＺＯ膜等の透明導電膜を用いる点である。
ここでは、ＩＴＯ膜を用いることで、両面出射型構造の発光装置が実現できる。
【０１８３】
なお、図８（Ｂ）においては、基板７１０側にはカラーフィルターを設けていないが、
カラーフィルターを設けて両面共にフルカラー化しても良い。この場合、基板７１０側に
形成するカラーフィルターは、従来の液晶表示装置等で用いられている手法と同様にして
設ければよい。
【実施例１２】
【０１８４】
本実施例では、本発明のエレクトロルミネッセント素子を有する発光装置を用いて完成
させた様々な電気器具について説明する。
【０１８５】
本発明のエレクトロルミネッセント素子を有する発光装置を用いて作製された電気器具
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（ヘッドマウントディ
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）、ノート型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
（具体的にはデジタルビデオディスク（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。これらの電気器具の具体例を図８に示
す。
【０１８６】
図９（Ａ）は表示装置であり、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。本発明のエレクトロルミネッセン
ト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。なお、表
示装置は、パソコン用、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。
【０１８７】
図９（Ｂ）はノート型パーソナル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。本発明のエレクトロルミネッセント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。
【０１８８】
図９（Ｃ）はモバイルコンピュータであり、本体９３０１、表示部９３０２、スイッチ
９３０３、操作キー９３０４、赤外線ポート９３０５等を含む。本発明のエレクトロルミ
ネッセント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。
【０１８９】
図９（Ｄ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）で
あり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部Ａ９４０３、表示部Ｂ９４０４、記録媒体（
ＤＶＤ等）読み込み部９４０５、操作キー９４０６、スピーカー部９４０７等を含む。表
示部Ａ９４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ９４０４は主として文字情報を表
示するが、本発明のエレクトロルミネッセント素子を有する発光装置をこれら表示部Ａ９
４０３、Ｂ９４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装
置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０１９０】
図９（Ｅ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体９
５０１、表示部９５０２、アーム部９５０３を含む。本発明のエレクトロルミネッセント
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。
【０１９１】
図９（Ｆ）はビデオカメラであり、本体９６０１、表示部９６０２、筐体９６０３、外
部接続ポート９６０４、リモコン受信部９６０５、受像部９６０６、バッテリー９６０７
、音声入力部９６０８、操作キー９６０９、接眼部９６１０等を含む。本発明のエレクト
ロルミネッセント素子を有する発光装置をその表示部９６０２に用いることにより作製さ
れる。
【０１９２】
ここで、図９（Ｇ）は携帯電話であり、本体９７０１、筐体９７０２、表示部９７０３
、音声入力部９７０４、音声出力部９７０５、操作キー９７０６、外部接続ポート９７０
７、アンテナ９７０８等を含む。本発明のエレクトロルミネッセント素子を有する発光装
置をその表示部９７０３に用いることにより作製される。なお、表示部９７０３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。
【０１９３】
図１０ａは両面発光型ノートＰＣであり、キーボード部１００１、ディスプレイ部１０
０２等を含む。このノートＰＣの特徴は、図１０ｂに示すように、表面への発光１００３
と裏面への発光１００４の両方を可能にした点にある。これは、例えば図８（Ｂ）で示し
たような本発明の両面出射型構造の発光装置を、ディスプレイ部１００２に適用すること
で達成される。このような構成とすることで、図１０ｃに示すように、ディスプレイ部１
００２を閉じた状態でも、裏面への発光を利用して画像等を見ることができる。
【０１９４】
以上の様に、本発明のエレクトロルミネッセント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器具に適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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