(57)【要約】【課題】有機化合物と無機化合物を混合してなる材料を用い、かつ従来とは異なる新規な構成の発光素子を提供する。また、有機化合物と無機化合物を混合してなる材料を用い、かつ駆動電圧の低い発光素子を提供する。また、有機化合物と無機化合物を混合してなる材料を用い、かつ耐熱性や耐久性の高い発光素子を提供する。【解決手段】第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる複合層１０３が狭持されている発光素子において、第１の有機化合物および第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物を含む第１の層１１１と、発光を示す第２の有機化合物および第２の無機化合物を含む第２の層１１２と、第３の有機化合物および第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物を含む第３の層とで複合層１０３を構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に、有機化合物と無機化合物とを含む複合層を狭持してなる発光素子であって、前記複合層は、順次積層された第１の層、第２の層、および第３の層で構成され、前記第１の層は、第１の有機化合物と前記第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含み、前記第２の層は、発光を示す第２の有機化合物と第２の無機化合物とを含み、前記第３の層は、第３の有機化合物と前記第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１の有機化合物が、ホール輸送性の有機化合物である請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１の有機化合物が、芳香族アミン骨格を有する有機化合物である請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第３の有機化合物が、電子輸送性の有機化合物である請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第３の有機化合物が、芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体、またはフェナントロリン骨格を有する有機化合物、またはオキサジアゾール骨格を有する有機化合物である請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第１の無機化合物が金属酸化物である発光素子。
【請求項７】
前記金属酸化物が、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物である請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、および酸化レニウムからなる群より選ばれるいずれか金属酸化物である請求項６に記載の発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第１の無機化合物が金属窒化物である発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第２の無機化合物が金属酸化物である発光素子。
【請求項１１】
前記金属酸化物が、周期表第１３族または第１４族のいずれかの金属酸化物である請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記金属酸化物が、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、および酸化ゲルマニウムからなる群より選ばれるいずれかの金属酸化物である請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第２の無機化合物が金属窒化物である発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第３の無機化合物が金属酸化物である発光素子。
【請求項１５】
前記金属酸化物が、アルカリ金属酸化物、またはアルカリ土類金属酸化物、または希土類金属酸化物である請求項１４に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記金属酸化物が、酸化リチウムまたは酸化バリウムである請求項１４に記載の発光素子。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第３の無機化合物が金属窒化物である発光素子。
【請求項１８】
前記金属窒化物が、アルカリ金属窒化物、またはアルカリ土類金属窒化物、または希土類金属窒化物である請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記金属窒化物が、窒化リチウム、窒化マグネシウム、および窒化カルシウムからなる群より選ばれるいずれかの金属窒化物である請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２０】
一対の電極間に、有機化合物と無機化合物とを含む複合層を狭持してなる発光素子であって、前記複合層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、および第４の層で構成され、前記第１の層は、第１の有機化合物と前記第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含み、前記第２の層は、発光を示す第２の有機化合物と第２の無機化合物とを含み、前記第３の層は、第３の有機化合物と前記第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含み、前記第４の層は、第４の有機化合物と前記第４の有機化合物に対して電子受容性を示す第４の無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２１】
前記第１の有機化合物および／または前記第４の有機化合物が、ホール輸送性の有機化合物である請求項２０に記載の発光素子。
【請求項２２】
前記第１の有機化合物および／または前記第４の有機化合物が、芳香族アミン骨格を有する有機化合物である請求項２０に記載の発光素子。
【請求項２３】
前記第３の有機化合物が、電子輸送性の有機化合物である請求項２０に記載の発光素子。
【請求項２４】
前記第３の有機化合物が、芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体、またはフェナントロリン骨格を有する有機化合物、またはオキサジアゾール骨格を有する有機化合物である請求項２０に記載の発光素子。
【請求項２５】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第１の無機化合物および／または前記第４の無機化合物が金属酸化物である発光素子。
【請求項２６】
前記金属酸化物が、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物である請求項２５に記載の発光素子。
【請求項２７】
前記金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、および酸化レニウムからなる群より選ばれるいずれかの金属酸化物である請求項２５に記載の発光素子。
【請求項２８】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第１の無機化合物および／または前記第４の無機化合物が金属窒化物である発光素子。
【請求項２９】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第２の無機化合物が金属酸化物である発光素子。
【請求項３０】
前記金属酸化物が、周期表第１３族または第１４族のいずれかの金属酸化物である請求項２９に記載の発光素子。
【請求項３１】
前記金属酸化物が、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、および酸化ゲルマニウムからなる群より選ばれるいずれかの金属酸化物である請求項２９に記載の発光素子。
【請求項３２】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第２の無機化合物が金属窒化物である発光素子。
【請求項３３】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第３の無機化合物が金属酸化物である発光素子。
【請求項３４】
前記金属酸化物が、アルカリ金属酸化物、またはアルカリ土類金属酸化物、または希土類金属酸化物である請求項３３に記載の発光素子。
【請求項３５】
前記金属酸化物が、酸化リチウムまたは酸化バリウムである請求項３３に記載の発光素子。
【請求項３６】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第３の無機化合物が金属窒化物である発光素子。
【請求項３７】
前記金属窒化物が、アルカリ金属窒化物、またはアルカリ土類金属窒化物、または希土類金属窒化物である請求項３６に記載の発光素子。
【請求項３８】
前記金属窒化物が、窒化リチウム、窒化マグネシウム、および窒化カルシウムからなる群より選ばれるいずれかの金属窒化物である請求項３６に記載の発光素子。
【請求項３９】
請求項１乃至請求項３８のいずれか一項に記載の発光素子を有する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】
本発明は発光素子に関する。特に、有機化合物と無機化合物とを混合した複合層からなる発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置の関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光性の有機化合物を用いた発光素子（有機発光ダイオード［ＯＬＥＤ］、あるいは有機ＥＬ素子と呼ばれているが、以下では有機ＥＬ素子と称する）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。
【０００３】
有機ＥＬ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（発光層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子およびホールがそれぞれ発光層に輸送され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子およびホール）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００４】
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。
【０００５】
このような有機ＥＬ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、有機ＥＬ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。
【０００６】
また、有機ＥＬ素子は膜状に形成されるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００７】
しかしながら、これら有機ＥＬ素子は耐久性や耐熱性に問題があり、有機ＥＬ素子の発展の大きな妨げとなっている。有機ＥＬ素子は通常、下記非特許文献１に代表されるように、有機化合物を用いた有機薄膜を積層して形成されているため、有機化合物の低い耐久性や有機薄膜の脆弱さが上述の問題の要因であると考えられる。
【０００８】
一方では、有機薄膜ではなく、有機化合物と無機化合物を混合した層を用い、発光素子を形成するという試みもなされている。例えば、下記特許文献１では、金属酸化物中に蛍光性有機分子を分散させた発光層を用いた発光素子が開示されている。また、下記特許文献２では、シリカマトリックス中に有機化合物（ホール輸送性化合物、電子輸送性化合物、発光性化合物）を共有結合を介して分散した層を積層して形成した発光素子も開示されている。これらの文献においては、素子の耐久性や耐熱性が向上すると報告されている。
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）、外１名、アプライド  フィジクス  レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【特許文献１】特開平２−２８８０９２号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１や特許文献２で開示されているような発光素子は、絶縁性である金属酸化物中に有機化合物が単に分散されているだけであるため、従来の有機ＥＬ素子に比べて電流が流れにくくなってしまう（すなわち、ある電流を流すのに必要な電圧が高くなってしまう）という問題がある。
【００１０】
これらの発光素子は、流す電流密度に比例して発光輝度が高くなるため、電流が流れにくいということはすなわち、ある輝度を得るための電圧（すなわち駆動電圧）も高くなってしまうという問題に繋がる。したがって、金属酸化物中に有機化合物が単に分散されているだけでは、耐久性や耐熱性が得られたとしても、駆動電圧の上昇や、それに伴う消費電力の上昇を招いてしまう。
【００１１】
また、ゴミ等に起因する発光素子の短絡を抑制するためには、発光素子の膜厚を厚くすることが効果的であるが、特許文献１や特許文献２で示されているような構成で膜厚を厚くすると、駆動電圧の上昇はさらに顕在化してしまう。つまり、従来の構成では、膜厚を厚くすることは実用的には困難である。
【００１２】
図２は上記特許文献２で開示されている従来の発光素子であり、第１の電極（陽極）２０１と第２の電極（陰極）２０２との間に、シリカマトリクスに有機化合物を分散してなる複合層２０３が狭持されている。すなわち、複合層２０３は全てシリカマトリクスで構成されているが、２１１はシリカマトリクスにホール輸送性化合物を分散したホール輸送層であり、２１３はシリカマトリクスに電子輸送性化合物を分散した電子輸送層であり、２１２はシリカマトリクスに発光性化合物を分散した発光層である。この素子に電圧を印加すると、第１の電極（陽極）２０１からホールが、第２の電極（陰極）２０２から電子がそれぞれ注入され、発光層２１２で再結合し、発光性化合物が発光に至ると考えられる。
【００１３】
この素子におけるキャリア輸送はホール輸送層２１１や電子輸送層２１３が担っているが、絶縁性のシリカマトリクスに有機化合物が分散されているため、電流が流れにくいという問題がある。例えばホール輸送層２１１においては、ホールはホール輸送層２１１中に存在するホール輸送性化合物間をホッピングして移動するのであり、絶縁性であるシリカマトリクスはホールの輸送に関与することはない。むしろ逆に、ホールのホッピングの妨げになってしまう。電子輸送層２１３についても同様のことが言える。したがって当然、従来の有機ＥＬ素子と比較しても駆動電圧は上昇してしまう。
【００１４】
また、素子の短絡を防ぐ、あるいは光学設計を行う目的で複合層２０３の膜厚を厚くしようとしても、上述した駆動電圧の上昇がさらに顕著になってしまうため、複合層２０３の厚膜化も現実的には困難である。
【００１５】
そこで本発明では、有機化合物と無機化合物を混合してなる層を用い、かつ従来とは異なる新規な構成の発光素子を提供することを課題とする。また、有機化合物と無機化合物を混合してなる層を用い、かつ駆動電圧の低い発光素子を提供することを課題とする。また、有機化合物と無機化合物を混合してなる層を用い、かつ短絡を防止しやすい発光素子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】
【００１６】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、有機化合物と、その有機化合物に対して電子を授受できる無機化合物とを含む層を適用することにより、課題を解決できることを見出した。
【００１７】
すなわち本発明の構成は、一対の電極間に、有機化合物と無機化合物とを含む複合層を狭持してなる発光素子であって、前記複合層は、順次積層された第１の層、第２の層、および第３の層で構成され、前記第１の層は、第１の有機化合物と前記第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含み、前記第２の層は、発光を示す第２の有機化合物と第２の無機化合物とを含み、前記第３の層は、第３の有機化合物と前記第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含む発光素子である。
【００１８】
この時、前記第１の有機化合物としては、ホール輸送性の有機化合物であることが好ましく、さらに好ましくは芳香族アミン骨格を有する有機化合物である。また、前記第３の有機化合物としては、電子輸送性の有機化合物であることが好ましく、さらに好ましくは芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体、またはフェナントロリン骨格を有する有機化合物、またはオキサジアゾール骨格を有する有機化合物である。
【００１９】
前記第１の無機化合物としては、金属酸化物または金属窒化物が好ましく、さらに好ましくは周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物である。中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステンが好適である。
【００２０】
前記第２の無機化合物としては、金属酸化物または金属窒化物が好ましく、さらに好ましくは周期表第１３族または第１４族の金属酸化物である。これらの金属酸化物は、前記第２の層中に共存する前記第２の有機化合物の発光を消光しにくいためである。中でも特に、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。
【００２１】
前記第３の無機化合物としては、金属酸化物または金属窒化物が好ましく、さらに好ましくはアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物である。これらの金属酸化物、金属窒化物は電子供与性の高いものが多く、特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムが好適である。
【００２２】
また、本発明の他の構成は、一対の電極間に、有機化合物と無機化合物とを含む複合層を狭持してなる発光素子であって、前記複合層は、順次積層された第１の層、第２の層、第３の層、および第４の層で構成され、前記第１の層は、第１の有機化合物と前記第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含み、前記第２の層は、発光を示す第２の有機化合物と第２の無機化合物とを含み、前記第３の層は、第３の有機化合物と前記第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含み、前記第４の層は、第４の有機化合物と前記第４の有機化合物に対して電子受容性を示す第４の無機化合物とを含む発光素子である。
【００２３】
この時、前記第１の有機化合物および／または前記第４の有機化合物としては、ホール輸送性の有機化合物であることが好ましく、さらに好ましくは芳香族アミン骨格を有する有機化合物である。また、前記第３の有機化合物としては、電子輸送性の有機化合物であることが好ましく、さらに好ましくは芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体、またはフェナントロリン骨格を有する有機化合物、またはオキサジアゾール骨格を有する有機化合物である。
【００２４】
前記第１の無機化合物および／または前記第４の無機化合物としては、金属酸化物または金属窒化物が好ましく、さらに好ましくは周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物である。中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムが好適である。
【００２５】
前記第２の無機化合物としては、金属酸化物または金属窒化物が好ましく、さらに好ましくは周期表第１３族または第１４族の金属酸化物である。これらの金属酸化物は、前記第２の層中に共存する前記第２の有機化合物の発光を消光しにくいためである。中でも特に、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。
【００２６】
前記第３の無機化合物としては、金属酸化物または金属窒化物が好ましく、さらに好ましくはアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物である。これらの金属酸化物、金属窒化物は電子供与性の高いものが多く、特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムが好適である。
【００２７】
上述した本発明の発光素子は、単に有機化合物と無機化合物とを混合した層を有する従来の発光素子とは異なり、電流を流しやすく、駆動電圧を低減できるという特徴があるため、本発明の発光素子を有する発光装置も消費電力を低減できる。したがって、本発明の発光素子を有する発光装置も本発明に含むものとする。
【００２８】
なお、本明細書中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、例えば異方導電性フィルム（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明を実施することにより、有機化合物と無機化合物を混合してなる層を用い、かつ従来とは異なる新規な構成の発光素子を提供することができる。また、有機化合物と無機化合物を混合してなる層を用い、かつ駆動電圧の低い発光素子を提供することができる。また、有機化合物と無機化合物を混合してなる層を用い、かつ短絡を防止しやすい発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
［実施形態１］
図１は本発明の発光素子の素子構造であり、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる複合層１０３が狭持されている発光素子であるが、複合層１０３内の構成は、従来の発光素子（図２）の複合層２０３とは全く異なる。複合層１０３は、図示した通り、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３から構成されており、特に第１の層１１１および第３の層１１３に大きな特徴を有する。
【００３２】
まず、第１の層１１１は、第２の層１１２にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第１の有機化合物と、第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第１の有機化合物と第１の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第１の無機化合物が第１の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第１の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性・輸送性を示す。
【００３３】
したがって第１の層１１１は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）だけでなく、優れた導電性（第１の層１１１においては特に、ホール注入性および輸送性）をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層２１１（図２）では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、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も抑制することができる。
【００３４】
ところで、上述したように、第１の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第１の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−ジ（ｍ−トリル）アミノ］フェニル−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＴＣＴＡなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第１の有機化合物として好適な化合物群である。
【００３５】
一方、第１の無機化合物は、第１の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【００３６】
なお、第１の層１１１は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【００３７】
次に、第３の層１１３について説明する。第３の層１１３は、第２の層１１２に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第３の有機化合物と、第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第３の有機化合物と第３の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第３の無機化合物が第３の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第３の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性・輸送性を示す。
【００３８】
したがって第３の層１１３は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）だけでなく、優れた導電性（第３の層１１３においては特に、電子注入性および輸送性）をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層２１３（図２）では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第３の層１１３を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【００３９】
ところで、上述したように、第３の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第３の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）2）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Ａｌｑ3、Ａｌｍｑ3、ＢｅＢｑ2、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）2、Ｚｎ（ＢＴＺ）2などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第３の有機化合物として好適な化合物群である。
【００４０】
一方、第３の無機化合物は、第３の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【００４１】
なお、第３の層１１３は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【００４２】
次に、第２の層１１２について説明する。第２の層１１２は発光機能を担う層であり、少なくとも発光性の第２の有機化合物と、第２の無機化合物とを含む構成である。第２の層１１２は、図２における発光層２１２と同様の構成でよく、種々の発光性の有機化合物と無機化合物を混合して形成することができる。ただし、第２の層１１２は、第１の層１１１や第３の層１１３に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好ましい。
【００４３】
第２の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'］イリジウム（ピコリナート）（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'｝イリジウム（ピコリナート）（略称：Ｉｒ（ＣＦ3ｐｐｙ）2（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）2（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3'］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）2（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）2（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3'］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）2（ａｃａｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【００４４】
また、第２の層１１２においては、上述した発光を示す第２の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＴＣＴＡ、Ａｌｑ3、Ａｌｍｑ3、ＢｅＢｑ2、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）2、Ｚｎ（ＢＴＺ）2、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＰＢＩ、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＰＶＢｉなどの他、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）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。なお、このように第２の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第２の有機化合物を効率良く発光させるため、第２の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第２の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい（それにより、第２の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる）。あるいはまた、他の機能として、第２の有機化合物と共に発光を示してもよい（それにより、白色発光なども可能となる）。
【００４５】
前記第２の無機化合物としては、第２の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属ハロゲン化物や金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第１３族または第１４族の金属酸化物は、第２の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはなく、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムを用いることもできる。
【００４６】
なお、第２の層１１２は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【００４７】
次に、第１の電極１０１および第２の電極１０２に用いることのできる材料について述べる。第１の電極１０１は仕事関数の大きい材料（具体的には４．５ｅＶ以上の材料）が好ましく、第２の電極１０２は仕事関数の小さい材料（具体的には３．５ｅＶ以下の材料）が好ましい。しかしながら、第１の層１１１のホール注入・輸送特性や、第３の層１１３の電子注入・輸送特性が優れているため、第１の電極１０１、第２の電極１０２共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。
【００４８】
第１の電極１０１および第２の電極１０２は、少なくとも一方または両方が光透過性であればよい。その場合、具体的には透明導電膜を用いればよく、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）などを用いることができる。また、第１の電極１０１および第２の電極１０２のいずれか一方は遮光性（特に反射性）であってもよく、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。さらに、第１の電極１０１および第２の電極１０２は、アルミニウム、銀、金などの金属薄膜と上述した透明導電膜とを積層し、ハーフミラーとして作用する電極としてもよい。
【００４９】
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、本発明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。
【００５０】
図３は、複合層１０３が、基板１００側から第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３の順で構成されているケースである。この時、第１の電極１０１を光透過性とし、第２の電極１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図３（ａ）のように基板１００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極１０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極１０２を光透過性とすることで、図３（ｂ）のように基板１００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。
【００５１】
図４は、複合層１０３が、基板１００側から第３の層１１３、第２の層１１２、第１の層１１１の順で構成されているケースである。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。
【００５２】
以上で述べたように、本発明の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に狭持された層が、全て有機化合物と無機化合物が複合された複合層１０３から成っている。そして、それだけではなく、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入・輸送性という機能が得られる層（すなわち、第１の層１１１および第３の層１１３）が設けられている新規な有機・無機複合型の発光素子である。このような構成は、図２で示した発光素子はもちろんのこと、従来の有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子とも異なる発光素子であるので、以下では本発明の発光素子のことをコンポジット・エレクトロルミネッセント素子（ＣＥＬ素子）と呼ぶ。
【００５３】
なお、複合層１０３は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては公知の種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム（ＥＢ）により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。
【００５４】
また、第１の電極１０１および第２の電極１０２に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。
【００５５】
［実施形態２］
本実施形態２においては、実施形態１とは異なる本発明のＣＥＬ素子の一態様について説明する。素子構造を図５に示す。なお、図５では図１の符号を引用する。
【００５６】
図５は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる複合層１０３が狭持されている発光素子であり、複合層１０３は、図示した通り、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第４の層１１４から構成されている。
【００５７】
第１の電極１０１、第２の電極１０２、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３は、実施形態１（すなわち図１）における各層と同じ構成を適用することができるため、説明を省略する。実施形態１と異なる点は、第３の層１１３と第２の電極１０２との間に、第４の層１１４を設けている点である。
【００５８】
第４の層１１４は、少なくとも第４の有機化合物と、第４の有機化合物に対して電子受容性を示す第４の無機化合物とを含む構成である。したがって、第４の有機化合物としては実施形態１にて列挙した第１の有機化合物と同様のものを、第４の無機化合物としては実施形態１にて列挙した第１の無機化合物と同様のものを用いることができる。ただし、第４の有機化合物は第１の有機化合物と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。また、第４の無機化合物は、第１の無機化合物と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。
【００５９】
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１１３および第４の層１１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子とホールが発生し、第３の層１１３は電子を第２の層１１２に輸送すると同時に、第４の層１１４はホールを第２の電極１０２に輸送する。すなわち、第３の層１１３と第４の層１１４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１１４は、ホールを第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１１４と第２の電極１０２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。
【００６０】
また、実施例１にて後述するように、有機化合物と、その有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物との混合層（すなわち第１の層１１１や第４の層１１４）は、極めて高いホール注入性・輸送性を示す。したがって、本実施形態２のＣＥＬ素子は、実施形態１に比べ、複合層１０３の両側を非常に厚くすることが可能となり、さらに素子の短絡を効果的に防止できる。また、図５を例に取ると、第２の電極１０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の有機化合物が存在する第２の層１１２へのダメージを低減することもできる。さらに、第１の層１１１と第４の層１１４を同じ材料で構成することにより、複合層１０３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。
【００６１】
なお、本実施形態２のＣＥＬ素子においても、実施形態１と同様、第１の電極１０１や第２の電極１０２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、１００は、本発明のＣＥＬ素子を担持する基板である。
【００６２】
図６は、複合層１０３が、基板１００側から第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第４の層１１４の順で構成されているケースである。この時、第１の電極１０１を光透過性とし、第２の電極１０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図６（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６（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６（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。
【００６３】
図７は、複合層１０３が、基板１００側から第４の層１１４、第３の層１１３、第２の層１１２、第１の層１１１の順で構成されているケースである。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７（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７（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７（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。
【００６４】
なお、複合層１０３は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては公知の種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム（ＥＢ）により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。
【００６５】
また、第１の電極１０１および第２の電極１０２に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。
【００６６】
［実施形態３］
本実施形態では、画素部に本発明のＣＥＬ素子を有する発光装置について、図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０２は画素部、８０３はゲート側駆動回路である。また、８０４は封止基板、８０５はシール材であり、シール材８０５で囲まれた内側の領域８０６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。
【００６７】
ソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０３に入力される信号を伝送するための接続配線８０７は、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）８０８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。
【００６８】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。基板８１０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８０１と、画素部８０２が示されている。
【００６９】
なお、ソース側駆動回路８０１はｎチャネル型ＴＦＴ８２３とｐチャネル型ＴＦＴ８２４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回路で形成してもよい。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。
【００７０】
また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極８１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極８１３の端部を覆って絶縁物８１４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。
【００７１】
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物８１４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８１４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８１４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８１４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。
【００７２】
第１の電極８１３上には、複合層８１５、および第２の電極８１６がそれぞれ形成され、ＣＥＬ素子８１７を構成している。第１の電極８１３、複合層８１５、第２の電極８１６の構成としては、先に述べた実施形態１や実施形態２の構成を適用すればよい。
【００７３】
さらにシール材８０５で封止基板８０４を基板８１０と貼り合わせることにより、基板８１０、封止基板８０４、およびシール材８０５で囲まれた領域８０６にＣＥＬ素子８１７が備えられた構造になっている。なお、領域８０６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８０５が充填される構成も含むものとする。
【００７４】
なお、シール材８０５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８０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７５】
以上のようにして、本発明のＣＥＬ素子を有する発光装置を得ることができる。
【００７６】
［実施形態４］
本実施例では、本発明のＣＥＬ素子を有する発光装置を利用して完成させた様々な電気器具について説明する。
【００７７】
本発明は、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）、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、携帯電話機、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９に示す。
【００７８】
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ＣＥＬ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、コンピュータ、テレビ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。本発明のＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、低消費電力の表示装置を提供することができる。また、画素に欠陥が発生しにくく、輝度の経時変化も少ないので、長期に渡って高品位の画像を表示することができる。
【００７９】
図９（Ｂ）は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ＣＥＬ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ＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、特にノート型のコンピュータでは、バッテリーを使った利用形態においても長時間の使用を可能としている。また、画素に欠陥が発生しにくく、輝度の経時変化も少ないので、長期に渡って高品位の画像を表示することができる。
【００８０】
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ＣＥＬ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ＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、モバイルコンピュータの低消費電力化を図ることができる。それにより、一回の充電で、モバイルコンピュータを長時間使用することができる。また、モバイルコンピュータに内蔵するバッテリーを小型化することができるので、モバイルコンピュータの軽量化を図ることができる。
【００８１】
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ＣＥＬ素子を有する発光装置をこれら表示部Ａ９４０３、表示部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。本発明のＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、低消費電力の画像再生装置を提供することができる。また、画素に欠陥が発生しにくく、輝度の経時変化も少ないので、長期に渡って高品位の画像を表示することができる。
【００８２】
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９５０１、表示部９５０２、アーム部９５０３を含む。本発明のＣＥＬ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ＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、低消費電力のゴーグル型ディスプレイを提供することができる。また、画素に欠陥が発生しにくく、輝度の経時変化も少ないので、長期に渡って高品位の画像を表示することができる。
【００８３】
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ＣＥＬ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。本発明のＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、ビデオカメラの低消費電力化を図ることができる。それにより、一回の充電で、ビデオカメラを長時間使用することができる。また、ビデオカメラに内蔵するバッテリーを小型化することができるので、ビデオカメラの軽量化を図ることができる。
【００８４】
ここで、図９（Ｇ）は携帯電話機であり、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９７０７、アンテナ９７０８等を含む。本発明のＣＥＬ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。本発明のＣＥＬ素子は駆動電圧が低いので、携帯電話機の低消費電力化を図ることができる。それにより、一回の充電で、携帯電話機を長時間使用することができる。また、携帯電話機に内蔵するバッテリーを小型化することができるので、携帯電話機の軽量化を図ることができる。
【００８５】
以上の様に、本発明のＣＥＬ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。
【実施例１】
【００８６】
本実施例１では、有機化合物と無機化合物とを混合してなる層について、有機化合物と無機化合物の組み合わせの検討例を例示する。
【００８７】
［成膜例１］
まず、ガラス基板を真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着法によりＮＰＢと酸化モリブデンの混合膜を成膜した。この時、ＮＰＢは０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化モリブデンはＮＰＢに対して１／４の量（重量比）を蒸発させた。したがって、モル比では、ＮＰＢ：酸化モリブデン＝１：１となっている。なお、膜厚は５０ｎｍとした。
【００８８】
このようにして成膜したＮＰＢ：酸化モリブデン混合膜の透過スペクトルを測定した結果を、図１０中の１−Ａに示す。比較のため、ＮＰＢ膜の透過スペクトル（図中１−Ｂ）および酸化モリブデン膜の透過スペクトル（図中１−Ｃ）も合わせて図示した。
【００８９】
図１０からわかる通り、１−Ａの混合膜は、ＮＰＢあるいは酸化モリブデンそれぞれの単独の膜では見られなかった新たな吸収が見られた（図中、丸で囲った部分）。これは、ＮＰＢと酸化モリブデンが電子の授受を行っているためであり、酸化モリブデンがＮＰＢから電子を受け取り、ＮＰＢにホールが発生しているものと考えられる。
【００９０】
したがって、本成膜例１で成膜したＮＰＢ：酸化モリブデン混合膜は、本発明のＣＥＬ素子における第１の層および／または第４の層として用いることができる。
【００９１】
［成膜例２］
成膜例１におけるＮＰＢをｍ−ＭＴＤＡＢに変え、成膜例１と同様にして作製したｍ−ＭＴＤＡＢ：酸化モリブデン混合膜の透過スペクトルを測定した。結果を、図１１中の２−Ａに示す。比較のため、ｍ−ＭＴＤＡＢ膜の透過スペクトル（図中２−Ｂ）および酸化モリブデン膜の透過スペクトル（図中２−Ｃ）も合わせて図示した。
【００９２】
図１１からわかる通り、２−Ａの混合膜は、ｍ−ＭＴＤＡＢあるいは酸化モリブデンそれぞれの単独の膜では見られなかった新たな吸収が見られた（図中、丸で囲った部分）。これは、ｍ−ＭＴＤＡＢと酸化モリブデンが電子の授受を行っているためであり、酸化モリブデンがｍ−ＭＴＤＡＢから電子を受け取り、ｍ−ＭＴＤＡＢにホールが発生しているものと考えられる。
【００９３】
したがって、本成膜例２で成膜したｍ−ＭＴＤＡＢ：酸化モリブデン混合膜は、本発明のＣＥＬ素子における第１の層および／または第４の層として用いることができる。
【００９４】
［成膜例３］
成膜例１におけるＮＰＢをＡｌｑ3に変え、成膜例１と同様にして作製したＡｌｑ3：酸化モリブデン混合膜の透過スペクトルを測定した。結果を、図１２中の３−Ａに示す。比較のため、Ａｌｑ3膜の透過スペクトル（図中３−Ｂ）および酸化モリブデン膜の透過スペクトル（図中３−Ｃ）も合わせて図示した。
【００９５】
図１２からわかる通り、３−Ａの混合膜の透過スペクトルは、Ａｌｑ3単独の透過スペクトル（３−Ｂ）と酸化モリブデン単独の透過スペクトル（３−Ｃ）の単なる重ね合わせであり、新たな吸収は生じていなかった。これは、Ａｌｑ3と酸化モリブデンが電子の授受を行っていないことを示している。つまりこの場合は、酸化モリブデンはＡｌｑ3に対して準位を形成せず、Ａｌｑ3の発光を消光しにくいと言える。
【００９６】
したがって、本成膜例３で成膜したＡｌｑ3：酸化モリブデン混合膜は、本発明のＣＥＬ素子における第２の層として用いることができる。
【実施例２】
【００９７】
本実施例２では、有機化合物と無機化合物とを混合してなる層について、電気特性を調べた結果を記載する。
【００９８】
まず、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。
【００９９】
次に、そのガラス基板を、ＩＴＳＯが形成された面が下方になるように真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着法によりＮＰＢと酸化モリブデンの混合膜を成膜した。この時、ＮＰＢは０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化モリブデンはＮＰＢに対して１／２の量（重量比）を蒸発させた。したがって、モル比では、ＮＰＢ：酸化モリブデン＝１：２となっている。なお、膜厚は５０ｎｍとした。さらにその上に、アルミニウム（Ａｌ）を１５０ｎｍ成膜した。
【０１００】
このようにして得られたＩＴＳＯ＼ＮＰＢ：酸化モリブデン混合膜＼Ａｌの積層構造に関して、電圧−電流特性を調べた結果を図１３に示す。図１３に示す通り、若干下に凸の曲線になっているものの、電圧−電流特性はほぼ直線であり、オーム電流が支配的であることがわかる。したがって、ＩＴＳＯとの間にホール注入障壁はほとんどないと考えられ、ホールを効率良く注入・輸送していることが示唆される。なお、０．５Ｖの電圧を印加した時に流れた電流は１２．９ｍＡであり、電極（ＩＴＳＯ）面積が４ｍｍ2、膜厚が５０ｎｍであるから、この時の抵抗率ρは、ρ＝（０．５／０．０１２９）×（４×１０-6）／（５０×１０-9）＝３．１×１０3［Ωｍ］であった。したがって、半導体の領域であると言える。
【０１０１】
以上の結果から、ＮＰＢ：酸化モリブデン混合膜は、優れたホール注入・輸送特性を有し、本発明のＣＥＬ素子における第１の層および／または第４の層として用いることができる。
【実施例３】
【０１０２】
本実施例３では、実施形態１で開示した本発明のＣＥＬ素子の具体的な構成を例示する。なお、本実施例３では、図１の符号を引用する。
【０１０３】
まず、１１０ｎｍの膜厚でＩＴＳＯが成膜されたガラス基板を用意する。成膜されたＩＴＳＯは、本実施例において第１の電極１０１として作用する。
【０１０４】
次に、第１の電極１０１が形成されたガラス基板を、第１の電極１０１が形成された面が下方になるように真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着法によりＮＰＢと酸化モリブデンを混合した第１の層１１１を形成する。この時、ＮＰＢは０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化モリブデンはＮＰＢに対して１／４の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は１２０ｎｍとする。
【０１０５】
次いで、第１の層１１１上に、第２の層１１２を形成する。本実施例においては、Ａｌｑ3と酸化モリブデン（ＶＩ）との共蒸着法により、Ａｌｑ3と酸化モリブデンが混合された第２の層１１２を形成する。この時、Ａｌｑ3は０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化モリブデンはＡｌｑ3に対して１／４の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は３０ｎｍとする。
【０１０６】
さらに第２の層１１２の上に、第３の層１１３を形成する。本実施例においては、Ａｌｑ3と酸化リチウムとの共蒸着法により、Ａｌｑ3と酸化リチウムが混合された第３の層１１３を形成する。この時、Ａｌｑ3は０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化リチウムはＡｌｑ3に対して７／１００の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は１０ｎｍとする。
【０１０７】
最後に、第２の電極１０２としてＡｌを１５０ｎｍ蒸着し、本発明のＣＥＬ素子を得る。
【実施例４】
【０１０８】
本実施例４では、実施形態２で開示した本発明のＣＥＬ素子の具体的な構成を例示する。なお、本実施例４では、図５の符号を引用する。
【０１０９】
まず、１１０ｎｍの膜厚でＩＴＳＯが成膜されたガラス基板を用意する。成膜されたＩＴＳＯは、本実施例において第１の電極１０１として作用する。
【０１１０】
次に、第１の電極１０１が形成されたガラス基板を、第１の電極１０１が形成された面が下方になるように真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着法によりＮＰＢと酸化モリブデンを混合した第１の層１１１を形成する。この時、ＮＰＢは０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化モリブデンはＮＰＢに対して１／４の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は１２０ｎｍとする。
【０１１１】
次いで、第１の層１１１上に、第２の層１１２を形成する。本実施例においては、Ａｌｑ3とフッ化マグネシウムとの共蒸着法により、Ａｌｑ3とフッ化マグネシウムが混合された第２の層１１２を形成する。この時、Ａｌｑ3は０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、フッ化マグネシウムはＡｌｑ3に対して９／１００の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は３０ｎｍとする。
【０１１２】
さらに第２の層１１２の上に、第３の層１１３を形成する。本実施例においては、Ａｌｑ3と酸化リチウムとの共蒸着法により、Ａｌｑ3と酸化リチウムが混合された第３の層１１３を形成する。この時、Ａｌｑ3は０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化リチウムはＡｌｑ3に対して７／１００の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は１０ｎｍとする。
【０１１３】
さらに第３の層１１３の上に、第４の層１１４を形成する。本実施例においては、第１の層１１１と同様に、ＮＰＢと酸化モリブデンとの共蒸着法により、ＮＰＢと酸化モリブデンが混合された第４の層１１４を形成する。この時、ＮＰＢは０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸発させ、酸化モリブデンはＮＰＢに対して１／４の量（重量比）を蒸発させる。膜厚は１２０ｎｍとする。
【０１１４】
最後に、第２の電極１０２としてＡｌを１５０ｎｍ蒸着し、本発明のＣＥＬ素子を得る。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を示す図。
【図２】従来の発光素子の素子構造を示す図。
【図３】本発明の発光素子の発光方向を示す図。
【図４】本発明の発光素子の発光方向を示す図。
【図５】本発明の発光素子の素子構造を示す図。
【図６】本発明の発光素子の発光方向を示す図。
【図７】本発明の発光素子の発光方向を示す図。
【図８】本発明の発光素子を有する発光装置を示す図。
【図９】本発明の発光装置を用いた電気器具を示す図。
【図１０】有機化合物と無機化合物を混合した膜の透過スペクトルを示す図。
【図１１】有機化合物と無機化合物を混合した膜の透過スペクトルを示す図。
【図１２】有機化合物と無機化合物を混合した膜の透過スペクトルを示す図。
【図１３】有機化合物と無機化合物を混合した膜の電圧−電流特性を示す図。
【符号の説明】
【０１１６】
１００    基板
１０１    第１の電極
１０２    第２の電極
１０３    複合層
１１１    第１の層
１１２    第２の層
１１３    第３の層
１１４    第４の層
２０１    第１の電極（陽極）
２０２    第２の電極（陰極）
２０３    複合層
２１１    ホール輸送層
２１２    発光層
２１３    電子輸送層
８０１    ソース側駆動回路
８０２    画素部
８０３    ゲート側駆動回路
８０４    封止基板
８０５    シール材
８０６    領域
８０７    接続配線
８０８    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
８１０    基板
８１１    スイッチング用ＴＦＴ
８１２    電流制御用ＴＦＴ
８１３    第１の電極
８１４    絶縁物
８１５    複合層
８１６    第２の電極
８１７    ＣＥＬ素子
８２３    ｎチャネル型ＴＦＴ
８２４    ｐチャネル型ＴＦＴ
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    スイッチ
９３０４    操作キー
９３０５    赤外線ポート
９４０１    本体
９４０２    筐体
９４０３    表示部Ａ
９４０４    表示部Ｂ
９４０５    記録媒体読み込み部
９４０６    操作キー
９４０７    スピーカー部
９５０１    本体
９５０２    表示部
９５０３    アーム部
９６０１    本体
９６０２    表示部
９６０３    筐体
９６０４    外部接続ポート
９６０５    リモコン受信部
９６０６    受像部
９６０７    バッテリー
９６０８    音声入力部
９６０９    操作キー
９６１０    接眼部
９７０１    本体
９７０２    筐体
９７０３    表示部
９７０４    音声入力部
９７０５    音声出力部
９７０６    操作キー
９７０７    外部接続ポート
９７０８    アンテナ
【図１】
2006128097.tif 000003
【図２】
2006128097.tif 000004
【図３】
2006128097.tif 000005
【図４】
2006128097.tif 000006
【図５】
2006128097.tif 000007
【図６】
2006128097.tif 000008
【図７】
2006128097.tif 000009
【図８】
2006128097.tif 000010
【図９】
2006128097.tif 000011
【図１３】
2006128097.tif 000012
【図１０】
2006128097.tif 000013
【図１１】
2006128097.tif 000014
【図１２】
2006128097.tif 000015