(57)【要約】【課題】本発明では耐熱性に優れた発光素子を作製することができる複合材料を提供することを課題とする。また、本発明では長時間安定に駆動できる耐久性の高い発光素子を作製することができる複合材料を提供することを課題とする。また、発光素子における電極間の短絡を防止しやすく、消費電力の低い発光素子を作製することができる複合材料を提供することを課題とする。【解決手段】金属原子を有する金属酸化物骨格と、金属原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物とを有する複合材料であり、金属酸化物は有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする。【選択図】図１
2011205131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属原子を有する金属酸化物骨格と、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有機化合物と、を有し、前記金属酸化物は前記有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間に有機物を含む発光性材料を挟み、電極間に電流を流すことで発光す
る素子（発光素子）、及びそれを用いて作製された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機材料による発光素子を用いた発光装置やディスプレイの開発が盛んに行われ
ている。発光素子は、一対の電極間に有機化合物層を挟み込むことで作製されるが、液晶
表示装置と異なりそれ自体が発光するのでバックライトなどの光源がいらない上、素子自
体が非常に薄いため薄型軽量ディスプレイを作製するにあたり非常に有利である。
【０００３】
発光素子の発光機構は、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機
化合物中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る
際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励
起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
電極間に挟まれた有機化合物層は、積層構造となっていることが多く、この積層構造は
「正孔輸送層、発光層、電子輸送層」という、機能分離型の積層構造が代表的である。正
孔と電子が再結合する発光層を挟んで正孔の輸送性が高い材料による層を陽極として機能
する電極側に、電子の輸送性が高い材料による層を陰極側に配置することによって効率良
く正孔及び電子の輸送を行うことが出来、さらに正孔及び電子が再結合する確率も高める
ことができる。このような構造は非常に発光効率が高いため、現在研究開発が進められて
いる発光表示装置はほとんどこのような構造が採用されている（例えば非特許文献１参照
）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｈｉｈａｙａ  Ａｄａｃｈｉ、外３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．２７、Ｎｏ．２、１９８８、ｐｐ．Ｌ２６９−Ｌ２７１
【０００６】
また、他の構造としては陽極として機能する電極側から正孔注入層、正孔輸送層、発光
層、電子輸送層、または正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順
に積層する構造などがあり、それぞれの機能に特化した材料により各層は構成されている
。なお、発光層と電子輸送層の両方の機能を備える層など、これらの機能を２種類以上兼
ねる層であっても良い。
【０００７】
有機化合物層は上記のように積層構造が代表的であるが、単層構造で形成されるものや
、混合層であっても良く、また、発光層に対して蛍光性色素等をドーピングされていても
良い。
【０００８】
ところで、このような発光素子は耐久性や耐熱性に問題がある。このような発光素子は
上記した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為、有機化合物の
薄膜の脆弱さがその要因であると考えられる。
【０００９】
一方で、有機薄膜ではなく、シロキサン結合により構成された骨格中に有機化合物（ホ
ール輸送性化合物、電子輸送性化合物、発光性化合物）を分散した層を適用し、発光素子
を作製した例もある（例えば特許文献１及び非特許文献２参照）。なお、特許文献１にお
いては素子の耐久性や耐熱性が向上するとも報告されている。
【００１０】
発光素子は駆動する際に発熱したり真夏の車中のように過酷な環境の中で用いられるこ
ともあったりすることから、発光素子に用いられる材料の耐熱性は重要なファクターであ
る。
【００１１】
しかし、上記特許文献１や非特許文献２において開示されている発光素子は絶縁性であ
るシロキサン結合により構成された骨格中に有機化合物が分散されている為、従来の発光
素子と比較して電流が流れにくくなってしまう。
【００１２】
これら発光素子は流す電流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
うことは所定の輝度を得る為の電圧（駆動電圧）が高くなってしまう。そして、駆動電圧
が高くなった結果として発光素子を用いて作製した発光装置の消費電力が上昇してしまう
という問題があった。
【００１３】
また、ゴミ等に起因する発光素子の短絡を抑制する為には、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や非特許文献２で示されているような構成の発光素子
において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。
【特許文献１】特開２０００−３０６６６９号公報
【非特許文献２】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）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明では耐熱性に優れた発光素子を作製することができる複合材料を提供す
ることを課題とする。また、本発明では長時間安定に駆動できる耐久性の高い発光素子を
作製することができる複合材料を提供することを課題とする。また、そのどちらも同時に
満たす発光素子を作製することができる複合材料を提供することを課題とする。また、上
記課題を満たしつつ、消費電力の上昇が少ない発光素子を作製することができる複合材料
を提供することを課題とする。
【００１５】
また、発光素子における電極間の短絡を防止しやすく、消費電力の低い発光素子を作製
することができる複合材料を提供することを課題とする。
【００１６】
また、本発明では耐熱性に優れた発光素子を提供することを課題とする。また、本発明
では長時間安定に駆動できる耐久性の高い発光素子を提供することを課題とする。また、
そのどちらも同時に満たす発光素子を提供することを課題とする。また、上記課題を満た
しつつ、消費電力の上昇が少ない発光素子を提供することを課題とする。
【００１７】
また、発光素子における電極間の短絡を防止しやすく、消費電力の低い発光素子を提供
することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決することが出来る本発明の複合材料は、第１の金属原子を有する第１の
金属酸化物骨格と、第１の金属原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物
と、を有し、第１の金属酸化物は有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする
。
【００１９】
上記構成において、有機化合物は、アリールアミン骨格を有する有機化合物であること
を特徴とする。
【００２０】
また、上記構成において、第１の金属原子は、遷移金属であることを特徴とする。具体
的には、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、ニオ
ブのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の複合材料の別の構成としては、第１の金属原子を有する第１の金属酸化
物骨格と、第１の金属原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、を有
し、金属酸化物は有機化合物に対して電子供与性を示すことを特徴とする。
【００２２】
上記構成において、有機化合物は、ピリジン骨格、ピラジン骨格、トリアジン骨格、イ
ミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキ
サゾール骨格及びチアゾール骨格のいずれか一種もしくは複数種を有する有機化合物であ
ることを特徴とする。
【００２３】
また、上記構成において、第１の金属原子は、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属
であることを特徴とする。具体的には、リチウム、カルシウム、バリウムのいずれか一種
または複数種であることを特徴とする。
【００２４】
また、上記構成において、複合材料は、第２の金属酸化物をさらに含んでいてもよい。
例えば、酸化アルミニウムを含んでいてもよい。
【００２５】
なお、以上で述べた本発明の複合材料は、第３の金属酸化物をさらに含んでいてもよい
。第３の金属酸化物としては、酸化珪素が好ましい。
【００２６】
また、本発明の複合材料の別の構成として、第１の金属原子を有する第１の金属酸化物
骨格と、第１の金属原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、第２の
金属原子を有する第２の金属酸化物と、を有し、第２の金属酸化物は有機化合物に対して
電子受容性を示すことを特徴とする。
【００２７】
上記構成において、第１の金属原子の価数は、３価以上６価以下であることを特徴とす
る。また、第１の金属原子は、１３族または１４族の金属原子であることを特徴とする。
具体的には、アルミニウム、ガリウム、インジウムのいずれかであることが好ましい。
【００２８】
また、上記構成において、有機化合物は、アリールアミン骨格を有する有機化合物であ
ることを特徴とする。
【００２９】
また、上記構成において、第２の金属原子は、遷移金属であることを特徴とする。具体
的には、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、ニオ
ブのいずれかであることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の複合材料の別の構成として、第１の金属原子を有する第１の金属酸化物
骨格と、第１の金属原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、第２の
金属原子を有する第２の金属酸化物と、を有し、第２の金属酸化物は有機化合物に対して
電子供与性を示すことを特徴とする。
【００３１】
上記構成において、第１の金属原子の価数は、３価以上６価以下であることを特徴とす
る。また、第１の金属原子は、１３族または１４族の金属原子であることを特徴とする。
具体的には、アルミニウム、ガリウム、インジウムのいずれか一種または複数種であるこ
とが好ましい。
【００３２】
また、上記構成において、有機化合物は、ピリジン骨格、ピラジン骨格、トリアジン骨
格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格
、オキサゾール骨格及びチアゾール骨格のうち一種もしくは複数種を有することを特徴と
する。
【００３３】
また、上記構成において、第２の金属原子は、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属
であることを特徴とする。具体的に、リチウム、カルシウム、バリウムのいずれかである
ことを特徴とする。
【００３４】
なお、以上で述べた本発明の複合材料は、さらに第３の金属酸化物を含んでいてもよい
。第３の金属酸化物としては、酸化珪素が好ましい。
【００３５】
また、本発明の複合材料を発光素子に用いることができる。よって、本発明の発光素子
は、一対の電極間に、発光物質を含む発光層と、複合材料を含む層と、を有し、複合材料
は、上述した複合材料であることを特徴とする。
【００３６】
上記構成において、複合材料を含む層は、一対の電極のいずれかまたは両方に接して設
けられていることが好ましい。
【００３７】
また、上述した発光素子を有する発光装置も本発明の範疇に含める物とする。
【発明の効果】
【００３８】
上記構成を有する本発明の複合材料を用いた発光素子は、耐熱性に優れた発光素子とな
る。また、上記構成を有する本発明の複合材料を用いた発光素子は長時間安定に駆動でき
る発光素子となる。また、上記構成を有する本発明の複合材料を用いた発光素子は耐熱性
に優れ且つ長時間安定に駆動できる発光素子となる。また、本発明の複合材料を用いた発
光素子は、上記効果に加えて消費電力の上昇が少ない発光素子となる。
【００３９】
上記構成を有する本発明の発光素子は、耐熱性に優れた発光素子とすることができる。
また、上記構成を有する本発明の発光素子は長時間安定に駆動できる発光素子とすること
ができる。また、上記構成を有する本発明の発光素子は耐熱性に優れ且つ長時間安定に駆
動できる発光素子とすることができる。また、本発明の構成を有する発光素子は、上記効
果に加えて消費電力の上昇が少ない発光素子とすることができる。
【００４０】
また、短絡を防止しやすく且つ消費電力の低い発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の複合材料の模式図。
【図２】本発明の複合材料における電子授受の様子を表す模式図。
【図３】本発明の複合材料の模式図。
【図４】本発明の複合材料における電子授受の様子を表す模式図。
【図５】本発明の複合材料の模式図。
【図６】本発明の複合材料における電子授受の様子を表す模式図。
【図７】本発明の複合材料の模式図。
【図８】本発明の複合材料における電子授受の様子を表す模式図。
【図９】本発明の複合材料の模式図。
【図１０】本発明の複合材料の模式図。
【図１１】本発明の薄膜発光素子の作製工程を表す図。
【図１２】本発明の薄膜発光素子の作製工程を表す図。
【図１３】表示装置の構成を例示した図。
【図１４】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図１５】本発明が適用可能な電子機器の例示した図。
【図１６】表示装置の構成を例示した図。
【図１７】表示装置の画素回路一例を示す図。
【図１８】表示装置の保護回路の一例を示す図。
【図１９】本発明の発光素子の構成を例示した図。
【図２０】本発明の発光素子の構成を例示した図。
【図２１】実施例及び比較例の吸収スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。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。
【００４３】
なお、本発明において発光素子の一対の電極のうち、電位が高くなるように電圧をかけ
た際、発光が得られる方の電極を陽極として機能する電極言い、電位が低くなるように電
圧をかけた際、発光が得られる方の電極を陰極として機能する電極と言う。
【００４４】
また、本発明において特に断りの無い限り、正孔注入層とは電極から正孔が注入される
為の障壁が電子が注入される障壁より低い物質で形成され、発光層よりも陽極として機能
する電極側に位置している層のことを言い、正孔輸送層とは正孔の輸送性が電子の輸送性
より高い物質で形成され、発光層よりも陽極として機能する電極側に位置している層のこ
とを言う。また、これらの両方の機能を備える層であっても良い。また、電子注入層とは
電極から電子が注入される為の障壁が正孔が注入される障壁より低い物質で形成され、発
光層よりも陰極として機能する電極側に位置している層のことを言い、電子輸送層とは電
子の輸送性が正孔の輸送性より高い物質で形成され、発光層よりも陰極として機能する電
極側に位置している層のことを言う。また、これらの両方の機能を備える層であっても良
い。
【００４５】
（実施の形態１）
図１に本実施の形態における本発明の複合材料の模式図を示す。本実施の形態における
本発明の複合材料は、結合のネットワークを形成した第１の金属酸化物骨格中における一
部または全ての金属に、正孔の注入性及び／又は輸送性を有する有機化合物がキレート配
位しており、さらに当該金属酸化物は有機化合物から電子を受容することができる。この
ような複合材料は図２にその模式図を示したように電子の授受を行うことによって正孔が
発生するため、正孔の注入性や導電性が向上する。図２は、５−ジフェニルアミノ−８−
キノリノールを配位させたモリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）のマトリクスであり、モリブデ
ン酸化物が５−ジフェニルアミノ−８−キノリノールから電子を受容する様子を示した模
式図である。
【００４６】
このような複合材料は金属酸化物骨格を有することから耐熱性や耐久性に優れた材料で
ある。また、当該骨格中の金属に正孔の注入性及び／又は輸送性を有する有機化合物がキ
レート配位していることによって、当該複合材料に当該有機化合物が有する正孔の注入も
しくは輸送性を有せしめることができる。また、骨格を形成する当該金属酸化物は当該有
機化合物から電子を受容することができる為、正孔の注入もしくは輸送性を向上させ、導
電性を向上させることができる。
【００４７】
このような複合材料は発光素子における正孔注入層もしくは正孔輸送層の材料として用
いることが出来、耐熱性に優れた発光素子とすることができる。また、長時間安定に駆動
できる発光素子とすることができる。また、耐熱性に優れ且つ長時間安定に駆動できる発
光素子とすることができる。また、上記効果に加えて消費電力の上昇が少ない発光素子と
することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態の複合材料を正孔注入層もしくは正孔輸送層として形成した発光素
子はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が少ない。そのため、発光素子の一対の電
極のうち、先に形成される方の電極と発光層との間の層の膜厚を厚く形成することができ
、ゴミなどによる発光素子の短絡を低減することができる。膜厚は１００ｎｍ以上あれば
このような不良を有効に低減することが出来る。また、本発明の複合材料は導電性やキャ
リヤ注入、輸送性が向上しており、駆動電圧を大幅に上昇させることなく、すなわち消費
電力を大幅に増大することなく、ゴミなどによる発光素子の短絡を低減できる。
【００４９】
また、第１の金属酸化物骨格中にキレート配位し、当該骨格に正孔注入性又は／及び正
孔輸送性を有せしめる有機化合物としては、アリールアミン骨格を有する有機化合物を用
いることが望ましい。アリールアミン骨格を有する有機化合物の例としては下記構造式（
１）〜（４）が挙げられる。もちろんこれら以外の有機化合物でも第１の金属酸化物骨格
中にキレート配位し、当該骨格に正孔注入性又は／及び正孔輸送性を有せしめることがで
きればどのような有機化合物を用いても構わない。なお、これら有機化合物は一種類のみ
用いてもよいし、複数種類を用いても構わない。複数種類の有機化合物を用いた場合は複
数種類の有機化合物が第１の金属酸化物骨格中の一部または全てにキレート配位した複合
材料を得ることが出来る。
【００５０】
【化１】
2011205131.tif 000003
【００５１】
また、当該金属酸化物骨格を形成し、キレート配位した有機化合物より電子を受容する
ことが出来る金属酸化物の金属種としては、遷移金属を用いることが望ましい。より好ま
しくは、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、ニオ
ブのいずれか一種もしくは複数種であることが望ましい。酸化物骨格は遷移金属のなかか
ら一種もしくは複数種を用いて形成することができる。
【００５２】
また、本実施の形態の複合材料に、さらに他の金属酸化物を添加してもよい。本実施の
形態の複合材料に含まれる有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物と、添加した他
の金属酸化物とは、複合酸化物を形成しても良いし、それぞれ独立した金属酸化物骨格を
形成していてもよい。添加する他の金属酸化物としては、価数の大きい１３族もしくは１
４族の金属酸化物が望ましい。特に、酸化珪素であることが望ましい。図９に、有機化合
物に対し電子受容性を示す金属酸化物（モリブデン酸化物）と、添加した他の金属酸化物
（酸化珪素）とが、複合酸化物を形成している例を示す。価数の大きい他の金属酸化物を
添加することにより、金属酸化物の結合のネットワークがより形成しやすくなる。なお、
本明細書中において、炭素を除く１４族の元素は金属とみなす。
【００５３】
なお、本実施の形態の複合材料において、上述した正孔の注入性もしくは輸送性を有す
る有機化合物の量は、有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物の金属原子１ｍｏｌ
に対して１ｍｏｌ以下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【００５４】
（実施の形態２）
図３に本実施の形態における本発明の複合材料の模式図を示す。本実施の形態における
本発明の複合材料は結合のネットワークを形成した第１の金属酸化物骨格中における一部
または全ての金属に、電子の注入性もしくは輸送性を有する有機化合物がキレート配位し
ており、さらに当該金属酸化物は当該有機化合物に電子を供与することができる。このよ
うな複合材料は図４にその模式図を示したように電子の授受を行うことによって電子が発
生するため、電子の注入性や導電性が向上する。図４は、８−キノリノールを配位させた
カルシウム酸化物を含むマトリクスであり、カルシウム酸化物が有機化合物へ電子を供与
する様子を示した模式図である。
【００５５】
このような複合材料は金属酸化物骨格を有することから耐熱性や耐久性に優れた材料で
ある。また、当該骨格中の金属に電子注入性もしくは輸送性を有する有機化合物がキレー
ト配位していることによって、当該複合材料に当該有機化合物が有する電子の注入もしく
は輸送性を有せしめることができる。また、当該有機化合物は当該金属酸化物骨格から電
子の供与を受けることができる材料からなる為、電子の注入もしくは輸送性を向上させ、
導電性を向上させることができる。
【００５６】
このような複合材料は発光素子における電子注入層もしくは電子輸送層の材料として用
いることが出来、耐熱性に優れた発光素子とすることができる。また、長時間安定に駆動
できる発光素子とすることができる。また、耐熱性に優れ且つ長時間安定に駆動できる発
光素子とすることができる。また、上記効果に加えて消費電力の上昇が少ない発光素子と
することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態の複合材料を電子注入層もしくは電子輸送層として形成した発光素
子はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が少ない。そのため、発光素子の一対の電
極のうち、先に形成される方の電極と発光層との間の層の膜厚を厚く形成することができ
、ゴミなどによる発光素子の短絡を低減することができる。膜厚は１００ｎｍ以上あれば
このような不良を有効に低減することが出来る。また、本発明の複合材料は導電性やキャ
リヤ注入、輸送性が向上しており、駆動電圧を大幅に上昇させることなく、すなわち消費
電力を大幅に増大することなく、ゴミなどによる発光素子の短絡を低減できる。
【００５８】
第１の金属酸化物骨格中にキレート配位し、当該骨格に電子注入性又は／及び電子輸送
性を有せしめる有機化合物としては、ピリジン骨格、ピラジン骨格、トリアジン骨格、イ
ミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキ
サゾール骨格及びチアゾール骨格を少なくとも一つ有する有機化合物を用いることが望ま
しい。その例としては、ピリジン骨格を有する有機化合物として下記構造式（５）〜（１
３）が、ピラジン骨格を有する有機化合物として下記構造式（１４）〜（１６）が、イミ
ダゾール骨格を有する有機化合物として下記構造式（１７）、（１８）が、オキサジアゾ
ール骨格を有する有機化合物として下記構造式（１９）が、チアジアゾール骨格を有する
有機化合物として下記構造式（２０）が、オキサゾール骨格を有する有機化合物として下
記構造式（２１）が、チアゾール骨格を有する有機化合物として下記構造式（２２）が、
挙げられる。もちろんこれら以外の有機化合物でも第１の金属酸化物骨格中にキレート配
位し、当該骨格に電子注入性又は／及び電子輸送性を有せしめることができればどのよう
な有機化合物を用いても構わない。なお、これら有機化合物は一種類のみ用いてもよいし
、複数種類を用いても構わない。複数種類の有機化合物を用いた場合は複数種類の有機化
合物が第１の金属酸化物骨格中の一部または全てにキレート配位した複合材料を得ること
が出来る。
【００５９】
【化２】
2011205131.tif 000004
【００６０】
【化３】
2011205131.tif 000005
【００６１】
【化４】
2011205131.tif 000006
【００６２】
【化５】
2011205131.tif 000007
【００６３】
【化６】
2011205131.tif 000008
【００６４】
【化７】
2011205131.tif 000009
【００６５】
【化８】
2011205131.tif 000010
【００６６】
また、当該金属酸化物骨格を形成し、キレート配位した有機化合物に電子を供与すること
が出来る金属酸化物は、アルカリ金属やアルカリ土類金属の中から１種もしくは複数種を
用いることが好ましい。より好ましくは、リチウム、カルシウム、バリウムのいずれか一
種または複数種を用いることが望ましい。なお単独で酸化物骨格を形成出来ない金属の場
合は複数種をもって酸化物骨格を形成する。すなわち、さらに第２の金属酸化物を添加し
て、酸化物骨格を形成してもよい。例えば、図３に示すように、第２の金属酸化物として
酸化アルミニウムをさらに含み、金属酸化物骨格として、酸化アルミニウムカルシウム複
合酸化物骨格を有していてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態の複合材料に、さらに第３の金属酸化物を添加してもよい。本実施
の形態の複合材料に含まれる有機化合物に対し電子供与性を示す金属酸化物と、添加した
第３の金属酸化物とは、複合酸化物を形成しても良いし、それぞれ独立した金属酸化物骨
格を形成していてもよい。添加する第３の金属酸化物としては、価数の大きい１３族もし
くは１４族の金属酸化物が望ましい。特に、酸化珪素であることが望ましい。価数の大き
い他の金属酸化物を添加することにより、金属酸化物の結合のネットワークがより形成し
やすくなる。
【００６８】
なお、本実施の形態の複合材料において、上述した電子の注入性もしくは輸送性を有す
る有機化合物の量は、第１の金属酸化物の金属原子１ｍｏｌに対して１ｍｏｌ以下、０．
１ｍｏｌ以上が好ましい。
【００６９】
（実施の形態３）
図５に本実施の形態における本発明の複合材料の模式図を示す。本実施の形態における
本発明の複合材料は、結合のネットワークを形成した第１の金属酸化物骨格中における一
部または全ての金属に、正孔の注入性もしくは輸送性を有する有機化合物がキレート配位
しており、当該有機化合物から電子を受容することが可能な第２の金属酸化物がさらに添
加されている。このような複合材料は図６にその模式図を示したように電子の授受を行う
ことによって正孔が発生するため、正孔の注入性や導電性が向上する。図６では５−ジフ
ェニルアミノ−８−キノリノールを配位させたアルミニウム酸化物のマトリクスにモリブ
デン酸化物をさらに有する複合材料において、モリブデン酸化物が５−ジフェニルアミノ
−８−キノリノールから電子を受容する様子を示した模式図である。
【００７０】
このような複合材料は金属酸化物骨格を有することから耐熱性や耐久性に優れた材料で
ある。また、当該骨格中の金属に正孔の注入性もしくは輸送性を有する有機化合物がキレ
ート配位していることによって、当該複合材料に当該有機化合物が有する正孔の注入もし
くは輸送性を有せしめることができる。また、当該有機化合物より電子を受容することが
可能な第２の金属酸化物と当該有機化合物との間で電子の授受が行われることから、正孔
の注入もしくは輸送性を向上させ、導電性を向上させることができる。
【００７１】
このような複合材料は発光素子における正孔注入層もしくは正孔輸送層の材料として用
いることが出来、耐熱性に優れた発光素子とすることができる。また、長時間安定に駆動
できる発光素子とすることができる。また、耐熱性に優れ且つ長時間安定に駆動できる発
光素子とすることができる。また、上記効果に加えて消費電力の上昇が少ない発光素子と
することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態の複合材料を正孔注入層又は／及び正孔輸送層として形成した発光
素子はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が少ない。そのため、発光素子の一対の
電極のうち、先に形成される方の電極と発光層との間の層の膜厚を厚く形成することがで
き、ゴミなどによる発光素子の短絡を低減することができる。膜厚は１００ｎｍ以上あれ
ばこのような不良を有効に低減することが出来る。また、本発明の複合材料は導電性やキ
ャリヤ注入、輸送性が向上しており、駆動電圧を大幅に上昇させることなく、すなわち消
費電力を大幅に増大することなくゴミなどによる発光素子の短絡を低減できる。
【００７３】
第１の金属酸化物骨格中にキレート配位し、当該骨格に正孔注入性又は／及び正孔輸送
性を有せしめる有機化合物としては、図１の構成において複合材料に正孔注入性又は／及
び正孔輸送性を有せしめる有機化合物と同様の材料を用いればよい。具体的には、アリー
ルアミン骨格を有する有機化合物を用いることが望ましく、例えば先に述べた構造式（１
）〜（４）のような有機化合物を用いればよい。
【００７４】
また、キレート配位した有機化合物より電子を受容することが出来る第２の金属酸化物
としては遷移金属酸化物を用いることが望ましい。より好ましくは、チタン、バナジウム
、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、ニオブのいずれか一種もしくは複
数種の酸化物であることが望ましい。
【００７５】
また、第１の金属酸化物骨格を形成する第１の金属原子に制限はないが、結合のネット
ワークを形成するために、価数の大きい金属原子であることが好ましく、具体的には、価
数が３価以上６価以下であることが好ましい。また、１３族もしくは１４族の金属が望ま
しく、特に、アルミニウム、ガリウム、インジウムであることが望ましい。酸化物骨格中
の金属は一種でも良いが、複数種の金属を含んでいても良い。
【００７６】
また、本実施の形態の複合材料に、さらに第３の金属酸化物を添加してもよい。なお、
上述した第１の金属酸化物および第２の金属酸化物と、添加した第３の金属酸化物とは、
複合酸化物を形成しても良いし、それぞれ独立した金属酸化物骨格を形成していてもよい
。添加する第３の金属酸化物としては、価数の大きい１３族もしくは１４族の金属酸化物
が望ましい。特に、酸化珪素であることが望ましい。図１０に、有機化合物に対し電子受
容性を示す第２の金属酸化物（モリブデン酸化物）を含み、有機化合物がキレート配位し
ている第１の金属原子（アルミニウム）を有する第１の金属酸化物（酸化アルミニウム）
と、第３の金属酸化物（酸化珪素）とが、複合酸化物を形成している例を示す。価数の大
きい第３の金属酸化物を添加することにより、金属酸化物の結合のネットワークがより形
成しやすくなる。
【００７７】
なお、本実施の形態の複合材料において、上述した正孔の注入性もしくは輸送性を有す
る有機化合物の量は、第１の金属酸化物の金属原子１ｍｏｌに対して１ｍｏｌ以下、０．
１ｍｏｌ以上が好ましい。また、第２の金属酸化物の金属原子１ｍｏｌに対して１０ｍｏ
ｌ以下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【００７８】
（実施の形態４）
図７に本実施の形態における本発明の複合材料の模式図を示す。本実施の形態における
本発明の複合材料は、結合のネットワークを形成した第１の金属酸化物骨格中における一
部または全ての金属に、電子の注入性もしくは輸送性を有する有機化合物がキレート配位
しており、さらに当該有機化合物に電子を供与することが可能な第２の金属酸化物が添加
されている。このような複合材料は図８にその模式図を示したように電子の授受を行うこ
とによって電子が発生し、電子の注入性や導電性が向上する。図８では８−キノリノール
を配位させたアルミニウム酸化物のマトリクスにカルシウム酸化物（ＣａＯｘ）をさらに
有する複合材料において、カルシウム酸化物が８−キノリノールへ電子を供与する様子を
示した模式図である。
【００７９】
このような複合材料は金属酸化物骨格を有することから耐熱性や耐久性に優れた材料で
ある。また、当該骨格中の金属に電子の注入性もしくは輸送性を有する有機化合物がキレ
ート配位していることによって、当該複合材料に当該有機化合物が有する電子の注入もし
くは輸送性を有せしめることができる。また、当該有機化合物に電子を供与することが可
能な第２の金属酸化物と当該有機化合物との間で電子の授受が行われることから、電子の
注入もしくは輸送性を向上させ、導電性を向上させることができる。
【００８０】
このような複合材料は発光素子における電子注入層もしくは電子輸送層の材料として用
いることが出来、耐熱性に優れた発光素子とすることができる。また、長時間安定に駆動
できる発光素子とすることができる。また、耐熱性に優れ且つ長時間安定に駆動できる発
光素子とすることができる。また、上記効果に加えて消費電力の上昇が少ない発光素子と
することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態の複合材料を電子注入層もしくは電子輸送層として形成した発光素
子はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が少ない。そのため、発光素子の一対の電
極のうち、先に形成される方の電極と発光層との間の層の膜厚を厚く形成することができ
、ゴミなどによる発光素子の短絡を低減することができる。膜厚は１００ｎｍ以上あれば
このような不良を有効に低減することが出来る。また、本発明の複合材料は導電性やキャ
リヤ注入、輸送性が向上しており、駆動電圧を大幅に上昇させることなく、すなわち消費
電力を大幅に増大することなくゴミなどによる発光素子の短絡を低減できる。
【００８２】
第１の金属酸化物骨格中にキレート配位し、当該骨格に電子注入性又は／及び電子輸送
性を有せしめる有機化合物としては、図３の構成において複合材料に電子注入性又は／及
び電子輸送性を有せしめる有機化合物と同様の材料を用いればよい。具体的には、ピリジ
ン骨格、ピラジン骨格、トリアジン骨格、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサ
ジアゾール骨格、チアジアゾール骨格、オキサゾール骨格及びチアゾール骨格を少なくと
も一つ有する有機化合物を用いることが望ましく、例えば先に述べた構造式（５）〜（２
２）のような有機化合物を用いればよい。
【００８３】
また、キレート配位した有機化合物に電子を供与することが出来る第２の金属酸化物と
してはアルカリ金属やアルカリ土類金属の中から１種もしくは複数種の酸化物を用いるこ
とが好ましい。より好ましくは、リチウム、カルシウム、バリウムのいずれか一種または
複数種の酸化物を用いることが望ましい。
【００８４】
また、第１の金属酸化物骨格を形成する第１の金属に制限はないが、１３族もしくは１
４族の金属が望ましい。特に、アルミニウム、ガリウム、インジウムであることが望まし
い。酸化物骨格中の金属は一種でも良いが、複数種の金属を含んでいても良い。
【００８５】
また、本実施の形態の複合材料に、さらに第３の金属酸化物を添加してもよい。なお、
上述した第１の金属酸化物および第２の金属酸化物と、添加した第３の金属酸化物とは、
複合酸化物を形成しても良いし、それぞれ独立した金属酸化物骨格を形成していてもよい
。添加する第３の金属酸化物としては、価数の大きい１３族もしくは１４族の金属酸化物
が望ましい。特に、酸化珪素であることが望ましい。価数の大きい第３の金属酸化物を添
加することにより、金属酸化物の結合のネットワークがより形成しやすくなる。
【００８６】
なお、本実施の形態の複合材料において、上述した電子の注入性もしくは輸送性を有す
る有機化合物の量は、第１の金属酸化物の金属原子１ｍｏｌに対して１ｍｏｌ以下、０．
１ｍｏｌ以上が好ましい。また、第２の金属酸化物の金属原子に対して金属原子１ｍｏｌ
に対して１０ｍｏｌ以下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【００８７】
なお、上述の実施形態１〜４で述べたような本発明の複合材料において、金属酸化物は
水酸基を一部に有していてもよい。
【００８８】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施形態１または２で述べたような本発明の複合材料を、金属アル
コキシドを用いたゾルーゲル法により製造する方法について説明する。
【００８９】
そのスキームを下記式（２３）および（２４）に示す。なお、本実施の形態では、第１
の金属酸化物骨格としてモリブデン酸化物骨格を、正孔の注入性もしくは輸送性を有し、
モリブデン原子にキレート配位することができ、且つモリブデン酸化物が電子を受容する
ことの出来る有機化合物として５−ジフェニルアミノ−８−キノリノールを、それぞれ用
いた複合材料（実施の形態１）を作製する場合を例に説明する。他の金属酸化物骨格を用
いる場合や、複数の金属を有する金属酸化物骨格を用いる場合、あるいは他の有機化合物
を用いる場合も、基本原理は全て同様である。
【００９０】
【化９】
2011205131.tif 000011
【００９１】
【化１０】
2011205131.tif 000012
【００９２】
式（２３）は、第１の金属酸化物における金属原子を含む金属アルコキシド５０１（ここ
ではペンタエトキシモリブデン（Ｖ））と、本発明の複合材料に正孔の注入性もしくは輸
送性を与える有機化合物５０２（ここでは５−ジフェニルアミノ−８−キノリノール）と
、安定化剤５０３（ここではアセト酢酸エチル）と、を２：１：１［単位；ｍｏｌ］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、さらに水を添加して加水
分解を行ったゾル５０５を得る経路を示したものである。この時、有機溶媒としては、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。
【００９３】
また、有機化合物５０２の量は、金属アルコキシド５０１１ｍｏｌに対して１ｍｏｌ以
下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【００９４】
なお、安定化剤５０３は、水を添加した際に、急激な重縮合の進行による沈殿の生成を
抑制するためのものであるが、有機化合物５０２は安定化剤の役割も担うことができるた
め、安定化剤５０３は必ずしも必要ではない。ただし、有機化合物５０２の量が少ない場
合（具体的には金属アルコキシド５０１  １ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下）は、安定
化能力が損なわれるため、安定化剤５０３が添加された方が好ましい。安定化剤５０３と
しては、β−ジケトン、ジアミン、アミノアルコール等の弱いキレート剤が好ましく、具
体的には式（２３）中で示したアセト酢酸エチルの他、アセチルアセトン、ベンゾイルア
セトン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン等が挙げられるが、これらに限定され
ることはない。安定化剤５０３の量は、金属アルコキシド５０１の量１ｍｏｌに対し０．
５ｍｏｌ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５０１の金属は
、６価以下であるため、安定化剤５０３の添加量は金属アルコキシド５０１の量１ｍｏｌ
に対し６ｍｏｌ以下が好ましい。
【００９５】
加水分解に用いる水の添加量としては、金属アルコキシド５０１の金属が２価〜６価で
あるため、金属アルコキシド５０１の量１ｍｏｌに対して２ｍｏｌ以上６ｍｏｌ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。
【００９６】
なお、複合材料として、第２の金属酸化物や第３の金属酸化物をさらに添加した複合材
料を作製する場合は、溶液５０４に対して、第２の金属酸化物の金属を含む第２の金属ア
ルコキシドや、第３の金属酸化物の金属を含む第３の金属アルコキシドを添加すればよい
。この時、適宜上述した安定化剤をさらに添加してもよい。また、第３の金属酸化物とし
て酸化珪素を適用する場合は、第３の金属アルコキシドとしてテトラアルコキシシランを
用いればよいが、この時溶液５０４を酸性またはアルカリ性にするのが好ましい。より好
ましくは、ｐＨ１〜３の酸性である。
【００９７】
式（２４）は、上記で得られたゾル５０５を塗布、焼成して本発明の複合材料５０６を
得るプロセスを示したものである。なお、そのプロセスとしては、ゾル５０５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手
法を用いることが出来る。焼成雰囲気は大気中、不活性気体（窒素、アルゴン等）中のど
ちらでも構わない。また、式（２３）で安定化剤を用いている場合は、この焼成により安
定化剤を除去することが好ましい。
【００９８】
なお、式（２３）で示したように、β−ジケトン（式（２３）ではアセト酢酸エチル）を
安定化剤として添加している場合は、ゾル５０５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（式（２３）であれば、モリブデン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、上述と同様の
手法で焼成することにより、本発明の複合材料５０６を得ることができる。
【００９９】
また、式（２３）で加水分解を行わなかった場合、溶液５０４をそのまま基材上に湿式
塗布し、乾燥させ、水蒸気にて加水分解を行ってもよい。そしてその後、上述と同様の手
法で焼成することにより、本発明の複合材料５０６を得ることができる。
【０１００】
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。
【０１０１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施形態１または２で述べたような本発明の複合材料を、解膠を利
用したゾルーゲル法により製造する方法について説明する。
【０１０２】
そのスキームを下記式（２５）〜（２７）に示す。なお、本実施の形態では、第１の金
属酸化物骨格としてモリブデン酸化物骨格を、正孔の注入性もしくは輸送性を有し、モリ
ブデン原子にキレート配位することができ、且つモリブデン酸化物が電子を受容すること
の出来る有機化合物として５−ジフェニルアミノ−８−キノリノールを、それぞれ用いた
複合材料（実施の形態１）を作製する場合を例に説明する。他の金属酸化物骨格を用いる
場合や、複数の金属を有する金属酸化物骨格を用いる場合、あるいは他の有機化合物を用
いる場合も、基本原理は全て同様である。
【０１０３】
【化１１】
2011205131.tif 000013
【０１０４】
【化１２】
2011205131.tif 000014
【０１０５】
【化１３】
2011205131.tif 000015
【０１０６】
式（２５）は、第１の金属酸化物における金属原子を含む金属塩化物６０１（ここでは
塩化モリブデン（Ｖ））の水溶液に対し、アンモニア水を滴下することで金属水酸化物の
多核沈殿６０２を得、次いで酢酸等の酸を加えて還流する（解膠する）ことにより、第１
のゾル６０３を得る手法を示している。第１のゾル６０３には、適宜適当な有機溶媒を添
加してもよい。
【０１０７】
式（２６）は、式（２５）で得られた第１のゾル６０３に対し、本発明の複合材料に正
孔の注入性もしくは輸送性を与える有機化合物６０４（５−ジフェニルアミノ−８−キノ
リノール）を、第１のゾルにおける金属（ここではモリブデン）１ｍｏｌに対して０．５
ｍｏｌ添加した第２のゾル６０５を得る経路を示したものである。第２のゾル６０５には
、適宜適当な有機溶媒を添加してもよい。
【０１０８】
なお、有機化合物６０４の量は、第１のゾル６０３における金属１ｍｏｌに対して１ｍ
ｏｌ以下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【０１０９】
なお、複合材料として、第２の金属酸化物や第３の金属酸化物をさらに添加した複合材
料を作製する場合は、第２の金属酸化物の金属や第３の金属酸化物の金属を含むゾルを、
上述の第１のゾル６０３と同様に解膠によって作製し、第２のゾル６０５に添加すればよ
い。あるいはまた、第２の金属酸化物の金属を含む第２の金属アルコキシドや、第３の金
属酸化物の金属を含む第３の金属アルコキシドを添加すればよい。この時、適宜安定化剤
や水をさらに添加してもよい。また、第３の金属酸化物として酸化珪素を適用する場合は
、第３の金属アルコキシドとしてテトラアルコキシシランを用いればよいが、この時第２
のゾル６０５を酸性またはアルカリ性にするのが好ましい。より好ましくは、ｐＨ１〜３
の酸性である。
【０１１０】
式（２７）は、上記で得られた第２のゾル６０５を塗布、焼成して本発明の複合材料６
０６を得るプロセスを示したものである。なお、そのプロセスとしては、第２のゾル６０
５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
で焼成する手法を用いることが出来る。焼成雰囲気は大気中、不活性気体（窒素、アルゴ
ン等）中のどちらでも構わない。また、第２のゾル６０５に安定化剤が含まれる場合は、
この焼成により安定化剤を除去することが好ましい。
【０１１１】
なお、第２のゾル６０５に安定化剤が含まれる場合は、第２のゾル６０５を基材上に湿
式塗布した後、安定化剤としてのβ−ジケトンが金属原子に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、上述と同様の手法で焼成することにより、
本発明の複合材料６０６を得ることができる。
【０１１２】
また、第２のゾル６０５が金属アルコキシドを含む場合、第２のゾル６０５を基材上に
湿式塗布し、乾燥させ、水蒸気にて加水分解を行ってもよい。そしてその後、上述と同様
の手法で焼成することにより、本発明の複合材料６０６を得ることができる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、実施形態３または４で述べたような本発明の複合材料を、金属アル
コキシドを用いたゾルーゲル法により製造する方法について説明する。
【０１１５】
そのスキームを下記式（２８）〜（３１）に示す。なお、本実施の形態では、第１の金
属酸化物骨格としてアルミニウム酸化物骨格を、正孔の注入性もしくは輸送性を有し、ア
ルミニウム原子にキレート配位することができる有機化合物として５−ジフェニルアミノ
−８−キノリノールを、該有機化合物に対して電子受容性を示す第２の金属酸化物として
チタン酸化物を、それぞれ用いた複合材料（実施の形態３）を作製する場合を例に説明す
る。他の金属酸化物骨格を用いる場合や、複数の金属を有する金属酸化物骨格を用いる場
合、あるいは他の有機化合物を用いる場合も、基本原理は全て同様である。
【０１１６】
【化１４】
2011205131.tif 000016
【０１１７】
【化１５】
2011205131.tif 000017
【０１１８】
【化１６】
2011205131.tif 000018
【０１１９】
【化１７】
2011205131.tif 000019
【０１２０】
式（２８）は、第１の金属酸化物における金属原子を含む金属アルコキシド７０１（ここ
ではアルミニウムｓｅｃ−ブトキシド）と、本発明の複合材料に正孔の注入性もしくは輸
送性を与える有機化合物７０２（ここでは５−ジフェニルアミノ−８−キノリノール）と
、安定化剤７０３（ここではアセト酢酸エチル）と、を２：１：１［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７０４を調製し、さらに水を添加して加
水分解を行った第１のゾル７０５を得る経路を示したものである。この時、有機溶媒とし
ては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタ
ノール、ｓｅｃ−ブタノール等の低級アルコールの他、ＴＨＦ、アセトニトリル、ジクロ
ロメタン、ジクロロエタン、あるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これ
に限定されることはない。
【０１２１】
また、有機化合物７０２の量は、金属アルコキシド７０１の量１ｍｏｌに対して１ｍｏ
ｌ以下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【０１２２】
なお、安定化剤７０３は、水を添加した際に、急激な重縮合の進行による沈殿の生成を
抑制するためのものであるが、有機化合物７０２は安定化剤の役割も担うことができるた
め、安定化剤７０３は必ずしも必要ではない。ただし、有機化合物７０２の量が少ない場
合（具体的には金属アルコキシド７０１の量１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下）は、安
定化能力が損なわれるため、安定化剤７０３が添加された方が好ましい。安定化剤７０３
としては、β−ジケトン、ジアミン、アミノアルコール等の弱いキレート剤が好ましく、
具体的には式（２８）中で示したアセト酢酸エチルの他、アセチルアセトン、ベンゾイル
アセトン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン等が挙げられるが、これらに限定さ
れることはない。安定化剤７０３の量は、金属アルコキシド７０１の量１ｍｏｌに対し０
．５ｍｏｌ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７０１の金属
は、６価以下であるため、安定化剤７０３の添加量は金属アルコキシド７０１の量１ｍｏ
ｌに対し６ｍｏｌ以下が好ましい。
【０１２３】
加水分解に用いる水の添加量としては、金属アルコキシド７０１の金属が２価〜６価で
あるため、金属アルコキシド７０１  １ｍｏｌに対して２ｍｏｌ以上６ｍｏｌ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。
【０１２４】
式（２９）は、第２の金属酸化物における金属原子を含む金属アルコキシド７０６（こ
こではペンタイソプロポキシチタン（Ｖ））と、安定化剤７０７（ここではアセト酢酸エ
チル）と、を１：１［単位；ｍｏｌ］の割合で適当な有機溶媒に溶解して反応させた溶液
７０８を調製し、さらに水を添加して加水分解を行った第２のゾル７０９を得る経路を示
したものである。この時、有機溶媒としては、第１のゾル７０５と同様のものを用いるこ
とができる。
【０１２５】
加水分解に用いる水の添加量としては、金属アルコキシド７０６の金属が２価〜６価であ
るため、金属アルコキシド７０６の量１ｍｏｌに対して２ｍｏｌ以上６ｍｏｌ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。
【０１２６】
なお、安定化剤７０７は、加水分解を行わない場合は必ずしも必要ではない。安定化剤
７０７としては、上述のものを用いることができる。安定化剤７０７の量は、金属アルコ
キシド７０６の量１ｍｏｌに対し０．５ｍｏｌ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７０６の金属は、６価以下であるため、安定化剤７０７の添加量は
金属アルコキシド７０６の量１ｍｏｌに対し６ｍｏｌ以下が好ましい。
【０１２７】
式（３０）は、第１のゾル７０５と第２のゾル７０９とを混合し、第３のゾル７１０を
得る経路を示したものである。この時、第３のゾル７１０において、有機化合物７０２の
量が、第２の金属アルコキシド７０６の金属の量１ｍｏｌに対し、１０ｍｏｌ以下、０．
１ｍｏｌ以上となるように混合することが好ましい。なお、複合材料として、第３の金属
酸化物をさらに添加した複合材料を作製する場合は、第３のゾル７１０に対して、第３の
金属酸化物の金属を含む第３の金属アルコキシドを添加すればよい。この時、適宜上述し
た安定化剤をさらに添加してもよい。また、第３の金属酸化物として酸化珪素を適用する
場合は、第３の金属アルコキシドとしてテトラアルコキシシランを用いればよいが、この
時第３の金属アルコキシドを酸性またはアルカリ性にするのが好ましい。より好ましくは
、ｐＨ１〜３の酸性である。
【０１２８】
式（３１）は、上記で得られた第３のゾル７１０を塗布、焼成して本発明の複合材料７
１１を得るプロセスを示したものである。なお、そのプロセスとしては、第３のゾルを基
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
する手法を用いることが出来る。焼成雰囲気は大気中、不活性気体（窒素、アルゴン等）
中のどちらでも構わない。また、第３のゾル７１０が安定化剤を含む場合は、この焼成に
より安定化剤を除去することが好ましい。
【０１２９】
なお、β−ジケトン（ここではアセト酢酸エチル）を安定化剤７０３として添加してい
る場合は、第３の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、上述と同様の手法で焼成
することにより、本発明の複合材料７１１を得ることができる。
【０１３０】
また、式（２８）や式（２９）で加水分解を行わなかった場合、第３のゾル７１０をそ
のまま基材上に湿式塗布し、乾燥させ、水蒸気にて加水分解を行ってもよい。そしてその
後、上述と同様の手法で焼成することにより、本発明の複合材料７１１を得ることができ
る。
【０１３１】
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。
【０１３２】
（実施の形態８）
本実施の形態では、実施形態３または４で述べたような本発明の複合材料を、金属アル
コキシドを用い、かつ解膠も利用したゾルーゲル法により製造する方法について説明する
。
【０１３３】
そのスキームを下記式（３２）〜（３５）に示す。なお、本実施の形態では、第１の金
属酸化物骨格としてアルミニウム酸化物骨格を、正孔の注入性もしくは輸送性を有し、ア
ルミニウム原子にキレート配位することができる有機化合物として５−ジフェニルアミノ
−８−キノリノールを、該有機化合物に対して電子受容性を示す第２の金属酸化物として
モリブデン酸化物を、それぞれ用いた複合材料（実施の形態３）を作製する場合を例に説
明する。他の金属酸化物骨格を用いる場合や、複数の金属を有する金属酸化物骨格を用い
る場合、あるいは他の有機化合物を用いる場合も、基本原理は全て同様である。
【０１３４】
【化１８】
2011205131.tif 000020
【０１３５】
【化１９】
2011205131.tif 000021
【０１３６】
【化２０】
2011205131.tif 000022
【０１３７】
【化２１】
2011205131.tif 000023
【０１３８】
式（３２）は、第１の金属酸化物における金属原子を含む金属アルコキシド８０１（こ
こではアルミニウムｓｅｃ−ブトキシド）と、本発明の複合材料に正孔の注入性もしくは
輸送性を与える有機化合物８０２（ここでは５−ジフェニルアミノ−８−キノリノール）
と、安定化剤８０３（ここではアセト酢酸エチル）と、を２：１：１［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８０４を調製し、さらに水を添加して
加水分解を行った第１のゾル８０５を得る経路を示したものである。この時、有機溶媒と
しては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブ
タノール、ｓｅｃ−ブタノール等の低級アルコールの他、ＴＨＦ、アセトニトリル、ジク
ロロメタン、ジクロロエタン、あるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、こ
れに限定されることはない。
【０１３９】
また、有機化合物８０２の量は、金属アルコキシド８０１の量１ｍｏｌに対し１ｍｏｌ
以下、０．１ｍｏｌ以上が好ましい。
【０１４０】
なお、安定化剤８０３は、水を添加した際に、急激な重縮合の進行による沈殿の生成を
抑制するためのものであるが、有機化合物８０２は安定化剤の役割も担うことができるた
め、安定化剤８０３は必ずしも必要ではない。ただし、有機化合物８０２の量が少ない場
合（具体的には金属アルコキシド８０１の量１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下）は、安
定化能力が損なわれるため、安定化剤８０３が添加された方が好ましい。安定化剤８０３
としては、β−ジケトン、ジアミン、アミノアルコール等の弱いキレート剤が好ましく、
具体的には式（３２）中で示したアセト酢酸エチルの他、アセチルアセトン、ベンゾイル
アセトン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン等が挙げられるが、これらに限定さ
れることはない。安定化剤８０３の量は、金属アルコキシド８０１の量１ｍｏｌに対し０
．５ｍｏｌ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８０１の金属
は、６価以下であるため、安定化剤８０３の添加量は金属アルコキシド８０１の量１ｍｏ
ｌに対し６ｍｏｌ以下が好ましい。
【０１４１】
加水分解に用いる水の添加量としては、金属アルコキシド８０１の金属が２価〜６価で
あるため、金属アルコキシド８０１の量１ｍｏｌに対して２ｍｏｌ以上６ｍｏｌ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。
【０１４２】
式（３３）は、第２の金属酸化物における金属原子を含む金属塩化物８０６（ここでは
塩化モリブデン（Ｖ））の水溶液に対し、アンモニア水を滴下することで金属水酸化物の
多核沈殿８０７を得、次いで酢酸等の酸を加えて還流する（解膠する）ことにより、第２
のゾル８０８を得る手法を示している。第２のゾル８０８には、適宜適当な有機溶媒を添
加してもよい。
【０１４３】
式（３４）は、第１のゾル８０５と第２のゾル８０８とを混合し、第３のゾル８０９を
得る経路を示したものである。この時、第３のゾル８０９において、有機化合物８０２の
量が、第２のゾル８０８に含まれる金属の量１ｍｏｌに対し、１０ｍｏｌ以下、０．１ｍ
ｏｌ以上となるように混合することが好ましい。なお、複合材料として、第３の金属酸化
物をさらに添加した複合材料を作製する場合は、第３のゾル８０９に対して、第３の金属
酸化物の金属を含む第３の金属アルコキシドを添加すればよい。この時、適宜上述した安
定化剤をさらに添加してもよい。また、第３の金属酸化物として酸化珪素を適用する場合
は、第３の金属アルコキシドとしてテトラアルコキシシランを用いればよいが、この時第
３のゾル８０９を酸性またはアルカリ性にするのが好ましい。より好ましくは、ｐＨ１〜
３の酸性である。
【０１４４】
式（３５）は、上記で得られた第３のゾル８０９を塗布、焼成して本発明の複合材料８
１０を得るプロセスを示したものである。なお、そのプロセスとしては、第３のゾル８０
９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
で焼成する手法を用いることが出来る。焼成雰囲気は大気中、不活性気体（窒素、アルゴ
ン等）中のどちらでも構わない。また、第３のゾル８０９が安定化剤を含む場合は、この
焼成により安定化剤を除去することが好ましい。
【０１４５】
なお、β−ジケトン（ここではアセト酢酸エチル）を安定化剤として添加している場合
は、第３の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、上述と同様の手法で焼成するこ
とにより、本発明の複合材料８１０を得ることができる。
【０１４６】
また、式（３２）で加水分解を行わなかった場合、第３のゾル８０９をそのまま基材上
に湿式塗布し、乾燥させ、水蒸気にて加水分解を行ってもよい。そしてその後、上述と同
様の手法で焼成することにより、本発明の複合材料８１０を得ることができる。
【０１４７】
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。
【０１４８】
（実施の形態９）
続いて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電子注入層、電子輸送
層、正孔注入層及び正孔輸送層に代表される各機能層の少なくとも一層が、実施の形態１
乃至実施の形態４で示した本発明の複合材料により形成された発光素子である。
【０１４９】
本発明の発光素子は上記複合材料により形成された層の外に少なくとも発光物質を含む
発光層を一対の電極間に挟んでなっており、電圧をかけることによって発光層から発光を
得ることができる。
【０１５０】
このような構成を有する本発明の発光素子は、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層及
び正孔輸送層に代表される各機能層のうち少なくとも１層が金属酸化物骨格を有する本発
明の複合材料により形成されていることによって耐熱性に優れた発光素子とすることがで
きる。また、長時間安定に駆動できる発光素子とすることができる。
【０１５１】
また、当該複合材料は、電子又は正孔注入もしくは輸送性を有する有機化合物と、当該
有機化合物と電子の授受を行うことができる金属酸化物とが含まれていることによって、
導電性やキャリヤ注入、輸送性が向上している。
【０１５２】
また、本発明の発光素子は、電子又は正孔注入もしくは輸送性を有する有機化合物と、
当該有機化合物と電子の授受を行うことができる金属酸化物とが含まれている複合材料を
用いることにより、耐熱性の良い、又は／及び長時間安定に駆動できる発光素子とするこ
とができ、且つ消費電力の小さい発光素子を作製することが可能となる。
【０１５３】
なお、本発明の発光素子は上記機能層のうち、複合材料で形成しなかった層をさらに他
の材料により設けても良い。この場合も耐熱性、耐久性に最も問題のある層を複合材料で
形成することによって耐熱性、耐久性を向上させることができる。
【０１５４】
なお、本発明の複合材料を機能層として形成した発光素子は機能層の膜厚を厚く形成し
ても駆動電圧の上昇が少ない。そのため、発光素子の一対の電極のうち、先に形成される
方の電極と発光層との間の機能層の膜厚を厚く形成することができ、ゴミなどによる発光
素子の短絡が起きることを低減することができる。膜厚は１００ｎｍ以上あればこのよう
な不良を有効に低減することが出来る。
【０１５５】
厚膜化する機能層には、電子又は正孔注入もしくは輸送性を有する有機化合物と、当該有
機化合物と電子の授受を行うことができる金属酸化物とが含まれている本発明の複合材料
を含むため、導電性やキャリヤ注入、輸送性が向上しており、駆動電圧を大幅に上昇させ
ることなく、すなわち消費電力を大幅に増大することなくゴミなどによる発光素子の短絡
が起きることを低減することができる。
【０１５６】
なお、本発明の発光素子は電子注入層、電子輸送層、正孔注入層及び正孔輸送層に代表
される機能層のいずれか一層が上記複合材料により形成されていても良いし、２以上の複
数層が上記複合材料により形成されていても良い。また、上記機能層の全てが上記複合材
料により形成されていても良い。また、発光層も金属酸化物骨格中の金属原子にキレート
配位した有機化合物を有する複合材料で形成することができる。発光層を複合材料により
形成することでさらに耐熱性に優れ、長時間安定に駆動することができる発光素子を作製
することができる。この際、発光層には電圧をかけることで発光する有機化合物と金属酸
化物の原料とを含むゾルを、発光層を形成したい表面に塗布、焼成することにより、発光
層を形成することができる。例えば、金属酸化物骨格中の金属原子に、電圧をかけること
で発光する有機化合物がキレート配位した構成の発光層を形成することができる。なお、
このゾルの作製方法については本発明の実施の形態７における第１のゾル７０５の作製方
法に準じ、塗布、焼成方法は本発明の複合材料の塗布、焼成方法に準じる。これにより金
属酸化物骨格を有する発光層を作製することができる。
【０１５７】
続いて本発明の発光素子例の模式図を図１９、図２０に示す。図１９（Ａ）において、
は基板などの絶縁表面２００上に第１の電極２０１が形成され、さらにその上に本発明の
複合材料で形成された正孔注入輸送層２０２（正孔注入層と正孔輸送層に分かれていても
良い）、発光層２０３、本発明の複合材料で形成された電子注入輸送層２０４（電子注入
層と電子輸送層に分かれていても良い）が順に積層されている。また、その上には発光素
子の第２の電極２０５が設けられ、当該発光素子を駆動する際には第１の電極２０１が第
２の電極２０５より電位が高くなるように電圧を印加する（即ち第１の電極２０１が陽極
として機能し、第２の電極２０５が陰極として機能する）ことで発光が得られる構造とな
っている。
【０１５８】
発光層は、蒸着法により形成されていても、上述したような電圧をかけることで発光す
る有機化合物および金属酸化物骨格を有する複合材料から形成されていてもよい。
【０１５９】
この構成では正孔注入輸送層２０２と電子注入輸送層２０４との両方を本発明の複合材
料により形成したが、いずれかが本発明の複合材料で形成しても構わない。
【０１６０】
なお、本発明の複合材料で形成しない層に関しては、公知の材料で、蒸着法など公知の
方法により形成すればよい。
【０１６１】
図１９（Ａ）に記載したような発光素子は耐熱性に優れ、長期にわたっても安定に駆動
することが可能な発光素子とすることが可能である。
【０１６２】
図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）における正孔注入輸送層２０２を厚膜化して形成した正
孔注入輸送層２０６を有する発光素子の模式図である。その他の層は図１９（Ａ）と同様
であるので説明を省略する。発光素子は極薄い薄膜を積層することで形成するが、下部に
形成された第１の電極２０１に曲率が小さく高さの高い凸部（ゴミや下部の凹凸起因と考
えられる）が存在すると、薄膜が当該凸部を覆いきれず、膜が途切れてしまうことによっ
てショートなどの不良が発生する。一方でそれを防ぐ為に膜を厚く形成すると、抵抗が高
くなり、駆動電圧が上昇してしまうと言う不都合があった。しかし、本発明の複合材料は
、電子又は正孔注入もしくは輸送性を有する有機化合物と、当該有機化合物と電子の授受
を行うことができる金属酸化物とが含まれていることから、導電率が高く、厚膜化しても
抵抗の上昇を抑えることができる。また、図１９（Ｂ）の構成を有する発光素子は基本的
に図１９（Ａ）の構成を有しているため、耐熱性に優れ、長期にわたっても安定に駆動す
ることが可能な発光素子である。このことから、図１９（Ｂ）の構成を有する本発明の発
光素子は耐熱性に優れ、長期にわたっても安定に駆動することが可能であり、不良の少な
い発光素子であることがわかる。
【０１６３】
図２０（Ａ）は図１９（Ａ）における電子注入輸送層２０４と第２の電極２０５との間
に、本発明の複合材料で形成された正孔注入輸送層２０７（正孔注入層と正孔輸送層に分
かれていても良い）を形成した例である。本発明の複合材料で形成された正孔注入輸送層
２０７は複合材料中における有機化合物として、正孔の注入もしくは輸送性に優れた有機
化合物を用い、当該有機化合物とから電子を受容することが可能な物質をさらに有する複
合材料、即ち、本来ならば正孔注入層又は正孔輸送層として用いられる材料で形成されて
いる。
【０１６４】
しかし、発光層２０３を基準として陰極として働く電極（第２電極２０５）側に、本発
明の複合材料で形成された電子注入輸送層２０４と本発明の複合材料で形成された正孔注
入輸送層２０７を順に積層することによって、電圧をかけると本発明の複合材料で形成さ
れた電子注入輸送層２０４より電子が発生し発光層２０３に注入され、本発明の複合材料
で形成された正孔注入輸送層２０７より正孔が発生し陰極として働く電極（第２電極２０
５）に注入することによって電流が流れ、発光を得ることができる。
【０１６５】
また、このような構造を発光層２０３を基準として陽極として働く電極側に形成する場
合には、同様に電子注入輸送層として用いることが出来る本発明の複合材料による層と正
孔注入輸送層として用いることが出来る本発明の複合材料による層を順に積層することに
よって形成することができる。なお、このような構造は発光層２０３を中心として陰極と
して働く電極２０１側、陽極として働く電極２０５側のどちらに設けても良いし、その両
方に設けても良い。
【０１６６】
このような構成を有する発光素子は第１の電極２０１や第２の電極２０５として、仕事
関数を考慮せずに材料を選択することが出来、反射電極や透明電極など構造に併せてより
好適な電極を選択することが可能となる。
【０１６７】
図２０（Ｂ）は白色発光を得ることが可能な発光素子の例である。図１９（Ａ）におけ
る正孔注入輸送層２０２と電子注入輸送層２０４との間に第１の発光層２０８、間隔層２
０９、第２の発光層２１０が設けられている。第１の発光層２０８と第２の発光層２１０
の材料は赤と青緑など、互いに補色となる関係を有する発光色を呈する材料により形成す
ることで白色発光を得ることができる。
【０１６８】
間隔層２０９は正孔輸送性を有する材料、電子輸送性を有する材料、バイポーラ性を有
する材料、ホールブロッキング性を有する材料、キャリアを発生する材料等により形成す
ることが出来、透光性を有することが条件である。間隔層２０９は第１の発光層２０８の
発光と第２の発光層２１０との発光がエネルギー移動によりどちらかのみ強く発光してし
まうことを防ぐ目的で設けられ、このような現象が起こらないのであれば、特に設けずと
も良い。
【０１６９】
図２０（Ｂ）の構成を有する発光素子は白色発光を得ることが出来るうえ、耐熱性に優
れ、長時間安定に駆動できる発光素子である。このような素子は照明用途に好適に用いる
ことができる。
【０１７０】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と矛盾の無い限り組み合わせて用いることが可能
である。
【０１７１】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、本発明の表示装置について図１１、図１２を参照し、作製方法を示
しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作製す
る例を示したが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の発光装置を適用す
ることができるのはもちろんである。
【０１７２】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、
さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図１１（Ａ））
【０１７３】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエ
チレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンな
ど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使
用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１７４】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアル
カリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散する
のを防ぐ為に設ける。材料としては酸化珪素、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含
む窒化珪素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１ａを窒化
珪素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化珪素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層
を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、単層で形成し
てもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡
散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【０１７５】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質珪素膜をレーザ結晶化して得る。
第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質珪素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎ
ｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶＤ法
またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を行い
水素出しをする。
【０１７６】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質珪素膜を結晶化して結晶質珪素膜を形成する。本
実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学
系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質珪素膜に照射することで結晶質珪素膜と
し、半導体層として用いる。
【０１７７】
非晶質珪素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法
や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を
促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金な
どが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に
比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱
処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【０１７８】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、
いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を
呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【０１７９】
その後、図１１（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状に成形し、島状の半導体層５
２を得る。半導体層の成形は半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露
光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチング
をすることにより行われる。
【０１８０】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁層５３を形成する。ゲート絶縁層５３はプラ
ズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁層
で形成する。本実施の形態では酸化珪素を用いて形成する。
【０１８１】
次いで、ゲート絶縁層５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル
、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた
元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、
リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい
。
【０１８２】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステ
ン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート
電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わ
せも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用
し、エッチングをして行う。
【０１８３】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。こ
れによって半導体層５２、ゲート絶縁層５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジス
タ７０が形成される。
【０１８４】
なお、薄膜トランジスタ７０の作製工程については特に限定されず、所望の構造のトラ
ンジスタを作製できるように適宜変更すればよい。
【０１８５】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトッ
プゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜
トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体は珪素だけではなくシリ
コンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウ
ムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１８６】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半
導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒
を観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている
。
【０１８７】
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン（ＳＡＳとも表記する）は、
珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体とし
ては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣ
ｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、ア
ルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用い
ることでＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０倍〜１０００倍の
範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０
．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１
ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良
い。基板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適で
ある。
【０１８８】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側
にシフトしており、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０
）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端するために水素ま
たはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素とし
て、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが
望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ
３以下とする。ＴＦＴにしたときの電界効果移動度μは１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる
。
【０１８９】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【０１９０】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁層５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化珪
素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を行
って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。
【０１９１】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間
絶縁層６０を形成する材料としては酸化珪素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、ｌｏ
ｗ−ｋ材料等をもちいるとよい。本実施の形態では酸化珪素膜を第１の層間絶縁層６０と
して形成した。（図１１（Ｂ））
【０１９２】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジスト
マスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することがで
き、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条
件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行
っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチン
グの両方を用いても良い。（図１１（Ｃ））
【０１９３】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導
電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はア
ルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデ
ンの合金等の単層でも良いが、形成順にモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構
造やチタン、アルミニウム、チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといっ
た積層構造でも良い。（図１１（Ｄ））
【０１９４】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層
６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポ
リイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを
第２の層間絶縁層６３として用いる。（図１１（Ｅ））
【０１９５】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化珪素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の
画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされてし
まうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層６３のエッチングレ
ートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通
して接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【０１９６】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透
光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子
の第１の電極６４を形成する。ここで第１の電極６４は接続部６１ａと電気的に接触して
いる。
【０１９７】
第１の電極６４の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金
（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ
）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ
）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（
Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料
の窒化物（ＴｉＮ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、珪素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ
）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  
ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【０１９８】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ、
ＩＴＳＯ、ＩＺＯなどの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、後
で形成される第２の電極６７の方から発光を取り出す場合は第１の電極は反射率の高い材
料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。本実施の形態ではＩＴＳＯを第１の電極６４
として用いた（図１２（Ａ））。
【０１９９】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極６４を覆って有機材料も
しくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第１の電極６４の一部が
露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する
有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材
料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボ
ンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くする
ことでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁６５の第１の電極６４に向かう端面は
曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図１
２（Ｂ））。
【０２００】
次に、隔壁６５から露出した第１の電極６４を覆って、本発明の複合材料により正孔注
入層を作製する。具体的には、アリールアミン骨格を有する有機化合物と、遷移金属酸化
物を含む複合材料を用いればよい。この正孔注入層は、実施の形態５〜８に記載の方法で
作製すればよく、塗布にはインクジェット法を用いるとよい。次に発光層を公知の方法に
より、作製する。塗布は同様にインクジェット法により行う。続いて、本発明の複合材料
により、電子注入層を作製する。例えば、ピリジン骨格を有する有機化合物と、アルカリ
金属酸化物を含む複合材料を用いればよい。この電子注入層も実施の形態５〜８に記載の
方法で作製すればよく、塗布にはインクジェット法を用いるとよい。
【０２０１】
続いてホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などから構成さ
れる発光積層体６６（電界発光体とも言う）を覆う第２の電極６７を形成する。これによ
って第１の電極６４と第２の電極６７との間に発光層を含む積層体を挟んでなる発光素子
９３を作製することができ、第１の電極６４に第２の電極６７より高い電位をかけること
によって発光を得ることができる。第２の電極６７の形成に用いられる電極材料としては
第１の電極６４の材料と同様の材料を用いることができる。本実施の形態ではアルミニウ
ムを第２の電極として用いた。
【０２０２】
上記のような構成を有する発光素子は、発光素子に金属酸化物骨格を有する複合材料が
用いられていることから耐熱性や耐久性に優れた発光素子である。また、本発明の複合材
料は、電子又は正孔注入もしくは輸送性を有する有機化合物と、当該有機化合物と電子の
授受を行うことができる金属酸化物とが含まれていることから、正孔又は電子の注入もし
くは輸送性が向上し、さらには導電性が向上した発光素子とすることができる。
【０２０３】
また、正孔又は電子の注入もしくは輸送性が向上し、さらに導電性が向上した複合材料
を用いて第１の電極上の機能層の厚さを１００ｎｍ以上に厚く形成することで、駆動電圧
の大幅上昇を招かずに第１の電極上のゴミなどによる不良の発生を低減させることができ
る。
【０２０４】
なお、本実施の形態では、正孔注入層を第１の電極６４上に形成したが、第１の電極６
４上には電子注入層を設け、積層順を反転させた構成としても良い。この場合、第１の電
極にかける電圧を第２の電極にかける電位より低くすることで発光を得ることができる。
【０２０５】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化珪素膜を第１のパッシベーション膜と
して形成する。窒素を含む酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、
Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製され
る酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸
化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。もちろん、第１のパッシベーション膜は単層構造に限
定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用
いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒
化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化珪素膜の代わりに形成して
もよい。
【０２０６】
続いて発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行
う。対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するよ
うに貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体
を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせて
も良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や
基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部に
フレキシブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。
【０２０７】
以上のように作製した表示装置の構成の一例を図１３参照しながら説明する。なお、形
が異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分も
ある。本実施の形態では、ＬＤＤ構造を有する薄膜トランジスタ７０が接続部６１ａを介
して発光素子９３に接続している。
【０２０８】
図１３（Ａ）は第１の電極６４が透光性を有する導電膜により形成されており、基板５
０側に発光積層体６６より発せられた光が取り出される構造である。なお９４は対向基板
であり、発光素子９３が形成された後、シール材などを用い、基板５０に固着される。対
向基板９４と発光素子９３との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止することに
よって発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿
性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散させ
るとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０２０９】
図１３（Ｂ）は第１の電極６４と第２の電極６７両方が透光性を有する導電膜により形
成されており、基板５０及び対向基板９４の両方に光を取り出すことが可能な構成となっ
ている。また、この構成では基板５０と対向基板９４の外側に偏光板９０を設けることに
よって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板９０の外側
には保護フィルム９１を設けると良い。
【０２１０】
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビ
デオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号
が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時に
おいて、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ
信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる
電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される
電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加
される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電
流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発
明の発光表示装置及びその駆動方法は、上記したいずれの駆動方法を用いてもよい。
【０２１１】
本実施の形態は他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることが可能である。
【０２１２】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図１４
を用いて説明する。図１４は基板４００１上に形成されたトランジスタ４００８と４０１
０および発光素子４０１１を対向基板４００６との間に形成したシール材４００５によっ
て封止したパネルの上面図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の断面図に相応する。ま
た、このパネルに搭載されている発光素子４０１１の有する構造は、実施の形態９に示し
たような構成である。
【０２１３】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回
路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４０
０２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設
けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４０
０４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７
と共に密封されている。
【０２１４】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線
駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図１４（Ｂ）では信号線駆動
回路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜ト
ランジスタ４０１０とを示す。
【０２１５】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０２１６】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆
動回路４００４とに、信号、または電源電圧を供給する為の配線に相当する。引き回し配
線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び引き回し配線４０１５ｂを介して接続端子４
０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ
）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０２１７】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテ
ートを用いる事ができる。
【０２１８】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルに
ＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０２１９】
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、発光素子に金属酸化物骨格を有
する複合材料が用いられていることから耐熱性や耐久性に優れたパネル及びモジュールで
ある。また、本発明の複合材料は、電子又は正孔注入もしくは輸送性を有する有機化合物
と、当該有機化合物と電子の授受を行うことができる金属酸化物とが含まれていることか
ら、正孔又は電子の注入もしくは輸送性が向上し、さらには導電性が向上したパネル及び
モジュールとすることができる。
【０２２０】
また、正孔又は電子の注入もしくは輸送性が向上し、さらに導電性が向上した複合材料
を用いて第１の電極上の機能層の厚さを１００ｎｍ以上に厚く形成することで、駆動電圧
の大幅上昇を招かずに第１の電極上のゴミなどによる不良の発生を低減させることができ
る。
【０２２１】
本実施の形態は他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることが可能である。
【０２２２】
（実施の形態１２）
実施の形態１１にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の電子機器とし
て、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（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（カーオーディオコンポ等）、コンピュ
ータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機ま
たは電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒ
ｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディス
プレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１５に示す。
【０２２３】
図１５（Ａ）は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニター
などがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。
本発明の発光表示装置は表示部２００３耐熱性に優れ、長時間安定に駆動できるため信頼
性の高い発光表示装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏
光板を備えるとよい。例えば、封止基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィル
ムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【０２２４】
図１５（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声
入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。
本発明の携帯電話は表示部２１０３は耐熱性に優れ、長時間安定に駆動できるため信頼性
の高い携帯電話である。
【０２２５】
図１５（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、
キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む
。本発明のコンピュータは表示部２２０３は耐熱性に優れ、長時間安定に駆動できるため
信頼性の高いコンピュータである。図１５（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示した
が、デスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【０２２６】
図１５（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッ
チ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコン
ピュータは表示部２３０２は耐熱性に優れ、長時間安定に駆動できるため信頼性の高いモ
バイルコンピュータである。
【０２２７】
図１５（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー
部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲー
ム機は表示部２４０２の有する発光素子は耐熱性に優れ、長時間安定に駆動できるため信
頼性の高い携帯型ゲーム機である。
【０２２８】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが
可能である。
【０２２９】
（実施の形態１３）
図１６には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。図１６（Ａ）、（Ｂ）は図１
６（Ｃ）における第１の層間絶縁層６３を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トラン
ジスタ７０に接続する配線と発光素子の第１の電極６４を同じ層間絶縁層上に形成した場
合の構成である。図１６（Ａ）は発光素子の第１の電極６４のみを透光性を有する材料で
形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発光の構成、図１６（Ｂ）はＩＴＯ
やＩＴＳＯ、ＩＺＯなど透光性を有する材料を第２の電極６７として形成することで図１
６（Ｂ）のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置を得ること
が可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化
すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程度の薄膜で
第２の電極６７を形成しても両面発光とすることができる。
【０２３０】
（実施の形態１４）
本実施の形態では、実施の形態１１で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保
護回路及びそれらの動作について説明する。なお、図１１、図１２に示してきた断面図は
駆動用ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０２３１】
図１７（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、
行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用Ｔ
ＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有
する。
【０２３２】
図１７（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置され
た電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１７（Ａ）に示す画素と
同じ構成である。つまり、図１７（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。
しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１７（Ａ））と、列方向に
電源線１４１２が配置される場合（図１７（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの
導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に
注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１７（Ａ）（Ｃ）とし
て分けて記載する。
【０２３３】
図１７（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制
御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１
４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４
０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４
）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０２３４】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を
制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に
対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工
程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ
１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いても
よい。上記構成を有する本発明は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するため
に、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影
響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦ
Ｔ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因
した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる
。
【０２３５】
図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に
対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンと
なると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号
の電圧が保持される。なお図１７（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示
したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまか
なうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０２３６】
図１７（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、
図１７（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１７（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ
１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１７（Ｃ）に示す画素構成と同じで
ある。
【０２３７】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される
。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制
御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光
素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去
用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１７（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対す
る信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始
することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０２３８】
図１７（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査
線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３
、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図１７（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ
１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図１７（Ｅ）に示す画素構成と同じで
ある。なお、図１７（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上
することが可能となる。
【０２３９】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄
膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜を大きくすると好まし
い。そのため、上記画素回路において、発光素子からの光が封止基板側から射出する上面
発光型とすると好ましい。
【０２４０】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴ
ＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０２４１】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置
について説明したが、一列毎にＴＦＴが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形
成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられて
いないため、高開口率となる。発光が発光素子の両側へ射出する発光装置の場合、パッシ
ブマトリクス型の表示装置を用いる透過率が高まる。
【０２４２】
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発
光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用するこ
とが出来る上、上記各々の特徴を有する表示装置とすることができる。
【０２４３】
続いて、図１７（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイ
オードを設ける場合について説明する。
【０２４４】
図１８には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１
４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１
と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ
１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体
層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート
電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させ
ている。
【０２４５】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形
成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート
絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０２４６】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２４７】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成するこ
とができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画
素との間に設けることもできる。
【０２４８】
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、当該表示装置は耐熱性に優れ、長時間
安定に駆動できるため信頼性がたかく、上記構成を有することで、表示装置としての信頼
性をさらに高めることが可能となる。
【実施例】
【０２４９】
本実施例では、本発明の複合材料の作製例を具体的に例示する。
【０２５０】
《実施例のサンプルの作製》
［１．ゾルの調製］
まず、水分濃度を数ｐｐｍ程度に保ったグローブボックス内において、０．１５６ｇ（
０．５０ｍｍｏｌ）の５−ジフェニルアミノ−８−キノリノール（略称：ＤＰＡｑ）を５
ｍｌのＴＨＦに溶解させ、さらに０．１２２ｇ（０．５０ｍｍｏｌ）のバナジウムトリイ
ソプロポキシドオキシドを滴下した。次いで、安定化剤として０．０６５ｇ（０．５０ｍ
ｍｏｌ）のアセト酢酸エチルを滴下し、終夜撹拌することでゾルを得た。
【０２５１】
［２．本発明の複合材料の作製］
さらに、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、
２００ｒｐｍ・２秒、次いで３０００ｒｐｍ・７０秒の条件でスピンコートした。次に、
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した。さらに、純水が入っているビーカーを炉内か
ら取り出し、ロータリーポンプを用いて炉内を減圧しながら１２０℃で１時間半焼成する
ことにより、本発明の複合材料を得た。本実施例の複合材料においては、金属酸化物骨格
は酸化バナジウム骨格であり、その金属酸化物骨格の金属にキレートを形成することによ
り結合した有機化合物はＤＰＡｑである。
【０２５２】
《比較サンプルの作製》
比較のため、上記実施例からＤＰＡｑを除いたゾルを調製し、上記と同様の条件で石英
基板上に塗布、焼成することにより、比較サンプルを作製した。すなわち、本比較サンプ
ルは、焼成時に安定化剤であるアセト酢酸エチルが脱離するため、酸化バナジウムの薄膜
となる。
【０２５３】
《実験結果》
分光光度計（日立製、Ｕ−４０００）を用い、上述のようにして作製した本実施例のサ
ンプル、および比較サンプルの紫外−可視−赤外吸収スペクトルを測定した。結果を図２
１（ａ）に示す。また、５００ｎｍ〜２０００ｎｍの可視域から近赤外領域にかけてのス
ペクトルを拡大した図を、図２１（ｂ）に示す。
【０２５４】
図２１に示す通り、本実施例のサンプルのスペクトルは、４８０ｎｍ付近（図中Ａ）お
よび１０５０ｎｍ付近（図２１中Ｂ）に、比較サンプルには見られない新たな吸収が発生
していることがわかる。４８０ｎｍ付近の吸収は、ＤＰＡｑがＴｉやＡｌ等の金属イオン
と錯形成する際にも観測されることから、ＤＰＡｑがバナジウムに配位することにより生
じるキレートの吸収であると考えられる。一方、１０５０ｎｍ付近の近赤外の吸収は、一
般に電荷移動錯体等で見られる吸収帯域であり、ＤＰＡｑと酸化バナジウムとの間で電荷
移動が生じていることが示唆される。ＤＰＡｑが有するジフェニルアミノ基は一般に電子
供与性が高いことから、ＤＰＡｑが電子供与体、酸化バナジウムが電子受容体となってい
ると考えられる。
【０２５５】
なお、ゾル−ゲル法では、加水分解および焼成により、酸化物骨格（金属−酸素−金属の
結合）が形成されることが知られている。すなわち、バナジウムトリイソプロポキシドオ
キシドは酸化バナジウム骨格を形成する。したがって、上述した本実施例から、金属酸化
物（酸化バナジウム）骨格と、その金属酸化物骨格の金属原子（バナジウム原子）にキレ
ートを形成することにより結合した有機化合物（ＤＰＡｑ）とを有し、金属酸化物が有機
化合物に対して電子受容性を示す本発明の複合材料が作製できた。
【符号の説明】
【０２５６】
５０    基板
５１ａ    下地絶縁層
５１ｂ    下地絶縁層
５２    半導体層
５３    ゲート絶縁層
５４    ゲート電極
５９    絶縁膜（水素化膜）
６０    層間絶縁層
６１ａ    接続部
６１ｂ    配線
６３    層間絶縁層
６４    電極
６５    隔壁
６６    発光積層体
６７    電極
７０    薄膜トランジスタ
８８    樹脂
８９    乾燥剤
９０    偏光板
９１    保護フィルム
９３    発光素子
９４    対向基板
２００    絶縁表面
２０１    電極
２０２    正孔注入輸送層
２０３    発光層
２０４    電子注入輸送層
２０５    電極
２０６    正孔注入輸送層
２０７    正孔注入輸送層
２０８    発光層
２０９    間隔層
２１０    発光層
４０４    溶液
５０１    金属アルコキシド
５０２    有機化合物
５０３    安定化剤
５０４    溶液
５０５    ゾル
５０６    複合材料
６０１    金属塩化物
６０２    多核沈殿
６０３    ゾル
６０４    有機化合物
６０５    ゾル
６０６    複合材料
７０１    金属アルコキシド
７０２    有機化合物
７０３    安定化剤
７０４    溶液
７０５    ゾル
７０６    金属アルコキシド
７０７    安定化剤
７０８    溶液
７０９    ゾル
７１０    ゾル
７１１    複合材料
８０１    金属アルコキシド
８０２    有機化合物
８０３    安定化剤
８０４    溶液
８０５    ゾル
８０６    金属塩化物
８０７    多核沈殿
８０８    ゾル
８０９    ゾル
８１０    複合材料
１４０１    スイッチング用ＴＦＴ
１４０２    容量素子
１４０３    駆動用ＴＦＴ
１４０４    電流制御用ＴＦＴ
１４０５    発光素子
１４０６    ＴＦＴ
１４１０    信号線
１４１１    電源線
１４１２    電源線
１４１４    走査線
１４１５    走査線
１５００    画素部
１５５４    共通電位線
１５６１    ダイオード
２００１    筐体
２００３    表示部
２００４    スピーカー部
２１０１    本体
２１０２    筐体
２１０３    表示部
２１０４    音声入力部
２１０５    音声出力部
２１０６    操作キー
２１０８    アンテナ
２２０１    本体
２２０２    筐体
２２０３    表示部
２２０４    キーボード
２２０５    外部接続ポート
２２０６    ポインティングマウス
２３０１    本体
２３０２    表示部
２３０３    スイッチ
２３０４    操作キー
２３０５    赤外線ポート
２４０１    筐体
２４０２    表示部
２４０３    スピーカー部
２４０４    操作キー
２４０５    記録媒体挿入部
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    対向基板
４００７    充填材
４００８    薄膜トランジスタ
４０１０    薄膜トランジスタ
４０１１    発光素子
４０１４    配線
４０１５ａ    配線
４０１５ｂ    配線
４０１６    接続端子
４０１８    フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９    異方性導電膜
【図１】
2011205131.tif 000024
【図２】
2011205131.tif 000025
【図３】
2011205131.tif 000026
【図４】
2011205131.tif 000027
【図５】
2011205131.tif 000028
【図６】
2011205131.tif 000029
【図７】
2011205131.tif 000030
【図８】
2011205131.tif 000031
【図９】
2011205131.tif 000032
【図１０】
2011205131.tif 000033
【図１１】
2011205131.tif 000034
【図１２】
2011205131.tif 000035
【図１３】
2011205131.tif 000036
【図１４】
2011205131.tif 000037
【図１５】
2011205131.tif 000038
【図１６】
2011205131.tif 000039
【図１７】
2011205131.tif 000040
【図１８】
2011205131.tif 000041
【図１９】
2011205131.tif 000042
【図２０】
2011205131.tif 000043
【図２１】
2011205131.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月21日(2011.6.21)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バナジウム原子を有する金属酸化物と、
前記バナジウム原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、を有する複合材料であって、
前記有機化合物は、構造式（１）で表され、
前記金属酸化物は、前記有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする複合材料。
【化０１】
2011205131.tif 000045
【請求項２】
一対の電極と、
前記一対の電極間に設けられた複合材料を有する層と、を有する発光素子であって、
前記複合材料は、バナジウム原子を有する金属酸化物と、前記バナジウム原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、を有する発光素子であって、
前記有機化合物は、構造式（１）で表され、
前記金属酸化物は、前記有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする発光素子。
【化０２】
2011205131.tif 000046
【請求項３】
請求項２において、
前記複合材料を有する層は、正孔注入層又は正孔輸送層であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
一対の電極と、前記一対の電極間に設けられた複合材料を有する層と、を有する発光素子を表示部に用いた電子機器であって、
前記複合材料は、バナジウム原子を有する金属酸化物と、前記バナジウム原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、を有し、
前記有機化合物は、構造式（１）で表され、
前記金属酸化物は、前記有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする電子機器。
【化０３】
2011205131.tif 000047
【請求項５】
請求項４において、
前記電子機器は、カメラ、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、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末、記録媒体を備えた画像再生装置、又は表示装置としての機能を有することを特徴とする電子機器。
【請求項６】
一対の電極と、前記一対の電極間に設けられた複合材料を有する層と、を有する発光素子を用いた照明であって、
前記複合材料は、バナジウム原子を有する金属酸化物と、前記バナジウム原子にキレートを形成することにより結合した有機化合物と、を有し、
前記有機化合物は、構造式（１）で表され、
前記金属酸化物は、前記有機化合物に対して電子受容性を示すことを特徴とする照明。
【化０４】
2011205131.tif 000048
【請求項７】
請求項６において、
前記発光素子は、白色発光する機能を有することを特徴とする照明。