発光素子、発光装置、および電子機器
【課題】発光素子が作製時や駆動時において、物理的または化学的な影響を受けることにより劣化するのを保護するための機能層を設けると共に、このような機能層を設けることで駆動電圧の上昇や、透過率および色純度を悪化させることなく、素子の長寿命化および素子特性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】一対の電極間に発光物質を含む層が挟持されてなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料で形成されたバッファー層を設ける。ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料は、導電性が高く、かつ透明性にも優れている。
【解決手段】一対の電極間に発光物質を含む層が挟持されてなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料で形成されたバッファー層を設ける。ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料は、導電性が高く、かつ透明性にも優れている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を挟んでなる電流励起型の発光素子、そのような発光素子を有する発光装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量、高速応答性などの特徴を有する発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると言われている。
【０００３】
発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に発光物質を含む層を挟んでなり、その発光機構は、両電極間に電圧を印加した際に陽極から注入される正孔（ホール）と、陰極から注入される電子が、発光物質を含む層の発光層において再結合することにより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。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、発光物質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。
【０００４】
なお、これらの発光物質は、熱、水分、酸素等の物理的または化学的な影響による劣化を受けやすく、また、一般に単層の場合に５０ｎｍ以下の薄膜で形成されることから、発光素子の作製時や駆動時に劣化しやすいという問題を有している。このような発光素子の劣化を防止することは、発光素子の歩留まり向上や信頼性向上につながる。
【０００５】
また、このような発光素子を発光装置や電子機器等に応用する場合において、消費電力の低減も課題の一つとして挙げられる。なお、消費電力を低減させるためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。
【０００６】
そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となる。
【０００７】
これまで、駆動電圧を低減させるための手法として、バッファー層を電極と発光性の有機化合物を含む層との間に設けるという試みがなされている。例えば、カンファースルホン酸をドープしたポリアニリン（ＰＡＮＩ）からなるバッファー層をインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）と発光層との間に設けることにより、駆動電圧を低減できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。これは、ＰＡＮＩの発光層へのキャリア注入性が優れているためと説明されている。なお、非特許文献１では、バッファー層であるＰＡＮＩも電極の一部と見なしている。
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載してある通り、ＰＡＮＩは膜厚を厚くすると透過率が悪くなるという問題点がある。具体的には、２５０ｎｍ程度の膜厚で、透過率が７０％を切ると報告されている。すなわち、バッファー層に用いている材料自体の透明性に問題があるため、素子内部で発生した光を効率良く取り出すことができない。
【非特許文献１】Ｙ．Ｙａｎｇ、他１名、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．６４（１０）、１２４５−１２４７（１９９４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、発光素子が作製時や駆動時において、物理的または化学的な影響を受けることにより劣化するのを保護するための機能層を設けると共に、このような機能層を設けることで駆動電圧の上昇や、透過率および色純度を悪化させることなく、素子の長寿命化および素子特性の向上を図ることを目的とする。さらに、そのような発光素子を備えた発光装置、および発光装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、一対の電極間に発光物質を含む層が挟持されてなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料で形成されたバッファー層を設けることを特徴とする。なお、本発明のバッファー層を形成する発光素子用複合材料は、導電性が高く、かつ透明性にも優れている。
【００１１】
本発明の構成は、一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部にビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。
【００１２】
また、本発明の別の構成においては、一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部であって、かつ一対の電極のいずれか一方または両方に接してビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。
【００１３】
さらに、本発明の別の構成においては、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部にバッファー層と電子発生層とを有し、前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、バッファー層は、陰極と電子発生層との間にそれぞれと接して形成されることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
さらに、本発明の別の構成においては、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に陽極と陰極と接することなく形成されたバッファー層および電子発生層とを少なくとも有し、バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、電子発生層は、バッファー層よりも陰極側であって、かつバッファー層と接して形成されることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
なお、上記各構成において、金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、またはレニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
また、上記各構成において、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、例えば、（１）〜（５）で示される下記構造式のいずれかである。
【００１７】
【化１】
【００１８】
また、上記各構成において、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置および発光装置を有する電子機器も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明において、発光素子の発光物質を含む層の一部にバッファー層を設けることにより、発光物質を含む層における正孔（ホール）密度を高めることができるので、導電率が向上し、発光素子の駆動電圧を低減させることが可能である。
【００２１】
また、本発明のバッファー層を形成する発光素子用複合材料は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることから結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。
【００２２】
さらに、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、その構造から立体障害を有するためアモルファス状態の安定した膜を形成することができる。さらに、上記材料は、可視領域よりも短波長側に吸収ピークを有していることから、発光素子からの発光色純度にほとんど影響を与えることなく用いることができる。
【００２３】
従って、発光素子の発光層を保護すべくバッファー層の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の劣化や短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の一態様について図面等を用いながら詳細に説明する。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。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態で説明する発光素子の素子構成は、図１に示す通りであり、基本的には、図１（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極１０１及び第２の電極１０３）間に発光物質を含む層１０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層１０２は、発光層１０５、および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層１０４を少なくとも有し、かつバッファー層１０４が第１の電極１０１と接して設けられている。なお、本実施の形態１では、第１の電極１０１が陽極として機能し、第２の電極１０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態において、上記構造に加えて正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
【００２６】
本発明において、発光素子用複合材料は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、金属酸化物とで構成される。
【００２７】
ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素としては、例えば、（１）〜（５）で示される下記構造式のいずれかである。
【００２８】
【化２】
【００２９】
また、上述したビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものがより好ましい。なお、ここでの正孔移動度の測定には、過渡光電流を利用した飛行時間法（ＴＯＦ法：ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｍｅｔｈｏｄ）を用いることができる。
【００３０】
また、上記金属酸化物としては、上述したビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。
【００３１】
なお、バッファー層１０４において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。このようにバッファー層１０４において、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することにより結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、金属酸化物とビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素とを含むバッファー層１０４は、可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収が小さい。さらに、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有さない芳香族炭化水素に比べ、共役長が延びず、吸収が短波長シフトする。したがって、発光層１０５により発光された可視光をバッファー層１０４により吸収されてしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
また、上述した金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、単体で層にしたときに結晶化し易いが、芳香族炭化水素と混合することによって、同様に結晶化を抑えることができる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とが互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
【００３３】
なお、バッファー層１０４は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。
【００３４】
また、第１の電極１０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、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）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。なお、本実施の形態の場合には、第１の電極に接してバッファー層１０４が設けられていることから、一般に仕事関数の小さい材料として知られるアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を用いることもできる。これは、バッファー層１０４を設けることにより幅広い範囲の仕事関数を有する電極材料に対してのオーム接触が可能となるためである。
【００３５】
一方、第２の電極１０３に用いる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわち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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いることができるが、電子注入性を高める材料からなる層を発光物質を含む層１０２の一部に第２の電極１０３と接して設けたり、第２の電極１０３の一部として設ける場合には、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料も用いることができる。
【００３６】
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００３７】
本発明の発光素子において、発光層１０５におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）１０１または第２の電極（陰極）１０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を射出させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成し、第２の電極１０３側から光を射出させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。
【００３８】
本実施の形態１において、一対の電極間に形成される発光物質を含む層１０２は、図１（Ｂ）に示すように発光層１０５およびバッファー層１０４以外に正孔輸送層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８を組み合わせて形成することができる。そこで、これらの層について以下に詳細に説明することとする。
【００３９】
正孔輸送層１０６は、正孔の輸送性に優れた層であり、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を示す正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。
【００４０】
正孔輸送性物質としては、例えば芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている物質として、例えば、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（以下、ＴＰＤと示す）の他、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、ＮＰＢと示す）や、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（以下、ＴＣＴＡと示す）、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（以下、ＴＤＡＴＡと示す）、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（以下、ＭＴＤＡＴＡと示す）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【００４１】
また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の物質を用いることが好ましい。
【００４２】
発光層１０５は、少なくとも一種の発光物質を含んでおり、ここでいう発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、発光物質の有するエネルギーギャップ（ＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう）よりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層（いわゆる、ホストとゲストの関係にある物質をそれぞれ含む層）であっても良い。なお、発光層において、ホストとして機能する発光物質（ホスト物質ともいう）にゲストとして機能する発光物質（ゲスト物質ともいう）を分散して存在させることにより、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐこともできる。
【００４３】
具体的な発光物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ３と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ２と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）２と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）２と示す）、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴＩと示す）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴと示す）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴＢと示す）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（以下、ＤＭＱｄと示す）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（以下、ｔ−ＢｕＤＮＡと示す）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（以下、ＤＰＡと示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（以下、ＤＮＡと示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（以下、ＢＧａｑと示す）、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（以下、ＢＡｌｑと示す）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と示す）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（以下、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）と示す）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（以下、ＦＩｒ（ａｃａｃ）と示す）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（以下、ＦＩｒ（ｐｉｃ）と示す）、などの各種蛍光色素が有効である。
【００４４】
なお、ホスト物質とゲスト物質とを組み合わせて発光層を形成する場合には、上述した発光物質と以下に示すようなホスト物質とを組み合わせて形成すればよい。
【００４５】
具体的なホスト物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ３と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ２と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）２と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）２と示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（以下、ｔ−ＢｕＤＮＡと示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（以下、ＤＮＡと示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（以下、ＢＧａｑと示す）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（以下、ＴＣＴＡと示す）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（以下、ＴＰＢＩと示す）、ＴＰＡＱｎ等を用いることができる。
【００４６】
電子輸送層１０７は、電子の輸送性に優れた層であり、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を示す電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。
【００４７】
具体的な電子輸送性物質としては、先に述べたＡｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、混合配位子錯体であるＢＡｌｑなどが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体もある。さらに、金属錯体以外にも、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（以下、ＰＢＤと示す）、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（以下、ＯＸＤ−７と示す）などのオキサジアゾール誘導体、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（以下、ＴＡＺと示す）、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（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（以下、ＢＰｈｅｎと示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）等のフェナントロリン誘導体、その他、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾリル−２−イル）スチルベン（以下、ＢｚＯｓと示す）等を用いることができる。なお、バイポーラ性物質としては、上述した材料を用いることができる。
【００４８】
電子注入層１０８は、第２の電極１０３から電子が注入されるのを補助する機能を有する層である。図１（Ｂ）に示す構造の場合には、第２の電極１０３から電子輸送層１０７へ電子が注入されるのを補助する機能を有する。電子注入層１０８を設けることによって、第２の電極１０３の仕事関数と電子輸送層１０７の電子親和力との差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層１０８は、電子輸送層１０７を形成している物質よりも電子親和力が大きく、第２の電極１０３を形成している物質の仕事関数よりも電子親和力の小さい物質、または電子輸送層１０７と第２の電極１０３との間に約１〜２ｎｍの薄膜として設けることによりエネルギーバンドを曲げる効果を有する物質を用いて形成することが好ましい。
【００４９】
電子注入層１０８を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、リチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属、またはマグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドを曲げる効果を有するため好ましい。
【００５０】
また、無機物の他、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）、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）等の電子輸送層１０７を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層１０７の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層１０８を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層１０８における電子親和力が電子輸送層１０７における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層１０８を形成すればよい。なお、電子注入層１０８を設ける場合、第２の電極１０３は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。
【００５１】
なお、上記電子注入層１０８に変えて電子発生層を設けることもできる。電子発生層は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質（ドナー）とを混合して形成することができる。なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。
【００５２】
なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上述したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。さらに、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物等、具体的にはリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。
【００５３】
また、図１（Ｂ）には図示していないが、発光層１０５と電子輸送層１０７との間には、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を設けることもできる。正孔阻止層を設けることによって、正孔が発光層１０５において電子と再結合することなく第２の電極１０３の方向に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１０５で生成された励起エネルギーが電子輸送層１０７等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。
【００５４】
正孔阻止層には、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１０７を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１０５を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャル及び励起エネルギーが大きい物質が選択される。つまり、正孔阻止層は、正孔阻止層におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層１０７におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層１０５と正孔輸送層１０６との間にも、発光層１０５で正孔と再結合することなく第２の電極１０３の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
【００５５】
以上により、発光素子の発光物質を含む層１０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層１０４を有し、かつバッファー層１０４が、陽極である第１の電極１０１に接して形成された発光素子が得られる。
【００５６】
なお、本実施の形態１において、バッファー層１０４を形成する発光素子用複合材料は正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることから結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。
【００５７】
従って、バッファー層１０４の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することも可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層１０４の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した発光素子とは構造が異なるもの、具体的にはバッファー層が、第２の電極（陰極）と接して設けられる場合の構造について説明する。
【００５９】
本実施の形態２で説明する発光素子の素子構成は、図２に示す通りであり、基本的には、図２（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極２０１及び第２の電極２０３）間に発光物質を含む層２０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層２０２は、発光層２０４、電子発生層２０５および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層２０６を少なくとも有し、かつバッファー層２０６が第２の電極２０３と電子発生層２０５との間に接して設けられている。なお、本実施の形態２では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態２において、上記構造に加えて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
【００６０】
バッファー層２０６を形成する発光素子用複合材料は、実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、実施の形態１で示す金属酸化物とで構成される。
【００６１】
なお、本実施の形態２の場合においてもバッファー層２０６において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。また、バッファー層２０６は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。
【００６２】
また、電子発生層２０５は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質（ドナー）とを混合して形成することができる。なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。
【００６３】
なお、電子発生層２０５の形成に用いる電子輸送性物質、バイポーラ性物質、および電子供与性を示す物質（ドナー）としては、実施の形態１で挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００６４】
また、第１の電極２０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、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）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。
【００６５】
一方、第２の電極２０３に用いる陰極材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料等も用いることができる。
【００６６】
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００６７】
本発明の発光素子において、発光物質を含む層２０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）２０１または第２の電極（陰極）２０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極２０１から光を射出させる場合には、第１の電極２０１を透光性の材料で形成し、第２の電極２０３側から光を射出させる場合には、第２の電極２０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。
【００６８】
なお、本実施の形態２において、一対の電極間に形成される発光物質を含む層２０２は、図２（Ｂ）に示すように発光層２０４、電子発生層２０５、およびバッファー層２０６以外に正孔注入層２０７、正孔輸送層２０８、電子輸送層２０９を組み合わせて形成することができる。そこで、これらの層について以下に詳細に説明することとする。
【００６９】
正孔注入層２０７は、本実施の形態２においては、第１の電極２０１から正孔輸送層２０８へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層２０７を設けることによって、第１の電極２０１の仕事関数と正孔輸送層２０８のイオン化ポテンシャルとの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層２０７は、正孔輸送層２０８を形成する物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極２０１を形成する物質の仕事関数よりもイオン化ポテンシャルの大きい物質を用いて形成することが好ましい。
【００７０】
正孔注入層２０７を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等の低分子、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。
【００７１】
正孔輸送層２０８は、正孔の輸送性に優れた層であり、本実施の形態２においては、正孔注入層２０７から注入された正孔を発光層２０４へ輸送する機能を有する。なお、正孔輸送層２０８を形成する物質としては、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を示す正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、ここでいう正孔輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、実施の形態１に挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００７２】
発光層２０４は、少なくとも一種の発光物質を含んでおり、ここでいう発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層２０４は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、発光物質の有するエネルギーギャップ（ＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう）よりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層（いわゆる、ホストとゲストの関係にある物質をそれぞれ含む層）であっても良い。なお、発光層において、ホストとして機能する発光物質（ホスト物質ともいう）にゲストとして機能する発光物質（ゲスト物質ともいう）を分散して存在させることにより、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。発光層２０４に用いることができる具体的な発光物質としては、実施の形態１に挙げた物質（ゲスト物質を含む）を用いることができる。
【００７３】
電子輸送層２０９は、電子の輸送性に優れた層であり、本実施の形態２においては、電子発生層２０５から注入された電子を発光層２０４へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層２０９を形成する物質としては、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を示す電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、ここでいう電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、実施の形態１に挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００７４】
また、図２（Ｂ）には図示していないが、発光層２０４と電子輸送層２０９との間には、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を設けることもできる。正孔阻止層を設けることによって、正孔が発光層２０４において電子と再結合することなく第２の電極２０３の方向に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。なお、正孔阻止層を形成する物質としては、実施の形態１に挙げた物質を用いることができる。
【００７５】
以上により、発光素子の発光物質を含む層２０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層２０６を有し、かつバッファー層２０６が陰極である第２の電極２０３と電子発生層２０５との間に接して形成された発光素子が得られる。
【００７６】
本実施の形態２の発光素子において、バッファー層２０６を形成する発光素子用複合材料は正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることからビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。
【００７７】
従って、バッファー層２０６の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することが可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層２０６の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。
【００７８】
また、発光物質を含む層２０２を形成した後に、第２の電極２０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、バッファー層２０６がバリア膜として機能し、発光層２０４等へのダメージを低減させることもできる。
【００７９】
また、本発明においては、本実施の形態２で示した構造と実施の形態１で示した構造とを組み合わせ、発光素子の両方の電極（陽極および陰極）に接して本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層が設けられた図３に示すような構造を形成することもできる。
【００８０】
図３においては、一対の電極（第１の電極３０１及び第２の電極３０３）間に発光物質を含む層３０２を挟持し、発光物質を含む層３０２は、発光層３０５、および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層（第１のバッファー層３０４、第２のバッファー層３０７）、電子発生層３０６とを少なくとも有している。
【００８１】
また、第１のバッファー層３０４は、第１の電極３０１と接して設けられ、第２のバッファー層３０７が第２の電極３０３と電子発生層３０６との間に接して設けられている。この場合も第１の電極３０１が陽極として機能し、第２の電極３０３が陰極として機能する。なお、この構造の場合も、図３に示す構造に加えて正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることができる。また、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を形成する物質としては、実施の形態１に挙げた物質を用いることができる。
【００８２】
図３に示す発光素子においても、バッファー層（第１のバッファー層３０４、第２のバッファー層３０７）を形成する発光素子用複合材料は、正孔輸送性を有し、結晶化しにくく、透明性が高く、かつ導電性が高いという性質を有していることから、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７の膜厚を厚くしても透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のため、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７の膜厚を自由に設定することも可能である。
【００８３】
また、発光物質を含む層３０２を形成した後に、第２の電極３０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、第２のバッファー層３０７がバリア膜として機能し、発光層３０５等へのダメージを低減させることもできる。さらに、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７を同じ物質で構成する場合には、発光物質を含む層３０２の両側が同じ物質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。
【００８４】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１および２で説明した発光素子とは構造が異なるもの、具体的には陽極および陰極と接することなく形成されたバッファー層が少なくとも一つ設けられる場合の構造であって、いわゆるマルチフォトン型の発光素子について説明する。
【００８５】
本実施の形態３で説明する発光素子の素子構成は、図４に示す通りであり、基本的には、図４（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極４０１及び第２の電極４０３）間に発光物質を含む層４０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層４０２は、第１の発光層４０６、第２の発光層４０７、電子発生層４０４および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層４０５を少なくとも有し、かつ少なくとも一つのバッファー層４０５およびそれに接して形成される電子発生層４０４が第１の電極４０１及び第２の電極４０３と接することなく設けられている。なお、本実施の形態３では、第１の電極４０１が陽極として機能し、第２の電極４０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態３において、上記構造に加えて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子注入層等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
【００８６】
バッファー層４０５を形成する発光素子用複合材料は、実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、実施の形態１で示す金属酸化物とで構成される。
【００８７】
なお、本実施の形態３の場合においてもバッファー層４０５において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。また、バッファー層４０５は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。
【００８８】
また、本実施の形態３において、電子発生層４０４はバッファー層４０５と接して形成され、かつ電子発生層４０４はバッファー層４０５よりも陽極である第１の電極４０１側に形成される。また、電子発生層４０４は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。
【００８９】
なお、電子発生層４０４の形成に用いる電子輸送性物質、バイポーラ性物質、および電子供与性を示す物質としては、実施の形態１で挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００９０】
また、第１の電極４０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、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）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。なお、上記構造に加え、実施の形態１で示すように第１の電極４０１と接してバッファー層を設ける場合には、一般に仕事関数の小さい材料として知られるアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を用いることもできる。これは、バッファー層４０５を設けることにより幅広い範囲の仕事関数を有する電極材料に対してのオーム接触が可能となるためである。
【００９１】
一方、第２の電極４０３に用いる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわち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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いることができるが、上記構造に加え、実施の形態２で示すように第２の電極４０３と接してバッファー層を、バッファー層と接して電子発生層を設ける場合には、第２の電極４０３に用いる陰極材料として、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料等も用いることができる。
【００９２】
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００９３】
本発明の発光素子において、発光物質を含む層４０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）４０１または第２の電極（陰極）４０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極４０１から光を射出させる場合には、第１の電極４０１を透光性の材料で形成し、第２の電極４０３側から光を射出させる場合には、第２の電極４０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。
【００９４】
本実施の形態３において、電子発生層４０４とバッファー層４０５は、第１の電極４０１および第２の電極４０３と接することなく形成されており、第１の電極４０１と電子発生層４０４との間には少なくとも第１の発光層４０６が設けられている。また、バッファー層４０５と第２の電極４０３との間には、少なくとも第２の発光層４０７が設けられている。なお、第１の発光層４０６および第２の発光層４０７の形成に用いる物質は、実施の形態１において発光層を形成する物質として記載された物質を用いることができる。
【００９５】
また、本実施の形態３において、上記構成に加えて第１の電極４０１および第２の電極４０３に接してそれぞれバッファー層を設けることもできる。なお、この場合には、図４（Ｂ）に示すように第１の電極４０１と接して第１のバッファー層４０８を設け、第２の電極４０３と接して第３のバッファー層４１２を設ける。さらに第３のバッファー層４１２に接して第２の電子発生層４１１が設けられており、図４（Ｂ）に示す第１の電子発生層４０９および第２のバッファー層４１０は、図４（Ａ）に示す電子発生層４０４およびバッファー層４０５と同じ機能を示すものである。
【００９６】
図４（Ｂ）に示す第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２は、いずれも実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料を用いて形成することができる。また、図４（Ｂ）に示す第１の電子発生層４０９および第２の電子発生層４１１は、実施の形態１で示す電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。
【００９７】
また、図４（Ｂ）において（ここでは図示しないが）、第１のバッファー層４０８と第１の電子発生層４０９との間であって、第１の発光層４０６を少なくとも含む領域、および第２のバッファー層４１０と第２の電子発生層４１１との間であって、第２の発光層４０７を少なくとも含む領域には、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせて形成することもできる。なお、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）は、それぞれ実施の形態１に記載した物質を用いて形成することができる。
【００９８】
以上により、発光素子の発光物質を含む層４０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層４０５を有し、少なくともバッファー層４０５およびそれに接して形成される電子発生層４０４が第１の電極４０１および第２の電極４０３と接することなく形成された発光素子が得られる。
【００９９】
本実施の形態３の発光素子において、バッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）を形成する発光素子用複合材料は、正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることからビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。
【０１００】
従って、バッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することが可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。
【０１０１】
また、図４（Ｂ）に示すように発光物質を含む層４０２を形成した後に、第２の電極４０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、第３のバッファー層４１２がバリア膜として機能し、第２の発光層４０７等へのダメージを低減させることもできる。さらに、第１のバッファー層４０８および第３のバッファー層４１２を同じ物質で構成する場合には、発光物質を含む層４０２の両側が同じ物質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。
【０１０２】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、画素部に本発明により形成される発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。図５では、本発明により形成されるアクティブマトリックス発光素子を有する発光装置を示したが、パッシブマトリックス発光素子を有する発光装置にも本発明を適用することはできる。なお、本発明における発光装置は、本発明の発光素子に加えて発光素子を駆動する制御手段等を構成に含むものとする。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された５０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、５０２は画素部、５０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、５０４は封止基板、５０５はシール材であり、シール材５０５で囲まれた内側は、空間５０７になっている。
【０１０３】
なお、５０８はソース側駆動回路５０１及びゲート側駆動回路５０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）５０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１０４】
次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５１０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５０１と、画素部５０２が示されている。
【０１０５】
なお、ソース側駆動回路５０１はｎチャネル型ＴＦＴ５２３とｐチャネル型ＴＦＴ５２４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、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。
【０１０６】
また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極５１３の端部を覆って絶縁物５１４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。
【０１０７】
第１の電極５１３上には、発光物質を含む層５１６、および第２の電極５１７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５１３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、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との２層構造、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層構造等の積層膜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。
【０１０８】
また、発光物質を含む層５１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。発光物質を含む層５１６には、本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層が含まれる。その他にも、発光層、電子発生層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、正孔注入層、電子注入層等が含まれる。なお、これらの層を形成する際には、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料を用いることができる。また、発光物質を含む層を形成する場合には、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【０１０９】
また、本発明において、バッファー層は、発光素子の両電極の一方の電極（陽極または陰極の一方）、または両方の電極に接して設けたり、両方の電極に接することなく設けられる。但し、バッファー層が陰極と接して形成される場合には、陰極と接するバッファー層の反対側の面と接して、電子発生層を設ける必要がある。また、バッファー層が両電極と接することなく形成される場合には、バッファー層と接して電子発生層を陽極側に設ける必要がある。
【０１１０】
また、発光物質を含む層５１６上には、第２の電極（陰極）５１７が形成されている。
【０１１１】
さらに、シール材５０５で封止基板５０４を素子基板５１０と貼り合わせることにより、素子基板５１０、封止基板５０４、およびシール材５０５で囲まれた空間５０７に発光素子５１８が備えられた構造になっている。なお、空間５０７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５０５で充填される構成も含むものとする。
【０１１２】
なお、シール材５０５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５０４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。
【０１１３】
以上のようにして、本発明により形成される発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１１４】
なお、本実施の形態に示す発光装置は、実施の形態１〜３に示した発光素子の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１１５】
（実施の形態５）
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図６を参照して説明する。
【０１１６】
図６（Ａ）に示すテレビジョン装置は、本体８００１、表示部８００２等を含んでいる。表示部８００２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたテレビジョン装置を提供することができる。
【０１１７】
図６（Ｂ）に示す携帯情報端末機器は、本体８１０１、表示部８１０２等を含んでいる。表示部８１０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯情報端末機器を提供することができる。
【０１１８】
図６（Ｃ）に示すデジタルビデオカメラは、本体８２０１、表示部８２０２等を含んでいる。表示部８２０２は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたデジタルビデオカメラを提供することができる。
【０１１９】
図６（Ｄ）に示す携帯電話機は、本体８３０１、表示部８３０２等を含んでいる。表示部８３０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯電話機を提供することができる。
【０１２０】
図６（Ｅ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体８４０１、表示部８４０２等を含んでいる。表示部８４０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。
【０１２１】
このように、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができ、また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる本発明の発光装置により、駆動電圧がおさえられた電子機器を提供することができる。
【実施例１】
【０１２２】
本実施例では、実施の形態１で示した素子構造を有する発光素子（第１の電極（陽極）と接してバッファー層が設けられる構造）であって、第１の電極側から順次、バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、および第２の電極が積層された発光素子の作製方法および素子特性について測定した結果を図７〜１１に示す。
【０１２３】
まず、図７に示すように基板７００上に発光素子の第１の電極７０１が形成される。なお、本実施例では、第１の電極７０１は陽極として機能する。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。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。電極の大きさは２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１２４】
次に、第１の電極（陽極）７０１上に発光物質を含む層７０２が形成される。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２が第１の電極側からバッファー層７０４、正孔輸送層７０６、発光層７０５、電子輸送層７０７、電子注入層７０８の積層構造を有し、特にバッファー層７０４にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料を用いることを特徴とする。
【０１２５】
第１の電極７０１が形成された基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに第１の電極７０１が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源の一方にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素として実施の形態１において、構造式（１）で表される化合物（ＤＰＶＢｉ）を入れ、他方に金属酸化物としてモリブデン酸化物を入れ、抵抗加熱法を用いた共蒸着法により１２０ｎｍの膜厚でバッファー層７０４を形成する。なお、ここで形成されるバッファー層７０４におけるＤＰＶＢｉとモリブデン酸化物との重量比は１：０．５（モル比は、１：１．８）（＝ＤＰＶＢｉ：モリブデン酸化物）となるようにした。
【０１２６】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層７０６を形成する。ここでは、正孔輸送性に優れた材料としてＮＰＢを抵抗加熱法を用いた蒸着法により、１０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１２７】
次に発光層７０５が形成される。なお、発光層７０５において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。ここでは、Ａｌｑ３とクマリン６とをバッファー層と同様の共蒸着法により３７．５ｎｍの膜厚で形成する。なお、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は、１：０．０１（モル比は、１：０．０１３）（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるようにした。これによって、クマリン６はＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。
【０１２８】
次に、電子輸送層７０７が形成される。なお、電子輸送層７０７は、Ａｌｑ３を正孔輸送層７０６と同様の蒸着法により３７．５ｎｍの膜厚で形成する。
【０１２９】
次に、電子注入層７０８が形成される。なお、電子注入層７０８は、ＬｉＦを正孔輸送層７０６と同様の蒸着法により１ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３０】
上述したように積層構造を有する発光物質を含む層７０２を形成した後、陰極として機能する第２の電極７０３をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２上にアルミニウムをスパッタリング法により２００ｎｍの膜厚で形成することにより第２の電極７０３を得る。
【０１３１】
以上により、本発明の発光素子が形成される。なお、本実施例では、基板上に形成される第１の電極が陽極材料で形成され、陽極として機能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、第１の電極を陰極材料で形成し、陰極として機能させることもできる。ただし、この場合（陽極と陰極とを入れ替えた場合）には、発光物質を含む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、第１の電極７０１は透明電極であり、第１の電極７０１側から発光層７０５で生じた光を射出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第２の電極７０３側から光を射出させる構成とすることもできる。
【０１３２】
次に、図７に示す発光素子の素子特性について測定した結果を図８〜１１の白丸印（発光素子（２））で表されるプロットで示す。
【０１３３】
図８に示す電流−電圧特性においては、６Ｖの電圧を印加したところ１．０ｍＡ程度の電流が流れた。この結果から、本発明のバッファー層７０４を設けることにより、低電圧の場合においても発光素子の発光物質を含む層７０２に電流が十分に注入されている様子が確認される。
【０１３４】
また、図９に示す輝度−電圧特性においては、６Ｖの電圧を印加したところ１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が得られた。このことから本発明のバッファー層７０４を設けることにより電圧に対する輝度特性に対しても良好な効果が得られることが分かる。
【０１３５】
また、図１０に示す電流効率−輝度特性においては、１００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた場合における電流効率は１１．５ｃｄ／Ａ程度であり、図１１に示す輝度−電流密度特性においては、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２の場合において、１００００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が得られた。これらの結果からは、発光素子の発光物質を含む層７０２において、正孔（ホール）と電子とがバランス良く存在しており、効率よく再結合できる環境にあるといえる。
【０１３６】
（比較例１）
これに対して、実施例１で測定した素子構造において、バッファー層７０４にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素としてＤＰＶＢｉを用いて作製した発光素子（発光素子（１）と示す）の素子特性について測定した。なお、ここで測定する発光素子（１）は、実施例１の図７に示す発光素子とバッファー層７０４以外の構成が同じになるように作製したものである。具体的には、第１の電極：ＩＴＯ（１１０ｎｍ）／バッファー層：ＤＰＶＢｉ（１２０ｎｍ）／正孔輸送層：ＮＰＢ（１０ｎｍ）／発光層：Ａｌｑ３＋クマリン６（３７．５ｎｍ）／電子輸送層：Ａｌｑ３（３７．５ｎｍ）／電子注入層：ＬｉＦ（１ｎｍ）／第２の電極：Ａｌ（２００ｎｍ）が順次積層された構造である。その結果を図８〜１１の黒丸印（発光素子（１））で表されるプロットで示す。
【０１３７】
図８に示す電流−電圧特性において、１．０ｍＡ程度の電流を流すためには２４Ｖ程度の電圧を印加する必要があった。これは、６Ｖ程度の電圧を印加することで同じ電流を流すことができた発光素子（２）に比べると発光素子の発光物質を含む層へ電流が注入されにくい状態であるといえる。
【０１３８】
また、図９に示す輝度−電圧特性においては、１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度を得るために２５Ｖ程度の電圧を印加する必要があった。これは、６Ｖ程度の電圧を印加することで同じ輝度を得ることができた発光素子（２）に比べると発光素子の発光物質を含む層７０２へ電流が注入されにくい状態にあることが、素子の輝度特性にも影響していることが分かる。
【０１３９】
また、図１０に示す電流効率−輝度特性においては、１００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた場合における電流効率は３．０ｃｄ／Ａ程度であり、図１１に示す輝度−電流密度特性においては、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２の場合において、５０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度しか得られなかった。なお、これらの結果は、発光素子（１）における発光物質を含む層において、正孔（ホール）と電子とのバランスが悪く、再結合に必要な正孔（ホール）が十分に注入されていないことに起因した結果であるといえる。
【０１４０】
以上の結果から、本発明の発光素子は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料からなるバッファー層を設けることにより、発光物質を含む層における正孔（ホール）の注入性を高めることができるため、発光素子の駆動電圧を低下させることができると共に、輝度特性などの素子特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を示す図。
【図２】本発明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素子構造を示す図。
【図４】本発明の発光素子の素子構造を示す図。
【図５】本発明の発光装置について示す図。
【図６】本発明の電子機器について示す図。
【図７】実施例１で説明する発光素子の素子構造を示す図。
【図８】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【図９】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【図１０】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【図１１】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１４２】
１０１ 第１の電極（陽極）
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 第２の電極（陰極）
１０４ バッファー層
１０５ 発光層
１０６ 正孔輸送層
１０７ 電子輸送層
１０８ 電子注入層
２０１ 第１の電極（陽極）
２０２ 発光物質を含む層
２０３ 第２の電極（陰極）
２０４ 発光層
２０５ 電子発生層
２０６ バッファー層
２０７ 正孔注入層
２０８ 正孔輸送層
２０９ 電子輸送層
３０１ 第１の電極（陽極）
３０２ 発光物質を含む層
３０３ 第２の電極（陰極）
３０４ 第１のバッファー層
３０５ 発光層
３０６ 電子発生層
３０７ 第２のバッファー層
４０１ 第１の電極（陽極）
４０２ 発光物質を含む層
４０３ 第２の電極（陰極）
４０４ 電子発生層
４０５ バッファー層
４０６ 第１の発光層
４０７ 第２の発光層
４０８ 第１のバッファー層
４０９ 第１の電子発生層
４１０ 第２のバッファー層
４１１ 第２の電子発生層
４１２ 第３のバッファー層
５０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
５０４ 封止基板
５０５ シール材
５０７ 空間
５０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５１０ 素子基板
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 第１の電極
５１４ 絶縁物
５１６ 発光物質を含む層
５１７ 第２の電極
５１８ 発光素子
５２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
５２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７００ 基板
７０１ 第１の電極
７０２ 発光物質を含む層
７０３ 第２の電極
７０４ バッファー層
７０５ 発光層
７０６ 正孔輸送層
７０７ 電子輸送層
７０８ 電子注入層
８００１ 本体
８００２ 表示部
８１０１ 本体
８１０２ 表示部
８２０１ 本体
８２０２ 表示部
８３０１ 本体
８３０２ 表示部
８４０１ 本体
８４０２ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を挟んでなる電流励起型の発光素子、そのような発光素子を有する発光装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量、高速応答性などの特徴を有する発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると言われている。
【０００３】
発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に発光物質を含む層を挟んでなり、その発光機構は、両電極間に電圧を印加した際に陽極から注入される正孔（ホール）と、陰極から注入される電子が、発光物質を含む層の発光層において再結合することにより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。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、発光物質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。
【０００４】
なお、これらの発光物質は、熱、水分、酸素等の物理的または化学的な影響による劣化を受けやすく、また、一般に単層の場合に５０ｎｍ以下の薄膜で形成されることから、発光素子の作製時や駆動時に劣化しやすいという問題を有している。このような発光素子の劣化を防止することは、発光素子の歩留まり向上や信頼性向上につながる。
【０００５】
また、このような発光素子を発光装置や電子機器等に応用する場合において、消費電力の低減も課題の一つとして挙げられる。なお、消費電力を低減させるためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。
【０００６】
そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となる。
【０００７】
これまで、駆動電圧を低減させるための手法として、バッファー層を電極と発光性の有機化合物を含む層との間に設けるという試みがなされている。例えば、カンファースルホン酸をドープしたポリアニリン（ＰＡＮＩ）からなるバッファー層をインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）と発光層との間に設けることにより、駆動電圧を低減できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。これは、ＰＡＮＩの発光層へのキャリア注入性が優れているためと説明されている。なお、非特許文献１では、バッファー層であるＰＡＮＩも電極の一部と見なしている。
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載してある通り、ＰＡＮＩは膜厚を厚くすると透過率が悪くなるという問題点がある。具体的には、２５０ｎｍ程度の膜厚で、透過率が７０％を切ると報告されている。すなわち、バッファー層に用いている材料自体の透明性に問題があるため、素子内部で発生した光を効率良く取り出すことができない。
【非特許文献１】Ｙ．Ｙａｎｇ、他１名、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．６４（１０）、１２４５−１２４７（１９９４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、発光素子が作製時や駆動時において、物理的または化学的な影響を受けることにより劣化するのを保護するための機能層を設けると共に、このような機能層を設けることで駆動電圧の上昇や、透過率および色純度を悪化させることなく、素子の長寿命化および素子特性の向上を図ることを目的とする。さらに、そのような発光素子を備えた発光装置、および発光装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、一対の電極間に発光物質を含む層が挟持されてなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料で形成されたバッファー層を設けることを特徴とする。なお、本発明のバッファー層を形成する発光素子用複合材料は、導電性が高く、かつ透明性にも優れている。
【００１１】
本発明の構成は、一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部にビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。
【００１２】
また、本発明の別の構成においては、一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部であって、かつ一対の電極のいずれか一方または両方に接してビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。
【００１３】
さらに、本発明の別の構成においては、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部にバッファー層と電子発生層とを有し、前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、バッファー層は、陰極と電子発生層との間にそれぞれと接して形成されることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
さらに、本発明の別の構成においては、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に陽極と陰極と接することなく形成されたバッファー層および電子発生層とを少なくとも有し、バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、電子発生層は、バッファー層よりも陰極側であって、かつバッファー層と接して形成されることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
なお、上記各構成において、金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、またはレニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
また、上記各構成において、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、例えば、（１）〜（５）で示される下記構造式のいずれかである。
【００１７】
【化１】
【００１８】
また、上記各構成において、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置および発光装置を有する電子機器も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明において、発光素子の発光物質を含む層の一部にバッファー層を設けることにより、発光物質を含む層における正孔（ホール）密度を高めることができるので、導電率が向上し、発光素子の駆動電圧を低減させることが可能である。
【００２１】
また、本発明のバッファー層を形成する発光素子用複合材料は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることから結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。
【００２２】
さらに、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、その構造から立体障害を有するためアモルファス状態の安定した膜を形成することができる。さらに、上記材料は、可視領域よりも短波長側に吸収ピークを有していることから、発光素子からの発光色純度にほとんど影響を与えることなく用いることができる。
【００２３】
従って、発光素子の発光層を保護すべくバッファー層の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の劣化や短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の一態様について図面等を用いながら詳細に説明する。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。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態で説明する発光素子の素子構成は、図１に示す通りであり、基本的には、図１（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極１０１及び第２の電極１０３）間に発光物質を含む層１０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層１０２は、発光層１０５、および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層１０４を少なくとも有し、かつバッファー層１０４が第１の電極１０１と接して設けられている。なお、本実施の形態１では、第１の電極１０１が陽極として機能し、第２の電極１０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態において、上記構造に加えて正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
【００２６】
本発明において、発光素子用複合材料は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、金属酸化物とで構成される。
【００２７】
ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素としては、例えば、（１）〜（５）で示される下記構造式のいずれかである。
【００２８】
【化２】
【００２９】
また、上述したビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものがより好ましい。なお、ここでの正孔移動度の測定には、過渡光電流を利用した飛行時間法（ＴＯＦ法：ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｍｅｔｈｏｄ）を用いることができる。
【００３０】
また、上記金属酸化物としては、上述したビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。
【００３１】
なお、バッファー層１０４において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。このようにバッファー層１０４において、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することにより結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、金属酸化物とビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素とを含むバッファー層１０４は、可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収が小さい。さらに、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有さない芳香族炭化水素に比べ、共役長が延びず、吸収が短波長シフトする。したがって、発光層１０５により発光された可視光をバッファー層１０４により吸収されてしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
また、上述した金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、単体で層にしたときに結晶化し易いが、芳香族炭化水素と混合することによって、同様に結晶化を抑えることができる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とが互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
【００３３】
なお、バッファー層１０４は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。
【００３４】
また、第１の電極１０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、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）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。なお、本実施の形態の場合には、第１の電極に接してバッファー層１０４が設けられていることから、一般に仕事関数の小さい材料として知られるアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を用いることもできる。これは、バッファー層１０４を設けることにより幅広い範囲の仕事関数を有する電極材料に対してのオーム接触が可能となるためである。
【００３５】
一方、第２の電極１０３に用いる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわち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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いることができるが、電子注入性を高める材料からなる層を発光物質を含む層１０２の一部に第２の電極１０３と接して設けたり、第２の電極１０３の一部として設ける場合には、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料も用いることができる。
【００３６】
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００３７】
本発明の発光素子において、発光層１０５におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）１０１または第２の電極（陰極）１０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を射出させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成し、第２の電極１０３側から光を射出させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。
【００３８】
本実施の形態１において、一対の電極間に形成される発光物質を含む層１０２は、図１（Ｂ）に示すように発光層１０５およびバッファー層１０４以外に正孔輸送層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８を組み合わせて形成することができる。そこで、これらの層について以下に詳細に説明することとする。
【００３９】
正孔輸送層１０６は、正孔の輸送性に優れた層であり、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を示す正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。
【００４０】
正孔輸送性物質としては、例えば芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている物質として、例えば、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（以下、ＴＰＤと示す）の他、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、ＮＰＢと示す）や、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（以下、ＴＣＴＡと示す）、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（以下、ＴＤＡＴＡと示す）、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（以下、ＭＴＤＡＴＡと示す）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【００４１】
また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の物質を用いることが好ましい。
【００４２】
発光層１０５は、少なくとも一種の発光物質を含んでおり、ここでいう発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、発光物質の有するエネルギーギャップ（ＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう）よりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層（いわゆる、ホストとゲストの関係にある物質をそれぞれ含む層）であっても良い。なお、発光層において、ホストとして機能する発光物質（ホスト物質ともいう）にゲストとして機能する発光物質（ゲスト物質ともいう）を分散して存在させることにより、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐこともできる。
【００４３】
具体的な発光物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ３と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ２と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）２と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）２と示す）、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴＩと示す）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴと示す）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴＢと示す）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（以下、ＤＭＱｄと示す）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（以下、ｔ−ＢｕＤＮＡと示す）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（以下、ＤＰＡと示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（以下、ＤＮＡと示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（以下、ＢＧａｑと示す）、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（以下、ＢＡｌｑと示す）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と示す）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（以下、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）と示す）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（以下、ＦＩｒ（ａｃａｃ）と示す）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（以下、ＦＩｒ（ｐｉｃ）と示す）、などの各種蛍光色素が有効である。
【００４４】
なお、ホスト物質とゲスト物質とを組み合わせて発光層を形成する場合には、上述した発光物質と以下に示すようなホスト物質とを組み合わせて形成すればよい。
【００４５】
具体的なホスト物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ３と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ２と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）２と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）２と示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（以下、ｔ−ＢｕＤＮＡと示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（以下、ＤＮＡと示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（以下、ＢＧａｑと示す）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（以下、ＴＣＴＡと示す）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（以下、ＴＰＢＩと示す）、ＴＰＡＱｎ等を用いることができる。
【００４６】
電子輸送層１０７は、電子の輸送性に優れた層であり、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を示す電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。
【００４７】
具体的な電子輸送性物質としては、先に述べたＡｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、混合配位子錯体であるＢＡｌｑなどが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体もある。さらに、金属錯体以外にも、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（以下、ＰＢＤと示す）、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（以下、ＯＸＤ−７と示す）などのオキサジアゾール誘導体、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（以下、ＴＡＺと示す）、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（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（以下、ＢＰｈｅｎと示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）等のフェナントロリン誘導体、その他、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾリル−２−イル）スチルベン（以下、ＢｚＯｓと示す）等を用いることができる。なお、バイポーラ性物質としては、上述した材料を用いることができる。
【００４８】
電子注入層１０８は、第２の電極１０３から電子が注入されるのを補助する機能を有する層である。図１（Ｂ）に示す構造の場合には、第２の電極１０３から電子輸送層１０７へ電子が注入されるのを補助する機能を有する。電子注入層１０８を設けることによって、第２の電極１０３の仕事関数と電子輸送層１０７の電子親和力との差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層１０８は、電子輸送層１０７を形成している物質よりも電子親和力が大きく、第２の電極１０３を形成している物質の仕事関数よりも電子親和力の小さい物質、または電子輸送層１０７と第２の電極１０３との間に約１〜２ｎｍの薄膜として設けることによりエネルギーバンドを曲げる効果を有する物質を用いて形成することが好ましい。
【００４９】
電子注入層１０８を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、リチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属、またはマグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドを曲げる効果を有するため好ましい。
【００５０】
また、無機物の他、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）、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）等の電子輸送層１０７を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層１０７の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層１０８を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層１０８における電子親和力が電子輸送層１０７における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層１０８を形成すればよい。なお、電子注入層１０８を設ける場合、第２の電極１０３は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。
【００５１】
なお、上記電子注入層１０８に変えて電子発生層を設けることもできる。電子発生層は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質（ドナー）とを混合して形成することができる。なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。
【００５２】
なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上述したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。さらに、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物等、具体的にはリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。
【００５３】
また、図１（Ｂ）には図示していないが、発光層１０５と電子輸送層１０７との間には、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を設けることもできる。正孔阻止層を設けることによって、正孔が発光層１０５において電子と再結合することなく第２の電極１０３の方向に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１０５で生成された励起エネルギーが電子輸送層１０７等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。
【００５４】
正孔阻止層には、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１０７を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１０５を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャル及び励起エネルギーが大きい物質が選択される。つまり、正孔阻止層は、正孔阻止層におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層１０７におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層１０５と正孔輸送層１０６との間にも、発光層１０５で正孔と再結合することなく第２の電極１０３の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
【００５５】
以上により、発光素子の発光物質を含む層１０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層１０４を有し、かつバッファー層１０４が、陽極である第１の電極１０１に接して形成された発光素子が得られる。
【００５６】
なお、本実施の形態１において、バッファー層１０４を形成する発光素子用複合材料は正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることから結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。
【００５７】
従って、バッファー層１０４の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することも可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層１０４の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した発光素子とは構造が異なるもの、具体的にはバッファー層が、第２の電極（陰極）と接して設けられる場合の構造について説明する。
【００５９】
本実施の形態２で説明する発光素子の素子構成は、図２に示す通りであり、基本的には、図２（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極２０１及び第２の電極２０３）間に発光物質を含む層２０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層２０２は、発光層２０４、電子発生層２０５および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層２０６を少なくとも有し、かつバッファー層２０６が第２の電極２０３と電子発生層２０５との間に接して設けられている。なお、本実施の形態２では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態２において、上記構造に加えて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
【００６０】
バッファー層２０６を形成する発光素子用複合材料は、実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、実施の形態１で示す金属酸化物とで構成される。
【００６１】
なお、本実施の形態２の場合においてもバッファー層２０６において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。また、バッファー層２０６は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。
【００６２】
また、電子発生層２０５は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質（ドナー）とを混合して形成することができる。なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。
【００６３】
なお、電子発生層２０５の形成に用いる電子輸送性物質、バイポーラ性物質、および電子供与性を示す物質（ドナー）としては、実施の形態１で挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００６４】
また、第１の電極２０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、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）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。
【００６５】
一方、第２の電極２０３に用いる陰極材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料等も用いることができる。
【００６６】
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００６７】
本発明の発光素子において、発光物質を含む層２０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）２０１または第２の電極（陰極）２０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極２０１から光を射出させる場合には、第１の電極２０１を透光性の材料で形成し、第２の電極２０３側から光を射出させる場合には、第２の電極２０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。
【００６８】
なお、本実施の形態２において、一対の電極間に形成される発光物質を含む層２０２は、図２（Ｂ）に示すように発光層２０４、電子発生層２０５、およびバッファー層２０６以外に正孔注入層２０７、正孔輸送層２０８、電子輸送層２０９を組み合わせて形成することができる。そこで、これらの層について以下に詳細に説明することとする。
【００６９】
正孔注入層２０７は、本実施の形態２においては、第１の電極２０１から正孔輸送層２０８へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層２０７を設けることによって、第１の電極２０１の仕事関数と正孔輸送層２０８のイオン化ポテンシャルとの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層２０７は、正孔輸送層２０８を形成する物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極２０１を形成する物質の仕事関数よりもイオン化ポテンシャルの大きい物質を用いて形成することが好ましい。
【００７０】
正孔注入層２０７を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等の低分子、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。
【００７１】
正孔輸送層２０８は、正孔の輸送性に優れた層であり、本実施の形態２においては、正孔注入層２０７から注入された正孔を発光層２０４へ輸送する機能を有する。なお、正孔輸送層２０８を形成する物質としては、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を示す正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、ここでいう正孔輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、実施の形態１に挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００７２】
発光層２０４は、少なくとも一種の発光物質を含んでおり、ここでいう発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層２０４は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、発光物質の有するエネルギーギャップ（ＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう）よりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層（いわゆる、ホストとゲストの関係にある物質をそれぞれ含む層）であっても良い。なお、発光層において、ホストとして機能する発光物質（ホスト物質ともいう）にゲストとして機能する発光物質（ゲスト物質ともいう）を分散して存在させることにより、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。発光層２０４に用いることができる具体的な発光物質としては、実施の形態１に挙げた物質（ゲスト物質を含む）を用いることができる。
【００７３】
電子輸送層２０９は、電子の輸送性に優れた層であり、本実施の形態２においては、電子発生層２０５から注入された電子を発光層２０４へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層２０９を形成する物質としては、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を示す電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、ここでいう電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、実施の形態１に挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００７４】
また、図２（Ｂ）には図示していないが、発光層２０４と電子輸送層２０９との間には、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を設けることもできる。正孔阻止層を設けることによって、正孔が発光層２０４において電子と再結合することなく第２の電極２０３の方向に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。なお、正孔阻止層を形成する物質としては、実施の形態１に挙げた物質を用いることができる。
【００７５】
以上により、発光素子の発光物質を含む層２０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層２０６を有し、かつバッファー層２０６が陰極である第２の電極２０３と電子発生層２０５との間に接して形成された発光素子が得られる。
【００７６】
本実施の形態２の発光素子において、バッファー層２０６を形成する発光素子用複合材料は正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることからビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。
【００７７】
従って、バッファー層２０６の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することが可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層２０６の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。
【００７８】
また、発光物質を含む層２０２を形成した後に、第２の電極２０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、バッファー層２０６がバリア膜として機能し、発光層２０４等へのダメージを低減させることもできる。
【００７９】
また、本発明においては、本実施の形態２で示した構造と実施の形態１で示した構造とを組み合わせ、発光素子の両方の電極（陽極および陰極）に接して本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層が設けられた図３に示すような構造を形成することもできる。
【００８０】
図３においては、一対の電極（第１の電極３０１及び第２の電極３０３）間に発光物質を含む層３０２を挟持し、発光物質を含む層３０２は、発光層３０５、および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層（第１のバッファー層３０４、第２のバッファー層３０７）、電子発生層３０６とを少なくとも有している。
【００８１】
また、第１のバッファー層３０４は、第１の電極３０１と接して設けられ、第２のバッファー層３０７が第２の電極３０３と電子発生層３０６との間に接して設けられている。この場合も第１の電極３０１が陽極として機能し、第２の電極３０３が陰極として機能する。なお、この構造の場合も、図３に示す構造に加えて正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることができる。また、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を形成する物質としては、実施の形態１に挙げた物質を用いることができる。
【００８２】
図３に示す発光素子においても、バッファー層（第１のバッファー層３０４、第２のバッファー層３０７）を形成する発光素子用複合材料は、正孔輸送性を有し、結晶化しにくく、透明性が高く、かつ導電性が高いという性質を有していることから、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７の膜厚を厚くしても透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のため、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７の膜厚を自由に設定することも可能である。
【００８３】
また、発光物質を含む層３０２を形成した後に、第２の電極３０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、第２のバッファー層３０７がバリア膜として機能し、発光層３０５等へのダメージを低減させることもできる。さらに、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７を同じ物質で構成する場合には、発光物質を含む層３０２の両側が同じ物質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。
【００８４】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１および２で説明した発光素子とは構造が異なるもの、具体的には陽極および陰極と接することなく形成されたバッファー層が少なくとも一つ設けられる場合の構造であって、いわゆるマルチフォトン型の発光素子について説明する。
【００８５】
本実施の形態３で説明する発光素子の素子構成は、図４に示す通りであり、基本的には、図４（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極４０１及び第２の電極４０３）間に発光物質を含む層４０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層４０２は、第１の発光層４０６、第２の発光層４０７、電子発生層４０４および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層４０５を少なくとも有し、かつ少なくとも一つのバッファー層４０５およびそれに接して形成される電子発生層４０４が第１の電極４０１及び第２の電極４０３と接することなく設けられている。なお、本実施の形態３では、第１の電極４０１が陽極として機能し、第２の電極４０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態３において、上記構造に加えて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子注入層等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
【００８６】
バッファー層４０５を形成する発光素子用複合材料は、実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、実施の形態１で示す金属酸化物とで構成される。
【００８７】
なお、本実施の形態３の場合においてもバッファー層４０５において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。また、バッファー層４０５は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。
【００８８】
また、本実施の形態３において、電子発生層４０４はバッファー層４０５と接して形成され、かつ電子発生層４０４はバッファー層４０５よりも陽極である第１の電極４０１側に形成される。また、電子発生層４０４は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。
【００８９】
なお、電子発生層４０４の形成に用いる電子輸送性物質、バイポーラ性物質、および電子供与性を示す物質としては、実施の形態１で挙げた物質をそれぞれ用いることができる。
【００９０】
また、第１の電極４０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、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）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。なお、上記構造に加え、実施の形態１で示すように第１の電極４０１と接してバッファー層を設ける場合には、一般に仕事関数の小さい材料として知られるアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を用いることもできる。これは、バッファー層４０５を設けることにより幅広い範囲の仕事関数を有する電極材料に対してのオーム接触が可能となるためである。
【００９１】
一方、第２の電極４０３に用いる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわち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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いることができるが、上記構造に加え、実施の形態２で示すように第２の電極４０３と接してバッファー層を、バッファー層と接して電子発生層を設ける場合には、第２の電極４０３に用いる陰極材料として、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料等も用いることができる。
【００９２】
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００９３】
本発明の発光素子において、発光物質を含む層４０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）４０１または第２の電極（陰極）４０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極４０１から光を射出させる場合には、第１の電極４０１を透光性の材料で形成し、第２の電極４０３側から光を射出させる場合には、第２の電極４０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。
【００９４】
本実施の形態３において、電子発生層４０４とバッファー層４０５は、第１の電極４０１および第２の電極４０３と接することなく形成されており、第１の電極４０１と電子発生層４０４との間には少なくとも第１の発光層４０６が設けられている。また、バッファー層４０５と第２の電極４０３との間には、少なくとも第２の発光層４０７が設けられている。なお、第１の発光層４０６および第２の発光層４０７の形成に用いる物質は、実施の形態１において発光層を形成する物質として記載された物質を用いることができる。
【００９５】
また、本実施の形態３において、上記構成に加えて第１の電極４０１および第２の電極４０３に接してそれぞれバッファー層を設けることもできる。なお、この場合には、図４（Ｂ）に示すように第１の電極４０１と接して第１のバッファー層４０８を設け、第２の電極４０３と接して第３のバッファー層４１２を設ける。さらに第３のバッファー層４１２に接して第２の電子発生層４１１が設けられており、図４（Ｂ）に示す第１の電子発生層４０９および第２のバッファー層４１０は、図４（Ａ）に示す電子発生層４０４およびバッファー層４０５と同じ機能を示すものである。
【００９６】
図４（Ｂ）に示す第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２は、いずれも実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料を用いて形成することができる。また、図４（Ｂ）に示す第１の電子発生層４０９および第２の電子発生層４１１は、実施の形態１で示す電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。
【００９７】
また、図４（Ｂ）において（ここでは図示しないが）、第１のバッファー層４０８と第１の電子発生層４０９との間であって、第１の発光層４０６を少なくとも含む領域、および第２のバッファー層４１０と第２の電子発生層４１１との間であって、第２の発光層４０７を少なくとも含む領域には、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせて形成することもできる。なお、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）は、それぞれ実施の形態１に記載した物質を用いて形成することができる。
【００９８】
以上により、発光素子の発光物質を含む層４０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層４０５を有し、少なくともバッファー層４０５およびそれに接して形成される電子発生層４０４が第１の電極４０１および第２の電極４０３と接することなく形成された発光素子が得られる。
【００９９】
本実施の形態３の発光素子において、バッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）を形成する発光素子用複合材料は、正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることからビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。
【０１００】
従って、バッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することが可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。
【０１０１】
また、図４（Ｂ）に示すように発光物質を含む層４０２を形成した後に、第２の電極４０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、第３のバッファー層４１２がバリア膜として機能し、第２の発光層４０７等へのダメージを低減させることもできる。さらに、第１のバッファー層４０８および第３のバッファー層４１２を同じ物質で構成する場合には、発光物質を含む層４０２の両側が同じ物質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。
【０１０２】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、画素部に本発明により形成される発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。図５では、本発明により形成されるアクティブマトリックス発光素子を有する発光装置を示したが、パッシブマトリックス発光素子を有する発光装置にも本発明を適用することはできる。なお、本発明における発光装置は、本発明の発光素子に加えて発光素子を駆動する制御手段等を構成に含むものとする。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された５０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、５０２は画素部、５０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、５０４は封止基板、５０５はシール材であり、シール材５０５で囲まれた内側は、空間５０７になっている。
【０１０３】
なお、５０８はソース側駆動回路５０１及びゲート側駆動回路５０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）５０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１０４】
次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５１０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５０１と、画素部５０２が示されている。
【０１０５】
なお、ソース側駆動回路５０１はｎチャネル型ＴＦＴ５２３とｐチャネル型ＴＦＴ５２４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、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。
【０１０６】
また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極５１３の端部を覆って絶縁物５１４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。
【０１０７】
第１の電極５１３上には、発光物質を含む層５１６、および第２の電極５１７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５１３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、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との２層構造、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層構造等の積層膜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。
【０１０８】
また、発光物質を含む層５１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。発光物質を含む層５１６には、本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層が含まれる。その他にも、発光層、電子発生層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、正孔注入層、電子注入層等が含まれる。なお、これらの層を形成する際には、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料を用いることができる。また、発光物質を含む層を形成する場合には、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【０１０９】
また、本発明において、バッファー層は、発光素子の両電極の一方の電極（陽極または陰極の一方）、または両方の電極に接して設けたり、両方の電極に接することなく設けられる。但し、バッファー層が陰極と接して形成される場合には、陰極と接するバッファー層の反対側の面と接して、電子発生層を設ける必要がある。また、バッファー層が両電極と接することなく形成される場合には、バッファー層と接して電子発生層を陽極側に設ける必要がある。
【０１１０】
また、発光物質を含む層５１６上には、第２の電極（陰極）５１７が形成されている。
【０１１１】
さらに、シール材５０５で封止基板５０４を素子基板５１０と貼り合わせることにより、素子基板５１０、封止基板５０４、およびシール材５０５で囲まれた空間５０７に発光素子５１８が備えられた構造になっている。なお、空間５０７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５０５で充填される構成も含むものとする。
【０１１２】
なお、シール材５０５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５０４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。
【０１１３】
以上のようにして、本発明により形成される発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１１４】
なお、本実施の形態に示す発光装置は、実施の形態１〜３に示した発光素子の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１１５】
（実施の形態５）
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図６を参照して説明する。
【０１１６】
図６（Ａ）に示すテレビジョン装置は、本体８００１、表示部８００２等を含んでいる。表示部８００２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたテレビジョン装置を提供することができる。
【０１１７】
図６（Ｂ）に示す携帯情報端末機器は、本体８１０１、表示部８１０２等を含んでいる。表示部８１０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯情報端末機器を提供することができる。
【０１１８】
図６（Ｃ）に示すデジタルビデオカメラは、本体８２０１、表示部８２０２等を含んでいる。表示部８２０２は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたデジタルビデオカメラを提供することができる。
【０１１９】
図６（Ｄ）に示す携帯電話機は、本体８３０１、表示部８３０２等を含んでいる。表示部８３０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯電話機を提供することができる。
【０１２０】
図６（Ｅ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体８４０１、表示部８４０２等を含んでいる。表示部８４０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。
【０１２１】
このように、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができ、また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる本発明の発光装置により、駆動電圧がおさえられた電子機器を提供することができる。
【実施例１】
【０１２２】
本実施例では、実施の形態１で示した素子構造を有する発光素子（第１の電極（陽極）と接してバッファー層が設けられる構造）であって、第１の電極側から順次、バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、および第２の電極が積層された発光素子の作製方法および素子特性について測定した結果を図７〜１１に示す。
【０１２３】
まず、図７に示すように基板７００上に発光素子の第１の電極７０１が形成される。なお、本実施例では、第１の電極７０１は陽極として機能する。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。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。電極の大きさは２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１２４】
次に、第１の電極（陽極）７０１上に発光物質を含む層７０２が形成される。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２が第１の電極側からバッファー層７０４、正孔輸送層７０６、発光層７０５、電子輸送層７０７、電子注入層７０８の積層構造を有し、特にバッファー層７０４にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料を用いることを特徴とする。
【０１２５】
第１の電極７０１が形成された基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに第１の電極７０１が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源の一方にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素として実施の形態１において、構造式（１）で表される化合物（ＤＰＶＢｉ）を入れ、他方に金属酸化物としてモリブデン酸化物を入れ、抵抗加熱法を用いた共蒸着法により１２０ｎｍの膜厚でバッファー層７０４を形成する。なお、ここで形成されるバッファー層７０４におけるＤＰＶＢｉとモリブデン酸化物との重量比は１：０．５（モル比は、１：１．８）（＝ＤＰＶＢｉ：モリブデン酸化物）となるようにした。
【０１２６】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層７０６を形成する。ここでは、正孔輸送性に優れた材料としてＮＰＢを抵抗加熱法を用いた蒸着法により、１０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１２７】
次に発光層７０５が形成される。なお、発光層７０５において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。ここでは、Ａｌｑ３とクマリン６とをバッファー層と同様の共蒸着法により３７．５ｎｍの膜厚で形成する。なお、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は、１：０．０１（モル比は、１：０．０１３）（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるようにした。これによって、クマリン６はＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。
【０１２８】
次に、電子輸送層７０７が形成される。なお、電子輸送層７０７は、Ａｌｑ３を正孔輸送層７０６と同様の蒸着法により３７．５ｎｍの膜厚で形成する。
【０１２９】
次に、電子注入層７０８が形成される。なお、電子注入層７０８は、ＬｉＦを正孔輸送層７０６と同様の蒸着法により１ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３０】
上述したように積層構造を有する発光物質を含む層７０２を形成した後、陰極として機能する第２の電極７０３をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２上にアルミニウムをスパッタリング法により２００ｎｍの膜厚で形成することにより第２の電極７０３を得る。
【０１３１】
以上により、本発明の発光素子が形成される。なお、本実施例では、基板上に形成される第１の電極が陽極材料で形成され、陽極として機能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、第１の電極を陰極材料で形成し、陰極として機能させることもできる。ただし、この場合（陽極と陰極とを入れ替えた場合）には、発光物質を含む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、第１の電極７０１は透明電極であり、第１の電極７０１側から発光層７０５で生じた光を射出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第２の電極７０３側から光を射出させる構成とすることもできる。
【０１３２】
次に、図７に示す発光素子の素子特性について測定した結果を図８〜１１の白丸印（発光素子（２））で表されるプロットで示す。
【０１３３】
図８に示す電流−電圧特性においては、６Ｖの電圧を印加したところ１．０ｍＡ程度の電流が流れた。この結果から、本発明のバッファー層７０４を設けることにより、低電圧の場合においても発光素子の発光物質を含む層７０２に電流が十分に注入されている様子が確認される。
【０１３４】
また、図９に示す輝度−電圧特性においては、６Ｖの電圧を印加したところ１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が得られた。このことから本発明のバッファー層７０４を設けることにより電圧に対する輝度特性に対しても良好な効果が得られることが分かる。
【０１３５】
また、図１０に示す電流効率−輝度特性においては、１００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた場合における電流効率は１１．５ｃｄ／Ａ程度であり、図１１に示す輝度−電流密度特性においては、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２の場合において、１００００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が得られた。これらの結果からは、発光素子の発光物質を含む層７０２において、正孔（ホール）と電子とがバランス良く存在しており、効率よく再結合できる環境にあるといえる。
【０１３６】
（比較例１）
これに対して、実施例１で測定した素子構造において、バッファー層７０４にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素としてＤＰＶＢｉを用いて作製した発光素子（発光素子（１）と示す）の素子特性について測定した。なお、ここで測定する発光素子（１）は、実施例１の図７に示す発光素子とバッファー層７０４以外の構成が同じになるように作製したものである。具体的には、第１の電極：ＩＴＯ（１１０ｎｍ）／バッファー層：ＤＰＶＢｉ（１２０ｎｍ）／正孔輸送層：ＮＰＢ（１０ｎｍ）／発光層：Ａｌｑ３＋クマリン６（３７．５ｎｍ）／電子輸送層：Ａｌｑ３（３７．５ｎｍ）／電子注入層：ＬｉＦ（１ｎｍ）／第２の電極：Ａｌ（２００ｎｍ）が順次積層された構造である。その結果を図８〜１１の黒丸印（発光素子（１））で表されるプロットで示す。
【０１３７】
図８に示す電流−電圧特性において、１．０ｍＡ程度の電流を流すためには２４Ｖ程度の電圧を印加する必要があった。これは、６Ｖ程度の電圧を印加することで同じ電流を流すことができた発光素子（２）に比べると発光素子の発光物質を含む層へ電流が注入されにくい状態であるといえる。
【０１３８】
また、図９に示す輝度−電圧特性においては、１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度を得るために２５Ｖ程度の電圧を印加する必要があった。これは、６Ｖ程度の電圧を印加することで同じ輝度を得ることができた発光素子（２）に比べると発光素子の発光物質を含む層７０２へ電流が注入されにくい状態にあることが、素子の輝度特性にも影響していることが分かる。
【０１３９】
また、図１０に示す電流効率−輝度特性においては、１００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた場合における電流効率は３．０ｃｄ／Ａ程度であり、図１１に示す輝度−電流密度特性においては、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２の場合において、５０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度しか得られなかった。なお、これらの結果は、発光素子（１）における発光物質を含む層において、正孔（ホール）と電子とのバランスが悪く、再結合に必要な正孔（ホール）が十分に注入されていないことに起因した結果であるといえる。
【０１４０】
以上の結果から、本発明の発光素子は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料からなるバッファー層を設けることにより、発光物質を含む層における正孔（ホール）の注入性を高めることができるため、発光素子の駆動電圧を低下させることができると共に、輝度特性などの素子特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を示す図。
【図２】本発明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素子構造を示す図。
【図４】本発明の発光素子の素子構造を示す図。
【図５】本発明の発光装置について示す図。
【図６】本発明の電子機器について示す図。
【図７】実施例１で説明する発光素子の素子構造を示す図。
【図８】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【図９】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【図１０】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【図１１】発光素子の素子特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１４２】
１０１ 第１の電極（陽極）
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 第２の電極（陰極）
１０４ バッファー層
１０５ 発光層
１０６ 正孔輸送層
１０７ 電子輸送層
１０８ 電子注入層
２０１ 第１の電極（陽極）
２０２ 発光物質を含む層
２０３ 第２の電極（陰極）
２０４ 発光層
２０５ 電子発生層
２０６ バッファー層
２０７ 正孔注入層
２０８ 正孔輸送層
２０９ 電子輸送層
３０１ 第１の電極（陽極）
３０２ 発光物質を含む層
３０３ 第２の電極（陰極）
３０４ 第１のバッファー層
３０５ 発光層
３０６ 電子発生層
３０７ 第２のバッファー層
４０１ 第１の電極（陽極）
４０２ 発光物質を含む層
４０３ 第２の電極（陰極）
４０４ 電子発生層
４０５ バッファー層
４０６ 第１の発光層
４０７ 第２の発光層
４０８ 第１のバッファー層
４０９ 第１の電子発生層
４１０ 第２のバッファー層
４１１ 第２の電子発生層
４１２ 第３のバッファー層
５０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
５０４ 封止基板
５０５ シール材
５０７ 空間
５０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５１０ 素子基板
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 第１の電極
５１４ 絶縁物
５１６ 発光物質を含む層
５１７ 第２の電極
５１８ 発光素子
５２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
５２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７００ 基板
７０１ 第１の電極
７０２ 発光物質を含む層
７０３ 第２の電極
７０４ バッファー層
７０５ 発光層
７０６ 正孔輸送層
７０７ 電子輸送層
７０８ 電子注入層
８００１ 本体
８００２ 表示部
８１０１ 本体
８１０２ 表示部
８２０１ 本体
８２０２ 表示部
８３０１ 本体
８３０２ 表示部
８４０１ 本体
８４０２ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部にビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部であって、かつ前記一対の電極のいずれか一方または両方に接してビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部にバッファー層と電子発生層とを有し、
前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記バッファー層は、前記陰極と前記電子発生層との間にそれぞれと接して形成されることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部に前記陽極及び前記陰極と接することなく形成されたバッファー層および電子発生層とを少なくとも有し、
前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記電子発生層は、前記バッファー層よりも前記陰極側であって、かつ前記バッファー層と接して形成されることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、またはレニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、構造式（１）〜（５）で示されるいずれかであることを特徴とする発光素子。
【化１】
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部にビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部であって、かつ前記一対の電極のいずれか一方または両方に接してビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部にバッファー層と電子発生層とを有し、
前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記バッファー層は、前記陰極と前記電子発生層との間にそれぞれと接して形成されることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、
前記発光物質を含む層の一部に前記陽極及び前記陰極と接することなく形成されたバッファー層および電子発生層とを少なくとも有し、
前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記電子発生層は、前記バッファー層よりも前記陰極側であって、かつ前記バッファー層と接して形成されることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、またはレニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、構造式（１）〜（５）で示されるいずれかであることを特徴とする発光素子。
【化１】
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３５２０９５（Ｐ２００６−３５２０９５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３４８２８（Ｐ２００６−１３４８２８）
【出願日】平成１８年５月１５日（２００６．５．１５）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１５日（２００６．５．１５）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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