電界発光素子および発光装置
成膜性が良く、キャリア輸送性に優れ、固体状態で発光を示す材料であって、ホスト材料としても適した材料を用いた電界発光素子を提供する。 一対の電極間に電界発光層を有する電界発光素子において、元素周期律第４族金属錯体が、成膜性およびキャリア輸送性に優れ、且つ固体状態でも発光が得られることから、電界発光層の一部に元素周期律第４族金属錯体を用いて電界発光素子を形成する。なお、元素周期律第４族金属錯体は、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて、発光波長が長波長側にあることから、赤色発光のゲスト材料と組み合わせて、発光層を形成することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、一対の電極間に挟まれて形成される電界発光層に金属錯体を用いた電界発光素子に関するものである。
【背景技術】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する材料を発光体として用いた電界発光素子は、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、電界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。
電界発光素子の発光機構は、一対の電極間に電界発光層を挟んで電圧を印加することにより、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電界発光層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。
なお、電界発光素子の発光色を決定する発光性の材料については、これまで様々な研究がなされているが、中でも特に成膜時に凝集されることなく成膜することができる点で成膜性が良く、キャリア輸送性に優れ、且つ固体状態で発光を示す材料が、好ましいとされている。
また、発光色については、これらの材料自身が単独で有する色を用いる場合と、前述した材料をホスト材料とし、これにゲスト材料（ドーパント材料ともいう）をドーピングすることにより所望の発光色を得るという手法（いわゆる、ドーピング法）が用いられている。
ドーピング法を用いる場合には、一種類のホスト材料に異なるゲスト材料をドーピングすれば異なる発光色が得られるというメリットを有している。ドーピング法では、発光分子の濃度消光を抑制し、高輝度、高効率を得ることができるので濃度消光しやすい赤色発光材料を発光させる際には特に有効な手法である。しかしながら、ホスト材料として用いるのに適した材料が少ないというのが現状である。
ホスト材料とゲスト材料との関係において、ゲスト材料のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位がホスト材料のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位のギャップ内に位置しなければならないという基本的条件があり、さらに効率よくエネルギー移動が行われるためには、ホストの最大発光波長がゲストの最大吸収波長により近いことが好ましいとされている。
しかし、現状のホスト材料を用いて赤色発光を得る場合において、赤色発光のゲスト材料とそのホスト材料とのエネルギーギャップが大きいために、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が効率よく行われないという問題が生じている。
例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）は、固体でも発光し、電子輸送性に優れ、成膜性や膜質も良好であるためホスト材料として良く用いられる。しかしながら、赤色発光のゲスト材料と共蒸着して発光層を形成すると、Ａｌｑ３の最大蛍光波長（λｍａｘ）が５３０〜５４０ｎｍであるのに対し、赤色発光のゲスト材料の最大蛍光波長は５６０〜６８０ｎｍであるため、円滑にエネルギーの移動が起こらずゲスト材料からの発光だけでなく、ホスト材料からの発光も生じてしまい、色純度の良い赤色発光を得るのが困難であるという報告がなされている（例えば、佐藤佳晴，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，８６−９９（２０００）参照。（文献１））。
また、このような問題を解決する方法として、ホスト材料であるＡｌｑ３の最大蛍光波長と赤色発光のゲスト材料（例えば、ＤＣＭ２）の最大蛍光波長との間に最大蛍光波長を有する補助材料（例えばルブレン）をドーピングすることによって、ホスト材料からのエネルギー移動が補助材料を介してゲスト材料へスムーズに行えるため、ゲスト材料から赤色発光のみを効率よく取り出せるという報告がなされている。（例えば、Ｙｕｊｉ Ｈａｍａｄａ，Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｋａｎｎｏ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｔｓｕｊｉｏｋａ，Ｈｉｓａｋａｚｕ Ｔａｋａｈａｓｈｉ ａｎｄ Ｔａｔｓｕｒｏ Ｕｓｕｋｉ．，“Ｒｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ａｓｓｉｓｔ ｄｏｐａｎｔ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．１２，１６８２−１６８４（１９９９）参照。（文献２））。
しかし、このように用いる材料が多くなると、共蒸着の際に制御が難しくなることや、材料のロスが多くなるといった問題があり、さらなる改良が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、成膜時に凝集されることなく成膜することができる点で成膜性が良く、キャリア輸送性に優れ、固体状態で発光を示す材料であって、ホスト材料としても適した材料を用いた電界発光素子を提供することを目的とする。
また、ホスト材料として用いる場合には、特にゲスト材料の最大吸収波長が、長波長側にある赤色発光の場合に、赤色発光のゲスト材料に対してエネルギーを効率よく移動させるのに適した材料を用いた電界発光素子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】
本発明者らは、元素周期律第４族金属錯体が、上述したように成膜性およびキャリア輸送性に優れ、且つ固体状態でも発光が得られることを見出した。そこで、一対の電極間に電界発光層を有する電界発光素子において、電界発光層に元素周期律第４族金属錯体を用いることを発案した。
なお、元素周期律第４族金属錯体は、発光性を有することから単膜で用いて電界発光層を形成することもできるが、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて、発光波長が長波長側にあることから、赤色発光のゲスト材料と組み合わせて用いる場合に特に問題となるエネルギーギャップを緩和することができるので、ホスト材料として用い、ゲスト材料と組み合わせて電界発光層を形成する場合に、特に適している。
すなわち、この場合には公知のゲスト材料として、赤色発光を示し、好ましくは発光波長の極大値が５８０〜６８０ｎｍの材料を用いることを特徴とする。
また、元素周期律第４族金属錯体において、錯体を形成する二座キレート配位子が、４つ配位するためには中心金属が８配位であることが好ましい。従って、中心金属は、元素周期律第４族に属する金属の中でもジルコニウム（Ｚｒ）や、ハフニウム（Ｈｆ）のようにイオン半径の大きい金属が好ましい。
以上より、本発明の構成は、
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含むことを特徴とする電界発光素子である。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
なお、上記構成において、前記電界発光層は積層構造を有し、白色発光を示すことを特徴とする電界発光素子である。
さらに、本発明の別の構成は、
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含む発光層を有することを特徴とする電界発光素子である。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
なお、上記構成において、
前記発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体およびゲスト材料を含むことを特徴とする電界発光素子である。
【発明の効果】
本発明において、元素周期律第４族金属錯体をその一部に用いることにより、素子特性に優れた電界発光素子を提供することができる。特に、元素周期律第４族金属錯体は、その発光波長が従来の材料に比べて長波長側にあるため、赤色発光の発光層におけるホスト材料として用いることにより、赤色発光のゲスト材料に対するエネルギー移動が効率良く行われるので、電界発光素子の発光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施の形態１における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図２は、実施の形態２における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図３は、実施の形態３における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図４は、実施例２における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図５は、実施例３における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図６は、実施例４における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図７は、実施例５における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図８Ａと図８Ｂは、Ｚｒ錯体およびそれを用いた電界発光素子の（ＰＬ、ＥＬ）スペクトルを示すグラフである。
図９Ａと図９Ｂは、は、発光装置について説明する図である。
図１０Ａ−図１０Ｇは、電子装置について説明する図である。
図１１Ａと図１１Ｂは、Ｚｒ錯体のメタノール溶液中のＰＬスペクトルを示すグラフである。
図１２Ａと図１２Ｂは、Ｈｆ錯体のメタノール溶液中のＰＬスペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明における電界発光素子は、基本的には、一対の電極（陽極及び陰極）間に上述した元素周期律第４族金属錯体（一般式［式１］に示す）を含む電界発光層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層）を挟持した素子構成である。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
なお、一般式［式１］に示す金属錯体は、元素周期律第４族に属する金属（Ｚｒ、Ｈｆ）を中心金属とするものであり、具体的には、化学式［式２］、一般式［式１］に示す８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基を導入することにより得られる化学式［式３］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）にメチル基を導入することにより得られる化学式［式４］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）と、４位（Ｒ３）にメチル基を導入することにより得られる化学式［式５］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）にフェニル基を導入することにより得られる化学式［式６］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基、５位（Ｒ４）にシアノ基を導入することにより得られる化学式［式７］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基、６位（Ｒ５）にトリフルオロメチル基を導入することにより得られる化学式［式８］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基、４位（Ｒ３）にメトキシ基を導入することにより得られる化学式［式９］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）に塩素を導入することにより得られる化学式［式１０］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）と７位（Ｒ６）にそれぞれ塩素を導入することにより得られる化学式［式１１］に示す金属錯体を電界発光層に含む構成である。
なお、化学式［式２］〜［式１１］には、中心金属がＺｒである場合について示したが、化学式［式２］〜［式１１］の中心金属をＨｆとした同様の構造（例えば、化学式［式１２］）の場合も含めることとする。
また、電界発光層に用いる元素周期律第４族金属錯体以外の材料としては、公知の材料を用いることができ、低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、発光層を形成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
なお、本発明においては、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ホールブロッキング層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ホールブロッキング層／電子輸送層／電子注入層／陰極等の構成を有する電界発光素子において、発光層に前記元素周期律第４族金属錯体を用いることを特微とする。
以下に、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態１では、元素周期律第４族金属錯体を単体で用いて発光層を形成する場合における電界発光素子の素子構成について図１を用いて説明する。
図１では、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に電界発光層１０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。
なお、ここで基板１００に用いる材料としては、従来の電界発光素子に用いられているものであれば良く、例えば、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなるものを用いることができる。
また、本実施の形態１における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
すなわち第１の電極１０１は陽極材料で形成され、ここで用いることのでき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、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ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、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）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等を用いることができる。
一方、第２の電極１０３の形成に用いられ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。なお、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て形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
なお、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、それぞれ第１の電極１０１及び第２の電極１０３を形成する。膜厚は、１０〜５００ｎｍとするのが好ましい。
また、本発明の電界発光素子において、電界発光層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１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に出射される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を出射させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を出射させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
また、電界発光層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態１では、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、及び電子輸送性発光層１１３を積層することにより形成される。
なお、この場合において正孔注入層１１１を形成する場合に用いる正孔注入性材料としては、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（以下、Ｈ２−Ｐｃと示す）、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＯＴと示す）や、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール（以下、ＰＶＫと示す）などを用いることもできる。
また、正孔輸送層１１２を形成する場合に用いる正孔輸送性材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、ＴＰＤ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、α−ＮＰＤと示す）や、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。
さらに、電子輸送性発光層１１３を形成する材料としては、先に一般式［式１］で示した元素周期律第４族金属錯体であって、具体的に化学式［式２］〜［式１２］で表される元素周期律第４族金属錯体を用いる。なお、中心金属が、Ｚｒ、Ｈｆであることが好ましい。
本実施の形態１においては、電子輸送性発光層１１３に成膜性、キャリア輸送性に優れ、且つ固体状態で発光を示す元素周期律第４族金属錯体を用いることを特徴とし、単体から得られる発光を発光色とする発光素子である。
（実施の形態２）
本実施の形態２では、電界発光層に含まれる発光層が、ホスト材料となる元素周期律第４族金属錯体と、ゲスト材料とから形成される場合における電界発光素子について図２を用いて説明する。なお、本実施の形態２で示す構造は、実施の形態１に示す構造と類似しているが、電子輸送性発光層２１３が、元素周期律第４族金属錯体からなる部分と、ゲスト材料の共蒸着により形成されたドーピング層２１４を有する点で異なる。
なお、基板、第１の電極、第２の電極については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため、同じ符号を用いることとし、説明を省略する。また、電界発光層２０２についても、電子輸送性発光層２１３の構成が異なる以外は実施の形態１と同様であるので、図１と同様の符号を用いることとし、説明は省略する。
電子輸送性発光層２１３は、正孔輸送層１１２と接する側の一部にドーピング層２１４が形成されている。
ここで、電子輸送性発光層２１３は、先に一般式［式１］で示した元素周期律第４族金属錯体であって、具体的に化学式［式２］〜［式１２］で表される元素周期律第４族金属錯体により形成され、ドーピング層２１４は、元素周期律第４族金属錯体とゲスト材料を共蒸着することにより形成される。なお、中心金属が、Ｚｒ、Ｈｆであることが好ましい。
また、ゲスト材料としては公知の材料を用いることができ、具体的には、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ、キナクリドン、ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）、ルブレン、ペリレン、ＤＰＴ、Ｃｏ−６、ＰＭＤＦＢ、ＢＴＸ、ＡＢＴＸ等を用いることができる。
本実施の形態２においては、電子輸送性発光層２１３において、元素周期律第４族金属錯体をホスト材料として用いることを特徴とし、ホスト材料からゲスト材料にエネルギー移動させることにより、ゲスト材料から得られる発光を発光色とする発光素子である。
なお、本実施の形態２において、ホスト材料である元素周期律第４族金属錯体は、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて発光波長が長波長側にあることから、特に赤色発光のゲスト材料（例えば、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ）と組み合わせて用いた場合に効率よく発光を得ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３では、電界発光層に含まれる発光層が、ホスト材料となる元素周期律第４族金属錯体と、ゲスト材料とから形成される場合における電界発光素子について図３を用いて説明する。なお、本実施の形態３で示す構造は、発光層３１３がホスト材料とゲスト材料との共蒸着により形成されること、また、発光層３１３と第２の電極１０３との間に電子輸送層３１４を有することを特徴とする。
なお、基板、第１の電極、第２の電極については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため、同じ符号を用いることとし、説明を省略する。また、電界発光層３０２については、発光層３１３および電子輸送層３１４の構成が異なる以外は実施の形態１と同様であるので、図１と同様の符号を用いることとし、説明は省略する。
ここで、発光層３１３は、先に一般式［式１］で示した元素周期律第４族金属錯体であって、具体的に化学式［式２］〜［式１２］で表される元素周期律第４族金属錯体とゲスト材料を共蒸着することにより形成される。なお、中心金属が、Ｚｒ、Ｈｆであることが好ましい。
また、ゲスト材料としては公知の材料を用いることができ、具体的には、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ、キナクリドン、ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）、ルブレン、ペリレン、ＤＰＴ、Ｃｏ−６、ＰＭＤＦＢ、ＢＴＸ、ＡＢＴＸ等を用いることができる。
また、電子輸送層３１４を形成する場合の電子輸送性材料としては、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ＢＡｌｑ２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）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
本実施の形態３においては、発光層３１３において、元素周期律第４族金属錯体をホスト材料として用いることを特徴とし、ホスト材料からゲスト材料にエネルギー移動させることにより、ゲスト材料から得られる発光を発光色とする発光素子である。また、電子輸送層３１４を発光層３１３と第２の電極１０３との間に挟む構造を有することから、発光層３１３への電子の輸送性を高めるだけでなく、発光層で生じた光が第２の電極近傍で消光するのを防ぐことができる。
なお、本実施の形態３において、ホスト材料である元素周期律第４族金属錯体は、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて発光波長が長波長側にあることから、特に赤色発光のゲスト材料（例えば、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ）と組み合わせて用いた場合に効率よく発光を得ることができる。また、赤色発光は発光波長が長波長側にあり、消光しやすいので本実施の形態３の示す素子構成に適している。
【実施例１】
以下に、本発明で用いる元素周期律第４族金属錯体の合成例、および実施例について説明するが、本発明は、これらの例によって限定されるものではない。
（合成例１）
合成例１では、元素周期律第４族金属錯体のうち中心金属がＺｒであるＺｒ錯体、テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）を合成する方法について説明する。
化学式［式１３］に示す８−ハイドロキシキノリン２．９０ｇ（２０ｍｍｏｌ）を１００ｍｌのメタノールに溶解させた溶液と、塩化ジルコニウム（ＩＶ）１．１７ｇ（５ｍｍｏｌ）を１０ｍｌのメタノールに溶解させた溶液とを混合し（なお、このときのモル比は４：１である）、１〜２時間程度還流させることにより黄色析出物を得た。ここで黄色析出物（ｐＨ１）にモルフォリン１．７４ｇ（２０ｍｍｏｌ）を６０ｍｌのメタノールに溶解させて得られたアルカリ性のモルフォリン溶液を塩化ジルコニウム（ＩＶ）に対して４等量加え、ｐＨ７とすることによりさらに黄色析出物を得た。その後再び４時間程度還流して、反応を終了させた。そして、黄色析出物を減圧濾過し、真空オーブンで乾燥させた。なおこのときの粗収率は９４％であった。２００〜３００℃の温度勾配にて昇華精製を行い、黄色粉末であるテトラキス（８−ハイドロキシ−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｑ４）（化学式［式２］）を得た。テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）のメタノール溶液に励起波長（３７５ｎｍ）を照射したところ、最大ピークを５２５〜５３０ｎｍに有するＰＬスペクトルが得られた（図１１Ａ）。元素分析を行ったところ、テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）の質量に対するＣ、Ｈ、Ｎ、Ｚｒの割合はＣが６４．２％、Ｈが３．８％、Ｎが８．２％、Ｚｒが１３．２％であった。ＨＯＭＯ準位は、−５．５２、ＬＵＭＯ準位は、−２．８７であった。また、融点はなく、分解温度は３４０℃であった。
なお、化学式［式１３］に示す８−ハイドロキシキノリンの代わりに化学式［式１４］に示す２−メチル−８−ハイドロキシキノリンを用いる場合には、化学式［式３］に示すテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｍｑ４）を形成することができる。合成例１のように（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）を形成したとき、昇華精製前の粗収率は７２％だった。テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）のメタノール溶液に励起波長（３６５ｎｍ）を照射したとき、最大ピークを５１０〜５１５ｎｍに有するＰＬスペクトルが得られた（図１１Ｂ）。また、元素分析を行ったところテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）の質量に対するＣ、Ｈ、Ｎ、Ｚｒの割合はＣが６５．５％、Ｈが４．７％、Ｎが７．６％、Ｚｒが１２．９％であった。なお、分解温度は２８０℃であった。
（合成例２）
合成例２では、元素周期律第４族金属錯体のうち中心金属がＨｆであるＨｆ錯体、テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウム（ＩＶ）を合成する方法について説明する
合成例１で示したそれぞれの場合において塩化ジルコニウムの代わりに塩化ハフニウムを用いることで、テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウム（Ｈｆｑ４）やテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウム（Ｈｆｍｑ４）を形成することができる。
合成例１のようにテトラキス（８−キノリノラト）ハフニウムやテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムを形成したとき、昇華精製前の粗収率はそれぞれ９２％、６９％だった。
テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウムのメタノール溶液と、テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムのメタノール溶液のそれぞれに励起波長（３８０ｎｍ）、（３６５ｎｍ）を照射したとき、それぞれ最大ピークを５１６〜５２１ｎｍ、５１３〜５１８ｎｍに有するＰＬスペクトルが得られた（図１２Ａ、図１２Ｂ）。
また、元素分析を行ったところテトラキス（８−キノリノラト）ハフニウムの質量に対するＣ、Ｈ、Ｎ、Ｈｆの割合はＣが５６．７％、Ｈが３．２％、Ｎが７．２％、Ｈｆが２２．９％、テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムの場合はＣが５８．４％、Ｈが４．０％、Ｎが６．５％、Ｈｆが２１．７％であった。なお、テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウム、テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムの分解温度はそれぞれ３４０℃、２８０℃であった。
【実施例２】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、本実施の形態１に示した構造を有する電界発光素子について図４を用いて説明する。
まず、基板４００上に電界発光素子の第１の電極４０１が形成される。なお、本実施例では、第１の電極４０１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。
次に、第１の電極（陽極）４０１上に電界発光層４０２が形成される。なお、本実施例では、電界発光層４０２が正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、電子輸送性発光層４１３からなる積層構造を有し、電子輸送性発光層４１３に化学式［式２］に示すＺｒ錯体を用いる。
はじめに、第１の電極４０１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４０１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に銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を入れ、抵抗加熱法を用いた蒸着法により２０ｎｍの膜厚で正孔注入層４１１を形成する。
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層４１２を形成する。ここでは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、α−ＮＰＤと示す）を同様の方法により、３０ｎｍの膜厚で形成する。
次に電子輸送性発光層４１３が形成される。なお、本実施例では、化学式［式２］に示すＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））を用いて蒸着法により５０ｎｍの膜厚で形成する。
次に、陰極として機能する第２の電極４０３を形成する。なお、本実施例では、電界発光層４０２上にフッ化カルシウム（ＣａＦ）４１４（２ｎｍ）を蒸着法により形成した後、アルミニウム（Ａｌ）４１５（１００ｎｍ）をスパッタリング法により形成して積層することにより第２の電極４０３を形成する。
以上により、Ｚｒ錯体を電子輸送性発光層４１３に用いた電界発光素子が形成される。なお、本実施例２に示す構造は、電界発光層４０２が、正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、電子輸送性発光層４１３とを有するシングルヘテロ構造である。また、Ｚｒ錯体は、成膜性、キャリア輸送性に優れ、且つ固体状態で発光を示すことから、安定であり、かつ発光効率の高い素子が形成される。
なお、本実施例では、基板上に形成される第１の電極４０１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４０１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、電界発光層の積層順が本実施例で示した場合と逆になる。さらに、本実施例では、第１の電極（陽極）４０１は透明電極であり、第１の電極（陽極）４０１側から電界発光層４１３で生じた光を出射させる構成としているが、本発明はこれに限定されることはなく、透過率を確保するために適した材料を選択することにより第２の電極（陰極）４０３側から光を出射させる構成とすることもできる。
【実施例３】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（一般式［式２］に示す））を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、本実施の形態２で説明したように、電子輸送性発光層に含まれるドーピング層が、ホスト材料となるＺｒ錯体とゲスト材料とを共蒸着して形成されている電界発光素子について図５を用いて説明する。
なお、本実施例３で示す構造は、実施例２に示す構造と類似しているが、電子輸送性発光層５１３が、元素周期律第４族金属錯体からなる部分５１５（３０ｎｍ）と、ゲスト材料との共蒸着により形成されたドーピング層５１４を有する点で異なっている。
すなわち、基板５００上に形成される第１の電極５０１、正孔注入層５１１、正孔輸送層５１２、および第２の電極５０３は、図５に示すように実施例２の電極４０３と同様の材料で同じ膜厚で形成される。
また、電子輸送性発光層５１３には、一部ドーピング層５１４が形成されている。ドーピング層５１４は、電子輸送性発光層５１３のうちで正孔輸送層５１２と接する側に形成され、本実施例ではＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））と赤色発光を呈するゲスト材料であるＤＣＭ２とを共蒸着することにより、２０ｎｍの膜厚で形成する。
その後、テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）のみ蒸着法により、３０ｎｍの膜厚で形成する。このような構造とすることにより、ドーピング層５１４で生じた発光が第２の電極５０３近傍で消光するのを防ぐことができる。
なお、本実施例３に示す構造は、実施例２に示したシングルヘテロ構造の発光層に、ゲスト材料が部分的にドープされた構造を有している。
【実施例４】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（一般式［式２］に示す））を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、本実施の形態３で説明したように、発光層が、ホスト材料となるＺｒ錯体とゲスト材料とを共蒸着して形成され、発光層と第２の電極との間に電子輸送層が形成されている電界発光素子について図６を用いて説明する。
なお、本実施例４で示す構造は、実施例２に示す構造と類似しているが、発光層６１３の構成が異なり、また、電子輸送層６１４を有する点で異なっている。
すなわち、基板６００上に形成される第１の電極６０１、正孔注入層６１１、正孔輸送層６１２、および第２の電極６０３は、図４に示すように実施例２の第２の電極４０３と同様の材料で同じ膜厚で形成される。
本実施例における発光層６１３は、ホスト材料となるＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））と赤色発光を呈するゲスト材料であるＤＣＭ２とを共蒸着することにより、２０ｎｍの膜厚で形成する。
また、電子輸送層６１４は、ＢＣＰを蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成する。
以上により、本実施例における電界発光層６０２が形成される。なお、本実施例に示す電界発光素子の構造は、実施例２や実施例３で示した構造と異なり、発光層６１３とは別に正孔輸送層６１２および電子輸送層６１４が形成され、機能分離された構造（いわゆる、ダブルヘテロ構造）を有しており、発光効率を高める上で好ましい構造である。
【実施例５】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（一般式［式２］に示す））を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、発光層が、白色を示し、複数の層を積層して形成されており、その一部にＺｒ錯体がホスト材料、またはゲスト材料として用いられている電界発光素子について図７を用いて説明する。
なお、本実施例５で示す構造は、実施例４に示す構造と類似しており、発光層７１３が第１の層７１４、第２の層７１５、第３の層７１６からなる積層構造を有する点で異なっている。
基板７００上に形成される第１の電極７０１、正孔注入層７１１、正孔輸送層７１２、および第２の電極７０３は実施例２の第２電極４０３と同じ材料を用いて同様に形成される。
本実施例における発光層７１３に含まれる第１の層７１４は、α−ＮＰＤとペリレンを共蒸着させることにより１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、このとき、ペリレンの含有率は、１ｗｔ％である。また、第１の層７１４は、ゲスト材料となるペリレンにより青色発光を示す。
次に積層される第２の層７１５は、ＢＡｌｑ２とＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））（Ｚｒｑ４と示す）を共蒸着させることにより１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、このときＺｒｑ４の含有率は、５ｗｔ％である。また、第２の層７１５は、ゲスト材料となるＺｒｑ４により緑色発光を示す。
次に積層される第３の層７１６は、Ｚｒｑ４とＤＣＭ２を共蒸着させることにより１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、このときＤＣＭ２の含有率は、１ｗｔ％である。また、第３の層７１６は、ゲスト材料となるＤＣＭ２により赤色発光を示す。
また、電子輸送層７１７は、Ｚｒｑ４を蒸着法により３０ｎｍの膜厚で形成する。
以上により、本実施例における電界発光層７０２が形成される。なお、本実施例に示す電界発光素子の構造は、発光層７１３がそれぞれ青色発光を示す第１の層７１４、緑色発光を示す第２の層７１５、および赤色発光を示す第３の層７１６の積層により形成されるため、発光層７１３全体で白色発光を得られる電界発光素子となる。また、本実施例における素子構成では、第２の層７１５および第３の層７１６に共通してＺｒｑ４を用いることができるので、素子作製が容易となるという特徴を有している。
なお、本実施例における白色発光の電界発光素子は、カラーフィルターと組み合わせて用いることにより容易にフルカラー化を実現させることが可能である。
【実施例６】
本実施例では、本実施の形態２や３に示すようにホスト材料として用いるＺｒ錯体と、これまでホスト材料として用いられているＡｌｑ３についてその発光特性を測定した結果を示す。
図８Ａは、Ｚｒ錯体であるテトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｑ４と示す）と、Ａｌ錯体であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３と示す）をそれぞれ蒸着法により成膜した膜に各励起波長（３９５ｎｍ、３４７ｎｍ）の光を照射して得られた発光スペクトル（ＰＬスペクトル）を示したものである。
これにより、Ａｌｑ３よりもＺｒｑ４のＰＬスペクトルが長波長側にあることが分かる。従って、長波長に発光波長を有するゲスト材料（赤色発光を示すＤＣＭ１、ＤＣＭ２等）と組み合わせる場合に、ホスト材料とゲスト材料との間のエネルギーギャップが緩和されるので、より効率よく発光が得られることが分かる。
図８Ｂは、Ｚｒ錯体であるテトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｑ４と示す）と、Ａｌ錯体であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３と示す）をそれぞれ用いて電界発光素子を形成した場合における電界発光スペクトル（ＥＬスペクトル）を示したものである。
なお、図８Ｂに示す電界発光素子の素子構成は、Ａｌｑ３を電界発光層の一部に用いた素子を素子１とし、ＩＴＯ（陽極）／Ｃｕ−Ｐｃ／α−ＮＰＤ／Ａｌｑ３／ＣａＦ／Ａｌ（陰極）の順に順次積層形成されている。また、Ｚｒｑ４を電界発光層の一部に用いた素子を素子２とし、ＩＴＯ（陽極）／Ｃｕ−Ｐｃ／α−ＮＰＤ／Ｚｒｑ４／ＣａＦ／Ａｌ（陰極）の順に順次積層形成されている。
図８Ａで示した単膜のＰＬスペクトルに比べると、Ｚｒｑ４、Ａｌｑ３のいずれも短波長側にシフトしているものの、Ａｌｑ３を用いた電界発光素子よりもＺｒｑ４を用いた電界発光素子のＥＬスペクトルが長波長側にあることが分かる。従って、長波長に発光波長を有するゲスト材料（赤色発光を示すＤＣＭ１、ＤＣＭ２等）と組み合わせて電界発光素子を形成する場合に適することが分かる。
【実施例７】
本実施例７では、画素部に本発明の電界発光素子を有する発光装置について図９Ａ、９Ｂを用いて説明する。なお、図９Ａは、発光装置を示す上面図、図９Ｂは図９ＡをＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された９０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、９０２は画素部、９０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、９０４は封止基板、９０５はシール剤であり、シール剤９０５で囲まれた内側９０７は、空間になっている。
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３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）９０９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。
次に、断面構造について図９Ｂを用いて説明する。基板９１０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９０１と、画素部９０２が示されている。
なお、ソース側駆動回路９０１はｎチャネル型ＴＦＴ９２３とｐチャネル型ＴＦＴ９２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部９０２はスイッチング用ＴＦＴ９１１と、電流制御用ＴＦＴ９１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極９１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極９１３の端部を覆って絶縁物９１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物９１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物９１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物９１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物９１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第１の電極９１３上には、電界発光層９１６、および第２の電極９１７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９１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、電界発光層９１６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。電界発光層９１６には、元素周期律第４族金属錯体をその一部に用いることとし、その他、組み合わせて用いることのできる材料としては、低分子系材料であっても高分子系材料であっても良い。また、電界発光層に用いる材料としては、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。さらに、公知の三重項材料を用いることも可能である。
さらに、電界発光層９１６上に形成される第２の電極（陰極）９１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、またはＣａＮ）を用いればよい。なお、電界発光層９１６で生じた光が第２の電極９１７を透過させる場合には、第２の電極（陰極）９１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
さらにシール剤９０５で封止基板９０４を素子基板９１０と貼り合わせることにより、素子基板９１０、封止基板９０４、およびシール剤９０５で囲まれた空間９０７に電界発光素子９１８が備えられた構造になっている。なお、空間９０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール剤９０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール剤９０５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９０４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。
以上のようにして、本発明の電界発光素子を有する発光装置を得ることができる。
なお、本実施例に示す発光装置は、実施例２〜実施例５に示した電界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。
【実施例８】
本実施例８では、本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電子装置について説明する。
本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて作製された電子装置として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子装置の具体例を図１０Ａ−１０Ｇに示す。
図１０Ａは表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図１０Ｂはノート型パーソナル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。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
図１０Ｃ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。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
図１０Ｄは記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明の電界発光素子を有する発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
図１０Ｅはゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
図１０Ｆはビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
ここで図１０Ｇは携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
以上の様に、本発明の電界発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子装置に適用することが可能である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【技術分野】
本発明は、一対の電極間に挟まれて形成される電界発光層に金属錯体を用いた電界発光素子に関するものである。
【背景技術】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する材料を発光体として用いた電界発光素子は、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、電界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。
電界発光素子の発光機構は、一対の電極間に電界発光層を挟んで電圧を印加することにより、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電界発光層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。
なお、電界発光素子の発光色を決定する発光性の材料については、これまで様々な研究がなされているが、中でも特に成膜時に凝集されることなく成膜することができる点で成膜性が良く、キャリア輸送性に優れ、且つ固体状態で発光を示す材料が、好ましいとされている。
また、発光色については、これらの材料自身が単独で有する色を用いる場合と、前述した材料をホスト材料とし、これにゲスト材料（ドーパント材料ともいう）をドーピングすることにより所望の発光色を得るという手法（いわゆる、ドーピング法）が用いられている。
ドーピング法を用いる場合には、一種類のホスト材料に異なるゲスト材料をドーピングすれば異なる発光色が得られるというメリットを有している。ドーピング法では、発光分子の濃度消光を抑制し、高輝度、高効率を得ることができるので濃度消光しやすい赤色発光材料を発光させる際には特に有効な手法である。しかしながら、ホスト材料として用いるのに適した材料が少ないというのが現状である。
ホスト材料とゲスト材料との関係において、ゲスト材料のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位がホスト材料のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位のギャップ内に位置しなければならないという基本的条件があり、さらに効率よくエネルギー移動が行われるためには、ホストの最大発光波長がゲストの最大吸収波長により近いことが好ましいとされている。
しかし、現状のホスト材料を用いて赤色発光を得る場合において、赤色発光のゲスト材料とそのホスト材料とのエネルギーギャップが大きいために、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が効率よく行われないという問題が生じている。
例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）は、固体でも発光し、電子輸送性に優れ、成膜性や膜質も良好であるためホスト材料として良く用いられる。しかしながら、赤色発光のゲスト材料と共蒸着して発光層を形成すると、Ａｌｑ３の最大蛍光波長（λｍａｘ）が５３０〜５４０ｎｍであるのに対し、赤色発光のゲスト材料の最大蛍光波長は５６０〜６８０ｎｍであるため、円滑にエネルギーの移動が起こらずゲスト材料からの発光だけでなく、ホスト材料からの発光も生じてしまい、色純度の良い赤色発光を得るのが困難であるという報告がなされている（例えば、佐藤佳晴，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，８６−９９（２０００）参照。（文献１））。
また、このような問題を解決する方法として、ホスト材料であるＡｌｑ３の最大蛍光波長と赤色発光のゲスト材料（例えば、ＤＣＭ２）の最大蛍光波長との間に最大蛍光波長を有する補助材料（例えばルブレン）をドーピングすることによって、ホスト材料からのエネルギー移動が補助材料を介してゲスト材料へスムーズに行えるため、ゲスト材料から赤色発光のみを効率よく取り出せるという報告がなされている。（例えば、Ｙｕｊｉ Ｈａｍａｄａ，Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｋａｎｎｏ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｔｓｕｊｉｏｋａ，Ｈｉｓａｋａｚｕ Ｔａｋａｈａｓｈｉ ａｎｄ Ｔａｔｓｕｒｏ Ｕｓｕｋｉ．，“Ｒｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ａｓｓｉｓｔ ｄｏｐａｎｔ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．１２，１６８２−１６８４（１９９９）参照。（文献２））。
しかし、このように用いる材料が多くなると、共蒸着の際に制御が難しくなることや、材料のロスが多くなるといった問題があり、さらなる改良が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、成膜時に凝集されることなく成膜することができる点で成膜性が良く、キャリア輸送性に優れ、固体状態で発光を示す材料であって、ホスト材料としても適した材料を用いた電界発光素子を提供することを目的とする。
また、ホスト材料として用いる場合には、特にゲスト材料の最大吸収波長が、長波長側にある赤色発光の場合に、赤色発光のゲスト材料に対してエネルギーを効率よく移動させるのに適した材料を用いた電界発光素子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】
本発明者らは、元素周期律第４族金属錯体が、上述したように成膜性およびキャリア輸送性に優れ、且つ固体状態でも発光が得られることを見出した。そこで、一対の電極間に電界発光層を有する電界発光素子において、電界発光層に元素周期律第４族金属錯体を用いることを発案した。
なお、元素周期律第４族金属錯体は、発光性を有することから単膜で用いて電界発光層を形成することもできるが、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて、発光波長が長波長側にあることから、赤色発光のゲスト材料と組み合わせて用いる場合に特に問題となるエネルギーギャップを緩和することができるので、ホスト材料として用い、ゲスト材料と組み合わせて電界発光層を形成する場合に、特に適している。
すなわち、この場合には公知のゲスト材料として、赤色発光を示し、好ましくは発光波長の極大値が５８０〜６８０ｎｍの材料を用いることを特徴とする。
また、元素周期律第４族金属錯体において、錯体を形成する二座キレート配位子が、４つ配位するためには中心金属が８配位であることが好ましい。従って、中心金属は、元素周期律第４族に属する金属の中でもジルコニウム（Ｚｒ）や、ハフニウム（Ｈｆ）のようにイオン半径の大きい金属が好ましい。
以上より、本発明の構成は、
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含むことを特徴とする電界発光素子である。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
なお、上記構成において、前記電界発光層は積層構造を有し、白色発光を示すことを特徴とする電界発光素子である。
さらに、本発明の別の構成は、
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含む発光層を有することを特徴とする電界発光素子である。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
なお、上記構成において、
前記発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体およびゲスト材料を含むことを特徴とする電界発光素子である。
【発明の効果】
本発明において、元素周期律第４族金属錯体をその一部に用いることにより、素子特性に優れた電界発光素子を提供することができる。特に、元素周期律第４族金属錯体は、その発光波長が従来の材料に比べて長波長側にあるため、赤色発光の発光層におけるホスト材料として用いることにより、赤色発光のゲスト材料に対するエネルギー移動が効率良く行われるので、電界発光素子の発光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施の形態１における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図２は、実施の形態２における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図３は、実施の形態３における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図４は、実施例２における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図５は、実施例３における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図６は、実施例４における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図７は、実施例５における電界発光素子の素子構造を説明する図である。
図８Ａと図８Ｂは、Ｚｒ錯体およびそれを用いた電界発光素子の（ＰＬ、ＥＬ）スペクトルを示すグラフである。
図９Ａと図９Ｂは、は、発光装置について説明する図である。
図１０Ａ−図１０Ｇは、電子装置について説明する図である。
図１１Ａと図１１Ｂは、Ｚｒ錯体のメタノール溶液中のＰＬスペクトルを示すグラフである。
図１２Ａと図１２Ｂは、Ｈｆ錯体のメタノール溶液中のＰＬスペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明における電界発光素子は、基本的には、一対の電極（陽極及び陰極）間に上述した元素周期律第４族金属錯体（一般式［式１］に示す）を含む電界発光層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層）を挟持した素子構成である。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
なお、一般式［式１］に示す金属錯体は、元素周期律第４族に属する金属（Ｚｒ、Ｈｆ）を中心金属とするものであり、具体的には、化学式［式２］、一般式［式１］に示す８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基を導入することにより得られる化学式［式３］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）にメチル基を導入することにより得られる化学式［式４］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）と、４位（Ｒ３）にメチル基を導入することにより得られる化学式［式５］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）にフェニル基を導入することにより得られる化学式［式６］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基、５位（Ｒ４）にシアノ基を導入することにより得られる化学式［式７］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基、６位（Ｒ５）にトリフルオロメチル基を導入することにより得られる化学式［式８］、８−キノリノールの２位（Ｒ１）にメチル基、４位（Ｒ３）にメトキシ基を導入することにより得られる化学式［式９］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）に塩素を導入することにより得られる化学式［式１０］、８−キノリノールの５位（Ｒ４）と７位（Ｒ６）にそれぞれ塩素を導入することにより得られる化学式［式１１］に示す金属錯体を電界発光層に含む構成である。
なお、化学式［式２］〜［式１１］には、中心金属がＺｒである場合について示したが、化学式［式２］〜［式１１］の中心金属をＨｆとした同様の構造（例えば、化学式［式１２］）の場合も含めることとする。
また、電界発光層に用いる元素周期律第４族金属錯体以外の材料としては、公知の材料を用いることができ、低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、発光層を形成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
なお、本発明においては、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ホールブロッキング層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ホールブロッキング層／電子輸送層／電子注入層／陰極等の構成を有する電界発光素子において、発光層に前記元素周期律第４族金属錯体を用いることを特微とする。
以下に、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態１では、元素周期律第４族金属錯体を単体で用いて発光層を形成する場合における電界発光素子の素子構成について図１を用いて説明する。
図１では、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に電界発光層１０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。
なお、ここで基板１００に用いる材料としては、従来の電界発光素子に用いられているものであれば良く、例えば、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなるものを用いることができる。
また、本実施の形態１における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
すなわち第１の電極１０１は陽極材料で形成され、ここで用いることのでき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、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ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、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）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等を用いることができる。
一方、第２の電極１０３の形成に用いられ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。なお、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て形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
なお、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、それぞれ第１の電極１０１及び第２の電極１０３を形成する。膜厚は、１０〜５００ｎｍとするのが好ましい。
また、本発明の電界発光素子において、電界発光層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１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に出射される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を出射させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を出射させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
また、電界発光層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態１では、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、及び電子輸送性発光層１１３を積層することにより形成される。
なお、この場合において正孔注入層１１１を形成する場合に用いる正孔注入性材料としては、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（以下、Ｈ２−Ｐｃと示す）、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＯＴと示す）や、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール（以下、ＰＶＫと示す）などを用いることもできる。
また、正孔輸送層１１２を形成する場合に用いる正孔輸送性材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、ＴＰＤ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、α−ＮＰＤと示す）や、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。
さらに、電子輸送性発光層１１３を形成する材料としては、先に一般式［式１］で示した元素周期律第４族金属錯体であって、具体的に化学式［式２］〜［式１２］で表される元素周期律第４族金属錯体を用いる。なお、中心金属が、Ｚｒ、Ｈｆであることが好ましい。
本実施の形態１においては、電子輸送性発光層１１３に成膜性、キャリア輸送性に優れ、且つ固体状態で発光を示す元素周期律第４族金属錯体を用いることを特徴とし、単体から得られる発光を発光色とする発光素子である。
（実施の形態２）
本実施の形態２では、電界発光層に含まれる発光層が、ホスト材料となる元素周期律第４族金属錯体と、ゲスト材料とから形成される場合における電界発光素子について図２を用いて説明する。なお、本実施の形態２で示す構造は、実施の形態１に示す構造と類似しているが、電子輸送性発光層２１３が、元素周期律第４族金属錯体からなる部分と、ゲスト材料の共蒸着により形成されたドーピング層２１４を有する点で異なる。
なお、基板、第１の電極、第２の電極については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため、同じ符号を用いることとし、説明を省略する。また、電界発光層２０２についても、電子輸送性発光層２１３の構成が異なる以外は実施の形態１と同様であるので、図１と同様の符号を用いることとし、説明は省略する。
電子輸送性発光層２１３は、正孔輸送層１１２と接する側の一部にドーピング層２１４が形成されている。
ここで、電子輸送性発光層２１３は、先に一般式［式１］で示した元素周期律第４族金属錯体であって、具体的に化学式［式２］〜［式１２］で表される元素周期律第４族金属錯体により形成され、ドーピング層２１４は、元素周期律第４族金属錯体とゲスト材料を共蒸着することにより形成される。なお、中心金属が、Ｚｒ、Ｈｆであることが好ましい。
また、ゲスト材料としては公知の材料を用いることができ、具体的には、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ、キナクリドン、ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）、ルブレン、ペリレン、ＤＰＴ、Ｃｏ−６、ＰＭＤＦＢ、ＢＴＸ、ＡＢＴＸ等を用いることができる。
本実施の形態２においては、電子輸送性発光層２１３において、元素周期律第４族金属錯体をホスト材料として用いることを特徴とし、ホスト材料からゲスト材料にエネルギー移動させることにより、ゲスト材料から得られる発光を発光色とする発光素子である。
なお、本実施の形態２において、ホスト材料である元素周期律第４族金属錯体は、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて発光波長が長波長側にあることから、特に赤色発光のゲスト材料（例えば、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ）と組み合わせて用いた場合に効率よく発光を得ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３では、電界発光層に含まれる発光層が、ホスト材料となる元素周期律第４族金属錯体と、ゲスト材料とから形成される場合における電界発光素子について図３を用いて説明する。なお、本実施の形態３で示す構造は、発光層３１３がホスト材料とゲスト材料との共蒸着により形成されること、また、発光層３１３と第２の電極１０３との間に電子輸送層３１４を有することを特徴とする。
なお、基板、第１の電極、第２の電極については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため、同じ符号を用いることとし、説明を省略する。また、電界発光層３０２については、発光層３１３および電子輸送層３１４の構成が異なる以外は実施の形態１と同様であるので、図１と同様の符号を用いることとし、説明は省略する。
ここで、発光層３１３は、先に一般式［式１］で示した元素周期律第４族金属錯体であって、具体的に化学式［式２］〜［式１２］で表される元素周期律第４族金属錯体とゲスト材料を共蒸着することにより形成される。なお、中心金属が、Ｚｒ、Ｈｆであることが好ましい。
また、ゲスト材料としては公知の材料を用いることができ、具体的には、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ、キナクリドン、ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）、ルブレン、ペリレン、ＤＰＴ、Ｃｏ−６、ＰＭＤＦＢ、ＢＴＸ、ＡＢＴＸ等を用いることができる。
また、電子輸送層３１４を形成する場合の電子輸送性材料としては、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ＢＡｌｑ２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）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
本実施の形態３においては、発光層３１３において、元素周期律第４族金属錯体をホスト材料として用いることを特徴とし、ホスト材料からゲスト材料にエネルギー移動させることにより、ゲスト材料から得られる発光を発光色とする発光素子である。また、電子輸送層３１４を発光層３１３と第２の電極１０３との間に挟む構造を有することから、発光層３１３への電子の輸送性を高めるだけでなく、発光層で生じた光が第２の電極近傍で消光するのを防ぐことができる。
なお、本実施の形態３において、ホスト材料である元素周期律第４族金属錯体は、従来のホスト材料（Ａｌｑ３等）に比べて発光波長が長波長側にあることから、特に赤色発光のゲスト材料（例えば、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴ）と組み合わせて用いた場合に効率よく発光を得ることができる。また、赤色発光は発光波長が長波長側にあり、消光しやすいので本実施の形態３の示す素子構成に適している。
【実施例１】
以下に、本発明で用いる元素周期律第４族金属錯体の合成例、および実施例について説明するが、本発明は、これらの例によって限定されるものではない。
（合成例１）
合成例１では、元素周期律第４族金属錯体のうち中心金属がＺｒであるＺｒ錯体、テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）を合成する方法について説明する。
化学式［式１３］に示す８−ハイドロキシキノリン２．９０ｇ（２０ｍｍｏｌ）を１００ｍｌのメタノールに溶解させた溶液と、塩化ジルコニウム（ＩＶ）１．１７ｇ（５ｍｍｏｌ）を１０ｍｌのメタノールに溶解させた溶液とを混合し（なお、このときのモル比は４：１である）、１〜２時間程度還流させることにより黄色析出物を得た。ここで黄色析出物（ｐＨ１）にモルフォリン１．７４ｇ（２０ｍｍｏｌ）を６０ｍｌのメタノールに溶解させて得られたアルカリ性のモルフォリン溶液を塩化ジルコニウム（ＩＶ）に対して４等量加え、ｐＨ７とすることによりさらに黄色析出物を得た。その後再び４時間程度還流して、反応を終了させた。そして、黄色析出物を減圧濾過し、真空オーブンで乾燥させた。なおこのときの粗収率は９４％であった。２００〜３００℃の温度勾配にて昇華精製を行い、黄色粉末であるテトラキス（８−ハイドロキシ−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｑ４）（化学式［式２］）を得た。テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）のメタノール溶液に励起波長（３７５ｎｍ）を照射したところ、最大ピークを５２５〜５３０ｎｍに有するＰＬスペクトルが得られた（図１１Ａ）。元素分析を行ったところ、テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）の質量に対するＣ、Ｈ、Ｎ、Ｚｒの割合はＣが６４．２％、Ｈが３．８％、Ｎが８．２％、Ｚｒが１３．２％であった。ＨＯＭＯ準位は、−５．５２、ＬＵＭＯ準位は、−２．８７であった。また、融点はなく、分解温度は３４０℃であった。
なお、化学式［式１３］に示す８−ハイドロキシキノリンの代わりに化学式［式１４］に示す２−メチル−８−ハイドロキシキノリンを用いる場合には、化学式［式３］に示すテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｍｑ４）を形成することができる。合成例１のように（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）を形成したとき、昇華精製前の粗収率は７２％だった。テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）のメタノール溶液に励起波長（３６５ｎｍ）を照射したとき、最大ピークを５１０〜５１５ｎｍに有するＰＬスペクトルが得られた（図１１Ｂ）。また、元素分析を行ったところテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）の質量に対するＣ、Ｈ、Ｎ、Ｚｒの割合はＣが６５．５％、Ｈが４．７％、Ｎが７．６％、Ｚｒが１２．９％であった。なお、分解温度は２８０℃であった。
（合成例２）
合成例２では、元素周期律第４族金属錯体のうち中心金属がＨｆであるＨｆ錯体、テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウム（ＩＶ）を合成する方法について説明する
合成例１で示したそれぞれの場合において塩化ジルコニウムの代わりに塩化ハフニウムを用いることで、テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウム（Ｈｆｑ４）やテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウム（Ｈｆｍｑ４）を形成することができる。
合成例１のようにテトラキス（８−キノリノラト）ハフニウムやテトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムを形成したとき、昇華精製前の粗収率はそれぞれ９２％、６９％だった。
テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウムのメタノール溶液と、テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムのメタノール溶液のそれぞれに励起波長（３８０ｎｍ）、（３６５ｎｍ）を照射したとき、それぞれ最大ピークを５１６〜５２１ｎｍ、５１３〜５１８ｎｍに有するＰＬスペクトルが得られた（図１２Ａ、図１２Ｂ）。
また、元素分析を行ったところテトラキス（８−キノリノラト）ハフニウムの質量に対するＣ、Ｈ、Ｎ、Ｈｆの割合はＣが５６．７％、Ｈが３．２％、Ｎが７．２％、Ｈｆが２２．９％、テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムの場合はＣが５８．４％、Ｈが４．０％、Ｎが６．５％、Ｈｆが２１．７％であった。なお、テトラキス（８−キノリノラト）ハフニウム、テトラキス（２−メチル−８−キノリノラト）ハフニウムの分解温度はそれぞれ３４０℃、２８０℃であった。
【実施例２】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、本実施の形態１に示した構造を有する電界発光素子について図４を用いて説明する。
まず、基板４００上に電界発光素子の第１の電極４０１が形成される。なお、本実施例では、第１の電極４０１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。
次に、第１の電極（陽極）４０１上に電界発光層４０２が形成される。なお、本実施例では、電界発光層４０２が正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、電子輸送性発光層４１３からなる積層構造を有し、電子輸送性発光層４１３に化学式［式２］に示すＺｒ錯体を用いる。
はじめに、第１の電極４０１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４０１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に銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を入れ、抵抗加熱法を用いた蒸着法により２０ｎｍの膜厚で正孔注入層４１１を形成する。
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層４１２を形成する。ここでは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、α−ＮＰＤと示す）を同様の方法により、３０ｎｍの膜厚で形成する。
次に電子輸送性発光層４１３が形成される。なお、本実施例では、化学式［式２］に示すＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））を用いて蒸着法により５０ｎｍの膜厚で形成する。
次に、陰極として機能する第２の電極４０３を形成する。なお、本実施例では、電界発光層４０２上にフッ化カルシウム（ＣａＦ）４１４（２ｎｍ）を蒸着法により形成した後、アルミニウム（Ａｌ）４１５（１００ｎｍ）をスパッタリング法により形成して積層することにより第２の電極４０３を形成する。
以上により、Ｚｒ錯体を電子輸送性発光層４１３に用いた電界発光素子が形成される。なお、本実施例２に示す構造は、電界発光層４０２が、正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、電子輸送性発光層４１３とを有するシングルヘテロ構造である。また、Ｚｒ錯体は、成膜性、キャリア輸送性に優れ、且つ固体状態で発光を示すことから、安定であり、かつ発光効率の高い素子が形成される。
なお、本実施例では、基板上に形成される第１の電極４０１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４０１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、電界発光層の積層順が本実施例で示した場合と逆になる。さらに、本実施例では、第１の電極（陽極）４０１は透明電極であり、第１の電極（陽極）４０１側から電界発光層４１３で生じた光を出射させる構成としているが、本発明はこれに限定されることはなく、透過率を確保するために適した材料を選択することにより第２の電極（陰極）４０３側から光を出射させる構成とすることもできる。
【実施例３】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（一般式［式２］に示す））を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、本実施の形態２で説明したように、電子輸送性発光層に含まれるドーピング層が、ホスト材料となるＺｒ錯体とゲスト材料とを共蒸着して形成されている電界発光素子について図５を用いて説明する。
なお、本実施例３で示す構造は、実施例２に示す構造と類似しているが、電子輸送性発光層５１３が、元素周期律第４族金属錯体からなる部分５１５（３０ｎｍ）と、ゲスト材料との共蒸着により形成されたドーピング層５１４を有する点で異なっている。
すなわち、基板５００上に形成される第１の電極５０１、正孔注入層５１１、正孔輸送層５１２、および第２の電極５０３は、図５に示すように実施例２の電極４０３と同様の材料で同じ膜厚で形成される。
また、電子輸送性発光層５１３には、一部ドーピング層５１４が形成されている。ドーピング層５１４は、電子輸送性発光層５１３のうちで正孔輸送層５１２と接する側に形成され、本実施例ではＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））と赤色発光を呈するゲスト材料であるＤＣＭ２とを共蒸着することにより、２０ｎｍの膜厚で形成する。
その後、テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）のみ蒸着法により、３０ｎｍの膜厚で形成する。このような構造とすることにより、ドーピング層５１４で生じた発光が第２の電極５０３近傍で消光するのを防ぐことができる。
なお、本実施例３に示す構造は、実施例２に示したシングルヘテロ構造の発光層に、ゲスト材料が部分的にドープされた構造を有している。
【実施例４】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（一般式［式２］に示す））を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、本実施の形態３で説明したように、発光層が、ホスト材料となるＺｒ錯体とゲスト材料とを共蒸着して形成され、発光層と第２の電極との間に電子輸送層が形成されている電界発光素子について図６を用いて説明する。
なお、本実施例４で示す構造は、実施例２に示す構造と類似しているが、発光層６１３の構成が異なり、また、電子輸送層６１４を有する点で異なっている。
すなわち、基板６００上に形成される第１の電極６０１、正孔注入層６１１、正孔輸送層６１２、および第２の電極６０３は、図４に示すように実施例２の第２の電極４０３と同様の材料で同じ膜厚で形成される。
本実施例における発光層６１３は、ホスト材料となるＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））と赤色発光を呈するゲスト材料であるＤＣＭ２とを共蒸着することにより、２０ｎｍの膜厚で形成する。
また、電子輸送層６１４は、ＢＣＰを蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成する。
以上により、本実施例における電界発光層６０２が形成される。なお、本実施例に示す電界発光素子の構造は、実施例２や実施例３で示した構造と異なり、発光層６１３とは別に正孔輸送層６１２および電子輸送層６１４が形成され、機能分離された構造（いわゆる、ダブルヘテロ構造）を有しており、発光効率を高める上で好ましい構造である。
【実施例５】
本実施例では、元素周期律第４族金属錯体を発光層に用いて電界発光素子を作製する場合であって、特にＺｒを中心金属とするＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（一般式［式２］に示す））を用いる場合について説明する。なお、本実施例では、発光層が、白色を示し、複数の層を積層して形成されており、その一部にＺｒ錯体がホスト材料、またはゲスト材料として用いられている電界発光素子について図７を用いて説明する。
なお、本実施例５で示す構造は、実施例４に示す構造と類似しており、発光層７１３が第１の層７１４、第２の層７１５、第３の層７１６からなる積層構造を有する点で異なっている。
基板７００上に形成される第１の電極７０１、正孔注入層７１１、正孔輸送層７１２、および第２の電極７０３は実施例２の第２電極４０３と同じ材料を用いて同様に形成される。
本実施例における発光層７１３に含まれる第１の層７１４は、α−ＮＰＤとペリレンを共蒸着させることにより１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、このとき、ペリレンの含有率は、１ｗｔ％である。また、第１の層７１４は、ゲスト材料となるペリレンにより青色発光を示す。
次に積層される第２の層７１５は、ＢＡｌｑ２とＺｒ錯体（テトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ））（Ｚｒｑ４と示す）を共蒸着させることにより１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、このときＺｒｑ４の含有率は、５ｗｔ％である。また、第２の層７１５は、ゲスト材料となるＺｒｑ４により緑色発光を示す。
次に積層される第３の層７１６は、Ｚｒｑ４とＤＣＭ２を共蒸着させることにより１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、このときＤＣＭ２の含有率は、１ｗｔ％である。また、第３の層７１６は、ゲスト材料となるＤＣＭ２により赤色発光を示す。
また、電子輸送層７１７は、Ｚｒｑ４を蒸着法により３０ｎｍの膜厚で形成する。
以上により、本実施例における電界発光層７０２が形成される。なお、本実施例に示す電界発光素子の構造は、発光層７１３がそれぞれ青色発光を示す第１の層７１４、緑色発光を示す第２の層７１５、および赤色発光を示す第３の層７１６の積層により形成されるため、発光層７１３全体で白色発光を得られる電界発光素子となる。また、本実施例における素子構成では、第２の層７１５および第３の層７１６に共通してＺｒｑ４を用いることができるので、素子作製が容易となるという特徴を有している。
なお、本実施例における白色発光の電界発光素子は、カラーフィルターと組み合わせて用いることにより容易にフルカラー化を実現させることが可能である。
【実施例６】
本実施例では、本実施の形態２や３に示すようにホスト材料として用いるＺｒ錯体と、これまでホスト材料として用いられているＡｌｑ３についてその発光特性を測定した結果を示す。
図８Ａは、Ｚｒ錯体であるテトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｑ４と示す）と、Ａｌ錯体であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３と示す）をそれぞれ蒸着法により成膜した膜に各励起波長（３９５ｎｍ、３４７ｎｍ）の光を照射して得られた発光スペクトル（ＰＬスペクトル）を示したものである。
これにより、Ａｌｑ３よりもＺｒｑ４のＰＬスペクトルが長波長側にあることが分かる。従って、長波長に発光波長を有するゲスト材料（赤色発光を示すＤＣＭ１、ＤＣＭ２等）と組み合わせる場合に、ホスト材料とゲスト材料との間のエネルギーギャップが緩和されるので、より効率よく発光が得られることが分かる。
図８Ｂは、Ｚｒ錯体であるテトラキス（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒｑ４と示す）と、Ａｌ錯体であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３と示す）をそれぞれ用いて電界発光素子を形成した場合における電界発光スペクトル（ＥＬスペクトル）を示したものである。
なお、図８Ｂに示す電界発光素子の素子構成は、Ａｌｑ３を電界発光層の一部に用いた素子を素子１とし、ＩＴＯ（陽極）／Ｃｕ−Ｐｃ／α−ＮＰＤ／Ａｌｑ３／ＣａＦ／Ａｌ（陰極）の順に順次積層形成されている。また、Ｚｒｑ４を電界発光層の一部に用いた素子を素子２とし、ＩＴＯ（陽極）／Ｃｕ−Ｐｃ／α−ＮＰＤ／Ｚｒｑ４／ＣａＦ／Ａｌ（陰極）の順に順次積層形成されている。
図８Ａで示した単膜のＰＬスペクトルに比べると、Ｚｒｑ４、Ａｌｑ３のいずれも短波長側にシフトしているものの、Ａｌｑ３を用いた電界発光素子よりもＺｒｑ４を用いた電界発光素子のＥＬスペクトルが長波長側にあることが分かる。従って、長波長に発光波長を有するゲスト材料（赤色発光を示すＤＣＭ１、ＤＣＭ２等）と組み合わせて電界発光素子を形成する場合に適することが分かる。
【実施例７】
本実施例７では、画素部に本発明の電界発光素子を有する発光装置について図９Ａ、９Ｂを用いて説明する。なお、図９Ａは、発光装置を示す上面図、図９Ｂは図９ＡをＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された９０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、９０２は画素部、９０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、９０４は封止基板、９０５はシール剤であり、シール剤９０５で囲まれた内側９０７は、空間になっている。
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３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）９０９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。
次に、断面構造について図９Ｂを用いて説明する。基板９１０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９０１と、画素部９０２が示されている。
なお、ソース側駆動回路９０１はｎチャネル型ＴＦＴ９２３とｐチャネル型ＴＦＴ９２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部９０２はスイッチング用ＴＦＴ９１１と、電流制御用ＴＦＴ９１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極９１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極９１３の端部を覆って絶縁物９１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物９１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物９１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物９１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物９１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第１の電極９１３上には、電界発光層９１６、および第２の電極９１７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９１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、電界発光層９１６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。電界発光層９１６には、元素周期律第４族金属錯体をその一部に用いることとし、その他、組み合わせて用いることのできる材料としては、低分子系材料であっても高分子系材料であっても良い。また、電界発光層に用いる材料としては、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。さらに、公知の三重項材料を用いることも可能である。
さらに、電界発光層９１６上に形成される第２の電極（陰極）９１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、またはＣａＮ）を用いればよい。なお、電界発光層９１６で生じた光が第２の電極９１７を透過させる場合には、第２の電極（陰極）９１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
さらにシール剤９０５で封止基板９０４を素子基板９１０と貼り合わせることにより、素子基板９１０、封止基板９０４、およびシール剤９０５で囲まれた空間９０７に電界発光素子９１８が備えられた構造になっている。なお、空間９０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール剤９０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール剤９０５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９０４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。
以上のようにして、本発明の電界発光素子を有する発光装置を得ることができる。
なお、本実施例に示す発光装置は、実施例２〜実施例５に示した電界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。
【実施例８】
本実施例８では、本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電子装置について説明する。
本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて作製された電子装置として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子装置の具体例を図１０Ａ−１０Ｇに示す。
図１０Ａは表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図１０Ｂはノート型パーソナル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。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
図１０Ｃ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。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
図１０Ｄは記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明の電界発光素子を有する発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
図１０Ｅはゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
図１０Ｆはビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
ここで図１０Ｇは携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
以上の様に、本発明の電界発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子装置に適用することが可能である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含むことを特微とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項２】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含む発光層を有することを特徴とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項３】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体およびゲスト材料を含む発光層を有することを特微とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項４】
請求項３において、
前記ゲスト材料は、発光波長の極大値が５８０〜６８０ｎｍの範囲にあることを特徴とする電界発光素子。
【請求項５】
請求項３において、 前記ゲスト材料は、赤色発光を示す材料であることを特徴とする電界発光素子。
【請求項６】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含み、かつ白色発光を示すことを特徴とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項７】
請求項１、２、３、６のいずれか一において、前記電界発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含むことを特微とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項２】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含む発光層を有することを特徴とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項３】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体およびゲスト材料を含む発光層を有することを特微とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項４】
請求項３において、
前記ゲスト材料は、発光波長の極大値が５８０〜６８０ｎｍの範囲にあることを特徴とする電界発光素子。
【請求項５】
請求項３において、 前記ゲスト材料は、赤色発光を示す材料であることを特徴とする電界発光素子。
【請求項６】
陽極、陰極、および電界発光層を少なくとも有する電界発光素子において、前記電界発光層は一般式［式１］で表される元素周期律第４族金属錯体を含み、かつ白色発光を示すことを特徴とする電界発光素子。
（式中、Ｍは、元素周期律第４族元素を示し、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、ハロアルキル基（ただし、炭素数１〜１０）、アルコキシル基（ただし、炭素数１〜１０）、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環残基を示す。）
【請求項７】
請求項１、２、３、６のいずれか一において、前記電界発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４６２７５
【国際公開日】平成１６年６月３日（２００４．６．３）
【発行日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５５３１５８（Ｐ２００４−５５３１５８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１４３８１
【国際出願日】平成１５年１１月１２日（２００３．１１．１２）
【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）】
【国際公開日】平成１６年６月３日（２００４．６．３）
【発行日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１４３８１
【国際出願日】平成１５年１１月１２日（２００３．１１．１２）
【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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