专利名称：有机发光元件和采用上述元件的发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有阳极、阴极和含有借助于施加电场而得到发光的有机化合物的层(以下记作“有机化合物层”)的有机发光元件以及采用上述有机发光元件的发光装置。一般说来，在通过施加电场产生的有机化合物的发光中有从单激发态返回基态时的发光(荧光)和从三重激发态返回基态时的发光(磷光)，而本发明特别涉及使用可以产生磷光的有机化合物的有机发光元件。另外，本说明书中的发光装置系指用有机发光元件作为发光元件的图像显示装置或发光装置。另外，对有机发光元件安装例如各向异性导电膜(FPC，柔性印刷电路)，或者TAB(带式自动键合)带，或者TCP(带式载体封装)这样的连接器的模块；在TAB带或TCP的端部设置印刷布线板的模块；或者利用COG(玻璃上的芯片)方式对有机发光元件直接安装IC(集成电路)的模块全都属发光装置之列。
背景技术：
有机发光元件是借助于施加电场而发光的元件。其发光机制可以说是通过将有机化合物层夹在电极之间，并施加电压，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在有机化合物层中复合，形成激发态的分子(以下称“分子激子)，在该分子激子返回基态时释放能量而发光。
在这样的有机发光元件中，有机化合物层通常由亚微米程度的薄膜形成。另外，由于有机发光元件是有机化合物层本身发射光的自发光型的元件，所以不需要在现有液晶显示器中使用的那种背光源。因此，它的一大优点是有机发光元件可以制得极薄极轻。
另外，若考虑有机化合物层的载流子迁移率，则在例如约100～200nm厚的有机化合物层中，从注入载流子至复合的时间为数十纳秒左右，即使包括从载流子复合至发光的过程，在微秒数量级以下就能发光。因此，响应速度非常快是其特点之一。
另外，由于有机发光元件是载流子注入型发光元件，所以可以用直流电压驱动，不易产生噪声。关于驱动电压，首先，使有机化合物层为厚度100nm左右的均匀薄膜，另外，选择减小对有机化合物层的载流子注入势垒的电极材料，再引入异质结构(二层结构)，用5.5V的电压就可以达到100cd/m2的足够的亮度(文献1C.W.Tang和S.A.VanSlyke，“Organic electroluminescent diodes(有机电致发光二极管)”，Applied Physics Letter，vol.51，No.12，913-915(1987))。
由于这样的薄而轻、高速响应、低直流电压驱动等特性，有机发光元件作为下一代平板显示元件正引人注目。还有，由于是自发光型，视角宽，所以可以认为可视性比较良好，作为用于便携式装置的显示画面的元件是有效的。
但是，如上所述，在有机发光元件中所见到的发光是分子激子返回基态时的发光现象，而作为有机化合物所形成的分子激子的种类可以有单激发态(S*)和三重激发态(T*)。另外，有机发光元件中的该统计生长比例被认为是S*∶T*＝1∶3(文献2城户淳二，《月刊显示器增刊，有机EL显示器，从基础到最新信息》(技术时报社)，pp.28-29)。
但是，一般的有机化合物在室温下观测不到来自三重激发态(T*)的发光(磷光)，通常只能观测到来自单激发态(S*)的发光(荧光)。其原因是，由于有机化合物的基态通常是单基态(S0)，所以T*→S0跃迁是很强的自旋禁止跃迁，S*→S0跃迁是自旋允许跃迁。
即，通常只有单激发态(S*)对发光有贡献，对有机发光元件来说也是同样的。因此，根据S*∶T*＝1∶3，有机发光元件的内部量子效率(产生的光子对注入的载流子的比例)的理论极限为25％。
另外，产生的光并非全部发射到外部，由于有机发光元件构成材料(有机化合物层材料、电极材料)和基板材料的固有折射率的原因，一部分光不能取出。产生的光中被取出到外部的比率称为光取出效率，据称具有玻璃基板的有机发光元件中该取出效率约为20％。
出于以上的理由，即使注入的载流子全部形成分子激子，最终取出到外部的光子数对该注入载流子数的比例(以下记作“外部量子效率”)的理论极限可以说是25％×20％＝5％。即，按计算，即使所有的载流子都进行了复合，也只是其中的5％被作为光取出。
不过近年来相继发表了有关能将从三重激发态(T*)返回基态时释放的能量(以下记作“三重激发能量”)转换为发光的有机发光元件的文献，其发光效率之高引人注目(文献3D.F.O Brien，M.A.Baldo，M.E.Thompson和S.R.Forrest，″Improvedenergy transfer in electrophosphorescent devices″，Applied Physics Letters，vol.74，No.3，442-444(1999))(文献 4Tetsuo TSUTSUI，Moon-Jae YANG，Masayuki YAHIRO，Kenji NAKAMURA，Teruichi WATANABE，Taishi TSUJI，Yoshinori FUKUDA，Takeo WAKIMOTO和Satoshi MIYAGUCHI，″HighQuantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complexas a Triplet Emissive Center″，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.38，pp.L1502-L1504(1999))。
在文献3中使用了以铂为中心金属的金属络合物(以下记作“铂络合物”，在文献4中使用了以铱为中心金属的金属络合物(以下记作“铱络合物”，可以说无论那一种络合物其特征都是引入第3过渡系列元素作为中心金属。其中，也存在足以超过上面所述的外部量子效率的理论极限5％的有机发光元件。
另外，也可以借助于使由铱络合物构成的层与由熟知的荧光色素DCM2构成的层交互层叠，将由铱络合物生成的三重激发能量转移给DCM2，对DCM2的发光做出贡献(文献5M.A.Baldo，M.E.Thompson和S.R.Forrest，″High-efficiency fluorescent organiclight-emitting devices using a phosphorescent sensitizer″，Nature(London)，Vol.403，750-753(2000))。
DCM2的发光虽然是由单激发态产生的发光(荧光)，但由于能够将高效率产生的铱络合物的三重激发能量转化为另外的分子DCM2的单激发能量加以利用，所以具有效率得到提高的优点。
如文献3～5所示，使用能够将三重激发能量转换为发光的有机化合物(以下记作“三重发光材料”)的有机发光元件与现有的有机发光元件相比能得到高的外部量子效率。于是，外部量子效率一增高，发光亮度也就得到提高。因此，可以认为，作为得到高亮度发光、高发光效率的方法，使用三重发光材料的有机发光元件在今后的开发中将占重要的地位。
发明的公开但是，由于铂或铱都是所谓的贵金属，所以使用了它们的铂络合物或铱络合物都是高价的，预计将来会不利于成本的减低。另外，由于铂和铱都是稀有金属，在进行大量生产时存在供给困难。
另外，上述铱络合物的发光颜色是绿色，即是位于可见光波段的中间的波长。当用上述铂络合物作为掺杂剂时，虽然发出色纯度比较好的红光，但是，存在如下的缺点当浓度低时，由于基质材料也发光，因而色纯度减低，而当浓度高时，由于浓度的消光，发光效率降低。即，由能将三重激发能量转换为发光的有机发光元件不能够得到色纯度高的红色、蓝色的高效发光。
另外，由于上述的铱络合物是中心金属与配位体的苯环直接进行σ结合的有机金属络合物，合成时需时长，产额低，所以不能说可生产性好。从可生产性的观点出发，可以认为在有机发光元件中常用的三(8-羟基喹啉)铝(以下称“Alq3”)这样的维尔纳型络合物一般是有效的。
因此，当考虑将来利用发射的红、绿、蓝光制作彩色平板显示器时，必须能够用较廉价的原料大量生产以与铂络合物或铱络合物同样高的外部量子效率发射色纯度好的光的材料。
由以上所述可知，现在的状况是对除已有的铂络合物、铱络合物外的三重发光材料的开发是必不可少的。
发明内容
于是，本发明的课题在于提供比现有的三重发光材料廉价的三重发光材料。另外，本发明的课题还在于利用该材料，提供发光效率比现有的有机发光元件高的、可以廉价制作的有机发光元件。
另外，本发明的课题还在于利用由实施本发明而得到的发光效率高的有机发光元件，提供明亮、功耗低，而且廉价的发光装置和使用上述发光装置的电气用具。
本发明人根据反复钻研的结果，提出了使用发磷光的钨络合物来解决上述课题的方案。
本发明的特征在于在由阳极、阴极和设置在上述阳极与上述阴极之间的有机化合物层构成的有机发光元件中具有含芳环的螯合配位体，并且在上述有机化合物层中包含以钨为中心金属的金属络合物。
其特征还在于例如，上述金属络合物包含以下述通式(1)(R1～R8表示氢原子，或卤素原子，或烷基，或烷氧基，或芳基中的某一种，n表示1～4的整数)表示的结构。
另外，其特征还在于上述金属络合物包含以下述通式(2)(R1～R8表示氢原子，或卤素原子，或烷基，或烷氧基，或芳基中的某一种，n表示1～4的整数)表示的结构。
另外，从磷光发光的观点出发，在这些金属络合物中，钨原子的价数最好为0价。
另外，从元件结构的观点出发，上述金属络合物最好作为对上述有机化合物层的掺杂剂使用。
然后，通过应用利用了这些金属络合物的有机发光元件，可以提供在明亮、功耗低的基础上廉价的发光装置和使用上述发光装置的电气用具。因此，本发明也包含使用了上述有机发光元件的发光装置和电气用具。
附图的简单说明
图1是示出有机发光元件的结构的图。
图2是示出有机发光元件的结构的图。
图3是示出发光装置的剖面结构的图。
图4是示出发光装置的剖面结构的图。
图5是示出发光装置的剖面结构的图。
图6是示出发光装置的俯视结构和剖面结构的图。
图7是示出发光装置的俯视结构和剖面结构的图。
图8是示出发光装置的俯视结构和剖面结构的图。
图9是示出发光装置的结构的图。
图10是示出发光装置的结构的图。
图11是示出发光装置的结构的图。
图12是示出电气用具的具体例的图。
图13是示出电气用具的具体例的图。
图14是示出发光光谱的图。
实施发明的优选形态本发明着眼于PL(光致发光，即以光作为激发源的发光)领域中已知的重原子效应。所谓重原子效应是借助于在发光物质的分子内引入重原子，或者使溶解发光物质的溶剂等周边环境中存在重原子，使自旋-轨道相互作用增大，从而促进作为禁止跃迁的各重态间交叉(S*→T*)及磷光发光(T*→S0)的现象。另外，在这里，所谓重原子系指保持多个原子核载荷(相当于原子序数，即原子核的正电荷数)的原子。
由于重原子效应的作用大小由为各原子的本征值的自旋-轨道耦合常数(越是重原子，其值越大)决定，所以可以认为为了产生重原子效应，对可使用的原子要有某种程度的限制。具体而言，铂、铱之类的第3过渡系列元素以后的原子是有希望的。从这一缘由来看，虽然可以说上述铂络合物或上述铱络合物是有效的三重发光材料，但铂及铱等重金属一般说来多是高价的。
于是，本发明者首先着眼于作为重原子的钨。这是由于钨是属于第3过渡系列元素的过渡金属中的在地球上含量最多、廉价的金属，因而适合于本发明。
另外，与铂的原子序数78、铱的原子序数77相比，钨的原子序数74与它们大致同等，能够发现与铂及铱同等的重原子效应的可能性较大。实际上，在过渡金属羰基络合物M(CO)5(NH(C2H5)2)(M＝Cr、Mo、W)中，只有中心金属M为钨时观察到了由重原子效应引起的各重态间交叉(S1→T1)和磷光发光(T1→S0)的促进(文献6，井上晴夫、高木克彦、佐佐木政子、朴钟震《基础化学教程光化学I》(丸善)pp.74-76)。
其次，需要研讨对中心金属钨的配位体。为了将本发明中公开的含钨的金属络合物(以下记作“钨络合物”)应用于有机发光元件，其电学、化学性能必须稳定。另外，希望尽可能有载流子输运性。
从这些观点出发，可以认为作为配位体最好应用螯合配位体。其原因是，因为与文献6中示出的羰基络合物那样的单啮配位相比，形成螯合环可以使络合物稳定(螯合效应)。另外，在形成螯合环的配位体中，具有芳环的配位体(即芳香族化合物)虽常见，但采用这样的配位体的金属络合物常常具有载流子输运性，这也是其理由之一。
根据以上所述，在本发明中，提出了将以钨为中心金属，并且具有含芳环的螯合配位体的金属络合物应用于有机发光元件的方案。
作为具有芳环螯合配位体、发磷光的钨络合物，已知有引入菲绕啉配位体的0价的钨络合物(文献7Kathleen A.Rawlins和Alistair Lees，″A TUNGSTEN ORGANOMETALLICCOMPLEX AS A SPECTROSCOPIC PROBE OF ACRYLATEPOLYMERIZATION IN THIN FILM″，Polym.Prepr.，647-648(1996))。于是，在本发明中可以采用包含以通式(1)表示的结构的钨络合物。
但是，在文献7中只有一个菲绕啉配位体，其他的配位体都是羰基。由于考虑到在该原样的状态下是不稳定的，所以在本发明中最好用其他螯合配位体置换这些羰基。例如，考虑了下述式(3)那样的钨络合物。
另外，作为同样的配位体，也可以使用2，2’-联二吡啶。即，包含以通式(2)表示的那样的结构的钨络合物。例如，考虑了下述式(4)那样的钨络合物。
另外，在上述的例子中，虽然从合成简单、生产率高考虑，使用了维尔纳型络合物，但可以认为使用中心金属与配位体的碳原子直接耦合的有机金属络合物在性能方面会有所提高。这一点在上述铱络合物中可以明显地看到。
下面对制作有机发光元件时的形态进行说明。在作为有机发光元件的发光材料使用本发明公开的有机化合物时，从大的方面来分，考虑可分为两类。其一是如图1(a)所代表的、以其作为发光层的使用方法。另一类是如图1(b)所代表的、以其作为掺杂剂的使用方法。
另外，虽然在图1(a)中使用本发明公开的有机化合物作为电子输运性发光层(单异质结构)，但也可以在空穴输运层与电子输运层之间将其作为发光层而设置(双异质结构)。另外，虽然在图1(b)中将本发明公开的有机化合物掺杂到了电子输运层中，但也可以将其掺杂到空穴输运层中。另外，在图1中，虽然在基板上设置了阳极，但也可以是在基板上设置阴极的结构。
另外，当在本发明公开的钨络合物中引入各种取代基时，载流子的输运性可能受损。这时，图1(b)那样的作为掺杂剂的使用方法要比图1(a)那样的作为发光层的使用方法更好。
另外，也可以在有机发光元件中引入无机化合物。例如，可以考虑引入无机化合物作为与阳极相接的空穴注入层，或与阴极相接的电子注入层的方法。
实施例1在本实施例中，合成了用通式(1)表示的钨络合物，确认了它的发光光谱。关于合成方法，请参考文献8(文献8David M.Manuta和Alistair J.Lee，″Emission and Photochemistry of M(CO)4(diimine)(M＝Cr，Mo，W)Complexes in Room-Temperature Solution″，Inorg.Chem.，1354-1359(1986))。
在图14中示出了其发光光谱(光致发光)。观察到了发出紫红色的光，这被认为是由钨的重原子效应引起的磷光。
实施例2虽然例如在实施例1中合成的有机化合物可以在有机发光元件中用作发光层或发光层中的掺杂剂，但如上所述，从引入各种取代基的观点出发，最好是用作掺杂剂。于是，在本实施例中，给出了用作掺杂剂时的元件结构。
在图2中，示出了作为其代表性的元件结构和能带图。图2(a)是元件结构，在基板201上依次层叠了阳极202、空穴注入层203、空穴输运层204、空穴阻挡层205、电子输运层206和阴极207。在空穴输运层204中添加了本发明的有机化合物作为掺杂剂208。另外，这里虽然是基板与阳极相接的结构，但也可以相反地制成基板与阴极相接的结构。
这时的条件是如图2(b)的能带图所示，与基质材料(在图2中为空穴输运层204)相比，本发明的有机化合物(在图2中为掺杂剂208)的HOMO(最高被占用分子轨道)能级高，LUMO(最低空余分子轨道)能级低。特别是由于当基质材料的发光光谱与本发明的有机化合物的吸收光谱重叠时效率较高，所以这是所希望的。另外，虽然在本实施例中是在空穴输运层中添加本发明的有机化合物，但也可以在电子输运层或发光层中添加。
这里将图2(a)所示的元件进行具体例示。首先，用溅射法在玻璃基板201上将铟锡氧化物(ITO)成膜作为阳极202。再用旋转涂敷法将掺杂了聚苯乙烯磺酸(以下记作“PSS”)的聚乙烯二羟基噻吩(以下记作“PEDOT”)的水溶液成膜，通过烘烤制成空穴注入层203。
采用因其激发能量高而被用作基质的通用性高的聚(N-乙烯基咔唑)(以下记作“PVK”)作为空穴输运层204。因此，也可以将成为掺杂剂208的、通式为(1)～(6)的烷基取代体(为了提高溶解性)和PVK溶解在同一溶剂中，利用旋转涂敷法进行成膜。
接着，为了提高空穴输运层204中的载流子的复合率，利用真空蒸镀将3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(以下记作“TAZ”)成膜，作为空穴阻挡层205。进而，利用真空蒸镀将Alq3成膜，作为电子输运层206。最后，可以利用真空蒸镀将Al-Li合金成膜，制成阴极207。
如本实施例这样，通过将本发明的有机化合物散布在高分子材料中也可以制成有机EL元件。
实施例3在本实施例中，对包含本发明中公开的有机发光元件的发光装置进行说明。图3是使用了本发明的有机发光元件的有源矩阵型发光装置的剖面图。
另外，在这里，虽然使用薄膜晶体管(以下记作“TFT”)作为有源元件，但也可以使用MOS晶体管。另外，作为TFT，虽然例示了顶栅型TFT(具体而言为平面型TFT)，但也可以使用底栅型TFT(典型的是反交错型TFT)。
在图3(a)中，301是基板，这里，由于从基板侧取出光，所以使用透过可见光的基板。具体地说，可以使用玻璃基板、石英基板、结晶的玻璃基板或塑料基板(包括塑料膜)。另外，所说的基板301也包括在表面上设置的绝缘膜。
在基板301上设置了像素部311和驱动电路312。首先说明像素部311。
像素部311是进行图像显示的区域。在基板上存在多个像素，对各个像素设置了用于控制流过有机发光元件的电流的TFT(以下记作“电流控制TFT”)302、像素电极(阳极)303、有机化合物层304和阴极305。另外，在图3(a)中只示出了电流控制TFT，但是还设置了用于控制施加于电流控制TFT的栅极的电压的TFT(以下记作“开关TFT”)。
在这里，电流控制TFT 302最好用p沟道型TFT。虽然也可以使用n沟道型TFT，但在如图3那样，将电流控制TFT与有机发光元件的阳极连接的场合，用p沟道型TFT可以降低功耗。但是，开关TFT可以用n沟道型TFT，也可以用p沟道型TFT。
另外，像素电极303与电流控制TFT 302的漏极连接。在本实施例中，由于使用了功函数为4.5～5.5eV的导电材料作为像素电极303的材料，所以像素电极303具有作为有机发光元件的阳极的功能。作为像素电极303，典型地可以采用氧化铟、氧化锡、氧化锌或它们的化合物(ITO等)那样的透光性材料。在像素电极303上设置了有机化合物层304。
另外，在有机化合物层304上设置了阴极305。作为阴极305的材料，最好使用功函数为2.5～3.5eV的导电材料。作为阴极305，典型地可以采用含碱金属元素或碱土类金属元素的导电膜、含铝的导电膜，或者在该导电膜上层叠铝或银等的膜。
另外，由像素电极303、有机化合物层304和阴极305构成的层被保护膜306覆盖。设置保护膜306是为了保护有机发光元件免受氧和水的侵蚀。作为保护膜306的材料，可以使用氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钽或碳(具体而言，是金刚石类的碳)下面说明驱动电路312。驱动电路312是控制向像素部311传送的信号(栅信号和数据信号)的时序的区域，设置了移位寄存器、缓冲器、闩锁器、模拟开关(传输门)或电平移位器。在图3(a)中，作为这些电路的基本单元，示出了由n沟道型TFT 307和p沟道型TFT 308构成的CMOS电路。
另外，移位寄存器、缓冲器、闩锁器、模拟开关(传输门)或电平移位器的电路结构可以是熟知的结构。另外，在图3中，在同一基板上设置了像素部311和驱动电路312，但也可以不在其上设置驱动电路312，而将其与IC或LSI电连接。
另外，在图3中，像素电极(阳极)303与电流控制TFT 302电连接，但也可以取阴极与电流控制TFT连接的结构。这时，可以用与阴极305相同的材料形成像素电极，用与像素电极(阳极)303相同的材料形成阴极。在此情形下，最好将电流控制TFT制成n沟道型TFT。
可是，图3(a)所示的发光装置示出了在形成了像素电极303后形成布线309的工序中制作的发光装置，这时，像素电极303的表面有可能生成细小的裂纹。由于有机发光元件是电流驱动型元件，所以可以认为像素电极303的表面生成细小的裂纹会使特性变坏。
于是，可以考虑如图3(b)所示的在形成布线309后形成像素电极303的发光装置。这时，与图3(a)的结构相比，可以认为来自像素电极303的电流注入性能得到提高。
另外，在图3中，借助于正锥形的挡堤状结构310将设置在像素部311的各像素进行了隔离。也可以通过将该挡堤状结构制成例如倒锥形那样的结构，采用挡堤状结构不与像素电极相接的结构。图4示出了其一例。
在图4中，设置了利用布线兼作为隔离部的布线和隔离部310。图4所示的布线和隔离部310的形状(有檐的结构)可以借助于层叠构成布线的金属和刻蚀率比上述金属的低的材料(例如金属氮化物)并进行刻蚀而形成。借助于该形状可以防止像素电极303或布线与阴极305短路。另外，在图4中，与通常的有源矩阵型发光装置不同，制成了使像素上的阴极305成为条形(与无源矩阵型的阴极相同)的结构。
另外，图5(a)是将在用导电性高分子材料作为空穴注入区时有效的电极结构引入有源矩阵型发光装置的例子。图5(a)示出了其剖面图，图5(b)示出了各像素的电极结构的俯视图。即，它是在各像素513中，阳极不在整个面上成膜、而是呈条形，在该条形电极503之间形成狭缝的结构。
在这样的结构中，当直接将有机化合物层成膜时，电极不存在的狭缝部分不发光。但是，借助于如图5(a)那样涂敷导电性高分子514，像素的整个面就发光。即，可以说导电性高分子514在作为空穴注入区的同时，也起电极的作用。
图5那样的发光装置的优点是不必使用透明的材料作为阳极503。若狭缝的开口率为80～90％左右，则可以取出充分多的发光。另外，借助于形成了平面的导电性高分子514，对有机化合物层施加的电场变得均匀，难以发生绝缘受破坏等现象。
其次，图6示出了图3(b)所示的有源矩阵型发光装置的外观。另外，图6(a)示出了俯视图，图6(b)示出了从P-P’处剖开图6(a)时的剖面图。另外，这里引用了图3的标号。
在图6(a)中，601是像素部，602是栅信号侧驱动电路，603是数据信号侧驱动电路。另外，向栅信号侧驱动电路602和数据信号侧驱动电路603传送的信号从TAB(带式自动键合)带605经输入布线604而被输入。另外，虽未图示，也可以取代TAB带605，将在TAB带上设置了IC(集成电路)的TCP(带式载体封装)与之连接。
这时，606是设置在图3(b)所示的发光装置的上方的覆盖材料，利用由树脂构成的密封材料607进行粘结。对于覆盖材料606，只要是不透过氧气和水分的材料，用任何材料都可以。在本实施例中，如图6(b)所示，覆盖材料606由塑料材料606a以及在上述塑料材料606a的正面和背面设置的碳膜(具体而言是金刚石类碳膜)606b、606c构成。
另外，如图6(b)所示，密封材料607被由树脂构成的密封材料608覆盖，将有机发光元件完全封入密闭空间609。对密闭空间609可以充填惰性气体(典型的是氮气及稀有气体)、树脂或惰性液体(例如以全氟烷为代表的液态氟化碳)。另外，设置吸湿剂或脱氧剂也是有效的。
另外，也可以在本实施例所示的发光装置的显示面(观察图像的面)上设置偏振片。此偏振片具有抑制从外部入射的光的反射、防止观察者映入显示面中的效果。一般说来，可以使用圆偏振片。但是，为了防止从有机化合物层发射的光被偏振片反射而返回内部，最好调节折射率，制成内部反射少的结构。
另外，对本实施例的发光装置中所含的有机发光元件可以使用本发明中公开的任何一种有机发光元件。
实施例4在本实施例中，作为包含本发明中公开的有机发光元件的发光装置的例子，虽然例示了有源矩阵型发光装置，但与实施例5不同，示出了从与形成有源元件的基板相反的一侧取出光的结构(以下记作“上方出射”)的发光装置。在图7中示出了其剖面图。
另外，在这里，作为有源元件虽然使用了薄膜晶体管(以下记作“TFT”)，但也可以使用MOS晶体管。另外，作为TFT虽然例示了顶栅型TFT(具体而言是平面型TFT)，但也可以使用底栅型TFT(典型的是反交错型TFT)。
在本实施例中，关于基板701、在像素部形成的电流控制TFT 702和驱动电路712，可以是与实施例4相同的结构。
关于与电流控制TFT 702的漏连接的第一电极703，由于在本实施例中用作阳极，所以最好使用功函数较大的导电材料。作为其代表例，可以列举出镍、钯、钨、金、银等金属。在本实施例中，第一电极703最好不透光，除此之外，使用光反射性高的材料更好。
在第一电极703上设置有机化合物层704。再在有机化合物层704上设置第二电极705作为本实施例中的阴极。这时，最好使用功函数为2.5～3.5eV的导电材料作为第二电极705的材料。作为代表，可以采用含碱金属元素或碱土类金属元素的导电膜、含铝的导电膜，或者在该导电膜上层叠铝或银等的膜。但是，由于本实施例是上方出射，所以第二电极705具有透光性是大的前提。因此，在使用这些金属时，最好制成20nm左右的超薄的薄膜。
另外，由第一电极703、有机化合物层704和第二电极705构成的层被保护膜706覆盖。设置保护膜706是为了保护有机发光元件免受氧和水的侵蚀。在本实施例中，只要是透光的材料，用任何材料作保护膜均可。
另外，在图7中，第一电极(阳极)703与电流控制TFT 702电连接，但也可以取阴极与电流控制TFT连接的结构。这时，可以用阴极材料形成第一电极，用阳极材料形成第二电极。在此时，最好将电流控制TFT制成n沟道型TFT。
另外，707是覆盖材料，利用由树脂构成的密封材料708进行粘结。对于覆盖材料707，只要是不透过氧气和水分的材料，并且是透光的材料，可以使用任何材料。在本实施例中使用了玻璃。对密闭空间709可以充填惰性气体(典型的是氮气及稀有气体)、树脂或惰性液体(例如以全氟烷为代表的液态氟化碳)。另外，设置吸湿剂或脱氧剂也是有效的。
另外，向栅信号侧驱动电路和数据信号侧驱动电路传送的信号从TAB(带式自动键合)带714经输入布线713而被输入。另外，虽未图示，也可以取代TAB带714，将在TAB带上设置了IC(集成电路)的TCP(带式载体封装)与之连接。
另外，也可以在本实施例所示的发光装置的显示面(观察图像的面)上设置偏振片。此偏振片具有抑制从外部入射的光的反射、防止观察者映入显示面中的效果。一般说来，可以使用圆偏振片。但是，为了防止从有机化合物层发射的光被偏振片反射而返回内部，最好调节折射率，制成内部反射少的结构。
另外，对本实施例的发光装置中所含的有机发光元件可以使用本发明中公开的任何一种有机发光元件。
实施例5在本实施例中，作为包含本发明中公开了的有机发光元件的发光装置的例子，例示了无源矩阵型发光装置。图8(a)示出了其俯视图，图8(b)示出了从P-P’处剖开图8(a)时的剖面图。
在图8(a)中，801是基板，这里使用了塑料材料。作为塑料材料，可以使用将聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂、环氧树脂、PES(聚醚砜)、PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PEN(聚醚腈)制成板状，或者制在薄膜上的材料。
标号802是由氧化导电膜构成的扫描线(阳极)，在本实施例中使用了在氧化锌中添加氧化镓的氧化物导电膜。另外，803是由金属膜构成的数据线(阴极)，在本实施例中使用了铋膜。另外，804是由丙烯酸树脂构成的围堤，具有作为分割数据线803的间壁的功能。扫描线802和数据线803两者皆为条形，并形成多条，且相互正交地设置。另外，在图8(a)中虽未示出，但在扫描线802与数据线803之间夹着有机化合物层，其交叉部805构成像素。
然后，扫描线802和数据线803经TAB带807与外部驱动电路连接。另外，808表示由扫描线802集合而成的布线组，809表示由与数据线803连接的连接布线806集合而成的布线组。另外，虽未图示，但也可以取代TAB带807，将在TAB带上设置了IC的TCP与之连接。
另外，在图8(b)中，810是密封材料，811是借助于密封材料810贴合在塑料材料801上的覆盖材料。作为密封材料810，可以使用光固化树脂，最好是放气少、吸湿性低的材料。另外，作为覆盖材料最好是与基板801相同的材料，可以使用玻璃(包含石英玻璃)或塑料。这里使用了塑料。
其次，图8(c)示出了像素区域的结构的放大图。813是有机化合物层。另外，如图8(c)所示，围堤804呈下层的宽度比上层的宽度窄的形状，在物理上将数据线803切断。另外，被密封材料810围起来的像素部814借助于由树脂构成的密封材料815与外界空气隔绝，形成防止有机化合层物变坏的结构。
在由以上结构构成的本发明的发光装置中，由于像素部814由扫描线802、数据线803、围堤804和有机化合物层813形成，所以能够用非常简单的工艺制作。
另外，也可以在本实施例所示的发光装置的显示面(观察图像的面)上设置偏振片。此偏振片具有抑制从外部入射的光的反射、防止观察者映入显示面中的效果。一般说来，可以使用圆偏振片。但是，为了防止从有机化合物层发射的光被偏振片反射而返回内部，最好调节折射率，制成内部反射少的结构。
另外，对本实施例的发光装置中所包含的有机发光元件可以使用本发明中公开的任何一种有机发光元件。
实施例6在本实施例中，示出了对实施例5所示的发光装置设置印刷布线板，形成模块的例子。
图9(a)所示的模块是对基板901(这里包含像素部902和布线903a、903b)安装了TAB带904，经上述TAB带904安装了印刷布线板906。
这里，在图9(b)中示出了印刷布线板905的功能方框图。在印刷布线板905的内部至少设置了具有作为I/O端口(输入或输出部)906和909、数据信号侧驱动电路907以及栅信号侧驱动电路908的功能的IC。
这样，在本说明书中将对在基板面上形成了像素部的基板安装TAB带、经该TAB带安装具有作为驱动电路的功能的印刷布线板的结构的模块特意称为外附驱动电路型模块。
另外，对本实施例的发光装置中所包含的有机发光元件可以使用本发明中公开的任何一种有机发光元件。
实施例7在本实施例中，示出了对实施例3、实施例4或实施例5所示的发光装置设置印刷布线板，形成模块的例子。
在图10(a)所示的模块中，对基板1001(这里包含像素部1002、数据信号侧驱动电路1003、栅信号侧驱动电路1004和布线1003a、1004a)安装了TAB带1005，经该TAB带1005安装了印刷布线板1006。在图10(b)中示出了印刷布线板1006的功能方框图。
如图10(b)所示，在印刷布线板1006的内部至少设置了具有作为I/O端口1007、1010和控制部1008的功能的IC。另外，这里虽然还设置了存储部1009，但不一定是必需的。另外，控制部1008是具有控制驱动电路、控制影像数据的校正等功能的部分。
这样，在本说明书中将对形成了有机发光元件的基板安装具有作为控制器的功能的印刷布线板的结构的模块，特意称为外附控制器型模块。
另外，对本实施例的发光装置中所包含的有机发光元件可以使用本发明中公开的任何一种有机发光元件。
实施例8在本实施例中示出了利用数字时间灰度显示驱动有机发光元件的发光装置的例子。本实施例的发光装置借助于数字时间灰度显示可以得到均匀的像，这是非常有用的。
在图11(a)中示出了采用了有机发光元件的像素的电路结构。Tr表示晶体管，Cs表示存储电容器。在该电路中，当栅线被选择时，电流从源线流到Tr1，与该信号对应的电压被存储在Cs上。然后，被Tr2的栅-源间电压(Vgs)控制的电流流到Tr2和有机发光元件。
在Tr1被选择后，Tr1成为关断状态，Cs的电压(Vgs)被保持。因此，可以继续流过仅与Vgs相关的电流。
在图11(b)中示出了利用数字时间灰度显示驱动这样的电路的图。即，理所当然地将1帧分割成多个子帧，在图11(b)中示出了将1帧分割成6个子帧的6位灰度等级。这时，各个子帧的发光期间的比例是32∶16∶8∶4∶2∶1。
在图11(c)中示出了本实施例的TFT基板的驱动电路的概况。栅驱动器和源驱动器设置在同一基板上。在本实施例中，由于将像素电路和驱动器设计成数字驱动方式，所以可以不受TFT特性的分散性的影响，得到均匀的像。
实施例9在上述实施例中所述的本发明的发光装置具有低功耗、廉价的优点。因此，作为显示部等而包含上述发光装置的电气用具与现有的相比，是可低功耗地工作，并且可以廉价提供的电气用具。特别是对用电池作为电源的便携式装置之类的电气用具，由于低功耗直接与使用方便相关(难以发生电池不足)，所以这是极有用的。
另外，上述发光装置由于是自发光型，所以无需液晶显示器件中那样的背光源，而有机化合物层的厚度又不足1μm，故而可以薄型化、轻量化。因此，作为显示部等而包含上述发光装置的电气用具与现有的相比，是薄而轻的电气用具。特别是对于便携式装置之类的电气用具，由于这也直接与使用方便相关(移动时轻便、小型)，所以这是极有用的。另外，即使对电气用具全体而言，从运输方面(可大量运输)、设施方面(房间等空间的确保)看，无疑薄型化(体积不大)也是有用的。
另外，由于上述发光装置是自发光型，所以与液晶显示器件相比，具有在明亮的场所可视性好，并且视角宽的特点。因此，作为显示部等而具有上述发光装置的电气用具在易于看到显示这一点上也具有大的优越性。
即，采用了本发明的发光装置的电气用具除具有薄而轻、可视性好这样的现有的有机发光元件的优点之外，还具有低功耗、低成本的特长，因而是极有用的。
在本实施例中，例示了作为显示部等而包含本发明的发光装置的电气用具。在图12和图13中示出了其具体例。另外，对本实施例的电气用具中所包含的有机发光装置，可以使用本发明中公开的任何一种元件。另外，关于本实施例的电气用具中所包含的发光装置的形态，可以采用图3～图11中的任何一种形态。
图12(a)是采用有机发光元件的显示器，它包含框体1201a、支撑台1202a和显示部1203a。通过制作采用了本发明的发光装置作为显示部1203a的显示器，可以实现薄而轻且廉价的显示器。因此，在运输简便、设置时可节省空间的基础上，也能够降低价格。
图12(b)是摄像机，它包含主机1201b、显示部1202b、声音输入部1203b、操作开关1204b、电池1205b和像接收部1206b。通过制作采用本发明的发光装置作为显示部1202b的摄像机，可以实现功耗低、重量轻的摄像机。因此，电池的消耗量减少，移动也变得简便。
图12(c)是数码相机，它包含主机1201c、显示部1202c、目镜部1203c和操作开关1204c。通过制作采用本发明的发光装置作为显示部1202c的数码相机，可以实现功耗低、重量轻的数码相机。因此，电池的消耗量减少，移动也变得简便。
图12(d)是具备了记录介质的图像播放装置，它包含主机1201d、记录介质(CD、LD或DVD等)1202d、操作开关1203d、显示部(A)1204d和显示部(B)1205d。显示部(A)1204d主要显示图像信息，显示部(B)1205d主要显示文字信息。通过制作采用了本发明的发光装置作为这些显示部(A)1204d和显示部(B)1205d的图像播放装置，可以在功耗低、重量轻的基础上，实现廉价的图像播放装置。另外，在该具备了记录介质的图像播放装置中包含CD播放装置和游戏机等。
图12(e)是便携型(移动)计算机，它包含主机1201e、显示部1202e、像接收部1203e、操作开关1204e和存储器插槽1205e。通过制作采用本发明的发光装置作为显示部1202e的便携型计算机，可以实现功耗低、薄而轻的便携型计算机。因此，电池消耗量少，移动也简便。另外，该便携型计算机能够在将闪速存储器或非易失性存储器进行集成的记录介质中记录信息和重放该信息。
图12(f)是个人计算机，它包含主机1201f、框体1202f、显示部1203f和键盘1204f。通过制作采用本发明的发光装置作为显示部1203f的个人计算机，可以实现功耗低、薄而轻的个人计算机。特别是在像笔记本个人计算机那样需要被带着走使用时，在电池消耗量少、重量轻方面有很大的优点。
另外，上述电气用具渐渐成为多是显示通过因特网等电子通信线路或电波等无线通信发送的信息，特别是显示动态图像信息的机会在增加。有机发光元件的响应速度非常快，适宜于这种动态图像的显示。
其次，图13(a)是移动电话机，它包含主机1301a、声音输出部1302a、声音输入部1303a、显示部1304a、操作开关1205a和天线1306a。通过制作采用了本发明的发光装置作为显示部1304a的移动电话机，可以实现功耗低、薄而轻的移动电话机。因此，可以制成电池消耗量少，也易于携带的小型主机。
其次，图13(b)是音响装置(具体而言是车载音响系统)，它包含主机1301b、显示部1302b以及操作开关1303b和1304b。通过制作采用了本发明的发光装置作为显示部1302b的音响装置，可以实现功耗低、重量轻的音响装置。另外，在本实施例中虽然作为例子示出了车载音响系统，但也可以用于家庭音响系统。
另外，在如图12～图13所示的电气用具中，更内置光传感器，设置检测使用环境的明亮度的装置，使其具有可根据使用环境的明亮度调节发光亮度的功能，这是有效的。如果与使用环境的明亮度相比，在对比度比方面能够确保100～150的明亮度，则使用者能够无问题地辨认图像或文字信息。即，可以实现在使用环境明亮时，提高图像的亮度，使之容易被看见；在使用环境暗时，降低图像的亮度使功耗降低。
另外，采用了本发明的发光装置作为光源的各种的电气用具由于可以在低功耗下工作，以及薄型化、轻量化，所以可以说是非常有用的。具有代表性的情形是，作为液晶显示器件的背光源或正面光源这样的光源或者照明装置的光源而包含本发明的发光装置的电气用具可以实现低功耗，使薄型化、轻量化成为可能。
因此，即使在对本实施例所示的图12、图13的电气用具的显示部全部采用液晶显示器的场合，通过制作采用了本发明的发光装置作为该液晶显示器的背光源或正面光源的电气用具，可以得到功耗低、薄而轻的电气用具。
通过实施本发明，可以在功耗低的基础上得到廉价的发光装置。另外，借助于将这样的发光装置用于光源或显示部，可以在明亮、功耗低的基础上得到廉价的电气用具。
权利要求
1.一种有机发光元件，其特征在于在由阳极、阴极和设置在上述阳极与上述阴极之间的有机化合物层构成的有机发光元件中具有含芳环的螯合配位体，并且在上述有机化合物层中包含以钨为中心金属的金属络合物。
2.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于上述金属络合物包含以下述通式(1)[化学式5] (R1～R8表示氢原子，或卤素原子，或烷基，或烷氧基，或芳基中的某一种，n表示1～4的整数)表示的结构。
3.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于上述金属络合物包含以下述通式(2)[化学式6] (R1～R8表示氢原子，或卤素原子，或烷基，或烷氧基，或芳基中的某一种，n表示1～4的整数)表示的结构。
4.如权利要求2或3所述的有机发光元件，其特征在于上述金属络合物中包含的钨原子的价数为0价。
5.如权利要求1至4的任何一项所述的有机发光元件，其特征在于上述金属络合物被用作对上述有机化合物层的掺杂剂。
6.一种发光装置，其特征在于采用了权利要求1至5的某一项所述的有机发光元件。
7.一种电气用具，其特征在于采用了权利要求6所述的有机发光装置。
全文摘要
由于铂或铱都是所谓的贵金属，所以使用了它们的铂络合物或铱络合物都是高价的，未来会不利于成本减低。本发明的课题在于提供比现有的三重发光材料廉价的三重发光材料。另外，利用该材料，提供明亮、功耗低，而且廉价的有机发光元件和使用了上述有机发光元件的发光装置。借助于将以作为廉价金属、并且作为重原子的钨为中心金属的螯合络合物应用于有机发光元件，制作了可以将三重激发能量转换为发光的有机发光元件。通过应用采用了这些金属络合物的有机发光元件，能够在明亮、功耗低的基础上提供廉价的发光装置和使用了上述发光装置的电气用具。
文档编号H01L51/50GK1513045SQ02811296
公开日2004年7月14日 申请日期2002年4月15日 优先权日2001年4月13日
发明者濑尾哲史, 史, 德田笃史, 中村康男, 男 申请人:株式会社半导体能源研究所