(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に挟まれた有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層は混合領域を有し、
前記混合領域には、正孔輸送材料と、電子輸送材料と、下記一般式で表される化合物と、が含まれていることを特徴とする発光装置。
【化１】
0004789359.tif 000008
（ただし、Ｘは、酸素原子または硫黄原子であり、Ｙは、酸素原子または硫黄原子であり、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、又はアリール基のいずれかであり、Ｒ２は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、又はアリール基のいずれかである。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、ドーパントを含む有機発光素子、および前記有機発光素子を用いた発光装置に関する。特に、タングステンキレート錯体をドーパントとして含む有機発光素子および発光装置に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、有機発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム（FPC：Flexible printed circuit）もしくはTAB（Tape Automated Bonding）テープもしくはTCP（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または有機発光素子に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。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光素子は、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物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有機化合物層中で再結合して、励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）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言われている。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であると考えられるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
【０００４】
このような有機発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、有機発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、有機発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
【０００５】
また、例えば100〜200nm程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【０００６】
さらに、有機発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物層の厚みを100nm程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物層に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（二層構造）を導入することによって、5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成された（文献１：C. W. Tang and S. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, No.12, 913-915 (1987)）。
【０００７】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、有機発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【０００８】
ところで、文献１における有機発光素子は、正孔輸送層と電子輸送性発光層との積層構造であり、単一物質からなるそれぞれの層を積層している。これに対して、近年では、発光層に対して色素等を微量ドープするドーピング技術が用いられることがある。その例としては、下記の文献２が代表的である（文献２：C. W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, "Electroluminescence of doped organic thin films", Journal of Applied Physics, vol. 65, No.9, 3610-3616 (1989)）。
【０００９】
文献２では、共蒸着により蛍光色素を電子輸送層中にドープした素子を作製しており、ドープしないものに比べて約２倍の発光効率を達成している。さらに、このような発光効率の向上に加えて、色素を適宜選択することにより発光色を様々に変化させることができる点も、ドーピング技術を適用するメリットとして挙げられる。
【００１０】
また、上記の文献２における有機発光素子は、昇華可能な低分子系材料を用い、真空蒸着法により有機化合物層を形成したものであるが、一方で、高分子系材料などを溶媒に溶解し、スピンコーティングなどの湿式法により有機化合物層を形成する場合においても、同様のドーピング技術を適用することができる。
【００１１】
その例として、３種類（青色発光、緑色発光、赤色発光）の色素を高分子系材料中にドープすることにより、白色発光を得たという報告がある（文献３：J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama and K. Nagai, "White light-emitting organic electroluminescent devices using the poly(N-vinylcarbazole) emitter layer doped with three fluorescent dyes", Appl. Phys. Lett., 64(7), 815-817 (1994)）。このような湿式法におけるドーピングに関しては、あらかじめ溶液を調整することによって複数のドーパントを同時にドープすることができるため、真空蒸着とは異なり、微量のドーピングなども容易である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記で述べたようなドーパントとしては、一般的には蛍光色素ないしは燐光色素が用いられるが、ドーパントの種類に関して大きく二つに分けると、芳香族炭化水素を中心とする化合物群と、金属錯体からなる化合物群とがある。すなわち、中心金属が存在しない系と存在する系である。
【００１３】
この２種類を比較した場合、金属錯体からなる化合物群の方が優位な点がいくつかある。まず一つは、金属錯体の場合、配位子と中心金属との組み合わせで各種物性（発光色、HOMO− LUMO準位、あるいはキャリア輸送特性など）を変化させることができるため、材料自体のバリエーションが豊富である点である。つまり、芳香族炭化水素を中心とする化合物群の場合は、置換基を導入することでしか各種物性を変化させることができないが、金属錯体からなる化合物群の場合、そのような置換基効果に加えて、中心金属を換えることにより各種物性を変化させることも可能になるということである。
【００１４】
もう一つ金属錯体の優位な点としては、中心金属の周囲を配位子が取り囲む形になるために、容易に立体的な分子構造を形成できる点にある。種々の金属錯体に代表されるような、平面的ではなく立体的な構造を有する分子は、成膜した際に結晶化や欠陥の生成が起こりにくく、膜質が安定である。
【００１５】
しかしながら、金属錯体は一般的に各種溶媒に溶解しにくいという欠点もある。このことはすなわち、スピンコーティングのような湿式法によって成膜できるものは数少ないことを示している。したがって、真空蒸着できない金属錯体に関しては有機発光素子に対して使用しにくいのが現状であり、金属錯体の適用範囲を狭めていると言える。
【００１６】
また近年、白金やイリジウムを中心金属とする有機金属錯体をドーパントとして用いた有機発光素子が、その発光効率の高さゆえに注目されている（文献４：D. F. O'Brien, M. A. Baldo, M. E. Thompson and S. R. Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices", Applied Physics Letters, vol. 74, No. 3, 442-444 (1999)）（文献５：Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, pp. L1502-L1504 (1999)）。しかしながら、これらの中心金属は極めて高価であり、自然、金属錯体も高価なものとなる。
【００１７】
さらに、中心金属として安価なものを用いた場合でも、配位子自体、合成ステップ数の関係などが原因で高価な場合も多く、概して金属錯体は高価なものが多いという欠点に繋がっている。
【００１８】
そこで本発明では、各種有機溶媒に可溶であり、安価に作製できる金属錯体を探索することを課題とする。また、前記金属錯体を有機発光素子におけるドーパントとして適用し、新たな金属錯体ドーパントを有する有機発光素子を作製することを課題とする。
【００１９】
さらに、このような有機発光素子を用いることにより、従来よりもバリエーションが豊富で、安価な発光装置を提供することを課題とする。さらに、前記発光装置を用いて電気器具を作製することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、安価な中心金属としてタングステンに着目し、鋭意検討を重ねた結果、π共役系配位子を有するタングステンキレート錯体において、各種有機溶媒に対して容易に溶解するものを見いだした。キレート錯体の構造としては、タングステン原子を中心金属とし、かつ、前記タングステン原子と窒素原子と炭素原子と１６族原子（酸素原子または硫黄原子）とからなる４員環のキレート環を有するものと考えられる。
【００２１】
上述したような４員環のタングステンキレート錯体に関しては、報告例は少ないが、例えば下記文献４のような報告がある（文献６：F. Albert Cotton and William H. Ilsley, "Dodecahedral, Eight-Coordinate Chelate Complex, Tetrakis(2-mercaptopyrimidinato)tungsten(IV)", Inorg. Chem., vol. 20, 614-616 (1981)）。文献６で示された錯体は、タングステンに２−メルカプトピリミジンが４つ配位したものである。
【００２２】
文献６においては構造解析のみを行っており、電気物性・エネルギー準位などについては言及していない。しかしながら、文献６における配位子である２−メルカプトピリミジンは複素環のみからなるπ共役系であるため、発光特性やキャリア輸送特性などは乏しいことが予想され、有機発光素子のドーパントとしては使用できない可能性が高い。
【００２３】
本発明者は、文献６で示されたようなタングステンを中心金属とする４員環のキレート環を適用しつつ、なおかつ発光特性・キャリア輸送性などを考慮したπ共役系配位子を導入することによって、本発明の金属錯体（タングステンキレート錯体）を開発した。この本発明のタングステンキレート錯体は、有機発光素子のドーパントとして十分に適用可能である。
【００２４】
したがって本発明では、陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極の間に設けられた有機化合物層と、からなる有機発光素子において、タングステン原子を中心金属とし、かつ、４員環を形成するπ共役系のキレート配位子を有する、タングステンキレート錯体が、前記有機化合物層におけるドーパント材料として含まれていることを特徴とする。
【００２５】
また、前記４員環を構成するに辺り、オキサゾール骨格やチアゾール骨格の２位にヒドロキシル基またはメルカプト基を導入した配位子を、タングステンに配位させる構造を適用することが好ましい。この時、発光特性・キャリア輸送特性を考慮し、前記オキサゾール環または前記チアゾール環に多環縮合環を導入したものを用いる。この金属錯体を一般式で表すと、下記一般式（１）のようになる。
【００２６】
【化４】
0004789359.tif 000002
【００２７】
ただし、XおよびYは、酸素原子または硫黄原子を表す。また、Zは多環縮合環を表し、置換基を有していてもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明者は、本発明のタングステン錯体の中でも、合成の容易さ、収率などの観点から、特に、下記一般式（２）で示す構造を有する金属錯体（２−メルカプト−ベンゾオキサゾール骨格または２−ヒドロキシ−ベンゾオキサゾール骨格を配位子としたもの）や、下記一般式（３）で示す構造を有する金属錯体（２−メルカプト−ベンゾチアゾール骨格または２−ヒドロキシ−ベンゾチアゾール骨格を配位子としたもの）が好ましい（請求項３および請求項４）。これらの配位子は、市販で安価に入手できるため、生産性に優れるからである。
【００２９】
【化５】
0004789359.tif 000003
【００３０】
【化６】
0004789359.tif 000004
【００３１】
ただし、Xは酸素原子または硫黄原子を表す。また、R1およびR2は、水素原子、またはハロゲン原子、またはアルキル基、またはアルコキシル基、またはアリール基、または置換基を有するアリール基を表す。アルキル基やアルコキシル基の置換は有機溶媒への溶解性を向上させることができる。
【００３２】
また、アリール基の置換は、発光材料として用いる場合、発光色を長波長化させることができるため、発光色の変化も可能となる。したがって、本発明の金属錯体を発光材料として用いることも有効である（請求項５）。なお、一般式（２）と一般式（３）の発光波長を比較すると、X、R1、R2を同じ置換基とした場合には一般式（３）の方が長波長側にシフトすることが予想される。これは、複素共役環内の酸素原子を硫黄原子に換えた場合に、一般に見られる現象である。
【００３３】
ここで、特に安価で入手しやすい配位子の組み合わせを、表１および表２に示す。表１が一般式（２）で用いられる配位子の置換基の組み合わせであり、表２が一般式（３）で用いられる配位子の置換基の組み合わせである。これらはケミカルアブストラクトに記載されている材料か、または一般的に市販されている材料である。
【００３４】
【表１】
0004789359.tif 000005
【００３５】
【表２】
0004789359.tif 000006
【００３６】
次に、これら金属錯体の、有機発光素子に対するドーパントとしての使用法（素子構造）を挙げる。ドーパント技術を用いた有機発光素子の形態としては、文献２や文献３で述べられているような公知の素子構造でよい。
【００３７】
図１は、文献２で述べられたような最も単純な二層構造（正孔輸送層および電子輸送層）であり、電子輸送層にドープがなされている。本発明ではこの構造に限らず、適宜正孔注入層・電子注入層などを挿入した構造でもよい。また、電子輸送層ではなく正孔輸送層にドーピングを施した素子構造でもよい。
【００３８】
図２は、文献３で述べられているように、正孔ブロッキング層を用いる素子構造を適用した形態である。この場合、正孔輸送層が発光領域として機能することになる。特に、正孔輸送層として高分子系材料を用いる手法が有効である。なお、この構造に加え、正孔注入層・電子注入層などを挿入した構造でもよい。
【００３９】
また、図１および図２のような公知の素子構造だけでなく、図３に示すような素子構成にドーピングを施す手法も考えられる。図３は、正孔輸送材料からなる正孔輸送層と電子輸送材料からなる電子輸送層との間に、前記正孔輸送材料と前記電子輸送材料の両方を含む混合領域を設け、前記混合領域に本発明の金属錯体をドープする構造である。このような素子構造の場合、混合領域はバイポーラ性となるため、本発明の金属錯体がキャリア輸送性に乏しい場合でも有機発光素子に適用可能となる。
【００４０】
なお、混合領域の上下に存在する正孔輸送層および電子輸送層は、あってもなくてもよい（つまり、混合領域のみの単層でもよい）。また、正孔注入層・電子注入層を適宜設けてもよい。
【００４１】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、近紫外領域にて発光するタングステン錯体を、具体的に例示する。ここでは、下記一般式（４）で表される構造を含有すると考えられるタングステン錯体を合成し、その発光スペクトル（フォトルミネッセンス）を調べた。
【化７】
0004789359.tif 000007
【００４２】
まず、タングステンヘキサカルボニル1.0g（2.8mmol）および２−メルカプト−ベンゾオキサゾール1.7g（11.3mmol）を、ジグリム50mlに溶解した。次に、80℃に加熱することにより均一な溶液とした後、反応温度を100℃に上げて24時間撹拌した。反応終了後、不溶成分をろ過してから溶媒を減圧留去し、灰色の固体1.7gを得た。なお、上記の反応経路は全て窒素気流化にて行った。また、ジグリムはナトリウム/ベンゾフェノンを用いて乾燥した。
【００４３】
次に、上記反応にて得られた生成物10mg程度を100ml程度のアセトニトリル溶液に溶解し、さらに10倍希釈した溶液を用意した。この溶液を窒素ガスで15分ほどバブリングした後、励起スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。その結果を図４に示す。なお、発光スペクトルの励起波長は325nm（キセノンランプ）であり、励起スペクトルの測定は370nmにて行った。
【００４４】
図４から、本発明で開示した発光性有機化合物は、361nmにピークを示す紫外発光を呈していることがわかった。
【００４５】
［実施例２］
本実施例では、実施例１にて開示したタングステンキレート錯体をドーパントとした有機発光素子の作製例を具体的に示す。素子構造としては、図２で示した構造に正孔注入層を加えた構造を適用した。
【００４６】
まず、ITOをスパッタリングによって100nm程度成膜し、陽極202としたガラス基板201を用意した。次に、この陽極202を有するガラス基板201に対し、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（以下、「PEDOT／PSS」と記す）をスピンコーティングにより400Å成膜した。このPEDOT／PSSは、正孔注入層として作用する。
【００４７】
これとは別に、ポリ（N−ビニルカルバゾール）（以下、「PVK」と記す）と２−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」と記す）とを１：０．３のモル比で混合したトルエン溶液に、実施例１にて示した金属錯体を３mol%となるように添加した溶液を用意した（なお、PVKはモノマー単位を一分子として計算している）。このトルエン溶液を、先のPEDOT上に500Å成膜し、正孔輸送層203を形成した。
【００４８】
さらに、正孔輸送層203上に、正孔ブロッキング層204としてバソフェナントロリン（以下、「BCP」と記す）を100Å、電子輸送層205としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、「Alq」と記す）を300Å、真空蒸着にて成膜した。最後に、陰極206としてAl:Li合金を真空蒸着法にて約1000Å成膜し、有機発光素子とした。
【００４９】
上記のように作製した有機発光素子の発光の様子を記録した写真を、図５に示す。図５の通り、本実施例の有機発光素子は、紫白色の発光を示した。
【００５０】
次に、本実施例の有機発光素子に対して矩形波の電圧をパルスで印加し、その電圧に対する発光の応答性を調査した。その様子を図６の写真に示す。図６(a)はパルス電圧の立ち上がり時、図６(b)はパルス電圧の立ち下がり時である。図中、上部実線がパルス電圧の波形（矩形波）を示し、下部破線が発光の応答を示している。
【００５１】
図６における横軸は２５μ秒であるが、発光の応答性は、電圧の立ち上がり時・立ち下がり時共に、ほぼマイクロ秒オーダー以下で応答している。したがって、本実施例における発光は、熱的な応答やそれに伴う二次的な励起発光ではなく、いわゆるエレクトロルミネッセンスであると考えられる。
【００５２】
［実施例３］
本実施例では、実施例１にて開示したタングステンキレート錯体をドーパントとした有機発光素子の作製例を具体的に示す。素子構造としては、図３で示した構造から正孔輸送層および電子輸送層を除き、混合領域のみからなる素子構造を適用する。なお、本実施例では、前記混合領域と陽極の間に正孔注入層を挿入する。
【００５３】
まず、素子作製ITOをスパッタリングによって100nm程度成膜し、陽極302を形成したガラス基板301を用意する。
【００５４】
次に、この陽極302を有するガラス基板301に対し、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（以下、「PEDOT／PSS」と記す）をスピンコーティングにより成膜する。このPEDOT／PSSは、正孔注入層として作用する。
【００５５】
さらに、バインダ材料となるポリスチレン、正孔輸送材料である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」と記す）、電子輸送材料である５−（４−ビフェニリル）−３−（４−tert−ブチルフェニル）−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール（以下、「TAZ」と記す）、およびドーパントである実施例１にて示したタングステンキレート錯体の、４種の材料を溶解したトルエン溶液をスピンコーティングにより成膜し、混合領域306を形成する。最後に、陰極305としてAl:Li合金を真空蒸着法にて成膜し、有機発光素子とする。
【００５６】
［実施例４］
実施例２にて示したような紫白色の有機発光素子を用いてフルカラーの発光装置を作製する場合の、装置構成の概略を図７に示す。図７は紫白色有機発光素子に色変換層を組み合わせた色変換（CCM）方式である。紫白色は、励起エネルギーの高い紫色の波長を有し、さらに可視光域で幅広い発光波長領域を有しているため、CCM方式が有効である。
【００５７】
色変換層705は、公知の技術であるフォトリソグラフィ技術を用いて、基板上に容易にパターニングすることが可能である。したがって、これを用いてフルカラー発光装置を作製すればよい。なお、CCM方式に関しては、特開平３−１５２８９７等に記載されているが、それらは全て青色の有機発光素子を用いており、本発明で開示する紫白色発光有機発光素子とは異なる。
【００５８】
［実施例５］
本実施例では、実施例２で示したような紫白色発光有機発光素子を用いて、白色光源を作製する方法を例示する。
【００５９】
一般に照明として用いられている白色蛍光灯は、水銀蒸気が励起状態から紫外線を発生し、この紫外線が照明内壁に塗ってある蛍光塗料（ハロリン酸カルシウムにアンチモンおよびマンガンを微量ドープしたもの）を励起し、白色光を発生させる原理である。
【００６０】
本発明で開示した紫白色有機発光素子を水銀蒸気の代替として用いることで、同様の白色光を得ることが可能になる。すなわち、例えば図８に示すように、あらかじめ前記有機発光素子を設けた第二の基板811と、白色蛍光塗料を塗ってある第一の基板801とを、シール剤803により貼り合わせることで、容易に面状発光の白色光が得られる。
【００６１】
このようにして作製された白色光源は、従来のように水銀を用いてはいないため、環境への影響を考えると有益であると言える。
【００６２】
［実施例６］
本実施例では、本発明で開示した有機発光素子を含む発光装置について説明する。図９は、本発明の有機発光素子を用いたアクティブマトリクス型フルカラー発光装置の断面図である。
【００６３】
なお、能動素子としてここでは薄膜トランジスタ（以下、「TFT」と記す）を用いているが、MOSトランジスタを用いてもよい。また、TFTとしてトップゲート型TFT（具体的にはプレーナ型TFT）を例示するが、ボトムゲート型TFT（典型的には逆スタガ型TFT）を用いることもできる。
【００６４】
図９(a)において、901は基板であり、ここでは基板側から光を取り出すため、可視光を透過する基板を用いる。具体的には、ガラス基板、石英基板、結晶化ガラス基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む）を用いればよい。なお、基板901とは、表面に設けた絶縁膜も含めるものとする。
【００６５】
基板901の上には画素部911および駆動回路912が設けられている。まず、画素部911について説明する。
【００６６】
画素部911は画像表示を行う領域である。基板上には複数の画素が存在し、各画素には有機発光素子に流れる電流を制御するためのTFT（以下、「電流制御TFT」と記す）902、画素電極（陽極）903、本発明で開示した有機化合物層904および陰極905が設けられている。なお、図９(a)では電流制御TFTしか図示していないが、電流制御TFTのゲートに加わる電圧を制御するためのTFT（以下、「スイッチングTFT」と記す）を設けている。
【００６７】
電流制御TFT902は、ここではpチャネル型TFTを用いることが好ましい。nチャネル型TFTとすることも可能であるが、図９のように有機発光素子の陽極に電流制御TFTを接続する場合は、pチャネル型TFTの方が消費電力を押さえることができる。ただし、スイッチングTFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでもよい。
【００６８】
また、電流制御TFT902のドレインには画素電極903が電気的に接続されている。本実施例では、画素電極903の材料として仕事関数が4.5〜5.5eVの導電性材料を用いるため、画素電極903は有機発光素子の陽極として機能する。画素電極903として代表的には、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛もしくはこれらの化合物（ITOなど）のような、光透過性の材料を用いればよい。画素電極903の上には有機化合物層904が設けられている。
【００６９】
さらに、有機化合物層904の上には陰極905が設けられている。陰極905の材料としては、仕事関数が2.5〜3.5eVの導電性材料を用いることが望ましい。陰極905として代表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ度類金属元素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるいはその導電膜にアルミニウムや銀などを積層したもの、を用いればよい。
【００７０】
また、画素電極903、有機化合物層904、および陰極905からなる層は、保護膜906で覆われている。保護膜906は、有機発光素子を酸素および水から保護するために設けられている。保護膜906の材料としては、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、もしくは炭素（具体的にはダイヤモンドライクカーボン）を用いる。
【００７１】
920は、図７で示したような色変換層である。ここでは、基板901に加工した窪みに形成された例を示す。この場合、有機化合物層904は近紫外発光を呈するものを用いればよい。
【００７２】
次に、駆動回路912について説明する。駆動回路912は画素部911に伝送される信号（ゲート信号およびデータ信号）のタイミングを制御する領域であり、シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ（トランスファゲート）もしくはレベルシフタが設けられている。図９(a)では、これらの回路の基本単位としてnチャネル型TFT907およびpチャネル型TFT908からなるCMOS回路を示している。
【００７３】
なお、シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ（トランスファゲート）もしくはレベルシフタの回路構成は、公知のものでよい。また図５では、同一の基板上に画素部911および駆動回路912を設けているが、駆動回路912を設けずにICやLSIを電気的に接続することもできる。
【００７４】
また、図９では電流制御TFT902に画素電極（陽極）903が電気的に接続されているが、陰極が電流制御TFTに接続された構造をとることもできる。その場合、画素電極を陰極905と同様の材料で形成し、陰極を画素電極（陽極）903と同様の材料で形成すればよい。その場合、電流制御TFTはnチャネル型TFTとすることが好ましい。
【００７５】
ところで、図９(a)に示した発光装置は、画素電極903を形成した後に配線909を形成する工程で作製されたものを示してあるが、この場合、画素電極903が表面荒れを起こす可能性がある。有機発光素子は電流駆動型の素子であるため、画素電極903の表面荒れにより、特性が悪くなることも考えられる。
【００７６】
そこで、図９(b)に示すように、配線909を形成した後に画素電極903を形成する発光装置も考えられる。この場合、図９(a)の構造に比べて、画素電極903からの電流の注入性が向上すると考えられる。
【００７７】
なお、本実施例に示した発光装置の表示面（画像を観測する面）に偏光板をもうけてもよい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むことを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物層から発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部反射の少ない構造とすることが好ましい。
【００７８】
［実施例７］
本実施例では、本発明で開示した有機発光素子を含む発光装置の例として、アクティブマトリクス型発光装置を例示するが、実施例６とは異なり、能動素子が形成されている基板とは反対側から光を取り出す構造（以下、「上方出射」と記す）の発光装置を示す。図１０にその断面図を示す。
【００７９】
なお、能動素子としてここでは薄膜トランジスタ（以下、「TFT」と記す）を用いているが、MOSトランジスタを用いてもよい。また、TFTとしてトップゲート型TFT（具体的にはプレーナ型TFT）を例示するが、ボトムゲート型TFT（典型的には逆スタガ型TFT）を用いることもできる。
【００８０】
本実施例において、基板1001、画素部に形成された電流制御TFT1002、および駆動回路1012に関しては、実施例６と同様の構成でよい。
【００８１】
電流制御TFT1002のドレインに接続されている第一電極1003であるが、本実施例では陽極として用いるため、仕事関数がより大きい導電性材料を用いることが好ましい。その代表例として、ニッケル、パラジウム、タングステン、金、銀などの金属が挙げられる。本実施例では、第一電極1003は光を透過しないことが好ましいが、それに加えて、光の反射性の高い材料を用いることがさらに好ましい。
【００８２】
第一電極1003の上には有機化合物層1004が設けられている。さらに、有機化合物層1004の上には第二電極1005が設けられており、本実施例では陰極とする。その場合、第二電極1005の材料としては、仕事関数が2.5〜3.5eVの導電性材料を用いることが望ましい。代表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ度類金属元素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるいはその導電膜にアルミニウムや銀などを積層したもの、を用いればよい。ただし、本実施例は上方出射であるため、第二電極1005が光透過性であることが大前提である。したがって、これらの金属を用いる場合は、20nm程度の超薄膜であることが好ましい。
【００８３】
また、第一電極1003、有機化合物層1004、および第二電極1005からなる層は、保護膜1006で覆われている。保護膜1006は、有機発光素子を酸素および水から保護するために設けられている。本実施例では、光を透過するものであればいかなるものを用いてもよい。
【００８４】
なお、図１０では電流制御TFT1002に第一電極（陽極）1003が電気的に接続されているが、陰極が電流制御TFTに接続された構造をとることもできる。その場合、第一電極を陰極の材料で形成し、第二電極を陽極の材料で形成すればよい。このとき、電流制御TFTはnチャネル型TFTとすることが好ましい。
【００８５】
さらに、1007はカバー材であり、樹脂からなるシール材1008により接着されている。カバー材1007は酸素および水を透過しない材質で、かつ、光を透過する材質であればいかなるものを用いてもよい。本実施例ではガラスを用いる。密閉空間1009は不活性ガス（代表的には窒素ガスや希ガス）、樹脂または不活性液体（例えばパーフルオロアルカンに代表される液状のフッ素化炭素）を充填しておけばよい。さらに、吸湿剤や脱酸素剤を設けることも有効である。
【００８６】
1020は、図７で示したような色変換層である。ここでは、カバー材1007に設けられた例を示す。この場合、有機化合物層1004は紫白色発光を呈するものを用いる。
【００８７】
また、本実施例においては、実施例６に比べて1020と有機化合物層1005との距離が大きいため、1020を単にパターニングしただけでは光が混色してしまう恐れがある（隣の画素における発光が影響してしまう）。そこで本実施例では、ブラックマトリクス1021を設置することにより、隣の画素の光による影響を小さくする手法を適用した。
【００８８】
なお、ゲート信号側駆動回路およびデータ信号側駆動回路に伝送される信号は、入力配線1013を介してTAB（Tape Automated Bonding）テープ1014から入力される。なお、図示しないが、TABテープ1014の代わりに、TABテープにIC（集積回路）を設けたTCP（Tape Carrier Package）を接続してもよい。
【００８９】
また、本実施例に示した発光装置の表示面（画像を観測する面）に偏光板をもうけてもよい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むことを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物層から発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部反射の少ない構造とすることが好ましい。
【００９０】
［実施例８］
本実施例では、実施例６もしくは実施例７に示した発光装置にプリント配線板を設けてモジュール化した例を示す。
【００９１】
図１１(a)に示すモジュールは、基板1101（ここでは、画素部1102、データ信号側駆動回路1103、ゲート信号側駆動回路1104、配線1103a、 1104aを含む）にTABテープ1105が取り付けられ、そのTABテープ1105を介してプリント配線板1106が取り付けられている。プリント配線板1106の機能ブロック図を図１１(b)に示す。
【００９２】
図１１(b)に示すように、プリント配線板1106の内部には少なくともI/Oポート1107、 1110、コントロール部1108として機能するICが設けられている。なお、ここではメモリ部1109を設けてあるが、必ずしも必要ではない。またコントロール部1108は、駆動回路の制御、映像データの補正などをコントロールするための機能を有した部位である。
【００９３】
このように、有機発光素子の形成された基板にコントローラーとしての機能を有するプリント配線板が取り付けられた構成のモジュールを、本明細書では特にコントローラー外付け型モジュールと呼ぶことにする。
【００９４】
［実施例９］
上記実施例で述べた本発明の発光装置は、薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性（有機発光素子の特長）を備えているため、様々な電気器具への応用が効果的である。以下では、その具体例を列挙する。
【００９５】
図１２(a)は有機発光素子を用いたディスプレイであり、筐体1201a、支持台1202a、表示部1203aを含む。本発明の発光装置を表示部1203aとして用いたディスプレイを作製することにより、薄く軽量なディスプレイを実現できる。よって、輸送が簡便になり、設置の際の省スペースが可能となる。
【００９６】
図１２(b)はビデオカメラであり、本体1201b、表示部1202b、音声入力部1203b、操作スイッチ1204b、バッテリー1205b、受像部1206bを含む。本発明の発光装置を表示部1202bとして用いたビデオカメラを作製することにより、消費電力が少なく、軽量なビデオカメラを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。
【００９７】
図１２(c)はデジタルカメラであり、本体1201c、表示部1202c、接眼部1203c、操作スイッチ1204cを含む。本発明の発光装置を表示部1202cとして用いたデジタルカメラを作製することにより、消費電力が少なく、軽量なデジタルカメラを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。
【００９８】
図１２(d)は記録媒体を備えた画像再生装置であり、本体1201d、記録媒体（CD、LD、またはDVDなど）1202d、操作スイッチ1203d、表示部(A)1204d、表示部(B)1205dを含む。表示部(A)1204dは主として画像情報を表示し、表示部(B)1205dは主として文字情報を表示する。本発明の発光装置をこれら表示部(A)1204dや表示部(B)1205dとして用いた画像再生装置を作製することにより、消費電力が少なく軽量な画像再生装置を実現できる。なお、この記録媒体を備えた画像再生装置には、CD再生装置、ゲーム機器なども含む。
【００９９】
図１２(e)は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体1201e、表示部1202e、受像部1203e、操作スイッチ1204e、メモリスロット1205eを含む。本発明の発光装置を表示部1202eとして用いた携帯型コンピュータを作製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量な携帯型コンピュータを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。なお、この携帯型コンピュータはフラッシュメモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報を記録したり、それを再生したりすることができる。
【０１００】
図１２(f)はパーソナルコンピュータであり、本体1201f、筐体1202f、表示部1203f、キーボード1204fを含む。本発明の発光装置を表示部1203fとして用いたパーソナルコンピュータを作製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量なパーソナルコンピュータを実現できる。特に、ノートパソコンのように持ち歩く用途が必要な場合、電池の消費量や軽さの点で大きなメリットとなる。
【０１０１】
なお、上記電気器具はインターネットなどの電子通信回線や電波などの無線通信を通じて配信される情報を表示することが多くなってきており、特に動画情報を表示する機会が増えている。有機発光素子の応答速度は非常に速く、そのような動画表示に好適である。
【０１０２】
次に、図１３(a)は携帯電話であり、本体1301a、音声出力部1302a、音声入力部1303a、表示部1304a、操作スイッチ1305a、アンテナ1306aを含む。本発明の発光装置を表示部1304aとして用いた携帯電話を作製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量な携帯電話を実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも楽になる上にコンパクトな本体にできる。
【０１０３】
図１３(b)は音響機器（具体的には車載用オーディオ）であり、本体1301b、表示部1302b、操作スイッチ1303b、1304bを含む。本発明の発光装置を表示部1302bとして用いた音響機器を作製することにより、消費電力が少なく、軽量な音響機器を実現できる。また、本実施例では車載用オーディオを例として示すが、家庭用オーディオに用いても良い。
【０１０４】
なお、図１２〜図１３で示したような電気器具において、さらに光センサを内蔵させ、使用環境の明るさを検知する手段を設けることで、使用環境の明るさに応じて発光輝度を変調させるような機能を持たせることは有効である。使用者は、使用環境の明るさに比べてコントラスト比で100〜150の明るさを確保できれば、問題なく画像もしくは文字情報を認識できる。すなわち、使用環境が明るい場合は画像の輝度を上げて見やすくし、使用環境が暗い場合は画像の輝度を抑えて消費電力を抑えるといったことが可能となる。
【０１０５】
また、本発明の発光装置を実施例５のように光源として用いた様々な電気器具も、低消費電力での動作や薄型軽量化が可能であるため、非常に有用と言える。代表的には、液晶発光装置のバックライトもしくはフロントライトといった光源、または照明機器の光源として本発明の発光装置を含む電気器具は、低消費電力の実現や薄型軽量化が可能である。
【０１０６】
したがって、本実施例に示した図１２〜図１３の電気器具の表示部を、全て液晶ディスプレイにする場合においても、その液晶ディスプレイのバックライトもしくはフロントライトとして本発明の発光装置を用いた電気器具を作製することにより、消費電力が少なく、薄くて軽量な電気器具が達成できる。
【０１０７】
【発明の効果】
各種有機溶媒に可溶であり、かつ、安価に作製できる金属錯体を作製したことにより、前記金属錯体をドーパントとする安価な有機発光素子を作製することができた。さらに、このような有機発光素子を用いることにより、従来よりもバリエーションが豊富で、安価な発光装置や電気器具を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機発光素子の構造を示す図。
【図２】有機発光素子の構造を示す図。
【図３】有機発光素子の構造を示す図。
【図４】発光スペクトルを表す図。
【図５】有機発光素子の発光を示す図。
【図６】有機発光素子の応答速度を示す図。
【図７】発光装置の概略を示す図。
【図８】発光装置の概略を示す図。
【図９】発光装置の断面構造を示す図。
【図１０】発光装置の断面構造を示す図。
【図１１】発光装置の構成を示す図。
【図１２】電気器具の具体例を示す図。
【図１３】電気器具の具体例を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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