KR20040002897A

KR20040002897A - 유기 발광소자 및 상기 소자를 사용한 발광장치

Info

Publication number: KR20040002897A
Application number: KR10-2003-7012999A
Authority: KR
Inventors: 세오사토시; 토쿠다아쓰시; 나카무라야스오
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2004-01-07
Also published as: EP1386953A2; WO2003014257A3; US7560177B2; US20060280969A1; CN1513045A; US7097916B2; US20030022019A1; EP1386953B1; EP1386953A4; WO2003014257A2; CN100582195C

Abstract

백금 또는 이리듐은 모두 소위 귀금속이기 때문에, 그것들을 사용한 백금 착체나 이리듐 착체도 고가로서, 장래적으로 비용저감에 장애가 된다. 3중항 발광재료를 종래보다도 저가로 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 그것을 사용하여, 밝고 저소비전력이며, 염가인 유기 발광소자, 및 상기 유기발광소자를 사용한 발광장치를 제공한다. 염가인 금속이며, 또한 중원자인 텅스텐을 중심 금속으로 하는 킬레이트 착체를 유기 발광소자에 적용함으로써, 3중항 여기에너지를 발광으로 변환할 수 있는 유기 발광소자를 제작한다. 이들 금속 착체를 사용한 유기 발광소자를 적용함으로써, 밝고 소비전력이 적은 점 이외에 염가인 발광장치, 및 상기 발광장치를 사용한 전기기구를 제공할 수 있다.

Description

유기 발광소자 및 상기 소자를 사용한 발광장치{ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE AND LIGHT-EMITTING APPARATUS COMPRISING THE DEVICE}

유기 발광소자는, 전계를 가하는 것에 의해 발광하는 소자이다. 그것의 발광기구는, 전극 사이에 유기화합물층을 끼워 전압을 인가하는 것에 의해, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극에서 주입된 정공이 유기화합물층 안에서 재결합하여 여기상태의 분자(이하, 「분자여기자」라 한다)를 형성하고, 그 분자여기자가 기저상태로 되돌아올 때에 에너지를 방출하여 발광한다고 말하고 있다.

이러한 유기 발광소자에 있어서, 통상, 유기화합물층은 서브미크론 정도의 박막으로 형성된다. 또한, 유기 발광소자는, 유기화합물층 그 자체가 빛을 방출하는 자발광형의 소자이기 때문에, 종래의 액정디스플레이에 사용하고 있는 것과 같은 백라이트도 필요없다. 따라서, 유기 발광소자는 매우 박형 경량으로 제작할 수 있는 것이 큰 이점이다.

또한, 예를 들면 100∼200nm 정도의 유기화합물층에서, 캐리어를 주입하고 나서 재결합에 이를 때까지의 시간은, 유기화합물층의 캐리어 이동도를 고려하면 수십 나노초 정도이며, 캐리어의 재결합으로부터 발광까지의 과정을 포함하여도 마이크로초의 오더 이하에서 발광에 이른다. 따라서, 대단히 응답속도가 빠른 것도 특징의 하나이다.

더구나, 유기 발광소자는 캐리어 주입형의 발광소자이기 때문에, 직류전압에서의 구동이 가능하여, 노이즈가 생기기 어렵다. 구동전압에 관해서는, 우선 유기화합물층의 두께를 100nm 정도의 균일한 박막으로 하고, 또한, 유기화합물층에 대한 캐리어 주입장벽을 작게 하도록 하는 전극재료를 선택하고, 그위에 헤테로구조(2층 구조)를 도입함으로써, 5.5V에서 100 cd/m²의 충분한 휘도가 달성되었다(문헌 1: C.W.Tang and S.A.VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Appled Physics Letters, vol 51, No. 12, 913-915(1987)).

이와 같은 박형 경량, 고속응답성, 직류 저전압 구동 등의 특성으로부터, 유기발광소자는 차세대의 플랫패널 디스플레이 소자로서 주목받고 있다. 또한, 자발광형이며 시야각이 넓기 때문에, 시인성도 비교적 양호하여, 휴대기기의 표시화면에 사용되는 소자로서 효과적이라고 생각되고 있다.

그런데, 유기 발광소자에서 보이는 발광은, 분자여기자가 기저상태로 되돌아올 때의 발광현상인 것은 앞서 서술하였지만, 유기화합물이 형성하는 분자여기자의 종류로서는, 1중항 여기상태(S^*)와 3중항 여기상태(T^*)가 가능하다. 또한, 유기 발광소자에 있어서의 그것의 통계적인 생성 비율은, S^*:T^*=1:3으로 생각되고 있다(문헌 2: 城戶淳二, 「월간 디스플레이 별책 유기 EL 디스플레이 기초에서 최신정보까지」(테크노타임즈사), p. 28-29).

그렇지만, 일반적인 유기화합물은 실온에서, 3중항 여기상태(T^*)로부터의 발광(인광)은 관측되지 않고, 통상은 1중항 여기상태(S^*)로부터의 발광(형광)만이 관측된다. 유기화합물의 기저상태는 통상, 1중항 기저상태(S0)이므로, T^*→S0 천이는 강도의 스핀금지 천이가 되고, S^*→S0 천이는 스핀허용 천이가 되기 때문이다.

즉, 1중항 여기상태(S^*)만이 통상은 발광에 기여하는 것이고, 이 점은 유기 발광소자에 있어서도 마찬가지이다. 따라서, 유기 발광소자에서의 내부 양자효율(주입된 캐리어에 대해 발생되는 포톤의 비율)의 이론적 한계는, S^*:T^*=1:3인 것을 근거로 25%로 되어 있었다.

또한, 발생된 빛은 모두 외부에 방출되는 것은 아니며, 일부의 빛은 유기 발광소자 구성재료(유기화합물층 재료, 전극 재료)나 기판 재료 고유의 굴절률이 원인으로 방출할 수 없다. 발생한 빛 중에서 외부로 방출되는 비율은 빛의 방출효율로 불리지만, 유리 기판을 갖는 유기 발광소자에서, 그 방출효율은 약 20% 정도라고 말하고 있다.

이상의 이유에서, 주입된 캐리어가 모두 분자여기자를 형성하였다고 하더라도, 그 주입 캐리어수에 대해 최종적으로 외부로 방출할 수 있는 포톤의 비율(이하, 「외부 양자효율」이라 한다)의 이론적 한계는, 25%×20%=5%라고 말하고 있었다. 즉, 모든 캐리어가 재결합하였다고 하더라도, 그중의 5% 밖에 빛으로서 방출할 수 없다는 계산이 된다.

그런데, 최근, 3중항 여기상태(T^*)로부터 기저상태로 되돌아올 때에 방출되는 에너지(이하, 「3중항 여기 에너지」)라 한다)를 발광으로 변환할 수 있는 유기 발광소자가 잇달아 발표되고, 그것의 발광효율의 크기가 주목받고 있다(문헌 3: D.F.0'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))(문헌 4: Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MlYAGUCHI, "High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center", Japanese Journal Of Appled Physics, Vol. 38, pp. L1502-L1504(1999)).

문헌 3에서는 백금을 중심 금속으로 하는 금속 착체(이하, 「백금 착체」라 한다)를, 문헌 4에서는 이리듐을 중심 금속으로 하는 유기금속 착체(이하, 「이리듐착체」라 한다)를 사용하고 있고, 어느쪽의 착체도 제 3 천이계열 원소를 중심 금속으로서 도입하고 있는 것이 특징이라고 말할 수 있다. 그 중에는, 앞서 서술한 외부 양자효율의 이론적 한계값 5%를 충분히 넘는 것도 존재한다.

또한, 이리듐 착체로 이루어진 층과 공지의 형광색소인 DCM2로 이루어진 층을 교대로 적층하는 것에 의해, 이리듐 착체에서 생성된 3중항 여기에너지를 DCM2로 이동시켜, DCM2의 발광에 기여하도록 할 수도 있다(문헌 5: M.A.Baldo, M.E.Thompson and S.R.Forrest, "High-efficiency fluorescent Organic light-emitting devices using a phosphorescent sensitizer", Nature(London), Vol 403, 750-753(2000)). DCM2의 발광은 1중항 여기상태로부터의 발광(형광)이지만, 우수한 효율로 생기는 이리듐 착체의 3중항 여기에너지를 다른 분자인 DCM2의 1중항 여기에너지로 이용할 수 있기 때문에, 효율이 향상된다고 하는 이점이 있다.

문헌 3∼5에서 나타낸 것과 같이, 3중항 여기에너지를 발광으로 변환할 수 있는 유기화합물(이하, 「3중항 발광재료」라 한다)을 사용한 유기 발광소자는, 종래보다도 높은 외부 양자효율을 달성할 수 있다. 그리고, 외부 양자효율이 높아지면 발광휘도도 향상된다. 따라서, 3중항 발광재료를 사용한 유기 발광소자는, 고휘도 발광·고발광 효율을 달성하기 위한 수법으로서, 금후의 개발에 있어서 큰 비중을 차지할 것으로 생각된다.

(발명의 개시)

그렇지만, 백금 또는 이리듐은 모두 소위 귀금속이기 때문에, 그것들을 사용한 백금 착체나 이리듐 착체도 고가이며, 장래적으로 비용 저감의 폐해가 될 것이 예상된다. 또한, 백금이나 이리듐은 희소금속이기 때문에, 대량생산시에는 공급에도 어려움이 있다.

또한, 상기 이리듐 착체의 발광색은 녹색, 즉 가시광 영역 중에서는 중간에 위치하는 파장이다. 상기 백금 착체는 도펀트로서 사용하면 비교적 색순도가 좋은 적색으로 발광하지만, 농도가 낮은 경우는 호스트 재료도 빛이 발생하여 버리기 때문에 색순도가 나빠지고, 농도가 높은 경우는 농도 소광(消光) 때문에 발광효율이 떨어져 버린다고 하는 결점이 있다. 요컨대, 색순도가 높은 적색이나 청색의 고효율 발광은, 3중항 여기에너지를 발광으로 변환할 수 있는 유기 발광소자로부터는 얻어지지 않는다.

더구나, 상기 이리듐 착체는, 중심 금속과 배위자의 벤젠 고리가 직접 σ 결합되어 있는 유기금속 착체로서, 합성에 필요한 시간도 길고 수율도 나쁘기 때문에, 생산성이 좋다고는 할 수 없다. 생산성의 관점에서는, 유기 발광소자에서 자주사용되는 트리스(8-퀴놀리노레이토)알루미늄(이하, 「Alq3」라 한다)과 같은, 베르너형 착체 쪽이 일반적으로는 유효하다고 생각된다.

따라서 장래적으로, 적, 녹, 청의 발광색을 사용하여 풀칼라의 플랫패널 디스플레이를 제작하는 것을 고려하면, 백금 착체나 이리듐 착체와 마찬가지로 높은 외부 양자효율로, 게다가 색순도가 좋은 발광을 나타내는 재료를, 보다 저가의 원료를 사용하여 대량으로 생산하는 것을 달성해야만 한다.

이상의 점에서, 기존의 백금 착체나 이리듐 착체 이외에, 3중항 발광재료의 개발이 필요불가결한 상황이다.

그래서, 본 발명에서는, 3중항 발광재료를, 종래부터도 저가로 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 그것을 사용하여, 종래보다도 발광효율이 높고, 저가로 제작할 수 있는 유기 발광소자를 제공하는 것을 과제로 한다.

더구나, 본 발명을 실시함으로써 얻어지는 발광효율이 높은 유기 발광소자를 사용하여, 밝고 소비전력이 적은 것에 덧붙여 저가의 발광장치, 및 상기 발광장치를 사용한 전기기구를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 예의 검토를 거듭한 결과, 인광을 발생하는 텅스텐 착체를 사용함으로써 상기 과제를 해결하는 것을 고안하였다.

본 발명은, 양극과, 음극과, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 설치된 유기화합물층으로 이루어진 유기 발광소자에 있어서, 방향족 고리를 포함하는 킬레이트 배위자를 갖고, 또한, 텅스텐을 중심 금속으로 하는 금속 착체가, 상기 유기화합물층에 포함되는 것을 특징으로 한다.

예를 들면, 상기 금속 착체는, 하기의 일반식 (1)(R1∼R8은, 수소 원자, 또는 할로겐 원자, 또는 알킬기, 또는 알콕실기, 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다. n은 1∼4의 정수를 나타낸다)로 표시되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 착체는, 하기의 일반식 (2)(R1∼R8은, 수소 원자, 또는 할로겐 원자, 또는 알킬기, 또는 알콕실기, 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다. n은 1∼4의 정수를 나타낸다)로 표시되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 인광 발광의 관점에서, 이들 금속 착체에 있어서, 텅스텐 원자의 원자가수는 0가인 것이 바람직하다.

더구나, 소자 구조의 관점에서는, 상기 금속 착체는, 상기 유기화합물층에 대한 도펀트로서 사용되고 있는 것이 바람직하다.

그리고, 이들 금속 착체를 사용한 유기 발광소자를 적용함으로써, 밝고 소비전력이 적은 것 이외에 저가인 발광장치, 및 상기 발광장치를 사용한 전기기구를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 상기한 유기 발광소자를 사용한 발광장치 및 전기기구도 포함하는 것으로 한다.

본 발명은, 양극과, 음극과, 전계를 가함으로써 발광이 얻어지는 유기화합물을 포함하는 층(이하, 「유기화합물층」이라 한다)을 갖는 유기 발광소자, 및 상기 유기 발광소자를 사용한 발광장치에 관한 것이다. 일반적으로, 전계를 가하는 것에 의해 생기는 유기화합물의 발광에는, 1중항 여기상태로부터 기저상태로 되돌아올 때의 발광(형광)과 3중항 여기상태로부터 기저상태로 되돌아올 때의 발광(인광)이 있지만, 본 발명에서는 특히, 인광이 생길 수 있는 유기화합물을 사용한 유기 발광소자에 관한 것이다. 이때, 본 명세서 중에서 발광장치란, 발광소자로서 유기 발광소자를 사용한 화상표시 디바이스 또는 발광 디바이스를 가리킨다. 또한, 유기 발광소자에 커넥터, 예를 들면 이방 도전성 필름(FPC: Flexible printed circuit) 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TAB 테이프나 TCP 이전에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 유기 발광소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.

도 1은 유기 발광소자의 구조를 나타낸 도면.

도 2는 유기 발광소자의 구조를 나타낸 도면.

도 3은, 발광장치의 단면 구조를 나타낸 도면.

도 4는 발광장치의 단면 구조를 나타낸 도면.

도 5는 발광장치의 단면 구조를 나타낸 도면.

도 6은 발광장치의 평면 구조 및 단면 구조를 나타낸 도면.

도 7은 발광장치의 평면 구조 및 단면 구조를 나타낸 도면.

도 8은 발광장치의 평면 구조 및 단면 구조를 나타낸 도면.

도 9는 발광장치의 구성을 나타낸 도면.

도 10은 발광장치의 구성을 나타낸 도면.

도 11은 발광장치의 구성을 나타낸 도면.

도 12는 전기기구의 구체예를 나타낸 도면.

도 13은 전기기구의 구체예를 나타낸 도면.

도 14는, 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.

본 발명자는, PL(Photo Luminescence; 빛을 여기원으로 하는 루미네센스)의 분야에서 알려져 있는 중원자 효과에 착안하였다. 중원자 효과란, 발광물질의 분자 내에 중원자를 도입하거나, 또는 발광물질이 용해되어 있는 용매 등의 주변환경에 중원자를 존재시킴으로써, 스핀-궤도 상호작용이 커져, 금지천이인 항간교차(S^*→T^*)나 인광발광(T^*→S0)이 촉진되는 현상이다.

이때, 여기서는, 중원자란, 많은 원자핵 하중(원자 번호, 즉 원자핵의 양전하의 수에 해당한다)을 보유하고 있는 원자를 가리킨다.

중원자 효과의 효력은, 각 원자 고유의 값인 스핀-궤도 결합상수(무거운 원자일수록 큰 값을 갖는다)로 결정되기 때문에, 중원자 효과를 야기하기 위해 사용할 수 있는 원자는 어느 정도 한정된다고 생각된다. 구체적으로는, 백금이나 이리듐과 같은 제 3 천이계열 원소 이후의 원자가 바람직하다. 그 의미에 맞게, 상기 백금 착체나 상기 이리듐 착체는 유효한 3중항 발광재료라고 말할 수 있지만, 백금이나 이리듐 등의 중금속은 일반적으로 고가인 것이 많다.

그래서, 본 발명자는, 우선, 중원자로서 텅스텐에 착안하였다. 텅스텐은 제 3천이계열 원소에 속하는 천이금속 중에서는 가장 지구상에서 함유량이 많고, 저가인 금속으로, 본 발명에는 바람직하기 때문이다.

또한, 백금의 원자 번호 78, 이리듐의 원자 번호 77과 비교하더라도, 텅스텐의 원자 번호 74는 거의 동등하여, 백금이나 이리듐과 동등한 중원자 효과를 발현할 수 있을 가능성이 높다. 실제, 천이금속 카르보닐 착체 M(C0)5(NH(C2H5)2)(M=Cr, M0, W)에 있어서, 중심 금속 M이 텅스텐일 때만, 중원자 효과에 의한 항간교차(S1→T1) 및 인광 발광(T1→S0)의 촉진이 관찰된다(문헌 6: 井上晴夫, 高木克彦, 佐佐木政子, 박종운, 「기초화학 코스 광화학 I」(마루젠), p. 74-76).

다음에, 중심 금속인 텅스텐에 대한 배위자를 검토할 필요가 있다. 본 발명에서 개시하는 텅스텐을 포함하는 금속 착체(이하, 「텅스텐 착체」라 한다)는, 유기 발광소자에 적용하기 위해, 그것의 전기적·화학적 안정성이 필수적이 된다. 또한, 가능한한, 캐리어 수송성을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 관점에서는, 배위자로서 킬레이트 배위자를 적용하는 것이 바람직하다고 생각된다. 왜냐하면, 문헌 6에서 나타낸 카르보닐 착체와 같은 단좌 배위에 비해, 킬레이트 고리를 형성하는 쪽이 착체를 안정화시키기 때문이다(킬레이트 효과). 또한, 킬레이트 고리를 형성하는 배위자 중에는, 방향족 고리를 갖는 배위자(즉, 방향족 화합물)가 종종 보이는데, 그와 같은 배위자를 사용한 금속 착체가 종종 캐리어 수송성을 갖는 것도 이유 중 한가지이다.

이상의 내용을 근거로 하여, 본 발명에서는, 텅스텐을 중심 금속으로 하고, 또한, 방향족 고리를 포함하는 킬레이트 배위자를 갖는 금속 착체를 유기 발광소자에 적용하는 것을 고안하였다.

방향족 고리 킬레이트 배위자를 갖고, 인광을 발생하는 텅스텐 착체로서는, 펜안트롤린 배위자를 도입한 0가의 텅스텐 착체가 알려져 있다(문헌 7: Kathleen A.Rawlns and Alistair Lees "A TUNGSTEN ORGAN0METALLIC COMPLEX AS A SPECTROSCOPIC PROBE 0F ACRYLATE POLYMERIZATION IN THIN FILM", Polym. Prepr., 647-648(1996)). 그래서, 본 발명에서는, 일반식 (1)로 표시된 것과 같은 구조를 포함하는 텅스텐 착체를 사용하면 된다.

단, 문헌 7에서는 펜안트롤린 배위자를 한개밖에 갖고 있지 않은데, 다른 배위자는 카르보닐이다. 이 상태에서는 불안정하다고 생각되기 때문에, 본 발명에서는, 이들 카르보닐을 다른 킬레이트 배위자로 치환하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하기 식 (3)과 같은 텅스텐 착체를 생각할 수 있다.

또한, 동일한 배위자로서, 2,2,1-비피리딜을 사용한 것도 가능하다. 즉, 일반식 (2)로 표시되는 것과 같은 구조를 포함하는 텅스텐 착체이다. 예를 들면, 하기 식 (4)와 같은 텅스텐 착체를 생각할 수 있다.

이때, 상기한 예에서는 합성상의 간편함·생산성의 이점으로부터 베르너형 착체를 사용하고 있지만, 중심 금속과 배위자의 탄소 원자가 직접 결합하고 있는 유기금속 착체를 사용하는 쪽이, 특성에 관해서는 향상된다고 생각된다. 이 점은, 상기 이리듐 착체에 있어서 현저하게 보인다.

다음에, 유기 발광소자를 제작할 때의 형태에 관해 서술한다. 본 발명에서개시된 유기화합물을 유기 발광소자의 발광재료로서 사용하는 경우, 크게 나누어 2종류의 분류가 생각된다. 한가지는, 도 1a로 대표되는 것과 같은 발광층으로서의 사용법이다. 또 한가지는, 도 1b로 대표되는 것과 같은 도펀트로서의 사용법이다.

이때, 도 1a에서는, 본 발명에서 개시된 유기화합물을 전자수송성 발광층으로서 사용하고 있지만(단일 헤테로 구조), 정공수송층과 전자수송층 사이에 발광층으로서 설치하여도 된다(더블 헤테로 구조). 또한, 도 1b에서는, 본 발명에서 개시된 유기화합물을 전자수송층에 도우프하고 있지만, 정공수송층에 도우프하여도 된다. 더구나, 도 1에서는 양극을 기판 상에 설치하고 있지만, 음극을 기판 상에 설치하는 구조라도 좋다.

이때, 본 발명에서 개시된 텅스텐 착체에 여러가지의 치환기를 도입한 경우, 캐리어 수송성이 손상될 가능성이 있다. 그와 같은 경우, 도 1과 같은 발광층으로서의 사용법보다도, 도 1b와 같은 도펀트로서의 사용법이 더욱 바람직하다.

또한, 유기 발광소자에 있어서, 무기화합물을 도입하는 것도 가능하다. 예를 들면, 양극에 접하는 정공주입층이나, 음극에 접하는 전자주입층으로서, 무기화합물을 도입하는 수법도 생각할 수 있다.

<실시예 1>

본 실시예에서는, 일반식 (1)로 표시되는 텅스텐 착체를 합성하여, 그것의 발광 스펙트럼을 확인하였다. 합성법은, 문헌 8을 참고로 하였다(문헌 8: David M.Manuta and Alistair J.Lee, "Emission and Photochemistry 0fM(C0)4(디이민)(M=Cr, Mo, W) Complexes in Room-Temperature Solution", Inorg. Chem., 1354-1359(1986)).

그것의 발광 스펙트럼(포토루미네센스)을 도 14에 나타낸다. 적자색의 발광이 관측되어, 이것은 텅스텐의 중원자 효과에 의한 인광으로 생각된다.

<실시예 2>

예를 들면 실시예 1에서 합성한 것과 같은 유기화합물은, 유기 발광소자에 있어서, 발광층, 또는 발광층에서의 도펀트로서 사용할 수 있지만, 먼저 서술한 것과 같이, 여러가지의 치환기를 도입하는 관점에서 도펀트로서 사용하는 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시예에서는, 도펀트로서 사용할 때의 소자 구성을 나타낸다.

도 2에, 그것의 대표적인 소자 구조 및 밴드 다이어그램을 나타낸다. 도 2a는 소자 구조로서, 기판(201) 상에, 양극(202), 정공주입층(203), 정공수송층(204), 정공블로킹층(205), 전자수송층(206) 및 음극(207)을 순차 적층한 것이다. 본 발명의 유기화합물은, 도펀트(208)로서 정공수송층(204)에 첨가되어 있다. 이때, 여기서는 기판이 양극에 접하는 구조이지만, 반대로 기판이 음극에 접하는 구조로 하여도 된다.

이때, 도 2b의 밴드 다이어그램에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 유기화합물(도 2에서는 도펀트(208))은, 호스트 재료(도 2에서는 정공수송층(204))에 비해, HOMO 준위가 높고, LUMO 준위가 낮은 것이 조건이 된다. 특히, 호스트 재료의 발광 스펙트럼이, 본 발명의 유기화합물의 흡수 스펙트럼에 겹치면 효율이 좋기 때문에바람직하다. 이때, 본 실시예에서는, 본 발명의 유기화합물을 정공수송층에 첨가하고 있지만, 전자수송층이나 발광층에 첨가하여도 된다.

여기서, 도 2a에 나타낸 소자를 구체적으로 예시한다. 우선, 유리기판(201) 상에, 양극(202)으로서 인듐주석 산화물(IT0)을 스퍼터링에 의해 막형성한다. 더구나, 폴리스티렌술폰산(이하,「PSS」라 한다)을 도우프한 폴리에틸렌디옥시티오펜(이하, 「PEDOT」이라 한다)의 수용액을 스핀코트에 의해 막형성하고, 베이크함으로써 정공주입층(203)으로 한다.

정공수송층(204)으로서는, 여기에너지가 크기 때문에 호스트로서의 범용성이 높은, 폴리(N-비닐카바졸)(이하, 「PVK」라 한다)을 사용한다. 따라서, 도펀트(208)가 되는 일반식 (1)∼(6)의 알킬 치환체(용해성을 향상시키기 위함)와 PVK를, 동일한 용매에 용해시키고, 스핀코트에 의해 막형성하면 된다.

다음에, 정공수송층(204)에 있어서의 캐리어의 재결합율을 높이기 위해, 정공블로킹층(205)으로서, 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐)-1,2,4-트리아졸(이하, 「TAZ」라 한다)을, 진공증착으로 막형성한다. 더구나, 전자수송층(206)으로서, Alq3를 진공증착에 의해 막형성한다. 마지막으로, Al:Li 합금을 진공증착에 의해 막형성하여, 음극(207)으로 하면 된다.

본 실시예와 같이, 고분자재료 중에 본 발명의 유기화합물을 분산시키는 것에 의해, 유기 EL 소자를 제작하는 것도 가능해진다.

<실시예 3>

본 실시예에서는, 본 발명에서 개시된 유기 발광소자를 포함하는 발광장치에 관해 설명한다. 도 3은, 본 발명의 유기 발광소자를 사용한 액티브매트릭스형 발광장치의 단면도이다.

이때, 능동소자로서 여기서는 박막 트랜지스터(이하, 「TFT」라 한다)를 사용하고 있지만, M0S 트랜지스터를 사용하여도 된다. 또한, TFT로서 톱게이트형 TFT(구체적으로는 플래너형 TFT)를 예시하지만, 보텀게이트형 TFT(전형적으로는 역스태거형 TFT)를 사용할 수 있다.

도 3a에 있어서, 301은 기판으로, 여기서는 기판측으로부터 빛을 방출하기 위해, 가시광을 투과하는 기판을 사용한다. 구체적으로는, 유리 기판, 석영 기판, 결정화유리 기판 또는 플라스틱 기판(플라스틱 필름을 포함한다)을 사용하면 된다. 이때, 기판(301)이란, 표면에 설치된 절연막도 포함시키는 것으로 한다.

기판(301) 위에는 화소부(311) 및 구동회로(312)가 설치되어 있다. 우선, 화소부(311)에 관해 설명한다.

화소부(311)는 화상표시를 행하는 영역이다. 기판 상에는 복수의 화소가 존재하고, 각 화소에는 유기 발광소자에 흐르는 전류를 제어하기 위한 TFT(이하, 「전류제어 TFT」라 한다)(302), 화소전극(양극)(303), 유기화합물층(304) 및 음극(305)이 설치된다. 이때, 도 3a에서는 전류제어 TFT 밖에 도시하지 않고 있지만, 전류제어 TFT의 게이트에 가해지는 전압을 제어하기 위한 TFT(이하, 「스위칭 TFT」라 한다)를 설치하고 있다.

전류제어 TFT(302)는, 여기서는 p 채널형 TFT을 사용하는 것이 바람직하다. n 채널형 TFT로 하는 것도 가능하지만, 도 3과 같이 유기 발광소자의 양극에 전류제어 TFT를 접속하는 경우에는, p 채널형 TFT 쪽이 소비전력을 억제할 수 있다. 단, 스위칭 TFT는 n 채널형 TFT라도 p 채널형 TFT라도 된다.

또한, 전류제어 TFT(302)의 드레인에는 화소전극(303)이 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 화소전극(303)의 재료로서 일함수가 4.5∼5.5eV인 도전성 재료를 사용하기 때문에, 화소전극(303)은 유기 발광소자의 양극으로서 기능한다. 화소전극(303)으로서 대표적으로는, 산화인듐, 산화주석, 산화아연 또는 이들의 화합물(IT0 등)과 같은 광 투과성의 재료를 사용하면 된다. 화소전극(303) 위에는 유기화합물층(304)이 설치되어 있다.

더구나, 유기화합물층(304) 위에는 음극(305)이 설치되어 있다. 음극(305)의 재료로서는, 일함수가 2.5∼3.5eV인 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 음극(305)으로서 대표적으로는, 알칼리 금속 원소 또는 알칼리토류 금속 원소를 포함하는 도전막, 알루미늄을 포함하는 도전막, 또는 그 도전막에 알루미늄이나 은 등을 적층한 것을 사용하면 된다.

또한, 화소전극(303), 유기화합물층(304) 및 음극(305)으로 이루어진 층은, 보호막(306)으로 덮여 있다. 보호막(306)은, 유기 발광소자를 산소 및 물로부터 보호하기 위해 설치되어 있다. 보호막(306)의 재료로서는, 질화규소, 질화산화규소, 산화알루미늄, 산화탄탈륨, 또는 탄소(구체적으로는 다이어몬드 라이크 카본)를 사용한다.

다음에, 구동회로(312)에 관해 설명한다. 구동회로(312)는 화소부(311)에 전송되는 신호(게이트 신호 및 데이터 신호)의 타이밍을 제어하는 영역으로, 시프트 레지스터, 버퍼, 래치, 아날로그 스위치(트랜스퍼게이트) 또는 레벨시프터가 설치되어 있다. 도 3a에서는, 이것들의 회로의 기본단위로서 n 채널형 TFT(307) 및 p 채널형 TFT(308)로 이루어진 CM0S 회로를 나타내고 있다.

이때, 시프트 레지스터, 버퍼, 래치, 아날로그 스위치(트랜스퍼게이트) 또는 레벨시프터의 회로 구성은, 공지의 것이면 된다. 또한, 도 3에서는, 동일한 기판 상에 화소부(311) 및 구동회로(312)를 설치하고 있지만, 구동회로(312)를 설치하지 않고 IC나 LSI를 전기적으로 접속하는 것도 가능하다.

또한, 도 3에서는 전류제어 TFT(302)에 화소전극(양극)(303)이 전기적으로 접속되어 있지만, 음극이 전류제어 TFT에 접속된 구조를 취할 수도 있다. 그 경우, 화소전극을 음극(305)과 동일한 재료로 형성하고, 음극을 화소전극(양극)(303)과 동일한 재료로 형성하면 된다. 그 경우, 전류제어 TFT는 n 채널형 TFT로 하는 것이 바람직하다.

그런데, 도 3a에 나타낸 발광장치는, 화소전극(303)을 형성한 후에 배선(309)을 형성하는 공정으로 제작된 것을 나타내고 있지만, 이 경우, 화소전극(303)이 표면 거칠음을 일으킬 가능성이 있다. 유기 발광소자는 전류구동형의 소자이기 때문에, 화소전극(303)의 표면 거칠음에 의해, 특성이 나빠지는 것도 생각할 수 있다.

그래서, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 배선(309)을 형성한 후에 화소전극(303)을 형성하는 발광장치도 생각할 수 있다. 이 경우, 도 3a의 구조에 비해, 화소전극(303)으로부터의 전류의 주입성이 향상된다고 생각된다.

또한, 도 3에 있어서는, 정테이퍼 형태의 제방형 구조(310)에 의해, 화소부(311)에 설치되어 있는 각 화소를 분리하고 있다. 이 제방형 구조를, 예를 들면 역테이퍼 형과 같은 구조로 하는 것에 의해, 제방형 구조가 화소전극에 접하지 않는 구조를 취하는 것도 가능하다. 그것의 일례를 도 4에 나타낸다.

도 4에서는, 배선을 이용하여 분리부를 겸한, 배선 및 분리부(310)를 설치하였다. 도 4에 나타낸 것과 같은 배선 및 분리부(310)의 형상(차양이 있는 구조)은, 배선을 구성하는 금속과, 상기 금속보다도 에치레이트가 낮은 재료(예를 들면 금속질화물)를 적층하고, 에칭하는 것에 의해 형성할 수 있다. 이 형상에 의해, 화소전극(303) 및 배선과, 음극(305)이, 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 도 4에 있어서는, 통상의 액티브매트릭스형의 발광장치와 달리, 화소 상의 음극(305)을 스트라이프 형태(패시브매트릭스의 음극과 동일)로 하는 구조가 된다.

또한, 도 5a는, 도전성 고분자 재료를 정공 주입영역으로서 사용하는 경우에 유효한 전극 구조를, 액티브매트릭스형의 발광장치에 도입한 예이다. 단면도를 도 5a에, 각 화소의 전극 구조의 평면도를 도 5b에 각각 나타낸다. 즉, 각 화소(513)에 있어서, 양극이 전체면에 막형성되어 있는 것은 아니고, 스트라이프 형태로 되어 있으며, 그 스트라이프형 전극(503) 사이에 슬릿이 형성되어 있는 구조이다.

이러한 구조에 직접 유기화합물층을 막형성하여 버리면, 전극이 존재하지 않는 슬릿의 부분은 발광하지 않는다. 그렇지만, 도전성 고분자(514)를 도 5a와 같이코팅하는 것에 의해, 화소의 전체면이 발광한다. 요컨대, 도전성 고분자(514)는, 정공 주입영역인 동시에, 전극의 역할도 하고 있다고 할 수 있다.

도 5와 같은 발광장치의 이점으로서는, 양극(503)으로서, 투명한 것을 사용할 필요가 없는 것이다. 슬릿의 개구율이 8∼9할 정이면, 충분한 발광을 끄집어 낼 수 있다. 또한, 평평한 면을 형성하는 도전성 고분자(514)에 의해, 유기화합물층에 대한 전계가 가해지는 쩍은 균일하게 되어, 절연파괴 등도 발생하기 어렵게 된다.

다음에, 도 3b에 나타낸 액티브매트릭스형 발광장치의 외관을 도 6에 나타낸다. 이때, 도 6a에는 평면도를 나타내고, 도 6b에는 도 6a를 P-P로 절단하였을 때의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 3의 부호를 인용한다.

도 6a에 있어서, 601은 화소부, 602는 게이트 신호측 구동회로, 603은 데이터 신호측 구동회로이다. 또한, 게이트 신호측 구동회로(602) 및 데이터 신호측 구동회로(603)에 전송되는 신호는, 입력배선(604)을 통해 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프(605)로부터 입력된다. 이때, 도시하지 않지만, TAB 테이프(605) 대신에, TAB 테이프에 IC(집적회로)를 설치한 TCP(Tape Carrier Package)를 접속하여도 된다.

이때, 606은 도 3b에 나타낸 발광장치의 윗쪽에 설치되는 커버재로서, 수지로 이루어진 밀봉재(607)에 의해 접착되어 있다. 커버재(606)는 산소 및 물을 투과하지 않는 재질이면, 어떠한 것을 사용하여도 된다. 본 실시예에서는, 커버재(606)는 도 6b에 나타낸 바와 같이, 플라스틱재(606a)와, 상기 플라스틱재(606a)의 표면 및 이면에 설치된 탄소막(구체적으로는 다이아몬드 라이크 카본막(606b, 606c))으로 이루어진다.

더구나, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 밀봉재(607)는 수지로 이루어진 봉지재(608)로 덮여, 유기 발광소자를 완전히 밀폐공간(609)에 봉입하도록 되어 있다. 밀폐공간(609)은 불활성 가스(대표적으로는 질소가스나 희가스), 수지 또는 불활성 액체(예를 들면, 퍼플루오로알칸으로 대표되는 액상의 불소화탄소)를 충전해두면 된다. 더구나, 흡습제나 탈산소제를 설치하는 것도 유효하다.

또한, 본 실시예에 나타낸 발광장치의 표시면(화상을 관측하는 면)에 편광판을 설치하여도 된다. 이 편광판은, 외부에서 입사한 빛의 반사를 억제하여, 관측자가 표시면에 비쳐지는 것을 방지하는 효과가 있다, 일반적으로는, 원편광판이 사용되고 있다. 단, 유기화합물층으로부터 발생한 빛이 편광판에 의해 반사되어 내부로 되돌아가는 것을 막기 위해, 굴절률을 조절하여 내부반사가 적은 구조로 하는 것이 바람직하다.

이때, 본 실시예의 발광장치에 포함되는 유기 발광소자에는, 본 발명에서 개시된 유기 발광소자 중 어떤 것을 사용하여도 된다.

<실시예 4>

본 실시예에서는, 본 발명에서 개시된 유기 발광소자를 포함하는 발광장치의 예로서, 액티브매트릭스형 발광장치를 예시하지만, 실시예 5와는 달리, 능동소자가 형성되어 있는 기판과는 반대측에서 빛을 방출하는 구조(이하, 「상향 출사」라 한다)의 발광장치를 나타낸다. 도 7에 그것의 단면도를 나타낸다.

이때, 능동소자로서 여기서는 박막트랜지스터(이하, 「TFT」라 한다)를 사용하고 있지만, M0S 트랜지스터를 사용하여도 된다. 또한, TFT으로서 톱게이트형 TFT(구체적으로는 플래너형 TFT)을 예시하지만, 보텀게이트형 TFT(전형적으로는 역스태거형 TFT)을 사용할 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 기판(701), 화소부에 형성된 전류제어 TFT(702), 및 구동회로(712)에 관해서는, 실시예 4와 동일한 구성이면 된다.

전류제어 TFT(702)의 드레인에 접속되어 있는 제 1 전극(703)이지만, 본 실시예에서는 양극으로서 사용하기 때문에, 일함수가 보다 큰 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그 대표예로서, 니켈, 팔라듐, 텅스텐, 금, 은 등의 금속을 들 수 있다. 본 실시예에서는, 제 1 전극(703)은 빛을 투과하지 않는 것이 바람직하지만, 그것에 덧붙여, 빛의 반사성이 높은 재료를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

제 1 전극(703)의 위에는 유기화합물층(704)이 설치되어 있다. 더구나, 유기화합물층(704)의 위에는 제 2 전극(705)이 설정되고 있으며, 본 실시예에서는 음극으로 한다. 그 경우, 제 2 전극(705)의 재료로서는, 일함수가 2.5∼3.5 eV인 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 대표적으로는, 알칼리 금속 원소 또는 알칼리 토류 금속 원소를 포함한 도전막, 알루미늄을 포함하는 도전막, 또는 그 도전막에 알루미늄이나 은 등을 적층한 것을 사용하면 된다. 단, 본 실시예는 상향 출사이기 때문에, 제 2 전극(705)이 광 투과성인 것이 대전제이다. 따라서, 이들 금속을 사용하는 경우는, 20 nm 정도의 초박막인 것이 바람직하다.

또한, 제 1 전극(703), 유기화합물층(704), 및 제 2 전극(705)으로 이루어진 층은, 보호막(706)으로 덮여 있다. 보호막(706)은, 유기 발광소자를 산소 및 물로부터 보호하기 위해 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 빛을 투과하는 것이면 어떠한 것을 사용하여도 된다.

이때, 도 7에서는 전류제어 TFT(702)에 제 1 전극(양극)(703)이 전기적으로 접속되어 있지만, 음극이 전류제어 TFT에 접속된 구조를 취할 수도 있다. 그 경우, 제 1 전극을 음극의 재료로 형성하고, 제 2 전극을 양극의 재료로 형성하면 된다. 이때, 전류제어 TFT는 n 채널형 TFT로 하는 것이 바람직하다.

더구나, 707은 커버재로서, 수지로 이루어진 밀봉재(708)에 의해 접착되어 있다. 커버재(707)는 산소 및 물을 투과하지 않는 재질로, 또한, 빛을 투과하는 재질이면 어떠한 것을 사용하여도 된다. 본 실시예에서는 유리를 사용한다. 밀폐공간(709)은 불활성 가스(대표적으로는 질소 가스나 희가스), 수지 또는 불활성 액체(예를 들면, 퍼플루오로알칸으로 대표되는 액상의 불소화탄소)를 충전해 두면 된다. 더구나, 흡습제나 탈산소제를 설치하는 것도 유효하다.

이때, 게이트 신호측 구동회로 및 데이터 신호측 구동회로에 전송되는 신호는, 입력배선(713)을 통해 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프(714)로부터 입력된다. 이때, 도시하지 않지만, TAB 테이프(714) 대신에, TAB 테이프에 IC(집적회로)를 설치한 TCP(Tape Carrier Package)를 접속하여도 된다.

또한, 본 실시예에 나타낸 발광장치의 표시면(화상을 관측하는 면)에 편광판을 설치하여도 된다. 이 편광판은, 외부에서 입사한 빛의 반사를 억제하여, 관측자가 표시면에 비쳐지는 것을 방지하는 효과가 있다. 일반적으로는, 원편광판이 사용되고 있다. 단, 유기화합물층으로부터 발생된 빛이 편광판에 의해 반사되어 내부로 되돌아가는 것을 방지하기 위해, 굴절률을 조절하여 내부반사가 적은 구조로 하는 것이 바람직하다.

이때, 본 실시예의 발광장치에 포함되는 유기 발광소자로는, 본 발명에서 개시한 유기 발광소자 중 어떤 것을 사용하여도 된다.

<실시예 5>

본 실시예에서는, 본 발명에서 개시된 유기 발광소자를 포함하는 발광장치의 예로서, 패시브매트릭스형 발광장치를 예시한다. 도 8a에는 그것의 평면도를 나타내고, 도 8b에는 도 8a를 P-P'로 절단하였을 때의 단면도를 나타낸다.

도 8a에 있어서, 801은 기판으로, 여기서는 플라스틱 재료를 사용한다. 플라스틱 재료로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴수지, 에폭시수지, PES(폴리에테르술폰), PC(폴리카보네이트), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 또는 PEN(폴리에테르니트릴)을 판형, 또는 필름 형태로 한 것을 사용할 수 있다.

부호 802는 산화도전막으로 이루어진 주사선(양극)으로, 본 실시예에서는 산화아연에 산화갈륨을 첨가한 산화물 도전막을 사용한다. 또한, 803은 금속막으로 이루어진 데이터선(음극)으로, 본 실시예에서는 비스무트막을 사용한다. 또한, 804는 아크릴수지로 이루어진 뱅크로서, 데이터선(803)을 분리하기 위한 격벽으로서 기능한다. 주사선(802)과 데이터선(803)은 양쪽 모두, 스트라이프 형태로 복수 형성되어 있고, 서로 직교하도록 설치되어 있다. 이때, 도 8a에서는 도시하지 않고 있지만, 주사선(802)과 데이터선(803) 사이에는 유기화합물층이 끼워져 있고, 교차부(805)가 화소가 된다.

그리고, 주사선(802) 및 데이터선(803)은 TAB 테이프(807)를 통해 외부의 구동회로에 접속된다. 이때, 808은 주사선(802)이 집합하여 이루어진 배선군을 나타내고, 809는 데이터선(803)에 접속된 접속배선(806)의 집합으로 이루어진 배선군을 나타낸다. 또한, 도시하지 않고 있지만, TAB 테이프(807) 대신에, TAB 테이프에 IC를 설치한 TCP를 접속하여도 된다.

또한, 도 8b에 있어서, 810은 밀봉재, 811은 밀봉재(810)에 의해 플라스틱 재료(801)에 접합된 커버재이다. 밀봉재(810)로서는 광경화수지를 사용하고 있으면 되며, 탈가스가 적고, 흡습성이 낮은 재료가 바람직하다. 커버재로서는 기판(801)과 동일한 재료가 바람직하고, 유리(석영유리를 포함한다) 또는 플라스틱을 사용할 수 있다. 여기서는 플라스틱재를 사용한다.

다음에, 화소영역의 구조의 확대도를 도 8c에 나타낸다. 813은 유기화합물층이다, 이때, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 뱅크(804)는 하층의 폭이 상층의 폭보다도 좁은 형상으로 되어 있어, 데이터선(803)을 물리적으로 분리할 수 있다. 또한, 밀봉재(810)로 둘러싸인 화소부(814)는, 수지로 이루어진 밀봉재(815)에 의해 외기로부터 차단되어, 유기화합물층의 열화를 막는 구조로 되어 있다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 발광장치는, 화소부(814)가 주사선(802), 데이터선(803), 뱅크(804) 및 유기화합물층(813)으로 형성되기 때문에,매우 간단한 프로세스로 제작할 수 있다.

또한, 본 실시예에 나타낸 발광장치의 표시면(화상을 관측하는 면)에 편광판을 설치하여도 된다. 이 편광판은, 외부에서 입사한 빛의 반사를 억제하여, 관측자가 표시면에 비쳐지는 것을 방지하는 효과가 있다. 일반적으로는, 원편광판이 사용되고 있다. 단, 유기화합물층으로부터 발생한 빛이 편광판에 의해 반사되어 내부로 되돌아가는 것을 방지하기 위해, 굴절률을 조절하여 내부반사가 적은 구조로 하는 것이 바람직하다.

이때, 본 실시예의 발광장치에 포함되는 유기 발광소자로는, 본 발명에서 개시된 유기 발광소자 중 어떤 것을 사용하여도 된다.

<실시예 6>

본 실시예에서는, 실시예 5애 나타낸 발광장치에 프린트 배선판을 설치하여 모듈화한 예를 나타낸다.

도 9a에 나타낸 모듈은, 기판(901)(여기서는, 화소부(902), 배선 903a, 903b를 포함한다)에 TAB 테이프(904)가 부착되고, 상기 TAB 테이프(904)를 통해 프린트 배선판(905)이 부착되어 있다.

여기서, 프린트 배선판(905)의 기능블록도를 도 9b에 나타낸다. 프린트 배선판(905)의 내부에는 적어도 I/O 포트(입력 또는 출력부) 906, 909, 데이터 신호측 구동회로(907)및 게이트 신호측 회로(908)로서 기능하는 IC가 설치되어 있다.

이와 같이, 기판면에 화소부가 형성된 기판에 TAB 테이프가 부착되고, 그TAB 테이프를 통해 구동회로로서의 기능을 갖는 프린트 배선판이 부착된 구성의 모듈을, 본 명세서에서는 특히 구동회로 외부 부착형 모듈로 부르기로 한다.

<실시예 7>

본 실시예에서는, 실시예 3, 실시예 4, 또는 실시예 5에 나타낸 발광장치에 프린트 배선판을 설치하여 모듈화한 예를 나타낸다.

도 10a에 나타낸 모듈은, 기판(1001)(여기서는, 화소부(1002), 데이터 신호측 구동회로(1003), 게이트 신호측 구동회로(1004), 배선(1003a, 1004a)을 포함한다)에 TAB 테이프(1005)가 부착되고, 그 TAB 테이프(1005)를 통해 프린트 배선판(1006)이 부착되어 있다. 프린트 배선판(1006)의 기능 블록도를 도 10b에 나타낸다.

도 10b에 나타낸 바와 같이, 프린트 배선판(1006)의 내부에는 적어도 I/O 포트 1007, 1010, 콘트롤부(1008)로서 기능하는 IC가 설치되어 있다. 이때, 여기서는 메모리부(1009)를 설치하고 있지만, 반드시 필요하지는 않다. 또한, 콘트롤부(1008)는, 구동회로의 제어, 영상 데이터의 보정 등을 콘트롤하기 위한 기능을 갖는 부위이다.

이와 같이, 유기 발광소자가 형성된 기판에 컨트롤러로서의 기능을 갖는 프린트 배선판이 부착된 구성의 모듈을, 본 명세서에서는 특히 컨트롤러 외부 부착형모듈로 부르기로 한다.

이때, 본 실시예의 발광장치에 포함되는 유기 발광소자에는, 본 발명에서 개시된 유기 발광소자 중 어느 것을 사용하여도 된다.

<실시예 8>

본 실시예에서는, 유기 발광소자를, 디지털 시간 계조표시에 의해 구동하는 발광장치의 예를 나타낸다. 본 실시예의 발광장치는, 디지털 시간 계조표시에 의해 균일한 상을 얻을 수 있어, 대단히 유용하다.

유기 발광소자를 사용한 화소의 회로구성을 도 11a에 나타낸다. Tr은 트랜지스터, Cs는 스토리지 커패시터를 나타낸다. 이 회로에서는, 게이트선이 선택되면, 전류가 소스선으로부터 Tr1으로 흐르고, 그 신호에 대응하는 전압이 Cs에 축적된다. 그리고, Tr2의 게이트 및 소스 사이의 전압(Vgs)에 의해 제어되는 전류가, Tr2 및 유기 발광소자에 흐르게 된다.

Tr1이 선택된 후에는, Tr1은 오프상태가 되어, Cs의 전압(Vgs)이 유지된다. 따라서, Vgs에 의존하는 만큼의 전류를 계속 흘릴 수 있다.

이러한 회로를, 디지털 시간 계조표시에 의해 구동하는 챠트를 도 11b에 나타낸다. 즉, 1 프레임을 복수의 서브프레임으로 분할하는 것이지만, 도 11b에서는, 1 프레임을 6개의 서브프레임으로 분할하는 6비트 계조로 하였다. 이 경우, 각각의 서브프레임 발광기간의 비율은, 32:16:8:4:2:1이 된다.

본 실시예에 있어서 TFT 기판의 구동회로의 개요를 도 11c에 나타낸다. 게이트 드라이버 및 소스 드라이버는 같은 기판 상에 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 화소회로 및 드라이버는, 디지털 구동하도록 설계되어 있기 때문에, TFT 특성의 변동의 영향을 받지 않고, 균일한 상을 얻을 수 있다.

<실시예 9>

상기 실시예에서 서술한 본 발명의 발광장치는, 저소비전력이고 염가라고 하는 이점을 갖는다. 따라서, 상기 발광장치가 표시부 등으로서 포함되는 전기기구는, 종래보다도 낮은 소비전력에서 동작가능하며, 게다가 저가로 제공할 수 있는 전기기구가 된다. 특히, 전원으로서 배터리를 사용하는 휴대기기와 같은 전기기구에 관해서는, 저소비 전력화가 편리함에 직결되기(전지 끊김이 발생하기 어렵다) 때문에, 매우 유용하다.

또한, 상기 발광장치는, 자발광형이기 때문에 액정표시장치와 같은 백라이트는 필요없으며, 유기화합물층의 두께도 1 ㎛에 이르지 않기 때문에, 박형경량화가 가능하다. 따라서, 상기 발광장치가 표시부 등으로서 포함되는 전기기구는, 종래보다도 박형경량인 전기기구가 된다. 이 점도, 특히 휴대기기와 같은 전기기구에 관해서, 편리함(운반시의 가벼움이나 콤팩트함)에 직결되기 때문에, 매우 유용하다. 더구나, 전기기구 전반에 있어서도, 박형인(크기가 커서 방해가 되지 않음) 점은 운송면(대량수송이 가능), 설치면(방 등의 공간확보)에서 보더라도 유용하다는 것은 의심할 여지가 없다.

이때, 상기 발광장치는 자발광형이기 때문에, 액정표시장치에 비해 밝은 장소에서의 시인성에 우수하고, 더구나 시야각이 넓다고 하는 특징을 갖는다. 따라서, 상기 발광장치를 표시부로서 갖는 전기기구는, 표시의 보기쉬움의 점에서도 큰 이점이 있다.

즉, 본 발명의 발광장치를 사용한 전기기구는, 박형경량·고시인성이라고 하는 종래의 유기 발광소자의 장점에 덧붙여, 저소비전력·저비용이라는 장점도 보유하고 있어, 매우 유용하다.

본 실시예에서는, 본 발명의 발광장치를 표시부로서 포함하는 전기기구를 예시한다. 그 구체예를 도 12 및 도 13에 나타낸다. 이때, 본 실시예의 전기기구에 포함되는 유기 발광소자에는, 본 발명에서 개시된 소자 중 어떤 것을 사용하여도 된다. 또한, 본 실시예의 전기기구에 포함되는 발광장치의 형태는, 도 3∼도 11 중 어느쪽의 형태를 사용하여도 된다.

도 12a는 유기 발광소자를 사용한 디스플레이로서, 케이스(1201a), 지지대(1202a), 표시부(1203a)를 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1203a)로서 사용한 디스플레이를 제작하는 것에 의해, 얇고 경량이며, 염가인 디스플레이를 실현할 수 있다. 따라서, 수송이 간편하게 되고, 설치시의 공간절약이 가능해지는 것 이외에, 가격도 억제할 수 있다.

도 12b는 비디오카메라로서, 본체(1201b), 표시부(1202b), 음성입력부(1203b), 조작스위치(1204b), 배터리(1205b), 수상부(1206b)를 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1202b)로서 사용한 비디오카메라를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 경량인 비디오카메라를 실현할 수 있다. 따라서, 전지의 소비량이 적어지고, 운반도 간편해진다.

도 12c는 디지털카메라로서, 본체(1201c), 표시부(1202c), 접안부(1203c), 조작스위치(1204c)를 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1202c)로서 사용한 디지털카메라를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 경량인 디지털 카메라를 실현할 수 있다. 따라서, 전지의 소비량이 적어지고, 운반도 간편해진다.

도 12d는 기록매체를 구비한 화상재생장치로서, 본체(1201), 기록매체(CD, LD 또는 DVD 등)(1202d), 조작스위치(1203d), 표시부(A)(1204d), 표시부(B)(1205d)를 포함한다. 표시부(A)(1204d)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부(B)(1205d)는 주로 문자정보를 표시한다. 본 발명의 발광장치를 이들 표시부(A)(1204d)나 표시부(B)(1205d)로서 사용한 화상재생장치를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고 경량인 점 이외에, 염가인 화상재생장치를 실현할 수 있다. 이때, 이 기록매체를 구비한 화상재생장치에는, CD 재생장치, 게임기기 등도 포함된다.

도 12e는 휴대형(모바일) 컴퓨터로서, 본체(1201e), 표시부(1202e), 수상부(1203e), 조작스위치(1204e), 메모리 슬롯(1205e)을 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1202e)로서 사용한 휴대형 컴퓨터를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 박형경량인 휴대형 컴퓨터를 실현할 수 있다. 따라서, 전지의 소비량이 적어지고, 운반도 간편해진다. 이때, 이 휴대형컴퓨터는 플래시메모리나 불휘발성 메모리를 집적화한 기록매체에 정보를 기록하거나, 그것을 재생할 수 있다.

도 12f는 퍼스널컴퓨터로서, 본체(1201f), 케이스(1202f), 표시부(1203f), 키보드(1204f)를 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1203f)로서 사용한 퍼스널컴퓨터를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 박형경량인 퍼스널컴퓨터를 실현할 수 있다. 특히, 노트북 컴퓨터와 같이 갖고 다니는 용도가 필요한 경우, 전지의 소비량이나 가벼움의 점에서 큰 이점이 된다.

이때, 상기 전기기구는 인터넷 등의 전자통신회선이나 전파 등의 무선통신을 통하여 송신되는 정보를 표시하는 일이 많아지고 있고, 특히 동작 화상정보를 표시할 기회가 증가하고 있다. 유기 발광소자의 응답속도는 대단히 빨라, 그와 같은

동화상 표시에 적합하다.

다음에, 도 13a는 휴대전화장치로서, 본체(1301a), 음성출력부(1302a), 음성입력부(1303a), 표시부(1304a), 조작스위치(1305a), 안테나(1306a)를 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1304a)로서 사용한 휴대전화장치를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 박형경량인 휴대전화장치를 실현할 수 있다. 따라서, 전지의 소비량이 적어지고, 운반도 편리해지는 점 이외에 콤팩트한 본체로 할 수 있다.

도 13b는 음향기기(구체적으로는 차량탑재용 오디오)로서, 본체(1301b), 표시부(1302b), 조작스위치 1303b, 1304b를 포함한다. 본 발명의 발광장치를 표시부(1302b)로서 사용한 음향기기를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 경량인 음향기기를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 차량탑재용 오디오를 예로 나타내지만, 가정용 오디오에 사용하여도 된다.

이때, 도 12∼도 13에 나타낸 것과 같은 전기기구에 있어서, 광센서를 더 내장시키고, 사용환경의 밝기를 검지하는 수단을 설치함으로써, 사용환경의 밝기에 따라서 발광휘도를 변조시키도록 하는 기능을 갖게 하는 것은 효과적이다. 사용자는, 사용환경의 밝기와 비교하여 콘트라스트비로 100∼150의 밝기를 확보할 수 있으면, 문제없이 화상 또는 문자정보를 인식할 수 있다. 즉, 사용환경이 밝은 경우는 화상의 휘도를 상승시켜 보기 쉽게 하고, 사용환경이 어두운 경우는 화상의 휘도를 억제한다는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 발광장치를 광원으로서 사용한 여러가지 전기기구도, 저소비전력에서의 동작이나 박형경량화가 가능하기 때문에, 대단히 유용하다고 할 수 있다. 대표적으로는, 액정표시장치의 백라이트 또는 프론트라이트 등의 광원, 또는 조명기기의 광원으로서 본 발명의 발광장치를 포함하는 전기기구는, 저소비전력의 실현이나 박형경량화가 가능하다.

따라서, 본 실시예에 나타낸 도 12∼도 13의 전기기구의 표시부를, 모두 액정디스플레이로 하는 경우에 있어서도, 그 액정디스플레이의 백라이트 또는 프론트라이트로서 본 발명의 발광장치를 사용한 전기기구를 제작하는 것에 의해, 소비전력이 적고, 얇고 경량인 전기기구를 달성할 수 있다.

본 발명을 실시함으로써, 소비전력이 적은 것 이외에, 염가인 발광장치를 얻을 수 있다. 더구나, 그와 같은 발광장치를 광원 또는 표시부에 사용함으로써, 밝고 소비전력이 적은 것 이외에, 염가인 전기기구를 얻을 수 있다.

Claims

양극과, 음극과, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 설치된 유기화합물층으로 이루어진 유기 발광소자에 있어서,

방향족 고리를 포함하는 킬레이트 배위자를 갖고, 또한, 텅스텐을 중심 금속으로 하는 금속 착체가, 상기 유기화합물층에 포함된 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
제 1항에 있어서,

상기 금속 착제는, 하기 일반식 (1)

(R1∼R8은, 수소 원자, 또는 할로겐 원자, 또는 알킬기, 또는 알콕실기, 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다. n은 1∼4의 정수를 나타낸다)로 표시되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
제 1항에 있어서,

상기 금속 착체는, 하기 일반식 (2)

(R1∼R8은, 수소 원자, 또는 할로겐 원자, 또는 알킬기, 또는 알콕실기, 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다. n은 1∼4의 정수를 나타낸다)로 표시되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 금속 착체에 포함되는 텅스텐 원자의 가수는 0가인 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 착체는, 상기 유기화합물층에 대한 도펀트로서 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자를 사용한 것을 특징으로 하는 발광장치.
청구항 6에 기재된 발광장치를 사용한 것을 특징으로 하는 전기기구.