CN101682957A - 发光元件和显示器件 - Google Patents
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Abstract
一种发光元件，是含有在基板的面内方向以夹着绝缘部的方式设置的发光部和连接部的发光元件，所述发光部具有：底部电极、设置在所述底部电极上的发光层、设置在所述发光层上的第1电荷传输层、和设置在所述第1电荷传输层上的第1上部电极，所述连接部具有：辅助电极、设置在所述辅助电极上、并与所述发光部的第1电荷传输层电连接的第2电荷传输层、和设置在所述第2电荷传输层上的、并与所述发光部的所述第1上部电极电连接的第2上部电极，所述绝缘部使所述发光部的底部电极和所述发光层、与所述连接部的所述辅助电极电绝缘，并且所述第1电荷传输层和第2电荷传输层的相同的HOMO(eV)和LUMO(eV)、与第1上部电极和第2上部电极的相同的功函数Ip(eV)满足下述式的关系：|(|HOMO|－Ip)－(Ip－|LUMO|)|≤0.1eV。
Description
技术领域
本发明涉及利用有机电致发光的发光元件，进而涉及将上述利用有机电致发光的发光元件进行二维排列而构成的显示器件。
背景技术
用2个电极夹持有机物的薄膜并通过外加电压来得到发光(电致发光)的发光元件被称作有机电致发光元件(下文中有时称作“有机EL元件”)。使用有机低分子材料而成的有机EL元件发现于1960年代(参照例如，非专利文献1。)，然后在1980年代开发出了具有实用的工序和特性的元件结构(参照例如非专利文献2。)。使用低分子材料的有机EL元件可以通过真空蒸镀法形成其有机薄膜，可以在真空工序中在杂质和灰尘混入少的条件下制作元件，具有寿命长和像素缺陷少的特征。另外，在1990年代的前半个年代报告了使用高分子材料而成的有机EL元件((参照例如非专利文献3。)。使用高分子材料而成的有机EL元件，可以将通过在溶剂中溶解高分子而得到的溶液或分散液利用湿式法通过涂布来得到其有机薄膜，具有可以在大气压下的简便工序进行、并且材料损失少的特征。无论哪一种有机EL元件都具有依靠自身发光而明亮、视场角依赖性小、容易大面积化和细微排列化等特征，近年来已开发作为显示器的发光源和照明用光源使用。
非专利文献2中出现的初期的有机EL元件使用透明基板，在该基板上叠层透明的底部电极，具有将由有机层发出的光从基板侧射出的结构。作为上部电极使用金属电极等，反射有机层发出的光。该结构的有机EL元件被称作底部发光型有机EL元件。一般作为阳极发挥作用的底部电极选自功函数大的材料，作为阴极发挥作用的上部电极选自功函数小的材料。
与此相对，还有下述结构的有机EL，即在基板上依次层叠不透明电极、有机发光层、透明的上部电极，有机发光层发出的光由透明的上部电极射出。该结构的有机EL元件被称作顶部发光型有机EL元件。
在用于由有机EL元件和驱动有机EL元件的薄膜晶体管(下文中称作TFT)组成的主动矩阵方式有机EL显示器中时，顶部发光型有机EL元件比底部发光型有机EL元件更加合适。即，底部发光型有机EL元件由于发光从基板侧射出，所以像素面积上所有的有机EL发光部的面积被限制在基板上的不透明的TFT、电路布线以外的面积。同时，像素内的TFT、电路布线的面积需要尽可能小，以使有机EL的占有面积变大，因而设计自由度小。而顶部发光型有机EL元件，由于在基板的相反侧，即从上方射出光，所以可以使基板侧的TFT部的面积扩大至像素面积。由此，可以扩大TFT的沟道宽度，增加供给有机EL元件的电流量，或可以增加TFT的个数，形成电流补偿电路，抑制显示器的面内辉度分布。因而可以增加有机EL元件的面积在像素面积中所占的面积，提高显示器的寿命。
另一方面，顶部发光型有机EL元件需要从上部电极射出光，所以上部电极使用透光性高的例如透明电极氧化铟锡(下文中称作ITO)、薄膜金属、薄膜合金。但是，透光性高的电极，由于电阻大，所以存在上部电极容易出现电压梯度，出现电压下降，辉度不均匀的问题。于是，公开了在设置有各发光元件的像素之间，以连接上部电极的状态设置辅助电极，通过该辅助电极来抑制电压降低的方法。
但在各像素上作为共同的连续膜形成有机层的构成中，在辅助电极上的整个面上覆盖有机层。这种情况中，有时会因为辅助电极上的有机层而使辅助电极与上部电极电连接不充分。面对该问题，公开了利用激光除去有机层(专利文献1)、和利用突起结构进行电连接(参照例如专利文献2)等。
但上述专利文献1中记载的照射激光束的方法，增加了照射激光束等的工序，生产效率降低。另外，上述专利文献2中记载的使用隆起结构的方法，使器件结构变得复杂，存在在细小的像素上难以将辅助电极和隆起部的位置对准的问题。
面对上述课题公开了一种发光元件(参照例如专利文献3。)，其特征在于，至少具有第1缓冲层、发光层、和第2缓冲层，在像素部，在上部电极和辅助电极之间夹着显示空穴传输性的第1缓冲层、或显示电子传输性的第2缓冲层、或这两者，并电连接。该构成中，将上部电极作为发光元件部的阴极，向第2缓冲层注入电子。另外，底部电极发挥作为发光元件部的阳极的作用，向第1缓冲层注入空穴。
非专利文献1：M.Pope et at，Journal of Chemical Physics 38号，2042～2043页，1963年
非专利文献2：C.W.Tang，S.A.Vanslyke，Applied Physics Letters 51号，913～915页，1987年
非专利文献3：J.H.Burroughes et al，Nature 347号539～541页，1990年
专利文献1：特开2007-52966号公报
专利文献2：特开2007-93397号公报
专利文献3：特开2007-73499号公报
发明内容
但是上述专利文献3的构成，由辅助电极、上部电极、和缓冲层组成的连接部中，上部电极发挥作用阳极的功能，底部电极发挥作为阴极的功能。例如，在连接部之间仅存在空穴传输性的第1缓冲层时，从功函数小的上部电极注入空穴，存在不能充分注入空穴，电连接不充分的问题。
于是，本发明的目的在于提供电压下降引起的发光不均匀可以得到抑制的顶部发光型有机EL元件。
为了解决上述现有的问题，本发明的发光元件是含有在基板的面内方向以夹着绝缘部的方式设置的发光部和连接部的发光元件，
所述发光部具有：底部电极、
设置在所述底部电极上的发光层、
设置在所述发光层上的第1电荷传输层、和
设置在所述第1电荷传输层上的第1上部电极，
所述连接部具有：
辅助电极、
设置在所述辅助电极上、并与所述发光部的第1电荷传输层电连接的第2电荷传输层、和
设置在所述第2电荷传输层上的、并与所述发光部的所述第1上部电极电连接的第2上部电极，
所述绝缘部使所述发光部的底部电极和所述发光层、与所述连接部的所述辅助电极电绝缘，
并且所述第1电荷传输层和第2电荷传输层的相同的HOMO(eV)和LUMO(eV)、与第1上部电极和第2上部电极的相同的功函数Ip(eV)满足下述式的关系：
|(|HOMO|-Ip)-(Ip-|LUMO|)|≤0.1eV。
另外，所述第1上部电极和所述第2上部电极由连续的层构成较好。进而，所述第1电荷传输层和所述第2电荷传输层由连续的层构成较好。
另外，进一步来说，所述电荷传输层优选由可以传输空穴和电子两者的双极性材料形成。所述电荷传输层含有选自噁二唑衍生物、菲绕啉衍生物、咔唑衍生物、有机金属配合物中的一种以上材料，和选自碱金属或碱土金属等中的一种以上的金属材料较好。
另外，所述第1上部电极和第2上部电极是氧化铟锡，所述电荷传输层含有4，4’-二(N-咔唑基)联苯。
进而，所述电荷传输层是电子传输层较好。
另外，进一步来说，所述第1上部电极和第2上部电极与所述辅助电极由相同材料形成。
另外，还具有用于从多个发光部中选出一个发光部，并使之发光的TFT较好。
另外，本发明所涉及的显示器件，其特征在于，通过将所述发光元件二维排列而构成。
本发明的发光元件，为了从上部电极向发光部的有机发光层注入电荷，而设置有辅助电极、在该辅助电极与上部电极之间夹着电荷传输层的连接部。通过具有上述连接部，在从上部电极向发光部侧的电荷传输层注入电子的同时，从上部电极向连接部侧的电荷传输层注入空穴。该连接部，通过使上部电极的功函数、与电荷传输层的HOMO和LUMO满足规定的关系式而构成，这样可以抑制由于电压下降而导致的发光不均匀。由此可以提供具有优异发光特性的顶部发光型有机EL元件。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的发光元件的从垂直于发光面的方向看到的剖面图。
图2是图1的发光元件的各层的能量图。
图3(a)是显示实施例1的发光元件的从上部电极分别向有机EL部侧和连接部侧注入电荷时的注入阻碍的能量图，(b)是显示比较例1的发光元件的从上部电极分别向有机EL部侧和连接部侧注入电荷时的注入阻碍的能量图。
符号说明
10 发光元件
11 基板
12 底部电极
13 有机发光层
14 电荷传输层
15 上部电极
16 绝缘部
17 电源
20 有机EL部(发光部)
22 辅助电极
26 平坦化层
30 连接部
40 TFT部
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式所涉及的发光元件进行说明。另外，在附图中对实质上相同的部件使用相同的标记。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1所涉及的发光元件10的垂直发光面的方向的剖面图。在该发光元件10中，在基板11上依次设置有TFT部40、和平坦化层26，在平坦化层26上的面内方向，以夹着绝缘部16的方式设置有有机EL部(发光部)20和连接部30。有机EL部20通过依次层叠底部电极12、有机发光层13、第1电荷传输层14、第1上部电极15而构成。另外，连接部30通过依次层叠辅助电极22、第2电荷传输层14、第2上部电极15而构成。另外，有机EL部20和连接部30被设置在它们之间的绝缘部16电绝缘。在本发明的实施方式1的发光元件10中，第1上部电极15和第2上部电极15由连续的同一层构成。另外第1电荷传输层14和第2电荷传输层14由连续的同一层构成。这里，有机EL部20的底部电极12和有机发光层13与连接部30的辅助电极22之间被绝缘部16绝缘。
该发光元件10，如图2的能量图所示，以有机EL部20的底部电极12作为阳极，以连接部30的辅助电极22作为阴极，在两者之间连接直流电源17，外加电压从而使之发光。此时，在有机EL部20中，空穴由底部电极12流入到有机发光层13中，另一方面，电子从上部电极15介由电荷传输层14流入到有机发光层13中，从而在有机发光层13中发光。
该发光元件10中，在有机EL部20和连接部30中连续存在的电荷传输层14的HOMO(eV)和LUMO(eV)、与上部电极15的功函数Ip(eV)满足下述式的关系。
|(|HOMO|-Ip)-(Ip-|LUMO|)|≤0.1eV
该关系式表示：上部电极15的能级和电荷传输层14的HOMO之间的差(|HOMO|-Ip)、与上部电极15的能级和电荷传输层14的LUMO之间的差(Ip-|LUMO|)两者的差值在0.1eV以内。即，在图2的能量图中，上部电极15的能级位于电荷传输层14的HOMO与LUMO的接近中间的位置。
通过构成满足上述关系式的连接部30，从而使电子的从上部电极15向有机EL部20侧的电荷传输层14的注入阻碍、与空穴从上部电极15向连接层30侧的电荷传输层14的注入阻碍的、各电荷注入阻碍的大小程度基本相同。
因此，容易从上部电极15分别向有机EL部20侧和连接部30侧注入电荷。由此通过连接部30可以充分确保与上部电极15电连接，所以有机EL部20中能够充分进行电荷注入，使发光容易。
另外，该发光元件10中，借助薄膜晶体管(TFT)从多个有机EL部20中选出1个有机EL部。TFT部40具有至少一个TFT，并被设置在基板11上。另外，在TFT部40上设置有平坦化层26，从而在TFT部40上形成平面。有机EL部20和连接部30被配置在平坦化层26所形成的平面上的平面内的所有方向上。
下面，对构成该发光元件10的各构成部件进行以下说明。
<基板>
作为基板11没有特殊限定，可以使用例如玻璃基板、石英基板等。另外，也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜等塑料基板，使有机EL具有弯曲性。本发明的发光元件的结构，如前面所述，对顶部发光型有机EL元件效果明显，所以也可以使用不透明的塑料基板、金属基板。
<TFT部>
有机EL部20是通过薄膜晶体管(TFT)以主动矩阵(active matrix)方式驱动的。TFT部40具有用于选择并驱动有机EL部20的至少一个TFT。在图1中，该TFT是顶栅型。该TFT在源区、漏区、和通道(channel)形成区域上介由栅绝缘膜形成栅极，由与源区电连接的源极、与漏区电连接的漏极构成。另外，TFT的构成没有特别限定，例如可以是底部发光型，也可以是顶部发光型。
<平坦化层>
平坦化层26被设置在TFT部40上，在使TFT部40的上部的凹凸平坦化的同时，使TFT部40与、有机EL部20和连接部30电绝缘。在平坦化层26上设置有连接TFT部40的源极和有机EL部20的底部电极12的连通孔。作为平坦化层26的材料没有特殊限定，可以使用聚酰亚胺等有机材料、或氧化硅(SiO2)等无机材料。
<绝缘部>
绝缘部16被设置在平坦化层26上，划分出设置有机EL部20的区域和设置连接部30的区域。该绝缘部16在确保上部电极15和底部电极12的绝缘性的同时，可以准确地使发光元件10的发光区域的形状制成所希望的形状。对绝缘部16的材料没有特殊限定，可以使用聚酰亚胺等有机材料、或氧化硅(SiO2)等无机材料。
<有机EL部>
有机EL部20具有在平坦化层26上依次层叠例如作为阳极的底部电极12、有机发光层13、电荷传输层14、和作为阴极的上部电极15的结构。在该实施方式中，电荷传输层14和上部电极15跨越多个像素，在整个面上作为共通层而形成。
下面对构成有机EL部20的各层予以说明。
<底部电极>
作为底部电极12不特别限定，但可以优选使用具有导电性，同时具有反射性的金属。可以使用例如银、铝、镍、铬、钼、铜、铁、铂、钨、铅、锌、锡、锑、锶、钛、锰、铟、锌、钒、钽、铌、镧、铈、钕、钐、铕、钯、铜、镍、钴、钼、铂、硅中的任一种金属、它们的合金、以及它们的叠层体。另外，还可以将上述具有反射性的金属与例如氧化铟锡、氧化铟锌等透明电极层叠，作为由多层构成的底部电极而构成。
<有机发光层>
作为有机发光层13没有特殊限定，可以是由有机物材料构成的发光层1层，另外也可以是至少含有1层发光层的多层叠层体。另外，如果含有至少1层发光层，就也可以还含有含无机材料的层。另外，使用的有机层可以是低分子有机化合物、也可以是高分子有机化合物。低分子有机材料没有特殊限定，但优选通过电阻加热蒸镀法来形成。高分子有机材料没有特殊限定，但优选由溶液通过旋转浇铸法等浇铸法、浸涂等涂布法、喷墨法等湿式印刷法来形成。
作为发光层使用的有机物材料的具体例，可以使用例如在特开平5-163488号公报所记载的oxynoid化合物、苝化合物、香豆素化合物、氮杂香豆素化合物、噁唑化合物、噁二唑化合物、perynone化合物、吡咯并吡咯化合物、萘化合物、蒽化合物、芴化合物、荧蒽化合物、并四苯、芘化合物、晕苯化合物、喹诺酮化合物、氮杂喹诺酮(azaquinolone)化合物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、罗丹明化合物、1，2-苯并菲化合物、菲化合物、环戊二烯化合物、1，2-二苯乙烯化合物、二苯基苯醌化合物、苯乙烯基化合物、丁二烯化合物、双氰亚甲基吡喃化合物、双氰亚甲基噻喃化合物、荧光黄化合物、吡喃鎓化合物、噻喃鎓化合物、硒代吡喃鎓化合物、碲代吡喃鎓化合物、芳香族醛连氮化合物、低聚苯(Oligophenylene)化合物、噻吨酮化合物、蒽化合物、花青化合物、吖啶化合物、8-羟基喹啉化合物的金属配合物、2，2’-联吡啶化合物的金属配合物、西佛(schiff)盐与III金属的配合物、8-羟基喹啉化合物(oxine)的金属配合物、稀土类配合物等荧光物质。发光层可以通过蒸镀法、旋涂法、浇铸法等来形成。
另外，有机发光层13可以不仅具有发光层，还可以由空穴传输层、电子传输层等电荷传输层与发光层的叠层结构构成。
<电荷传输层>
电荷传输层14优选具有可传输电子和空穴两方的双极性。作为该电荷传输层14可以由选自噁二唑衍生物、菲绕啉衍生物、咔唑衍生物、有机金属配合物中的一种以上材料构成的有机材料，与碱金属或碱土金属等金属材料构成。
(a)作为噁二唑衍生物的具体材料，优选使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称PBD)(功函数：5.9eV，能隙Eg：3.5eV，HOMO：-5.9eV，LUMO：-2.4eV)、或1，3-二[5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称OXD-7)(功函数：5.9eV，能隙Eg：3.7eV，HOMO：-5.9eV，LUMO：-2.2eV)。
(b)作为菲绕啉衍生物的具体材料，优选使用浴铜灵(简称：BCP)(功函数：7.0eV，能隙：3.5eV，HOMO：-7.0eV，LUMO：-3.5eV)。
(c)作为咔唑衍生物的具体材料优选使用4，4’-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)(功函数：6.3eV，能隙：3.2eV，HOMO：-6.3eV，LUMO：-3.1eV)，或4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯基胺(简称：TCTA)(功函数：5.7eV，能隙：3.3eV，HOMO：-5.7eV，LUMO：-2.4eV)。
作为金属配合物的具体材料优选使用三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alg3)(功函数：6.0eV，能隙Eg：2.7eV，HOMO：-6.0eV，LUMO：-3.3eV)，或者二(2-甲基-8-羟基喹啉)-(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)(功函数：5.9eV，能隙Eg：2.9eV，HOMO-5.9eV，LUMO：-3.0eV)。
作为构成电荷传输层14的金属材料，可以使用碱金属或碱土金属。没有特殊限定，但作为上述金属材料优选使用锂、铷、铯、钙、钡。
<顶部电极>
作为上部电极15没有特殊限定，可以使用氧化铟锡(ITO)(功函数Ip：4.6eV)、氧化铟锌(IZO)。
该上部电极15，虽然没有特殊限定，但优选使用DC溅射法、RF溅射法、磁控溅射法、ECR溅射法、等离子体辅助蒸镀法等来形成。
<连接部>
连接部30是在基板11上以与上述有机EL部20在同一个平面内夹着绝缘部16的方式设置的。另外，连接部30是依次层叠辅助电极22、电荷传输层14、上部电极15而构成的。另外，电荷传输层14和上部电极15优选分别连接有机EL部20的电荷传输层14和顶部电极而构成。该连接部30，辅助电极22介由电荷传输层14与上部电极15电连接。由此可以抑制上部电极15电压降低。
<辅助电极>
辅助电极22被设置在平坦化层26上。作为辅助电极22没有特殊限定，可以使用例如银、铝、镍、铬、钼、铜、铁、铂、钨、铅、锌、锡、锑、锶、钛、锰、铟、锌、钒、钽、铌、镧、铈、钕、钐、铕、钯、铜、镍、钴、钼、铂、硅中的任一种金属、它们的合金、以及它们的叠层体。另外，还可以是氧化铟锡、氧化铟锌等透明电极，也可以与上述金属层叠使用。
<电荷传输层>
连接部30中的电荷传输层14可以使用与有机EL部20中的电荷传输层14同样的层。另外，连接部30中的电荷传输层14还可以与有机EL部20中的电荷传输层14连续形成。
<顶部电极>
连接部30中的上部电极15可以使用与有机EL部20中的上部电极15同样的电极。另外，连接部30中的上部电极15与有机EL部20中的上部电极15电连接。进而，连接部30中的上部电极15也可以与有机EL部20中的上部电极15连续形成。
<电荷传输层的HOMO(eV)和LUMO(eV)、与顶部电极的功函数Ip(eV)之间的关系式>
实施方式1中的发光元件10，其特征在于，有机EL部20的电荷传输层14和连接部30的电荷传输层14的相同的HOMO(最高电子填充轨道能级)(eV)和LUMO(最低电子空轨道能级)(eV)、与有机EL部20的上部电极15和连接部30的相同的功函数Ip(eV)满足下述式的关系。
|(|HOMO|-Ip)-(Ip-|LUMO|)|≤0.1eV
该关系式表示上部电极15的能级(-Ip)和电荷传输层14的HOMO之间的差(|HOMO|-Ip)、与上部电极15的能级(-Ip)和电荷传输层14的LUMO之间的差(I p-|LUMO|)，两者的差值在0.1eV以内。即，在图2的能量图中，上部电极15的能级位于电荷传输层14的HOMO与LUMO的接近中间的位置。
(实施例1)
实施例1的发光元件对实施方式1所涉及的发光元件示出了具体构成。该发光元件在基板的面内方向上以有机EL部(发光部)和连接部夹着绝缘部的方式分别设置各结构部而构成。另外，作为基板11使用玻璃基板(松浪ガラス制平坦玻璃)。
(绝缘部)
在玻璃基板(松浪ガラス制平坦玻璃)上形成绝缘层，然后构图而形成绝缘部16，由绝缘部16划分出设置有机EL部20的区域和设置连接部30的区域。
<有机EL部(发光部)>
(a)在玻璃基板(松浪ガラス制平坦玻璃)上使用溅射法将由97％的钼、3％的铬构成的合金电极(MoCr)制成厚100nm的膜，使用光刻法构图成规定形状，作为底部电极12的底层。
(b)然后使用溅射法制成氧化铟锡(ITO)的膜，使用光刻法构图成规定的阳极形状，作为底部电极12的上层。由此形成具有上下2层的底部电极12。
(c)然后作为有机发光层13形成下面的3层。
(1)首先利用旋涂法形成60nm厚的PEDOT(商品名：Baytron P AI4083，テイ一エ一ケミカル制)，然后在电热板上在温度200℃下加热10分钟，作为空穴注入层而形成。
(2)接着利用旋涂法由聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)/(4，4’-(N-(4-异丁基苯基))二苯基胺)](American Dye Source制)的甲苯溶液形成20nm厚，然后在氮气中电热板上在温度200℃下加热30分钟作为空穴传输层而形成。
(3)接着利用旋涂法由交替共聚的聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)/(苯并[2，1，3]噻二唑-4，7-二基)](American Dye Source制)的二甲苯溶液形成70nm厚，然后在电热板上在温度130℃下加热10分钟，作为发光层而形成。
由以上步骤形成了具有3层结构的有机发光层13。
(d)将钡和Alq3按照体积比5∶100进行共蒸镀，形成膜厚20nm的电荷传输层14。
(e)最后通过使用等离子体辅助蒸镀法(制膜装置(住友重工业制)，作为上部电极15而形成厚100nm的氧化铟锡(ITO)。
由以上步骤制作了有机EL部20。
<连接部>
下面，对连接部的制作方法进行以下说明。
(1)在上述玻璃基板上，作为辅助电极22的底层，利用溅射法制成厚100nm的由97％的钼、3％的铬构成的合金电极，使用光刻法构图成规定形状。
(2)然后使用溅射法形成氧化铟锡的膜作为辅助电极22的上层，使用光刻法构图成规定的阳极形状。由此形成具有上下2层结构的辅助电极22。
(3)接着，以分别与有机EL部20的电荷传输层14和上部电极15连续的方式依次形成电荷传输层14和上部电极15。
另外，这里虽然分别对上述有机EL部的各层的制作进行了说明，但上述与有机EL部的各层连续的层的制作实质上是同时叠层形成的。
由此制作了连接部30。
如上面那样形成有机EL部20和连接部30，从而制作发光元件。
<评价>
以连接部30的辅助电极22作为阴极，以有机EL部20的底部电极12作为阳极，外加电压，则电子从上部电极15注入到有机EL部20侧的电荷传输层14，另一方面，空穴从上部电极15注入到连接部30侧的电荷传输层14。由此，有机发光层13发光，测定其发光辉度和电流密度。结果显示出发光效率为11cd/A、驱动电压为6.3eV(10mA/cm2时)，得到了良好的发光。
另外，使用大气压光电子分光器(理研计器)，测定ITO电极、Alq3膜、BCP膜的功函数。结果ITO电极的功函数为4.6eV，Alq3的功函数为6.0eV，BCP膜的功函数为6.7eV。
另外，测定光吸收波谱的吸收端，从而确定Alq3膜、BCP膜的能隙Eg。结果，Alq3膜的能隙Eg为2.7eV，BCP膜的能隙Eg为3.5eV。
图3(a)是实施例1的发光元件10的外加电压前的各层的能量图。如图3(a)的能量图所示，电子从上部电极15向有机EL部20侧的电荷传输层14注入的的注入阻碍为1.3eV。另一方面，空穴从上部电极(ITO)15向连接部30侧的电荷传输层14注入的注入阻碍为1.4eV。因此，可以从上部电极15向有机EL部20的有机发光层13充分注入电子，且可以实现上部电极15与辅助电极22之间的充分电连接。
即，必要的是从上部电极15向有机EL部20侧的电荷传输层14注入电子，同时从上部电极15向连接部30侧的电荷传输层14注入空穴。因此，上部电极15的能级(-功函数Ip)优选位于上部电极15和辅助电极22之间的电荷传输层14的HOMO与LUMO的中间位置。另外，设置在上部电极15和辅助电极22之间的电荷传输层14优选具有双极性即可以传输空穴和电子两种电荷。
(比较例1)
比较例1的发光元件，作为菲绕啉衍生物浴铜灵(BCP)(功函数：7.0eV，能隙：3.5eV，HOMO：-7.0eV，LUMO：-3.5eV)和钡的共蒸镀膜而形成连接有机EL部和连接部的电荷传输层。除了改变该电荷传输层的材料以外，其他与实施例1的条件相同，从而制作发光元件。对该发光元件与实施例1同样进行测定，测定结果为发光效率为2.6cd/A，驱动电压为12.3V(10mA/cm2时)，发光弱。
如图3(b)的能量图所示，比较例1的发光元件，电子从上部电极15向有机EL部20侧的电荷传输层14注入的注入阻碍为1.4eV，空穴向连接部30侧的电荷传输层14注入的注入阻碍为2.1eV。因此，从上部电极15向连接部30侧的空穴注入不充分，上部电极15和辅助电极22之间的电连接不充分，可以认为比较例1的发光弱。
产业可利用性
本发明的发光元件，由于可以得到分布无偏差的均匀发光，所以适合在组合有TFT的主动矩阵方式有机EL显示器中使用。
Claims (10)
1.一种发光元件，是含有在基板的面内方向以夹着绝缘部的方式设置的发光部和连接部的发光元件，其特征在于，
所述发光部具有：
底部电极、
设置在所述底部电极上的发光层、
设置在所述发光层上的第1电荷传输层、和
设置在所述第1电荷传输层上的第1上部电极，
所述连接部具有：
辅助电极、
设置在所述辅助电极上、并与所述发光部的第1电荷传输层电连接的第2电荷传输层、和
设置在所述第2电荷传输层上的、并与所述发光部的所述第1上部电极电连接的第2上部电极，
所述绝缘部使所述发光部的底部电极和所述发光层与所述连接部的所述辅助电极电绝缘，
并且所述第1电荷传输层和第2电荷传输层的相同的HOMO(eV)和LUMO(eV)与第1上部电极和第2上部电极的相同的功函数Ip(eV)满足下述式的关系：
|(|HOMO|-Ip)-(Ip-|LUMO|)|≤0.1eV。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第1上部电极和所述第2上部电极由连续的层构成。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第1电荷传输层和所述第2电荷传输层由连续的层构成。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述电荷传输层由能够传输空穴和电子两者的双极性材料形成。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其特征在于，所述电荷传输层含有选自噁二唑衍生物、菲绕啉衍生物、咔唑衍生物、有机金属配合物中的一种以上材料和选自碱金属或碱土金属等中的一种以上金属材料。
6.根据权利要求4所述的发光元件，其特征在于，所述第1上部电极和第2上部电极是氧化铟锡，所述电荷传输层含有4，4’-二(N-咔唑基)联苯。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述电荷传输层是电子传输层。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第1上部电极和第2上部电极、与所述辅助电极由相同材料形成。
9.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，还具有用于从多个发光部中选出一个发光部并使之发光的TFT。
10.一种显示器件，其特征在于，通过使权利要求1～9的任一项所述的所述发光元件二维排列而构成。
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