CN111903189B - 发光元件以及发光元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
发光元件(1)在阳极(16)与阴极(11)之间具备有：发光层(13)、空穴传输层(14)、电子传输层(12)。发光层(13)包含：QD荧光体颗粒(13A)、传输通过空穴传输层(14)传输的空穴的空穴传输物质(13B)、传输通过电子传输层(12)传输的电子的电子传输物质(13C)以及感光性主体材料(13D)。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含量子点(Quantum Dot，QD)荧光体颗粒的发光元件等。
背景技术
近年来，作为例如显示装置的光源，使用了包含QD荧光体颗粒(也称为半导体纳米颗粒荧光体)的发光元件。专利文献1中公开了这样的显示装置的一个例子。专利文献1的显示装置的目的在于产生具有高色纯度的单色光或白光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开专利公报“特开2017-62482号公报”
发明内容
本发明所要解决的技术问题
但是，在现有技术中，如专利文献1那样，由于在发光层中使用了载流子传输性不足的感光性主体，因此从电极提供的电子或空穴的传输性不足。结果，被提供至QD荧光体颗粒的空穴数量和的电子数量之间的平衡降低，存在包含QD荧光体颗粒的发光元件的发光效率低，并且包含QD荧光体颗粒的发光元件的寿命缩短的问题。
本发明的一个方式的一个目的在于，实现一种具有高发光效率且耐久性高的发光元件以及该发光元件的制造方法。
解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的一个方式涉及的发光元件，在阳极与阴极之间具备：发光层；空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，所述发光层包含：感光性主体材料；量子点荧光体颗粒，其随着空穴与电子的结合而发光；以及空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子。
另外，为了解决上述问题，本发明的一个方式涉及的发光元件的制造方法中，所述发光元件在阳极与阴极之间具有：发光层；空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，所述制造方法包含：发光层成膜工序，在所述发光层成膜工序中，成膜所述发光层，所述发光层成膜工序包含如下工序：涂布工序，在所述涂布工序中，在基材上涂布下述液体，所述液体包含感光性主体材料；随着空穴与电子的结合而发光的量子点荧光体颗粒；以及空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子；曝光工序，在所述曝光工序中，使所述感光性主体材料曝光；以及显影工序，在所述显影工序，使所述感光性主体材料显影，在使所述感光性主体材料显影的同时，所述发光层被图案化。
发明效果
根据本发明的一个方式的发光装置，可以实现具有高发光效率且耐久性高的发光元件以及发光元件的制造方法。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的发光装置的概略构成的图。
图2是示出上述发光装置所具备的发光元件1的概略构成的图。
图3的(a)～(f)是用于说明上述发光装置的制造方法的工序剖视图。
图4是示出上述发光装置的制造方法的一个例子的流程图。
图5是示出在上述发光装置的制造工序中，在制造发光层时所使用的发光层的制造装置的模块图。
图6是示出第二实施方式涉及的发光元件的概略构成的图。
图7是示出第三实施方式涉及的发光元件的概略构成的图。
图8是示出第四实施方式涉及的发光元件的概略构成的图。
图9是示出第五实施方式涉及的发光装置的概略构成的图。
图10是示出第六实施方式涉及的发光装置的概略构成的图。
图11是示出第七实施方式涉及的发光装置的概略构成的图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，参照附图详细地说明本发明的第一实施方式。发光装置100是具有后述的多个发光元件1并发光的装置。发光装置100可以优选地应用于例如显示装置等。省略说明发光装置100所具备的各部件中的与第一实施方式无关的部件。这些省略说明的部件也可以理解为与公知的部件相同。此外，应当注意，每个附图概略地说明了每个部件的形状、结构以及位置关系，并且不一定按比例描绘。
(发光装置100的构成)
图1是示出本实施方式的发光装置100的概略构成的图。如图1所示，在发光装置100中，在形成有未图示的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)的基板B上形成有多个发光元件1。发光装置100具备有用于防止电极之间的短路的边缘罩2。在发光装置100中，由边缘罩2包围的区域是每种颜色的像素区域(子像素)，且发光装置100包括红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP。在发光装置100中，针对红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP的每一个形成发光元件1。此外，针对红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中的每一个而形成的发光元件1的电子传输层12在发光装置100中共用，但也可以针对红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中的每一个分别形成电子传输层12。
(发光元件1的构成)
图2是示出本实施方式的发光元件1的概略构成的图。如图2所示，发光元件1依次具备有阴极11、电子传输层(ETL：Electron Transport Layer)12、发光层13、空穴传输层(HTL：Hole Transport Layer)14、空穴注入层(HIL：Hole Injection Layer)15以及阴极16。阴极11～阳极16由设置在阳极16下方的基板B支承。以下，将从阳极16朝向阴极11的方向称为上方向。此外，将与上方向相反的方向称为下方向。并且，在本发明的一个方式的发光元件中，可以在阴极11与电子传输层12之间设置电子注入层(Electron InjectionLayer，EIL)。
阴极11(Cathode)是提供电子的电极。阴极11例如由Mg-Ag合金制成。阴极11是透过从发光层13发出的光的透光性电极。发光装置100构成为将从发光层13发出的光向上射出的顶部发射型发光装置。
阳极16(Anode)是提供空穴的电极。阳极16例如由下层为Ag-Pd-Cu合金(APC)且上层为ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)的层叠结构构成。阳极16是反射从发光层13发出的光的反射性电极。根据该配置，可以使从发光层13发出的光中的朝向下方向的光由阳极16反射。结果，可以使由阳极16反射的光朝向阴极11(上方向)。因此，可以提高从发光层13发出的光的利用效率。
电子传输层12是将由阴极11提供的电子传输至发光层13的层。电子传输层12包含电子传输性优异的材料。通过电子传输层12，可以促进电子从阴极11提供至发光层13。电子传输层12也可以兼用作电子注入层(Electron Injection Layer，EIL)。电子传输层12可以是单层，也可以是多层。电子传输层12也可以包含ZnO纳米颗粒、Alq3、PBD、TPBi、BCP、Balq或CDBP等。
空穴注入层15是促进由阳极16提供的空穴注入到发光层13的层。空穴注入层15包含空穴注入性优异的材料。空穴注入层15可以包含PEDOT/PSS，并且也可以包含例如Clevios(注册商标)AI4083。
空穴传输层14是将由空穴注入层15注入的空穴传输至发光层13的层。空穴传输层14包含空穴传输性优异的材料。通过空穴注入层15和空穴传输层14，可以促进空穴从阳极16提供至发光层13。空穴传输层14可以是单层，也可以是多层。
空穴传输层14可以包含有机材料，例如PVK、poly-TPD、CBP、NPD或TFB等。此外，空穴传输层14可以包含NiO或MoO3等的无机材料。
发光层13包含有QD荧光体颗粒13A(量子点荧光体颗粒)、空穴传输物质13B、电子传输物质13C和感光性主体材料13D。
QD荧光体颗粒13A随着由阳极16(正极，Anode)提供的空穴(空孔，Hole)与由阴极11(负极，Cathode)提供的电子(自由电子)的结合而发光。QD荧光体颗粒13A的材料是具有价带能级和导带能级的发光材料(例如，无机发光材料)。在QD荧光体颗粒13A中，随着空穴和电子的结合而产生激子(Exciton)。随着激子失活，QD荧光体颗粒13A发光。更具体地，当从价带能级激发到导带能级的激子跃迁到价带能级时，QD荧光体颗粒13A发光。
作为一个例子，QD荧光体颗粒13A的材料也可以是选自由“InP、InN、InAs、InSb、InBi、ZnO、In2O3、Ga2O3、ZrO2、In2S3、Ga2S3、In2Se3、Ga2Se3、In2Te3、Ga2Te3、CdSe、CdTe和CdS”组成的组中的至少一种材料(半导体材料)。更具体地，上述半导体材料的纳米级晶体(半导体晶体)被用作QD荧光体颗粒13A的材料。
另外，QD荧光体颗粒13A可以是核-壳结构，例如，也可以是CdSe/ZnSe、CdSe/ZnS、CdS/ZnSe、CdS/ZnS、ZnSe/ZnS、InP/ZnS或ZnO/MgO等的核-壳结构。
在图2中，示出了球形QD荧光体颗粒13A。然而，QD荧光体颗粒13A的形状不限于球形。例如，QD荧光体颗粒13A的形状可以是棒状也可以是线状。也可以将公知的任意形状应用于QD荧光体颗粒13A的形状。
由于QD荧光体颗粒13A具有高发光效率，因此优选用于提高发光元件1的发光效率。另外，通过调整QD荧光体颗粒13A的尺寸(例如，粒径)，可以控制QD荧光体颗粒13A的能带间隙。即，通过调整QD荧光体颗粒13A的粒径，可以控制从QD荧光体颗粒13A发出的光的波长(更具体地，波长光谱)。
具体地，随着QD荧光体颗粒13A的尺寸减小，可以进一步缩短从该QD荧光体颗粒13A发出的光的峰值波长(在波长光谱中获得的强度峰值的波长)。
空穴传输物质13B是将由空穴传输层14传输至发光层13的空穴传输至QD荧光体颗粒13A的物质。作为一个例子，空穴传输材料13B的材料可以使用咔唑衍生物、三唑衍生物、恶二唑衍生物、咪唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物和吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳胺衍生物、氨基取代的查尔酮衍生物、恶唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、衍生物、衍生物、硅氮烷衍生物、卟啉化合物、苯胺系共聚物以及导电性聚合物低聚物，特别是可以使用噻吩低聚物等。其中，优选使用芳香族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物，更优选使用芳族叔胺化合物，但不限于此。此外，还可以使用将这些材料导入到高分子链中的高分子材料、或将这些材料用作高分子主链中的高分子材料，但不限于此。
当使用了上述空穴传输物质13B时，空穴迁移率高并且HOMO(最高占据分子轨道：Highest Occupied Molecular Orbital)能级低，因此可以降低空穴从阳极16传输到QD荧光体颗粒13A的势垒。
电子传输物质13C是将由电子传输层12传输的电子传输到QD荧光体颗粒13A的物质。作为一个例子，电子传输物质13C的材料可以使用恶二唑衍生物、硝基取代的芴衍生物、二苯基醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳二亚胺、芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和蒽酮衍生物等。另外，作为电子传输物质13C的材料，还可以使用在恶二唑衍生物中用硫原子取代恶二唑环的氧原子而得到的噻二唑衍生物或具有作为吸电子基被知晓的喹喔啉环的喹喔啉衍生物。此外，作为电子传输物质13C的材料，还可以使用将这些材料导入到高分子链中的高分子材料、或将这些材料导入到高分子主链中的高分子材料，但不限于此。
当使用了上述电子传输物质13C时，电子迁移率高并且LUMO(最低未占据分子轨道：Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能级低，因此可以降低电子从阴极11传输到QD荧光体颗粒13A的势垒。
感光性主体材料13D是用于通过曝光和显影来图案化发光层13的材料。感光性主体材料13D也可以包含有例如SU-8(日本化药株式会社制造)、KI系列(日立化成株式会社制造)、AZ光致抗蚀剂(默克制造)、Sumiresist(住友化学株式会社制造)等感光性树脂。此外，感光性主体材料13D也可以包含光聚合引发剂。
在发光层13中，空穴传输物质13B与电子传输物质13C的混合量优选为，空穴传输物质13B的质量％:电子传输物质13C的质量％＝1:0.25～4的比例。当空穴传输物质13B与电子传输物质13C的混合比在上述范围内时，空穴或电子被顺利地传输至QD荧光体颗粒13A，从而载流子平衡变好。另一方面，当空穴传输物质13B和电子传输物质13C的混合比在上述范围之外时，空穴或电子不能顺利地传输到QD荧光体颗粒13A，导致载流子平衡变差。
在发光元件1中，通过在阳极16和阴极11之间施加正向电压(使阳极16的电位高于阴极11的电位)，由此，电子从阴极11提供至发光层13且空穴从阳极16提供至发光层13。从阴极11提供的电子在发光层13中经由电子传输物质13C被传输至QD荧光体颗粒13A。另外，从阳极16提供的空穴在发光层13中经由空穴传输物质13B被传输至QD荧光体颗粒13A。结果，在QD荧光体颗粒13A中，空穴和电子结合并发光。也可以由上述TFT控制上述电压的施加。
以此方式，发光层13通过电致发光(Electro-Luminescence，EL)(更具体地，注入型EL)而发光。发光层13作为自发光的发光元件起作用。根据发光层13，不需要使用以往的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为例如显示装置等的各种装置的光源(例如，背光源)。因此，可以实现进一步小型化上述各种装置。
如上所述，在发光元件1中，发光层13包含有随着空穴与电子的结合而发光的QD荧光体颗粒13A、传输通过空穴传输层14传输的空穴的空穴传输物质13B、传输通过电子传输层12传输的电子的电子传输物质13C以及感光性主体材料13D。通过上述构成，当使用载流子传输性不足的感光性主体材料制造发光层13时，在发光层13中，可以通过空穴传输物质13B将空穴传输到QD荧光体颗粒13A，并且，可以通过电子传输物质13C将电子传输到QD荧光体颗粒13A。即，可以同时改善发光层13内部的空穴和电子的传输性。因此，可以调整被提供至QD荧光体颗粒13A的空穴量与电子量之间的平衡。结果，可以提高QD荧光体颗粒13A的发光效率，并且可以延长包含QD荧光体颗粒13A的发光元件1的寿命。
此外，本发明的发光装置不限于发光层13包含空穴传输物质13B和电子传输物质13C两者的构成。在本发明一个方式的发光装置中，为了调整被提供至QD荧光体颗粒13A的空穴量与电子量之间的平衡，也可以是仅具备空穴传输物质13B和电子传输物质13C中的任一个的构成。但若是包含空穴传输物质13B和电子传输物质13C两者的构成，则被优选，这是因为可以进一步提高QD荧光体颗粒13A的发光效率。
此外，本发明的一个方式的发光元件也可以是不包含空穴注入层15的构成。
此外，在本发明的一个方式的发光元件中，空穴传输层14中包含的具有空穴传输性的物质也可以是与发光层13中包含的空穴传输物质13B相同的物质。由此，在空穴传输层14和发光层13之间，HOMO能级没有差异(换句话说，空穴传输层14的HOMO能级和发光层13的HOMO能级在同一能级)。结果，可以消除用于将空穴从空穴传输层14传输到发光层13时的势垒，从而可以以低电压驱动发光元件1。
同样地，电子传输层12中包含的具有电子传输性的物质也可以是与发光层13中包含的电子传输物质13C相同的物质。由此，在电子传输层12和发光层13之间的LUMO能级没有差异(换句话说，电子传输层12的LUMO能级和发光层13的LUMO能级处于同一水平)。结果，可以消除当将电子从电子传输层12传输到发光层13时的势垒，从而可以以低电压驱动发光元件1。
此外，在本发明的一个方式的发光元件中，空穴传输层14中包含的具有空穴传输性的物质也可以是与发光层13所包含的空穴传输物质13B不同的物质。由此，可以通过适当地改变空穴传输物质13B来调整载流子的传输性。此外，电子传输层12中包含的具有电子传输性的物质也可以是与发光层13中包含的电子传输物质13C不同的物质。
(发光元件1的制造方法)
接着，参照图3～5，说明本实施方式涉及的发光装置100的制造方法。图3的(a)～(f)是用于说明发光装置100的制造方法的工序剖视图。图4是示出本实施方式涉及的发光装置100的制造方法的一个例子的流程图。
首先，制作具备有TFT以及与该TFT连接的各种配线的基板B，并在基板B上形成电连接至TFT的阳极16(S10)。接着，将边缘罩2形成于阳极16(S12)。接下来，在阳极16的上层，以下至上依次形成空穴注入层15和空穴传输层14(S14)。由此，获得图3的(a)所示的结构。到目前为止的每个元件的制造方法也可以适当地采用以往已知的方法。
接着，说明发光层13的成膜方法(发光层成膜工序)。使用分散有量子点的感光性主体材料并通过光刻法来制造发光层13。首先，如图3的(b)所示，将包含红色QD荧光体颗粒13Ar(红色像素区域RP的QD荧光体颗粒13A)、空穴传输物质13B、电子传输物质13C和感光性主体材料13D在内的液体L涂布到作为基材的空穴传输层14上(S16，涂布工序)。并且，在图3中，为了简化，未示出空穴传输物质13B和电子传输物质13C。也可以使用包含旋涂法、喷涂法、流延法、喷墨法的印刷法等已知方法来实施液体L的涂布。
也可以适当地选择QD荧光体颗粒13A相对于感光性主体材料13D的浓度，以能容易地进行涂布并且可以获得期望的膜厚。具体而言，QD荧光体颗粒13A相对于感光性主体材料13D的浓度优选在0.1～50wt％的范围内。如果小于上述浓度，则不能充分获得期望的发光特性，并且不能形成发光元件的发光层。此外，如果其超过上述范围，则量子点成分增加，可能会损害所形成的膜的稳定性，并且使平坦性和图案化精度劣化。
接下来，如图3的(c)所示，在通过涂布液体L而形成的膜的上方设置掩模图案M(S18)，并且从掩模图案M的上方照射光，以曝光感光性主体材料13D(S20，曝光工序)。即，在感光性主体材料13D上方不具有掩模图案M的位置处形成曝光区域，并且在感光性主体材料13D上方具有掩模图案M的位置处形成非曝光区域。曝光时的光也可以是例如i线(波长365nm)，但是也可以根据材料适当地选择。此外，从提高图案精度和减少减膜的角度出发，曝光量优选为20mJ/cm2以上。此外，从抑制接触增加和减少对其他部件的损坏的观点出发，曝光量优选为1000mJ/cm2以下。
此时，掩模图案M设置在绿色像素区域GP、蓝色像素区域BP和边缘罩2的上方。因此，形成为照射到绿色像素区域GP、蓝色像素区域BP和边缘罩2的光被掩模图案M遮挡的非曝光区域。因此，仅形成在红色像素区域RP中的空穴传输层14上的感光性主体材料13D被曝光而形成为曝光区域。通过使曝光区域中的感光性主体材料13D的变质来形成发光层13。
接着，用显影液清洗感光性主体材料13D以去除感光性主体材料13D(S22，显影工序)。上述显影液可以根据感光性主体材料13D的种类适当选择，在本实施方式中，使用TMAH作为显影液。此处，感光性主体材料13D是通过被曝光而具有难溶于显影液的特性的负型感光性主体材料。因此，如图3的(d)所示，仅曝光区域中的发光层13不溶于显影液中，而是残留在空穴传输层14上。因此，仅在红色像素区域RP中形成具有红色QD荧光体颗粒13Ar的发光层13。
此外，在本实施方式中，使用负型感光性主体材料作为感光性主体材料13D，但是在本发明的一个方式中，也可以使用正型感光性主体材料作为感光性主体材料13D。然而，优选使用负型感光性主体材料，这是因为在以不同颜色曝光时，不照射光，而难以产生对发光层13的损坏。
重复以上的S16、S18、S20和S22，以在绿色像素区域GP中形成具有绿色QD荧光体颗粒13Ag(绿色像素区域GP的QD荧光体颗粒13A)的发光层13，并在蓝色像素区域BP中形成具有QD荧光体颗粒13Ab(蓝色像素区域BP中的QD荧光体颗粒13A)的发光层13。由此，获得图3的(e)所示的结构。最后，在发光层13的上层从下方依次形成电子传输层12和阴极11(S24)。除了上述印刷法之外，还可以通过使用溅射法、真空蒸镀法等形成电子传输层12和阴极11。
通过以上工序，制造图3的(f)所示的发光装置100。此外，在上述发光装置100的制造过程中，实际上，在涂布液体L之后，也可以执行预烘烤以从液体L中去除溶剂。另外，也可以在发光层13显影之后进行后烘烤，以确保发光层13对基板的紧密贴合性以及提高对发光层13在后续工序中的耐处理性。
图5是示出在上述发光装置100的制造工序中，在制造发光层13时所使用的发光层的制造装置20的模块图。发光层的制造装置20具备控制器22、涂布装置24、曝光装置26以及显影装置28。涂布装置24将包含QD荧光体颗粒13A、空穴传输物质13B、电子传输物质13C和感光性主体材料13D的在内液体L涂布在基材(即，空穴传输层14)上。曝光装置26将掩模图案M设置在由被涂布在基材上液体L而形成的膜的上方，并且将光照射至该膜的至少一部分。在将光照射至上述膜之后，显影装置28去除感光性主体材料13D的至少一部分。控制器22控制涂布装置24、曝光装置26以及显影装置28。这些制造工序优选在氮气等惰性气体气氛中进行。
在上述制造方法中，在具有QD荧光体颗粒13A的发光层13的形成期间和形成之后没有高温工艺。因此，降低了QD荧光体颗粒13A的发光特性失活而不产生荧光的可能性。因此，上述制造方法提高了发光装置100的制造成品率。另外，在上述制造方法中，可以使用光掩膜以形成发光层13。因此，可以形成图案化精度佳且抑制节拍时间的增加的发光层13。因此，上述制造方法更易于实现发光装置100的大型化或高清晰度，因此更适于量产。
此外，在上述制造方法中，QD荧光体颗粒13A分散在感光性主体材料13D或发光层13内部。因此，在发光层13的形成期间或在发光层13的形成之后的工序中，减少了QD荧光体颗粒13A与氧气或水分的直接接触，并且减少了对QD荧光体颗粒13A的损坏。因此，通过上述制造方法进一步提高了发光装置100的制造成品率。
(变形例)
发光装置100也可以构成为底部发射型发光装置。即，发光装置100也可以构成为将从发光层13发出的光向下射出。具体地，分别地通过使用反射性电极作为阴极11并使用透明电极作为阳极16，可以实现底部发射型发光装置100。在底部发射型发光装置100中，设置在阳极16下方的基板B是透光基板(例如玻璃基板)。
〔第二实施方式〕
说明本发明的其它实施方式。此外，为了便于说明，对与在上述实施方式中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
本实施方式中的发光元件1A与第一实施方式中的发光元件1在层叠各个部件的顺序上不同。
图6是示出发光元件1A的概略构成的图。如图6所示，发光元件1A包含从下至上层叠形成有阴极11、电子传输层12、发光层13、空穴传输层14、空穴注入层15和阳极16。阴极11～阴极16由设置在阴极11下方的基板(未图示)支承。
即使在具有上述构成的发光元件1A中，也与第一实施方式的发光元件1同样地，由于发光层13包含有QD荧光体颗粒13A、空穴传输物质13B、电子传输物质13C和感光性主体材料13D，因此可以提高发光层13内部的空穴和电子的传输性。由此，可以调整被提供至QD荧光体颗粒13A的空穴量与电子量之间的平衡。结果，可以提高QD荧光体颗粒13A的发光效率，并且可以延长QD荧光体颗粒13A的寿命。
〔第三实施方式〕
图7是示出本实施方式中的发光元件1B的概略构成的图。如图7所示，在第一实施方式中的发光元件1的构成的基础上，发光元件1B还具备有在空穴传输层14和发光层13之间的电子阻挡层17。电子阻挡层17由与包含在发光层13中的感光性主体材料13D相同的材料制成。
根据上述构造，通过电子阻挡层17，可以将空穴从空穴传输层14传输到发光层13，另一方面，可以将从阴极11侧注入的电子限制在发光层13中。
此外，在本发明的一个方式的发光元件中，电子阻挡层17可以由感光性主体材料13D和空穴传输物质13B构成。根据上述构成，通过电子阻挡层17，可以将空穴有效地从空穴传输层14传输到发光层13，另一方面，可以将从阴极11侧注入的电子限制在发光层13中。
〔第四实施方式〕
图8是示出本实施方式中的发光元件1C的概略构成的图。如图8所示，在第一实施方式中的发光元件1的构成的基础上，发光元件1C还具备有在电子传输层12与发光层13之间的空穴阻挡层18。空穴阻挡层18由与包含在发光层13中的感光性主体材料13D相同的材料制成。
根据上述构成，通过空穴阻挡层18，可以将电子有效地从电子传输层12传输到发光层13，另一方面，可以将从阳极16侧注入的空穴限制在发光层13中。
此外，在本发明的一个方式的发光元件中，空穴阻挡层18也可以由感光性主体材料13D和电子传输物质13C构成。根据上述构成，通过空穴阻挡层18，可以将电子有效地从电子传输层12传输到发光层13，另一方面，可以将从阳极16侧注入的空穴限制在发光层13中。
〔第五实施方式〕
参照附图说明本发明的其它实施方式涉及的发光装置100A。此外，为了便于说明，对具有与在第一实施方式中说明的部件相同功能的部件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
图9是示出发光装置100A的概略构成的图。如图9所示，在发光装置100A中包括多个发光元件1D。在发光装置100A中，由边缘罩2包围的区域是每种颜色的像素区域(子像素)，且发光装置100A包括红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP。
在第一实施方式中的发光元件1的构成的基础上，发光元件1D还具备有第二空穴传输层14R·14G·14B。具体地，红色像素区域RP中的发光元件1D依次包含有阴极11、电子传输层12、发光层13、第二空穴传输层14R、空穴传输层14、空穴注入层15和阳极16。
针对红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP的每一个而形成的发光元件1D的空穴注入层15、空穴传输层14、电子传输层12以及阴极11在发光装置100A中共用。
本实施方式中的发光装置100A和发光元件1D通过以下步骤来制造。首先，在基板B上形成电连接至TFT的阳极16。接着，将边缘罩2形成于阳极16。接下来，在阳极16的上层，以下至上依次形成空穴注入层15和空穴传输层14。空穴注入层15和空穴传输层14可以通过旋涂法、喷涂法、喷墨法等涂布或通过使用了开放式掩模的蒸镀来形成。另外，在本实施方式中，空穴注入层15和空穴传输层14以在每个子像素共用的方式形成。接下来，在红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中，使用FMM(Fine Metal Mask，精细金属掩模)分别形成第二空穴传输层14R·14G·14B。接下来，通过光刻法分别在红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中形成发光层13。最后，在发光层13的上层从下方依次形成电子传输层12和阴极11。在本实施方式中，电子传输层12和阴极11以在每个子像素共用的方式形成。
在本实施方式中，如图9所示，边缘罩2形成在阳极16和发光层13之间。边缘罩2覆盖阳极16的周端部并具有露出阳极16的一部分的开口部。
在发光元件1D中，发光层13以及第二空穴传输层14R·14G·14B以覆盖边缘罩2的开口部、边缘罩2的开口部的侧面以及边缘罩2的上端部的一部分的方式形成。
在发光元件1D中，空穴传输层14与第二空穴传输层14R·14G·14B重叠的区域作为空穴传输层起作用。
如图9所示，在发光元件1D中，以空穴传输层14与第二空穴传输层14R·14G·14B重叠的区域的宽度W1大于发光层13的宽度W2的方式形成发光层13。并且，在图9中，为了简化，仅在红色像素区域RP中示出了宽度W1和宽度W2。如上所述，通过形成发光层13，即使在蒸镀第二空穴传输层14R·14G·14B时发生了蒸镀偏移，也能防止从红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中的每一个的发光元件1D发出的光的混色。
这里，如上所述，在本实施方式中，发光层13通过能以高精度进行图案化的光刻法形成。因此，如上所述，能够以空穴传输层14与第二空穴传输层14R·14G·14B重叠的区域的宽度W1大于发光层13的宽度W2的方式形成发光层13。
并且，在本发明的一个方式的发光元件中，当可以替换空穴传输层14时，可以在蓝色像素区域BP中省略第二空穴传输层14B。
〔第六实施方式〕
参照附图说明本发明的其它实施方式涉及的发光装置100B。此外，为了便于说明，对具有与在第一实施方式中说明的部件相同功能的部件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
图10是示出发光装置100B的概略构成的图。如图10所示，在发光装置100B中包括多个发光元件1E。在发光装置100B中，由边缘罩2包围的区域是每种颜色的像素区域(子像素)，且发光装置100B包括红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP。
针对红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP的每一个而形成的发光元件1E的空穴注入层15、空穴传输层14、电子传输层12以及阴极11在发光装置100B中共用。
本实施方式中的发光装置100B和发光元件1E通过以下步骤来制造。首先，在基板B上形成电连接至TFT的阳极16。接着，将边缘罩2形成于阳极16。接下来，在阳极16的上层，以下至上依次形成空穴注入层15和空穴传输层14。空穴注入层15和空穴传输层14可以通过旋涂法、喷涂法、喷墨法等涂布或通过使用了开放式掩模的蒸镀来形成。接下来，在红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中，使用喷墨法分别形成第二空穴传输层14R·14G·14B。此时，边缘罩2被设为喷墨涂布材料的堤。接下来，通过光刻法分别在红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中形成发光层13。最后，在发光层13的上层从下方依次形成电子传输层12和阴极11。
在发光元件1E中，第二空穴传输层14R·14G·14B以覆盖边缘罩2的开口部和边缘罩2的开口部的侧面的一部分的方式形成。此外，在发光元件1E中，发光层13以覆盖第二空穴传输层14R·14G·14B、边缘罩2的开口部和边缘罩2的上端部的一部分的方式形成。
这里，如上所述，在本实施方式中，发光层13通过能以高精度进行图案化的光刻法形成。因此，即使已进行喷墨涂布的第二空穴传输层14R·14G·14B溢出到相邻的子像素，也能防止从红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中的每一个的发光元件1E发出的光的混色。
〔第七实施方式〕
参照附图说明本发明的其它实施方式涉及的发光装置100C。此外，为了便于说明，对具有与在第一实施方式中说明的部件相同功能的部件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
图11是示出发光装置100C的概略构成的图。如图11所示，在发光装置100C中包括多个发光元件1F。在发光装置100C中，由边缘罩2包围的区域是每种颜色的像素区域(子像素)，且发光装置100C包括红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP。
针对红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP的每一个而形成的发光元件1F的电子传输层12以及阴极11在发光装置100C中共用。
本实施方式中的发光装置100C和发光元件1F通过以下步骤来制造。首先，在基板B上形成电连接至TFT的阳极16。接着，将边缘罩2形成于阳极16。接下来，在阳极16的上层，使用喷墨法，以下至上依次形成空穴注入层15、空穴传输层14以及第二空穴传输层14R·14G·14B。此时，边缘罩2被设为喷墨涂布材料的堤。接下来，通过光刻法分别在红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中形成发光层13。最后，在发光层13的上层从下方依次形成电子传输层12和阴极11。
在发光元件1F中，第二空穴传输层114R·14G·14B以覆盖边缘罩2的开口部和边缘罩2的开口部的侧面的一部分的方式形成。此外，在发光元件1F中，发光层13以覆盖第二空穴传输层14R·14G·14B、边缘罩2的开口部和边缘罩2的上端部的一部分的方式形成。
这里，如上所述，在本实施方式中，发光层13通过能以高精度进行图案化的光刻法形成。因此，即使已进行喷墨涂布的第二空穴传输层14R·14G·14B溢出到相邻的子像素，也能防止从红色像素区域RP、绿色像素区域GP和蓝色像素区域BP中的每一个的发光元件1F发出的光的混色。
〔总结〕
本发明的方面1涉及的发光元件(1、1A～1F)在阳极(16)与阴极(11)之间具备：发光层(13)；空穴传输层(14)，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及电子传输层(12)，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，所述发光层包含：感光性主体(13D)；量子点荧光体颗粒(QD荧光体颗粒13A、红色QD荧光体颗粒13Ar、绿色QD荧光体颗粒13Ag、蓝色QD荧光体颗粒13Ab)，其随着空穴与电子的结合而发光；以及空穴传输物质(13B)以及电子传输物质(13C)中的至少一者，所述空穴传输物质(13B)传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质(13C)传输通过所述电子传输层传输的电子。
根据上述构成，可以改善发光层内部的空穴和电子中的至少一者的传输性。由此，可以调整被提供至量子点荧光体颗粒的空穴量与电子量之间的平衡。结果，可以提高量子点荧光体颗粒的发光效率，并且可以延长包含量子点荧光体颗粒的发光元件的寿命。
本发明的方面2涉及的发光元件是在上述方面1中，所述发光层同时包含所述空穴传输物质以及所述电子传输物质。
根据上述构成，可以同时改善发光层内部的空穴和电子的传输性。可以进一步提高量子点荧光体颗粒的发光效率。
本发明的方面3涉及的发光元件也可以是在上述方面1或2中，所述发光层包含有所述空穴传输物质，所述空穴传输层中包含的具有空穴传输性的物质是与所述空穴传输物质相同的物质。
本发明的方面4涉及的发光元件是在上述方面3中，所述发光层的HOMO能级与所述空穴传输层的HOMO能级是同一能级。
本发明的方面5涉及的发光元件也可以是在上述方面1至4中任一个方面中，所述发光层包含有所述电子传输物质，所述电子传输层中包含的具有电子传输性的物质是与所述电子传输物质相同的物质。
本发明的方面6涉及的发光元件也可以是在上述方面5中，所述发光层的LUMO能级与所述电子传输层的LUMO能级是同一能级。
本发明的方面7涉及的发光元件也可以是在上述方面1至6中任一个方面中，在所述空穴传输层与所述发光层之间，包含仅由所述感光性主体材料构成的电子阻挡层(17)。
本发明的方面8涉及的发光元件也可以是在上述方面1至6中任一个方面中，在所述空穴传输层与所述发光层之间，包含由所述感光性主体材料以及所述空穴传输物质构成的电子阻挡层。
本发明的方面9涉及的发光元件也可以是在上述方面1至8中任一个方面中，所述电子传输层与所述发光层之间，包含仅由所述感光性主体材料构成的空穴阻挡层(18)。
本发明的方面10涉及的发光元件也可以是在上述方面1至8中任一个方面中，在所述电子传输层与所述发光层之间，包含由所述感光性主体材料以及所述电子传输物质构成的空穴阻挡层。
本发明的方面11涉及的发光元件也可以是在上述方面1至10中任一个方面中，所述感光性主体材料为负型。
本发明的方面12涉及的发光元件也可以是在上述方面1至11中任一个方面中，在所述阳极与所述发光层之间还具备边缘罩，所述边缘罩覆盖所述阳极的周端部并具有露出阳极的一部分的开口部，所述发光层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面以及所述边缘罩的上端部的一部分，所述空穴传输层的宽度大于所述发光层的宽度。
本发明的方面13涉及的发光元件也可以是在上述方面1至11中任一个方面中，在所述阳极与所述发光层之间还具备边缘罩，所述边缘罩覆盖所述阳极的周端部并具有露出阳极的一部分的开口部，所述发光层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面以及所述边缘罩的上端部的一部分，所述空穴传输层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面的一部分。
本发明的方面14涉及的发光元件的制造方法中，所述发光元件在阳极与阴极之间具有：发光层；空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，所述制造方法的特征在于，包含：发光层成膜工序，在所述发光层成膜工序中，成膜所述发光层，所述发光层成膜工序包含如下工序：涂布工序，在所述涂布工序中，在基材上涂布下述液体，所述液体包含感光性主体材料；随着空穴与电子的结合而发光的量子点荧光体颗粒；以及空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子；曝光工序，在所述曝光工序中，使所述感光性主体材料曝光；以及显影工序，在所述显影工序，使所述感光性主体材料显影，在使所述感光性主体材料显影的同时，所述发光层被图案化。
本发明的方面15涉及的发光元件的制造方法也可以是在上述方面14中，在所述涂布工序中，涂布同时包含所述空穴传输物质以及所述电子传输物质的液体。
〔附加事项〕
本发明不限于上述各实施方式，能在权利要求所示的范围中进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。而且，能够通过组合各实施方式分别公开的技术方法来形成新的技术特征。
附图标记说明
1、1A～1F 发光元件
2 边缘罩
11 阴极
12 电子传输层
13 发光层
13A QD荧光体颗粒(量子点荧光体颗粒)
13Ar 红色QD荧光体颗粒(量子点荧光体颗粒)
13Ag 绿色QD荧光体颗粒(量子点荧光体颗粒)
13Ab 蓝色QD荧光体颗粒(量子点荧光体颗粒)
13B 空穴传输物质
13C 电子传输物质
13D 感光性主体材料
14 空穴传输层
16 阳极
17 电子阻挡层
18 空穴阻挡层
100、100A～100C 发光装置
Claims (24)
1.一种发光元件，其特征在于，
在阳极与阴极之间具备：
发光层；
空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及
电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，
所述发光层包含：
感光性主体材料；
量子点荧光体颗粒，其随着空穴与电子的结合而发光；以及
空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子，
在所述空穴传输层与所述发光层之间包含电子阻挡层，所述电子阻挡层仅由所述感光性主体材料构成或由所述感光性主体材料以及所述空穴传输物质构成。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层同时包含所述空穴传输物质以及所述电子传输物质。
3.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层包含有所述空穴传输物质，
所述空穴传输层中包含的具有空穴传输性的物质是与所述空穴传输物质相同的物质。
4.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层的HOMO能级与所述空穴传输层的HOMO能级是同一能级。
5.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层包含有所述电子传输物质，
所述电子传输层中包含的具有电子传输性的物质是与所述电子传输物质相同的物质。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层的LUMO能级与所述电子传输层的LUMO能级是同一能级。
7.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
所述电子传输层与所述发光层之间，包含仅由所述感光性主体材料构成的空穴阻挡层。
8.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
在所述电子传输层与所述发光层之间，包含由所述感光性主体材料以及所述电子传输物质构成的空穴阻挡层。
9.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
所述感光性主体材料为负型。
10.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
在所述阳极与所述发光层之间还具备边缘罩，所述边缘罩覆盖所述阳极的周端部并具有露出阳极的一部分的开口部，
所述发光层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面以及所述边缘罩的上端部的一部分，
所述空穴传输层的宽度大于所述发光层的宽度。
11.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
在所述阳极与所述发光层之间还具备边缘罩，所述边缘罩覆盖所述阳极的周端部并具有露出阳极的一部分的开口部，
所述发光层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面以及所述边缘罩的上端部的一部分，
所述空穴传输层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面的一部分。
12.一种发光元件，其特征在于，
在阳极与阴极之间具备：
发光层；
空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及
电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，
所述发光层包含：
感光性主体材料；
量子点荧光体颗粒，其随着空穴与电子的结合而发光；以及
空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子，
在所述电子传输层与所述发光层之间包含空穴阻挡层，所述空穴阻挡层仅由所述感光性主体材料构成或由所述感光性主体材料以及所述电子传输物质构成。
13.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层同时包含所述空穴传输物质以及所述电子传输物质。
14.根据权利要求12或13所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层包含有所述空穴传输物质，
所述空穴传输层中包含的具有空穴传输性的物质是与所述空穴传输物质相同的物质。
15.根据权利要求14所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层的HOMO能级与所述空穴传输层的HOMO能级是同一能级。
16.根据权利要求12或13所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层包含有所述电子传输物质，
所述电子传输层中包含的具有电子传输性的物质是与所述电子传输物质相同的物质。
17.根据权利要求16所述的发光元件，其特征在于，
所述发光层的LUMO能级与所述电子传输层的LUMO能级是同一能级。
18.根据权利要求12或13所述的发光元件，其特征在于，
所述感光性主体材料为负型。
19.根据权利要求12或13所述的发光元件，其特征在于，
在所述阳极与所述发光层之间还具备边缘罩，所述边缘罩覆盖所述阳极的周端部并具有露出阳极的一部分的开口部，
所述发光层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面以及所述边缘罩的上端部的一部分，
所述空穴传输层的宽度大于所述发光层的宽度。
20.根据权利要求12或13所述的发光元件，其特征在于，
在所述阳极与所述发光层之间还具备边缘罩，所述边缘罩覆盖所述阳极的周端部并具有露出阳极的一部分的开口部，
所述发光层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面以及所述边缘罩的上端部的一部分，
所述空穴传输层覆盖所述边缘罩的开口部、该开口部的侧面的一部分。
21.一种发光元件的制造方法，所述发光元件在阳极与阴极之间具有：发光层；空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，所述制造方法的特征在于，包含：
发光层成膜工序，在所述发光层成膜工序中，成膜所述发光层，
所述发光层成膜工序包含如下工序：
涂布工序，在所述涂布工序中，在基材上涂布下述液体，所述液体包含感光性主体材料；随着空穴与电子的结合而发光的量子点荧光体颗粒；以及空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子；
曝光工序，在所述曝光工序中，使所述感光性主体材料曝光；以及
显影工序，在所述显影工序，使所述感光性主体材料显影，
在使所述感光性主体材料显影的同时，所述发光层被图案化，
在所述空穴传输层与所述发光层之间包含电子阻挡层，所述电子阻挡层仅由所述感光性主体材料构成或由所述感光性主体材料以及所述空穴传输物质构成。
22.根据权利要求21所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述涂布工序中，涂布同时包含所述空穴传输物质以及所述电子传输物质的液体。
23.一种发光元件的制造方法，所述发光元件在阳极与阴极之间具有：发光层；空穴传输层，其将由所述阳极提供的空穴传输至所述发光层；以及电子传输层，其将由所述阴极提供的电子传输至所述发光层，所述制造方法的特征在于，包含：
发光层成膜工序，在所述发光层成膜工序中，成膜所述发光层，
所述发光层成膜工序包含如下工序：
涂布工序，在所述涂布工序中，在基材上涂布下述液体，所述液体包含感光性主体材料；随着空穴与电子的结合而发光的量子点荧光体颗粒；以及空穴传输物质和电子传输物质中的至少一者，所述空穴传输物质传输通过所述空穴传输层传输的空穴，所述电子传输物质传输通过所述电子传输层传输的电子；
曝光工序，在所述曝光工序中，使所述感光性主体材料曝光；以及
显影工序，在所述显影工序，使所述感光性主体材料显影，
在使所述感光性主体材料显影的同时，所述发光层被图案化，
在所述电子传输层与所述发光层之间包含空穴阻挡层，所述空穴阻挡层仅由所述感光性主体材料构成或由所述感光性主体材料以及所述电子传输物质构成。
24.根据权利要求23所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述涂布工序中，涂布同时包含所述空穴传输物质以及所述电子传输物质的液体。
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