CN114391187A - 场致发光元件以及场致发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种场致发光元件(XR)，包括阳极(22)；阴极(25)；以及发光层，其设置于阳极(22)和阴极(25)之间，还包括：电子传输层(33)，其包含n型半导体颗粒(36)和第一绝缘性聚合物(37)；以及空穴传输层(30)，其包含p型半导体颗粒(34)，电子传输层(33)设置在阴极(25)与发光层之间，空穴传输层(30)设置于阳极(22)和发光层之间，电子传输层(33)中n型半导体颗粒(36)的体积比例小于空穴传输层(30)中p型半导体颗粒(34)的体积比例。

Description

场致发光元件以及场致发光装置
技术领域
本公开涉及场致发光元件以及包含多个场致发光元件的场致发光装置。
背景技术
近年来，开发了各种各样的显示装置，特别是，具备OLED(Organic LightEmitting Diode：有机发光二极管)的显示装置、具备无机发光二极管或QLED(Quantum dotLight Emitting Diode：量子点发光二极管)的显示装置从能够实现低功耗化、薄型化及高画质化等方面出发，备受关注。
专利文献1～3中记载了OLED或QLED等场致发光元件中具备含有半导体纳米颗粒(例如金属氧化物纳米颗粒)的电子传输层或空穴传输层的构成。
图9的(a)、图9的(b)、图9的(c)以及图9的(d)是示出专利文献1至3所记载的现有的场致发光元件101、102、103、104的概略构成的图。
图9的(a)所示的专利文献1记载的场致发光元件101具有在基板111上从基板111侧起依次层叠有阳极(Anode)112、空穴传输层113、发光层114、纳米颗粒层115和阴极(Cathode)116的结构。然后，将作为金属氧化物纳米颗粒(电子传输材料)的钛酸钡纳米颗粒分散于二甲苯溶液中得到的材料通过喷雾法涂布在发光层114上，从而形成纳米颗粒层115。根据专利文献1，如上所述，记载了由于在发光层114和阴极(Cathode)116之间具备纳米颗粒层115，能够高效地向发光层114进行电子注入。
图9的(b)所示的专利文献1记载的场致发光元件102具有在基板111上从基板111侧起依次层叠有阳极(Anode)112、空穴传输层113、发光层114、含纳米颗粒膜117以及阴极(Cathode)116的结构。而且，含纳米颗粒膜117通过喷雾法将溶液涂布在发光层114上而形成，所述溶液是在作为粘合剂树脂的聚苯乙烯中以重量比3:1(聚苯乙烯:钛酸钡＝3:1)的方式混入钛酸钡而成的混合物溶解和/或分散于二甲苯中而成的。另外，记载了在粘合剂树脂中可以混入电子传输材料，作为粘合剂树脂具有电子传输性的材料是优选的。根据专利文献1，如上所述，记载了由于在发光层114和阴极(Cathode)116之间具备含纳米颗粒膜117，能够高效地向发光层114进行电子注入。
图9的(c)所示的专利文献2所记载的场致发光元件103具有在基板121上从基板121侧起依次层叠有阳极(Anode)122、空穴注入层123、空穴传输层124、发光层125、电子传输层126、电子注入层127及阴极(Cathode)128的结构。而且，空穴传输层124含有半导体纳米颗粒129，空穴传输层124的表面具有凹凸结构。根据专利文献2，如上所述，由于空穴传输层124含有半导体纳米颗粒129，因此，能够提高空穴的传输性，空穴传输层124的表面具有凹凸结构，因此，在具有凹凸的界面中，能够通过电场集中高效地进行空穴注入。
图9的(d)所示的专利文献3中记载的场致发光元件104具有在可弯曲性支承基板131上从可弯曲性支承基板131侧起依次层叠有阳极(Anode)132、有机功能层150以及阴极(Cathode)138的结构。有机功能层150包括空穴注入层133、空穴传输层134、发光层135、电子传输层136以及电子注入层137。空穴注入层133、空穴传输层134、发光层135、电子传输层136以及电子注入层137从阳极(Anode)132侧起依次层叠。并且，可弯曲性支承基板131上的阳极(Anode)132、有机功能层150以及阴极(Cathode)138经由密封粘接剂139被可弯曲性密封部件140密封。由此，电子传输层136包括电子传输材料和半导体纳米颗粒141。根据专利文献3，如上所述，电子传输层136包含电子传输材料和半导体纳米颗粒141，从而即使将发光层135或电子传输层136厚膜化，也能够抑制发光亮度的降低和启动电压的上升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开公报“WO2009/084273 A1”(2009年07月09日公开)
专利文献2：国际公开公报"WO2012/029750 A1"(2012年03月08日公开)
专利文献3：日本公开特许公报“特开2015-128191”(2015年07月09日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在图9的(a)所示的专利文献1记载的场致发光元件101的情况下，完全不考虑注入发光层114的空穴数量和电子数量的平衡，由于具备纳米颗粒层115，导致原本在发光层114上过剩存在的电子进一步过剩的状态，在发光层114中，无法实现取得空穴与电子平衡的高效发光。
此外，在图9的(b)所示的专利文献1记载的场致发光元件102的情况下，关于含纳米颗粒膜117，记载了使用作为粘合剂树脂的聚苯乙烯中以重量比为3:1(聚苯乙烯:钛酸钡＝3:1)的方式混入了钛酸钡的膜，但由于完全没有考虑注入发光层114的空穴数量与电子数量的平衡，因此，完全没有记载对于含纳米颗粒膜117所具有的电子传输性，只要使用具有哪种程度的空穴传输性的空穴传输层113即可。进而，专利文献1记载的场致发光元件102的情况下，在粘合剂树脂中也可以混入电子传输性材料，优选具有电子传输性的材料作为粘合剂树脂，因此，与上述的场致发光元件101同样地，导致原本在发光层114中过量存在的电子进一步过剩的状态，在发光层114中，无法实现空穴与电子取得平衡的高效发光。
另外，在图9的(c)所示的专利文献2所记载的场致发光元件103的情况下，对空穴传输层124含有半导体纳米颗粒129进行了记载，但由于完全未考虑注入发光层125的空穴数量与电子数量的平衡，因此完全没有记载对于含有半导体纳米颗粒129的空穴传输层124的空穴传输性，只要使用具有何种程度的电子传输性的电子传输性作为电子传输层126即可。进而，也没有关于在电子传输层126中使用绝缘性聚合物降低电子传输性的记载。因此，在发光层125中，无法实现空穴与电子取得平衡的高效发光。
另外，在图9的(d)所示的专利文献3中所述的场致发光元件104的情况下，完全没考虑注入发光层135的空穴数量和电子数量的平衡，由于具备包含电子传输材料和半导体纳米颗粒141的电子传输层136，导致原本在发光层135上过剩存在的电子进一步过剩的状态，在发光层135中，无法实现取得空穴与电子平衡的高效发光。
本发明的一方式是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供在发光层中实现了空穴与电子取得平衡的高效发光的场致发光元件和包括多个场致发光元件的场致发光装置。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明的场致发光元件的一方式包括：阳极；阴极；以及发光层，其设置于所述阳极和所述阴极之间，所述场致发光元件的特征在于，还包括：电子传输层，其包含n型半导体颗粒和第一绝缘性聚合物；以及空穴传输层，其包含p型半导体颗粒，所述电子传输层设置在所述阴极与所述发光层之间，所述空穴传输层设置于所述阳极和所述发光层之间，所述电子传输层中所述n型半导体颗粒的体积比例小于所述空穴传输层中所述p型半导体颗粒的体积比例。
为了解决上述问题，本发明的场致发光装置的一方式包含上述场致发光元件。
为了解决上述问题，本发明的场致发光装置的一方式是包含第一场致发光元件和第二场致发光元件的场致发光装置，所述第一场致发光元件包括：第一阳极；第一阴极；第一发光层，其设置于所述第一阳极和所述第一阴极之间；第一空穴传输层，其设置于所述第一阳极和所述第一发光层之间，并包含第一p型半导体颗粒；以及第一电子传输层，其设置在所述第一阴极与所述第一发光层之间，并包含第一n型半导体颗粒和第一绝缘性聚合物，所述第一电子传输层中所述第一n型半导体颗粒的体积比例小于所述第一空穴传输层中所述第一p型半导体颗粒的体积比例；所述第二场致发光元件包括：第二阳极；第二阴极；第二发光层，其设置于所述第二阳极和所述第二阴极之间，并具有波长比所述第一发光层短的发光波长；第二空穴传输层，其设置于所述第二阳极和所述第二发光层之间，并包含第二p型半导体颗粒；以及第二电子传输层，其设置在所述第二阴极与所述第二发光层之间，并包含第二n型半导体颗粒和第三绝缘性聚合物，所述第二电子传输层中所述第二n型半导体颗粒的体积比例小于所述第二空穴传输层中所述第二p型半导体颗粒的体积比例，所述第二电子传输层中所述第二n型半导体颗粒的体积比例大于所述第一电子传输层中所述第一n型半导体颗粒的体积比例。
有益效果
根据本发明的一方式，能够提供在发光层中实现空穴与电子取得平衡的高效发光的场致发光元件和包含多个场致发光元件的场致发光装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的场致发光元件的概略构成的图。
图2是图1所示的场致发光元件的能带图。
图3是表示包括图1所示的场致发光元件的显示装置的概略构成的图。
图4是示出图1所示的场致发光元件的变形例的图。
图5是表示图1所示的场致发光元件所具备的电子传输层中的第一绝缘性聚合物的单位体积比例的电压与电流密度的关系的图。
图6是表示包含实施方式2的场致发光元件的显示装置的概略构成的图。
图7是表示实施方式3的场致发光元件的概略构成的图。
图8是表示实施方式4的场致发光元件的概略构成的图。
图9的(a)、图9的(b)、图9的(c)以及图9的(d)是表示专利文献1至3所记载的现有的场致发光元件的概略构成的图。
具体实施方式
基于图1至图8，对本公开的实施方式进行说明如下。以下，为了便于说明，有时对与在特定的实施方式中说明的构成具有同一功能的构成，标注相同的附图标记，并省略其说明。
在以下的本公开的实施方式中，作为包含多个场致发光元件和控制上述多个场致发光元件各自的发光的控制电路的场致发光装置，列举显示装置为例进行说明，但不限于此，例如也可以是包含多个场致发光元件和控制上述多个场致发光元件各自的发光的控制电路的照明装置等。
〔实施方式1〕
接下来，基于图1至图5说明本发明的实施方式1。
图1是示出实施方式1的场致发光元件XR的概略构成的图。
图2是图1中图示的场致发光元件XR的能带图。
图1示出的场致发光元件XR包括阳极(Anode)22、阴极(Cathode)25以及设于阳极(第一阳极)22与阴极(第一阴极)25之间的包含量子点的发光层24(第一发光层)R。在此，举一例说明场致发光元件具备发出红色波长区域的光的发光层24R的情况，但并不限于此，发出的光的波长区域并不特别限定，例如，可以是发出绿色波长区域的光的发光层，也可以是发出蓝色波长区域的光的发光层。此外，在本实施方式中，作为场致发光元件，列举具备含量子点的发光层的QLED(Quantum dot Light Emitting Diode：量子点发光二极管)为例进行说明，但并不限于此，场致发光元件也可以是OLED(Organic Light Emitting Diode:有机发光二极管)或无机发光二极管，其具有不包括量子点的发光层，只要插入电子和空穴就能发光。
如图1所示，场致发光元件XR还包括：电子传输层(第一电子传输层)33以及空穴传输层(第一空穴传输层)30，电子传输层33包含n型半导体颗粒(第一n型半导体颗粒)36和第一绝缘性聚合物37，空穴传输层30包含p型半导体颗粒(第一p型半导体颗粒)34。此外，在本实施方式中，作为包含p型半导体颗粒34的空穴传输层30，列举使用包含p型半导体颗粒34和第二绝缘性聚合物35的空穴传输层的情况为例进行说明，但不限于此，作为包含p型半导体颗粒34的空穴传输层30，也可以使用仅包含p型半导体颗粒34的空穴传输层。
电子传输层33设置于阴极25与发光层24R之间，空穴传输层30设置于阳极22与发光层24R之间。而且，在场致发光元件XR中，电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例小于空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例。
电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例可以通过(n型半导体颗粒36整体的体积/电子传输层33整体的体积)×100％来求出，空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例可以通过(p型半导体颗粒34整体的体积/空穴传输层30整体的体积)×100％来求出。
此外，在本实施方式中，举出使用由氧化锌(例如ZnO)构成的无机纳米颗粒作为n型半导体颗粒36的情况为例进行说明，但并不限于此，只要是电子传输性的无机纳米颗粒，也可以使用例如由氧化钛(例如TiO2)构成的无机纳米颗粒、由氧化铟(例如In2O3)构成的无机纳米颗粒、由氧化镓(例如Ga2O3)构成的无机纳米颗粒、由氧化锡(例如SnO2)构成的无机纳米颗粒、由硫化锌(例如ZnS)构成的无机纳米颗粒、由碲化锌(例如ZnTe)构成的无机纳米颗粒、由氧化钒(例如V2O5)构成的无机纳米颗粒、由氧化钼(MoO3)构成的无机纳米颗粒、由氧化钨(例如WO3)构成的无机纳米颗粒以及由氮化镓(例如GaO)构成的无机纳米颗粒中的任一种。另外，作为n型半导体颗粒36，也可以使用例如由包含氧化锌、氧化钛、氧化铟、氧化镓、氧化锡、硫化锌、碲化锌、氧化钒、氧化钼、氧化钨及氮化镓中的两种以上的混合体构成的无机纳米颗粒。进而，例如也可以使用由氧化锌构成的无机纳米颗粒、由氧化钛构成的无机纳米颗粒、由氧化铟构成的无机纳米颗粒、由氧化镓构成的无机纳米颗粒、由氧化锡构成的无机纳米颗粒、由硫化锌构成的无机纳米颗粒、由碲化锌构成的无机纳米颗粒、由氧化钒构成的无机纳米颗粒、由氧化钼构成的无机纳米颗粒、由氧化钨构成的无机纳米颗粒以及由氮化镓构成的无机纳米颗粒之中的多种。
另外，电子传输层33中的n型半导体颗粒36的粒径没有特别限定，从抑制颗粒的凝聚的观点出发，优选粒径是1nm以上，从抑制电子传输层33的表面粗糙度、场致发光元件XR的表面粗糙度的观点出发，优选粒径是30nm以下。因此，在本实施方式中，作为n型半导体颗粒36，使用由粒径12nm的氧化锌(例如ZnO)构成的无机纳米颗粒。
而且，从表现量子尺寸效应、获得电子注入效率的提高和作为对向载流子的空穴的阻断效果的观点出发，n型半导体颗粒36的粒径优选为1nm以上且10nm以下。
另外，作为电子传输层33的第一绝缘性聚合物37，例如可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纤维素(CMC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚倍半硅氧烷(PSQ)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。在本实施方式中，作为电子传输层33的第一绝缘性聚合物37，使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
需要说明的是，电子传输层33中第一绝缘性聚合物37的混合比，即电子传输层33中第一绝缘性聚合物37的体积比例优选为30％以上且80％以下，更优选为10％以上且60％以下。
另外，优选场致发光元件XR的电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例为5％以上且65％以下，场致发光元件XR具备发光层24R，发光层24R包含具有红色的发光波长的量子点并发出红色波长区域的光。
如图2所示，由于包含具有红色发光波长的量子点并发出红色波长区域的光的发光层24R的导带的下端位于比较接近电子传输层(ETL)33的导带的下端，因而比较容易发生从电子传输层(ETL)33向发光层24R注入电子39。因此，在具备发光层24R的场致发光元件XR中，有助于提高电子传输性的n型半导体颗粒36，作为电子传输层33中的n型半导体颗粒36的体积比例，优选在电子传输层33中包含5％以上且65％以下。另外，关于该理由将后述。
另外，电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例或者电子传输层33中第一绝缘性聚合物37的体积比例也可以通过例如确认场致发光元件XR的截面的电子显微镜图像，由n型半导体颗粒36的粒径与填埋空隙部分的第一绝缘性聚合物37的面积比来确定。
电子传输层33的厚度(膜厚)优选比n型半导体颗粒36的粒径大，优选n型半导体颗粒36形成为在电子传输层33的厚度(膜厚)方向上存在两层以上。由此，能够抑制电子传输层33的表面粗糙度，提高电子传输层33的膜面方向上的电子注入的均匀性。电子传输层33的厚度(膜厚)优选为10nm以上且200nm以下。
此外，在本实施方式中，作为p型半导体颗粒34，列举使用了作为空穴传输性无机纳米颗粒的、例如由氧化镍(例如，NiO)构成的无机纳米颗粒的情况为例进行说明，但不限于此，只要是空穴传输性无机纳米颗粒，例如也可以使用由氧化铜(例如，CuO)构成的无机纳米颗粒、由氧化铬(例如，Cr2O3)构成的无机纳米颗粒、由镍酸锂(例如，LiNiO2)构成的无机纳米颗粒、由镍酸镧(例如，LaNiO3)构成的无机纳米颗粒以及由氮化镓(例如，GaN)构成的无机纳米颗粒中的任一种。此外，作为p型半导体颗粒34，也可以使用例如由包含氧化镍、氧化铜、氧化铬、镍酸锂、镍酸镧及氮化镓中的两种以上的混合体的无机纳米颗粒。进而，作为p型半导体颗粒34，例如也可以使用包括氧化镍的无机纳米颗粒、包括氧化铜的无机纳米颗粒、包括氧化铬的无机纳米颗粒、包括镍酸锂的无机纳米颗粒、包括镍酸镧的无机纳米颗粒和包括氮化镓的无机纳米颗粒之中的多种。
另外，空穴传输层30中的p型半导体颗粒34的粒径没有特别限定，从抑制颗粒的凝聚的观点出发，优选粒径为1nm以上，从抑制空穴传输层30的表面粗糙度、场致发光元件XR的表面粗糙度的观点出发，优选粒径为30nm以下。因此，在本实施方式中，作为p型半导体颗粒34，使用了由粒径12nm的氧化镍(例如NiO)构成的无机纳米颗粒。
而且，从表现量子尺寸效应、获得空穴注入效率的提高和作为对向载流子的电子的阻断效果的观点出发，p型半导体颗粒34的粒径优选为1nm以上且10nm以下。
另外，作为空穴传输层30的第二绝缘性聚合物35，与电子传输层33的第一绝缘性聚合物37的情况相同，例如可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纤维素(CMC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚倍半硅氧烷(PSQ)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。在本实施方式中，作为空穴传输层30的第二绝缘性聚合物35，与电子传输层33的第一绝缘性聚合物37的情况相同，使用了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，但并不限定于此，空穴传输层30的第二绝缘性聚合物35也可以是与电子传输层33的第一绝缘性聚合物37不同种类的绝缘性聚合物。
此外，在具备发光层24R的场致发光元件XR中，优选空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例大于电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例，电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例为5％以上且65％以下，因此，优选空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例为80％以上且99.99％以下。即，优选空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例与电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例之差为20％以上。
另外，空穴传输层30中的p型半导体颗粒34的体积比例或空穴传输层30中的第二绝缘性聚合物35的体积比例例如也可以通过确认场致发光元件XR的截面的电子显微镜图像，由p型半导体颗粒34的粒径与填埋空隙部分的第二绝缘性聚合物35的面积比来确定。
空穴传输层30的厚度(膜厚)优选比p型半导体颗粒34的粒径大，p型半导体颗粒34优选以在空穴传输层30的厚度(膜厚)方向上存在两层以上的方式形成。由此，能够抑制空穴传输层30的表面粗糙度，提高空穴传输层30的膜面方向上的空穴注入的均匀性。空穴传输层30的厚度(膜厚)优选为10nm以上且200nm以下。
如图2所示，在场致发光元件XR中，电子39的注入势垒比空穴38的注入势垒小，其中，电子39的注入势垒是电子传输层(ETL)33的导带的下端与发光层24R的导带的下端之差，空穴38的注入势垒是空穴传输层(HTL)30的价带的上端与发光层24R的价带的上端之差，因此，发光层24R原本就是电子39过剩的状态。因此，在场致发光元件XR中，使空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例大于电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例，减少电子39向发光层24R的注入量，增加空穴38向发光层24R的注入量，从而改善发光层24R中的电子39的过剩状态。这样，通过改善发光层24R中的空穴38的数量与电子39的数量的平衡、即载流子平衡，能够提高场致发光元件XR的发光特性。
此外，优选空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例与电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例之差为20％以上是由于以下的理由。这是因为，在空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例与电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例之差小于20％的情况下，虽然载流子平衡得到改善，但发光层24R的量子点仍为电子39过剩的状态，未注入发光层24R的量子点的空穴38和电子39也有可能在发光层24R的量子点外部复合而发光，这样空穴38和电子39在发光层24R的量子点的外部复合而发光时，有可能导致发光色纯度的降低。
此外，在具备不含量子点的发光层的场致发光元件的情况下，在空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例与电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例之差小于20％的情况下，虽然载流子平衡得到改善，但由于不含量子点的发光层仍然为电子39的过剩状态，因此优选空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例与电子传输层33中n型半导体颗粒36的体积比例之差为20％以上。
此外，场致发光元件XR所具备的空穴传输层30通过p型半导体颗粒34与第二绝缘性聚合物35混合，在包含第一量子点的发光层24R的界面，与单独使用p型半导体颗粒34作为空穴传输层的情况相比，第二绝缘性聚合物35与发光层24R的第一量子点接触的面积变大。因此，空穴传输层30能够抑制p型半导体颗粒34直接与发光层24R的第一量子点接触而导致的激子失活，且也实现作为对向载流子的电子的阻挡层的功能。
此外，在具备不含量子点的发光层的场致发光元件的情况下，空穴传输层30通过p型半导体颗粒34与第二绝缘性聚合物35混合，与单独使用p型半导体颗粒34作为空穴传输层的情况相比，在与不含量子点的发光层的界面处，第二绝缘性聚合物35与不含量子点的发光层接触的面积变大。因此，空穴传输层30能够抑制因p型半导体颗粒34直接与不包含量子点的发光层接触而导致的激子失活，同时也实现作为对向载流子的电子阻挡层的功能。
同样地，场致发光元件XR所具备的电子传输层33通过n型半导体颗粒36与第一绝缘性聚合物37混合，与单独使用n型半导体颗粒36作为电子传输层的情况相比，在包含量子点的发光层24R的界面处第一绝缘性聚合物37与发光层24R的第一量子点接触的面积增大。因此，电子传输层33能够抑制n型半导体颗粒36直接与发光层24R的第一量子点接触而引起的激子的失活，同时也实现作为对向载流子的空穴的阻挡层的功能。
此外，在具备不包含量子点的发光层的场致发光元件的情况下，电子传输层33通过n型半导体颗粒36与第一绝缘性聚合物37被混合，从而在与不包含量子点的发光层的界面，与单独使用n型半导体颗粒36作为电子传输层的情况相比，第一绝缘性聚合物37与不包含量子点的发光层接触的面积变大。因此，电子传输层33能够抑制n型半导体颗粒36直接与不包含量子点的发光层接触而引起的激子的失活，同时也实现作为对向载流子的空穴的阻挡层的功能。
在上述场致发光元件XR的制作中，例如也可以将p型半导体颗粒34与第二绝缘性聚合物35混合，以期望的比率在溶剂中溶解并涂布形成空穴传输层30，在包含第一量子点的发光层24R中也可以将量子点与聚合物材料(导电性材料或/和非导电性材料)混合，以期望的比率在溶剂中溶解并涂布形成，电子传输层33也可以将n型半导体颗粒36与第一绝缘性聚合物37混合，以期望的比率在溶剂中溶解并涂布形成。作为溶剂，优选应用可溶解第一绝缘性聚合物37、或上述聚合物材料(导电性材料或/和非导电性材料)或第二绝缘性聚合物35的溶剂。例如，作为极性溶剂，能够应用水、甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇、DMSO、三氯乙烯等，作为非极性溶剂，能够应用苯、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷等。
另外，分别涂布形成空穴传输层30、包含第一量子点的发光层24R及电子传输层33的方法没有特别限定，可以通过例如旋涂、浸涂、喷雾、喷墨、狭缝涂布、丝网印刷等方法涂布形成。
如上所述，在场致发光元件XR的制作中，能够将空穴传输层30、包含第一量子点的发光层24R及电子传输层33的一系列的形成工艺作为涂布工艺，能够通过比较简易的制造装置和制造工艺来制造场致发光元件XR。
另外，这样制造的场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、包含第一量子点的发光层24R以及电子传输层33均与聚合物材料混合，因此与p型半导体颗粒34或量子点或n型半导体颗粒36的单独形成的情况相比，可抑制各层的表面的粗糙度。另外，包含形成在空穴传输层30上的第一量子点的发光层24R的平坦性提高。由此，得到载流子注入的面均匀性提高、发光特性提高的效果。
在本实施方式中，以阳极22和空穴传输层(HTL)30直接接触的情况为例进行了说明，但并不限于此，也可以在阳极22和空穴传输层(HTL)30之间还具有用于注入空穴的空穴注入层(HIL)。空穴注入层(HIL)既可以是有机材料，也可以是无机材料，也可以是纳米颗粒，也可以是纳米颗粒分散于各种聚合物材料中的层。
图3是示出包含图1所示的场致发光元件XR的显示装置(场致发光装置)1的概略构成的图。
如图3所图示，在显示装置1中的基板10的一侧的面上层叠有树脂层12、阻挡层3、TFT层4、场致发光元件XR、XG、XB以及密封层6。另外，在本说明书中，将从图3的基板10到场致发光元件XR、XG、XB的方向记载为“向上”，将从场致发光元件XR、XG、XB到基板10的方向记载为“向下”。换句话说，“下层”指的是在比较对象层更前面的工序中形成的层，“上层”指的是在比较对象层更后面的工序中形成的。即，相对而言更靠近基板10的层为下层，更远离基板10的层为上层。
作为基板10的材料，可列举聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、玻璃基板等，但不限于此。在本实施方式中，为了将显示装置1设为柔性显示装置，使用PET作为基板10的材料，但在将显示装置1设为非柔性显示装置的情况下，使用玻璃基板等即可。
作为树脂层12的材料可以例举例如聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂等，但不限于此。在本实施方式中，将激光穿过支撑基板(未图示)照射树脂层12，降低支撑基板(未图示)和树脂层12之间的结合力，并将支撑基板(未图示)从树脂层12剥离(Laser Lift Off工艺(LLO工艺))，在树脂层12中剥离支撑基板(未图示)后的表面贴合由PET构成的基板10，从而将显示装置10设为柔性显示装置。然而，在显示装置1为非柔性显示装置的情况下或者在通过LLO工艺以外的方法使显示装置1成为柔性显示装置的情况下等，不需要树脂层12。
阻挡层3是在使用显示装置1时防止水、杂质到达TFT层4、场致发光元件XR、XG、XB，例如，可以由通过CVD法形成的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，或这些膜的层叠膜构成。
TFT层4包括半导体膜15、比半导体膜15更上层的无机绝缘膜16(栅极绝缘膜)、比无机绝缘膜16更上层的栅极GE、比栅极GE更上层的无机绝缘膜18、比无机绝缘膜18更上层的电容配线CE、比电容配线CE更上层的无机绝缘膜20、比无机绝缘膜20更上层的包含源极·漏极的源极·漏极配线SH、以及比源极·漏极配线SH更上层的平坦化膜21。
以包含半导体膜15、无机绝缘膜16(栅极绝缘膜)、栅极GE、无机绝缘膜18、无机绝缘膜20以及源极·漏极配线SH的方式构成薄膜晶体管元件Tr(TFT元件)以作为有源元件。
半导体膜15由例如低温多晶硅(LTPS)或氧化物半导体构成。此外，在图1中，将半导体膜15作为沟道的TFT被表示为顶栅结构，但是也可以是底栅结构。
栅极GE、电容电极CE、源极·漏极配线SH由例如包含铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铬(Cr)、钛(Ti)和铜(Cu)中的至少一种的金属的单层膜或层叠膜构成。
无机绝缘膜16、18、20可以由例如通过CVD法形成的氧化硅(SiOx)膜、氮化硅(SiNx)膜、氮氧化硅膜或它们的层叠膜构成。
平坦化膜(层间绝缘膜)21可以由例如聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等能够涂布的感光性有机材料构成。
图1及图2中，显示装置1所具备的场致发光元件XR、XG、XB中，作为一例，仅图示了具备发出红色波长区域的光的发光层24R的场致发光元件XR的概略结构，但如图3所图示，显示装置1除了场致发光元件(第一场致发光元件)XR之外，还具备场致发光元件XG(第二场致发光元件)及场致发光元件(第三场致发光元件)XB。关于场致发光元件XR，由于已经进行了说明，因此，在此对场致发光元件XG及场致发光元件XB进行具体说明。
图3示出的场致发光元件XG包括阳极(Anode)22、阴极(Cathode)25以及设于阳极(第一阳极)22与阴极(第一阴极)25之间的包含具有绿色发光波长的量子点的发光层(第二发光层)24G。再者，场致发光元件XG还包括：电子传输层(第一电子传输层)31以及空穴传输层(第一空穴传输层)30，电子传输层33包含n型半导体颗粒(第一n型半导体颗粒)36和第一绝缘性聚合物37，空穴传输层30包含p型半导体颗粒(第一p型半导体颗粒)34。电子传输层31设置于阴极25与发光层24G之间，空穴传输层30设置于阳极22与发光层24G之间。另外，在场致发光元件XG中，电子传输层(第二电子传输层)31中n型半导体颗粒36的体积比例小于空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例。
此外，图3示出的场致发光元件XB包括阳极(Anode)22、阴极(Cathode)25以及设于阳极(第三阳极)22与阴极(第三阴极)25之间的包含具有蓝色发光波长的第三量子点的发光层(第三发光层)24B。进而，场致发光元件XB包括：电子传输层32以及空穴传输层(第三空穴传输层)30，电子传输层32包含n型半导体颗粒(第三n型半导体颗粒)36和第一绝缘性聚合物(第四绝缘性聚合物)37，空穴传输层30包含p型半导体颗粒(第三p型半导体颗粒)34。电子传输层32设置于阴极25与发光层24B之间，空穴传输层30设置于阳极22与发光层24G之间。而且，在场致发光元件XB中，电子传输层(第三电子传输层)32中n型半导体颗粒36的体积比例小于空穴传输层30中p型半导体颗粒34的体积比例。
在本实施方式中，作为包含p型半导体颗粒34的空穴传输层30，列举使用包含p型半导体颗粒34和第二绝缘性聚合物35的空穴传输层的情况为例进行说明，但不限于此，作为包含p型半导体颗粒34的空穴传输层30，也可以使用仅包含p型半导体颗粒34的空穴传输层。
在本实施方式中，作为场致发光元件XG所具备的电子传输层31中所包含的n型半导体颗粒36及场致发光元件XB所具备的电子传输层32中所包含的n型半导体颗粒36，与上述场致发光元件XR所具备的电子传输层33中所包含的n型半导体颗粒36同样地，列举使用作为电子传输性的无机纳米颗粒的、例如由氧化锌(例如ZnO)构成的无机纳米颗粒的情况为例进行说明，但并不限定于此，也可以使用在场致发光元件XR所具备的电子传输层33的情况下已说明的其他材料。
此外，在本实施方式中，举出电子传输层31、电子传输层32以及电子传输层33各自所包含的n型半导体颗粒36由相同材料构成的情况为例进行说明，但并不限定于此，例如，电子传输层31、电子传输层32以及电子传输层33分别包含的n型半导体颗粒36也可以使用各自不同的材料。而且，例如，可以是两层是相同的材料，剩余的一层是不同于上述两层的材料。
在本实施方式中，作为场致发光元件XG所具备的电子传输层31中所包含的第一绝缘性聚合物37及场致发光元件XB所具备的电子传输层32中所包含的第一绝缘性聚合物37，与上述场致发光元件XR所具备的电子传输层33中所包含的第一绝缘性聚合物37同样地，列举使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的情况为例进行说明，但并不限定于此，也可以使用在场致发光元件XR所具备的电子传输层33的情况下已说明的其他材料。
另外，在本实施方式中，举出电子传输层31、电子传输层32以及电子传输层33各自所包含的第一绝缘性聚合物37由相同材料构成的情况为例进行说明，但并不限定于此，例如，电子传输层31、电子传输层32以及电子传输层33各自所包含的第一绝缘性聚合物37也可以分别使用不同的材料。而且，例如，可以是两层是相同的材料，剩余的一层是不同于上述两层的材料。
在本实施方式中，作为场致发光元件XG所具备的空穴传输层30中包含的p型半导体颗粒34以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30中包含的p型半导体颗粒34，与上述的场致发光元件XR所具备的空穴传输层30中包含的p型半导体颗粒34同样地，列举使用了作为空穴传输性的无机纳米颗粒的、例如由氧化镍(例如，NiO)构成的无机纳米颗粒的情况为例进行说明，但并不限定于此，也可以使用在场致发光元件XR所具备的空穴传输层30的情况下已经说明的其他材料。
另外，在本实施方式中，举例说明场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30各自所包含的p型半导体颗粒34由相同材料构成的情况，但不限于此，例如，场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30各自所包含的p型半导体颗粒34也可以使用各自不同的材料。而且，例如，可以是两层是相同的材料，剩余的一层是不同于上述两层的材料。
在本实施方式中，作为场致发光元件XG所具备的空穴传输层30中包含的第二绝缘性聚合物35以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30中包含的第二绝缘性聚合物35，与上述场致发光元件XR所具备的空穴传输层30中包含的第二绝缘性聚合物35同样地，列举使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的情况为例进行说明，但并不限定于此，也可以使用在场致发光元件XR所具备的空穴传输层30的情况下已说明的其它材料。
另外，在本实施方式中，举例说明场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30各自所包含的第二绝缘性聚合物35由相同材料构成的情况，但不限于此，例如，场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30各自所包含的第二绝缘性聚合物35也可以使用各自不同的材料。而且，例如，可以是两层是相同的材料，剩余的一层是不同于上述两层的材料。
另外，在图3所示的显示装置1中，场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30分别形成为岛状，但并不限于此，如后述的实施方式2所示，场致发光元件XR所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30也可以形成为一个共用层。
另外，包含具有蓝色的发光波长的第三量子点的发光层24B和包含具有绿色的发光波长的第二量子点的发光层24G的各自的导带的下端比包含具有图2所示的红色的发光波长的第一量子点的发光层24R的导带的下端浅，即，在图2中，位于发光层24R的导带的下端的上侧。特别地，包含具有蓝色发光波长的量子点的发光层24B的导带的下端比包含具有绿色发光波长的第二量子点的发光层24G的导带的下端浅，在图2中，发光层24B的导带的下端位于更上侧。
因此，场致发光元件XB中，电子传输层(ETL)32的导带的下端与发光层24B的导带的下端之差即电子39的注入势垒以及场致发光元件XG中的电子传输层(ETL)31的导带的下端与发光层24G的导带的下端之差即电子39的注入势垒，比图2所示的场致发光元件XR中的电子传输层(ETL)33的导带的下端与发光层24R的导带的下端之差即电子39的注入势垒大。而且，场致发光元件XB中的电子传输层(ETL)32的导带的下端与发光层24B的导带的下端之差即电子39的注入势垒大于场致发光元件XG中的电子传输层(ETL)31的导带的下端与发光层24G的导带的下端之差即电子39的注入势垒。
此外，上述特性还直接应用于不包含量子点的具有红色发光波长的发光层、不包含量子点的具有绿色发光波长的发光层以及不包含量子点的具有蓝色发光波长的发光层。
出于这样的理由，在显示装置1中，使场致发光元件XG的电子传输层(ETL)31中的n型半导体颗粒36的体积比例以及场致发光元件XB的电子传输层(ETL)32中的n型半导体颗粒36的体积比例分别高于场致发光元件XR的电子传输层(ETL)33中的n型半导体颗粒36的体积比例。进而，使场致发光元件XB的电子传输层(ETL)32中的n型半导体颗粒36的体积比例高于场致发光元件XG的电子传输层(ETL)31中的n型半导体颗粒36的体积比例。
具体而言，在满足场致发光元件XB的电子传输层(ETL)32中的n型半导体颗粒36的体积比例>场致发光元件XG的电子传输层(ETL)31中的n型半导体颗粒36的体积比例>场致发光元件XR的电子传输层(ETL)33中的n型半导体颗粒36的体积比例的关系的范围内，场致发光元件XR的电子传输层(ETL)33中的n型半导体颗粒36的体积比例优选为5％以上且65％以下，场致发光元件XG的电子传输层(ETL)31中的n型半导体颗粒36的体积比例优选为30％以上且90％以下，场致发光元件XB的电子传输层(ETL)32中的n型半导体颗粒36的体积比例优选为40％以上且95％以下。
进而，场致发光元件XR的电子传输层(ETL)33中的n型半导体颗粒36的体积比例、场致发光元件XG的电子传输层(ETL)31中的n型半导体颗粒36的体积比例以及场致发光元件XB的电子传输层(ETL)32中的n型半导体颗粒36的体积比例分别在空穴传输层30中的p型半导体颗粒34的体积比例(本实施方式中为80％以上且99.99％以下)的范围内确定。
另外，在场致发光元件XR、场致发光元件XG及场致发光元件XB的每一个中，优选空穴传输层30中的p型半导体颗粒34的体积比例(本实施方式中为80％以上且99.99％以下)与电子传输层(ETL)31、电子传输层(ETL)32及电子传输层(ETL)33中的n型半导体颗粒36的体积比例之差为20％以上。
图5是示出图1所示的场致发光元件XR所具备的电子传输层33中的第一绝缘性聚合物37的单位体积比例的电压与电流密度的关系的图。
图5示出的结果是一边改变施加电压一边对如以下那样制作的各样品测量的电流密度的结果。
0％样品场致发光元件、10％样品场致发光元件、30％样品场致发光元件、50％样品场致发光元件以及60％样品场致发光元件分别是在作为阳极22的ITO(Indium TinOxide)上，依次层叠有以下层的样品场致发光元件：作为空穴传输层的PEDOT：PSS/PVK、包含第一量子点的发光层24R、以规定的比例包含作为n型半导体颗粒36的氧化锌(例如，ZnO)的平均粒径12nm的无机纳米颗粒和作为第一绝缘性聚合物37的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的电子传输层、以及作为阴极25的Al(铝)。0％样品场致发光元件是电子传输层中的第一绝缘性聚合物37的体积比例为0％(电子传输层中的n型半导体颗粒36的体积比为100％)的样品场致发光元件。10％样品场致发光元件是电子传输层中的第一绝缘性聚合物37的体积比例为10％(电子传输层中的n型半导体颗粒36的体积比为90％)的样品场致发光元件。30％样品场致发光元件是电子传输层中的第一绝缘性聚合物37的体积比例为30％(电子传输层中的n型半导体颗粒36的体积比为70％)的样品场致发光元件。50％样品场致发光元件是电子传输层中的第一绝缘性聚合物37的体积比例为50％(电子传输层中的n型半导体颗粒36的体积比为50％)的样品场致发光元件。60％样品场致发光元件是电子传输层中的第一绝缘性聚合物37的体积比例为60％(电子传输层中的n型半导体颗粒36的体积比为40％)的样品场致发光元件。
如图5所示可知，在10％样品场致发光元件、30％样品场致发光元件、50％样品场致发光元件以及60％样品场致发光元件的任一种的情况下，与电子传输层仅由作为n型半导体颗粒36的氧化锌构成的0％样品场致发光元件相比，相同电压值下的电流密度值分别降低，难以向场致发光元件进行电子注入。
此外可知，10％样品场致发光元件、30％样品场致发光元件、50％样品场致发光元件以及60％样品场致发光元件的每一个中，第一绝缘性聚合物37的体积比例越增加，相同电压值下的电流密度值的降低程度越大。
这样，通过适当变更电子传输层中的n型半导体颗粒36的体积比例以及第一绝缘性聚合物37的体积比例，能够适当地控制向包含量子点的发光层的电子注入量。
此外，虽未图示，但与电子传输层的情况同样地，通过适当变更空穴传输层中的p型半导体颗粒34的体积比例以及第二绝缘性聚合物35的体积比例，能够适当控制向包含量子点的发光层的空穴注入量。
图3所示的发光层24R、发光层24G以及发光层24B是包含量子点(纳米颗粒)荧光体的发光层。下面，为了简单起见，省略“荧光体”，仅记为量子点(纳米颗粒)。作为含量子点(纳米颗粒)荧光体的发光层的具体材料，例如可以使用CdSe/CdS、CdSe/ZnS、InP/ZnS以及CIGS/ZnS中的任一种，例如，量子点(纳米颗粒)荧光体的粒径为3～10nm左右。此外，为了使发光层24R、发光层24G以及发光层24B彼此发出的光的中心波长不同，可以在各个发光层中使量子点(纳米颗粒)的粒径不同，也可以使用不同种类的量子点(纳米颗粒)。
如图3所示，场致发光元件XR、场致发光元件XG及场致发光元件XB分别为显示装置1的子像素SP，例如，一个场致发光元件XR、一个场致发光元件XG、一个场致发光元件XB可以构成显示装置1的一个像素。
如图3所示，将阳极22的边缘覆盖的堤23例如可以由聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等的可涂布的感光性有机材料构成。
在本实施方式中，举出将除了形成为整面状的共用层的阴极25以外、将阳极22、空穴传输层(HTL)30、发光层24R、24G、24B以及电子传输层(ETL)31、32、33按每个子像素SP形成为岛状的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，在将阴极25形成为岛状，将岛状的阴极25通过薄膜晶体管元件等独立地控制可动的情况下，可以将阳极22形成为整面状的共用层。进而，如后所述，也可以将空穴传输层(HTL)30作为整面状的共用层形成。另外，在该情况下，也可以不设置堤23。
阳极22及阴极25的至少一方由透光性材料构成。此外，阳极22及阴极25的任一方也可以由光反射性材料形成。在将显示装置1设为顶发光型的显示装置的情况下，利用透光性材料形成作为上层的阴极25，利用光反射性材料形成作为下层的阳极22。在显示装置1为底发光型的显示装置的情况下，利用光反射性材料形成作为上层的阴极25，利用透光性材料形成作为下层的阳极22。另外，在使从阳极22到阴极25的层叠顺序相反的情况下，通过将作为上层的阳极22用透光性材料形成，将作为下层的阴极25用光反射性材料形成，能够使显示装置1成为顶发光型的显示装置，通过将作为上层的阳极22用反射性材料形成，将作为下层的阴极25用透光性材料形成，能够使显示装置1成为底发光型的显示装置。
作为透光性材料，例如可以使用透明导电膜材料。具体地，例如，ITO(Indium TinOxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、AZO(aluminum-doped zinc Oxide)、BZO(boron-doped zinc oxide)等。这些材料由于可见光的透过率高，因而提高了发光效率。
作为光反射性材料，优选可见光的反射率高的材料，例如能够使用金属材料。具体地，例如Al、Cu、Au、Ag等。这些材料由于可见光的反射率高，因而发光效率提高。
另外，也可以通过将阳极22及阴极25的任一方设为透光性材料与光反射性材料的层叠体，从而设为具有光反射性的电极。
此外，在本实施方式中，为了将显示装置1设为顶发光型，作为上层的阴极25由透光性材料形成，作为下层的阳极22由光反射性材料形成。
另外，场致发光元件XG所具备的空穴传输层30中包含的p型半导体颗粒34的粒径和在场致发光元件XB所具备的空穴传输层30中包含的p型半导体颗粒34的粒径分别与场致发光元件XR所具备的空穴传输层30中包含的p型半导体颗粒34的粒径相同，优选为1nm以上且30nm以下。
此外，与场致发光元件XR所具备的空穴传输层30同样地，场致发光元件XG所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB所具备的空穴传输层30各自的厚度(膜厚)优选为10nm以上且200nm以下。
此外，场致发光元件XG所具备的电子传输层31中包含的n型半导体颗粒36的粒径和场致发光元件XB所具备的电子传输层32中包含的n型半导体颗粒36的粒径分别与场致发光元件XR所具备的电子传输层33中包含的n型半导体颗粒36的粒径同样地优选为1nm以上且30nm以下。
此外，场致发光元件XG所具备的电子传输层31及场致发光元件XB所具备的电子传输层32各自的厚度(膜厚)优选与场致发光元件XR所具备的电子传输层33同样地为10nm以上且200nm以下。
如上所述，在显示装置1中，通过在场致发光元件XR、场致发光元件XG以及场致发光元件XB的各个中改善载流子平衡，能够提高场致发光元件XR、XG、XB的发光特性。因此，在发光层中，能够实现空穴与电子取得平衡的高效发光的显示装置1。
在本实施方式中，作为场致发光装置，列举显示装置的一例进行说明，因此举例说明了显示装置1包括：场致发光元件XR，其包括发光层24R，发光层24R具有红色发光波长的第一量子点；场致发光元件XG，其包括发光层24G，发光层24G具有绿色发光波长的第二量子点；以及场致发光元件XB，其包括发光层24B，发光层24B具有蓝色发光波长的第三量子点，但是，例如在场致发光装置为照明装置等的情况下，可以仅包括一个以上单种场致发光元件，其包括具有某一种颜色的发光波长的量子点的发光层，也可以分别包括一个以上的第一场致发光元件以及第二场致发光元件，其中，第一场致发光元件包括第一量子点的第一发光层，第二场致发光元件包括第二发光层，第二发光层具有波长比所述第一量子点短的发光波长的第二量子点。
图4是示出图1所示的场致发光元件XR的变形例的场致发光元件XR’的概略构成的图。
在图1中图示的场致发光元件XR中，作为包含在空穴传输层30中的p型半导体颗粒34，通过使用由粒径12nm的氧化锌(例如ZnO)构成的无机纳米颗粒，抑制无机纳米颗粒彼此的凝聚。
图4所图示的场致发光元件XR’所具备的空穴传输层30’与图1所图示的场致发光元件XR所具备的空穴传输层30相同，包含由作为p型半导体颗粒34的氧化锌(例如ZnO)构成的无机纳米颗粒以及作为第二绝缘性聚合物35的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。与图1中示出的场致发光元件XR所具备的空穴传输层30的不同点在于，由氧化锌(例如，ZnO)构成的无机纳米颗粒的粒径小于1nm。具体而言，在图4中图示的场致发光元件XR’所具备的空穴传输层30’所包含的作为p型半导体颗粒34的包含氧化锌(例如，ZnO)的无机纳米颗粒，其平均粒径为0.5nm。另外，空穴传输层30’中作为p型半导体颗粒34的由氧化锌(例如，ZnO)构成的无机纳米颗粒(平均粒径0.5nm)的体积比例成为图1所示的场致发光元件XR所具备的空穴传输层30中作为p型半导体颗粒34的由氧化锌(例如，ZnO)构成的无机纳米颗粒(平均粒径12nm)的体积比例。
如图4所图示，在空穴传输层30’中，虽然发生了由氧化锌(例如，ZnO)构成的无机纳米颗粒(平均粒径0.5nm)的凝聚，但与图1所图示的场致发光元件XR同样地，能够改善发光层24R中的空穴38的数量与电子39的数量的平衡即载流子平衡，在场致发光元件XR’中也能够提高发光特性。
〔实施方式2〕
接下来，基于图6说明本发明的实施方式2。在包含本实施方式的场致发光元件XR”、XG”、XB”的显示装置1’中，形成有场致发光元件(第一场致发光元件)XR”所具备的空穴传输层30、场致发光元件(第二场致发光元件)XG”所具备的空穴传输层30以及场致发光元件(第三场致发光元件)XB”所具备的空穴传输层30作为一层共用层这一点，以及场致发光元件XR”所具备的阴极25、场致发光元件XG”所具备的阴极25以及场致发光元件XB”所具备的阴极25分别形成为岛状这一点与实施方式1不同。另外，为了便于说明，对与在第一实施方式的附图所示的构件具有相同功能的构件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
图6是示出包含实施方式2的场致发光元件XR”、XG”、XB”的显示装置1’的概略构成图。
如图6所示，在包括场致发光元件XR”、XG”、XB”的显示装置1’中，场致发光元件XR”所具备的空穴传输层30、场致发光元件XG”所具备的空穴传输层30以及场致发光元件XB”所具备的空穴传输层30形成为一层共用层。因此，能够省去用于将空穴传输层30形成为岛状的图案化工序等，因此在制造工艺上是有利的。此外，通过将空穴传输层30形成为一层共用层，也能够省去形成覆盖图3所示的阳极22边缘的堤23的工序等，因此在制造工艺上是有利的。
另外，如图6所示，在包含场致发光元件XR”、XG”、XB”的显示装置1’中，场致发光元件XR”所具备的阴极25、场致发光元件XG”所具备的阴极25以及场致发光元件XB”所具备的阴极25分别形成为岛状。
如上所述，在显示装置1’中，通过在场致发光元件XR”、场致发光元件XG”及场致发光元件XB”的各个中改善载流子平衡，能够提高场致发光元件XR”、XG”、XB”的发光特性。因此，能够实现在发光层中实现空穴与电子取得平衡的高效发光的显示装置1’。
〔实施方式3〕
接下来，基于图7说明本发明的3实施方式。在本实施方式的场致发光元件XR”’中，使从阳极22至阴极25的层叠顺序相反这点与实施方式1不同。另外，为了便于说明，对与在第一实施方式的附图所示的构件具有相同功能的构件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
图7是表示实施方式3的场致发光元件XR”’的概略结构的图。
如图7所示，在场致发光元件XR”’中，使从阳极22至阴极25的层叠顺序与图1所示的场致发光元件XR相反。即，首先，形成阴极25，在阴极25上形成电子传输层33，在电子传输层33上形成包含第一量子点的发光层24R，在发光层24R上形成空穴传输层30，在空穴传输层30上形成阳极22。在这种情况下，通过空穴传输层30包含第二绝缘性聚合物35，从而即使在使用溅射法等真空制膜法形成阳极22的情况下，也不会对含有第一量子点的发光层24R造成等离子损伤，能够得到发光特性良好的场致发光元件XR”’。
另外，由于电子传输层33包含第一绝缘性聚合物37，因此包含形成于电子传输层33上的第一量子点的发光层24R的平坦性提高。由此，得到载流子注入的面均匀性提高、发光特性提高的效果。
〔实施方式4〕
接下来，基于图8说明本发明的实施方式4。本实施方式的场致发光元件XR”’在发光层24R和空穴传输层30之间具备绝缘层41、在发光层24R和电子传输层33之间具备绝缘层42这一点上与实施方式1不同。另外，为了便于说明，对与在第一实施方式的附图所示的构件具有相同功能的构件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
图8是示出实施方式4的场致发光元件XR””的概略构成的图。
如图8所示，场致发光元件XR””在发光层24R和空穴传输层30之间具备绝缘层41，在发光层24R和电子传输层33之间具备绝缘层42。
绝缘层41及绝缘层42都是不包含p型半导体颗粒34及n型半导体颗粒36的层。绝缘层41及绝缘层42只要不含p型半导体颗粒34及n型半导体颗粒36，其种类就没有特别限定，例如，可以是具有绝缘性的聚合物，也可以是具有导电性的聚合物，还可以是由无机氧化物形成的绝缘层，还可以是由无机氮化物形成的层。
另外，由于具备绝缘层41及绝缘层42，能够防止p型半导体颗粒34及n型半导体颗粒36直接与包含第一量子点的发光层24R接触，防止因p型半导体颗粒34及n型半导体颗粒36的缺陷能级等导致在包含第一量子点的发光层24R产生的激子被捕获，同时作为抑制从空穴传输层30注入的空穴及从电子传输层33注入的电子分别穿过相对侧的电极的阻挡层发挥作用。
作为绝缘层41及绝缘层42，也可以使用与实施方式1中所述第一绝缘性聚合物37或第二绝缘性聚合物35相同的材料。此外，绝缘层41及绝缘层42可以是由氧化铝、氧化镁、氧化硅、氮化铝、氧化锆及氧化铪中的任一个构成的无机绝缘体，也可以是由氧化铝、氧化镁、氧化硅、氮化铝、氧化锆及氧化铪中的两个以上的混合物构成的无机绝缘体。
另外，从防止p型半导体颗粒34及n型半导体颗粒36与包含第一量子点的发光层24R接触且能够通过隧穿效应向包含第一量子点的发光层24R进行载流子注入的观点出发，绝缘层41及绝缘层42各自的膜厚优选为1nm以上且10nm以下。
此外，在本实施方式中，列举在发光层24R和空穴传输层30之间具备绝缘层41、在发光层24R和电子传输层33之间具备绝缘层42的情况为例进行了说明，但并不限定于此，可以仅在发光层24R和空穴传输层30之间具备绝缘层41，也可以仅在发光层24R和电子传输层33之间具备绝缘层42。
[附加说明]
本公开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，将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合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。
工业上的实用性
本公开可以用于场致发光元件以及场致发光装置。
附图标记说明
1、1’ 显示装置(场致发光装置)
22 阳极(第一阳极～第三阳极)
24R 包含第一量子点的发光层(第一发光层、发光层)
24G 包含第二量子点的发光层(第二发光层、发光层)
24B 包含第三量子点的发光层(第三发光层、发光层)
25 阴极(第一阴极～第三阴极)
30 空穴传输层(第一空穴传输层～第三空穴传输层)
31 电子传输层(第二电子传输层)
32 电子传输层(第三电子传输层)
33 电子传输层(第一电子传输层)
34 p型半导体颗粒(第一p型半导体颗粒～第三p型半导体颗粒)
35 第二绝缘性聚合物
36 n型半导体颗粒(第一n型半导体颗粒～第三n型半导体颗粒)
37 第一绝缘性聚合物(第三绝缘性聚合物、第四绝缘性聚合物)
38 空穴
39 电子
41、42 绝缘层
XR、XR 场致发光元件(第一场致发光元件)
XG、XG” 场致发光元件(第二场致发光元件)
XB、XB” 场致发光元件(第三场致发光元件)
XR”、XR”’、XR”” 场致发光元件(第一场致发光元件)

Claims (26)

1.一种场致发光元件，包括：
阳极；
阴极；以及
发光层，其设置于所述阳极和所述阴极之间，
所述场致发光元件的特征在于，还包括：
电子传输层，其包含n型半导体颗粒和第一绝缘性聚合物；以及
空穴传输层，其包含p型半导体颗粒，
所述电子传输层设置在所述阴极与所述发光层之间，
所述空穴传输层设置于所述阳极和所述发光层之间，
所述电子传输层中所述n型半导体颗粒的体积比例小于所述空穴传输层中所述p型半导体颗粒的体积比例。
2.根据权利要求1所述的场致发光元件，其特征在于，所述空穴传输层还含有第二绝缘性聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的场致发光元件，其特征在于，所述空穴传输层中所述p型半导体颗粒的体积比率为80％以上且99.9％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，所述电子传输层中所述n型半导体颗粒的体积比率为5％以上且65％以下。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，
所述发光层具有绿色的发光波长，
所述电子传输层中所述n型半导体颗粒的体积比率为30％以上且90％以下。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，
所述发光层具有蓝色的发光波长，
所述电子传输层中所述n型半导体颗粒的体积比率为40％以上且95％以下。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，所述空穴传输层中所述p型半导体颗粒的体积比例与所述电子传输层中所述n型半导体颗粒的体积比例之差为20％以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为10nm以上且200nm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，所述n型半导体颗粒的粒径为1nm以上且30nm以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的场致发光元件，其特征在于，所述p型半导体颗粒的粒径为1nm以上且30nm以下。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的场致发光元件，其特征在于，
在所述发光层与所述空穴传输层之间、所述发光层与所述电子传输层之间的至少一方具备绝缘层。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的场致发光元件，其特征在于，所述发光层包含量子点。
13.一种场致发光装置，其特征在于，其包含权利要求1至12任一项所述的场致发光元件。
14.一种场致发光装置，包含第一场致发光元件和第二场致发光元件，其特征在于，
所述第一场致发光元件包括：
第一阳极；
第一阴极；
第一发光层，其设置于所述第一阳极和所述第一阴极之间；
第一空穴传输层，其设置于所述第一阳极和所述第一发光层之间，并包含第一p型半导体颗粒；以及
第一电子传输层，其设置在所述第一阴极与所述第一发光层之间，并包含第一n型半导体颗粒和第一绝缘性聚合物，
所述第一电子传输层中所述第一n型半导体颗粒的体积比例小于所述第一空穴传输层中所述第一p型半导体颗粒的体积比例；
所述第二场致发光元件包括：
第二阳极；
第二阴极；
第二发光层，其设置于所述第二阳极和所述第二阴极之间，并具有波长比所述第一发光层短的发光波长；
第二空穴传输层，其设置于所述第二阳极和所述第二发光层之间，并包含第二p型半导体颗粒；以及
第二电子传输层，其设置在所述第二阴极与所述第二发光层之间，并包含第二n型半导体颗粒和第三绝缘性聚合物，
所述第二电子传输层中所述第二n型半导体颗粒的体积比例小于所述第二空穴传输层中所述第二p型半导体颗粒的体积比例，
所述第二电子传输层中所述第二n型半导体颗粒的体积比例大于所述第一电子传输层中所述第一n型半导体颗粒的体积比例。
15.根据权利要求14所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一p型半导体颗粒和第二p型半导体颗粒为相同材料，
所述第一空穴传输层中所述第一p型半导体颗粒的体积比例与所述第二空穴传输层中所述第二p型半导体颗粒的体积比例相同，
所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层由相同材料形成为一层。
16.根据权利要求14所述的场致发光装置，其特征在于，所述第一p型半导体颗粒和第二p型半导体颗粒是不同的材料。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，所述第一n型半导体颗粒和所述第二n型半导体颗粒是不同的材料。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，所述第一绝缘性聚合物和所述第三绝缘性聚合物是不同的材料。
19.根据权利要求14至16中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一n型半导体颗粒和所述第二n型半导体颗粒是相同材料，
所述第一绝缘性聚合物和所述第三绝缘性聚合物是相同材料。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一空穴传输层的厚度为10nm以上且200nm以下，
所述第二空穴传输层的厚度为10nm以上且200nm以下。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一n型半导体颗粒的粒径为1nm以上且30nm以下，
所述第二n型半导体颗粒的粒径为1nm以上且30nm以下。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一p型半导体颗粒的粒径为1nm以上且30nm以下，
所述第二p型半导体颗粒的粒径为1nm以上且30nm以下。
23.根据权利要求14至22中的任一项所述的场致发光装置，其特征在于，
在所述第一发光层与所述第一空穴传输层之间、所述第一发光层与所述第一电子传输层之间、所述第二发光层与所述第二空穴传输层之间以及所述第二发光层与所述第二电子传输层之间的至少一方中具有绝缘层。
24.根据权利要求14至23中的任一项所述的场致发光装置，其特征在于，还包括第三场致发光元件，
所述第三场致发光元件包括：
第三阳极；
第三阴极；
第三发光层，其设置于所述第一阳极和所述第一阴极之间，并具有波长比所述第二发光层短的发光波长；
第三空穴传输层，其设置于所述第三阳极和所述第三发光层之间，并包含第三p型半导体颗粒；以及
第三电子传输层，其设置在所述第三阴极与所述第三发光层之间，并包含第三n型半导体颗粒和第四绝缘性聚合物，
所述第三电子传输层中所述第三n型半导体颗粒的体积比例小于所述第三空穴传输层中所述第三p型半导体颗粒的体积比例；
所述第三电子传输层中所述第三n型半导体颗粒的体积比例大于所述第二电子传输层中所述第二n型半导体颗粒的体积比例。
25.根据权利要求14至23中任一项所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一发光层包含第一量子点，
所述第二发光层包含第二量子点，
所述第二量子点具有波长比所述第一量子点短的发光波长。
26.根据权利要求24所述的场致发光装置，其特征在于，
所述第一发光层包含第一量子点，
所述第二发光层包含第二量子点，
所述第三发光层包含第三量子点，
所述第二量子点具有波长比所述第一量子点短的发光波长，
所述第三量子点具有波长比所述第二量子点短的发光波长。
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