JP2021064543A - 発光素子、表示装置および発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】量子ドットを発光層に含む発光素子において、量子ドット層内の電子と正孔とのバランスを改善し、発光効率を向上させる技術を提供する。【解決手段】本開示の発光素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられ、複数の量子ドットおよび前記複数の量子ドット間の領域である空孔を含む量子ドット層と、を備え、前記量子ドット層は、前記陰極から前記陽極へ向かう方向を法線とするすべての断面において、前記量子ドット層の全域で前記複数の量子ドットおよび前記量子ドット層における空孔の両方が含まれる。【選択図】図２

Description

本開示は、発光素子、表示装置および発光素子の製造方法に関する。

特許文献１に記載の発光素子は、量子ドットを含有する発光層を備えている。特許文献１に記載の発光素子では、発光層の厚さ方向における量子ドットの密度が陽極側から陰極側に向かって小さくされている。

特開２００９−８７７５５号

特許文献１の発光素子では、発光層の陰極側（電子輸送層側）において量子ドットのカバー率が１０％程度から、量子ドットがなくてもよいとされている。それによって、特許文献１では、発光層の陰極側は、陽極側と比べて量子ドットが存在しない領域である空孔の割合を大きくしている。しかし、特許文献１に記載の発光素子のように、発光層の陰極側において量子ドットのカバー率が１０％程度から、量子ドットがなくなる程度まで空孔の割合を大きくしてしまうと、電子に対する障壁が発光層内で非常に大きくなり、発光層内の電子の数が正孔に対して不足する。その結果、発光層内の電子と正孔との再結合率が低下し、発光素子の発光効率（外部量子効率）が低下する。

本開示の一形態に係る発光素子は、発光効率を向上させることを目的とする。

本開示の一形態に係る発光素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられ、複数の量子ドットおよび前記複数の量子ドット間の領域である空孔を含む量子ドット層と、を備え、前記量子ドット層は、前記陰極から前記陽極へ向かう方向を法線とするすべての断面において、前記量子ドット層の全域で前記複数の量子ドットおよび前記量子ドット層における空孔の両方が含まれる。

本開示の一態様によれば、発光効率を向上させた発光素子を実現できる。

実施形態１に係る表示装置の概略を示す断面図である。 実施形態１に係る発光素子の概略を示す断面図である。 実施形態１に係る量子ドット層内のエネルギー分布を示す模式図である。 実施形態１に係る発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施例１−１〜１−５および比較例１、２に係る発光素子の特性値を示す図である。 実施形態２に係る発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態２に係る発光素子の一部を拡大した一例の概略を示す断面図である。 実施形態２に係る発光素子の一部を拡大した他の一例の概略を示す断面図である。 実施形態２に係る発光素子の一部を拡大した他の一例の概略を示す断面図である。

以下、本開示の例示的な実施形態および実施例について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態および各実施例において重複する事項の説明を適宜省略する。また、以下においては、「同層」とは同一のプロセス（成膜工程）にて形成されていることを意味し、「下層」とは、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されていることを意味し、「上層」とは比較対象の層よりも後のプロセスで形成されていることを意味する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る表示装置１０の概略を表す断面図である。本実施形態の表示装置１０は、ＱＬＥＤ（量子ドット：Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とする表示装置であり、例えば、フレキシブル性を有する第１フィルム１１および樹脂層１２の上方に、量子ドットを含む発光素子２０を有する。

表示装置１０は、第１フィルム１１の上層に、樹脂層１２と、バリア層１３と、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＴＦＴと呼称）を含むＴＦＴ層１４と、発光素子２０およびカバー膜１５１を含む発光素子層１５と、封止層１６と、第２フィルム１７とがこの順に積層された構造である。

第１フィルム１１は、フレキシブル性を有する表示装置１０における支持部材である。第１フィルム１１は、例えば、ＰＥＴなどのフレキシブル性を有する材料により構成することができる。なお、表示装置１０にフレキシブル性が必要ない場合は、第１フィルム１１に替えて、ガラスなどの硬質材料による基板を支持部材としてもよい。

樹脂層１２は第１フィルム１１とバリア層１３との間に設けられている。樹脂層１２は、表示装置１０の製造過程で用いられる支持基板（不図示）をバリア層１３から剥離して、フレキシブル性を有する第１フィルム１１をバリア層１３へ貼り付けるために用いられる層である。樹脂層１２は、前記支持基板をバリア層１３から剥離する際、部分的に除去される。樹脂層１２は、複数の樹脂膜が積層された多層構造であってもよいし、複数の樹脂膜の間に無機膜を挟んだ多層構造であってもよい。なお、表示装置１０にフレキシブル性が必要ない場合は、樹脂層１２を省いてもよい。

バリア層１３は、水および酸素などの異物がＴＦＴ層１４および発光素子層１５に侵入することを防ぐための層である。バリア層１３は、単層または多層の絶縁膜であり、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンなどの絶縁材料により構成することができる。

ＴＦＴ層１４は、半導体膜１４１と、半導体膜１４１よりも上層のゲート絶縁膜１４２と、ゲート絶縁膜１４２よりも上層のゲート電極ＧＥおよび図示しないゲート配線とを備える。また、ゲート電極ＧＥおよびゲート配線よりも上層に、第１絶縁膜１４３と、第１絶縁膜１４３よりも上層の容量電極ＣＥと、容量電極ＣＥよりも上層の第２絶縁膜１４４と、を備える。第２絶縁膜１４４よりも上層に、ソース配線ＳＷおよび図示しないドレイン配線ＤＷと、ソース配線ＳＷおよびドレイン配線ＤＷよりも上層の平坦化膜１４５とを備える。

ＴＦＴは、半導体膜１４１、ゲート絶縁膜１４２、ゲート電極ＧＥ、第１絶縁膜１４３および第２絶縁膜１４４を含む。半導体膜１４１の図示しないソース領域およびドレイン領域は、半導体膜１４１の上面に高濃度のドーピングがされた領域であり、ソース電極およびドレイン電極として機能する。それらソース領域およびドレイン領域には、ゲート絶縁膜１４２、第１絶縁膜１４３および第２絶縁膜１４４を貫通したコンタクトホールを介して、ソース配線ＳＷおよびドレイン配線ＤＷがそれぞれ接続されている。ゲート電極ＧＥは図示しないゲート配線に接続され、ゲート配線は図示しないドライバＩＣに接続される。ソース配線ＳＷは図示しないドライバＩＣに接続される。ドレイン配線ＤＷは図示しない画素電極に接続されている。

半導体膜１４１は、例えば、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）または酸化物半導体（例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体）などの半導体材料により構成することができる。ゲート電極ＧＥ、ゲート配線、容量電極ＣＥ、ドレイン配線ＤＷおよびソース配線ＳＷは、単層または多層の導電膜である。

第１絶縁膜１４３および第２絶縁膜１４４は、単層または多層の絶縁膜であり、例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの絶縁材料により構成することができる。

平坦化膜１４５は、ＴＦＴに積層されることによって、ＴＦＴにより形成された凹凸を平坦化するための膜である。平坦化膜１４５によって、その上に発光素子層１５を積層しやすくすることができる。

なお、図１では、ＴＦＴ層１４に含まれるＴＦＴの構造をトップゲート型であるものとして図示しているが、ＴＦＴの構造は、ボトムゲート型またはダブルゲート型でもよい。ＴＦＴは、発光素子２０の発光を制御するスイッチング素子である。１つのＴＦＴが１つの発光素子２０に接続されている。図１では、平坦化膜１４５に形成されたコンタクトホールおよびＴＦＴ層１４に設けられたドレイン配線ＤＷを介して、ＴＦＴのドレイン領域と発光素子２０の陽極２１とが接続されている。

発光素子層１５は、複数の発光素子２０とカバー膜１５１とを備える。複数の発光素子２０は、表示装置１０の画像の表示領域においてマトリクス状に設けられている。図１では、複数の発光素子２０が１つの陰極２６を共有する構造を例示している。陰極２６の形状は図１の構造に限定されない。例えば、各発光素子２０で別々の陰極２６を有する構造であってもよい。また、図１では、各発光素子２０が別々の陽極２１を有する構造を例示している。陽極２１の形状は図１の構造に限定されない。例えば、複数の発光素子２０が１つの陽極２１を共有する構造であってもよい。

カバー膜１５１が複数の発光素子２０の間に設けられて、各発光素子２０の側面および各陽極２１の端部をカバーしている。カバー膜１５１は表示領域において格子状に設けられている。カバー膜１５１は、絶縁性の膜であり、例えば、有機材料により構成することができる。

封止層１６は、発光素子層１５を封止することによって、水および酸素などの異物がＴＦＴ層１４および発光素子層１５に侵入することを防ぐための層である。図１では、封止層１６が３層構造の場合を例示する。封止層１６は、陰極２６を覆う第１封止膜１６１と、第１封止膜１６１を覆う第２封止膜１６２と、第２封止膜１６２を覆う第３封止膜１６３とを備える。封止層１６は３層構造に限定されない。例えば、封止層１６が単層を含む任意の数の層による構造であってもよい。

例えば、第１封止膜１６１および第３封止膜１６３は、単層または多層の無機絶縁膜であり、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜などの無機材料により構成することができる。第２封止膜１６２は、例えば、透光性有機膜であり、アクリルなどの透光性を有する有機材料により構成することができる。

第２フィルム１７は、例えばＰＥＴフィルムにより構成することができる。それによって、フレキシブル性を有する表示装置１０を実現することができる。なお、表示装置１０がフレキシブル性を必要としない場合は、第２フィルム１７に替えてガラスなどの硬質な基板を用いてもよい。

第１フィルム１１および第２フィルム１７のうち、発光素子２０の光出射側に設けられているフィルムが、表示装置１０の表示領域側となる。表示領域側のフィルムには、例えば、光学補償機能、タッチセンサ機能または保護機能などを有する機能フィルムを用いることができる。

本実施形態の発光素子２０では、陽極２１側から表示装置１０の外側へと光を出射する構成を例示する。そのため、光を出射する側にある第１フィルム１１、樹脂層１２、バリア層１３およびＴＦＴ層１４は、透光性の大きい材料により構成されていることが好ましい。また、表示装置１０の構成において、陽極２１および陰極２６のうち、逆側の陰極２６側に設けられた、封止層１６および第２フィルム１７の少なくともいずれかが反射機能を有することが好ましい。

なお、発光素子２０が陰極２６側から表示装置１０の外側へと光を出射する構成であってもよい。この場合、表示装置１０の構成において、光を出射する方向に設けられている封止層１６および第２フィルム１７は透光性の大きい材料により構成されていることが好ましい。また、表示装置１０の構成において、陽極２１および陰極２６のうち、逆側の陽極２１側に設けられた、第１フィルム１１、樹脂層１２、バリア層１３およびＴＦＴ層１４の少なくともいずれかが、反射機能を有することが好ましい。

また、表示装置１０の表示領域よりも外側に、図示しない電子回路基板および電力回路基板（例えばＩＣチップ、ドライバＩＣまたはＦＰＣなど）が設置されている。前述のＴＦＴおよび発光素子２０が平面上に複数配列されて、表示装置１０の表示領域を構成している。平面上に並べられた複数のＴＦＴおよび発光素子２０に対して前述の各回路から電力が供給され、それぞれの動作が当該各回路に制御される。それによって、表示装置１０の画面表示が行われる。

本実施形態の表示装置１０を作製する工程としては、最初に、支持基板の上層に樹脂層１２を形成する（樹脂層１２の形成工程）。次に、樹脂層１２の上層にバリア層１３を形成する。次に、バリア層１３の上層にＴＦＴを含むＴＦＴ層１４を形成する。次に、ＴＦＴ層１４の上層にボトムエミッション型の発光素子２０を含む発光素子層１５を形成する。次に発光素子層１５の上層に、封止層１６を形成する。次に、封止層１６の上層に第２フィルム１７を貼り付ける。

レーザー光を、支持基板を透過させて樹脂層１２へ照射する。それによって、樹脂層１２が部分的に除去され、樹脂層１２から支持基板が剥離される（支持基板の剥離工程）。次に、支持基板を剥離した樹脂層１２の下面に第１フィルム１１を貼り付ける（貼り付け工程）。次に、第１フィルム１１、樹脂層１２、バリア層１３、ＴＦＴ層１４、発光素子層１５、封止層１６および第２フィルム１７を含む積層体を分断し、複数の個片を得る。次に、表示領域よりも外側にある非表示領域の一部に電子回路基板を設置する。これらの工程は表示装置１０の製造装置により行われる。

フレキシブル性を必要としない表示装置１０を製造する場合は、樹脂層１２の形成工程、支持基板の剥離工程および第１フィルム１１の貼り付け工程は不要である。その場合、例えば、第１フィルム１１をガラス基板などに替えて、バリア層１３の形成工程以降の工程を行えばよい。また、上記工程における各層の積層方法は、塗布法、スパッタ法、フォトリソグラフィ法またはＣＶＤ法など、各層の材料に対応した方法を適宜用いることができる。

図２は、実施形態１に係る発光素子２０の概略を表す断面図である。本実施形態の発光素子２０は、陽極２１、正孔注入層２２、正孔輸送層２３、量子ドット層２４、電子輸送層２５および陰極２６を備え、この順に積層されて構成されている。なお、本実施形態においては、陰極２６から陽極２１へ向かう方向を下方向とし、陽極２１から陰極２６へ向かう方向を上方向とする。以下、発光素子２０の詳細について説明する。

陽極２１は、正孔を量子ドット層２４へ注入するための電極である。陰極２６は、電子を量子ドット層２４へ注入するための電極である。陽極２１および陰極２６は導電性材料により構成することができる。陽極２１は正孔注入層２２と接する。陰極２６は電子輸送層２５と接する。

例えば、陽極２１および陰極２６のうち、一方は透光性の電極であり、他方は非透光性の電極である。透光性の電極は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＢＺＯまたはＦＴＯなどの導電材料により構成することができる。非透光性の電極は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｇまたはこれらの合金などの光反射率が高い金属材料により構成することができる。非透光性の電極に、光反射率の高い材料を用いることによって、量子ドット層２４が発した光を、発光素子２０から光を出射する方向へと反射できる。本実施形態では、量子ドット層２４が発した光は、陰極２６に反射されて陽極２１を透過し、発光素子２０から表示装置１０の外側へと出射される。

正孔注入層２２は、陽極２１からの正孔を正孔輸送層２３へ注入するための層である。正孔輸送層２３は、正孔注入層２２から注入された正孔を量子ドット層２４へ輸送するための層である。なお、正孔注入層２２および正孔輸送層２３のうち、正孔注入層２２のみが陽極２１と量子ドット層２４との間に設けられていてもよいし、正孔注入層２２および正孔輸送層２３を省略して陽極２１と量子ドット層２４とが直接接していてもよい。

正孔注入層２２および正孔輸送層２３は、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ＴＦＢおよびＰＶＫなどの導電性化合物を含む有機材料、または、ＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＭｇＺｎＯ、ＬａＮｉＯ_３、ＭｏＯ_３およびＷＯ_３などの金属酸化物を含む無機材料により構成することができる。

電子輸送層２５は、量子ドット層２４と陰極２６との間に設けられている。電子輸送層２５は、一方の表面が量子ドット層２４と接しており、他方の表面が陰極２６と接している。電子輸送層２５は、陰極２６から量子ドット層２４へと電子を輸送するための層である。

電子輸送層２５は、例えば、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺＡＯ、ＺｎＭｇＯ、ＩＴＯまたはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体などの金属酸化膜により構成することができる。また、電子輸送層２５はＡｌｑ３，ＢＣＰ，ｔ−Ｂｕ−ＰＢＤなどの導電性高分子材料により構成することもできる。

電子輸送層２５の材料は、陰極２６からの電子の注入を容易にするため、電子親和力または仕事関数が小さい材料であることが望ましい。また、電子輸送層２５の材料は、水および酸素などの異物が量子ドット層２４に侵入することを防ぐため、物理的に耐久性の高い安定な材料であることが望ましい。したがって、電子輸送層２５の材料には無機材料が適している。無機材料は一般的に高い電子移動度を有しており、電子のキャリア密度も高い。よって、電子輸送層２５に無機材料を用いることによって、量子ドット層２４への電子の注入密度を高くすることができる。

量子ドット層２４は、陽極２１から注入された正孔５７と、陰極２６から注入された電子５６とが再結合することによって発光する。量子ドット層２４は、陽極２１と陰極２６との間に設けられている。量子ドット層２４は、ナノサイズの半導体粒子である量子ドット２７と、量子ドット２７が含まれない領域である空孔２８とを含む。量子ドット層２４は、陽極２１から陰極２６へ向かう方向を法線ＮＬとする、法線ＮＬに直交するすべての断面２９において、複数の量子ドット２７および空孔２８の両方が含まれるように積層されている。本実施形態では、正孔輸送層２３の表面である接触面２３１に、量子ドット層２４が接触して設けられている。

量子ドット２７の粒径は、例えば２〜１５ｎｍ程度である。量子ドット２７の粒径が小さいほど発光波長は短くなり、発光色が赤から緑、緑から青へと変化する。そのため、量子ドット２７の粒径を変えることによって、発光素子２０の発光波長を制御することができる。本実施形態の表示装置１０を構成する際には、発光素子層１５において赤色の発光素子２０、緑色の発光素子２０および青色の発光素子２０を１組として配列する。

断面２９は、量子ドット層２４における、陰極２６の側の面と陽極２１側の面とに対して、それら両方の面に平行な方向（図２における左右方向）に量子ドット層２４を切った場合の仮想的な面である。本実施形態では、断面２９に対して平行な方向を水平方向と称する場合がある。また、断面２９は、量子ドット層２４の厚さ方向に直交していると表現することもできる。法線ＮＬは、断面２９に直交する方向（図２における上下方向）に伸びる仮想的な線である。本実施形態では、法線ＮＬが伸びる方向を鉛直方向と称する場合がある。また、法線ＮＬは、量子ドット層２４の厚さ方向に平行であるであると表現することもできる。すなわち、量子ドット層２４は、量子ドット層２４の厚さ方向におけるあらゆる位置（任意の位置）で、厚さ方向に対して直交する断面２９を切っても、断面２９内において、空孔２８と量子ドット２７との両方が必ず含まれるように、空孔２８と量子ドット２７とが配置されている。

量子ドット２７の外形は球状であり、量子ドット２７で量子ドット層２４の全領域を埋めることは原理的にできない。よって、量子ドット層２４には空孔２８が必ず存在する。したがって、前述した「空孔２８と量子ドット２７との両方が必ず含まれる」とは、具体的には、量子ドット層２４における断面２９において、厚さ方向のどの位置であっても空孔２８のみの断面２９は存在せず、断面２９に必ず量子ドット２７が含まれるということである。

本実施形態では、空孔２８は、複数の量子ドット２７の間の空間であり、例えば、空気、窒素または水素などの気体が存在してもよい。空孔２８は、電子の輸送に関して真空準位に近い準位を持つ空間であってもよい。また、空孔２８には、絶縁性の溶媒が液体として存在してもよく、絶縁性の固体が存在してもよい。さらに、空孔２８には溶媒、および、量子ドット２７とは異なる材料であって量子ドット２７よりも導電性が非常に低い材料などが存在してもよい。

前述した発光素子２０の構成によると、陽極２１と陰極２６との間に電位差をかけると、図２に示すように、量子ドット層２４に向かって、陽極２１から正孔５７が注入され、陰極２６から電子５６が注入される。正孔５７が正孔注入層２２および正孔輸送層２３を介して量子ドット層２４に到達する。また、電子５６は電子輸送層２５を介して量子ドット層２４に到達する。量子ドット層２４に到達した正孔５７と電子５６とが量子ドット２７の内部で再結合し、量子ドット層２４から光が出射される。以上のようにして、発光素子２０が発光する。

量子ドット層の内部で正孔よりも電子の密度が大きくなり過ぎると、量子ドット層の中で正孔と再結合できない過剰な電子が多い状態となり、量子ドット層では正孔の密度が低下する。それによって、量子ドット層の再結合率が低下し、発光素子の発光効率が低下してしまう。また、量子ドット層の内部で空孔の占める割合が大きくなりすぎると、逆に電子が正孔に対して不足し、量子ドット層での再結合率が低下してしまう。

本実施形態の発光素子２０では、量子ドット層２４は、陰極２６から陽極２１へ向かう方向を法線ＮＬとする、法線ＮＬに直交するすべての断面２９において、複数の量子ドット２７および量子ドット層２４における空孔２８の両方が含まれる。この構成によって、空孔２８の影響が大きくなりすぎないようにする（図３を用いて後述する）ことができる。それによって、量子ドット層２４内の電子５６と正孔５７とのバランスを良好に保つことができ、発光素子２０の発光効率を高くすることができる。

発光素子２０が陰極２６側から外部へと光を出射する場合は、電子輸送層２５、および陰極２６が透光性の材料により構成され、例えば、光透過率９５％以上の材料により構成されることが好ましい。それによって、電子輸送層２５および陰極２６が、量子ドット層２４から外部へと放射される光を減衰させることを抑制することができる。

次に、図２および図３を用いて、量子ドット層２４内における電子の流れについて説明する。図３は、図２の量子ドット層２４内において、空孔２８を挟んで隣接する２つの量子ドット２７の間における電子の伝わり方を示す模式的なエネルギー図である。図３では高さ方向がエネルギーポテンシャルを表している。ここで、図２における量子ドット層２４内において、空孔２８を挟んで隣接する２つの量子ドット２７を、陰極２６に近い側からそれぞれ第１量子ドットおよび第２量子ドットと称する。

図３において、第１量子ドットは、コアを含む第１量子ドット本体２７１と、第１量子ドット本体２７１の外面に結合する第１リガンド５１と、に対応している。第２量子ドットは、コアを含む第２量子ドット本体２７２と、第２量子ドット本体２７２の外面に結合する第２リガンド５２と、に対応している。第１リガンド５１と第２リガンド５２との間に空孔２８が存在する。第１リガンド５１および第２リガンド５２は導電性を有する有機化合物である。

図３において、一番右側には第１量子ドット本体２７１のエネルギーを示し、第１量子ドット本体２７１の左に第１リガンド５１のエネルギーを示し、第１リガンド５１の左側に空孔２８による障壁５５のエネルギーを示し、障壁５５の左に第２リガンド５２のエネルギーを示し、一番左側に第２量子ドット本体２７２のエネルギーを示している。

図２に示すように、発光素子２０の陰極２６から注入された電子５６は、電子輸送層２５を介して、量子ドット層２４内に注入される。図３に示すように、電子５６は、第１量子ドット本体２７１から第１リガンド５１および第２リガンド５２を介して、第２量子ドット本体２７２に移動する。隣り合った量子ドット２７の間を電子５６が伝わることによって、量子ドット層２４内を電子５６が移動する。

第１リガンド５１および第２リガンド５２は、それぞれ有機分子群を含む。障壁５３は、第１リガンド５１および第２リガンド５２にそれぞれ含まれる有機分子群のうち、化学結合せずに凝集した有機分子群により形成される障壁である。障壁５４は、第１リガンド５１および第２リガンド５２にそれぞれ含まれる有機分子群のうち、化学結合した有機分子群により形成される障壁である。凝集した有機分子群には電子の輸送経路となる結合が存在しないので、化学結合した有機分子群よりも電子５６の移動がしにくくなる。よって、障壁５３は障壁５４よりも大きくなる。なお、凝集した有機分子群は密着しており、ある程度の電界を印加すれば、電子５６は障壁５３を容易に超えることができる。よって、電子５６のうち、障壁５３を超える電子５６１は、第１リガンド５１および第２リガンド５２の中を容易に移動することができる。

空孔２８は、導電性が非常に低い領域または絶縁性の領域である。よって、第１リガンド５１と第２リガンド５２との間において、空孔２８により形成される障壁５５は非常に大きくなる。そのため、障壁５５は、導電性を有する有機分子群を含む第１リガンド５１および第２リガンド５２内に形成される障壁５３および障壁５４よりも、はるかに大きくなる。そのため、第１リガンド５１内に形成される障壁５３および障壁５４を超えた電子５６のうち、一部の電子５６２だけが障壁５５を超えて、第１リガンド５１側から第２リガンド５２側に移動できる。第１リガンド５１内の障壁５３および障壁５４を超えた電子５６のうち、障壁５５を超えられない残りの電子５６３は第１リガンド５１側に留まる。このように、空孔２８により形成される障壁５５によって、複数の量子ドット２７の間における電子５６の移動を抑制することができる。

量子ドット層２４内における、電子５６の数は、電子輸送層２５側の位置では多く、正孔輸送層２３側の位置では少なくなる。また、量子ドット層２４内において、電子輸送層２５との界面の近傍に電子５６３が滞留することから、電子輸送層２５から量子ドット層２４に向かって電子５６が輸送されにくくなる。したがって、空孔２８によって、量子ドット層２４内の電子５６の密度を抑制することができる。

もし、特許文献１に記載の発光素子のように、量子ドット層における積層方向の領域の一部に空孔の割合が大きすぎる領域が含まれると、空孔により形成される障壁の高さが大きくなり過ぎて、電子が空孔により形成される障壁を越えられなくなる。この結果、量子ドット層における発光効率の低下を招く。一方、図２を用いて前述したように、本実施形態に係る発光素子２０では、量子ドット層２４は、陰極２６から陽極２１へ向かう方向を法線ＮＬとする、法線ＮＬに直交するすべての断面２９において、複数の量子ドット２７および量子ドット層２４における空孔２８の両方が含まれる。それによって、図３に示す空孔２８により形成される障壁５５の高さ、および、幅が大きくなり過ぎないように、すなわち、空孔２８の影響が大きくなりすぎないようにすることができる。この結果、それによって、量子ドット層２４内の電子５６と正孔５７とのバランスを良好に保つことができ、発光素子２０の発光効率を高くすることができる。

量子ドット層２４は、法線ＮＬに直交するすべての断面２９において、量子ドット層２４における複数の量子ドット２７が占める割合である面積充填率が、４０％以上８０％以下であることが好ましい。具体的には、面積充填率とは、断面２９における量子ドット２７が占める割合である。それによって、図３に示す空孔２８により形成される障壁５５の高さ、および、幅を、より最適な範囲にすることができる。それによって、さらに、発光効率の高い発光素子２０を実現することができる。なお、面積充填率が４０％以上８０％以下であることが好ましいことについて、詳細は、図５、および、実施例１−１〜１−５にて後述する。

図３では、第１量子ドット本体２７１および第２量子ドット本体２７２の表面にそれぞれ第１リガンド５１および第２リガンド５２が存在する場合を例示したが、量子ドット２７がリガンドを含まない場合にも、本実施形態の構成は適用される。すなわち、図３において、第１リガンド５１および第２リガンド５２がない場合でも、第１量子ドット本体２７１と第２量子ドット本体２７２との間に空孔２８があれば、障壁５５が生じる。それによって、第１量子ドット本体２７１と第２量子ドット本体２７２との間で、電子５６の移動が抑制される。

図４は、実施形態１に係る発光素子２０の製造方法を示すフロー図である。発光素子２０の製造方法は、陽極２１を形成する工程（ステップＳ３１）、陽極２１の上に正孔注入層２２を形成する工程（ステップＳ３２）、正孔注入層２２の上に正孔輸送層２３を形成する工程（ステップＳ３３）、正孔輸送層２３上に量子ドット層２４を形成する工程（ステップＳ３４）、量子ドット層２４の上に電子輸送層２５を形成する工程（ステップＳ３５）、電子輸送層２５の上に陰極２６を形成する工程（ステップＳ３６）を、この順番で行う。ステップＳ３４において、量子ドット層２４の断面２９において複数の量子ドット２７と量子ドット層２４における空孔２８との両方が含まれるように形成する。

本実施形態の発光素子２０の製造方法について、より具体的に説明する。最初に、ＴＦＴ層１４が形成された支持基板を土台として、ＴＦＴ層１４の上に陽極２１を形成する（ステップＳ３１）。陽極２１は、例えば、スパッタ法、蒸着法またはメタルＣＶＤ法などで導電材料をＴＦＴ層１４に積層して形成することができる。

次に、陽極２１の上に、正孔注入層２２を形成する（ステップＳ３２）。正孔注入層２２は、例えば、スパッタ法、蒸着法またはメタルＣＶＤ法などで無機材料を積層することによって形成することができる。また、液状の有機材を塗布する方法などで有機材料を積層することによっても、正孔注入層２２を形成することができる。

次に、正孔注入層２２の上に正孔輸送層２３を形成する（ステップＳ３３）。正孔輸送層２３は、前述した正孔注入層２２と同様の方法で、同様の材料を用いて形成することができる。なお、ステップＳ３２およびステップＳ３３のいずれか片方を省略してもよい。

次に、正孔輸送層２３の上に、量子ドット層２４を形成する（ステップＳ３４）。量子ドット層２４は、例えば、スピンコート法またはインクジェット法などで、有機溶媒に量子ドット２７を分散させた分散液を正孔輸送層２３の上に塗布して形成することができる。

ステップＳ３４において、複数の量子ドット２７の配列に影響するパラメータとしては、例えば、量子ドット２７の粒径、量子ドット２７の表面に付着したリガンドの長さ、溶媒中の量子ドット２７の密度、温度、静電気力および溶媒の粘性などが挙げられる。これらのパラメータを適宜調整することによって、量子ドット層２４内での量子ドット２７の配列を調整することができる。それによって、量子ドット層２４のすべての断面２９において、量子ドット層２４の全域で複数の量子ドット２７および量子ドット層２４における空孔２８の両方が含まれるように、量子ドット２７を積層することができる。

例えば、量子ドット層２４をスピンコーター法で形成する。その場合、溶媒に量子ドット２７を分散させたコロイド溶液、または、量子ドット２７を分散させたレジストを回転する形成面に滴下し、形成面の全体に広げて量子ドット層２４を形成する。この際、溶液の粘度がより低く、回転数がより大きいほど、溶液が広がるときにランダムな微小渦が多く発生し、溶液の広がり方が不均一となる。溶液が不均一に広がることで、量子ドット層２４において、複数の量子ドット２７の間に空孔２８を形成できる。そして、溶媒の粘度や回転数を適宜調整して、量子ドット層２４内における、空孔２８の分布を調整できる。例えば、溶媒としては、トルエン、ヘキサンまたはペンタンなどの粘度が０．５ｍＰａ・ｓｅｃより小さい材料を用いることが好ましい。また、溶液を塗布するときの回転数は、例えば、３０００ｒｐｍより低いことが好ましい。

また、スピンコーター法において、量子ドット層２４の塗布形成を２回に分けるとともに、１回目の塗布と２回目の塗布とで、異なる撥液性を有する溶媒を用いることによっても、量子ドット層２４内の空孔２８の分布を調整できる。例えば、１回目の塗布において、量子ドット２７を分散させる溶媒として、比較的撥液性の高いドデカンチオールを用いる。すると、溶媒の撥液性によって、量子ドット２７の分布が不均一となる。それによって、１回目の塗布で形成された層の表面では量子ドット２７が粗密分布となる。２回目の塗布においては、溶媒として比較的撥液性の低いヘキサデシルアミンやオレイルアミンなどを用いる。１回目の塗布で形成された層の表面の粗密分布によって、２回目に塗布された量子ドット２７の分布が影響を受けて、空孔２８が形成される。

次に、量子ドット層２４の上に電子輸送層２５を形成する（ステップＳ３５）。電子輸送層２５は、例えば、スパッタ法、蒸着法および塗布法などにより形成することができる。

次に、電子輸送層２５上に、陰極２６を形成する（ステップＳ３６）。陰極２６は、前述の陽極２１と同様に、例えば、スパッタ法、蒸着法またはメタルＣＶＤ法などで導電材料を積層して形成することができる。

＜実施例１−１〜１−５＞
以下、実施例１−１〜１−５および比較例１、２に基づき、実施形態１にて説明した発光素子２０の具体的な一例について説明する。図５は、実施例１−１〜１−７および比較例１、２の量子ドット層２４を用いた各発光素子２０の特性値を表す図である。

図５を用いて、前述した発光素子２０に係る量子ドット層２４の断面２９において、複数の量子ドット２７が含まれる割合である面積充填率の値を変化させた場合の発光素子２０の電気的特性について説明する。図５に示す実施例１−１〜１−７および比較例１、２では、量子ドット層２４の面積充填率を９０〜３０％の範囲において、１０％刻みで変化させている。図５には、発光素子２０の電気的特性として、電流−電圧特性における電流の立ち上がり電圧Ｖ_ｔｈ（Ｖ）、電圧−輝度特性における輝度の立ち上がり電圧Ｖ_ｌ（Ｖ）、最大輝度Ｌ_ｍａｘ（ｃｄ／ｍ^２）、最大輝度時の電流密度Ｊ_ｍａｘ（ｍＡ／ｃｍ^２）および最大発光効率ＥＱＥ_ｍａｘ（％）を示した。

面積充填率は、量子ドット層２４の断面２９の面積全体で、断面２９において量子ドット２７が占める総面積を割った値の百分率で示される。なお、面積充填率は、量子ドット層２４のあらゆる位置の断面２９で、前述した数値範囲を充たす必要はない。量子ドット層２４のあらゆる法線ＮＬ上の位置で切った断面２９における面積充填率を平均し、その平均値が前述の面積充填率の数値範囲を充たせばよい。なお、量子ドット２７の表面にリガンドが存在する場合、リガンドの占める面積と量子ドット２７の占める面積とを合計した面積によって、量子ドット２７の面積充填率を算出すればよい。

前述のとおり、量子ドット層２４を発光層とした発光素子２０はもともと正孔５７が注入されにくい。そのため、発光素子２０にかける電圧を大きくしていくと、電子５６が先に量子ドット層２４に注入され始め、ある程度電圧が上がってから正孔５７が量子ドット層２４に注入され始める。電流の立ち上がり電圧Ｖ_ｔｈは電子５６または正孔５７のいずれかが量子ドット層２４に注入され始めるときの電圧値である。輝度の立ち上がり電圧Ｖ_ｌは電子５６と正孔５７の両方が量子ドット層２４に注入されて発光再結合が始まるときの電圧値である。図５において、すべての実施例でＶ_ｌ＞Ｖ_ｔｈの関係を充たしたことから、実施例１−１〜１−７に係る発光素子２０では、電子５６の注入が常に先に始まることがわかる。すなわち、各実施例において、Ｖ_ｔｈは電子５６の注入が始まるときの電圧値であり、Ｖ_ｌは正孔５７の注入が始まるときの電圧値となる。図５に示すように、面積充填率の減少に伴いＶ_ｔｈの値が上昇することから、空孔２８の増加によって量子ドット層２４への電子の注入が抑制されていることがわかる。

図５に示すように、すべての実施例において、面積充填率の値に関わらず、Ｖ_ｌ＝３．５Ｖ、Ｊ_ｍａｘ＝５００ｍＡ／ｃｍ^２となった。実施例１−１〜１−７および比較例１、２において、Ｖ_ｌの値が変化しなかったことから、空孔２８の増加は正孔５７の注入に大きな影響を与えていないことがわかる。

図５に示すように、比較例１の発光素子２０は、ほぼ最密充填値であって、面積充填率９０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝５６０００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１２％となった。また、実施例１−１の発光素子２０は面積充填率８０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４２Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝５８０００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１３％となった。このように、量子ドット層２４の面積充填率を９０％から８０％にした結果、Ｖ_ｔｈが高くなり、Ｌ_ｍａｘが向上し、ＥＱＥ_ｍａｘが向上した。これは、量子ドット層２４の面積充填率を下げることによって、量子ドット層２４内の電子密度が抑制されて正孔５７と電子５６のバランスが改善して、量子ドット層２４内の再結合率が向上したことによる。

実施例１−２の発光素子２０は面積充填率７０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４３Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝５９０００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１４．３％となった。次に、実施例１−３の発光素子２０は面積充填率６０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４５Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝６００００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１３．３％である。さらに、実施例１−４の発光素子２０は面積充填率５０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４６Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝６００００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１４％である。以上のように、実施例１−３の発光素子２０においてＥＱＥ_ｍａｘが最大となり、発光素子２０の発光効率が最も高くなった。

実施例１−５の発光素子２０は面積充填率４０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４８Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝５８０００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１３％となった。さらに、比較例２の発光素子２０は面積充填率３０％であり、Ｖ_ｔｈ＝３．４８Ｖ、Ｌ_ｍａｘ＝５２０００ｃｄ／ｍ^２、ＥＱＥ_ｍａｘ＝１０％となった。よって、比較例２の発光素子２０においては、比較例１の発光素子２０よりも発光効率が低下した。これは、面積充填率を３０％にまで下げたことによって、量子ドット層２４内の電子５６の密度が抑制されすぎて正孔５７と電子５６のバランスが崩れ、量子ドット層２４内の再結合率が比較例１よりも低下したからである。

以上の結果より、発光素子２０においては、実施例１−１〜１−５となる、量子ドット層２４の面積充填率が４０％以上、８０％以下の範囲であることが好ましい。量子ドット層２４の面積充填率が４０％以上、８０％以下の範囲では、比較例１の面積充填率９０％および比較例２の面積充填率３０％の場合よりも発光素子２０の発光効率を高くすることができる。また、実施例１−２〜１−４となる、量子ドット層２４の面積充填率が５０％以上、７０％以下の範囲であれば、発光素子２０の発光効率がさらに高くなる点でより好ましい。

量子ドット層２４において、量子ドット２７の含まれる割合を、陽極２１側よりも陰極２６側のほうが小さくなるようにしてもよい。例えば、量子ドット層２４の厚さ方向において、陽極２１側の半分の領域における量子ドット２７の面積充填率が８０％となるようにし、量子ドット層２４の陰極２６側の半分の領域における量子ドット２７の面積充填率が４０％となるようにしてもよい。それによって、電子輸送層２５から量子ドット層２４への過剰な電子５６の注入を抑制するとともに、量子ドット層２４内の電子５６が陽極２１側に向かって移動して正孔輸送層２３側へと流出することを抑制することができる。その結果、量子ドット層２４における、正孔５７と電子５６との再結合率を上昇させて、発光素子２０の発光効率をさらに向上させることができる。

＜実施形態２＞
以下、実施形態２に係る発光素子２０について説明する。本実施形態の発光素子２０の積層構造は、図２を用いて説明した実施形態１に係る発光素子２０の積層構造と同様である。本実施形態に係る発光素子２０は、量子ドット層２４と陽極２１との間にあって、量子ドット層２４に隣接する中間層において、量子ドット層２４が接触する表面である接触面２３１に複数の凸部または複数の凹部が設けられている点が、実施形態１に係る発光素子２０と異なる。なお、以下の説明において、実施形態１と共通する事項は説明を適宜省略する。

凸部は接触面２３１から量子ドット層２４側に向かって中間層の一部が突出した構造部分または接触面２３１上に設置された構造体であり、凹部は接触面２３１から量子ドット層２４の反対側に向かって中間層の一部が凹んだ構造部分である。なお、中間層とは、例えば、正孔注入層２２および正孔輸送層２３などの、陽極２１と量子ドット層２４との中間に配置される層であり、量子ドット層２４が積層される接触面２３１をその上面とする機能層である。

図６は、実施形態２に係る発光素子２０の製造方法を示すフロー図である。図２および図に示すように、本実施形態の発光素子２０の製造方法は、陽極２１を形成する工程（ステップＳ７１）、陽極２１の上方に正孔注入層２２を形成する工程（ステップＳ７２）、正孔注入層２２の上方に正孔輸送層２３を形成する工程（ステップＳ７３）、正孔輸送層２３の上方に凹部または凸部を形成する工程（ステップＳ７４）、正孔輸送層２３の上方に量子ドット層２４を形成する工程（ステップＳ７５）、量子ドット層２４の上方に電子輸送層２５を形成する工程（ステップＳ７６）、電子輸送層２５の上方に陰極２６を形成する工程（ステップＳ７７）を有する。ステップＳ７４以外については実施形態１と同様であり、その説明を省略する。なお、後述する図７〜図９に示すように、本実施形態では、一例として正孔輸送層２３が中間層となる構成を例示しており、当該構成を作製するには、ステップＳ７４にて中間層の接触面２３１に凹部または凸部を形成する。

ステップＳ７３で形成した正孔輸送層２３の表面粗さが、量子ドット層２４の量子ドット２７の粒径よりも小さい場合、量子ドット２７の配列には影響がない。例えば、正孔輸送層２３の表面の平均表面粗さが０．１ｎｍのオーダーであれば、一般的な量子ドット２７の粒径の１０分の１程度となり、量子ドット２７の配列には影響を与えない。

ステップＳ７４において、中間層である正孔輸送層２３において、量子ドット層２４が接触する表面である接触面２３１に複数の凹部８１または複数の凸部８２を形成する。図７〜図９は、本実施形態に係る発光素子２０の正孔輸送層２３と量子ドット層２４との界面付近の一部を拡大した概要断面図である。以下、図７〜図９の各図面に基づき、本実施形態に係る発光素子２０についてより具体的に説明する。

図７は、本実施形態に係る発光素子の一部を拡大した一例であって、中間層である正孔輸送層２３の量子ドット層２４が接触する表面である接触面２３１に、正孔輸送層２３の内部へかけて凹む複数の凹部８１を形成した構成を示している。これら複数の凹部８１は、例えば、正孔輸送層２３を形成したのち、ステップＳ７４として、高温の熱処理を高速の昇温レートで行うなどの熱的負荷を与えて、正孔輸送層２３の接触面２３１に微細な亀裂を発生させることによって形成することができる。その後、ステップＳ７５で複数の量子ドット２７を正孔輸送層２３の接触面２３１に塗布したとき、複数の量子ドット２７のいくつかが凹部８１に落ち込んで移動し、隣接する他の量子ドット２７から離間する。その結果、複数の量子ドット２７の間隔が調整されて、空孔２８の大きさを制御することができる。

別の方法としては、正孔輸送層２３を形成した後、ステップＳ７４として、有機溶媒または浸透性液体を正孔輸送層２３の接触面２３１に塗布し、その後に１００度程度の熱処理をすることによって、正孔輸送層２３の一部を収縮させて、接触面２３１に凹部８１を形成することができる。

また、ステップＳ７３とステップＳ７４とを一連のステップとして行うこともできる。例えば、正孔輸送層２３の材料を塗布した後に熱処理をして固化する際に、その熱処理の最後で急速昇温して、溶媒を高速に揮発させて正孔輸送層２３を部分的に凝集させることによって、接触面２３１に凹部８１を形成することができる。

図８は、本実施形態の一例であって、中間層である正孔輸送層２３の量子ドット層２４が接触する表面である接触面２３１に複数の凸部８２を形成した構成を示している。これら複数の凸部８２は、正孔輸送層２３の接触面２３１を部分的に突出させて、正孔輸送層２３と一体として形成している。凸部８２を形成するステップＳ７４は、例えば、ステップＳ７３に連なるステップとして行うことができる。例えば、正孔輸送層２３を塗布法で形成する際に、正孔輸送層２３の材料となるコロイド溶液の粘性を高くする。そうすると滴下したコロイド溶液が平坦になりにくくなる。その状態で、スピンコートの回転速度を低速にすると、正孔輸送層２３の接触面２３１の表面粗さが大きくなり、図８に示すように、正孔輸送層２３の接触面２３１に複数の凸部８２を形成することができる。

例えば、一般的なコロイド溶液の粘度が２ｍＰａ・ｓ程度であるのに対して、正孔輸送層２３の材料に用いられる溶媒の濃度を変えて４ｍＰａ・ｓ程度に粘度を上げると、正孔輸送層２３の接触面２３１に凸部８２が分布するようになる。ステップＳ７５で塗布した量子ドット２７が凸部８２の上に乗ると、その量子ドット２７は凸部８２から落ちて移動する。移動した量子ドット２７と隣接する他の量子ドット２７との距離が離れることによって、それら量子ドット２７の間に生じる空孔２８の大きさを制御することができる。

図９は、本実施形態の一例であって、中間層である正孔輸送層２３の量子ドット層２４が接触する表面である接触面２３１の複数の凸部８２を、正孔輸送層２３と別体として形成した場合を示している。これら凸部８２は、ステップＳ７３で正孔輸送層２３を形成したのち、ステップＳ７４で正孔輸送層２３の接触面２３１に誘電体または半導体などの微細粒子を散布することによって形成することができる。なお、発光素子２０が陽極２１側に光を出射する構造の場合、図９の凸部８２を形成する材料は量子ドット層２４から出射した光を妨げにくい材料が好ましく、例えば、ガラスビーズなどの透光性の材料からなる粒子が好適である。

図７から図９を用いて説明した凹部８１または凸部８２によって、正孔輸送層２３の表面の平均表面粗さが大きくなる。ステップＳ７５において、正孔輸送層２３の表面に塗布された量子ドット２７が、凹部８１または凸部８２に当たって動くことによって、複数の量子ドット２７の間の間隔が調整され、空孔２８が生じる。それによって、隣接する複数の量子ドット２７の間の間隔を任意に調整し、任意の大きさの空孔２８を設けることができる。その結果、量子ドット層２４の最下部において、量子ドット２７および空孔２８がそれぞれ占める断面積の割合を決定することができる。

本実施形態では、ステップＳ７４において、正孔輸送層２３の接触面２３１に複数の凹部８１または複数の凸部８２を設けている。それら凹部８１または凸部８２によって、正孔輸送層２３の接触面２３１の平均表面粗さが大きくなる。正孔輸送層２３の接触面２３１に塗布された量子ドット２７が、凹部８１または凸部８２に当たって動くことによって、複数の量子ドット２７の間隔が調整されて空孔２８が生じる。それによって、隣接する複数の量子ドット２７の間隔を任意に調整し、任意の大きさの空孔２８を設けることができる。その結果、量子ドット層２４の最下部において、量子ドット２７および空孔２８がそれぞれ占める断面積の割合を決定することができる。

量子ドット層２４の最下部よりさらに上方の層に積み重なる複数の量子ドット２７の間の間隔は、下方の層の複数の量子ドット２７の配列に影響を受ける。よって、下方の層の量子ドット２７の配列によって、量子ドット層２４の最下部よりも上方の位置においても、量子ドット２７および空孔２８がそれぞれ占める断面積の割合を決定することができる。したがって、正孔輸送層２３の接触面２３１にある複数の凹部８１または複数の凸部８２によって、量子ドット層２４の厚さ方向全体で、量子ドット２７および空孔２８がそれぞれ占める断面積の割合を決定することができる。その結果、量子ドット層２４のすべての断面２９において、量子ドット層２４の全域で複数の量子ドット２７および量子ドット層２４における空孔２８の両方が含まれるように積層することができる。

例えば、複数の凹部８１または複数の凸部８２は、それらの高さ方向または幅方向のサイズが、量子ドット２７の粒径のサイズ以上であればよい。例えば、量子ドット２７の粒径が２〜１５ｎｍ程度である場合、凹部８１または凸部８２の高さおよび幅が平均的に２〜１５ｎｍ程度であればよい。それによって、凹部８１または凸部８２が量子ドット２７の配列に影響を及ぼしやすくなり、量子ドット層２４の面積充填率を調整しやすくすることができる。

複数の凹部８１または複数の凸部８２の間の間隔を、量子ドット層２４が積層される正孔輸送層２３の接触面２３１全体で平均して量子ドット２７の粒径の１０倍以内となるように、それら凹部８１または凸部８２の中間層の接触面２３１における面内密度を調整してもよい。それによって、複数の凹部８１または複数の凸部８２の形成面内の分布をより均一にすることができる。その結果、量子ドット層２４のすべての断面２９において、複数の量子ドット２７および空孔２８をより均一に分布させることができる。なお、接触面２３１全体とは、接触面２３１が量子ドット層２４と接触している領域全体のことである。

以上のように、複数の凹部８１または複数の凸部８２の大きさ、もしくは、量子ドット層２４が積層される正孔輸送層２３の接触面２３１全体における複数の凹部８１または複数の凸部８２の面内密度などを適宜調整することによって、量子ドット層２４の面積充填率を任意の値に調整することができる。

本実施形態では正孔輸送層２３を中間層とした場合を例示しているが、本開示はこの構成に限られない。例えば、正孔輸送層２３がない場合は正孔注入層２２を中間層とすればよい。また、量子ドット層２４を形成する面上にあらかじめ透明導電膜を形成しておき、その透明導電膜を中間層としてもよい。

本発明は前述した実施形態に限定されない。前述の実施形態を変形させた形態および前述の実施形態に開示の技術的手段を適宜組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ 表示装置
２０ 発光素子
２１ 陽極
２３ 正孔輸送層（中間層）
２３１ 接触面
２４ 量子ドット層
２６ 陰極
２７ 量子ドット
２８ 空孔
２９ 断面
８１ 凹部
８２ 凸部

Claims (11)

1. 陽極と、
   陰極と、
   前記陽極と前記陰極との間に設けられ、複数の量子ドットおよび前記複数の量子ドット間の領域である空孔を含む量子ドット層と、を備え、
   前記量子ドット層は、前記陰極から前記陽極へ向かう方向を法線とする、前記法線に直交するすべての断面において、前記複数の量子ドットおよび前記量子ドット層における空孔の両方が含まれる、発光素子。
2. 前記量子ドット層は、前記法線に直交するすべての断面において、前記量子ドット層における前記複数の量子ドットが占める割合である面積充填率が、４０％以上８０％以下である、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記量子ドット層と前記陽極との間に、前記量子ドット層に隣接する中間層をさらに有し、
   前記中間層における前記量子ドット層との接触面に複数の凸部が形成されている、請求項１または２に記載の発光素子。
4. 前記複数の凸部は、前記中間層と一体として形成されている、請求項３に記載の発光素子。
5. 前記複数の凸部は、前記中間層とは別体として形成されている、請求項３に記載の発光素子。
6. さらに、前記量子ドット層と前記陽極との間に、前記量子ドット層に隣接する中間層を有し、
   前記中間層における前記量子ドット層との接触面から前記中間層の内部にかけて凹む凹部が形成されている、請求項１または２に記載の発光素子。
7. 前記量子ドット層において、前記量子ドットの含まれる割合が、前記陽極側より前記陰極側の方が小さい、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光素子。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の発光素子を備える表示装置。
9. 陽極を形成し、
   前記陽極より上方に量子ドット層を形成し、
   前記量子ドット層より上方に陰極を形成し、
   前記量子ドット層は、前記陰極から前記陽極へ向かう方向を法線とする、前記法線に直交するすべての断面において、前記複数の量子ドットおよび前記量子ドット層における空孔の両方が含まれるように形成する、発光素子の製造方法。
10. さらに、前記量子ドット層を形成する前に、
    前記量子ドット層が積層される中間層を形成し、
    前記中間層における、前記量子ドット層と接触する接触面に複数の凸部を形成する、請求項９に記載の発光素子の製造方法。
11. さらに、前記量子ドット層を形成する前に、
    前記量子ドット層が積層される中間層を形成し、
    前記中間層における、前記量子ドット層と接触する接触面から前記中間層の内部にかけて凹む複数の凹部を形成する、請求項９に記載の発光素子の製造方法。

Images