WO2019186896A1 - 発光素子、発光デバイス、発光素子の製造方法、発光素子の製造装置 - Google Patents

発光素子、発光デバイス、発光素子の製造方法、発光素子の製造装置 Download PDF

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light
transport layer
layer
electron transport
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裕介 榊原
賢治 木本
達也 両輪
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the hole transport layer and the electron transport layer are formed in each sub-pixel, the structure of the light-emitting element is complicated, and the manufacturing process of the light-emitting element is also complicated and takes a long time.
  • all of the subpixels have a hole transport layer and an electron transport layer formed in common, depending on the type of subpixel, recombination of holes from the anode and electrons from the cathode in the light emitting layer is possible. There is a problem that the efficiency of the system decreases.
  • the light-emitting element 2 includes an electron transport layer 6, a light-emitting layer 8, a hole transport layer 10, and an anode 12 on the cathode 4 in this order from the lower layer.
  • the cathode 4 of the light emitting element 2 formed in the upper layer of the array substrate 3 is electrically connected to the TFT of the array substrate 3.
  • each of the cathode 4, the electron transport layer 6, and the light emitting layer 8 is separated by an edge cover 16.
  • the cathode 4 is separated by the edge cover 16 into a red pixel cathode 4R, a green pixel cathode 4G, and a blue pixel cathode 4B.
  • the electron transport layer 6 is separated by the edge cover 16 into a red pixel electron transport layer 6R, a green pixel electron transport layer 6G, and a blue pixel electron transport layer 6B.
  • the light emitting layer 8 is separated by the edge cover 16 into a red pixel light emitting layer 8R, a green pixel light emitting layer 8G, and a blue pixel light emitting layer 8B.
  • the red pixel light emitting layer 8R included in the red subpixel RP emits red light
  • the green pixel light emitting layer 8G included in the green subpixel GP emits green light
  • the blue light included in the blue subpixel BP the blue light included in the blue subpixel BP.
  • the pixel light emitting layer 8B emits blue light. That is, the light emitting element 2 includes a plurality of subpixels for each emission wavelength of the light emitting layer 8, and includes the cathode 4, the electron transport layer 6, and the light emitting layer 8 for each subpixel.
  • the light emitting element 2 includes the hole transport layer 10 and the anode 12 in common for all the subpixels.
  • the blue light is light having an emission center wavelength in a wavelength band of 400 nm to 500 nm.
  • Green light is light having an emission center wavelength in a wavelength band of more than 500 nm and not more than 600 nm.
  • Red light is light having an emission center wavelength in a wavelength band greater than 600 nm and less than 780 nm.
  • the light-emitting layer 8 is a layer that emits light when recombination of electrons transported from the cathode 4 and holes transported from the anode 12 occurs.
  • quantum dots semiconductor nanoparticles in which one to several layers are stacked are provided in each subpixel as a light emitting material.
  • the light emitting layer 8 includes red quantum dots QR in the red pixel light emitting layer 8R, green quantum dots QG in the green pixel light emitting layer 8G, and blue quantum light in the blue pixel light emitting layer 8B.
  • a dot QB is provided. That is, the light emitting layer 8 includes a plurality of types of quantum dots, and the same subpixel includes the same type of quantum dots.
  • the quantum dots QR, QG, and QB include, for example, Cd, S, Te, Se, Zn, In, N, P, As, Sb, Al, Ga, Pb, Si, Ge, Mg, and a group including these compounds.
  • One or more semiconductor materials selected from may be included.
  • the quantum dots QR, QG, and QB may be a two-component core type, a three-component core type, a four-component core type, a core-shell type, or a core multishell type.
  • the quantum dots QR, QG, and QB may include doped nanoparticles, or may have a composition-graded structure.
  • the quantum dots QR, QG, and QB have a core-shell structure in which CdSe is a core and ZnS is a shell.
  • the electron transport layer 6 is a layer that transports electrons from the cathode 4 to the light emitting layer 8.
  • the electron transport layer 6 may have a function of inhibiting hole transport.
  • the electron transport layer 6 includes different materials in each of the red pixel electron transport layer 6R, the green pixel electron transport layer 6G, and the blue pixel electron transport layer 6B.
  • the electron transport layer 6 may contain, for example, ZnO, MgZnO, TiO 2 , Ta 2 O 3 , SrTiO 3 , or Mg x Zn 1-x O for each sub-pixel, or a plurality of them. The material may be included.
  • Mg x Zn 1-x O indicates a structure in which a part of ZnO is replaced by Mg, and x indicates a ratio of ZnO in which Zn is replaced by Mg.
  • ZnO has a property that the ionization potential and the electron affinity become smaller as the ratio of Zn to Mg is higher.
  • the electron transport layer 6 includes ZnO as the red pixel electron transport layer 6R, Mg x Zn 1-x O as the green pixel electron transport layer 6G, and Mg y Zn 1-y O as the blue pixel electron transport layer 6B. including.
  • x and y preferably satisfy 0 ⁇ x ⁇ y ⁇ 0.5.
  • x is 0.15 and y is 0.3.
  • the electron transport layer 6 may be formed for each sub-pixel by sputtering.
  • the hole transport layer 10 is a layer that transports holes from the anode 12 to the light emitting layer 8.
  • the hole transport layer 10 may have a function of inhibiting electron transport.
  • the hole transport layer 10 may include, for example, PEDOT: PSS, PVK, TFB, or poly-TPD, or may include a plurality of these materials.
  • the hole transport layer 10 has a stacked structure in which a first hole transport layer 10a and a second hole transport layer 10b are stacked in order from the lower layer, as shown in FIG. Have.
  • the first hole transport layer 10a includes PVK
  • the second hole transport layer 10b includes PEDOT: PSS.
  • FIG. 2 is an energy diagram showing an example of Fermi levels or electron affinity and ionization potential in each layer of the light emitting device 2 according to this embodiment.
  • FIG. 2A is an energy diagram showing, in order from the left, examples of electron affinity and ionization potential in each of the red pixel light emitting layer 8R, the green pixel light emitting layer 8G, and the blue pixel light emitting layer 8B.
  • B), (c), and (d) of FIG. 2 are examples of Fermi levels or electron affinity and ionization potential in each layer of the red subpixel RP, the green subpixel GP, and the blue subpixel BP. It is an energy diagram shown.
  • the Fermi level of each electrode is shown in eV.
  • the ionization potential of each layer based on the vacuum level is shown in units of eV.
  • the electron affinity of each layer with respect to the vacuum level is expressed in units of eV.
  • the conduction band level (equal to the electron affinity) of a quantum dot changes depending on the wavelength of light emitted by the quantum dot.
  • the conduction band level of a quantum dot has a deeper energy level as the wavelength of light emitted from the quantum dot is longer, and the energy level becomes shallower as the wavelength of light emitted from the quantum dot is shorter. This is because a quantum dot having a smaller band gap has a deeper conduction band level.
  • the cathode 4 is made of Al and the anode 12 is made of ITO is shown in FIGS.
  • the Fermi level of the cathode 4 is 4.3 eV
  • the Fermi level of the anode 12 is 4.7 eV.
  • the red pixel electron transport layer 6R contains ZnO, and as shown in FIG. 2B, an ionization potential of 7.5 eV and an electron affinity of 4.0 eV are obtained.
  • the green pixel electron transport layer 6G contains Mg x Zn 1-x O, and as shown in FIG. 2C, an ionization potential of 7.3 eV and an electron affinity of 3.6 eV And have.
  • the blue pixel electron transport layer 6B contains Mg y Zn 1-y O, and as shown in FIG. 2 (d), an ionization potential of 7.1 eV and an electron affinity of 3.2 eV And have.
  • the hole transport layer 10 in all the subpixels, the hole transport layer 10 is common, the first hole transport layer 10a includes PVK, and the second hole transport layer 10b includes PEDOT: PSS.
  • the first hole transport layer 10a and the second hole transport layer 10b have ionization potentials of 5.8 eV and 5.4 eV, respectively.
  • the first hole transport layer 10a has an electron affinity of 2.2 eV.
  • the light emission mechanism of the light emitting device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the light emitting device 1 by applying a potential difference between the cathode 4 and the anode 12, electrons are injected from the cathode 4 and holes are injected from the anode 12 toward the light emitting layer 8.
  • electrons from the cathode 4 reach the light emitting layer 8 through the electron transport layer 6.
  • holes from the anode 12 reach the light emitting layer 8 through the second hole transport layer 10b and the first hole transport layer 10a in this order.
  • FIGS. 2B to 2D how holes and electrons are transported in each layer of the light emitting element 2 will be described.
  • the hole transport barrier from the first layer to the second layer different from the first layer is indicated by the energy obtained by subtracting the ionization potential of the first layer from the ionization potential of the second layer.
  • the hole injection barrier indicated by the arrow H1 is 0.7 eV regardless of the type of subpixel.
  • the barrier for hole transport from the light emitting layer 8 to the electron transport layer 6 indicated by the arrow H4 is relatively large from 1.2 eV to 1.6 eV, as can be seen from FIG. For this reason, recombination of holes and electrons in the light emitting layer 8 occurs more preferentially than hole transport indicated by the arrow H4.
  • the barrier for electron transport from the light emitting layer 8 to the hole transport layer 10 indicated by arrows ER3, EG3, and EB3 is relatively large from 1.0 eV to 1.7 eV, as can be seen from FIG. For this reason, recombination of holes and electrons in the light emitting layer 8 occurs more preferentially than electron transport indicated by arrows ER3, EG3, and EB3.
  • the electron transport layer 6 suitable for the light emitting layer 8 is formed for each sub-pixel.
  • the electron transport layer 6 has an electron affinity that decreases in the order of the red sub-pixel RP, the green sub-pixel GP, and the blue sub-pixel BP.
  • the barrier for electron transport to the light emitting layer 8 can be reduced.
  • the barrier for electron transport from the electron transport layer 6 to the light emitting layer 8 is as small as 0.5 eV or less in any subpixel. Therefore, electrons from the cathode 4 can be efficiently transported to the light emitting layer 8.
  • the configuration in which the electron affinity of the electron transport layer 6 is approximately larger than the electron affinity of the light-emitting layer 8 is described in any subpixel, but is not limited thereto. .
  • the electron affinity of the electron transport layer 6 may be equal to the electron affinity of the light emitting layer 8, or the electrons of the electron transport layer 6 may be the same.
  • the affinity may be smaller than the electron affinity of the light emitting layer 8.
  • the difference between the electron affinity of the electron transport layer 6 and the electron affinity of the light emitting layer 8 is preferably 0.5 eV or less. If it is the said structure, there exists an effect which improves the efficiency of the electron transport from the electron carrying layer 6 to the light emitting layer 8 as mentioned above.
  • the hole transport layer 10 common to all the sub-pixels is formed.
  • the hole transport barrier from the hole transport layer 10 to the light-emitting layer 8 does not change in any sub-pixel.
  • the hole transport barrier from the hole transport layer 10 to the light emitting layer 8 is as small as 0.1 eV.
  • the hole transport layer 10 for each subpixel, and the common hole transport layer 10 can be formed in all the subpixels. Therefore, the structure of the light-emitting element 2 can be simplified while maintaining the configuration for efficiently transporting holes from the anode 12 to the light-emitting layer 8.
  • substantially the same ionization potential indicates that the difference in ionization potential is small enough to have a sufficiently small effect on hole transport. Therefore, the ionization potential in the light emitting layer 8 may not be exactly the same between different subpixels. “The ionization potential is substantially the same” means that, for example, an error of 0.1 eV to 0.2 eV of the ionization potential due to a slight difference in the composition of each quantum dot emission wavelength or a measurement error may be allowed. .
  • the light emitting device 1 can realize a device capable of color display by driving the light emitting element 2 for each sub-pixel through the cathode 4 by the TFT of the array substrate 3.
  • the wavelength of light emitted from the quantum dot is proportional to the particle size of the core and does not depend on the particle size of the shell.
  • CRR> CGR> CBR, and SRR, SGR, and SBR are substantially the same.
  • the particle diameter of the core-shell type shell can be designed by adjusting the thickness of the shell.
  • a light emitting device including a light emitting layer in which quantum dots are stacked
  • the particle diameters of the shells which are the outermost particle diameters, are substantially the same between different types of quantum dots QR, QG, and QB. Therefore, when the quantum dots QR, QG, and QB are stacked in the same layer in any subpixel, the thickness of the light emitting layer 8 can be formed constant in any subpixel. That is, as shown in FIG. 1B, the film thickness d8 of the light emitting layer 8 is constant in any subpixel.
  • the total thickness of the light-emitting layer 8 and the electron transport layer 6 is made constant in all the sub-pixels by forming the thickness of the electron transport layer 6 constant. Can do.
  • the film thickness d6 of the electron transport layer 6 is constant in any subpixel, the sum of d8 and d6 is the sum of all subpixels. Is constant.
  • the surface on which the hole transport layer 10 is formed by forming the above-described electron transport layer 6 and the light emitting layer 8 together with the cathode 4 formed with the same film thickness in all the sub-pixels. Can be made substantially flush. Therefore, formation of the hole transport layer 10 becomes easy, and the configuration of the light emitting element 2 is further simplified.
  • the same particle diameter means that the particle diameters are not completely matched and the particle diameters are substantially the same.
  • the phrase “substantially the same particle size” means that the quantum dot has the same designed particle size when forming quantum dots, and includes variations in particle size as a result of the formation.
  • the particle diameters of the quantum dots QR, QG, and QB may have an error of about 50%, more preferably an error of 20%. The smaller the error in the particle size of the quantum dots, the narrower the half width of the emission spectrum of the quantum dots can be, and a light emitting element with high color purity can be realized.
  • particle size of quantum dots is used as an index.
  • the “particle diameter” is intended to be a particle diameter on the assumption that the quantum dot is a true sphere. However, there are actually quantum dots that are not regarded as true spheres. However, even if the quantum dot has some distortion from the true sphere, the quantum dot can perform substantially the same function as the true quantum dot. Therefore, the “particle diameter” in the present specification refers to a particle diameter when converted to a true sphere having the same volume.
  • the surface on which the hole transport layer 10 is formed is substantially flush.
  • the surface flush is a state in which the unevenness is small enough to prevent difficulty in forming the hole transport layer 10. It does not mean that the surfaces are strictly on the same plane.
  • the fact that the film thicknesses of the electron transport layer 6 and the light emitting layer 8 are substantially the same in all the subpixels does not mean that the film thicknesses of the layers strictly match in all the subpixels.
  • the film thicknesses of the electron transport layer 6 and the light emitting layer 8 are all The sub-pixels do not have to match exactly.
  • the outermost particle diameter of the quantum dots QR, QG, and QB may be 1 to 10 nm.
  • the electron transport layer 6, the light emitting layer 8, and the hole transport layer 10 may have a film thickness that is conventionally known, but may be 1 to 50 nm.
  • the thickness of the light emitting layer 8 is preferably about several times the outermost particle diameter of the quantum dots QR, QG, and QB.
  • the hole transport layer 10 is formed in common to all sub-pixels for the purpose of simplifying the formation process, but is not limited thereto.
  • the light emitting element 2 according to the present embodiment may include, for example, the hole transport layer 10 in common for at least a plurality of subpixels. Even if it is the said structure, compared with the structure which forms the hole transport layer 10 with respect to all the subpixels individually, the formation process of the hole transport layer 10 can be simplified.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the light emitting device 1 according to this embodiment. With reference to FIG. 4, the manufacturing method of the light-emitting device 1 is demonstrated.
  • the electron transport layer 6 may be formed for each sub-pixel by painting with an inkjet method, vapor deposition using a mask, or patterning using photolithography.
  • the light emitting layer 8 is formed (step S5).
  • the light emitting layer 8 may also be formed for each sub-pixel by painting with an ink jet method, vapor deposition using a mask, or patterning using photolithography.
  • the hole transport layer 10 is formed (step S6).
  • the hole transport layer 10 may be applied and formed by an inkjet method or the like in common to all the sub-pixels.
  • the anode 12 is formed (step S7).
  • the anode 12 may be formed by sputtering or the like common to all the sub-pixels.
  • the light emitting element 2 is formed on the array substrate 3, and the light emitting device 1 shown in FIG. 1 is obtained.
  • FIG. 5 is a schematic view showing the light emitting device 1 according to this embodiment, and FIGS. 5A and 5B correspond to FIGS. 1A and 1B, respectively.
  • the film thicknesses of the red pixel electron transport layer 6R, the green pixel electron transport layer 6G, and the blue pixel electron transport layer 6B are different from each other as compared with the light emitting element 2 of the previous embodiment. It is also different in different points. Similarly, in the present embodiment, the film thicknesses of the red pixel light emitting layer 8R, the green pixel light emitting layer 8G, and the blue pixel light emitting layer 8B are also different from each other.
  • the light-emitting element 2 in the present embodiment may have the same configuration as the light-emitting element 2 in the previous embodiment, and the light-emitting element 2 in the present embodiment is the light-emitting element 2 in the previous embodiment. May be obtained by the same manufacturing method.
  • the blue pixel electron transport layer 6B may be obtained by forming the first blue pixel electron transport layer 6Ba and the second blue pixel electron transport layer 6Bb separately in this order.
  • FIG. 6 is an energy diagram showing an example of Fermi levels or electron affinity and ionization potential in each layer of the blue subpixel BP of the light emitting element 2 according to this embodiment.
  • the first blue pixel electron transport layer 6Ba includes ZnO
  • the second blue pixel electron transport layer 6Bb includes Mg y Zn 1-y O.
  • y in this embodiment may be the same value as y in the previous embodiment. Therefore, as shown in FIG. 6, the first blue pixel electron transport layer 6Ba has an electron affinity of 4.2 eV and an ionization potential of 7.5 eV, and the second blue pixel electron transport layer 6Bb It has an electron affinity of 2 eV and an ionization potential of 7.1 eV.
  • the light-emitting element 2 performs electron injection from the blue pixel cathode 4B to the blue pixel electron transport layer 6B while maintaining a low electron transport barrier from the blue pixel electron transport layer 6B to the blue pixel light emission layer 8B.
  • the barrier can be lowered.
  • the light emitting element 2 according to the present embodiment can further improve the efficiency of electron transport from the cathode 4 to the light emitting layer 8.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing each of the quantum dots QR, QG, and QB included in the light emitting layer 8 of the light emitting element 2 according to the present embodiment.
  • 3A, 3B, and 3C show a red quantum dot QR, a green quantum dot QG, and a blue quantum dot QB, respectively. 7 correspond to (a) to (c) in FIG. 3, respectively.
  • the description of the configuration corresponding to the configuration illustrated in FIG. 3 and already described may be omitted.
  • Quantum dots QR, QG, and QB in the present embodiment have a core-shell type structure as in the previous embodiment. However, in the present embodiment, since the film thickness of the shell is substantially constant between different quantum dots, SRR> SGR> SBR.
  • the red pixel light emitting layer is caused by the difference in the grain size of the shell.
  • the film thicknesses of 8R, green pixel light emitting layer 8G, and blue pixel light emitting layer 8B are different from each other.
  • the film thickness of the red pixel light emitting layer 8R is d8R
  • the film thickness of the green pixel light emitting layer 8G is d8G
  • the film thickness of the blue pixel light emitting layer 8B is d8B, d8R> d8R> d8R.
  • the total film thickness of the light emitting layer 8 and the electron transport layer 6 is constant in all the sub-pixels as in the light emitting element 2 according to the previous embodiment. . Since the thickness of the light emitting layer 8 is different between different subpixels, the thickness of the electron transport layer 6 is also different between different subpixels. In particular, when the film thickness of the red pixel electron transport layer 6R is d6R, the film thickness of the green pixel electron transport layer 6G is d6G, and the film thickness of the blue pixel electron transport layer 6B is d6B, d6R ⁇ d6G ⁇ d6B. The film thickness of the electron transport layer 6 can be easily varied between different subpixels by adjusting the film thickness to be formed.
  • FIG. 8 is an energy diagram showing an example of Fermi levels or electron affinity and ionization potential in each layer of the blue subpixel BP of the light emitting element 2 according to the present embodiment.
  • the blue pixel cathode 4B, the blue pixel electron transport layer 6B, the blue pixel light emitting layer 8B, the first hole transport layer 10a, the second hole transport layer 10b, and the anode 12 are shown. It represents an energy diagram.
  • the light emitting device 1 may have the same configuration as the light emitting device 1 shown in FIG. 1 except that the material included in the blue pixel electron transport layer 6B is different.
  • the blue pixel electron transport layer 6B contains Mg z Zn 1-z O.
  • z represents a ratio of Zn in ZnO replaced by Mg, and 0 ⁇ z ⁇ 1.
  • the blue pixel electron transport layer 6B has a structure in which Zn of ZnO is gradually replaced with Mg from the end face on the blue pixel cathode 4B side to the end face on the blue pixel light emitting layer 8B side. . That is, in the blue pixel electron transport layer 6B, the value of z simply increases from 0 to a constant less than 1 from the end surface on the blue pixel cathode 4B side to the end surface on the blue pixel light emitting layer 8B side.
  • the electron affinity and the ionization potential gradually decrease from the end surface on the blue pixel cathode 4B side to the end surface on the blue pixel light emitting layer 8B side.
  • the blue pixel electron transport layer 6B has an electron affinity of 4.0 eV and an ionization potential of 7.5 eV on the end face on the blue pixel cathode 4B side.
  • the blue pixel electron transport layer 6B has an electron affinity of 3.2 eV and an ionization potential of 7.1 eV on the end face on the blue pixel light emitting layer 8B side.
  • the barrier for electron transport from the blue pixel electron transport layer 6B to the blue pixel light-emitting layer 8B is small.
  • the minimum difference in electron affinity between the blue pixel electron transport layer 6B and the blue pixel light-emitting layer 8B is 0.5 eV or less. For this reason, also in the light emitting element 2 which concerns on this embodiment, the efficiency of electron transport is maintained.
  • the blue pixel electron transport layer 6B has a structure in which Zn of ZnO is gradually replaced with Mg from the end face on the blue pixel cathode 4B side to the end face on the blue pixel light emitting layer 8B side.
  • the present invention is not limited to this, and in the present embodiment, the red pixel electron transport layer 6R or the green pixel electron transport layer 6G may have a similar structure.
  • the electron affinity of the green pixel light emitting layer 8G is larger than the electron affinity of the blue pixel light emitting layer 8B, and the electron affinity of the red pixel light emitting layer 8R is larger than the electron affinity of the green pixel light emitting layer 8G. Therefore, the replacement ratio of Zn on the green pixel light-emitting layer 8G side end face of the green pixel electron transport layer 6G is lower than the Zn replacement ratio on the blue pixel light-emitting layer 8B end face of the blue pixel electron transport layer 6B. Is preferred.
  • substitution ratio of Zn on the end face of the red pixel electron transport layer 6R on the red pixel light emitting layer 8R side is further lower than the substitution ratio of Zn on the end face of the green pixel electron transport layer 6G on the green pixel light emitting layer 8G side. It is preferable.
  • the light emitting element 2 in the present embodiment may be obtained by the same manufacturing method as the manufacturing method of the light emitting element 2 of the previous embodiment.
  • the blue pixel electron transport layer 6B may be formed by gradually increasing the output of the sputtering apparatus for forming MgO while operating the sputtering apparatus for forming ZnO.
  • FIG. 9 is a schematic view showing the light emitting device 1 according to this embodiment, and FIGS. 9A and 9B correspond to FIGS. 1A and 1B, respectively.
  • the light-emitting element 2 according to the present embodiment is different from the light-emitting element 2 according to the first embodiment only in that the cathode 4 is formed in common for all pixels.
  • the light emitting device 1 in the present embodiment may be obtained by the same manufacturing method as the manufacturing method of the light emitting device 1 according to the first embodiment. In this case, in step S2, patterning of the cathode 4 after film formation is omitted. In step S ⁇ b> 3, the edge cover 16 is directly formed on the cathode 4.
  • the light emitting element 2 in the present embodiment can drive all the sub pixels including the red sub pixel RP, the green sub pixel GP, and the blue sub pixel BP at the same time. Therefore, the light emitting element 2 can form white light by causing all the sub-pixels to emit light simultaneously.
  • the light-emitting device 1 including the light-emitting element 2 in the present embodiment can be used as a white light-emitting device that emits white, such as a white illumination unit or a white backlight unit.
  • FIG. 10 is a schematic view showing the light emitting device 1 according to this embodiment, and FIGS. 10A and 10B correspond to FIGS. 1A and 1B, respectively.
  • the light emitting device 1 in the present embodiment has the layers up to the array substrate 3 stacked in order from the bottom on the anode 12, and the edge cover 16 is disposed on the hole transport layer 10.
  • the configuration is different in that it is directly provided for.
  • the light emitting device 1 according to the present embodiment may be obtained by a manufacturing method in which the manufacturing steps of the light emitting device 1 according to Embodiment 1 shown in FIG.
  • the light emitting device 1 according to the present embodiment may be obtained by executing steps S6, S3, S5, S4, S2, and S1 in order from step S7.
  • step S ⁇ b> 1 the array substrate 3 may be directly formed on the upper surface of the light emitting element 2, or the array substrate 3 manufactured on another substrate may be mounted on the upper surface of the light emitting element 2.
  • the light-emitting element according to aspect 1 includes a cathode, an anode, a light-emitting layer between the cathode and the anode, an electron transport layer between the light-emitting layer and the cathode, and a positive electrode between the light-emitting layer and the anode.
  • a light-emitting element comprising a hole transport layer, comprising a plurality of sub-pixels for each emission wavelength of the light-emitting layer, the light-emitting layer and the electron transport layer for each sub-pixel, and the hole transport layer In common to at least the plurality of sub-pixels.
  • the electron affinity of the electron transport layer decreases in the order of the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel.
  • the ionization potential of the light emitting layer in at least the plurality of sub-pixels is substantially the same.
  • the minimum difference between the electron affinity of the electron transport layer and the electron affinity of the light emitting layer is 0.5 eV or less.
  • the total thickness of the light emitting layer and the electron transport layer is constant in all the sub-pixels.
  • the film thicknesses of the light emitting layer and the electron transport layer are constant in all the sub-pixels.
  • the film thicknesses of the light emitting layer and the electron transport layer in at least one of the subpixels are different from the film thicknesses of the light emitting layer and the electron transport layer in the other subpixels.
  • the light emitting layer includes a plurality of types of quantum dots that emit light at different wavelengths, and the same subpixel includes the same types of quantum dots.
  • the outermost particle diameter is substantially the same between the different quantum dots.
  • the light emitting device includes the light emitting element according to any one of the above aspects.
  • the semiconductor device further includes an array substrate including a plurality of TFTs electrically connected to the cathode, and the light emitting element includes the cathode for each sub-pixel and the anode common to all the sub-pixels. And the light emitting element is driven for each of the sub-pixels via the cathode.
  • the light emitting element includes the cathode common to all the sub-pixels and the anode common to all the sub-pixels.
  • the white light emitting device is configured to emit white light simultaneously by causing all the sub-pixels to emit light simultaneously.
  • a method for producing a light emitting element according to Aspect 17 includes a cathode, an anode, a light emitting layer between the cathode and the anode, an electron transport layer between the light emitting layer and the cathode, and the light emitting layer and the anode.
  • a light-emitting element including a plurality of sub-pixels for each emission wavelength of the light-emitting layer, wherein the light-emitting layer is formed for each sub-pixel.
  • the light emitting layer forming step is performed after the hole transport layer forming step, and the electron transport layer forming step is performed after the light emitting layer forming step.
  • the light emitting device manufacturing apparatus includes a cathode, an anode, a light emitting layer between the cathode and the anode, an electron transport layer between the light emitting layer and the cathode, and the light emitting layer and the anode.
  • a light-emitting element manufacturing apparatus including a plurality of sub-pixels for each emission wavelength of the light-emitting layer, wherein the light-emitting layer and the electron transport layer are formed for each sub-pixel.
  • a film forming apparatus that forms the hole transport layer in common with at least the plurality of sub-pixels.

Abstract

発光素子の発光効率を維持しつつ。当該発光素子の構造を簡素化することを目的として、陰極（４）と、陽極（１２）と、陰極と陽極との間の発光層（８）と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層（６）と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層（１０）とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素（ＲＰ・ＧＰ・ＢＰ）を備え、前記発光層と前記電子輸送層とを前記サブ画素ごとに備え、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して備えた発光素子（２）を提供する。

Description

発光素子、発光デバイス、発光素子の製造方法、発光素子の製造装置
　本発明は、量子ドットを含む発光素子、当該発光素子を備えた発光デバイス、発光素子の製造方法、および発光素子の製造装置に関する。
　特許文献１は、複数の画素を備えた有機エレクトルミネッセンス画像装置を開示している。特許文献１においては、それぞれの画素が、陽極と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と含む発光素子を備える。また、特許文献１においては、サブ画素ごとに異なる発光層が形成され、同様に、サブ画素ごとに、正孔輸送層、および電子輸送層が形成された構成が記載されている。
日本国公開特許公報「特開２０１０－２４４８８５号（２０１０年１０月２８日公開）」
　正孔輸送層と電子輸送層とを、サブ画素それぞれに形成すると、発光素子の構造が複雑化し、当該発光素子の製造工程も、複雑化および長時間化する問題がある。しかしながら、全てのサブ画素において、正孔輸送層と電子輸送層とを共通して形成すると、サブ画素の種類によっては、陽極からの正孔と、陰極からの電子との、発光層における再結合の効率が下がる問題がある。
　上記課題を解決するために、本発明の発光素子は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備えた発光素子であって、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備え、前記発光層と前記電子輸送層とを前記サブ画素ごとに備え、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して備える。
　また、上記課題を解決するために、本発明の発光素子の製造方法は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備えた発光素子の製造方法であって、前記発光層を前記サブ画素ごとに形成する発光層形成工程と、前記電子輸送層を前記サブ画素ごとに形成する電子輸送層形成工程と、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して形成する正孔輸送層形成工程とを備える。
　また、上記課題を解決するために、本発明の発光素子の製造装置は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備えた発光素子の製造装置であって、前記発光層と電子輸送層とを前記サブ画素ごとに形成し、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して形成する成膜装置を備える。
　上記構成により、陽極から発光層への正孔の輸送効率、および陰極から発光層への電子の輸送効率を維持し、発光効率を維持しつつ、構造を簡素化した発光素子を提供できる。
本発明の実施形態１に係る発光デバイスの概略上面図および概略断面図である。 本発明の実施形態１に係る発光素子における、各層のフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を、サブ画素ごとに示すエネルギー図である。 本発明の実施形態１に係る発光層に含まれる量子ドットの概略断面図である。 本発明の実施形態１に係る発光デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る発光デバイスの概略上面図および概略断面図である。 本発明の実施形態２に係る発光素子の青色サブ画素における、各層のフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を示すエネルギー図である。 本発明の実施形態２に係る発光層に含まれる量子ドットの概略断面図である。 本発明の実施形態３に係る発光素子の青色サブ画素における、各層のフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を示すエネルギー図である。 本発明の実施形態４に係る発光デバイスの概略上面図および概略断面図である。 本発明の実施形態５に係る発光デバイスの概略上面図および概略断面図である。 本発明の各実施形態に係る発光素子の製造装置を示すブロック図である。
　〔実施形態１〕
　図１の（ａ）は、本実施形態に係る発光デバイス１の概略上面図である。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）における、Ａ－Ａ線矢視断面図である。なお、図１の（ａ）においては、後述する発光層８の図示を詳細に行うために、正孔輸送層１０および陽極１２を透過して、発光デバイス１の上面を図示している。
　図１の（ｂ）に示すように、本実施形態に係る発光デバイス１は、発光素子２とアレイ基板３とを備える。発光デバイス１は、図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されたアレイ基板３上に、発光素子２の各層が積層された構造を備える。なお、本明細書においては、発光デバイス１の発光素子２からアレイ基板３への方向を「下方向」、発光デバイス１のアレイ基板３から発光素子２への方向を「上方向」として記載する。
　発光素子２は、陰極４上に、電子輸送層６と、発光層８と、正孔輸送層１０と、陽極１２とを、下層からこの順に備える。アレイ基板３の上層に形成された発光素子２の陰極４は、アレイ基板３のＴＦＴと電気的に接続されている。
　ここで、陰極４、電子輸送層６、および発光層８のそれぞれは、エッジカバー１６によって分離されている。特に、本実施形態においては、陰極４は、エッジカバー１６によって、赤色画素陰極４Ｒ、緑色画素陰極４Ｇ、および青色画素陰極４Ｂに分離されている。また、電子輸送層６は、エッジカバー１６によって、赤色画素電子輸送層６Ｒ、緑色画素電子輸送層６Ｇ、および青色画素電子輸送層６Ｂに分離されている。さらに、発光層８は、エッジカバー１６によって、赤色画素発光層８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇ、および青色画素発光層８Ｂに分離されている。なお、正孔輸送層１０と、陽極１２とは、エッジカバー１６によって分離されず、共通して形成されている。エッジカバー１６は、図１の（ｂ）に示すように、陰極４の側面と上面の周囲端部付近とを覆う位置に形成されていてもよい。
　また、本実施形態に係る発光素子２においては、島状の赤色画素陰極４Ｒ、赤色画素電子輸送層６Ｒ、および赤色画素発光層８Ｒと、共通の正孔輸送層１０、および陽極１２とによって、赤色サブ画素ＲＰを形成する。同様に、島状の緑色画素陰極４Ｇ、緑色画素電子輸送層６Ｇ、および緑色画素発光層８Ｇと、共通の正孔輸送層１０、および陽極１２とによって、緑色サブ画素ＧＰを形成する。同様に、島状の青色画素陰極４Ｂ、青色画素電子輸送層６Ｂ、および青色画素発光層８Ｂと、共通の正孔輸送層１０、および陽極１２とによって、青色サブ画素ＢＰを形成する。
　本実施形態においては、赤色サブ画素ＲＰに含まれる赤色画素発光層８Ｒは赤色光を発し、緑色サブ画素ＧＰに含まれる緑色画素発光層８Ｇは緑色光を発し、青色サブ画素ＢＰに含まれる青色画素発光層８Ｂは青色光を発する。すなわち、発光素子２は、発光層８の発光波長ごとに複数のサブ画素を備え、陰極４と、電子輸送層６と、発光層８とを、サブ画素ごとに備える。なお、発光素子２は、正孔輸送層１０および陽極１２を、全てのサブ画素に共通して備えている。
　ここで、青色光とは、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光である。また、緑色光とは、５００ｎｍ超６００ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光のことである。また、赤色光とは、６００ｎｍ超７８０ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光のことである。
　本実施形態に係る発光素子２において、赤色サブ画素ＲＰ、緑色サブ画素ＧＰ、および青色サブ画素ＢＰをそれぞれ１つずつ含む一群を、発光素子２における１つの画素としてもよい。また、図１においては、画素が１つのみ図示されているが、本実施形態において、発光素子２は、この他にも複数の画素を備えていてもよい。
　陰極４および陽極１２は導電性材料を含み、それぞれ、電子輸送層６および正孔輸送層１０と電気的に接続されている。陰極４と陽極１２との何れか一方は、透明電極である。本実施形態においては、陽極１２は透明電極であり、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、またはＧＺＯ等が用いられ、スパッタ法等によって成膜されてもよい。また、陰極４または陽極１２のいずれか一方は金属材料を含んでいてもよい。本実施形態においては、陰極４は金属材料を含む。金属材料としては、可視光の反射率の高いＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇ等が好ましい。発光素子２は、透明電極を備えた電極側から、光を取り出すことが可能である。したがって、本実施形態において、発光素子２は、陽極１２側から光を取り出すことが可能である。
　発光層８は、陰極４から輸送された電子と、陽極１２から輸送された正孔との再結合が発生することにより、光を発する層である。本実施形態においては、発光材料として、１から数層積層した量子ドット（半導体ナノ粒子）を、各サブ画素において備える。図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、発光層８は、赤色画素発光層８Ｒに赤色量子ドットＱＲ、緑色画素発光層８Ｇに緑色量子ドットＱＧ、青色画素発光層８Ｂに青色量子ドットＱＢを備える。すなわち、発光層８は、複数種の量子ドットを備え、同一のサブ画素においては、同種の量子ドットを備えている。
　発光層８は、ヘキサンまたはトルエン等の溶媒に量子ドットを分散させた分散液から、スピンコート法、またはインクジェット法等による、サブ画素ごとの塗り分けを行うことにより、成膜することができる。分散液にはチオール、アミン等分散材料を混合してもよい。
　量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢは、価電子帯準位（イオン化ポテンシャルに等しい）と伝導帯準位（電子親和力に等しい）とを有し、価電子帯準位の正孔と伝導帯準位の電子との再結合によって発光する発光材料である。量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢからの発光は、量子閉じ込め効果により狭いスペクトルを有するため、比較的深い色度の発光を得ることが可能である。
　量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢは、例えば、Ｃｄ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、およびこれらの化合物を含む群から選択される、１または複数の半導体材料を含んでもよい。また、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢは、二成分コア型、三成分コア型、四成分コア型、コアシェル型またはコアマルチシェル型であってもよい。また、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢは、ドープされたナノ粒子を含んでいてもよく、または、組成傾斜した構造を備えていてもよい。本実施形態においては、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢは、ＣｄＳｅをコアに、ＺｎＳをシェルに備えた、コアシェル型構造を有している。
　電子輸送層６は、陰極４からの電子を発光層８へと輸送する層である。電子輸送層６は、正孔の輸送を阻害する機能を有していてもよい。電子輸送層６は、赤色画素電子輸送層６Ｒ、緑色画素電子輸送層６Ｇ、および青色画素電子輸送層６Ｂのそれぞれにおいて、互いに異なる材料を備えている。電子輸送層６は、サブ画素ごとに、例えば、ＺｎＯ、ＭｇＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、またはＭｇｘＺｎ１－ｘＯを含んでいてもよく、あるいは、これらの内の複数の材料を含んでいてもよい。ここで、ＭｇｘＺｎ１－ｘＯは、ＺｎＯの一部のＺｎがＭｇに置き換わった構造を示し、ｘは、ＺｎＯのＺｎがＭｇに置き換わった割合を示す。ＺｎＯは、ＺｎがＭｇに置き換わる割合が高いほど、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力が小さくなる性質を有する。
　本実施形態においては、電子輸送層６は、赤色画素電子輸送層６ＲにＺｎＯ、緑色画素電子輸送層６ＧにＭｇｘＺｎ１－ｘＯ、青色画素電子輸送層６ＢにＭｇｙＺｎ１－ｙＯを含む。ここで、本実施形態においては、０＜ｘ＜ｙ＜１である。特に、ｘおよびｙは、０＜ｘ＜ｙ＜０．５を満たすことが好ましい。本実施形態においては、ｘは０．１５、ｙは０．３である。電子輸送層６は、スパッタ法によって、サブ画素ごとに成膜されてもよい。
　なお、電子輸送層６から発光層８への電子輸送の障壁を小さくする点においては、電子輸送層６の電子親和力は小さい方が好ましいため、Ｍｇの置換割合は高い方が好ましい。一方、陰極４から電子輸送層６への電子注入の障壁を小さくする点、電子輸送層６自体の電気伝導率を改善する点、および製造コストの点からは、Ｍｇの置換割合は低い方が好ましい。
　正孔輸送層１０は、陽極１２からの正孔を発光層８へと輸送する層である。正孔輸送層１０は、電子の輸送を阻害する機能を有していてもよい。正孔輸送層１０は、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＶＫ、ＴＦＢ、またはｐｏｌｙ－ＴＰＤを含んでいてもよく、あるいは、これらの内の複数の材料を含んでいてもよい。本実施形態においては、正孔輸送層１０は、図１の（ｂ）に示すように、第１正孔輸送層１０ａと第２正孔輸送層１０ｂとを下層から順に積層した、積層構造を有する。本実施形態においては、第１正孔輸送層１０ａはＰＶＫを含み、第２正孔輸送層１０ｂはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む。
　図２は、本実施形態に係る発光素子２の各層におけるフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を示すエネルギー図である。図２の（ａ）は、赤色画素発光層８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇ、および青色画素発光層８Ｂのそれぞれにおける、電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を、左から順に示すエネルギー図である。図２の（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、赤色サブ画素ＲＰ、緑色サブ画素ＧＰ、および青色サブ画素ＢＰの、各層におけるフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を示すエネルギー図である。図２の（ｂ）から（ｄ）においては、右から左に向かって、それぞれのサブ画素における、陰極４、電子輸送層６、発光層８、第１正孔輸送層１０ａ、第２正孔輸送層１０ｂ、および陽極１２のエネルギー図を表している。
　陰極４および陽極１２においては、それぞれの電極のフェルミ準位を、ｅＶを単位に示す。電子輸送層６、発光層８、および正孔輸送層１０の下方においては、真空準位を基準とした、それぞれの層のイオン化ポテンシャルを、ｅＶを単位に示す。電子輸送層６、発光層８、および正孔輸送層１０の上方においては、真空準位を基準とした、それぞれの層の電子親和力を、ｅＶを単位に示す。
　以下、本明細書において、単にイオン化ポテンシャルまたは電子親和力を説明する場合、何れも、真空準位を基準としたものとして説明を行う。
　一般に、量子ドットの価電子帯準位（イオン化ポテンシャルに等しい）は、同じ材料系の場合、量子ドットの発する光の波長によらず実質的に同値である。これは、量子ドットのコアを構成する元素の原子番号が小さい方が、閉殻軌道が少なく、閉殻軌道によって原子核が遮蔽されにくいため、価電子が、原子核の作る電場の影響を受けやすく、一定のエネルギー準位にとどまる傾向にあるためである。したがって、価電子準位に関しても、量子ドットの発光色に関わらず一定となる。例えば、コアの材料として、ＨｇＳｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅを比較すると、ＨｇよりもＣｄ、さらにはＺｎの方が、原子番号が小さい。このため、ＣｄＳｅ、またはＺｎＳｅにおいては、価電子準位が発光色によらず一定になる。
　一方、量子ドットの伝導帯準位（電子親和力に等しい）は、量子ドットの発する光の波長に依存して変化する。特に、量子ドットの伝導帯準位は、量子ドットの発する光の波長が長いほど、エネルギー準位が深くなり、量子ドットの発する光の波長が短いほど、エネルギー準位が浅くなる。これは、バンドギャップが小さい量子ドットの方が、より伝導帯準位が深くなるためである。
　例えば、本実施形態において、赤色画素発光層８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇ、および青色画素発光層８Ｂは、図２の（ａ）に示すように、５．９ｅＶのイオン化ポテンシャルを有し、異なるサブ画素間においても実質的に同値である。一方、本実施形態において、赤色画素発光層８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇ、および青色画素発光層８Ｂは、図２の（ａ）に示すように、それぞれ、３．９ｅＶ、３．５ｅＶ、および３．２ｅＶの電子親和力を有する。
　本実施形態においては、例として、陰極４がＡｌから、陽極１２がＩＴＯからなる場合を図２の（ｂ）から（ｄ）に示す。この場合、陰極４のフェルミ準位は４．３ｅＶであり、陽極１２のフェルミ準位は４．７ｅＶである。
　本実施形態においては、赤色サブ画素ＲＰにおいて、赤色画素電子輸送層６ＲがＺｎＯを含み、図２の（ｂ）に示すように、７．５ｅＶのイオン化ポテンシャルと、４．０ｅＶの電子親和力とを有する。また、緑色サブ画素ＧＰにおいて、緑色画素電子輸送層６ＧがＭｇｘＺｎ１－ｘＯを含み、図２の（ｃ）に示すように、７．３ｅＶのイオン化ポテンシャルと、３．６ｅＶの電子親和力とを有する。また、青色サブ画素ＢＰにおいて、青色画素電子輸送層６ＢがＭｇｙＺｎ１－ｙＯを含み、図２の（ｄ）に示すように、７．１ｅＶのイオン化ポテンシャルと、３．２ｅＶの電子親和力とを有する。
　本実施形態においては、全てのサブ画素において、正孔輸送層１０は共通であり、第１正孔輸送層１０ａはＰＶＫを含み、第２正孔輸送層１０ｂはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む。このため、図２の（ｂ）から（ｄ）に示すように、第１正孔輸送層１０ａおよび第２正孔輸送層１０ｂは、それぞれ、５．８ｅＶおよび５．４ｅＶのイオン化ポテンシャルを有する。また、第１正孔輸送層１０ａは、２．２ｅＶの電子親和力を有する。
　本実施形態に係る発光デバイス１の発光機構について、図１および図２を参照して説明する。
　発光デバイス１において、陰極４と陽極１２との間に電位差をかけることにより、陰極４からは電子が、陽極１２からは正孔が、発光層８に向かって注入される。図１の（ｂ）の矢印ｅ－に示すように、陰極４からの電子は、電子輸送層６を介して、発光層８に到達する。図１の（ｂ）の矢印ｈ＋に示すように、陽極１２からの正孔は、第２正孔輸送層１０ｂ、および第１正孔輸送層１０ａを順に介して、発光層８に到達する。
　発光層８に到達した正孔と電子とは、それぞれのサブ画素における量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢにおいて再結合し、発光する。量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢからの発光は、例えば、金属電極である陰極４によって反射され、透明電極である陽極１２を透過して、発光デバイス１の外部に放射されてもよい。
　発光素子２の各層において、正孔および電子が輸送される様子を、図２の（ｂ）から（ｄ）を参照して説明する。
　発光デバイス１において、陰極４と陽極１２との間に電位差が発生すると、図２の（ｂ）から（ｄ）の矢印Ｈ１に示すように、陽極１２から第２正孔輸送層１０ｂへと正孔が注入される。同様に、図２の（ｂ）から（ｄ）の矢印ＥＲ１、ＥＧ１、およびＥＢ１にそれぞれ示すように、陰極４からそれぞれのサブ画素における電子輸送層６へと、電子が注入される。
　ここで、例えば、第１層から、第１層とは異なる第２層への正孔輸送の障壁は、第２層のイオン化ポテンシャルから第１層のイオン化ポテンシャルを差し引いたエネルギーによって示される。このため、矢印Ｈ１に示す正孔注入の障壁は、サブ画素の種類に関わらず、０．７ｅＶである。
　また、例えば、第１層から、第１層とは異なる第２層への電子輸送の障壁は、第１層の電子親和力から第２層の電子親和力を差し引いたエネルギーによって示される。このため、矢印ＥＲ１、ＥＧ１、およびＥＢ１それぞれに示す正孔注入の障壁は、０．３ｅＶ、０．７ｅＶ、および１．１ｅＶである。
　次いで、図２の（ｂ）から（ｄ）の矢印Ｈ２およびＨ３に示すように、第２正孔輸送層１０ｂに注入された正孔は、第１正孔輸送層１０ａを介して、それぞれのサブ画素における発光層８に輸送される。ここで、全てのサブ画素において、第１正孔輸送層１０ａは共通に形成されているため、図２の（ｂ）から（ｄ）の矢印Ｈ２に示す正孔輸送の障壁は、サブ画素の種類に関わらず、０．４ｅＶである。また、このなるサブ画素間においても、発光層８におけるイオン化ポテンシャルは実質的に同値であるため、図２の（ｂ）から（ｄ）の矢印Ｈ３に示す正孔輸送の障壁は、サブ画素の種類に関わらず、０．１ｅＶである。
　同様に、図２の（ｂ）から（ｄ）の矢印ＥＲ２、ＥＧ２、およびＥＢ２にそれぞれ示すように、それぞれのサブ画素において、電子輸送層６に注入された電子は、発光層８に輸送される。ここで、矢印ＥＲ２に示す電子輸送の障壁は、０．１ｅＶであり、矢印ＥＧ２に示す電子輸送の障壁は、０．１ｅＶであり、矢印ＥＢ２に示す電子輸送の障壁は、略存在しない。
　このようにして、発光層８に輸送された正孔と電子とが、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢにおいて再結合する。
　なお、矢印Ｈ４によって示される、発光層８から電子輸送層６への正孔輸送の障壁は、図２からわかるように、１．２ｅＶから１．６ｅＶと比較的大きい。このため、矢印Ｈ４に示す正孔輸送よりも、発光層８における正孔と電子との再結合が優位に発生する。同様に、矢印ＥＲ３、ＥＧ３、およびＥＢ３によって示される、発光層８から正孔輸送層１０への電子輸送の障壁は、図２からわかるように、１．０ｅＶから１．７ｅＶと比較的大きい。このため、矢印ＥＲ３、ＥＧ３、およびＥＢ３に示す電子輸送よりも、発光層８における正孔と電子との再結合が優位に発生する。
　本実施形態に係る発光素子２は、サブ画素ごとに、発光層８に適した電子輸送層６が形成されている。特に、本実施形態において、電子輸送層６は、前記赤色サブ画素ＲＰ、前記緑色サブ画素ＧＰ、前記青色サブ画素ＢＰの順に電子親和力が小さくなる。このため、陰極４から電子輸送層６への電子注入の障壁を小さくする点、電子輸送層６自体の電気伝導率を改善する点、および製造コストの点を考慮しつつ、電子輸送層６から発光層８への電子輸送の障壁を小さくすることができる。さらに、本実施形態においては、電子輸送層６から発光層８への電子輸送の障壁は、何れのサブ画素においても、０．５ｅＶ以下と小さい。したがって、陰極４からの電子を発光層８に効率よく輸送することができる。
　なお、本実施形態に係る発光素子２においては、何れのサブ画素においても、電子輸送層６の電子親和力が、発光層８の電子親和力よりもおおよそ大きい構成について説明したが、これに限られない。本実施形態に係る発光素子２は、例えば、少なくとも１つのサブ画素において、電子輸送層６の電子親和力が、発光層８の電子親和力と同値であってもよく、あるいは、電子輸送層６の電子親和力が、発光層８の電子親和力よりも小さくともよい。特に、電子輸送層６の電子親和力と、発光層８の電子親和力との差は、０．５ｅＶ以下であることが好ましい。上記構成であれば、上述のように、電子輸送層６から発光層８への電子輸送の効率を向上させる効果を奏する。
　また、本実施形態に係る発光素子２は、全てのサブ画素に共通の正孔輸送層１０が形成されている。しかしながら、発光層８におけるイオン化ポテンシャルは、異なるサブ画素間においても実質的に同値であるため、正孔輸送層１０から発光層８への正孔輸送の障壁は、何れのサブ画素においても変わらない。また、本実施形態においては、何れのサブ画素においても、正孔輸送層１０から発光層８への正孔輸送の障壁は０．１ｅＶと小さい。
　したがって、サブ画素ごとに正孔輸送層１０を形成する必要が無く、全てのサブ画素において共通の正孔輸送層１０を形成できる。ゆえに、陽極１２からの正孔を効率よく発光層８に輸送する構成を維持したまま、発光素子２の構造を簡素化することができる。
　なお、本実施形態において、「イオン化ポテンシャルが実質的に同値」とは、イオン化ポテンシャルの差異が、正孔輸送に与える影響が十分小さい程度に小さいことを示す。したがって、発光層８におけるイオン化ポテンシャルが、異なるサブ画素間において厳密に同値でなくともよい。「イオン化ポテンシャルが実質的に同値」とは、例えば、量子ドットの発光波長ごとの組成のわずかな差異または測定誤差等による、イオン化ポテンシャルの０．１ｅＶ～０．２ｅＶの誤差を許容してもよい。
　本実施形態に係る発光デバイス１は、アレイ基板３のＴＦＴによって、陰極４を介して、それぞれのサブ画素ごとに発光素子２を駆動することにより、カラー表示が可能なデバイスを実現できる。
　図３は、本実施形態に係る発光素子２の発光層８に含まれる、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢをそれぞれ示す概略断面図である。図３の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ、赤色量子ドットＱＲ、緑色量子ドットＱＧ、および青色量子ドットＱＢを示す。
　本実施形態においては、赤色量子ドットＱＲ、緑色量子ドットＱＧ、および青色量子ドットＱＢのそれぞれは、コアと、当該コアを覆うシェルとを備えた、コアシェル型の構造を備えている。赤色量子ドットＱＲは、図３の（ａ）に示すように、粒径ＣＲＲの赤色コアＣＲと、粒径ＳＲＲの赤色シェルＳＲとを備える。同様に、緑色量子ドットＱＧは、図３の（ｂ）に示すように、粒径ＣＧＲの緑色コアＣＧと、粒径ＳＧＲの緑色シェルＳＧとを備える。同様に、青色量子ドットＱＢは、図３の（ｃ）に示すように、粒径ＣＢＲの青色コアＣＢと、粒径ＳＢＲの赤色シェルＳＲとを備える。
　コアシェル型の量子ドットの特徴として、当該量子ドットの発する光の波長は、コアの粒径に比例し、シェルの粒径には依存しない。本実施形態においては、ＣＲＲ＞ＣＧＲ＞ＣＢＲであり、ＳＲＲと、ＳＧＲと、ＳＢＲとは、略同一である。コアシェル型のシェルの粒径は、当該シェルの膜厚を調節することにより設計することが可能である。
　ここで、本実施形態に係る発光素子２においては、図１の（ｂ）に示すように、何れのサブ画素においても、発光層８に、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢを、それぞれ３層ずつ積層して備えている。
　一般に、量子ドットが積層された発光層を備える発光素子においては、量子ドットは２から３層積層することが好ましい。これは、量子ドットにおける電子と正孔との再結合が、発光層の陽極側および陰極側の端面付近のみにおいて多く発生し、中央付近においては発生しにくい傾向があり、発光層における量子ドットの積層数が多くなり過ぎると、発光効率が落ちるためである。
　本実施形態においては、互いに異種の量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢ間において、それぞれの最外粒径であるシェルの粒径が実質的に同じである。このため、何れのサブ画素においても、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢを同層ずつ積層した場合、何れのサブ画素においても、発光層８の膜厚を一定に形成できる。すなわち、図１の（ｂ）に示すように、何れのサブ画素においても、発光層８の膜厚ｄ８は一定である。
　このため、何れのサブ画素においても、電子輸送層６の膜厚も一定に形成することにより、発光層８と電子輸送層６との膜厚の合計を、全てのサブ画素において一定とすることができる。本実施形態においては、図１の（ｂ）に示すように、何れのサブ画素においても、電子輸送層６の膜厚ｄ６は一定であるため、ｄ８とｄ６との合計は、全てのサブ画素において一定である。
　このため、全てのサブ画素において同一の膜厚にて形成された陰極４と合せて、上述の電子輸送層６と発光層８とを形成することにより、正孔輸送層１０の形成される面を略面一とすることができる。したがって、正孔輸送層１０の形成が容易となり、より発光素子２の構成が簡略化する。
　なお、本明細書における「粒径が同じ」とは、完全に粒径が一致しておらず、粒径が実質的に同じということを意味している。「粒径が実質的に同じ」とは、量子ドットを形成する際の、当該量子ドットの設計値の粒径が同じという意味であり、形成した結果の粒径のばらつきを含む。例えば、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢの粒径は、５０％程度の誤差があってもよく、より好ましくは２０％の誤差があってもよい。量子ドットの粒径の誤差が小さければ小さいほど、当該量子ドットの発光スペクトルの半値幅をより狭くすることができ、色純度の高い発光素子を実現できる。
　なお、本明細書においては、量子ドットの「粒径」を指標として説明している。ここで、前記「粒径」とは、量子ドットが真球であることを前提とした粒径を意図している。ただし、実際には、真球と見なされない量子ドットが存在する場合もある。しかしながら、量子ドットが真球から多少の歪みを有する場合であっても、当該量子ドットは真球の量子ドットと略同等の機能を果たし得る。それゆえ、本明細書における前記「粒径」とは、同体積の真球に換算したときの粒径を指すこととする。
　なお、上述のように、正孔輸送層１０の形成される面は略面一であるが、面一とは、正孔輸送層１０の形成に困難性が生じない程度に凹凸が少ない状態であることを指し、当該面が厳密に同一平面上にあることを意味しない。また、電子輸送層６および発光層８の膜厚が全てのサブ画素において略同一であるとは、全てのサブ画素において厳密に当該層の膜厚が一致することを意味しない。例えば、正孔輸送層１０の形成される面が、正孔輸送層１０の形成に困難性が生じない程度に凹凸が少ない状態である限り、電子輸送層６および発光層８の膜厚が全てのサブ画素において厳密に一致しなくともよい。
　なお、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢの最外粒径は、１～１０ｎｍであってもよい。また、電子輸送層６、発光層８、および正孔輸送層１０の膜厚は、従来公知の膜厚を採用できるが、１～５０ｎｍであってもよい。特に、発光層８の膜厚は、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢの最外粒径の数倍程度であることが好ましい。
　本実施形態に係る発光素子２においては、形成工程の簡素化の目的から、正孔輸送層１０を全てのサブ画素に共通して形成しているが、これに限られない。本実施形態に係る発光素子２は、例えば、正孔輸送層１０を少なくとも複数のサブ画素に共通して備えていてもよい。上記構成であっても、全てのサブ画素に対して個々に正孔輸送層１０を形成する構成と比較して、正孔輸送層１０の形成工程を簡素化することができる。
　図４は、本実施形態に係る発光デバイス１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４を参照して、発光デバイス１の製造方法を説明する。
　はじめに、アレイ基板を形成する（ステップＳ１）。アレイ基板の形成は、基板に対し、サブ画素の位置に合せて、複数のＴＦＴを形成することにより実行されてもよい。次いで、陰極４を形成する（ステップＳ２）。陰極４は、陰極材料をスパッタにより製膜した後、サブ画素の形状に合わせてパターニングすることにより、陰極４をサブ画素ごとに形成してもよい。次いで、エッジカバー１６を形成する（ステップＳ３）。エッジカバー１６は、アレイ基板３および陰極４上に塗布された後、隣接する陰極４同士の間において、当該陰極４の側面および周囲端部を覆う位置を残してパターニングされることにより得られてもよい。次いで、電子輸送層６を形成する（ステップＳ４）。電子輸送層６は、インクジェット方式による塗り分け、マスクを使用した蒸着、またはフォトリソグラフィを使用したパターニングによって、サブ画素ごとに形成されてもよい。次いで、発光層８を形成する（ステップＳ５）。発光層８においても、インクジェット方式による塗り分け、マスクを使用した蒸着、またはフォトリソグラフィを使用したパターニングによって、サブ画素ごとに形成されてもよい。次いで、正孔輸送層１０を形成する（ステップＳ６）。正孔輸送層１０は、全てのサブ画素に共通して、インクジェット方式等により塗布形成されてもよい。最後に陽極１２を形成する（ステップＳ７）。陽極１２は、全てのサブ画素に共通して、スパッタ等により成膜されてもよい。以上により、発光素子２がアレイ基板３上に形成され、図１に示す発光デバイス１が得られる。
　〔実施形態２〕
　図５は、本実施形態に係る発光デバイス１を示す概略図であり、図５の（ａ）および（ｂ）は、図１の（ａ）および（ｂ）とそれぞれ対応する。
　本実施形態における発光素子２は、前実施形態の発光素子２と比較して、青色画素電子輸送層６Ｂが、第１青色画素電子輸送層６Ｂａと、第２青色画素電子輸送層６Ｂｂと備える点において異なっている。第１青色画素電子輸送層６Ｂａと、第２青色画素電子輸送層６Ｂｂとは、それぞれ異なる材料を備え、第１青色画素電子輸送層６Ｂａの上層に第２青色画素電子輸送層６Ｂｂが形成されている。
　また、本実施形態における発光素子２は、前実施形態の発光素子２と比較して、赤色画素電子輸送層６Ｒ、緑色画素電子輸送層６Ｇ、および青色画素電子輸送層６Ｂの膜厚が、互いに異なっている点においても異なっている。同様に、本実施形態においては、赤色画素発光層８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇ、および青色画素発光層８Ｂの膜厚についても、互いに異なっている。
　上述の点を除いて、本実施形態における発光素子２は、前実施形態の発光素子２と同一の構成を備えていてもよく、本実施形態における発光素子２は、前実施形態の発光素子２の製造方法と、同一の製造方法によって得られてもよい。この場合、ステップＳ４において、青色画素電子輸送層６Ｂを、第１青色画素電子輸送層６Ｂａおよび第２青色画素電子輸送層６Ｂｂをこの順に分けて形成することにより得てもよい。
　図６は、本実施形態に係る発光素子２の青色サブ画素ＢＰの各層におけるフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を示すエネルギー図である。図６においては、右から左に向かって、青色画素陰極４Ｂ、第１青色画素電子輸送層６Ｂａ、第２青色画素電子輸送層６Ｂｂ、青色画素発光層８Ｂ、第１正孔輸送層１０ａ、第２正孔輸送層１０ｂ、および陽極１２のエネルギー図を表している。
　本実施形態において、第１青色画素電子輸送層６ＢａはＺｎＯを含み、第２青色画素電子輸送層６ＢｂはＭｇｙＺｎ１－ｙＯを含む。ここで、本実施形態におけるｙは、前実施形態におけるｙと同一の値であってもよい。このため、図６に示すように、第１青色画素電子輸送層６Ｂａは、４．２ｅＶの電子親和力と、７．５ｅＶのイオン化ポテンシャルを有し、第２青色画素電子輸送層６Ｂｂは、３．２ｅＶの電子親和力と、７．１ｅＶのイオン化ポテンシャルを有する。
　青色画素陰極４Ｂと陽極１２との間に電位差が生じると、青色画素陰極４Ｂから第１青色画素電子輸送層６Ｂａに電子が注入される。この際、図６の矢印ＥＢ４に示す電子注入の障壁は、０．１ｅＶである。次いで、図６の矢印ＥＢ５に示すように、第１青色画素電子輸送層６Ｂａから第２青色画素電子輸送層６Ｂｂに電子が輸送される。この際、図６の矢印ＥＢ５に示す電子輸送の障壁は、１．０ｅＶである。図６の矢印ＥＢ２に示す、第２青色画素電子輸送層６Ｂｂから青色画素発光層８Ｂへの電子輸送の障壁は、図２の（ｄ）の矢印ＥＢ２に示す電子輸送の障壁と同様に、略存在しない。なお、陽極１２から青色画素発光層８Ｂへの正孔輸送は、前実施形態と同様に発生する。
　本実施形態に係る発光素子２は、青色画素電子輸送層６Ｂから青色画素発光層８Ｂへの電子輸送の障壁を低く維持しつつ、青色画素陰極４Ｂから青色画素電子輸送層６Ｂへの電子注入の障壁をより低くできる。このため、本実施形態に係る発光素子２は、陰極４から発光層８への電子輸送の効率をより改善できる。
　本実施形態においては、青色画素電子輸送層６Ｂのみが２層の構造を有する構成を例に挙げたが、これに限られず、赤色画素電子輸送層６Ｒまたは緑色画素電子輸送層６Ｇにおいても、互いに異なる材料を含む２層以上の層を備えていてもよい。
　図７は、本実施形態に係る発光素子２の発光層８に含まれる、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢをそれぞれ示す概略断面図である。図３の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ、赤色量子ドットＱＲ、緑色量子ドットＱＧ、および青色量子ドットＱＢを示す。図７の（ａ）から（ｃ）は、図３の（ａ）から（ｃ）にそれぞれ対応する。図７において、図３に図示され、既に説明した構成と対応する構成については、説明を省略している場合がある。
　本実施形態における量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢは、前実施形態と同様に、コアシェル型の構造を備えている。ただし、本実施形態においては、互いに異なる量子ドットの間において、シェルの膜厚が略一定であるため、ＳＲＲ＞ＳＧＲ＞ＳＢＲとなる。
　このため、量子ドットＱＲ・ＱＧ・ＱＢを同層ずつ、例えば、図５の（ｂ）に示すように、３層ずつ積層した場合、シェルの粒径の違いに起因して、赤色画素発光層８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇ、および青色画素発光層８Ｂの膜厚が互いに異なる。赤色画素発光層８Ｒの膜厚をｄ８Ｒ、緑色画素発光層８Ｇの膜厚をｄ８Ｇ、青色画素発光層８Ｂの膜厚をｄ８Ｂとすると、ｄ８Ｒ＞ｄ８Ｒ＞ｄ８Ｒとなる。
　ここで、本実施形態に係る発光素子２においては、前実施形態に係る発光素子２と同様に、発光層８と電子輸送層６との膜厚の合計が、全てのサブ画素において一定である。互いに異なるサブ画素間において、発光層８の膜厚が異なるため、互いに異なるサブ画素間において、電子輸送層６膜厚も異なっている。特に、赤色画素電子輸送層６Ｒの膜厚をｄ６Ｒ、緑色画素電子輸送層６Ｇの膜厚をｄ６Ｇ、青色画素電子輸送層６Ｂの膜厚をｄ６Ｂとすると、ｄ６Ｒ＜ｄ６Ｇ＜ｄ６Ｂである。電子輸送層６の膜厚は、成膜する膜厚を調節することにより、互いに異なるサブ画素間において容易に異ならせることができる。
　したがって、本実施形態においては、発光層８の膜厚が、互いに異なるサブ画素間において異なっていても、正孔輸送層１０の形成される面を略面一とすることができる。したがって、正孔輸送層１０の形成が容易となり、より発光素子２の構成が簡略化する。さらに、本実施形態においては、互いに異なる量子ドットの間において、シェルの膜厚が略一定であるため、シェルの膜厚を個別に設計する必要が無く、当該量子ドットの溶液を製造する工程を簡略化できる。
　〔実施形態３〕
　図８は、本実施形態に係る発光素子２の青色サブ画素ＢＰの各層におけるフェルミ準位、または電子親和力とイオン化ポテンシャルとの例を示すエネルギー図である。図８においては、右から左に向かって、青色画素陰極４Ｂ、青色画素電子輸送層６Ｂ、青色画素発光層８Ｂ、第１正孔輸送層１０ａ、第２正孔輸送層１０ｂ、および陽極１２のエネルギー図を表している。
　本実施形態に係る発光デバイス１は、青色画素電子輸送層６Ｂが含む材料が異なる点を除いて、図１に示す発光デバイス１と同一の構成を備えていてもよい。本実施形態において、青色画素電子輸送層６ＢはＭｇｚＺｎ１－ｚＯを含む。ここで、ｚは、ＺｎＯのＺｎがＭｇに置換される割合を示し、０≦ｚ≦１である。
　ここで、本実施形態においては、青色画素電子輸送層６Ｂは、青色画素陰極４Ｂ側の端面から青色画素発光層８Ｂ側の端面にかけて、次第にＺｎＯのＺｎが、次第にＭｇに置換される構造を有する。すなわち、青色画素電子輸送層６Ｂは、青色画素陰極４Ｂ側の端面から青色画素発光層８Ｂ側の端面にかけて、ｚの値が、０から１未満のある定数まで単純増加する。
　したがって、図８に示すように、青色画素電子輸送層６Ｂは、青色画素陰極４Ｂ側の端面から青色画素発光層８Ｂ側の端面にかけて、電子親和力およびイオン化ポテンシャルが次第に小さくなる。図８に示すように、青色画素電子輸送層６Ｂは、青色画素陰極４Ｂ側の端面において、４．０ｅＶの電子親和力と、７．５ｅＶのイオン化ポテンシャルとを有する。さらに、青色画素電子輸送層６Ｂは、青色画素発光層８Ｂ側の端面において、３．２ｅＶの電子親和力と、７．１ｅＶのイオン化ポテンシャルとを有する。
　青色画素陰極４Ｂと陽極１２との間に電位差が生じると、青色画素陰極４Ｂから青色画素電子輸送層６Ｂに電子が注入される。この際、図８の矢印ＥＢ６に示す電子注入の障壁は、０．３ｅＶである。次いで、図８の矢印ＥＢ７に示すように、青色画素陰極４Ｂ側から青色画素発光層８Ｂ側へ、青色画素電子輸送層６Ｂ中を電子が輸送される。青色画素電子輸送層６Ｂ中の電子輸送の間、青色画素電子輸送層６Ｂ中の電子親和力は小さくなるものの、次第に小さくなるため、青色画素電子輸送層６Ｂ中における電子輸送の障壁は小さい。次いで、図８の矢印ＥＢ８に示すように、青色画素電子輸送層６Ｂから青色画素発光層８Ｂに電子が輸送される。この際、図６の矢印ＥＢ８に示す電子輸送の障壁は略存在しない。なお、陽極１２から青色画素発光層８Ｂへの正孔輸送は、前実施形態と同様に発生する。
　本実施形態においても、青色画素電子輸送層６Ｂから青色画素発光層８Ｂへの電子輸送の障壁は小さい。特に、青色画素電子輸送層６Ｂと青色画素発光層８Ｂとの電子親和力の最小差は０．５ｅＶ以下である。このため、本実施形態に係る発光素子２においても、電子輸送の効率が維持される。
　さらに、本実施形態においては、青色画素電子輸送層６Ｂから青色画素発光層８Ｂへの電子輸送の障壁を低減しつつ、青色画素陰極４Ｂから青色画素電子輸送層６Ｂへの電子注入の障壁を低減できる。このため、本実施形態に係る発光素子２においては、電子注入の効率をより改善できる。
　本実施形態においては、青色画素電子輸送層６Ｂのみが、青色画素陰極４Ｂ側の端面から青色画素発光層８Ｂ側の端面にかけて、ＺｎＯのＺｎが、次第にＭｇに置換される構造を有する構成を例に挙げた。しかしながら、これに限られず、本実施形態においては、赤色画素電子輸送層６Ｒまたは緑色画素電子輸送層６Ｇにおいても、同様の構造を備えていてもよい。
　ここで、緑色画素発光層８Ｇの電子親和力は、青色画素発光層８Ｂの電子親和力よりも大きく、赤色画素発光層８Ｒの電子親和力は、緑色画素発光層８Ｇの電子親和力よりもさらに大きい。したがって、緑色画素電子輸送層６Ｇの緑色画素発光層８Ｇ側の端面における、Ｚｎの置換割合は、青色画素電子輸送層６Ｂの青色画素発光層８Ｂ側の端面における、Ｚｎの置換割合よりも低いことが好ましい。さらに、赤色画素電子輸送層６Ｒの赤色画素発光層８Ｒ側の端面における、Ｚｎの置換割合は、緑色画素電子輸送層６Ｇの緑色画素発光層８Ｇ側の端面における、Ｚｎの置換割合よりもさらに低いことが好ましい。
　本実施形態における発光素子２は、前実施形態の発光素子２の製造方法と、同一の製造方法によって得られてもよい。この場合、ステップＳ４において、ＺｎＯを成膜するスパッタ装置を稼働しながら、ＭｇＯを成膜するスパッタ装置の出力を次第に増加させることにより、青色画素電子輸送層６Ｂを成膜してもよい。
　〔実施形態４〕
　図９は、本実施形態に係る発光デバイス１を示す概略図であり、図９の（ａ）および（ｂ）は、図１の（ａ）および（ｂ）とそれぞれ対応する。
　本実施形態における発光素子２は、実施形態１に係る発光素子２と比較して、陰極４が全ての画素に対して共通して形成されている点においてのみ、構成が異なる。本実施形態における発光デバイス１は、実施形態１に係る発光デバイス１の製造方法と同一の製造方法によって得られてもよい。この場合、ステップＳ２において、陰極４の成膜後のパターニングは省略される。また、ステップＳ３において、エッジカバー１６は、陰極４上に直接形成される。
　本実施形態における発光素子２は、赤色サブ画素ＲＰ、緑色サブ画素ＧＰ、および青色サブ画素ＢＰを含む、全てのサブ画素を同時に駆動することが可能である。このため、発光素子２は、全ての前記サブ画素を同時に発光させることにより、白色光を形成することが可能である。本実施形態における発光素子２を備えた発光デバイス１は、例えば、白色照明ユニット、または、白色バックライトユニット等、白色を発する白色発光デバイスとして使用できる。
　〔実施形態５〕
　図１０は、本実施形態に係る発光デバイス１を示す概略図であり、図１０の（ａ）および（ｂ）は、図１の（ａ）および（ｂ）とそれぞれ対応する。
　本実施形態における発光デバイス１は、実施形態１に係る発光デバイス１と比較して、陽極１２上に、アレイ基板３までの各層が下から順に積層され、エッジカバー１６を正孔輸送層１０上に直接備える点において構成が異なる。
　本実施形態に係る発光デバイス１は、図４に示す、実施形態１に係る発光デバイス１の製造工程を適宜入れ替えた製造方法によって得られてもよい。例えば、本実施形態に係る発光デバイス１は、ステップＳ７から順に、ステップＳ６、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ４、Ｓ２、およびＳ１を実行することにより、得られてもよい。ここで、ステップＳ１においては、アレイ基板３を発光素子２の上面に直接形成してもよいし、他基板において製造したアレイ基板３を、発光素子２の上面に実装してもよい。
　図１１は、上述の各実施形態に係る発光素子の製造装置２０を示すブロック図である。発光素子の製造装置２０は、コントローラ２２と、成膜装置２４とを備えている。コントローラ２２は、成膜装置２４を制御する。成膜装置２４は、発光素子２の各層を成膜する。
　〔まとめ〕
　様態１の発光素子は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備えた発光素子であって、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備え、前記発光層と前記電子輸送層とを前記サブ画素ごとに備え、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して備える。
　様態２においては、前記サブ画素が、前記発光層から赤色光を発する赤色サブ画素と、前記発光層から緑色光を発する緑色サブ画素と、前記発光層から青色光を発する青色サブ画素とを備える。
　様態３においては、前記電子輸送層の電子親和力が、前記赤色サブ画素、前記緑色サブ画素、前記青色サブ画素の順に小さくなる。
　様態４においては、少なくとも複数の前記サブ画素における前記発光層のイオン化ポテンシャルが、実質的に同値である。
　様態５においては、それぞれ前記サブ画素において、前記電子輸送層の電子親和力と、前記発光層の電子親和力との最小差が、０．５ｅＶ以下である。
　様態６においては、少なくとも１つの前記サブ画素において、前記電子輸送層が、互いに異なる材料を備えた複数の層を備える。
　様態７においては、少なくとも１つのサブ画素における前記電子輸送層において、前記陰極側の端面から前記発光層側の端面にかけて、電子親和力が次第に小さくなる。
　様態８においては、前記発光層と前記電子輸送層との膜厚の合計が、全ての前記サブ画素において一定である。
　様態９においては、前記発光層と前記電子輸送層とのそれぞれの膜厚が、全ての前記サブ画素において一定である。
　様態１０においては、少なくとも１つの前記サブ画素における前記発光層と前記電子輸送層とのそれぞれの膜厚が、他の前記サブ画素における前記発光層と前記電子輸送層とのそれぞれの膜厚と異なる。
　様態１１においては、前記発光層が、互いに異なる波長において発光する複数種の量子ドットを積層して備え、同一の前記サブ画素には同種の前記量子ドットを備える。
　様態１２においては、互いに異種の前記量子ドット間において、最外粒径が実質的に同じである。
　様態１３の発光デバイスは、上述の何れかの様態における発光素子を備える。
　様態１４においては、前記陰極と電気的に接続する複数のＴＦＴを含むアレイ基板をさらに備え、前記発光素子が、前記サブ画素ごとの前記陰極と、全ての前記サブ画素に共通の前記陽極とを備え、前記発光素子を、前記陰極を介して前記サブ画素ごとに駆動する。
　様態１５においては、前記発光素子が、全ての前記サブ画素に共通の前記陰極と、全ての前記サブ画素に共通の前記陽極とを備える。
　様態１６においては、全ての前記サブ画素を同時に発光させて、白色光を形成する、白色発光デバイスである。
　様態１７の発光素子の製造方法は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備えた発光素子の製造方法であって、前記発光層を前記サブ画素ごとに形成する発光層形成工程と、前記電子輸送層を前記サブ画素ごとに形成する電子輸送層形成工程と、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して形成する正孔輸送層形成工程とを備える。
　様態１８においては、前記電子輸送層形成工程の後に前記発光層形成工程を行い、前記発光層形成工程の後に前記正孔輸送層形成工程を行う。
　様態１９においては、前記正孔輸送層形成工程の後に前記発光層形成工程を行い、前記発光層形成工程の後に前記電子輸送層形成工程を行う。
　様態２０の発光素子の製造装置は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備えた発光素子の製造装置であって、前記発光層と電子輸送層とを前記サブ画素ごとに形成し、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して形成する成膜装置を備える。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１　　発光デバイス
２　　発光素子
４　　陰極
６　　電子輸送層
８　　発光層
１０　正孔輸送層
１２　陽極
２０　発光素子の製造装置
ＲＰ　赤色サブ画素
ＧＰ　緑色サブ画素
ＢＰ　青色サブ画素
ＱＲ　赤色量子ドット
ＱＧ　緑色量子ドット
ＱＢ　青色量子ドット

Claims (20)

  1. 　陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備えた発光素子であって、
    　前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備え、前記発光層と前記電子輸送層とを前記サブ画素ごとに備え、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して備えた発光素子。
  2. 　前記サブ画素が、前記発光層から赤色光を発する赤色サブ画素と、前記発光層から緑色光を発する緑色サブ画素と、前記発光層から青色光を発する青色サブ画素とを備えた請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記電子輸送層の電子親和力が、前記赤色サブ画素、前記緑色サブ画素、前記青色サブ画素の順に小さくなる請求項２に記載の発光素子。
  4. 　少なくとも複数の前記サブ画素における前記発光層のイオン化ポテンシャルが、実質的に同値である請求項３に記載の発光素子。
  5. 　それぞれ前記サブ画素において、前記電子輸送層の電子親和力と、前記発光層の電子親和力との最小差が、０．５ｅＶ以下である請求項１から４の何れか１項に記載の発光素子。
  6. 　少なくとも１つの前記サブ画素において、前記電子輸送層が、互いに異なる材料を備えた複数の層を備えた請求項１から５の何れか１項に記載の発光素子。
  7. 　少なくとも１つのサブ画素における前記電子輸送層において、前記陰極側の端面から前記発光層側の端面にかけて、電子親和力が次第に小さくなる請求項１から６の何れか１項に記載の発光素子。
  8. 　前記発光層と前記電子輸送層との膜厚の合計が、全ての前記サブ画素において一定である請求項１から７の何れか１項に記載の発光素子。
  9. 　前記発光層と前記電子輸送層とのそれぞれの膜厚が、全ての前記サブ画素において一定である請求項８に記載の発光素子。
  10. 　少なくとも１つの前記サブ画素における前記発光層と前記電子輸送層とのそれぞれの膜厚が、他の前記サブ画素における前記発光層と前記電子輸送層とのそれぞれの膜厚と異なる請求項８に記載の発光素子。
  11. 　前記発光層が、互いに異なる波長において発光する複数種の量子ドットを積層して備え、同一の前記サブ画素には同種の前記量子ドットを備えた請求項１から１０の何れか１項に記載の発光素子。
  12. 　互いに異種の前記量子ドット間において、最外粒径が実質的に同じである請求項１１に記載の発光素子。
  13. 　請求項１から１２の何れか１項に記載の発光素子を備えた発光デバイス。
  14. 　前記陰極と電気的に接続する複数のＴＦＴを含むアレイ基板をさらに備え、
    　前記発光素子が、前記サブ画素ごとの前記陰極と、全ての前記サブ画素に共通の前記陽極とを備え、
    　前記発光素子を、前記陰極を介して前記サブ画素ごとに駆動する請求項１３に記載の発光デバイス。
  15. 　前記発光素子が、全ての前記サブ画素に共通の前記陰極と、全ての前記サブ画素に共通の前記陽極とを備えた請求項１３に記載の発光デバイス。
  16. 　全ての前記サブ画素を同時に発光させて、白色光を形成する、白色発光デバイスである請求項１５に記載の発光デバイス。
  17. 　陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備えた発光素子の製造方法であって、
    　前記発光層を前記サブ画素ごとに形成する発光層形成工程と、前記電子輸送層を前記サブ画素ごとに形成する電子輸送層形成工程と、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して形成する正孔輸送層形成工程とを備えた発光素子の製造方法。
  18. 　前記電子輸送層形成工程の後に前記発光層形成工程を行い、前記発光層形成工程の後に前記正孔輸送層形成工程を行う請求項１７に記載の発光素子の製造方法。
  19. 　前記正孔輸送層形成工程の後に前記発光層形成工程を行い、前記発光層形成工程の後に前記電子輸送層形成工程を行う請求項１７に記載の発光素子の製造方法。
  20. 　陰極と、陽極と、陰極と陽極との間の発光層と、前記発光層と前記陰極との間の電子輸送層と、前記発光層と前記陽極との間の正孔輸送層とを備え、前記発光層の発光波長ごとに複数のサブ画素を備えた発光素子の製造装置であって、
    　前記発光層と電子輸送層とを前記サブ画素ごとに形成し、前記正孔輸送層を少なくとも複数の前記サブ画素に共通して形成する成膜装置を備えた発光素子の製造装置。
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