WO2021033257A1 - 発光素子および発光デバイス - Google Patents

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hole transport
transport layer
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吐田　真一
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element and a light emitting device.
  • Patent Document 1 discloses a light emitting device containing a semiconductor nanocrystal. Then, it is described that the light emitting device includes a light emitting element including a hole transport layer made of NiO, which is an inorganic material. In addition, it is described that the configuration can provide a light emitting device having a long device life.
  • the light emitting element includes a cathode, an anode, a light emitting layer containing quantum dots provided between the cathode and the anode, the anode and the light emitting. It has a hole transport layer provided between the layers, and the hole transport layer is provided on the first region provided on the anode side and on the light emitting layer side of the first region. It has a second region adjacent to the light emitting layer, and the ionization potential of the first region is larger than the ionization potential of the second region and larger than the ionization potential of the light emitting layer.
  • the light emitting element includes an anode, a cathode, a light emitting layer containing quantum dots provided between the anode and the cathode, the anode and the light emitting. It has a hole transport layer provided between the layers, and the hole transport layer contains a metal oxide containing Ni, and from the first region provided on the anode side and the first region. Is also provided on the light emitting layer side and has a second region adjacent to the light emitting layer, and the ratio of O to Ni in the first region is larger than the ratio of O to Ni in the second region.
  • the hole transport efficiency from the hole transport layer to the light emitting layer is improved.
  • the carrier balance between holes and electrons is improved in the light emitting layer, so that the luminous efficiency of the light emitting device can be improved while maintaining the reliability of the light emitting device.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
  • the light emitting device 1 is used, for example, in a display device such as a display.
  • the light emitting device 1 of the present embodiment includes an array substrate 2 and a light emitting element 3.
  • the light emitting device 1 has a structure in which each layer of the light emitting element 3 is laminated on an array substrate 2 on which a TFT (not shown) which is a thin film transistor for driving the light emitting element 3 is formed.
  • the light emitting device 3 of the present embodiment has an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, an electron transport layer 7, and a cathode 8.
  • the anode 4 is formed on the upper layer of the array substrate 2 and is electrically connected to the TFT of the array substrate 2.
  • a metal containing Al, Cu, Au, Ag, etc. which has a high reflectance of visible light
  • a transparent material such as ITO, IZO, ZnO, AZO, or BZO are placed on the array substrate 2. It has a structure in which they are laminated in order.
  • the anode 4 is formed by, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like.
  • the hole transport layer 5 further transports the holes injected from the anode 4 to the light emitting layer 6.
  • the hole transport layer 5 is formed on the anode 4 and is electrically connected to the anode 4.
  • the hole transport layer 5 is made of, for example, a material containing a metal oxide.
  • the metal oxide contained in the hole transport layer 5 include magnesium nickelate MgNiO (compound containing Mg, Ni and O), lanthanum nickelate LaNiO (compound containing La, Ni and O), and Mg X.
  • Ni 1-X O where X is 0 ⁇ X ⁇ 1
  • (NiO) 1-X (LaNiO 3 ) X (where X is 0 ⁇ X ⁇ 1)
  • the hole transport layer 5 is formed by, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, a spin coating method, an inkjet method, or the like.
  • the hole transport layer 5 may be made of nanoparticles, crystals, polycrystalline, or amorphous.
  • the thickness (film thickness) of the hole transport layer 5 is preferably 5 nm or more and 50 nm or less.
  • the light emitting layer 6 is provided between the anode 4 and the cathode 8. Specifically, the light emitting layer 6 of the present embodiment is provided between the hole transport layer 5 and the electron transport layer 7. Further, the light emitting layer 6 of the present embodiment includes quantum dots (semiconductor nanoparticles) 61. Specifically, the light emitting layer 6 is configured by stacking one or more quantum dots 61.
  • the light emitting layer 6 is formed by a spin coating method, an inkjet method, or the like from a dispersion liquid in which quantum dots 61 are dispersed in a solvent such as hexane or toluene. A dispersion material such as thiol or amine may be mixed with the dispersion liquid.
  • the thickness (film thickness) of the light emitting layer 6 is preferably 5 nm or more and 50 nm or less from the viewpoint that a uniform film can be formed and efficient light emission can be obtained.
  • the quantum dot 61 is a light emitting material that has a valence band level and a conduction band level, and emits light by recombination of holes in the valence band level and electrons in the conduction band level. Since the light emitted from the quantum dots 61 has a narrow spectrum due to the quantum confinement effect, it is possible to obtain light emission with a relatively deep chromaticity.
  • the quantum dot 61 may be, for example, a semiconductor nanoparticle having a core / shell structure having CdSe in the core and ZnS in the shell.
  • the quantum dot 61 may have CdSe / CdS, InP / ZnS, ZnSe / ZnS, CIGS / ZnS, or the like as a core / shell structure.
  • a ligand composed of an organic substance such as thiol or amine may be coordinate-bonded to the outer peripheral portion of the shell.
  • the particle size of the quantum dots 61 is about 3 nm to 15 nm.
  • the wavelength of light emitted from the quantum dots 61 can be controlled by the particle size of the quantum dots 61. Therefore, by controlling the particle size of the quantum dots 61, the wavelength of the light emitted by the light emitting device 1 can be controlled.
  • the electron transport layer 7 further transports the electrons injected from the cathode 8 to the light emitting layer 6.
  • the electron transport layer 7 may have a function of suppressing holes from being transported to the cathode 8 (hole blocking function).
  • the electron transport layer 7 is provided on the light emitting layer 6.
  • the thickness (thickness) of the electron transport layer 7 is preferably 10 nm or more and 100 nm or less from the viewpoint that a uniform film can be formed and electrons can be efficiently transported to the light emitting layer 6.
  • the cathode 8 is provided on the electron transport layer 7 and is electrically connected to the electron transport layer 7.
  • the cathode 8 is made of, for example, a metal thinned to a degree of light transmission or a transparent material.
  • the metal constituting the cathode 8 include metals containing Al, Ag, Mg and the like.
  • the transparent material constituting the cathode 8 include ITO, IZO, ZnO, AZO, BZO and the like.
  • the cathode 8 is formed by, for example, a sputtering method or a thin-film deposition method.
  • the holes injected from the anode 4 (arrow h + in FIG. 1) and the electrons injected from the cathode 8 (arrow e ⁇ in FIG. 1) pass through the hole transport layer 5 and the electron transport layer 7, respectively. Transported to 6. Then, the holes and electrons transported to the light emitting layer 6 are recombined in the quantum dots 61 to generate excitons. Then, when the exciton returns from the excited state to the ground state, the quantum dot 61 emits light.
  • a top emission type in which the light emitted from the light emitting layer 6 is taken out from the side opposite to the array substrate 2 (upper in FIG. 1) is illustrated.
  • the light emitting device 1 may be a bottom emission type that extracts light from the array substrate 2 side (lower side in FIG. 1).
  • the cathode 8 may be composed of a reflective electrode
  • the anode 4 may be composed of a transparent electrode.
  • the anode 4, the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, the electron transport layer 7, and the cathode 8 are laminated in this order from the array substrate 2.
  • the light emitting device 1 may have a so-called invert structure in which the cathode 8, the electron transport layer 7, the light emitting layer 6, the hole transport layer 5, and the anode 4 are laminated in this order from the array substrate 2.
  • FIG. 2 is an energy diagram showing the relationship between the Fermi level, the electron affinity and the ionization potential in each layer of the light emitting device 3 according to the first embodiment.
  • the anode 4 the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, the electron transport layer 7, and the cathode 8 are shown from left to right.
  • the anode 4, the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, the electron transport layer 7, and the cathode 8 are also shown as Anode, HTL, EML, ETL, and Cathode, respectively.
  • the anode 4 and the cathode 8 are shown at the Fermi level.
  • the hole transport layer 5 the light emitting layer 6 and the electron transport layer 7, the ionization potential of each layer is shown with reference to the vacuum level.
  • the electron affinity of each layer is shown based on the vacuum level.
  • the unit of Fermi level, ionization potential and electron affinity is eV, respectively.
  • the case where the anode 4 is made of ITO and the cathode 8 is made of Al is shown.
  • the Fermi level of the anode 4 is 4.6 eV
  • the Fermi level of the cathode 8 is 4.3 eV.
  • the case where the electron transport layer 7 is made of ZnO is shown.
  • the ionization potential of the electron transport layer 7 is 7.4 eV
  • the electron affinity of the electron transport layer 7 is 4.0 eV.
  • the ionization potential of the light emitting layer 6 is 6.0 to 7.0 eV, and the electron affinity of the light emitting layer 6 is 3.5 to 4.0 eV.
  • the ionization potential of the light emitting layer 6 is 5.5 eV, 5.6 eV, or 5.7 eV, respectively, when the quantum dots 61 included in the light emitting layer 6 are, for example, CdSe, InP, or ZnSe.
  • the ionization potential and electron affinity of the light emitting layer 6 can be adjusted by controlling the particle size and material of the quantum dots 61.
  • the hole transport layer 5 of the present embodiment is provided in the first region A1 provided on the anode 4 side and on the light emitting layer 6 side of the first region A1. It has a second region A2 adjacent to the light emitting layer 6.
  • the first region A1 of the present embodiment is provided between the anode 4 and the second region A2, and is adjacent to the anode 4 and the second region A2.
  • the second region A2 of the present embodiment is provided between the first region A1 and the light emitting layer 6 and is adjacent to the first region A1 and the light emitting layer 6. That is, the hole transport layer 5 of the present embodiment is composed of only the first region A1 and the second region A2.
  • the hole transport layer 5 may further have different regions between the anode 4 and the first region A1, and may further have different regions between the first region A1 and the second region A2.
  • another different region may be further provided between the second region A2 and the light emitting layer 6.
  • the other different region is preferably a region where holes are transported from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side by tunneling.
  • the ionization potential of the first region A1 is larger than the ionization potential of the second region A2 and larger than the ionization potential of the light emitting layer 6.
  • the ionization potential of the hole transport layer 5 of the present embodiment gradually decreases from the anode 4 side of the first region A1 to the light emitting layer 6 side of the second region A2. .. More specifically, the ionization potential of the hole transport layer 5 of the present embodiment gradually decreases from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side.
  • the ionization potential of the second region A2 of the present embodiment may be smaller than the ionization potential of the light emitting layer 6 as long as it is smaller than the ionization potential of the first region A1. Further, by making the ionization potential of the second region A2 larger than the ionization potential of the light emitting layer 6, the energy barrier for transporting holes between the hole transport layer 5 and the light emitting layer 6 becomes low. .. Therefore, the holes are more easily transported to the light emitting layer 6. In addition, the holes are more likely to reach the inside of the light emitting layer 6. Therefore, the luminous efficiency of the light emitting device 1 can be further improved.
  • IP A2 and IP EML are IP A2- IP EML from the viewpoint of improving the light emission efficiency in the light emitting device 1. It is preferable to satisfy the relationship of ⁇ ⁇ 0.3 eV. Further, it is more preferable that the ionization potential of the second region A2 is larger than the ionization potential of the light emitting layer 6 from the viewpoint of improving the luminous efficiency in the light emitting device 1. Further, the value of the ionization potential of the first region A1 is preferably 6.5 eV or less from the viewpoint of efficient hole injection from the anode 4.
  • the hole transport layer 5 of the present embodiment includes a first layer 51 including the first region A1 and a second layer 52 including the second region A2.
  • the thickness of the first layer 51 and the second layer 52 is preferably 5 nm or more and 15 nm or less, respectively.
  • the electron affinity of the first region A1 is smaller than the electron affinity of the second region A2.
  • the electron affinity of the hole transport layer 5 of the present embodiment gradually increases from the anode 4 side of the first region A1 to the light emitting layer 6 side of the second region A2. More specifically, the electron affinity of the hole transport layer 5 gradually increases from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side.
  • the barrier for electrons to conduct from the light emitting layer 6 to the anode 4 becomes large. Therefore, the electrons are suppressed from being conducted to the anode 4, and are more likely to be accumulated in the light emitting layer 6. Therefore, the electrons injected from the cathode 8 can be more efficiently recombined with the holes in the light emitting layer 6, and the luminous efficiency in the light emitting device 1 can be further improved.
  • the hole transport layer 5 of the present embodiment is, for example, Mg X Ni 1-X O (where X is 0 ⁇ X ⁇ 1), (NiO) 1-X (LaNiO 3 ) X (however, where). , X is 0 ⁇ X ⁇ 1.), and (Cu Y O) 1-X (LaNiO 3) X ( provided that, X is 0 ⁇ X ⁇ 1, Y is 1 ⁇ Y ⁇ 2. ) Etc., it is composed of metal oxides.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ionization potential and the electron affinity with respect to the composition of Mg X Ni 1-X O.
  • the ionization potential and the electron affinity can be controlled by using Mg X Ni 1-X O having a changed composition. Therefore, in the hole transport layer 5, by making the value of X in the first region A1 larger than the value of X in the second region A2, the ionization potential of the first region A1 can be changed to the ionization potential of the second region A2. Can be larger than. Then, by making the value of X in the first region A1 larger than the value of X in the second region A2, the electron affinity of the first region A1 can be made smaller than the electron affinity of the second region A2. .
  • the quantum dots 61 included in the light emitting layer 6 are, for example, CdSe, InP or ZnSe
  • the ionization potential of the light emitting layer 6 is 5.5 eV, 5.6 eV or 5.7 eV, respectively. Is.
  • the hole transport layer 5 can be made larger than the ionization potential of the light emitting layer 6 by using Mg X Ni 1-X O having an X value of 1 to 0.5.
  • holes are formed by gradually reducing the value of X in Mg X Ni 1-X O from the anode 4 side of the first region A1 to the light emitting layer 6 side of the second region A2.
  • the ionization potential of the transport layer 5 can be gradually reduced from the anode 4 side of the first region A1 to the light emitting layer 6 side of the second region A2.
  • the ionization potential of the hole transport layer 5 is increased from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side by gradually reducing the value of X from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side. It can be made smaller gradually.
  • the hole is gradually reduced from the anode 4 side of the first region A1 to the light emitting layer 6 side of the second region A2 by gradually reducing the value of X in Mg X Ni 1-X O.
  • the electron affinity of the transport layer 5 can be gradually increased from the anode 4 side of the first region A1 to the light emitting layer 6 side of the second region A2.
  • the electron affinity of the hole transport layer 5 is increased from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side by gradually reducing the value of X from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side. It can be gradually increased.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the ionization potential and the electron affinity with respect to the composition of (NiO) 1-X (LaNiO 3 ) X.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the ionization potential and the electron affinity with respect to the composition of (Cu 2 O) 1-X (LaNiO 3 ) X.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the ionization potential and the electron affinity with respect to the composition of (CuO) 1-X (LaNiO 3 ) X.
  • the ionization potential can be controlled to decrease by gradually reducing the ratio of O to Ni. That is, when a metal oxide containing Ni is used for the hole transport layer 5, the ratio of O to Ni is larger in the first region A1 than in the second region A2.
  • metal oxide having a changed composition in the hole transport layer 5 By using the metal oxide having a changed composition in the hole transport layer 5 in this way, the luminous efficiency of the light emitting device 1 can be improved.
  • metal oxide is a material that is stable to oxygen and water. Therefore, by using the metal oxide as described above for the hole transport layer 5, the reliability of the light emitting device 1 can be improved.
  • the ionization potential and electron affinity as described above can be measured by, for example, photoelectron spectroscopy.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an energy diagram showing an example of electron affinity and ionization potential in each layer of the light emitting device 3 according to the second embodiment.
  • the light emitting device 1 of the present embodiment includes an array substrate 2 and a light emitting element 3. Further, the light emitting device 3 of the present embodiment has an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, an electron transport layer 7, and a cathode 8.
  • the hole transport layer 5 of the present embodiment includes a first region A1 provided on the anode 4 side and a second region A2 provided on the light emitting layer 6 side of the first region A1 and adjacent to the light emitting layer 6. , A third region A3 provided between the first region A1 and the second region A2.
  • the ionization potential of the third region A3 is larger than the ionization potential of the second region A2 and smaller than the ionization potential of the first region A1.
  • the ionization potential of the hole transport layer 5 of the present embodiment gradually decreases in the first region A1, the third region A3, and the second region A2. More specifically, the ionization potential of the hole transport layer 5 of the present embodiment gradually decreases from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side. More specifically, the ionization potential of the hole transport layer 5 of the present embodiment decreases stepwise from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side.
  • the holes injected from the anode 4 can be efficiently recombined with the electrons in the light emitting layer 6, and the luminous efficiency in the light emitting device 1 can be improved.
  • the hole transport layer 5 of the present embodiment includes a first layer 51 (HTL1 in FIG. 8) including the first region A1 and a second layer 52 (HTL2 in FIG. 8) including the second region A2.
  • a third layer 53 (HTL3 in FIG. 8) containing the three regions A3 is included.
  • the thickness of the first layer 51, the second layer 52, and the third layer 53 is preferably 5 nm or more and 15 nm or less, respectively.
  • the first layer 51, the second layer 52, and the third layer 53 can be uniformly formed, and holes are stably and efficiently transported to the light emitting layer 6 while suppressing the influence of unexpected tunnel injection or the like. it can.
  • the hole transport layer 5 can be formed by simply laminating materials having different ionization potentials, the hole transport layer 5 can be easily formed.
  • the electron affinity of the third region A3 is larger than the electron affinity of the first region A1 and more than the electron affinity of the second region A2. Is also small. Specifically, the electron affinity of the hole transport layer 5 of the present embodiment gradually increases in the first region A1, the third region A3, and the second region A2. Specifically, the electron affinity of the hole transport layer 5 gradually increases from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side. As a result, the barrier for electrons to conduct from the light emitting layer 6 to the anode 4 becomes large. Therefore, the electrons are suppressed from being conducted to the anode 4, and are more likely to be accumulated in the light emitting layer 6. Therefore, even with such a configuration, the electrons injected from the cathode 8 can be more efficiently recombined with the holes in the light emitting layer 6, and the luminous efficiency in the light emitting device 1 is further improved. be able to.
  • the ionization potential of the hole transport layer 5 was linearly reduced from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side.
  • the ionization potential of the hole transport layer 5 may be reduced stepwise from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side, or may be curvedly reduced. Even with such a configuration, the luminous efficiency of the light emitting device 1 can be improved.
  • the hole transport layer 5 is composed of the first region A1 and the second region A2.
  • the hole transport layer 5 may include other regions between the first region A1 and the anode 4.
  • the ionization potential of the other region may be larger or smaller than the ionization potential of the first region A1.
  • the hole transport layer 5 is formed by three layers, the first layer 51, the second layer 52, and the third layer 53, and the ionization potential of the hole transport layer 5 is further increased. It gradually became smaller from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side.
  • the hole transport layer 5 may be formed of four or more layers, and the ionization potential of the hole transport layer 5 may gradually decrease from the anode 4 side to the light emitting layer 6 side.
  • the region between the second region A2 and the light emitting layer 6 may contain an inorganic material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , or SiN, such as PVK, TFB, or poly-TPD. It may contain an organic material.

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Abstract

発光素子において、陰極と、陽極と、前記陰極および前記陽極の間に設けられた、量子ドットを含む発光層と、前記陽極および前記発光層の間に設けられた正孔輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、前記陽極側に設けられた第１領域と、前記第１領域よりも前記発光層側に設けられ、前記発光層と隣接する第２領域と、を有し、前記第１領域のイオン化ポテンシャルは、前記第２領域のイオン化ポテンシャルよりも大きく、かつ、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きい。

Description

発光素子および発光デバイス
　本発明は、発光素子および発光デバイスに関する。
　例えば、特許文献１には、半導体ナノクリスタルを含む発光デバイスが開示されている。そして、当該発光デバイスは、無機材料であるＮｉＯからなる正孔輸送層を含む発光素子を備える旨が記載されている。また、当該構成により、長いデバイス寿命を有する発光デバイスを提供できる旨が記載されている。
特開２０１２－２３３８８号公報
　量子ドットを発光層に備える発光デバイスにおいて、正孔輸送層の構成を改善することで、より発光効率を向上させることが要求されている。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光素子は、陰極と、陽極と、前記陰極および前記陽極の間に設けられた、量子ドットを含む発光層と、前記陽極および前記発光層の間に設けられた正孔輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、前記陽極側に設けられた第１領域と、前記第１領域よりも前記発光層側に設けられ、前記発光層と隣接する第２領域と、を有し、前記第１領域のイオン化ポテンシャルは、前記第２領域のイオン化ポテンシャルよりも大きく、かつ、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きい。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光素子は、陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極の間に設けられた、量子ドットを含む発光層と、前記陽極および前記発光層の間に設けられた正孔輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、Ｎｉを含む金属酸化物を含み、前記陽極側に設けられた第１領域と、前記第１領域よりも前記発光層側に設けられ、前記発光層と隣接する第２領域と、を有し、前記第１領域におけるＮｉに対するＯの比率は、前記第２領域におけるＮｉに対するＯの比率よりも大きい。
　上記構成により、量子ドットを発光層に含む発光素子において、正孔輸送層から発光層への正孔の輸送効率が改善する。これにより、発光層において、正孔と電子とのキャリアバランスが改善されるため、発光デバイスの信頼性を維持しつつ、発光デバイスの発光効率を向上させることができる。
第１実施形態に係る発光デバイスの概略断面図である。 第１実施形態に係る発光素子の各層における、電子親和力およびイオン化ポテンシャルを示すエネルギー図である。 ＭｇＸＮｉ１－ＸＯの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。 （ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。 （Ｃｕ２Ｏ）１－ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。 （ＣｕＯ）１－ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。 第２実施形態に係る発光デバイスの概略断面図である。 第２実施形態に係る発光素子の各層における、電子親和力およびイオン化ポテンシャルの例を示すエネルギー図である。
　以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下においては、発光デバイス１の発光素子３からアレイ基板２への方向を「下」、発光デバイス１のアレイ基板２から発光素子３への方向を「上」として記載する。また、各図面において、同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態に係る発光デバイス１の概略断面図である。発光デバイス１は、例えば、ディスプレイ等の表示装置に用いられる。図１に示すように、本実施形態の発光デバイス１は、アレイ基板２および発光素子３を有する。発光デバイス１は、発光素子３を駆動させるための薄膜トランジスタであるＴＦＴ（図示を省略）が形成されたアレイ基板２上に、発光素子３の各層が積層された構造を備える。また、本実施形態の発光素子３は、陽極４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７および陰極８を有する。
　陽極４は、アレイ基板２の上層に形成され、アレイ基板２のＴＦＴと電気的に接続される。陽極４は、例えば、可視光の反射率の高いＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇ等を含む金属と、透明材料であるＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、またはＢＺＯ等が、アレイ基板２上にこの順に積層された構造を備える。陽極４は、例えば、スパッタ法や蒸着法等により形成される。
　正孔輸送層５は、陽極４から注入された正孔を、さらに発光層６へと輸送する。正孔輸送層５は、陽極４上に形成され、陽極４と電気的に接続される。正孔輸送層５は、例えば、金属酸化物を含む材料により構成される。そして、正孔輸送層５に含まれる金属酸化物としては、例えば、ニッケル酸マグネシウムＭｇＮｉＯ（Ｍｇ、ＮｉおよびＯを含む化合物）、ニッケル酸ランタンＬａＮｉＯ（Ｌａ、ＮｉおよびＯを含む化合物）、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１である。）、（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１である。）、や（ＣｕＹＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１であり、Ｙは１≦Ｙ≦２である。）等があげられる。正孔輸送層５は、例えば、スパッタ法、蒸着法、スピンコート法、インクジェット法等により形成される。なお、正孔輸送層５は、ナノ粒子、結晶、多結晶、またはアモルファスにより構成されてもよい。
　また、正孔輸送層５の厚み（膜厚）は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。正孔輸送層５の厚みをこのように設けることで、正孔輸送層５を均一に形成でき、さらに、予期せぬトンネル注入等による影響を抑制しつつ、安定的かつ効率的に正孔を発光層６へ輸送できる。なお、正孔輸送層５のより詳細な構成については、後述する。
　発光層６は、陽極４および陰極８の間に設けられる。具体的には、本実施形態の発光層６は、正孔輸送層５および電子輸送層７の間に設けられる。また、本実施形態の発光層６は量子ドット（半導体ナノ粒子）６１を含む。具体的には、発光層６は、量子ドット６１が１層以上積層されて構成される。発光層６は、ヘキサンまたはトルエン等の溶媒に量子ドット６１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り形成される。分散液にはチオール、アミン等の分散材料を混合してもよい。発光層６の厚み（膜厚）は、均一な膜を形成でき、かつ、効率的な発光を得ることができる観点から、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
　量子ドット６１は、価電子帯準位と伝導帯準位とを有し、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り発光する発光材料である。量子ドット６１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できる。
　量子ドット６１としては、例えば、コアにＣｄＳｅ、シェルにＺｎＳを備えた、コア／シェル構造を有する半導体ナノ粒子であってもよい。この他、量子ドット６１は、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳまたはＣＩＧＳ／ＺｎＳ等をコア／シェル構造として有してもよい。また、シェルの外周部には、例えば、チオールやアミン等の有機物により構成される、リガンドが配位結合していてもよい。
　量子ドット６１の粒径は、３ｎｍから１５ｎｍ程度である。量子ドット６１からの発光の波長は、量子ドット６１の粒径により制御できる。このため、量子ドット６１の粒径を制御することにより、発光デバイス１が発する光の波長を制御できる。
　電子輸送層７は、陰極８から注入された電子を、さらに発光層６へと輸送する。電子輸送層７は、正孔が陰極８へと輸送されることを抑制する機能（正孔ブロック機能）を有してもよい。本実施形態では、電子輸送層７は、発光層６上に設けられる。電子輸送層７は、例えば、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、またはＳｒＴｉＯ３等を含んでもよく、スパッタ法により形成されてもよい。電子輸送層７の厚み（膜厚）は、均一な膜を形成でき、かつ、効率的に発光層６へと電子を輸送できる観点で、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
　陰極８は、電子輸送層７上に設けられ、電子輸送層７と電気的に接続される。陰極８は、例えば、光透過性を有する程度に薄膜化させた金属や、透明材料により構成される。陰極８を構成する金属としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ等を含む金属があげられる。また、陰極８を構成する透明材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、またはＢＺＯ等があげられる。陰極８は、例えば、スパッタ法や蒸着法により形成される。
　陽極４から注入された正孔（図１において矢印ｈ＋）および陰極８から注入された電子（図１において矢印ｅ－）は、それぞれ正孔輸送層５および電子輸送層７を介して発光層６へと輸送される。そして、発光層６へ輸送された正孔および電子が、量子ドット６１内で再結合することで、励起子が生じる。そして、当該励起子が励起状態から基底状態へと戻ることにより、量子ドット６１は発光する。なお、本実施形態の発光デバイス１では、発光層６から出射される光をアレイ基板２とは逆側（図１において上方）から取り出す、トップエミッション型について例示している。しかしながら、発光デバイス１は、光をアレイ基板２側（図１において下方）から取り出す、ボトムエミッション型であってもよい。この場合、陰極８を、反射電極により構成し、陽極４を、透明電極により構成すればよい。
　また、本実施形態の発光デバイス１では、アレイ基板２から順に、陽極４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７および陰極８が積層されている。しかしながら、発光デバイス１は、アレイ基板２から順に、陰極８、電子輸送層７、発光層６、正孔輸送層５および陽極４が積層される、いわゆるインバート構造であってもよい。
　次に、本実施形態の発光素子３の構成について、各層のエネルギーの関係から説明する。図２は、第１実施形態に係る発光素子３の各層におけるフェルミ準位、電子親和力およびイオン化ポテンシャルの関係を示すエネルギー図である。なお、図２においては、左から右にかけて、陽極４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７および陰極８を表している。なお、図２においては、陽極４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７および陰極８を、それぞれ、Ａｎｏｄｅ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬおよびＣａｔｈｏｄｅとも示している。
　図２の例では、陽極４および陰極８は、フェルミ準位で示している。正孔輸送層５、発光層６および電子輸送層７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示している。正孔輸送層５、発光層６および電子輸送層７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示している。フェルミ準位、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の単位は、それぞれｅＶである。なお、以下の明細書において、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。
　また、図２の例では、陽極４がＩＴＯからなり、陰極８がＡｌからなる場合を示している。この場合、陽極４のフェルミ準位は４．６ｅＶであり、陰極８のフェルミ準位は４．３ｅＶである。また、図２の例では、電子輸送層７がＺｎＯからなる場合を示している。この場合、電子輸送層７のイオン化ポテンシャルは７．４ｅＶであり、電子輸送層７の電子親和力は４．０ｅＶである。また、図２の例では、発光層６のイオン化ポテンシャルは、６．０～７．０ｅＶであり、発光層６の電子親和力は、３．５～４．０ｅＶである。発光層６のイオン化ポテンシャルは、発光層６に含まれる量子ドット６１が、例えば、ＣｄＳｅ、ＩｎＰまたはＺｎＳｅである場合、それぞれ、５．５ｅＶ、５．６ｅＶまたは５．７ｅＶである。なお、発光層６のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力は、量子ドット６１の粒径や材料を制御することにより、調整することができる。
　発光素子３において、陽極４と陰極８との間に電位差が発生すると、図２の矢印Ｈ１に示すように、陽極４から正孔輸送層５へと正孔が注入される。同様に、図２の矢印Ｅ１に示すように、陰極８から電子輸送層７へと電子が注入される。次に、図２の矢印Ｈ２に示すように、正孔輸送層５から発光層６へと正孔が輸送される。同様に、図２の矢印Ｅ２に示すように、電子輸送層７から発光層６へと電子が輸送される。このようにして、発光層６に輸送された正孔と電子とが、量子ドット６１において再結合する。
　また、図１および図２に示すように、本実施形態の正孔輸送層５は、陽極４側に設けられた第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１よりも発光層６側に設けられ、発光層６と隣接する第２領域Ａ２とを有する。具体的には、本実施形態の第１領域Ａ１は、陽極４および第２領域Ａ２の間に設けられ、陽極４および第２領域Ａ２と隣接する。そして、本実施形態の第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１および発光層６の間に設けられ、第１領域Ａ１および発光層６と隣接する。すなわち、本実施形態の正孔輸送層５は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のみから構成される。ただし、正孔輸送層５は、陽極４および第１領域Ａ１の間に、異なる領域をさらに有してもよく、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の間に、異なる領域をさらに有してもよく、第２領域Ａ２と発光層６の間に別の異なる領域をさらに有していてもよい。当該別の異なる領域は、正孔を陽極４側から発光層６側にトンネリングにより輸送する領域であることが好ましい。
　また、第１領域Ａ１のイオン化ポテンシャルは、第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルよりも大きく、かつ、発光層６のイオン化ポテンシャルよりも大きい。具体的には、図２に示すように、本実施形態の正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、第１領域Ａ１の陽極４側から第２領域Ａ２の発光層６側にかけて、徐々に小さくなる。より具体的には、本実施形態の正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に小さくなる。
　これにより、正孔輸送層５から発光層６へと輸送されやすくなる。このため、発光層６において、電子に対して十分な正孔が供給され、正孔および電子のキャリアバランスが改善し、発光デバイス１における発光効率を向上させることができる。また、正孔は、正孔輸送層５内において、発光層６へ向けて加速されやすくなる。そして、加速された正孔は、発光層６の、より内部へと到達しやすくなる。このため、正孔輸送層５および発光層６の界面において、発光に寄与しない再結合が生じることが抑制される。よって、陽極４から注入された正孔は、発光層６内で効率的に電子と再結合することができ、発光デバイス１における発光効率を向上させることができる。
　また、本実施形態の第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルは、第１領域Ａ１のイオン化ポテンシャルよりも小さければ、発光層６のイオン化ポテンシャルよりも小さくてもよい。また、第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルは、発光層６のイオン化ポテンシャルよりも大きくすることで、正孔輸送層５および発光層６の間において、正孔が輸送されるためのエネルギー障壁が低くなる。したがって、正孔は、より発光層６へと輸送されやすくなる。また、正孔は、発光層６のより内部へと、より到達しやすくなる。よって、発光デバイス１における発光効率を、より向上させることができる。
　なお、第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルをＩＰＡ２として、発光層６のイオン化ポテンシャルをＩＰＥＭＬとすると、発光デバイス１における発光効率の向上の観点から、ＩＰＡ２およびＩＰＥＭＬは、ＩＰＡ２－ＩＰＥＭＬ≧－０．３ｅＶの関係を満たすことが好ましい。また、第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルは、発光デバイス１における発光効率の向上の観点から、発光層６のイオン化ポテンシャルよりも大きいことが、より好ましい。また、第１領域Ａ１のイオン化ポテンシャルの値は、陽極４からの効率的な正孔注入の観点から、６．５ｅＶ以下であるが好ましい。
　また、本実施形態の正孔輸送層５は、第１領域Ａ１を含む第１層５１と、第２領域Ａ２を含む第２層５２を含む。そして、第１層５１および第２層５２の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、第１層５１および第２層５２を均一に形成でき、さらに、予期せぬトンネル注入等による影響を抑制しつつ安定的かつ効率的に正孔を発光層６へ輸送できる。
　また、図２に示すように、本実施形態の正孔輸送層５において、第１領域Ａ１の電子親和力は、第２領域Ａ２の電子親和力よりも小さい。具体的には、本実施形態の正孔輸送層５の電子親和力は、第１領域Ａ１の陽極４側から第２領域Ａ２の発光層６側にかけて、徐々に大きくなる。より具体的には、正孔輸送層５の電子親和力は、陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に大きくなる。これにより、電子が発光層６から陽極４へと伝導する障壁が大きくなる。このため、電子は、陽極４へと伝導することが抑制され、より発光層６内で蓄積されやすくなる。よって、陰極８から注入された電子は、発光層６内でより効率的に正孔と再結合することができ、発光デバイス１における発光効率を、より向上させることができる。
　次に、正孔輸送層５の具体的な構成について説明する。上述したように、本実施形態の正孔輸送層５は、例えば、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１）、（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１である。）、や（ＣｕＹＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１であり、Ｙは１≦Ｙ≦２である。）等の、金属酸化物により構成される。
　先ず、正孔輸送層５に含まれる金属酸化物が、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯである場合について説明する。図３は、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。
　図３に示すように、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯにおいて、Ｘを１から０へと減少させるにつれ、イオン化ポテンシャルは、８．２ｅＶから５．４ｅＶへと減少し、電子親和力は、０．４ｅＶから２．０ｅＶへと増加する。このように、正孔輸送層５において、組成を変化させたＭｇＸＮｉ１－ＸＯを用いることで、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力を制御することができる。したがって、正孔輸送層５において、第１領域Ａ１におけるＸの値を、第２領域Ａ２におけるＸの値よりも大きくすることで、第１領域Ａ１のイオン化ポテンシャルを、第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルよりも大きくすることができる。そして、第１領域Ａ１におけるＸの値を、第２領域Ａ２におけるＸの値よりも大きくすることで、第１領域Ａ１の電子親和力を、第２領域Ａ２の電子親和力よりも小さくすることができる。
　また、上述したように、発光層６に含まれる量子ドット６１が、例えば、ＣｄＳｅ、ＩｎＰまたはＺｎＳｅである場合、発光層６のイオン化ポテンシャルは、それぞれ、５．５ｅＶ、５．６ｅＶまたは５．７ｅＶである。この場合、正孔輸送層５において、Ｘの値が１～０．５のＭｇＸＮｉ１－ＸＯを用いることで、発光層６のイオン化ポテンシャルよりも大きくすることができる。
　また、正孔輸送層５において、第１領域Ａ１の陽極４側から第２領域Ａ２の発光層６側にかけて、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯにおけるＸの値を徐々に小さくすることで、正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルを、第１領域Ａ１の陽極４側から第２領域Ａ２の発光層６側にかけて、徐々に小さくすることができる。また、正孔輸送層５において、陽極４側から発光層６側にかけて、Ｘの値を徐々に小さくすることで、正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルを、陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に小さくすることができる。
　さらに、正孔輸送層５において、第１領域Ａ１の陽極４側から第２領域Ａ２の発光層６側にかけて、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯにおけるＸの値を徐々に小さくすることで、正孔輸送層５の電子親和力を、第１領域Ａ１の陽極４側から第２領域Ａ２の発光層６側にかけて、徐々に大きくすることができる。また、正孔輸送層５において、陽極４側から発光層６側にかけて、Ｘの値を徐々に小さくすることで、正孔輸送層５の電子親和力を、陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に大きくすることができる。
　次に、正孔輸送層５に含まれる金属酸化物が、（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ、および（ＣｕＹＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘである場合について、説明する。図４は、（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。図５は、（Ｃｕ２Ｏ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。図６は、（ＣｕＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘの組成に対する、イオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係を示す図である。
　図４に示すように、（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘにおいて、Ｘを１から０へと減少させるにつれ、イオン化ポテンシャルは、６．０ｅＶから５．４ｅＶへと減少する。また、図５および図６に示すように、（ＣｕＹＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘにおいて、Ｘを１から０へと減少させるにつれ、イオン化ポテンシャルは、６．０ｅＶから５．５ｅＶへと減少する。したがって、正孔輸送層５において、組成を変化させた（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘや（ＣｕＹＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘを用いた場合であっても、上記のＭｇＸＮｉ１－ＸＯと同様に、イオン化ポテンシャルを制御することができる。上記の例に示したように、Ｎｉを含む金属酸化物の組成において、Ｎｉに対するＯの比率を徐々に小さくすることで、イオン化ポテンシャルが減少するように制御することができる。つまり、正孔輸送層５にＮｉを含む金属酸化物を用いる場合は、Ｎｉに対するＯの比率は、第１領域Ａ１の方が第２領域Ａ２よりも大きい。
　このように、組成を変化させた金属酸化物を正孔輸送層５に用いることで、発光デバイス１の発光効率を向上させることができる。また、金属酸化物は、酸素や水に対して安定な材料である。したがって、上記のような金属酸化物を正孔輸送層５に用いることで、発光デバイス１における信頼性を向上させることができる。
　なお、上述したようなイオン化ポテンシャルや電子親和力は、例えば、光電子分光法により測定することができる。
＜第２実施形態＞
　次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と重複する内容については説明を省略する。なお、第１実施形態および第２実施形態では、発光素子３における正孔輸送層５の構成が異なる。
　図７は、第２実施形態に係る発光デバイス１の概略断面図である。図８は、第２実施形態に係る発光素子３の各層における、電子親和力およびイオン化ポテンシャルの例を示すエネルギー図である。図７および図８に示すように、本実施形態の発光デバイス１は、アレイ基板２および発光素子３を有する。また、本実施形態の発光素子３は、陽極４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７および陰極８を有する。
　また、本実施形態の正孔輸送層５は、陽極４側に設けられた第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１よりも発光層６側に設けられ発光層６と隣接する第２領域Ａ２と、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の間に設けられた第３領域Ａ３とを有する。
　そして、第３領域Ａ３のイオン化ポテンシャルは、第２領域Ａ２のイオン化ポテンシャルよりも大きく、かつ、第１領域Ａ１のイオン化ポテンシャルよりも小さい。具体的には、図８に示すように、本実施形態の正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、第１領域Ａ１、第３領域Ａ３、第２領域Ａ２にかけて、徐々に小さくなる。より具体的には、本実施形態の正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に小さくなる。より具体的には、本実施形態の正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、陽極４側から発光層６側にかけて、階段状に小さくなる。
　このような構成であっても、発光層６において、電子に対して十分な正孔が供給され、正孔および電子のキャリアバランスが改善し、発光デバイス１における発光効率を向上させることができる。また、正孔は、正孔輸送層５内において、発光層６へ向けて加速されやすくなる。そして、加速された正孔は、発光層６の内部へと到達しやすくなる。このため、正孔輸送層５および発光層６の界面において、発光に寄与しない再結合が生じることが抑制される。よって、陽極４から注入された正孔は、発光層６内で効率的に電子と再結合することができ、発光デバイス１における発光効率を向上させることができる。
　また、本実施形態の正孔輸送層５は、第１領域Ａ１を含む第１層５１（図８においてＨＴＬ１）と、第２領域Ａ２を含む第２層５２（図８においてＨＴＬ２）と、第３領域Ａ３を含む第３層５３（図８においてＨＴＬ３）を含む。そして、第１層５１、第２層５２および第３層５３の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、第１層５１第２層５２および第３層５３を均一に形成でき、さらに、予期せぬトンネル注入等による影響を抑制しつつ安定的かつ効率的に正孔を発光層６へ輸送できる。さらに、正孔輸送層５は、イオン化ポテンシャルの異なる材料を、単純に積層させるだけで形成できるため、正孔輸送層５を容易に形成できる。
　また、図８に示すように、本実施形態の正孔輸送層５において、第３領域Ａ３の電子親和力は、第１領域Ａ１の電子親和力よりも大きく、かつ、第２領域Ａ２の電子親和力よりも小さい。具体的には、本実施形態の正孔輸送層５の電子親和力は、第１領域Ａ１、第３領域Ａ３、第２領域Ａ２にかけて、徐々に大きくなる。具体的には、正孔輸送層５の電子親和力は、陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に大きくなる。これにより、電子が発光層６から陽極４へと伝導する障壁が大きくなる。このため、電子は、陽極４へと伝導することが抑制され、より発光層６内で蓄積されやすくなる。よって、このような構成であっても、陰極８から注入された電子は、発光層６内でより効率的に正孔と再結合することができ、発光デバイス１における発光効率を、より向上させることができる。
＜変形例＞
　以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
　上記の第１実施形態の図２の例では、正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、陽極４側から発光層６側にかけて直線状に小さくなっていた。しかしながら、正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは、陽極４側から発光層６側にかけて階段状に小さくなるものであってもよく、曲線的に小さくなるものであってもよい。このような構成であっても、発光デバイス１の発光効率を向上させることができる。
　また、上記の第１実施形態では、正孔輸送層５は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２により構成されていた。しかしながら、正孔輸送層５は、第１領域Ａ１および陽極４の間に、他の領域が含まれてもよい。そして、当該他の領域のイオン化ポテンシャルは、第１領域Ａ１のイオン化ポテンシャルよりも大きくてもよく、小さくてもよい。
　また、上記の第２実施形態では、正孔輸送層５は、第１層５１、第２層５２および第３層５３の三つの層により形成され、さらに、正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に小さくなっていた。しかしながら、正孔輸送層５は、四つ以上の層により形成され、さらに、正孔輸送層５のイオン化ポテンシャルは陽極４側から発光層６側にかけて、徐々に小さくなるものであってもよい。
　また、上記実施形態の第２領域Ａ２と発光層６の間には、電子ブロック機能を有する領域があってもよい。この場合、第２領域Ａ２と発光層６の間の領域は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはＳｉＮ等の無機材料を含んでいてもよく、ＰＶＫ、ＴＦＢ、またはｐｏｌｙ－ＴＰＤ等の有機材料を含んでいてもよい。これにより、発光層６への正孔の効率的な輸送を実現しつつ、さらに、電子の陽極４側へのリークを抑制できる。よって、発光デバイス１の発光効率を向上させることができる。
　また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
１　発光デバイス
２　アレイ基板
３　発光素子
４　陽極
５　正孔輸送層
６　発光層
７　電子輸送層
８　陰極
５１　第１層
５２　第２層
５３　第３層
６１　量子ドット

Claims (21)

  1. 　陽極と、
    　陰極と、
    　前記陽極および前記陰極の間に設けられた、量子ドットを含む発光層と、
    　前記陽極および前記発光層の間に設けられた正孔輸送層と、
    を有し、
    　前記正孔輸送層は、前記陽極側に設けられた第１領域と、前記第１領域よりも前記発光層側に設けられ、前記発光層と隣接する第２領域と、を有し、
    　前記第１領域のイオン化ポテンシャルは、前記第２領域のイオン化ポテンシャルよりも大きく、かつ、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きい、発光素子。
  2. 　前記正孔輸送層は、金属酸化物を含む、請求項１に記載の発光素子。
  3. 　陽極と、
    　陰極と、
    　前記陽極および前記陰極の間に設けられた、量子ドットを含む発光層と、
    　前記陽極および前記発光層の間に設けられた正孔輸送層と、
    を有し、
    　前記正孔輸送層は、Ｎｉを含む金属酸化物を含み、
    　前記陽極側に設けられた第１領域と、前記第１領域よりも前記発光層側に設けられ、前記発光層と隣接する第２領域と、を有し、
    　前記第１領域におけるＮｉに対するＯの比率は、前記第２領域におけるＮｉに対するＯの比率よりも大きい、発光素子。
  4. 　前記金属酸化物は、ニッケル酸マグネシウムを含む、請求項２または３に記載の発光素子。
  5. 　前記金属酸化物は、ニッケル酸ランタンを含む、請求項２または３に記載の発光素子。
  6. 　前記金属酸化物は、ＭｇＸＮｉ１－ＸＯ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１である。）であり、前記第１領域におけるＸの値は、前記第２領域におけるＸの値よりも大きい、請求項４に記載の発光素子。
  7. 　前記金属酸化物は、（ＮｉＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１である。）であり、前記第１領域におけるＸの値は、前記第２領域におけるＸの値よりも大きい、請求項５に記載の発光素子。
  8. 　前記金属酸化物は、（ＣｕＹＯ）１－Ｘ（ＬａＮｉＯ３）Ｘ（ただし、Ｘは０≦Ｘ≦１であり、Ｙは１≦Ｙ≦２である。）であり、前記第１領域におけるＸの値は、前記第２領域におけるＸの値よりも大きい、請求項５に記載の発光素子。
  9. 　前記正孔輸送層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の発光素子。
  10. 　前記正孔輸送層は、前記第１領域を含む第１層と、前記第２領域を含む第２層と、を含む、請求項１から請求項９までの何れか１項に記載の発光素子。
  11. 　前記第１層および前記第２層の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である、請求項１０に記載の発光素子。
  12. 　前記正孔輸送層は、前記第１層および前記第２層の間に設けられた、一つ以上の層をさらに有する、請求項１０または請求項１１に記載の発光素子。
  13. 　前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルは、前記第１領域の前記陽極側から前記第２領域の前記発光層側にかけて、徐々に小さくなる、請求項１から請求項１２までの何れか１項に記載の発光素子。
  14. 　前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルは、前記陽極側から前記発光層側にかけて、徐々に小さくなる、請求項１から請求項１３までの何れか１項に記載の発光素子。
  15. 　前記第２領域のイオン化ポテンシャルをＩＰＡ２として、前記発光層のイオン化ポテンシャルをＩＰＥＭＬとすると、前記ＩＰＡ２および前記ＩＰＥＭＬは、ＩＰＡ２－ＩＰＥＭＬ≧－０．３ｅＶの関係を満たす、請求項１から請求項１４までの何れか１項に記載の発光素子。
  16. 　前記第２領域のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きい、請求項１から請求項１５までの何れか１項に記載の発光素子。
  17. 　前記第１領域のイオン化ポテンシャルの値は、６．５ｅＶ以下である、請求項１から請求項１６までの何れか１項に記載の発光素子。
  18. 　前記第１領域の電子親和力は、前記第２領域の電子親和力よりも小さい、請求項１または請求項２に記載の発光素子。
  19. 　前記正孔輸送層の電子親和力は、前記第１領域の前記陽極側から前記第２領域の前記発光層側にかけて、徐々に大きくなる、請求項１８に記載の発光素子。
  20. 　前記正孔輸送層の電子親和力は、前記陽極側から前記発光層側にかけて、徐々に大きくなる、請求項１８または請求項１９に記載の発光素子。
  21. 　薄膜トランジスタと、
    　前記薄膜トランジスタと電気的に接続された、請求項１から請求項２０までの何れか１項に記載の発光素子と、
    を有する発光デバイス。
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