WO2022157907A1 - 発光素子、表示デバイス、発光素子の製造方法 - Google Patents

発光素子、表示デバイス、発光素子の製造方法 Download PDF

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light
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emitting
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PCT/JP2021/002160
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吉裕 上田
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シャープ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00

Definitions

  • the present invention relates to a light-emitting element and a display device provided with the light-emitting element.
  • Patent Document 1 discloses a light-emitting device having a light-emitting element containing semiconductor nanocrystals.
  • the light-emitting device described in Patent Document 1 has a charge transport layer between the light-emitting layer and the electrode.
  • a light-emitting element of the present disclosure includes a first electrode, a first charge transport layer, a silicide layer containing silicide, a light-emitting layer, and a second electrode arranged in this order. , the first charge transport layer and the light emitting layer are adjacent to each other with the silicide layer interposed therebetween.
  • the method for manufacturing a light-emitting element of the present disclosure includes a first electrode, a first charge transport layer, a silicide layer containing silicide, a light-emitting layer, and a second electrode arranged in this order, 1.
  • a silicide layer forming step of forming a silicide layer is included.
  • another method for manufacturing a light-emitting device includes a first electrode, a first charge transport layer, a silicide layer containing silicide, a light-emitting layer, and a second electrode arranged in this order, A method for manufacturing a light-emitting device in which the first charge transport layer and the light-emitting layer are adjacent to each other through the silicide layer, wherein A silicide layer forming step of forming the silicide layer by heat treatment is included.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a display device according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section of the display area of the display device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a flow chart for explaining a method of manufacturing the display device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing an example of a cross-section of a layered body formed in a manufacturing process of a silicide layer according to Embodiment 1;
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the particle size of nanoparticles in a laminate and the melting point of the nanoparticles in the silicidation process according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of element concentration distribution of a silicide layer according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing another example of the cross section of the laminate formed in the manufacturing process of the silicide layer according to Embodiment 1;
  • FIG. 5 is a graph showing another example of the element concentration distribution of the silicide layer according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section of each layer of a light emitting device according to a comparative example;
  • FIG. 4 is a schematic energy band diagram, a schematic charge distribution graph, and a schematic electric field graph of a hole-transport layer and a light-emitting layer for explaining a problem of a light-emitting element according to a comparative embodiment
  • FIG. 1 is a schematic energy band diagram, a schematic charge distribution graph, and a schematic electric field graph of a hole transport layer, a silicide layer, and a light emitting layer, for explaining the effect of the light emitting device according to Embodiment 1; be.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-section of each layer of the light-emitting device according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section of each layer of a light-emitting device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section of each layer of a light-emitting device according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section of each layer of a light-emitting device according to Embodiment 5;
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the display device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the display device 1 according to this embodiment, and is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG.
  • the display device 1 includes a display region DS including a plurality of sub-pixels, each sub-pixel having a light-emitting element (to be described later), and a frame region surrounding the display region DS. and NA.
  • a terminal T to which a signal for driving each light emitting element in the display area DS is input may be formed in the frame area NA.
  • the display device 1 includes a substrate 3 and light-emitting elements 2 positioned in each of a plurality of pixels on the substrate 3.
  • the display device 1 according to this embodiment includes a plurality of light emitting elements 2 at positions overlapping the display area DS in plan view.
  • the substrate 3 may be formed at a position overlapping both the display area DS and the frame area NA in plan view, and the terminals T may be formed on the substrate 3 .
  • the direction from the substrate 3 of the display device 1 to the light emitting element 2 is described as "upward direction”, and the direction opposite to the "upward direction” is described as "downward direction”.
  • a plan view of the display device 1 indicates a state in which the display device 1 is viewed from above in a substantially normal direction of the upper surface of the display area DS.
  • the substrate 3 includes a support substrate Sub, a plurality of thin film transistors Tr, and a planarizing film F shown in FIG.
  • the support substrate Sub may be, for example, a glass substrate, or, if the display device 1 is a rigid display device, a flexible support film such as a PET film.
  • a plurality of thin film transistors Tr and a planarization film F are formed on a support substrate Sub.
  • the thin film transistor Tr includes a gate electrode G, a passivation film Pas, and a channel layer C stacked in this order. Further, the thin film transistor Tr includes a source electrode S and a drain electrode D on the channel layer C and electrically connected through the channel layer C. As shown in FIG. 3, the thin film transistor Tr includes a gate electrode G, a passivation film Pas, and a channel layer C stacked in this order. Further, the thin film transistor Tr includes a source electrode S and a drain electrode D on the channel layer C and electrically connected through the channel layer C. As shown in FIG.
  • Each drain electrode D is electrically connected to each pixel electrode of each light emitting element 2, which will be described later.
  • the thin film transistor Tr controls the amount of current flowing from the source electrode S to the drain electrode D via the channel layer C.
  • FIG. thereby, each of the thin film transistors Tr drives the light emission of each light emitting element 2 individually.
  • the planarization film F is formed to reduce irregularities on the support substrate Sub caused by the thin film transistor Tr.
  • the planarizing film F may be made of, for example, a resin containing polyimide.
  • the light-emitting elements 2 are formed on the substrate 3 and each light-emitting element 2 is individually partitioned by banks B on the substrate 3 .
  • the bank B may be made of the same material as the planarizing film F, for example, a resin containing polyimide.
  • the light-emitting elements 2 and the banks B are further covered with a sealing layer for sealing each light-emitting element 2 and protecting it from foreign matter containing moisture, or the like.
  • a capping layer or the like may be formed to improve the efficiency of light extraction.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross-section of a light-emitting element 2 and the periphery of the light-emitting element 2 according to the present embodiment, and an enlarged view of a region A2 indicated by a dotted line in FIG. Specifically, FIG. 1 shows an enlarged view of only a portion of each layer of the light emitting device 2 and a portion of the upper side of the substrate 3 .
  • the light emitting device 2 includes, from the substrate 3 side, an anode 4 as a first electrode, a hole transport layer 6 as a first charge transport layer, a light emitting layer 8, and a An electron transport layer 10 and a cathode 12 as a second electrode are arranged in this order. Furthermore, the light-emitting device 2 according to this embodiment includes a silicide layer 14 between the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 .
  • the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 are adjacent to each other with the silicide layer 14 interposed therebetween.
  • the two layers “adjacent” means a portion where the two layers are in contact with each other, or a thin film in which the two layers are thin enough to allow carriers to tunnel. indicates that there is at least one of the portions arranged through In other words, when two layers are "adjacent", it includes the case where the other layer exists between the two layers and the other layer does not exist between the two layers.
  • two layers "adjacent to each other through a specific layer” indicates that each of the two layers and the specific layer are adjacent to each other.
  • a thin film having such a thin film thickness that carriers can tunnel exists between the specific layer and each of the two layers. This includes when Further in other words, when two layers are "adjacent through a certain layer", another layer exists in part between the specific layer and each of the two layers, and the other part includes cases where the layer does not exist.
  • the light emitting device 2 according to this embodiment includes the electron transport layer 10 as described above.
  • the provision of the electron transport layer 10 in the light-emitting device 2 according to this embodiment is not essential for achieving at least one of the effects described below.
  • the anode 4 of the light emitting element 2 is formed individually for each sub-pixel of the display device 1, for example. Also, the anode 4 is electrically connected to the drain electrode D of the thin film transistor Tr. Therefore, each light emitting element 2 is driven individually by controlling the voltage applied to each anode 4 by the thin film transistor Tr. Therefore, the anode 4 functions as a pixel electrode of the light emitting element 2 . As the light emitting element 2 is driven by the thin film transistor Tr, holes are injected from the anode 4 to the light emitting layer 8 side.
  • the anode 4 includes a conductive member.
  • the anode 4 may be, for example, a metal film made of a metal such as Al, Mg, Li, Ag, or an alloy of these metals.
  • the anode 4 may have a single metal film, or may have a plurality of laminated metal films.
  • the anode 4 may have a thin film of a conductive oxide such as ITO or IZO, or an oxide semiconductor such as an InGaZnO system.
  • the cathode 12 is formed, for example, in common for a plurality of sub-pixels of the display device 1, and is applied with a constant voltage. Therefore, the light emitting element 2 is driven by the thin film transistor Tr, and a potential difference with the anode 4 is generated, whereby electrons are injected from the cathode 12 to the light emitting layer 8 side.
  • Cathode 12 may comprise, for example, the material that anode 4 may comprise, or may comprise the same material as anode 4 .
  • At least one of the anode 4 and the cathode 12 has translucency and transmits at least the light from the light emitting layer 8 .
  • the light-emitting element 2 extracts light from the light-emitting layer 8 through at least one of the anode 4 and the cathode 12 having translucency.
  • one of the anode 4 and the cathode 12 may reflect light from the light-emitting layer 8 . Thereby, the light extraction efficiency from the light emitting element 2 can be improved.
  • the display device 1 when the anode 4 has translucency and the cathode 12 has light reflectivity, light from the light emitting element 2 is extracted from the substrate 3 side.
  • the display device 1 allows the light from each light-emitting element 2 to It can be taken out from the substrate 3 side.
  • the display device 1 functions as a bottom emission display device.
  • the display device 1 when the anode 4 is light reflective and the cathode 12 is light transmissive, light from the light emitting element 2 is extracted from the opposite side of the substrate 3 .
  • the display device 1 functions as a top emission type display device in which light from each light emitting element 2 is extracted from the side opposite to the substrate 3 .
  • the display device 1 is preferably a top-emission display device.
  • the charge transport layer is a layer having a function of transporting charges, in other words, at least one of electrons and holes, from each electrode to the light-emitting layer side.
  • a charge transport layer primarily means at least one of an electron transport layer or a hole transport layer.
  • charge transport layer may refer to at least one of an electron injection layer or a hole injection layer.
  • a charge transport layer refers to an electron transport layer and an electron injection layer together, a hole transport layer and a hole injection layer together, or an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole Sometimes the terms transport layer and hole injection layer are collectively referred to.
  • the hole transport layer 6 is a layer having a function of transporting holes injected from the anode 4 to the light emitting layer 8 side.
  • the hole transport layer 6 may contain an organic material, or may contain an inorganic material.
  • the organic material may contain, for example, TFB or PVK.
  • the hole transport layer 6 contains an inorganic material the inorganic material may contain NiO, MgNiO, Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 or the like.
  • the hole transport layer 6 may contain a conventionally known material having a hole transport property.
  • the electron transport layer 10 is a layer having a function of transporting electrons injected from the cathode 12 to the light emitting layer 8 side.
  • the electron transport layer 10 may contain an organic material, or may contain an inorganic material.
  • the organic material may contain, for example, an aluminum-quinolinolate complex-based compound or a triazole-based compound.
  • the electron transport layer 10 may contain ZnO, MgZnO, or the like.
  • the electron transport layer 10 may contain a conventionally known material having an electron transport property.
  • a hole-injecting layer having a function of transporting holes injected from the anode 4 to the hole-transporting layer 6 is provided between the anode 4 and the hole-transporting layer 6.
  • the light emitting device 2 may further include an electron injection layer having a function of transporting electrons injected from the cathode 12 to the electron transport layer 10 between the cathode 12 and the electron transport layer 10 .
  • the hole-injection layer is made of molybdenum (Mo), tungsten (W), vanadium (V), ruthenium (Ru), rhenium (Re), or iridium (Ir). It may contain an oxide.
  • the hole injection layer may comprise oxides of Group VIIIB (Groups 8, 9 and 10) metals including Nickel (Ni), Palladium (Pd), and the like.
  • the hole injection layer may also include oxides of lanthanides, including lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), and the like.
  • the hole injection layer may contain oxides of platinum (Pt), gold (Au) and silver (Ag).
  • the hole injection layer may comprise mixtures of any composition of the above oxides.
  • organic compounds containing polyethylenedioxythiophene polysulfonic acid (PEDOT:PSS), starburst amine, etc., or organometallic compounds containing copper phthalocyanine, etc. can be used for the hole injection layer.
  • the light-emitting layer 8 is a layer containing a light-emitting material that emits light by electronic excitation due to recombination of carriers. For example, recombination of holes from the anode 4 and electrons from the cathode 12 in the light-emitting layer 8 produces excitons in the light-emitting layer 8 . The excitons then excite electrons of the light-emitting material to an excitation level. After that, when the excited electrons in the light-emitting material transition from the excited level to the ground level, the light-emitting layer 8 emits a wavelength corresponding to the energy difference between the excited level and the ground level. light is produced.
  • the light-emitting material of the light-emitting layer 8 may contain an organic light-emitting material, or may contain an inorganic light-emitting material.
  • the organic light-emitting material may be, for example, an organic light-emitting material used as a light-emitting material for an organic EL element, and conventionally known organic light-emitting materials can be employed.
  • the inorganic light-emitting material may contain, for example, quantum dots that emit light by carrier injection, in other words, semiconductor nanoparticles. A luminescent material can be employed.
  • the light emitted by the light-emitting layer 8 can be appropriately designed by changing the type of light-emitting material included in the light-emitting layer 8 and changing the wavelength of the light emitted from the light-emitting material.
  • the display device 1 includes, as the light emitting elements 2, a red light emitting element having a light emitting layer 8 that emits red light, a green light emitting element having a light emitting layer 8 that emits green light, and a blue light emitting element having a light emitting layer 8 that emits blue light. and a light emitting element.
  • the display device 1 forms one pixel with one red sub-pixel having a red light-emitting element, one green sub-pixel having a green light-emitting element, and one blue sub-pixel having a blue light-emitting element. You may thus, by arranging a plurality of the pixels in the display area DS, the display device 1 becomes a display device capable of color display.
  • the silicide layer 14 is a layer containing a plurality of silicides 16 shown in FIG.
  • the silicide 16 refers to a compound of a metal element and Si.
  • at least one silicide 16 has a polarized electron cloud in its molecule, so that the silicide 16 has polarity.
  • At least one of the silicides 16 having polarity is positioned so that the side where the intramolecular electron cloud is negatively biased faces the light-emitting layer 8 side.
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 is the direction from the light emitting layer 8 to the hole transport layer 6.
  • the majority of the silicides 16 included in the silicide layer 14 have a dipole moment 16D in the direction from the light emitting layer 8 toward the hole transport layer 6. Therefore, the silicide layer 14 as a whole has a dipole moment in the direction from the light emitting layer 8 to the hole transport layer 6 .
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 is not limited to the direction along the stacking direction of each layer of the light emitting element 2 as shown in FIG. Specifically, in the present embodiment, the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 is slightly different from the direction perpendicular to the stacking direction of the layers of the light emitting element 2 from the light emitting layer 8 to the hole transport layer 6. Any direction will do. In other words, the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 may deviate from the lamination direction of the layers of the light emitting element 2 .
  • a metal material that forms a compound with Si can be appropriately used as the metal material included in the silicide 16 .
  • the molecular structure of the silicide 16 may have a structure expressed as MSi x , where M is a metal element and a real number x is used.
  • the stoichiometry of silicide 16 may be MSi or MSi2 .
  • the term "layer” or “film” in this specification does not necessarily mean that the whole has a uniform film shape.
  • the “layer” or “film” containing the silicide 16 may have a discontinuous structure including discontinuities in part thereof, and a structure in which it can be confirmed that at least part of it has a thickness.
  • the silicide layer 14 has a continuous structure. More preferably, the entire silicide layer 14 has a uniform film shape.
  • FIG. 4 is a flow chart for explaining the manufacturing method of the display device 1 according to this embodiment.
  • the substrate 3 is formed (step S2).
  • the substrate 3 is formed, for example, by forming the thin film transistor Tr for each sub-pixel on the support substrate Sub, and then planarizing the substrate 3 by coating the planarizing film F.
  • the thin film transistor Tr may be formed, for example, by alternately repeating film formation of each layer by a conventionally known method including CVD or sputtering, and patterning of each layer by photolithography or the like.
  • the planarizing film F may be formed by applying a resin material such as polyimide by a conventionally known coating method such as an inkjet method or a spin coating method.
  • an anode 4 is formed on the substrate 3 (step S4).
  • the anode 4 may be formed by a conventionally known anode forming method. Specifically, for the anode 4, for example, a layer containing a conductive material is formed on the substrate 3 by a CVD method, a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like, and then the conductive material is deposited by photolithography or the like.
  • the containing layer may be formed by patterning it sub-pixel by sub-pixel.
  • a bank B is formed between sub-pixels on the substrate 3 (step S6).
  • the bank B may be formed by applying a resin material such as polyimide by a conventionally known coating method such as an inkjet method or a spin coating method, and patterning the resin material by photolithography or the like. good.
  • the bank B may be formed at a position covering the peripheral edge of the anode 4 .
  • the bank B is patterned so that at least a portion of the anode 4 closer to the center than the peripheral end of the anode 4 is exposed from the bank B in plan view of the display device 1 .
  • the hole transport layer 6 may be formed by a conventionally known method for forming a hole transport layer. Specifically, the hole-transporting layer 6 is formed by, for example, depositing a material having a hole-transporting property on the sub-pixels by vacuum deposition using a metal mask having an opening for each sub-pixel. may Alternatively, the hole transport layer 6 may be formed by applying a material having a hole transport property and then patterning the material for each sub-pixel by photolithography, lift-off method, or the like.
  • a silicide layer 14 is then formed.
  • a method of forming the silicide layer 14 by heat-treating a laminate of metal and Si will be described as an example.
  • reaction temperature required for heat treatment for silicidation of a metal is roughly proportional to the melting point of the metal, but compared to the melting point, the reaction temperature for silicidation is overwhelmingly low.
  • reaction temperature for siliciding a metal is 1/2 or less of the eutectic temperature of the metal and Si. This is because the silicided state is significantly more stable than the constituent elements alone, so the heat of formation of silicide is negative, and the absolute value of the heat of formation is as high as several hundred kJ/mol.
  • the reaction temperature for siliciding bulk Fe is 340°C
  • the reaction temperature for siliciding bulk Ni is 250°C.
  • the substrate 3, the anode 4, and the hole transport layer 6 below the silicide layer 14, which were previously formed, are included.
  • step S10 metal nanoparticles and Si nanoparticles, which are materials for the silicide layer 14, are stacked on each hole transport layer 6 (step S10).
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the laminate 18A formed in step S10.
  • FIG. 5 only the cross section of the laminate 18A is extracted and shown, but the lower side of the figure is the substrate 3 side of the display device 1. As shown in FIG. 5, only the cross section of the laminate 18A is extracted and shown, but the lower side of the figure is the substrate 3 side of the display device 1. As shown in FIG. 5, only the cross section of the laminate 18A is extracted and shown, but the lower side of the figure is the substrate 3 side of the display device 1. As shown in FIG.
  • the laminate 18A is formed by stacking a metal nanoparticle layer 22 in which a plurality of metal nanoparticles 20 are arranged and a Si nanoparticle layer 26 in which a plurality of Si nanoparticles 24 are arranged so as to be in contact with each other.
  • laminate 18A includes metal nanoparticle layer 22 on the hole transport layer 6 side.
  • the metal nanoparticles 20 are metal nanoparticles contained in the silicide 16, and the Si nanoparticles 24 are Si nanoparticles.
  • the metal nanoparticles 20 in the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticles 24 in the Si nanoparticle layer 26 do not have to be arranged in a regular manner, as shown in FIG.
  • the metal nanoparticle layer 22 may be formed by applying a colloidal solution containing the metal nanoparticles 20 onto the hole transport layer 6 .
  • the Si nanoparticle layer 26 may be formed by applying a colloidal solution containing the Si nanoparticles 24 onto the metal nanoparticle layer 22 after the metal nanoparticle layer 22 is formed.
  • the colloidal solution is subjected to heat treatment, for example, by heating at 50° C. for 10 minutes, thereby forming the colloidal solution. may be volatilized.
  • the metal nanoparticles 20 have a particle size R20 and the Si nanoparticles 24 have a particle size R24.
  • the particle size R20 and the particle size R24 are preferably 50 nm or less, more preferably 20 nm or less, for reasons described later.
  • the reaction temperature when nanoparticles are silicided depends on the melting point of the nanoparticles.
  • the melting point of nanoparticles also depends on the particle size of the nanoparticles.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the melting point of nanoparticles and the particle size of the nanoparticles.
  • the horizontal axis represents the particle size of the nanoparticles
  • the vertical axis represents the value obtained by dividing the melting point of the nanoparticles by the melting point when the element of the nanoparticles is bulk.
  • the vertical axis takes the ratio of the melting point of the nanoparticles of the member to the melting point of the bulk member.
  • the values on the vertical axis in FIG. 6 indicate the ratio between the melting point of various metal nanoparticles and the bulk melting point of the metal.
  • the ratio depends on the particle size of the nanoparticles, regardless of the type of metal. Therefore, the relationship shown in FIG. 6 can be applied to all metals.
  • the melting point of the nanoparticles does not change significantly regardless of the particle size.
  • the particle size of the nanoparticles is 50 nm or less, it is clear that the smaller the particle size, the lower the melting point of the nanoparticles, compared to the bulk melting point.
  • the melting point of the nanoparticles is about 50% or less of the melting point of the bulk, and when the particle size of the nanoparticles is 10 nm or less, the melting point of the nanoparticles is less than about 20 percent of the bulk melting point.
  • the particle size R20 and the particle size R24 are 50 nm or less, the melting points of the metal nanoparticles 20 and the Si nanoparticles 24 can be lowered, and the metal nanoparticles 20 and the Si nanoparticles 24 are silicided.
  • the reaction temperature required for the conversion can be lowered.
  • the particle size R20 and the particle size R24 are 20 nm or less, the reaction temperature required for silicidation of the metal nanoparticles 20 and the Si nanoparticles 24 is further lowered, and damage to the structure below the laminate 18A is prevented. can be lowered sufficiently.
  • step S10 the layered body 18A is heat-treated to silicidize the metal nanoparticles 20 and the Si nanoparticles 24 to form the silicide 16, thereby forming the silicide layer 14 (step S12).
  • the silicide layer 14 including the silicide 16 is formed by subjecting the laminate 18A to heat treatment at about 100° C. for 30 minutes to 60 minutes. It is possible to form
  • the metal nanoparticle layer 22 included in the laminate 18A is positioned closer to the hole transport layer 6 than the Si nanoparticle layer 26 in the step of heating the laminate 18A. Therefore, in step S12, silicidation of metal nanoparticles 20 progresses in a state where metal nanoparticles 20 are located in hole transport layer 6 more than Si nanoparticles 24 are. Therefore, the silicide layer 14 is formed so that the position of the metal element of each molecule of the silicide 16 is closer to the hole transport layer 6 than the position of the Si element.
  • the graph of FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the position in the thickness direction from the hole transport layer 6 and the concentration of the element at that position in the silicide layer 14 formed from the laminate 18A.
  • the metal element is indicated by a solid line
  • the Si element is indicated by a dotted line.
  • the vertical axis represents the position of the silicide layer 14 in the thickness direction from the hole transport layer 6, and the vertical axis represents the concentration of each element at that position.
  • the metal concentration in the silicide layer 14 is higher on the hole transport layer 6 side than on the light emitting layer 8 side, and gradually decreases from the hole transport layer 6 side toward the light emitting layer 8 side. ing.
  • the Si concentration in the silicide layer 14 is lower on the hole transport layer 6 side than on the light emitting layer 8 side, and gradually increases from the hole transport layer 6 side toward the light emitting layer 8 side.
  • Metal element contained in silicide Here, the types of metal elements contained in the silicide 16 of the silicide layer 14 will be described. The presence or absence of polarity of the silicide 16 and the direction of the dipole moment caused by the polarity change depending on the metal element contained in the silicide 16 . The relationship between the metal element contained in the silicide 16 and the direction of the dipole moment of the silicide 16 will be described with reference to Table 1 below.
  • the "element” column indicates the type of each metal element.
  • the group of each metal element in the periodic table is also shown according to the old CAS system.
  • n and m indicating the number of electrons contained in the d orbital of the outermost shell of each metal element are natural numbers, for example, the d orbital in the outermost shell is the nd orbital.
  • ndm is entered in the column of "d-orbital electron”.
  • the “electronegativity” column shows the electronegativity of each metal element.
  • the “melting point [°C]” column indicates the bulk melting point of each metal element in degrees Celsius.
  • the column of "silicide” shows the stoichiometric composition that the silicide can have when each metal element is silicided to form the silicide.
  • the column “Direction of Dipole Moment” indicates the direction of the dipole moment of the silicide containing each metal element when the silicide has polarity.
  • M ⁇ Si is written in the column of "direction of dipole moment"
  • the direction of the dipole moment of silicide is the direction from the metal element to the Si element.
  • the direction of the dipole moment of silicide is the direction from the Si element to the metal element. If the silicide is a metal element that does not have polarity, the column of "direction of dipole moment" is blank.
  • Table 1 shows the electronegativity of Si element and the melting point in the bulk state.
  • the outermost shell of a single metal atom contains 5 or less d electrons
  • the metal when the metal is silicided, all the d electrons in the outermost shell are accommodated in bonding orbitals, making it a good conductor and generating polarity. do not have.
  • the outermost shell of one metal atom contains 6 or more d electrons
  • the metal when the metal is silicided, some of the electrons contained in the outermost d electrons are accommodated in antibonding orbitals. .
  • a bandgap is formed in the silicide containing electrons in the anti-bonding orbital, and the electron cloud is biased in the molecule, resulting in polarity.
  • the direction of the dipole moment of silicide having polarity is determined by the difference in electronegativity between the metal element contained in the silicide and Si. Electronegativity corresponds to the degree to which an element attracts electrons, and elements with higher electronegativity tend to attract electrons. Therefore, in silicide of a metal element having lower electronegativity than Si, electrons in the molecule are attracted to Si rather than to the metal element, so the direction of the dipole moment is from Si to the metal element. On the other hand, in silicide of a metal element having a higher electronegativity than Si, electrons in the molecule are more attracted to the metal element than to Si, so the direction of the dipole moment is from the metal element to Si.
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 is the direction from the light emitting layer 8 to the hole transport layer 6.
  • the layered product 18A subjected to the heat treatment in step S12 in the present embodiment contains the metal nanoparticles 20 closer to the hole transport layer 6 than the Si nanoparticles 24 are. Therefore, in the silicide 16 formed by heat-treating the laminate 18A, the metal concentration derived from the metal nanoparticles 20 is higher than the Si concentration derived from the Si nanoparticles 24 on the hole transport layer 6 side.
  • the electronegativity of the metal element should be lower than that of the Si element. Therefore, referring to Table 1, at least one of Fe, Co, and Ni can be adopted as the metal element contained in the metal nanoparticle layer 22 of the laminate 18A. Ni has almost the same electronegativity as Si, and in particular, Ni has slightly higher electronegativity than Si. However, it is generally known that the direction of the dipole moment of Ni silicide is from Si to Ni.
  • Fe, Co, or Ni has a low melting point compared to other VIIIB group (8, 9 and 10) metal elements. Therefore, when the metal element contained in the silicide layer 16 is Fe, Co, or Ni, the reaction temperature required for silicidation of the stacked body 18A is lowered, and damage to layers below the silicide layer 14 is reduced. preferable from this point of view. Further, it is preferable that the metal element contained in the silicide 16 is Fe, Co, or Ni from the viewpoint of cost reduction for forming the silicide layer 14 and from the viewpoint of environmental consideration.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a laminate 18B, which is another example of the laminate formed in step S10. In FIG. 8, only the cross section of the laminate 18B is extracted and shown, but the lower side of the figure is the substrate 3 side of the display device 1. As shown in FIG.
  • the laminate 18B includes a Si nanoparticle layer 26 on the hole transport layer 6 side of the metal nanoparticle layer 22 .
  • Each of the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 included in the laminate 18B may have the same configuration as each of the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 included in the laminate 18A.
  • the graph of FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the position in the thickness direction from the hole transport layer 6 and the concentration of the element at that position in the silicide layer 14 formed from the laminate 18B.
  • the metal element is indicated by a solid line and the Si element is indicated by a dotted line.
  • the vertical axis represents the position of the silicide layer 14 in the thickness direction from the hole transport layer 6, and the vertical axis represents the concentration of each element at that position.
  • the metal concentration in the silicide layer 14 is lower on the hole transport layer 6 side than on the light emitting layer 8 side, and gradually increases from the hole transport layer 6 side toward the light emitting layer 8 side. ing.
  • the Si concentration in the silicide layer 14 is higher on the hole transport layer 6 side than on the light emitting layer 8 side, and gradually decreases from the hole transport layer 6 side toward the light emitting layer 8 side.
  • the laminate 18B includes metal nanoparticles 20 closer to the hole transport layer 6 than the Si nanoparticles 24 are. Therefore, in the silicide 16 formed by heat-treating the laminate 18B in step S12, the metal concentration derived from the metal nanoparticles 20 is lower than the Si concentration derived from the Si nanoparticles 24 on the hole transport layer 6 side.
  • the silicide 16 having the direction of the dipole moment 16D in the direction from the light emitting layer 8 to the hole transport layer 6 shown in FIG.
  • the electronegativity of the metal element should be higher than the electronegativity of the Si element. Therefore, referring to Table 1, at least one of Ru, Os, Rh, Ir, Pd, or Pt can be adopted as the metal element contained in the metal nanoparticle layer 22 of the laminate 18B.
  • the method of forming the silicide layer 14 is not limited to the method of sequentially executing steps S10 and S12 described above.
  • the silicide layer 14 may be obtained by previously forming the silicide 16 in a separate process and forming a thin film of the silicide 16 on the hole transport layer 6 by sputtering using the silicide 16 as a material.
  • the silicide layer 14 formed by the above method is a substantially non-polar layer as a whole regardless of the polarity of the silicide 16 .
  • the silicide layer 14 is formed by a sputtering method using the silicide 16 as a material, the above-described heat treatment for silicidation of the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 is not required. Therefore, by adopting the above method, the process of forming the silicide layer 14 is simplified, and damage to layers below the silicide layer 14 due to the above heat treatment is reduced.
  • the metal nanoparticles 20 included in the metal nanoparticle layer 22 formed in step S10 are the metal elements of Group IVB (group 4), Group VB (group 5), and Group VIB (group 6) shown in Table 1. It may be nanoparticles.
  • the silicide 16 formed in step S12 is substantially non-polar, the silicide layer 14 including the silicide 16 is substantially non-polar as a whole.
  • the laminate 18A or the laminate 18B in the present embodiment may include a SiO 2 nanoparticle layer containing a plurality of SiO 2 nanoparticles instead of the Si nanoparticle layer 26 .
  • the heat treatment in step S 12 removes O from the SiO 2 nanoparticles, leaving only Si derived from the SiO 2 nanoparticles in the silicide 16 . Therefore, the silicide layer 14 described above can be obtained from the laminate of the SiO 2 nanoparticles and the metal nanoparticles by the same method as described above.
  • the light emitting layer 8 is formed (step S14).
  • the light-emitting layer 8 may be formed by conventionally known techniques including, for example, vapor deposition using a metal mask, photolithography using a photoresist, or a lift-off method.
  • the step of forming the light-emitting layer 8 is performed for each light-emitting color of the light-emitting elements 2. It may be repeated while changing the material of 8.
  • the electron transport layer 10 is formed (step S16).
  • the electron transport layer 10 may be formed by the same method as the hole transport layer 6, except for the materials used.
  • the cathode 12 is formed (step S18).
  • the cathode 12 may be formed by the same method as the anode 4 except that it is formed in common for a plurality of sub-pixels. However, if a voltage can be applied to the cathode 12 for each sub-pixel, the cathode 12 may be formed individually for each light-emitting element 2 like the anode 4 .
  • the light-emitting element 2 is formed, and the manufacturing process of the display device 1 is completed.
  • a capping layer may be formed by sputtering or the like, or a sealing layer may be formed by CVD or coating.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device 2A according to a comparative embodiment, showing a cross section at a position corresponding to the schematic cross-sectional view of FIG.
  • the light-emitting device 2A according to the comparative example has the same configuration as the light-emitting device 2 according to the present embodiment, except that the silicide layer 14 is not provided and the hole transport layer 6 and the light-emitting layer 8 are in direct contact with each other.
  • the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 are in direct contact.
  • an interface level is normally formed at the interface between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 . Therefore, carrier traps occur at the interface between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 of the light emitting device 2A according to the comparative embodiment. Holes transported from the anode 4 may be trapped in the carrier traps. As a result, in the light-emitting element 2A according to the comparative embodiment, the concentration of holes transported to the light-emitting layer 8 is reduced, and the carrier balance in the light-emitting layer 8 may deteriorate.
  • the light emitting device has a silicide layer 14 between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 .
  • the silicide layer 14 is formed by heat-treating the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 at a low temperature to silicidize them. Therefore, the silicide 16 included in the silicide layer 14 has a stable level. Therefore, the silicide layer 14 containing the silicide 16 can inactivate the level generated at the interface with the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 which are in contact with each other.
  • the silicide layer 14 when the silicide layer 14 is formed by sputtering using the silicide 16 as a material, the silicide layer 14 containing the silicide 16 densely and having a stable level can be obtained. Therefore, even when the silicide layer 14 is formed by a sputtering method using the silicide 16 as a material, the silicide layer 14 does not cause the level generated at the interface between the hole transport layer 6 and the light-emitting layer 8 that are in contact with each other. can be activated.
  • the light emitting device 2 in the light emitting device 2 according to the present embodiment, carrier traps generated at the interface between the hole transport layer 6 and the silicide layer 14 and at the interface between the silicide layer 14 and the light emitting layer 8 are reduced. improve the efficiency of hole injection. Therefore, the light-emitting device 2 according to the present embodiment can improve the efficiency of carrier injection into the light-emitting layer 8, so that the light-emitting efficiency of the device as a whole can be improved.
  • the display device 1 including a plurality of light-emitting elements 2 with improved luminous efficiency can perform display more efficiently with the light-emitting elements 2, thereby reducing power consumption.
  • the display device 1 can perform high-luminance display while reducing the voltage applied to each light-emitting element 2 . Therefore, the display device 1 can reduce the shortening of the life of the light emitting element 2 due to driving the light emitting element 2 at a high voltage.
  • the silicide layer 14 When the silicide layer 14 is formed by heat-treating the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26, the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 may be substantially completely silicided. In this case, the silicide layer 14 becomes a continuous film of the silicide 16 . Thereby, the silicide layer 14 efficiently reduces direct contact between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 without the silicide 16 interposed therebetween. Therefore, the silicide layer 14, which is a continuous film of the silicide 16, efficiently reduces carrier traps formed between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8. FIG.
  • the silicide layer 14 when the silicide layer 14 is formed by sputtering the silicide 16, the silicide layer 14 may contain the silicide 16 having a columnar structure or a granular structure.
  • the silicide layer 14 is formed by sputtering the silicide 16
  • the energy of the silicide 16 flying onto the hole transport layer 6 is large, even after the silicide 16 reaches the hole transport layer 6, the silicide 16 is moves relatively long on the hole transport layer 6 .
  • the longer the silicide 16 travels on the hole transport layer 6 the more stable the silicide 16 will be incorporated on the hole transport layer 6 .
  • the silicide 16 moves over the hole transport layer 6 for a long time, the silicide 16 is preferentially incorporated into defects of the silicide layer 14 during film formation.
  • the silicide layer 14 formed under the condition that the energy of the silicide 16 flying onto the hole transport layer 6 is large includes the silicide 16 having a columnar structure or a granular structure. Therefore, the silicide layer 14 including the silicide 16 having a columnar structure or a granular structure becomes a dense film with reduced defects. Therefore, the silicide layer 14 comprising the columnar or granular silicide 16 improves the efficiency of transporting holes from the hole-transporting layer 6 to the light-emitting layer 8 due to the reduction of defects that can cause carrier trapping. .
  • the specific structure of the silicide 16 of the silicide layer 14, the presence or absence of polarity, and the direction of the dipole moment 16D are determined by, for example, the CBED method (convergent electron diffraction method), and the electron beam transmitted through the silicide layer 14 is diffracted. It can be verified by obtaining an image.
  • the CBED method is one of modes of transmission electron microscopes in which an electron beam is focused on a sample to obtain a diffraction image.
  • the diffraction image of the electron beam is modulated depending on the electron density distribution of the silicide layer 14 . Therefore, the diffraction image has a contrast corresponding to the electron density of the silicide layer 14 .
  • the electron density distribution corresponding to the dipole moment of the silicide layer 14 can be known.
  • a diffraction image of a transmitted electron beam obtained by the CBED method has a resolution corresponding to the lattice length of silicide molecules. Therefore, a cross-sectional image of the silicide layer 14 can be obtained by the CBED method.
  • An energy band diagram 111 in FIG. 11 is a diagram showing a schematic energy band state of the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 of the light emitting device 2A according to the comparative embodiment.
  • the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 are in contact with each other. Therefore, as shown in the energy band diagram 111, the energy bands of the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 are curved so that the Fermi levels f of the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 match. occur.
  • the bending of the energy band is caused by movement of carriers contained in the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 .
  • electrons move to the vicinity of the interface with the light-emitting layer 8
  • holes move to the vicinity of the interface with the hole-transporting layer 6 .
  • Graph 112 and graph 113 in FIG. is as shown in Graph 112 is a graph showing a schematic charge distribution in the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 according to the comparative form, and graph 113 is a schematic electric field generated in the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 according to the comparative form. is a graph showing the intensity of
  • the horizontal axis represents the position in the thickness direction of each layer of the light emitting element 2 from the anode 4 side.
  • the vertical axis of the graph 112 indicates the amount of electric charge at the position, which is positive when holes are distributed and negative when electrons are distributed.
  • the vertical axis represents the intensity of the electric field generated at the relevant position, and the direction from the light-emitting layer 8 to the hole transport layer 6 is positive.
  • Each position on the horizontal axis of graphs 112 and 113 corresponds to each position shown in energy band diagram 111 .
  • the total amount of electron charges that have moved to the vicinity of the interface with the light-emitting layer 8 in the hole-transporting layer 6 and the amount of electrons that have moved to the vicinity of the interface with the hole-transporting layer 6 in the light-emitting layer 8 substantially coincides with the total amount of charge of .
  • the spread of the hole distribution in the light emitting layer 8 from the interface with the hole transport layer 6 is wider than the spread of the electron distribution in the hole transport layer 6 from the interface with the light emitting layer 8 . This is because the carrier density of the hole transport layer 6 is higher than that of the light emitting layer 8 and the light emitting layer 8 is close to intrinsic.
  • the electric field strength in the direction from the hole transport layer 6 to the light emitting layer 8 generated near the interface with the light emitting layer 8 in the hole transport layer 6 increases. Accordingly, as shown in the energy band diagram 111, the bandgap at the interface between the hole transport layer 6 and the light-emitting layer 8 is greatly curved toward the low energy value side.
  • the barrier for hole injection from the hole-transporting layer 6 to the light-emitting layer 8 at the interface between the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 is increased. Therefore, in the light-emitting element 2A according to the comparative embodiment, the efficiency of hole injection into the light-emitting layer 8 is lowered, and the concentration of holes in the light-emitting layer 8 is lowered. This leads to a decrease in luminous efficiency of the light emitting element 2A.
  • the energy band diagram 121 in FIG. 12 is a diagram showing the schematic energy band states of the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 of the light emitting device 2 according to this embodiment.
  • a graph 122 is a graph showing schematic charge distributions in the hole transport layer 6, the silicide layer 14, and the light emitting layer 8 according to this embodiment.
  • a graph 123 is a graph showing roughly the intensity of the electric field generated in the hole transport layer 6, the silicide layer 14, and the light emitting layer 8 according to this embodiment.
  • the silicide layer 14 exists between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 . Therefore, the energy band diagram 121, the graph 122, and the graph 123 show a space corresponding to the silicide layer 14 between the hole transport layer 6 and the light emitting layer 8 for convenience of explanation. Also, the definition of each axis in each of graphs 122 and 123 corresponds to the definition of each axis in each of graphs 112 and 113 .
  • the silicide 16 included in the silicide layer 14 is formed so that the dipole moment 16D of the silicide 16 is directed from the light-emitting layer 8 to the hole transport layer 6 . Therefore, the silicide 16 is formed so that the side on which the electron cloud is positively biased is on the hole transport layer 6 side, and the side on which the electron cloud is negatively biased is on the light emitting layer 8 side.
  • the electric field strength in the direction from the hole-transport layer 6 to the light-emitting layer 8 generated near the interface with the light-emitting layer 8 in the hole-transport layer 6 is lower than that of the comparative embodiment. lower than Therefore, as shown in the energy band diagram 121, the bending of the bandgap of the hole transport layer 6 at the interface with the light emitting layer 8 to the low energy side is also reduced compared to the comparative example. As a result, in the above structure, the barrier for hole injection from the hole transport layer 6 to the light emitting layer 8 is lowered.
  • the barrier for hole injection from the hole-transporting layer 6 to the light-emitting layer 8 at the interface between the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 is lowered. Therefore, in the light-emitting element 2 according to this embodiment, the efficiency of hole injection into the light-emitting layer 8 is improved, the concentration of holes in the light-emitting layer 8 is increased, and the light-emitting efficiency of the light-emitting element 2 is improved.
  • the silicide 16 of a part of the silicide layer 14 has polarity
  • the direction of the polarity of the silicide 16 may not be controlled and the direction may be determined at random.
  • the silicide 16 is aligned by spontaneous polarization.
  • the effect of improving the efficiency of hole injection into the light emitting layer 8 is obtained when the light emitting element 2 is driven at a high voltage. can get.
  • the light-emitting element 2 having the silicide layer 14 in which a portion of the silicide 16 has polarity improves the luminous efficiency during high-luminance driving.
  • the molecular structure of the silicide 16 has a structure expressed as MSi x , where M is a metal element and a real number x is used as described above, and the stoichiometric composition of the silicide 16 is MSi, 0.8 ⁇ x ⁇ 1.2 may be satisfied.
  • the stoichiometric composition of the silicide 16 is MSi2
  • 1.6 ⁇ x ⁇ 2.4 may be satisfied.
  • the amount of an element contained in the molecules of the silicide 16 exceeds ⁇ 20% of the stoichiometric composition, the conductivity due to the metal and Si contained in the silicide 16 is affected, and the silicide 16 having no polarity is formed. Sometimes. Therefore, the formation of non-polar silicide 16 can be reduced when the value of x is in the range described above.
  • the film thickness of the silicide layer 14 may be 20 nm or less. This reduces the increase in electrical resistance of the entire light emitting element 2 . Furthermore, when the silicide 16 of the silicide layer 14 is non-polar, the thickness of the silicide layer 14 may be 5 nm or less. In this case, even if the polarity of the silicide 16 of the silicide layer 14 does not reduce the barrier for injection of carriers into the light-emitting layer 8, carriers can efficiently pass through the silicide layer 14 due to the tunnel effect.
  • the metal concentration and Si concentration in the silicide layer 14 may differ depending on the position in the film thickness direction.
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 can be controlled more efficiently by appropriately designing the metal concentration and Si concentration at each position.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross-section of the light-emitting element 2 and the surroundings of the light-emitting element 2 according to this embodiment, and is a cross-sectional view at a position corresponding to the cross-section shown in FIG.
  • members having the same function are given the same name and reference numerals, and the same description will not be repeated unless there is a difference in configuration.
  • the display device 1 according to this embodiment differs from the display device 1 according to the previous embodiment in the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 included in the silicide layer 14 of the light emitting element 2 .
  • at least one of the silicides 16 having polarity is positioned so that the side where the intramolecular electron cloud is negatively biased faces the hole transport layer 6 side.
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 is the direction from the hole transport layer 6 to the light emitting layer 8.
  • the majority of the silicides 16 included in the silicide layer 14 have a dipole moment 16D in the direction from the hole-transporting layer 6 toward the light-emitting layer 8. Therefore, the silicide layer 14 as a whole has a dipole moment in the direction from the hole-transporting layer 6 toward the light-emitting layer 8 .
  • the display device 1 according to this embodiment has the same configuration as the display device 1 according to the previous embodiment.
  • the display device 1 according to this embodiment is manufactured by the same manufacturing method as the manufacturing method of the display device 1 according to the previous embodiment.
  • the metal nanoparticles 20 are, for example, group IVB (group 4), group VB (group 5), and group VIB (group 6) in Table 1. ) metal elements.
  • the metal nanoparticles 20 are selected from, for example, group VIIIB (groups 8, 9 and 10) metal elements in Table 2.
  • the silicide layer 14 having the silicide 16 having the dipole moment 16D in the direction from the hole transport layer 6 to the light emitting layer 8 can be formed by the same method as the method for forming the silicide layer 14 in the previous embodiment.
  • the light-emitting device 2 since the level of the silicide 16 of the silicide layer 14 is stable, the light-emitting device 2 according to the present embodiment has the interface between the hole transport layer 6 and the silicide layer 14 and the silicide layer 14 and the light-emitting layer 8 to reduce carrier traps generated at the interface. Therefore, the light-emitting device 2 according to this embodiment can improve the efficiency of hole injection into the light-emitting layer 8 and improve the luminous efficiency of the device as a whole.
  • the dipole moment 16D of the silicide 16 is in the direction from the hole transport layer 6 to the light-emitting layer 8. Therefore, due to the circumstances described with reference to FIG. 12 in the previous embodiment, in the light-emitting device 2 according to this embodiment, the barrier for hole injection from the hole transport layer 6 to the light-emitting layer 8 is increased.
  • the efficiency of electron transport from the cathode 12 to the light-emitting layer 8 may be low, the concentration of holes in the light-emitting layer 8 may be high, and the carrier balance in the light-emitting layer 8 may be disturbed.
  • the hole injection barrier from the hole transport layer 6 to the light-emitting layer 8 is increased, so that the hole concentration in the light-emitting layer 8 is lowered, and the balance with the electron concentration is improved. Therefore, the light-emitting element 2 according to this embodiment reduces the excess of holes in the light-emitting layer 8 and improves the carrier balance, thereby improving the light-emitting efficiency.
  • the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 are only partially silicided. may have been
  • the metal nanoparticle layer 22 and the Si nanoparticle layer 26 may be silicided at positions in contact with at least one of the light emitting layer 8 and the electron transport layer 10 .
  • the silicide layer 14 includes an aggregate structure of nanoparticles of silicide 16 in contact with at least one of the light emitting layer 8 and the electron transport layer 10 .
  • the silicide layer 14 can cover at least one surface of the light-emitting layer 8 or the electron transport layer 10 with the nanoparticles of the silicide 16 without gaps.
  • electrical contact between the nanoparticles of the silicide 16 becomes point contact, and the transport rate of electrons between the silicides 16 decreases. Therefore, since the silicide layer 14 having the above structure reduces the efficiency of electron transport between the silicide layers 16, the excess holes in the light-emitting layer 8 can be reduced more efficiently.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross-section of the light-emitting element 2 according to this embodiment and the periphery of the light-emitting element 2, and is a cross-sectional view at a position corresponding to the cross-section shown in FIG.
  • the display device 1 according to the present embodiment differs from the display device 1 according to the first embodiment in the formation position of the silicide layer 14 among the layers of the light emitting element 2 .
  • the light-emitting device 2 according to this embodiment is formed between the light-emitting layer 8 and the electron transport layer 10 .
  • the light emitting layer 8 and the electron transport layer 10 are adjacent to each other with the silicide layer 14 interposed therebetween.
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 included in the silicide layer 14 is the direction from the electron transport layer 10 toward the light emitting layer 8.
  • the display device 1 according to this embodiment has the same configuration as the display device 1 according to the first embodiment.
  • the method for manufacturing the display device 1 according to the present embodiment executes step S8 and then step S14, and after step S14, step S10 and step S12. The difference is that it executes Therefore, in step S14, the light-emitting layer 8 is formed on the hole transport layer 6, and in step S10, the layered body 18A or the layered body 18B is formed on the light-emitting layer 8.
  • step S14 the light-emitting layer 8 is formed on the hole transport layer 6, and in step S10, the layered body 18A or the layered body 18B is formed on the light-emitting layer 8.
  • the manufacturing method of the display device 1 according to this embodiment is manufactured by the same manufacturing method as the manufacturing method of the display device 1 according to the first embodiment.
  • the light-emitting device 2 includes a silicide layer 14 containing a silicide 16 with a stable level between the light-emitting layer 8 and the electron transport layer 10 . Therefore, the light emitting device 2 according to this embodiment reduces carrier traps generated at the interface between the light emitting layer 8 and the silicide layer 14 and at the interface between the silicide layer 14 and the electron transport layer 10 .
  • the efficiency of electron transport from the cathode 12 to the light-emitting layer 8 may be low, the concentration of electrons in the light-emitting layer 8 may be low, and the carrier balance in the light-emitting layer 8 may be lost.
  • the silicide layer 14 according to the present embodiment reduces carrier traps generated from the electron transport layer 10 to the light emitting layer 8, and improves the efficiency of electron transport from the electron transport layer 10 to the light emitting layer 8. do. Therefore, the light-emitting device 2 according to this embodiment can improve the efficiency of electron injection into the light-emitting layer 8 and improve the luminous efficiency of the device as a whole.
  • the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 included in the silicide layer 14 is the direction from the electron transport layer 10 toward the light emitting layer 8. Therefore, in the light-emitting device 2 according to the present embodiment, the barrier for electron injection from the electron-transporting layer 10 to the light-emitting layer 8 is lowered due to the circumstances described with reference to FIG. 12 in the first embodiment. Therefore, in the light-emitting device 2 according to this embodiment, the efficiency of electron injection into the light-emitting layer 8 is improved, the concentration of electrons in the light-emitting layer 8 is increased, and the light-emitting efficiency of the light-emitting device 2 is improved.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross-section of the light-emitting element 2 and the surroundings of the light-emitting element 2 according to this embodiment, and is a cross-sectional view at a position corresponding to the cross-section shown in FIG.
  • the display device 1 according to the present embodiment differs from the display device 1 according to the first embodiment in the formation position of each layer of the light emitting element 2 .
  • the light-emitting element 2 according to this embodiment includes, from the substrate 3 side, the cathode 12, the electron transport layer 10, the silicide layer 14, the light-emitting layer 8, the hole transport layer 6, and the anode 4 in this order. Place and include. Therefore, in this embodiment, the light emitting layer 8 and the electron transport layer 10 are adjacent to each other with the silicide layer 14 interposed therebetween.
  • the cathode 12 is a pixel electrode formed for each light emitting element 2 and electrically connected to each thin film transistor Tr, and the anode 4 is a common electrode formed commonly to the plurality of light emitting elements 2. is. Therefore, in this embodiment, each light emitting element 2 can be driven by controlling the voltage applied to each cathode 12 by the thin film transistor Tr. Further, in the present embodiment, the direction of the dipole moment 16D of the silicide 16 included in the silicide layer 14 is the direction from the light emitting layer 8 toward the electron transport layer 10. FIG.
  • the display device 1 according to this embodiment has the same configuration as the display device 1 according to the first embodiment.
  • the manufacturing method of the display device 1 according to the present embodiment can be manufactured by the same method except for the execution order of each step in the manufacturing method of the display device 1 according to the first embodiment. Specifically, in the method for manufacturing the light emitting device 2 according to the present embodiment, steps S2, S18, S6, S16, S10, S12, S14, S8, and S4 are executed in order of steps shown in FIG. .
  • step S18 is executed by forming the cathode 12 in an island shape for each sub-pixel by the same method as step S4 in the first embodiment. Further, step S4 is performed by forming the anode 4 in common for a plurality of sub-pixels by the same method as step S18 in the first embodiment.
  • the light-emitting device 2 according to this embodiment includes a silicide layer 14 containing a silicide 16 with a stable level between the light-emitting layer 8 and the electron transport layer 10, as in the light-emitting device 2 according to the previous embodiment. ing. For this reason, the light-emitting device 2 according to this embodiment can improve the efficiency of electron injection into the light-emitting layer 8 for the same reason as described in the previous embodiment, and can improve the luminous efficiency of the device as a whole.
  • the dipole moment 16D of the silicide 16 is in the direction from the light-emitting layer 8 to the electron transport layer 10. For this reason, due to the circumstances described with reference to FIG. 12 in Embodiment 1, in the light-emitting device 2 according to this embodiment, the barrier for electron injection from the electron-transporting layer 10 to the light-emitting layer 8 is increased.
  • the silicide layer 14 increases the barrier for electron injection from the electron-transporting layer 10 to the light-emitting layer 8, thereby reducing the concentration of electrons in the light-emitting layer 8 and the concentration of holes. Improves balance with Therefore, the light-emitting device 2 according to this embodiment reduces excess electrons in the light-emitting layer 8 and improves carrier balance, thereby improving light-emitting efficiency.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross-section of the light-emitting element 2 and the surroundings of the light-emitting element 2 according to this embodiment, and is a cross-sectional view at a position corresponding to the cross-section shown in FIG.
  • the light-emitting element 2 further includes a silicide layer 28 between the light-emitting layer 8 and the electron transport layer 10, as compared with the display device 1 according to the first embodiment.
  • Silicide layer 28 has the same structure as silicide layer 14 .
  • silicide layer 28 includes a plurality of silicides 30 .
  • the silicide 30 has the same configuration as the silicide 16, and at least a portion of the silicide 30 has polarity and a dipole moment 30D in the direction from the light emitting layer 8 to the electron transport layer 10.
  • the display device 1 according to this embodiment has the same configuration as the display device 1 according to the first embodiment.
  • the display device 1 according to this embodiment is the same as the method for manufacturing the display device 1 according to the previous embodiment except that a step of forming a silicide layer 28 is included between steps S14 and S16. Manufactured by the method of Silicide layer 28 is formed in any manner with silicide layer 14 .
  • the light-emitting device 2 includes a silicide layer 14 containing a silicide 16 with a stable level between the hole-transporting layer 6 and the light-emitting layer 8 .
  • the light-emitting device 2 according to this embodiment includes a silicide layer 28 containing a silicide 30 with a stable level between the light-emitting layer 8 and the electron transport layer 10 .
  • the light-emitting device 2 according to this embodiment can improve the efficiency of both hole injection and electron injection into the light-emitting layer 8, and can improve the luminous efficiency of the device as a whole.
  • the dipole moment 16D of the silicide 16 is in the direction from the hole transport layer 6 toward the light emitting layer 8, and the dipole moment 30D of the silicide 30 is in the direction from the light emitting layer 8 to the electron transport layer 10. It is the direction to go. Therefore, in the present embodiment, the barrier for hole injection from the hole transport layer 6 to the light emitting layer 8 is lowered and the barrier for electron injection from the electron transport layer 10 to the light emitting layer 8 is increased. Therefore, the light-emitting element 2 according to this embodiment improves the concentration of holes in the light-emitting layer 8 and reduces the concentration of electrons in the light-emitting layer 8 .
  • the light-emitting device 2 more efficiently reduces the excess of electrons in the light-emitting layer 8, improves the carrier balance in the light-emitting layer 8, and improves the luminous efficiency of the light-emitting device 2 as a whole.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.

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Abstract

発光素子(2)は、第1電極(4)と、第1電荷輸送層(6)と、シリサイド(16)を含むシリサイド層(14)と、発光層(8)と、第2電極(12)とを、この順に配置して備える。第1電荷輸送層と発光層とは、シリサイド層を介して互いに隣接する。

Description

発光素子、表示デバイス、発光素子の製造方法
 本発明は、発光素子、および当該発光素子を備えた表示デバイスに関する。
 特許文献1には、半導体ナノクリスタルを含む発光素子を備えた発光デバイスが開示されている。特許文献1に記載の発光素子は、発光層と電極との間に、電荷輸送層を備えている。
日本国公開特許公報「特開2012-23388」
 特許文献1の発光層と電荷輸送層との接触部分において、互いに接触する発光層と電荷輸送層との界面部分には、界面準位が形成される。このため、発光層と電荷輸送層との界面部分にキャリアトラップが生じる。当該キャリアトラップに、電極から注入されたキャリアが捕捉されると、発光層へのキャリア注入の効率が低下し、ひいては、発光素子全体の発光効率の低下が生じる。
 上記課題を解決するために、本開示の発光素子は、第1電極と、第1電荷輸送層と、シリサイドを含むシリサイド層と、発光層と、第2電極とを、この順に配置して備え、前記第1電荷輸送層と前記発光層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する。
 また、本開示の発光素子の製造方法は、第1電極と、第1電荷輸送層と、シリサイドを含むシリサイド層と、発光層と、第2電極とを、この順に配置して備え、前記第1電荷輸送層と前記発光層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する発光素子の製造方法であって、Siナノ粒子の層と金属ナノ粒子の層とを積層した積層体に対する熱処理により前記シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程を含む。
 また、本開示の他の発光素子の製造方法は、第1電極と、第1電荷輸送層と、シリサイドを含むシリサイド層と、発光層と、第2電極とを、この順に配置して備え、前記第1電荷輸送層と前記発光層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する発光素子の製造方法であって、SiOナノ粒子の層と金属ナノ粒子の層とを積層した積層体に対する熱処理により前記シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程を含む。
 本開示の一態様によれば、発光層と電荷輸送層との間にキャリアトラップが生じることを低減できるため、発光素子の発光効率の低下を低減できる。
実施形態1に係る発光素子の各層の断面を示す拡大断面図である。 実施形態1に係る表示デバイスを示す概略平面図である。 実施形態1に係る表示デバイスの表示領域の断面を示す拡大断面図である。 実施形態1に係る表示デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施形態1に係るシリサイド層の製造工程において形成される、積層体の断面の例を示す拡大断面図である。 実施形態1に係るシリサイド化工程における、積層体のナノ粒子の粒径と、当該ナノ粒子の融点との関係を示すグラフである。 実施形態1に係るシリサイド層の元素濃度の分布の例を示すグラフである。 実施形態1に係るシリサイド層の製造工程において形成される、積層体の断面の他の例を示す拡大断面図である。 実施形態1に係るシリサイド層の元素濃度の分布の他の例を示すグラフである。 比較形態に係る発光素子の各層の断面を示す拡大断面図である。 比較形態に係る発光素子の課題を説明するための、正孔輸送層と発光層との、概略のエネルギーバンドダイヤグラム、概略の電荷分布を示すグラフ、および概略の電界を示すグラフである。 実施形態1に係る発光素子の効果を説明するための、正孔輸送層、シリサイド層、および発光層の、概略のエネルギーバンドダイヤグラム、概略の電荷分布を示すグラフ、および概略の電界を示すグラフである。 実施形態2に係る発光素子の各層の断面を示す拡大断面図である。 実施形態3に係る発光素子の各層の断面を示す拡大断面図である。 実施形態4に係る発光素子の各層の断面を示す拡大断面図である。 実施形態5に係る発光素子の各層の断面を示す拡大断面図である。
 〔実施形態1〕
 <表示デバイスの概要>
 図2は、本実施形態に係る表示デバイス1の概略平面図である。図3は、本実施形態に係る表示デバイス1の概略断面図であり、図2における、A1-A1線矢視断面図である。
 図2に示すように、本実施形態に係る表示デバイス1は、複数のサブ画素を備え、後述する発光素子を各サブ画素に備えた表示領域DSと、当該表示領域DSの周囲を囲う額縁領域NAとを備える。額縁領域NAにおいては、表示領域DSにおける各発光素子を駆動するための信号が入力される端子Tが形成されていてもよい。
 図3に示すように、本実施形態に係る表示デバイス1は、基板3と、該基板3上の複数の画素のそれぞれに位置する発光素子2を備える。特に、本実施形態に係る表示デバイス1は、平面視において表示領域DSと重畳する位置に、複数の発光素子2を備えている。なお、基板3は、平面視において、表示領域DSおよび額縁領域NAの双方と重畳する位置に形成されていてもよく、端子Tは、基板3上に形成されていてもよい。また、明細書においては、表示デバイス1の基板3から発光素子2への方向を「上方向」として記載し、当該「上方向」の反対方向を「下方向」として記載する。また、本明細書において、「表示デバイス1の平面視」とは、表示デバイス1を、表示領域DSの上面の略法線方向において、上方から視認した様子を示す。
 基板3は、図3に示す、支持基板Subと、複数の薄膜トランジスタTrと、平坦化膜Fとを備える。支持基板Subは、例えば、ガラス基板であってもよく、あるいは、表示デバイス1が硬直な表示デバイスの場合には、PETフィルム等の柔軟な支持フィルムであってもよい。複数の薄膜トランジスタTrと平坦化膜Fとは、支持基板Sub上に形成されている。
 薄膜トランジスタTrは、例えば、図3に示すように、ゲート電極Gと、パッシベーション膜Pasと、チャネル層Cとを、この順に積層して含む。さらに、薄膜トランジスタTrは、チャネル層C上に、チャネル層Cを介して電気的に接続する、ソース電極Sおよびドレイン電極Dを含む。
 ドレイン電極Dのそれぞれは、各発光素子2の、後述する画素電極のそれぞれと電気的に接続する。また、ゲート電極Gに印加する電圧を制御することにより、薄膜トランジスタTrは、チャネル層Cを介して、ソース電極Sからドレイン電極Dに流れる電流の量を制御する。これにより、薄膜トランジスタTrのそれぞれは、各発光素子2の発光を個別に駆動する。
 平坦化膜Fは、薄膜トランジスタTrにより生じる、支持基板Sub上の凹凸を低減するために形成される。平坦化膜Fは、例えば、ポリイミドを含む樹脂により形成されてもよい。
 発光素子2は、基板3上に形成され、各発光素子2は、基板3上のバンクBによって個別に区画される。バンクBは、平坦化膜Fと同一の材料から形成されていてもよく、例えば、ポリイミドを含む樹脂により形成されてもよい。なお、表示デバイス1は、発光素子2上およびバンクB上に、さらに、各発光素子2を封止し、水分を含む異物等から保護するための封止層、または、各発光素子2からの光取り出しの効率を改善するためのキャッピングレイヤ等が形成されていてもよい。
 <発光素子の概要>
 本実施形態に係る発光素子2について、図1を参照し、より詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る発光素子2および当該発光素子2の周囲の断面を拡大して示す概略断面図であり、図3に点線にて示す領域A2について拡大して示す図である。具体的に、図1は、発光素子2の各層の一部分、および、基板3の上部側の一部分のみを拡大して示す。
 本実施形態に係る発光素子2は、基板3側から、第1電極としてのアノード4と、第1電荷輸送層としての正孔輸送層6と、発光層8と、第2電荷輸送層としての電子輸送層10と、第2電極としてのカソード12とを、この順に配置して備える。さらに、本実施形態に係る発光素子2は、正孔輸送層6と発光層8との間に、シリサイド層14を備える。
 特に、本実施形態において、正孔輸送層6と発光層8とは、シリサイド層14を介して互いに隣接する。ここで、本明細書において、二層が「隣接する」とは、当該二層が互いに接触している部分、あるいは、当該二層が、キャリアがトンネル可能な程度に薄い膜厚を有した薄膜を介して配置された部分の、少なくとも一方が存在することを示す。換言すれば、二層が「隣接する」場合、当該二層の間において、一部には他の層が存在し、他の一部には当該層が存在しない場合が含まれる。
 また、本明細書において、二層が「ある特定層を介して互いに隣接する」とは、当該二層のそれぞれと当該特定層とが隣接していることを示す。換言すれば、二層が「ある特定層を介して隣接する」場合、当該特定層と、当該二層のそれぞれとの間に、キャリアがトンネル可能な程度に薄い膜厚を有した薄膜が存在する場合が含まれる。さらに換言すれば、二層が「ある特定層を介して隣接する」場合、当該特定層と、当該二層のそれぞれとの間において、一部には他の層が存在し、他の一部には当該層が存在しない場合が含まれる。
 なお、本実施形態に係る発光素子2は、上述の通り、電子輸送層10を備える。しかしながら、本実施形態に係る発光素子2が電子輸送層10を備えることは、後述する効果のうちの少なくとも一つを奏するために必ずしも必須ではない。
 <アノードおよびカソードの概要>
 本実施形態に係る発光素子2のアノード4は、例えば、表示デバイス1のサブ画素ごとに、個別に形成される。また、アノード4は、薄膜トランジスタTrのドレイン電極Dと電気的に接続する。このため、薄膜トランジスタTrによって、各アノード4に印加される電圧が制御されることにより、各発光素子2が個別に駆動される。このため、アノード4は、発光素子2の画素電極として機能する。発光素子2が薄膜トランジスタTrによって駆動されることにより、アノード4からは、発光層8側に、正孔が注入される。
 アノード4は、導電性を有する部材を含む。具体的に、アノード4は、例えば、Al、Mg、Li、Ag等の金属、あるいは、これらの金属の合金からなる金属膜であってもよい。また、アノード4は、単一の金属膜を有していてもよく、複数の金属膜を積層して有していてもよい。あるいは、アノード4は、ITO、IZO等の導電性酸化物、または、InGaZnO系等の酸化半導体の薄膜を有していてもよい。
 カソード12は、例えば、表示デバイス1の複数のサブ画素に対し、共通に形成され、一定電圧が印加される。このため、発光素子2が薄膜トランジスタTrによって駆動され、アノード4との電位差が生じることにより、カソード12からは、発光層8側に、電子が注入される。カソード12は、例えば、アノード4が含み得る材料を含んでいてもよく、アノード4と同一の材料を含んでいてもよい。
 アノード4およびカソード12の少なくとも一方は、透光性を有し、少なくとも、発光層8からの光を透過する。発光素子2は、透光性を有するアノード4およびカソード12の少なくとも一方から、発光層8からの光を取り出す。また、アノード4およびカソード12の一方は、発光層8からの光を反射してもよい。これにより、発光素子2からの光の取り出し効率を向上できる。
 ここで、本実施形態において、アノード4が透光性を有し、カソード12が光反射性を有する場合、発光素子2からの光は、基板3側から取り出される。ここで、発光素子2と重畳する基板3の部材、例えば、支持基板Subおよび平坦化膜Fに透光性の材料を採用することにより、表示デバイス1は、各発光素子2からの光を、基板3側から取り出すことができる。上記構成により、表示デバイス1は、ボトムエミッション型の表示デバイスとして機能する。
 一方、本実施形態において、アノード4が光反射性を有し、カソード12が透光性を有する場合、発光素子2からの光は、基板3とは反対側から取り出される。上記構成により、表示デバイス1は、各発光素子2からの光を基板3とは反対側から取り出す、トップエミッション型の表示デバイスとして機能する。各発光素子2からの光を取り出せる開口面積を向上させる観点からは、表示デバイス1はトップエミッション型の表示デバイスであることが好ましい。
 <電荷輸送層の概要>
 本明細書において、電荷輸送層とは、電荷、換言すれば、電子または正孔の少なくとも一方を、各電極から発光層側に輸送する機能を有する層である。電荷輸送層は、主に、電子輸送層または正孔輸送層の少なくとも一方を意味する。加えて、電荷輸送層は、電子注入層または正孔注入層の少なくとも一方を意味していてもよい。例えば、本明細書において、電荷輸送層は、電子輸送層と電子注入層とをまとめて、正孔輸送層と正孔注入層とをまとめて、または、電子輸送層と電子注入層と正孔輸送層と正孔注入層とをまとめて意味することがある。
 正孔輸送層6は、アノード4から注入された正孔を、発光層8側に輸送する機能を有する層である。正孔輸送層6は、有機材料を含んでいてもよく、あるいは、無機材料を含んでいてもよい。正孔輸送層6が有機材料を含む場合、当該有機材料は、例えば、TFB、または、PVK等を含んでいてもよい。また、正孔輸送層6が無機材料を含む場合、当該無機材料は、NiO、MgNiO、Cr、MoO、または、WO等を含んでいてもよい。この他、正孔輸送層6は、正孔輸送性を有する、従来公知の材料を含んでいてもよい。
 電子輸送層10は、カソード12から注入された電子を、発光層8側に輸送する機能を有する層である。電子輸送層10は、有機材料を含んでいてもよく、あるいは、無機材料を含んでいてもよい。電子輸送層10が有機材料を含む場合、当該有機材料は、例えば、アルミナム-キノリノレート錯体系化合物、または、トリアゾール系化合物等を含んでいてもよい。また、電子輸送層10が無機材料を含む場合、当該無機材料は、ZnO、または、MgZnO等を含んでいてもよい。この他、電子輸送層10は、電子輸送性を有する、従来公知の材料を含んでいてもよい。
 なお、本実施形態に係る発光素子2は、アノード4と正孔輸送層6との間に、アノード4から注入された正孔を正孔輸送層6に輸送する機能を有する、正孔注入層をさらに備えていてもよい。また、発光素子2は、カソード12と電子輸送層10との間に、カソード12から注入された電子を電子輸送層10に輸送する機能を有する、電子注入層をさらに備えていてもよい。
 発光素子2が正孔注入層を備える場合、当該正孔注入層は、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、バナジウム(V)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、またはイリジウム(Ir)の酸化物を含んでいてもよい。あるいは、正孔注入層は、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)等を含むVIIIB族(8族、9族および10族)金属の酸化物を含んでいてもよい。また、正孔注入層は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)等を含む、ランタノイドの酸化物を含んでいてもよい。さらに、正孔注入層は、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)の酸化物を含んでいてもよい。加えて、正孔注入層は、上述した酸化物の、任意組成の混合物を含んでいてもよい。他にも、正孔注入層には、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスルフォン酸(PEDOT:PSS)、スターバーストアミン等を含む有機化合物、または、銅フタロシアニン等を含む有機金属化合物を用いることができる。
 なお、本明細書において、上記のように、金属元素の周期表における族を、ローマ数字にて表記する場合、当該族は旧CAS方式によって示されている。また、本明細書において、金属元素の周期表における族を、アラビア数字にて表記する場合、現IUPAC方式によって示されている。
 <発光層の概要>
 発光層8は、キャリアの再結合による電子励起により発光する発光材料を備えた層である。例えば、発光層8において、アノード4からの正孔と、カソード12からの電子とが再結合することにより、発光層8に励起子が生成される。次いで、当該励起子により、発光材料の電子が励起準位まで励起される。この後、当該発光材料中の、励起された電子が、励起準位から基底準位に遷移する際に、発光層8から、励起準位と基底準位とのエネルギー差に相当する波長を有した光が生じる。
 発光層8の発光材料は、有機発光材料を含んでいてもよく、あるいは、無機発光材料を含んでいてもよい。発光層8の発光材料が有機発光材料を含む場合、当該有機発光材料は、例えば、有機EL素子の発光材料に用いられる有機発光材料であってもよく、従来公知の有機発光材料を採用できる。また、発光層8の発光材料が無機発光材料を含む場合、当該無機発光材料は、例えば、キャリア注入により発光する量子ドット、換言すれば、半導体ナノ粒子を含んでいてもよく、従来公知の無機発光材料を採用できる。
 発光層8が発する光は、当該発光層8が備える発光材料の種類を変更し、当該発光材料から生じる光の波長を変更することにより、適切に設計できる。例えば、表示デバイス1は、発光素子2として、赤色光を発する発光層8を有する赤色発光素子と、緑色光を発する発光層8を有する緑色発光素子と、青色光を発する発光層8を有する青色発光素子とを備えていてもよい。
 この場合、表示デバイス1は、赤色発光素子を有する一つの赤色サブ画素と、緑色発光素子を有する一つの緑色サブ画素と、青色発光素子を有する一つの青色サブ画素とにより、一つの画素を形成してもよい。これにより、当該画素を、表示領域DSに複数配列して備えることにより、表示デバイス1は、カラー表示が可能な表示デバイスとなる。
 <シリサイド層の概要>
 シリサイド層14は、図1に示す、シリサイド16を複数含む層である。本実施形態において、シリサイド16は、金属元素とSiとの化合物を指す。特に本実施形態においては、少なくとも一つのシリサイド16が、分子内に電子雲の偏りを有するために、当該シリサイド16は、極性を有している。
 ここで、本実施形態において、極性を有するシリサイド16の少なくとも一つは、分子内の電子雲がマイナスに片寄った側が、発光層8側となるように位置している。換言すれば、当該シリサイド16の双極子モーメント16Dの方向が、発光層8から正孔輸送層6へ向かう方向である。
 特に、本実施形態において、シリサイド層14が含むシリサイド16の過半数は、発光層8から正孔輸送層6へ向かう方向の双極子モーメント16Dを有している。このために、シリサイド層14は、全体として、発光層8から正孔輸送層6へ向かう方向の双極子モーメントを有している。
 なお、本実施形態において、シリサイド16の双極子モーメント16Dの方向は、図1に示されているような、発光素子2の各層の積層方向に沿った方向には限定されない。具体的には、本実施形態において、シリサイド16の双極子モーメント16Dの方向は、発光素子2の各層の積層方向と垂直な方向と比較して、わずかでも発光層8から正孔輸送層6へ向かう方向であればよい。換言すれば、シリサイド16の双極子モーメント16Dの方向は、発光素子2の各層の積層方向に沿った方向からずれた方向であってもよい。
 本実施形態において、シリサイド16が含む金属材料には、Siとの化合物を形成する金属材料を適宜採用できる。例えば、シリサイド16の分子構造は、Mを金属元素とし、実数xを用いて、MSiと表される構造を有していればよい。特に、シリサイド16の化学量論組成は、MSiまたはMSiであってもよい。
 なお、シリサイド層14に関して、本明細書における「層」または「膜」とは、必ずしも、全体が均一な膜形状を有することを意図しない。例えば、シリサイド16を含む「層」または「膜」とは、その一部に断絶等を含む不連続な構造を有していてもよく、少なくとも一部分において厚みを有していることが確認できる構造を有することを意図する。なお、好ましくは、シリサイド層14が連続な構造を有している。さらに好ましくは、シリサイド層14の全体が、均一な膜形状を有している。
 <発光素子の正孔輸送層までの製造方法>
 本実施形態に係る表示デバイス1の製造方法について、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係る表示デバイス1の製造方法について説明するためのフローチャートである。
 本実施形態に係る表示デバイス1の製造方法においては、はじめに、基板3を形成する(ステップS2)。基板3の形成は、例えば、支持基板Sub上に、薄膜トランジスタTrをサブ画素ごとに形成したのち、平坦化膜Fの塗布形成により、基板3の平坦化を行うことにより実行される。
 薄膜トランジスタTrは、例えば、CVD法、またはスパッタ法等を含む、従来公知の手法による、各層の成膜と、フォトリソグラフィ等による、当該各層のパターニングとを交互に繰り返すことにより形成してもよい。平坦化膜Fは、例えば、インクジェット法、または、スピンコート法等の、従来公知の塗布手法により、ポリイミド等の樹脂材料を塗布することにより形成されてもよい。
 次いで、基板3上に、アノード4を形成する(ステップS4)。アノード4は、従来公知のアノードの形成方法により形成してもよい。具体的に、アノード4は、例えば、導電性材料を含む層を、CVD法、スパッタ法、または真空蒸着法等により、基板3上に成膜した後、フォトリソグラフィ等により、当該導電性材料を含む層を、サブ画素ごとにパターニングすることにより形成されてもよい。
 次いで、基板3のサブ画素間にバンクBを形成する(ステップS6)。バンクBの形成は、インクジェット法、または、スピンコート法等の、従来公知の塗布手法により、ポリイミド等の樹脂材料を塗布し、フォトリソグラフィ等により、当該樹脂材料をパターニングすることにより形成されてもよい。ここで、バンクBは、アノード4の周囲端部を覆う位置に形成されてもよい。換言すれば、バンクBのパターニングは、表示デバイス1の平面視において、アノード4の周囲端部よりも中心側の少なくとも一部が、バンクBから露出するように行われる。
 次いで、正孔輸送層6を形成する(ステップS8)。正孔輸送層6は、従来公知の正孔輸送層の形成方法により形成してもよい。具体的に、正孔輸送層6は、例えば、正孔輸送性を有する材料を、サブ画素ごとに開口を有するメタルマスクを用いた真空蒸着により、当該材料をサブ画素に蒸着することにより形成してもよい。あるいは、正孔輸送層6は、正孔輸送性を有する材料を塗布したのち、フォトリソグラフィ、または、リフトオフ法等により、当該材料を、サブ画素ごとにパターニングすることにより形成されてもよい。
 <シリサイド化に必要な熱処理>
 次いで、シリサイド層14を形成する。本実施形態においては、金属とSiとの積層体に対する熱処理により、シリサイド層14を形成する手法を例に挙げて説明する。
 一般に、金属のシリサイド化するための熱処理において必要となる反応温度は、当該金属の融点におおよそ比例するが、当該融点と比較すると、シリサイド化する際の反応温度は圧倒的に低温である。一般に、金属をシリサイド化する際の反応温度は、実験的に、金属およびSiの共晶温度の1/2以下であることが知られている。これは、構成元素単体よりもシリサイド化した状態が著しく安定であるため、シリサイドの生成熱が負となり、当該生成熱の絶対値が数百kJ/molと高いことによる。
 ただし、上記事情にも関わらず、バルクの金属をバルクのSiによってシリサイド化するには、数百℃程度の温度における熱処理が必要である。Auのように、室温においても反応する組み合わせは存在するものの、コストおよび環境配慮の観点から、現実的に利用可能と考えられる典型的な金属をシリサイド化する際の反応温度は、600℃以下程度である。例えば、バルクのFeをシリサイド化する際の反応温度は340℃であり、バルクのNiをシリサイド化する際の反応温度は250℃である。
 しかしながら、シリサイド層14の形成工程において、数百℃程度の熱処理を実施した場合には、先に形成された、シリサイド層14よりも下層の基板3、アノード4、および正孔輸送層6を含む各層へのダメージが大きい。このため、本実施形態においては、金属膜とSi膜とをスパッタ等により成膜し、積層体を形成した後、当該積層体を加熱してシリサイド層14を得る工程を採用することは困難である。
 <積層体の形成工程>
 そこで、本実施形態においては、金属とSiとのナノ粒子が、バルクの状態と比較して、その融点が低下することを利用する。シリサイド層14の形成工程においては、はじめに、各正孔輸送層6上に、シリサイド層14の材料となる、金属ナノ粒子とSiナノ粒子とを積層する(ステップS10)。
 ステップS10について、図5を用いてより詳細に説明する。図5は、ステップS10により形成される積層体18Aの概略断面図である。図5においては、積層体18Aの断面のみを抜き出して示しているが、図に向かって下側を、表示デバイス1の基板3側としている。
 図5に示すように、積層体18Aは、金属ナノ粒子20が複数配列した金属ナノ粒子層22と、Siナノ粒子24が複数配列したSiナノ粒子層26とを、互いに接するように積層して含む。特に、積層体18Aは、正孔輸送層6側に、金属ナノ粒子層22を含む。金属ナノ粒子20は、シリサイド16に含まれる金属のナノ粒子であり、Siナノ粒子24は、Siのナノ粒子である。なお、金属ナノ粒子層22中の金属ナノ粒子20と、Siナノ粒子層26中のSiナノ粒子24とのそれぞれは、図5に示すように、規則的な配列でなくともよい。
 金属ナノ粒子層22は、金属ナノ粒子20を含むコロイド溶液を、正孔輸送層6上に塗布することにより形成してもよい。また、Siナノ粒子層26は、金属ナノ粒子層22の形成後、Siナノ粒子24を含むコロイド溶液を、金属ナノ粒子層22上に塗布することにより形成してもよい。金属ナノ粒子層22およびSiナノ粒子層26の形成工程においては、各コロイド溶液の塗布に次いで、当該コロイド溶液に対し、例えば、50℃にて10分間加熱する熱処理を行うことにより、当該コロイド溶液の溶媒を揮発させてもよい。
 <ナノ粒子の粒径とナノ粒子の融点との関係>
 図5に示すように、金属ナノ粒子20は、粒径R20を有し、Siナノ粒子24は、粒径R24を有する。ここで、粒径R20および粒径R24は、後述する理由から、50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがさらに好ましい。
 一般に、ナノ粒子がシリサイド化する際の反応温度は、ナノ粒子の融点に依存する。さらに、一般に、ナノ粒子の融点は、当該ナノ粒子の粒径にも依存している。図6は、ナノ粒子の融点と、当該ナノ粒子の粒径との関係を示すグラフである。図6において、横軸はナノ粒子の粒径をとり、縦軸は、ナノ粒子の融点を、当該ナノ粒子の元素がバルクである場合における融点にて割った値をとる。換言すれば、縦軸は、バルクの部材の融点に対する、当該部材のナノ粒子の融点の割合をとる。
 なお、図6における縦軸における値は、種々の金属のナノ粒子の融点と、当該金属のバルクの融点との割合を示している。ここで、当該割合は、金属の種類によらず、ナノ粒子の粒径に依存する。このため、図6に示す関係は、金属全般に適用が可能である。
 ナノ粒子の粒径が50nmよりも大きい場合、当該ナノ粒子の融点は、その粒径に関わらず、大きくは変化していない。しかしながら、ナノ粒子の粒径が50nm以下である場合、粒径が小さい程、当該ナノ粒子の融点が、バルクの融点と比較して大きく下がることが明らかである。さらに、ナノ粒子の粒径が20nm以下である場合、当該ナノ粒子の融点は、バルクの融点の約50パーセント以下となり、ナノ粒子の粒径が10nm以下である場合、当該ナノ粒子の融点は、バルクの融点の約20パーセント以下となる。
 このため、粒径R20および粒径R24が50nm以下である場合、金属ナノ粒子20とSiナノ粒子24との融点を低下させることができ、ひいては、金属ナノ粒子20とSiナノ粒子24とのシリサイド化に必要な反応温度を低下させることができる。さらに、粒径R20および粒径R24が20nm以下である場合、金属ナノ粒子20とSiナノ粒子24とのシリサイド化に必要な反応温度をさらに低下させ、積層体18Aより下層の構造へのダメージを十分に低下させることができる。
 <シリサイド化工程>
 ステップS10に次いで、積層体18Aに対し熱処理を行い、金属ナノ粒子20とSiナノ粒子24とをシリサイド化して、シリサイド16を形成することにより、シリサイド層14を形成する(ステップS12)。ここで、例えば、粒径R20および粒径R24が、25nm以下である場合、積層体18Aに対し、100℃程度にて30分から60分の熱処理を行うことにより、シリサイド16を含むシリサイド層14を形成することが可能である。
 ここで、本実施形態において、積層体18Aの加熱工程において、積層体18Aが含む金属ナノ粒子層22は、Siナノ粒子層26よりも正孔輸送層6側に位置している。このため、ステップS12においては、金属ナノ粒子20は、Siナノ粒子24よりも正孔輸送層6に位置する状態において、シリサイド化が進行する。したがって、シリサイド層14は、シリサイド16それぞれの分子の金属元素の位置が、Si元素の位置よりも、正孔輸送層6側となるように形成される。
 図7のグラフは、積層体18Aから形成されたシリサイド層14において、正孔輸送層6からの厚み方向の位置と、当該位置における元素の濃度との関係の例を示すグラフである。図7のグラフにおいて、金属元素を実線にて、Si元素を点線にて示す。また、図7のグラフにおいて、縦軸を、シリサイド層14の正孔輸送層6からの厚み方向の位置をとり、縦軸を、当該位置における各元素の濃度をとる。
 図7のグラフが示す通り、シリサイド層14における金属濃度は、正孔輸送層6側が発光層8側と比較して高く、正孔輸送層6側から発光層8側に向かって、次第に減少している。一方、シリサイド層14におけるSi濃度は、正孔輸送層6側が発光層8側と比較して低く、正孔輸送層6側から発光層8側に向かって、次第に増大している。
 <シリサイドが含む金属元素>
 ここで、シリサイド層14のシリサイド16が含む金属元素の種類について説明する。シリサイド16が含む金属元素によって、シリサイド16の極性の有無、および当該極性により生じる双極子モーメントの方向は変化する。シリサイド16が含む金属元素と、当該シリサイド16の双極子モーメントの方向との関係について、以下の表1を参照して説明を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1において、「元素」の欄は、各金属元素の種類を示す。「元素」の欄においては、各金属元素の周期表における族を、旧CAS方式によって併せて示す。「d軌道電子」の欄は、各金属元素の最外殻のd軌道に含まれる電子の個数を示すnおよびmを自然数として、例えば、最外殻におけるd軌道がnd軌道であり、当該nd軌道にm個の電子が含まれる金属元素の場合、「d軌道電子」の欄には、「ndm」と記載する。「電気陰性度」の欄は、各金属元素の電気陰性度を示す。「融点[℃]」の欄は、各金属元素のバルクの状態における融点を、摂氏表記にて示す。「シリサイド」の欄は、各金属元素をシリサイド化し、シリサイドを形成した際に、当該シリサイドが取り得る化学量論組成を示す。「双極子モーメントの向き」の欄は、各金属元素を含むシリサイドが極性を有する場合における、当該シリサイドの双極子モーメントの向きを示す。「双極子モーメントの向き」の欄に、「M→Si」と記載する場合、シリサイドの双極子モーメントの向きは、金属元素からSi元素に向かう方向である。また、「M←Si」と記載する場合、シリサイドの双極子モーメントの向きは、Si元素から金属元素に向かう方向である。シリサイドが極性を有さない金属元素の場合、「双極子モーメントの向き」の欄は空欄である。なお、表1には、参考までに、Si元素の電気陰性度およびバルクの状態における融点を記載している。
 表1に示す金属元素のうち、IVB族(4族)、VB族(5族)、およびVIB族(6族)の元素は、何れも、シリサイドが極性を有していない。一方、表1に示す金属元素のうち、VIIIB族(8族、9族および10族)の元素は、何れも、シリサイドが極性を有する。これは、IVB族(4族)、VB族(5族)、およびVIB族(6族)の金属元素の最外殻のd軌道の電子数が5個以下であり、VIIIB族(8族、9族および10族)の金属元素の最外殻のd軌道の電子数が6個以上であることが起因している。
 1つの金属原子の最外殻が含むd電子が5個以下である場合、当該金属をシリサイド化した際、最外殻のd電子は全て結合軌道に収容されるため、良導体となり、極性は生じない。しかしながら、1つの金属原子の最外殻が含むd電子が6個以上である場合、当該金属をシリサイド化した際、最外殻のd電子が含む電子の一部が反結合軌道に収容される。反結合軌道に電子を収容したシリサイドには、バンドギャップが形成され、分子内に電子雲の偏りが生じるために、極性が生じる。
 また、極性を有するシリサイドの、双極子モーメントの方向は、当該シリサイドが含む金属元素とSiとの電気陰性度の差によって決定される。電気陰性度は、元素の電子を引き寄せる度合いに相当し、電気陰性度が高い元素ほど電子を引き寄せやすい。このため、Siよりも電気陰性度が低い金属元素のシリサイドは、当該金属元素よりもSiに分子内の電子が引き寄せられるため、双極子モーメントの向きは、Siから金属元素への方向となる。対して、Siよりも電気陰性度が高い金属元素のシリサイドは、Siよりも当該金属元素に分子内の電子が引き寄せられるため、双極子モーメントの向きは、金属元素からSiへの方向となる。
 本実施形態においては、図1に示す通り、シリサイド16の双極子モーメント16Dの向きは、発光層8から正孔輸送層6に向かう方向である。加えて、本実施形態におけるステップS12において熱処理を行う積層体18Aは、金属ナノ粒子20をSiナノ粒子24よりも正孔輸送層6側に含む。このため、積層体18Aに熱処理を行い形成したシリサイド16は、正孔輸送層6側において、金属ナノ粒子20由来の金属濃度が、Siナノ粒子24由来のSi濃度よりも高い。
 以上から、図1に示す、発光層8から正孔輸送層6への方向に、双極子モーメント16Dの向きを有するシリサイド16を、積層体18Aから形成するためには、金属ナノ粒子20が含む金属元素の電気陰性度が、Si元素の電気陰性度よりも低い必要がある。ゆえに、表1を参照すると、積層体18Aの金属ナノ粒子層22が含む金属元素には、Fe、Co、またはNiのうちの少なくとも1種を採用することができる。なお、Niは、電気陰性度がSiとほぼ同一であり、特に、SiよりもNiの方が、若干電気陰性度が高い。しかしながら、一般に、Niのシリサイドについては、双極子モーメントの方向がSiからNiへと向かう方向となることが知られている。
 Fe、Co、またはNiは、他のVIIIB族(8族、9族および10族)の金属元素と比較して、低融点である。このことから、シリサイド16が含む金属元素が、Fe、Co、またはNiであることは、積層体18Aのシリサイド化に必要な反応温度を低下させ、シリサイド層14よりも下層へのダメージを低減する観点から好ましい。また、シリサイド16が含む金属元素が、Fe、Co、またはNiであることは、シリサイド層14を形成するためのコストの低減の観点、および、環境配慮の観点からも好ましい。
 <積層体の変形例>
 なお、ステップS10において形成される積層体の構成は、図5に示す積層体18Aの構成に限定されない。ステップS10において形成される積層体の他の構成の例を、図8を参照して説明する。図8は、ステップS10により形成される積層体の他の例である、積層体18Bの概略断面図である。図8においては、積層体18Bの断面のみを抜き出して示しているが、図に向かって下側を、表示デバイス1の基板3側としている。
 図8に示すように、積層体18Bは、金属ナノ粒子層22よりも正孔輸送層6側に、Siナノ粒子層26を含む。積層体18Bが含む金属ナノ粒子層22およびSiナノ粒子層26のそれぞれは、積層体18Aが含む金属ナノ粒子層22およびSiナノ粒子層26のそれぞれと同一の構成を有していてもよい。
 図9のグラフは、積層体18Bから形成されたシリサイド層14において、正孔輸送層6からの厚み方向の位置と、当該位置における元素の濃度との関係の例を示すグラフである。図9のグラフにおいても、図7のグラフと同じく、金属元素を実線にて、Si元素を点線にて示す。また、図9のグラフにおいても、図7のグラフと同じく、縦軸を、シリサイド層14の正孔輸送層6からの厚み方向の位置をとり、縦軸を、当該位置における各元素の濃度をとる。
 図9のグラフが示す通り、シリサイド層14における金属濃度は、正孔輸送層6側が発光層8側と比較して低く、正孔輸送層6側から発光層8側に向かって、次第に増大している。一方、シリサイド層14におけるSi濃度は、正孔輸送層6側が発光層8側と比較して高く、正孔輸送層6側から発光層8側に向かって、次第に減少している。
 積層体18Bは、金属ナノ粒子20をSiナノ粒子24よりも正孔輸送層6側に含む。このため、ステップS12において積層体18Bに熱処理を行い形成したシリサイド16は、正孔輸送層6側において、金属ナノ粒子20由来の金属濃度が、Siナノ粒子24由来のSi濃度よりも低い。
 以上から、図1に示す、発光層8から正孔輸送層6への方向に、双極子モーメント16Dの向きを有するシリサイド16を、積層体18Bから形成するためには、金属ナノ粒子20が含む金属元素の電気陰性度が、Si元素の電気陰性度よりも高い必要がある。ゆえに、表1を参照すると、積層体18Bの金属ナノ粒子層22が含む金属元素には、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、または、Ptのうちの少なくとも1種を採用することができる。
 <シリサイド層形成工程の他の例>
 本実施形態において、シリサイド層14を形成する方法は、上述したステップS10およびステップS12を順に実行する手法に限られない。例えば、シリサイド層14は、予めシリサイド16を別工程において形成し、当該シリサイド16を材料としたスパッタ法により、正孔輸送層6上にシリサイド16の薄膜を形成することにより得られてもよい。
 この場合、シリサイド16の分子の方向を制御することは困難となるため、シリサイド層14が含むシリサイド16の方向は無作為に決定される。このため、上記手法により形成されるシリサイド層14は、シリサイド16の極性の有無に関わらず、全体としては略無極性の層となる。
 シリサイド層14は、シリサイド16を材料としたスパッタ法により成膜する場合、上述した、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26とに対する、シリサイド化のための熱処理が不要となる。このため、上記手法を採用することにより、シリサイド層14の形成工程が簡素となり、さらに、上記熱処理による、シリサイド層14より下層へのダメージが低減される。
 また、ステップS10において形成される金属ナノ粒子層22が含む金属ナノ粒子20は、表1に示すIVB族(4族)、VB族(5族)、およびVIB族(6族)の金属元素のナノ粒子であってもよい。この場合、ステップS12により形成されたシリサイド16は、何れも略無極性となるため、当該シリサイド16を含むシリサイド層14は、全体として略無極性の層となる。
 さらに、本実施形態における積層体18Aまたは積層体18Bは、Siナノ粒子層26に代えて、SiOのナノ粒子を複数含む、SiOのナノ粒子層を備えていてもよい。この場合、ステップS12における熱処理によって、SiOのナノ粒子のOが離脱し、シリサイド16には、SiOのナノ粒子由来のSiのみが残存する。したがって、上述と同一の手法により、SiOのナノ粒子と金属ナノ粒子との積層体から、上述したシリサイド層14を得ることができる。
 <発光素子の発光層からカソードまでの製造方法>
 シリサイド層14の形成に次いで、発光層8を形成する(ステップS14)。発光層8は、例えば、メタルマスクを用いた蒸着法、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ、あるいは、リフトオフ法等を含む、従来公知の手法により形成されてもよい。表示デバイス1が、互いに発光色が異なる発光素子2を備える場合、発光素子2の発光色ごとに、発光層8の形成工程を、発光色ごとに、当該発光層8の形成位置と、発光層8の材料とを変更しつつ、繰り返し実行してもよい。
 次いで、電子輸送層10を形成する(ステップS16)。電子輸送層10は、使用する材料を除き、正孔輸送層6と同一の手法により形成されてもよい。次いで、カソード12を形成する(ステップS18)。カソード12は、複数のサブ画素に共通して形成する点を除き、アノード4と同一の手法により形成されてもよい。ただし、サブ画素ごとにカソード12への電圧印加が可能である場合、カソード12は、アノード4と同じく、発光素子2ごとに、個別に形成してもよい。
 以上により、本実施形態に係る発光素子2が形成され、表示デバイス1の製造工程が完了する。なお、カソード12の形成工程より以降、スパッタ法等によるキャッピングレイヤの形成、あるいは、CVD法または塗布による封止層の形成等を実行してもよい。
 <シリサイド層によるキャリアトラップの低減>
 本実施形態に係る発光素子が奏する効果を、比較形態に係る発光素子と比較することにより説明する。図10は、比較形態に係る発光素子2Aの概略断面図であり、図1の概略断面図と対応する位置における断面を示す。比較形態に係る発光素子2Aは、本実施形態に係る発光素子2と比較して、シリサイド層14を備えず、正孔輸送層6と発光層8とが直接接する点を除き、同一の構成を備える。
 比較形態においては、正孔輸送層6と発光層8とが直接接している。ここで、正孔輸送層6と発光層8との界面部分には、通常、界面準位が形成される。したがって、比較形態に係る発光素子2Aの、正孔輸送層6と発光層8との界面には、キャリアトラップが生じる。当該キャリアトラップには、アノード4から輸送されてきた正孔がトラップされる場合がある。これにより、比較形態に係る発光素子2Aにおいては、発光層8に輸送される正孔の濃度が低減し、発光層8におけるキャリアバランスが悪化する場合がある。
 対して、本実施形態に係る発光素子は、正孔輸送層6と発光層8との間に、シリサイド層14を備えている。シリサイド層14は、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26とを、低温にて熱処理し、シリサイド化することにより形成される。このため、シリサイド層14が有するシリサイド16は、安定した準位を有する。このため、シリサイド16を含むシリサイド層14は、接触する正孔輸送層6および発光層8との界面に生じた準位を不活性化することができる。
 また、シリサイド層14が、シリサイド16を材料としたスパッタ法により形成した場合、シリサイド16を緻密に含み、準位が安定したシリサイド層14が得られる。このため、シリサイド層14が、シリサイド16を材料としたスパッタ法により形成した場合においても、当該シリサイド層14は、接触する正孔輸送層6および発光層8との界面に生じた準位を不活性化することができる。
 このため、本実施形態に係る発光素子2は、正孔輸送層6とシリサイド層14との界面、および、シリサイド層14と発光層8との界面に生じるキャリアトラップを低減し、発光層8への正孔注入の効率を改善する。したがって、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8へのキャリアの注入効率を改善できるため、素子全体としての発光効率を改善できる。
 上記発光効率が改善された発光素子2を複数含む表示デバイス1は、当該発光素子2により、より効率的に表示を行うことが可能となるため、消費電力を低減する。また、表示デバイス1は、発光素子2の発光効率が改善されるために、各発光素子2に印加する電圧を低減しつつ、高輝度の表示を行うことができる。したがって、表示デバイス1は、当該発光素子2を高い電圧にて駆動することに伴う当該発光素子2の寿命の短縮を低減できる。
 <シリサイド層の構造>
 シリサイド層14が、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26との熱処理により形成する場合、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26とは、略完全にシリサイド化されていてもよい。この場合、シリサイド層14は、シリサイド16の連続膜となる。これにより、当該シリサイド層14は、正孔輸送層6と発光層8とが、シリサイド16を介することなく直接接することを効率よく低減する。したがって、シリサイド16の連続膜であるシリサイド層14は、正孔輸送層6と発光層8との間に形成されるキャリアトラップをより効率よく低減する。
 また、シリサイド層14が、シリサイド16のスパッタにより形成されている場合、当該シリサイド層14は、柱状構造、または、粒状構造のシリサイド16を含んでいてもよい。
 シリサイド層14を、シリサイド16のスパッタにより形成する際、正孔輸送層6上に飛来したシリサイド16のエネルギーが大きい場合、正孔輸送層6上にシリサイド16が到達した後においても、当該シリサイド16が、正孔輸送層6上を比較的長く移動する。シリサイド16が、正孔輸送層6上を長く移動するほど、シリサイド16は、正孔輸送層6上のより安定した位置に取り込まれることとなる。
 具体的には、シリサイド16が、正孔輸送層6上を長く移動した場合、当該シリサイド16は、成膜中のシリサイド層14の欠陥に優先的に取り込まれる。換言すれば、シリサイド16が、正孔輸送層6上を長く移動するほど、シリサイド層14の欠陥が低減し、より緻密なシリサイド層14が形成される。
 ここで、正孔輸送層6上に飛来したシリサイド16のエネルギーが大きい条件下において形成されたシリサイド層14は、柱状構造、または、粒状構造のシリサイド16を含むことが一般に知られている。このため、柱状構造、または、粒状構造のシリサイド16を含むシリサイド層14は、欠陥が低減した緻密な膜となる。したがって、キャリアトラップが生じ得る欠陥が低減するために、柱状構造、または、粒状構造のシリサイド16を含むシリサイド層14は、正孔輸送層6から発光層8への正孔の輸送効率を向上させる。
 なお、シリサイド層14のシリサイド16の具体的構造、極性の有無、および、双極子モーメント16Dの方向は、例えば、CBED法(収束電子線回折法)により、シリサイド層14を透過した電子線の回折像を得ることにより検証することが可能である。CBED法は、試料上に電子線を収束させ、回折像を得る、透過型電子顕微鏡のモードの一つである。電子線がシリサイド層14を透過した場合、当該電子線の回折像は、シリサイド層14の電子の密度分布に依存する変調を受ける。このため、当該回折像は、シリサイド層14の電子密度に応じたコントラストを有する。よって、当該回折像のコントラストを解析することにより、シリサイド層14の双極子モーメントに対応する電子密度分布を知ることができる。なお、CBED法により得られる透過電子線の回折像はシリサイド分子の格子長に相当する分解能を有する。このため、CBED法により、シリサイド層14の断面像を得ることが可能である。
 <シリサイドの極性が奏する効果>
 本実施形態に係る発光素子がさらに奏する効果を、図11と図12とを参照することにより説明する。
 図11のエネルギーバンドダイヤグラム111は、比較形態に係る発光素子2Aの、正孔輸送層6と発光層8との概略のエネルギーバンドの状態を示す図である。比較形態においては、正孔輸送層6と発光層8とが互いに接触する。このため、エネルギーバンドダイヤグラム111に示すように、正孔輸送層6と発光層8とのフェルミ準位fが一致するように、正孔輸送層6と発光層8とのエネルギーバンドには曲りが生じる。
 当該エネルギーバンドの曲りは、正孔輸送層6と発光層8とが含むキャリアの移動により生じる。具体的に、正孔輸送層6においては、発光層8との界面付近に電子が移動し、発光層8においては、正孔輸送層6との界面付近に正孔が移動する。
 ここで、正孔輸送層6と発光層8との概略の電荷分布、および当該電荷分布により、正孔輸送層6と発光層8とに生じる概略の電位は、図11のグラフ112およびグラフ113に示す通りとなる。グラフ112は、比較形態に係る正孔輸送層6および発光層8における概略の電荷分布を示すグラフであり、グラフ113は、比較形態に係る正孔輸送層6および発光層8に生じる概略の電界の強度を示すグラフである。
 グラフ112およびグラフ113は、横軸に、アノード4側からの、発光素子2の各層の厚み方向の位置をとる。グラフ112は、縦軸に、当該位置における電荷の量を示し、正孔が分布する場合には正、電子が分布する場合には負の値をとる。グラフ113は、縦軸に、当該位置に生じる電界の強度を、発光層8から正孔輸送層6への方向を正としてとる。なお、グラフ112およびグラフ113の横軸の各位置は、エネルギーバンドダイヤグラム111に示す各位置と対応している。
 グラフ112に示すように、正孔輸送層6における、発光層8との界面付近に移動した電子の電荷の総量と、発光層8における、正孔輸送層6との界面付近に移動した正孔の電荷の総量とは略一致する。しかしながら、発光層8における、正孔輸送層6との界面からの正孔分布の広がりは、正孔輸送層6における、発光層8との界面からの電子分布の広がりよりも広い。これは、正孔輸送層6のキャリア密度が発光層8のキャリア密度に比べて高く、一方、発光層8が真性に近いことによる。
 このため、グラフ113に示す通り、正孔輸送層6における、発光層8との界面付近に生じる、正孔輸送層6から発光層8への方向の電界強度が高くなる。これに伴い、エネルギーバンドダイヤグラム111に示すように、正孔輸送層6の、発光層8との界面におけるバンドギャップは、エネルギーの低値側に大きく曲りが生じる。
 したがって、比較形態に係る発光素子2Aにおいては、正孔輸送層6と発光層8との界面における、正孔輸送層6から発光層8への正孔注入の障壁が高くなる。ゆえに、比較形態に係る発光素子2Aにおいては、発光層8への正孔注入の効率が低下し、発光層8における正孔の濃度が低下することにより、発光層8におけるキャリアバランスが悪化し、発光素子2Aの発光効率の低下につながる。
 図12のエネルギーバンドダイヤグラム121は、本実施形態に係る発光素子2の、正孔輸送層6と発光層8との概略のエネルギーバンドの状態を示す図である。グラフ122は、本実施形態に係る正孔輸送層6、シリサイド層14、および発光層8における概略の電荷分布を示すグラフである。グラフ123は、本実施形態に係る正孔輸送層6、シリサイド層14、および発光層8に生じる概略の電界の強度を示すグラフである。
 なお、本実施形態においては、正孔輸送層6と発光層8との間にシリサイド層14が存在する。このため、エネルギーバンドダイヤグラム121、グラフ122、およびグラフ123においては、説明の都合上、正孔輸送層6と発光層8との間に、シリサイド層14に相当する空間を示している。また、グラフ122およびグラフ123のそれぞれにおける各軸の定義は、グラフ112およびグラフ113のそれぞれにおける各軸の定義と対応する。
 本実施形態において、シリサイド層14が含むシリサイド16は、当該シリサイド16が有する双極子モーメント16Dの方向が、発光層8から正孔輸送層6への方向となるように形成されている。このため、シリサイド16は、電子雲が正に片寄った側が正孔輸送層6側に、電子雲が負に片寄った側が発光層8側になるように形成されている。
 これに伴い、正孔輸送層6の、発光層8側に移動した電子と、シリサイド16の、正孔輸送層6側の正に片寄った電子雲との間において、実効的に電荷の打消しが生じる。このため、グラフ122に示すように、正孔輸送層6における発光層8との界面付近、および、発光層8における正孔輸送層6との界面付近に生じる実効的な電荷量は、比較形態と比較して何れも低下する。
 これに伴い、グラフ123に示すように、正孔輸送層6における、発光層8との界面付近に生じる、正孔輸送層6から発光層8への方向の電界強度が、比較形態と比較して低くなる。したがって、エネルギーバンドダイヤグラム121に示すように、正孔輸送層6の、発光層8との界面におけるバンドギャップの、エネルギーの低値側への曲りについても、比較形態と比較して低減される。結果として、上記構成においては、正孔輸送層6から発光層8への、正孔注入の障壁が低くなる。
 したがって、本実施形態に係る発光素子2においては、正孔輸送層6と発光層8との界面における、正孔輸送層6から発光層8への正孔注入の障壁が低くなる。ゆえに、本実施形態に係る発光素子2においては、発光層8への正孔注入の効率が改善し、発光層8における正孔の濃度が上昇し、発光素子2の発光効率が改善する。
 なお、シリサイド層14の一部のシリサイド16が極性を有している場合、シリサイド16の極性の向きが制御されず、方向が無作為に決定される場合がある。この場合においても、当該シリサイド層14に強い外部電界を掛けることにより、シリサイド16の自発分極により、シリサイド16が整列する。これにより、一部のシリサイド16が極性を有しているシリサイド層14においても、発光素子2を高電圧にて駆動した際には、発光層8への正孔注入の効率を改善する効果が得られる。したがって、一部のシリサイド16が極性を有しているシリサイド層14を備えた発光素子2は、高輝度駆動する際の発光効率を改善する。
<補記>
 シリサイド16の分子構造が、上述したように、Mを金属元素とし、実数xを用いて、MSiと表される構造を有し、当該シリサイド16の化学量論組成が、MSiである場合、0.8≦x≦1.2であってもよい。また、当該シリサイド16の化学量論組成が、MSiである場合、1.6≦x≦2.4であってもよい。
 シリサイド16の分子が含むある元素の量が、化学量論組成の±20パーセントを超える場合、当該シリサイド16が含む金属およびSiによる導電性が影響し、極性を有さないシリサイド16が形成される場合がある。したがって、xの値が上述した範囲である場合、極性を有さないシリサイド16の形成を低減できる。
 また、シリサイド層14の膜厚は20nm以下であってもよい。これにより、発光素子2全体の電気抵抗の上昇が低減される。さらに、シリサイド層14のシリサイド16が無極性である場合、シリサイド層14の膜厚は5nm以下であってもよい。この場合、シリサイド層14のシリサイド16の極性による、発光層8へのキャリアの注入障壁の低減効果がなくとも、キャリアはシリサイド層14をトンネル効果によって効率的に通過することができる。
 また、図7または図9に示すように、シリサイド層14における金属濃度およびSi濃度は、膜厚方向の位置によって異なっていてもよい。この場合、各位置における金属濃度およびSi濃度を適切に設計することにより、シリサイド16の双極子モーメント16Dの方向を、より効率よく制御することができる。
 〔実施形態2〕
 <双極子モーメントの反転>
 図13は、本実施形態に係る発光素子2および当該発光素子2の周囲の断面を拡大して示す概略断面図であり、図1に示す断面と対応する位置における断面図である。なお、本明細書において、同一の機能を有する各部材には、同一の名称および参照符号を付し、構成の差異がない限り、同じ説明は繰り返さない。
 本実施形態に係る表示デバイス1は、前実施形態に係る表示デバイス1と比較して、発光素子2のシリサイド層14が含むシリサイド16の双極子モーメント16Dの方向が異なっている。特に、本実施形態において、極性を有するシリサイド16の少なくとも一つは、分子内の電子雲がマイナスに片寄った側が、正孔輸送層6側となるように位置している。換言すれば、当該シリサイド16の双極子モーメント16Dの方向が、正孔輸送層6から発光層8へ向かう方向である。
 特に、本実施形態において、シリサイド層14が含むシリサイド16の過半数は、正孔輸送層6から発光層8へ向かう方向の双極子モーメント16Dを有している。このために、シリサイド層14は、全体として、正孔輸送層6から発光層8へ向かう方向の双極子モーメントを有している。
 上記を除き、本実施形態に係る表示デバイス1は、前実施形態に係る表示デバイス1と同一の構成を備えている。
 本実施形態に係る表示デバイス1は、前実施形態に係る表示デバイス1の製造方法と同一の製造方法によって製造される。ただし、本実施形態においては、ステップS10において積層体18Aを形成する場合、金属ナノ粒子20は、例えば、表1のIVB族(4族)、VB族(5族)、およびVIB族(6族)の金属元素から選択される。また、本実施形態においては、ステップS10において積層体18Bを形成する場合、金属ナノ粒子20は、例えば、表2のVIIIB族(8族、9族および10族)の金属元素から選択される。これにより、前実施形態におけるシリサイド層14の形成方法と同一の方法により、正孔輸送層6から発光層8へ向かう方向の双極子モーメント16Dを有するシリサイド16を備えたシリサイド層14が形成できる。
 本実施形態においても、シリサイド層14のシリサイド16の準位が安定しているために、本実施形態に係る発光素子2は、正孔輸送層6とシリサイド層14との界面、および、シリサイド層14と発光層8との界面に生じるキャリアトラップを低減する。したがって、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8への正孔注入の効率を改善し、素子全体としての発光効率を改善できる。
 さらに、本実施形態に係る発光素子2は、前実施形態に係る発光素子2と異なり、シリサイド16の双極子モーメント16Dが、正孔輸送層6から発光層8へ向かう方向である。このため、前実施形態における図12を参照して説明した事情から、本実施形態に係る発光素子2は、正孔輸送層6から発光層8への正孔注入の障壁が増大している。
 発光素子2の設計によっては、カソード12から発光層8への電子輸送の効率が低く、発光層8における正孔の濃度が高くなり、発光層8におけるキャリアバランスが崩れる場合が考えられる。この場合、正孔輸送層6から発光層8への正孔注入の障壁が増大することにより、発光層8における正孔の濃度が低くなり、電子の濃度とのバランスが改善する。したがって、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8における正孔過多を軽減し、キャリアバランスを改善することにより、発光効率を改善する。
 本実施形態において、シリサイド層14が、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26との熱処理により形成する場合、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26とは、その一部のみがシリサイド化されていてもよい。特に、シリサイド層14において、金属ナノ粒子層22とSiナノ粒子層26とは、発光層8または電子輸送層10との少なくとも一方と接する位置において、シリサイド化されていてもよい。当該構成により、少なくとも、金属ナノ粒子層22またはSiナノ粒子層26と、発光層8または電子輸送層10とが、接する部分において、界面準位が生成されることを低減することができ、キャリアトラップの発生を低減することができる。
 この場合、シリサイド層14は、発光層8または電子輸送層10との少なくとも一方と接する、シリサイド16のナノ粒子の集合構造を含む。これにより、シリサイド層14は、発光層8または電子輸送層10との少なくとも一方の表面を、シリサイド16のナノ粒子が隙間なく覆うことができる。これにより、シリサイド16のナノ粒子同士の電気的な接触が点接触となり、シリサイド16間の電子の輸送レートが低下する。したがって、上記構成を有するシリサイド層14は、シリサイド16間の電子輸送の効率を低減するため、より効率的に、発光層8における正孔過多を低減できる。
 〔実施形態3〕
 <シリサイド層の形成位置の変更例>
 図14は、本実施形態に係る発光素子2および当該発光素子2の周囲の断面を拡大して示す概略断面図であり、図1に示す断面と対応する位置における断面図である。
 本実施形態に係る表示デバイス1は、実施形態1に係る表示デバイス1と比較して、発光素子2の各層のうち、シリサイド層14の形成位置が異なっている。特に、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8と電子輸送層10との間に形成されている。換言すれば、本実施形態において、発光層8と電子輸送層10とは、シリサイド層14を介して互いに隣接している。なお、本実施形態において、シリサイド層14が含むシリサイド16の双極子モーメント16Dの向きは、電子輸送層10から発光層8に向かう方向である。
 上記を除き、本実施形態に係る表示デバイス1は、実施形態1に係る表示デバイス1と同一の構成を備えている。
 本実施形態に係る表示デバイス1の製造方法は、実施形態1に係る表示デバイス1の製造方法と比較して、ステップS8に次いで、ステップS14を実行し、ステップS14に次いで、ステップS10およびステップS12を実行する点が異なる。このため、ステップS14においては、正孔輸送層6上に発光層8を形成し、ステップS10においては、積層体18Aまたは積層体18Bを、発光層8上に形成する。上記を除き、本実施形態に係る表示デバイス1の製造方法は、実施形態1に係る表示デバイス1の製造方法と同一の製造方法によって製造される。
 本実施形態に係る発光素子2は、発光層8と電子輸送層10との間に、準位が安定しているシリサイド16を含むシリサイド層14を備えている。このために、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8とシリサイド層14との界面、および、シリサイド層14と電子輸送層10との界面に生じるキャリアトラップを低減する。
 発光素子2の設計によっては、カソード12から発光層8への電子輸送の効率が低く、発光層8における電子の濃度が低くなり、発光層8におけるキャリアバランスが崩れる場合が考えられる。そのような場合には、本実施形態に係るシリサイド層14により、電子輸送層10から発光層8までに生じるキャリアトラップが低減し、電子輸送層10から発光層8への電子輸送の効率が改善する。したがって、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8への電子注入の効率を改善し、素子全体としての発光効率を改善できる。
 さらに、本実施形態において、シリサイド層14が含むシリサイド16の双極子モーメント16Dの向きは、電子輸送層10から発光層8に向かう方向である。このため、実施形態1における図12を参照して説明した事情から、本実施形態に係る発光素子2は、電子輸送層10から発光層8への電子注入の障壁が低下している。ゆえに、本実施形態に係る発光素子2においては、発光層8への電子注入の効率が改善し、発光層8における電子の濃度が上昇し、発光素子2の発光効率が改善する。
 〔実施形態4〕
 <インバーテッド構造>
 図15は、本実施形態に係る発光素子2および当該発光素子2の周囲の断面を拡大して示す概略断面図であり、図1に示す断面と対応する位置における断面図である。
 本実施形態に係る表示デバイス1は、実施形態1に係る表示デバイス1と比較して、発光素子2の各層の形成位置が異なっている。特に、本実施形態に係る発光素子2は、基板3側から順に、カソード12と、電子輸送層10と、シリサイド層14と、発光層8と、正孔輸送層6と、アノード4とを順に配置して含む。このため、本実施形態において、発光層8と電子輸送層10とは、シリサイド層14を介して互いに隣接している。
 なお、本実施形態において、カソード12は、発光素子2ごとに形成され、各薄膜トランジスタTrと電気的に接続する画素電極であり、アノード4は、複数の発光素子2に共通に形成された共通電極である。このため、本実施形態においては、各カソード12に印加する電圧を、薄膜トランジスタTrにより制御することにより、各発光素子2を駆動できる。また、本実施形態において、シリサイド層14が含むシリサイド16の双極子モーメント16Dの向きは、発光層8から電子輸送層10に向かう方向である。
 上記を除き、本実施形態に係る表示デバイス1は、実施形態1に係る表示デバイス1と同一の構成を備えている。
 本実施形態に係る表示デバイス1の製造方法は、実施形態1に係る表示デバイス1の製造方法における各ステップの実行順序を除き、同一の手法にて製造できる。具体的に、本実施形態に係る発光素子2の製造方法おいては、図4に示す各工程を、ステップS2、S18、S6、S16、S10、S12、S14、S8、およびS4の順に実行する。
 ここで、ステップS18は、実施形態1におけるステップS4と同一の方法によって、カソード12を、サブ画素ごとに島状に形成することにより実行する。また、ステップS4は、実施形態1におけるステップS18と同一の方法によって、アノード4を、複数のサブ画素に共通して形成することにより実行する。
 本実施形態に係る発光素子2は、前実施形態に係る発光素子2と同じく、発光層8と電子輸送層10との間に、準位が安定しているシリサイド16を含むシリサイド層14を備えている。このために、本実施形態に係る発光素子2は、前実施形態において説明した理由と同一の理由から、発光層8への電子注入の効率を改善し、素子全体としての発光効率を改善できる。
 さらに、本実施形態に係る発光素子2は、前実施形態に係る発光素子2と異なり、シリサイド16の双極子モーメント16Dが、発光層8から電子輸送層10へ向かう方向である。このため、実施形態1における図12を参照して説明した事情から、本実施形態に係る発光素子2は、電子輸送層10から発光層8への電子注入の障壁が増大している。
 本実施形態に係る発光素子2は、シリサイド層14により、電子輸送層10から発光層8への電子注入の障壁が増大することにより、発光層8における電子の濃度が低くなり、正孔の濃度とのバランスが改善する。したがって、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8における電子過多を軽減し、キャリアバランスを改善することにより、発光効率を改善する。
 〔実施形態5〕
 <シリサイド層が二層の構造>
 図16は、本実施形態に係る発光素子2および当該発光素子2の周囲の断面を拡大して示す概略断面図であり、図1に示す断面と対応する位置における断面図である。
 本実施形態に係る表示デバイス1は、実施形態1に係る表示デバイス1と比較して、発光素子2が、さらに、発光層8と電子輸送層10との間に、シリサイド層28を備えている。シリサイド層28は、シリサイド層14と同一の構造を備えている。特に、シリサイド層28は、複数のシリサイド30を含む。シリサイド30は、シリサイド16と同一の構成を有し、少なくとも一部のシリサイド30は極性を有し、発光層8から電子輸送層10への方向に双極子モーメント30Dを有する。
 上記を除き、本実施形態に係る表示デバイス1は、実施形態1に係る表示デバイス1と同一の構成を備えている。
 本実施形態に係る表示デバイス1は、前実施形態に係る表示デバイス1の製造方法と比較して、ステップS14とステップS16との間に、シリサイド層28を形成する工程を含む点を除き、同一の方法にて製造される。シリサイド層28は、シリサイド層14とどう何時の方法にて形成される。
 本実施形態に係る発光素子2は、正孔輸送層6と発光層8との間に、準位が安定しているシリサイド16を含むシリサイド層14を備えている。加えて、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8と電子輸送層10との間に、準位が安定しているシリサイド30を含むシリサイド層28を備えている。このために、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8への正孔注入と電子注入との双方の効率を改善し、素子全体としての発光効率を改善できる。
 さらに、本実施形態においては、シリサイド16の双極子モーメント16Dが、正孔輸送層6から発光層8へ向かう方向であり、シリサイド30の双極子モーメント30Dが、発光層8から電子輸送層10へ向かう方向である。このため、本実施形態においては、正孔輸送層6から発光層8への正孔注入の障壁が下がるとともに、電子輸送層10から発光層8への電子注入の障壁が増大する。したがって、本実施形態に係る発光素子2は、発光層8における正孔の濃度を向上させるとともに、発光層8における電子の濃度を低減する。ゆえに、本実施形態に係る発光素子2は、より効率的に発光層8における電子過多を低減し、発光層8におけるキャリアバランスを改善し、発光素子2全体の発光効率を改善する。
 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       表示デバイス
2       発光素子
3       基板
4       アノード
6       正孔輸送層
8       発光層
10      電子輸送層
12      カソード
14、28   シリサイド層
16、30   シリサイド
16D、30D 双極子モーメント
18A、18B 積層体
20      金属ナノ粒子
22      金属ナノ粒子層
24      Siナノ粒子
26      Siナノ粒子層
Tr      薄膜トランジスタ

Claims (34)

  1.  第1電極と、第1電荷輸送層と、シリサイドを含むシリサイド層と、発光層と、第2電極とを、この順に配置して備え、
     前記第1電荷輸送層と前記発光層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する発光素子。
  2.  前記シリサイド層は、柱状構造、または、粒状構造の前記シリサイドを含む請求項1に記載の発光素子。
  3.  前記シリサイド層は、前記シリサイドの連続膜である請求項1に記載の発光素子。
  4.  前記シリサイド層は、前記発光層および前記第1電荷輸送層の少なくとも一方と接する前記シリサイドのナノ粒子の集合構造を含む請求項1に記載の発光素子。
  5.  少なくとも一部の前記シリサイドが極性を有する請求項1から4の何れか1項に記載の発光素子。
  6.  前記シリサイドの少なくとも一部の双極子モーメントの方向が、前記発光層から前記第1電荷輸送層へ向かう方向である請求項5に記載の発光素子。
  7.  前記シリサイドの少なくとも一部の双極子モーメントの方向が、前記第1電荷輸送層から前記発光層へ向かう方向である請求項5に記載の発光素子。
  8.  前記第1電極がアノードであり、前記第2電極がカソードであり、前記第1電荷輸送層が正孔輸送層である請求項1から7の何れか1項に記載の発光素子。
  9.  さらに、前記発光層と前記第2電極との間に、第2電荷輸送層を配置して備え、
     前記第2電荷輸送層が電子輸送層である請求項8に記載の発光素子。
  10.  前記第1電極がカソードであり、前記第2電極がアノードであり、前記第1電荷輸送層が電子輸送層である請求項1から7の何れか1項に記載の発光素子。
  11.  さらに、前記発光層と前記第2電極との間に、第2電荷輸送層を配置して備え、
     前記第2電荷輸送層が正孔輸送層である請求項10に記載の発光素子。
  12.  さらに、前記発光層と前記第2電荷輸送層との間に、前記シリサイド層をさらに備え、
     前記発光層と前記第2電荷輸送層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する請求項9または11に記載の発光素子。
  13.  Mを金属元素として、前記シリサイドの分子構造が、実数xを用いて、MSiと表され、
     前記シリサイドの化学量論組成がMSiの場合、0.8≦x≦1.2であり、前記シリサイドの化学量論組成がMSiの場合、1.6≦x≦2.4である請求項1から12の何れか1項に記載の発光素子。
  14.  前記Mは、原子1つあたり6個以上のd電子を有する金属元素である請求項13に記載の発光素子。
  15.  前記Mは、Fe、Ni、Co、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、およびPtからなる群から少なくとも1種を含む金属元素である請求項13または14に記載の発光素子。
  16.  前記Mは、Fe、Ni、およびCoからなる群から少なくとも1種を含む金属元素である請求項13または14に記載の発光素子。
  17.  前記シリサイド層の膜厚が20nm以下である請求項1から16の何れか1項に記載の発光素子。
  18.  前記シリサイドのSi濃度の分布が、前記シリサイド層の膜厚方向の位置によって異なる請求項1から17の何れか1項に記載の発光素子。
  19.  前記シリサイドの金属濃度の分布が、前記シリサイド層の膜厚方向の位置によって異なる請求項1から18の何れか1項に記載の発光素子。
  20.  前記シリサイド層が、Siナノ粒子の層と金属ナノ粒子の層とを積層した積層体に対する熱処理によって形成された請求項1から19の何れか1項に記載の発光素子。
  21.  前記シリサイド層が、SiOナノ粒子の層と金属ナノ粒子の層とを積層した積層体に対する熱処理によって形成された請求項1から19の何れか1項に記載の発光素子。
  22.  前記Siナノ粒子の粒径が50nm以下である請求項20に記載の発光素子。
  23.  前記Siナノ粒子の粒径が20nm以下である請求項22に記載の発光素子。
  24.  前記金属ナノ粒子の粒径が50nm以下である請求項20から23の何れか1項に記載の発光素子。
  25.  前記金属ナノ粒子の粒径が20nm以下である請求項24に記載の発光素子。
  26.  複数の画素を有する表示領域を備え、
     基板と、該基板上の複数の画素のそれぞれに位置する、前記請求項1から25の何れか1項に記載の発光素子とを備え、
     前記基板が、前記発光素子をそれぞれ駆動する複数の薄膜トランジスタを備えた表示デバイス。
  27.  前記発光素子は、前記基板側に前記第1電極を備えた請求項26に記載の表示デバイス。
  28.  前記発光素子は、前記基板側に前記第2電極を備えた請求項26に記載の表示デバイス。
  29.  第1電極と、第1電荷輸送層と、シリサイドを含むシリサイド層と、発光層と、第2電極とを、この順に配置して備え、前記第1電荷輸送層と前記発光層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する発光素子の製造方法であって、
     Siナノ粒子の層と金属ナノ粒子の層とを積層した積層体に対する熱処理により前記シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程を含む発光素子の製造方法。
  30.  第1電極と、第1電荷輸送層と、シリサイドを含むシリサイド層と、発光層と、第2電極とを、この順に配置して備え、前記第1電荷輸送層と前記発光層とが、前記シリサイド層を介して互いに隣接する発光素子の製造方法であって、
     SiOナノ粒子の層と金属ナノ粒子の層とを積層した積層体に対する熱処理により前記シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程を含む発光素子の製造方法。
  31.  前記Siナノ粒子の粒径が50nm以下である請求項29に記載の発光素子の製造方法。
  32.  前記Siナノ粒子の粒径が20nm以下である請求項31に記載の発光素子の製造方法。
  33.  前記金属ナノ粒子の粒径が50nm以下である請求項29から32の何れか1項に記載の発光素子の製造方法。
  34.  前記金属ナノ粒子の粒径が20nm以下である請求項33に記載の発光素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115548134A (zh) * 2022-09-30 2022-12-30 隆基绿能科技股份有限公司 具有自发极化结构的太阳能电池
CN116259674A (zh) * 2022-09-30 2023-06-13 隆基绿能科技股份有限公司 具有自发极化结构的太阳能电池
WO2024066940A1 (zh) * 2022-09-30 2024-04-04 隆基绿能科技股份有限公司 一种具有自发极化结构的太阳能电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102222774A (zh) * 2010-04-13 2011-10-19 北京大学 有机或无机电致发光器件、器件阳极及制备方法
CN102306709A (zh) * 2011-09-23 2012-01-04 北京大学 一种有机电致发光器件及其制备方法
CN104518140A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102222774A (zh) * 2010-04-13 2011-10-19 北京大学 有机或无机电致发光器件、器件阳极及制备方法
CN102306709A (zh) * 2011-09-23 2012-01-04 北京大学 一种有机电致发光器件及其制备方法
CN104518140A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115548134A (zh) * 2022-09-30 2022-12-30 隆基绿能科技股份有限公司 具有自发极化结构的太阳能电池
CN116259674A (zh) * 2022-09-30 2023-06-13 隆基绿能科技股份有限公司 具有自发极化结构的太阳能电池
WO2024066940A1 (zh) * 2022-09-30 2024-04-04 隆基绿能科技股份有限公司 一种具有自发极化结构的太阳能电池

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