WO2023152972A1 - 発光デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2023152972A1
WO2023152972A1 PCT/JP2022/005676 JP2022005676W WO2023152972A1 WO 2023152972 A1 WO2023152972 A1 WO 2023152972A1 JP 2022005676 W JP2022005676 W JP 2022005676W WO 2023152972 A1 WO2023152972 A1 WO 2023152972A1
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light
layer
light emitting
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孝太 安達
康 浅岡
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シャープディスプレイテクノロジー株式会社
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    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • HELECTRICITY
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Definitions

  • the present disclosure relates to a light-emitting device with a carrier-transporting layer and a manufacturing method thereof.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose light-emitting devices in which a plurality of electron-transporting layers are provided between an electrode and a light-emitting layer.
  • Patent Document 1 two or more organic electron-transporting layers are provided, and a metal phthalocyanine compound is contained in the organic electron-transporting layer provided in contact with an inorganic electron-injecting layer, so that the organic layer when forming a cathode by sputtering. It prevents damage and improves electron injection efficiency.
  • Patent Document 2 two or more electron transport layers are provided in order to obtain a light emitting device with a long life and high luminous efficiency, and the absolute value of the electron affinity of the light emitting layer ⁇ the absolute value of the electron affinity of the electron transport layer adjacent to the light emitting layer and the absolute value of the work function of the cathode ⁇ the absolute value of the electron affinity of the electron transport layer closest to the cathode.
  • Patent Document 3 discloses a multilayer structure including an electron-transporting layer containing an electron-transporting material between a light-emitting layer and a cathode, and a light-emitting layer-side mixed layer and a cathode-side mixed layer containing an organic metal complex compound together with the electron-transporting material.
  • One aspect of the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a light-emitting device and a method of manufacturing the same that can improve carrier balance more than before.
  • a light-emitting device includes a first electrode and a second electrode facing each other, and a light-emitting layer provided between the first electrode and the second electrode. and at least one light emitting element having a plurality of carrier transport layers and at least one insulating layer stacked between the first electrode and the light emitting layer.
  • the insulating layer is provided at least partly between at least one carrier transport layer and at least one other carrier transport layer overlapping with the carrier transport layer among the plurality of carrier transport layers.
  • a method for manufacturing a light-emitting device includes a light-emitting element forming step of forming at least one light-emitting element, wherein the light-emitting element forming step forms a lower layer electrode. a step of forming a light-emitting layer; and a step of forming an upper electrode, and between the step of forming the lower electrode and the step of forming the light-emitting layer, or forming the light-emitting layer between the step and the step of forming the upper electrode, forming a first carrier transport layer; forming an insulating layer on at least a part of the first carrier transport layer; and forming a second carrier transport layer on the first carrier transport layer.
  • a light-emitting device capable of improving carrier balance more than conventionally, and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a main part of a light-emitting device according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a laminated structure of the light emitting element shown in FIG. 1;
  • 4 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the display device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of step S4 shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a sectional view showing an example of steps S24 to S27 shown in FIG. 4;
  • FIG. 5 is a sectional view showing an example of steps S28 to S31 shown in FIG. 4;
  • FIG. 5 is a sectional view showing an example of steps S32 to S37 shown in FIG. 4;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a laminated structure of a light-emitting element according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is an energy diagram showing the relationship of electron affinities of layers in a light-emitting device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a laminated structure of a light-emitting element according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a laminated structure of a light-emitting element according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a light-emitting element layer in a display device according to Embodiment 6; 11 is a flow chart showing an example of a process for forming a light emitting element layer according to Embodiment 6.
  • FIG. FIG. 14 is a sectional view showing an example of steps S24 to S42 shown in FIG. 13;
  • FIG. 14 is a sectional view showing an example of steps S43 to S47 shown in FIG. 13;
  • FIG. 14 is a sectional view showing an example of steps S48 to S52 shown in FIG. 13;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a laminated structure of a light-emitting element according to Embodiment 7;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a laminated structure of a light emitting element according to Embodiment 8;
  • FIG. 1 An embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 the case where the light-emitting device which concerns on this embodiment is a display apparatus is mentioned as an example, and is demonstrated.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a main part of a display device 1 (light emitting device) according to this embodiment.
  • the display device 1 has a plurality of pixels P. Each pixel P is provided with a light emitting element ES.
  • the display device 1 shown in FIG. 1 includes, as a substrate 2, an array substrate on which a driving element layer is formed. 4. Functional films 5 are laminated in this order.
  • the direction from the light emitting element ES of the display device 1 to the substrate 2 is referred to as the "downward direction”
  • the direction from the substrate 2 of the display device 1 to the light emitting element ES is referred to as the "upward direction”.
  • a layer formed in a process prior to the layer to be compared is referred to as a "lower layer”
  • a layer formed in a process subsequent to the layer to be compared is referred to as an "upper layer”.
  • the display device 1 shown in FIG. 1 includes, as pixels P, red pixels PR that emit red light, green pixels PG that emit green light, and blue pixels PB that emit blue light. Between each pixel P, for example, an insulating bank BK functions as an edge cover covering the edge of the lower layer electrode (the anode 11 in the example shown in FIG. 1) and also functions as a pixel separation film separating adjacent pixels. is provided.
  • the display device 1 includes a plurality of light emitting elements ES with different emission wavelengths.
  • the display device 1 includes, as the plurality of light emitting elements ES, a red light emitting element ESR (first light emitting element), a blue light emitting element ESB (second light emitting element), and a green light emitting element ESG (third light emitting element).
  • the red light emitting element ESR emits red light (first color light).
  • the blue light emitting element ESB emits blue light (second color light).
  • the green light emitting element ESG emits green light (third color light).
  • a red light emitting element ESR is provided as the light emitting element ES in the red pixel PR (first pixel).
  • a blue light emitting element RSB is provided as the light emitting element ES in the blue pixel PB (second pixel).
  • a green light emitting element ESG is provided as the light emitting element ES in the green pixel PG (third pixel).
  • the red light emitting element ESR, the green light emitting element ESG, and the blue light emitting element ESB are simply referred to collectively when there is no particular need to distinguish between the red light emitting element ESR, the green light emitting element ESG, and the blue light emitting element ESB. It is called a “light emitting element ES”.
  • the red pixel PR, the green pixel PG, and the blue pixel PB when there is no need to specifically distinguish between the red pixel PR, the green pixel PG, and the blue pixel PB, the red pixel PR, the green pixel PG, and the blue pixel PB will be collectively referred to simply as "pixel P.” called.
  • the light-emitting element layer 3 includes the plurality of light-emitting elements ES provided for each pixel P, and has a structure in which each layer of these light-emitting elements ES is laminated on the substrate 2 .
  • the substrate 2 functions as a support for forming each layer of the light emitting element ES.
  • the substrate 2 is an array substrate.
  • the substrate 2 has, for example, a configuration in which a TFT layer (thin film transistor layer) having a plurality of TFTs (thin film transistors) is provided on an insulating substrate as a base substrate.
  • the insulating substrate may be, for example, an inorganic substrate made of an inorganic material such as glass, quartz, or ceramics, or a flexible substrate whose main component is a resin such as polyethylene terephthalate or polyimide.
  • the insulating substrate may be composed of a resin film (resin layer) such as a polyimide film. It may be composed of a membrane.
  • a barrier layer may be provided on the surface of the insulating substrate to prevent foreign matter such as water and oxygen from entering the TFT layer and the light emitting element layer 3 .
  • a barrier layer can be composed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated film thereof formed by a CVD (chemical vapor deposition) method.
  • a pixel circuit for controlling the light emitting element ES and a plurality of wirings connected to the pixel circuit are formed in the TFT layer.
  • a pixel circuit is provided for each pixel P corresponding to each pixel P in the display area.
  • a pixel circuit includes a plurality of TFTs.
  • the plurality of TFTs are electrically connected to a plurality of wirings including wirings such as gate wirings and source wirings.
  • a conventionally known structure can be adopted as these TFTs, and the structure is not particularly limited.
  • a planarizing film is provided on the surface of the TFT layer to cover the plurality of TFTs so as to planarize the surfaces of the plurality of TFTs.
  • the planarizing film can be made of, for example, an organic insulating material such as polyimide resin or acrylic resin.
  • the light emitting element layer 3 covers the plurality of anodes 11 provided on the planarizing film, the cathodes 13, the functional layer 12 provided between the anodes 11 and the cathodes 13, and the edges of the anodes 11. and an insulating bank BK.
  • layers between the anode 11 and the cathode 13 facing each other are collectively referred to as functional layers 12 .
  • FIG. 1 illustrates an example in which the anode 11 is the lower electrode and the cathode 13 is the upper electrode provided above the lower electrode via the functional layer 12 and the bank BK.
  • the display device 1 is not limited to this, and the cathode 13 may be the lower layer electrode and the anode 11 may be the upper layer electrode.
  • the anode 11 which is a lower layer electrode, functions as a so-called pixel electrode (island-shaped lower layer electrode), and is provided on the substrate 2 in an island shape for each light emitting element ES (in other words, each pixel).
  • the cathode 13, which is an upper layer electrode, is provided in common to all light emitting elements ES (in other words, all pixels) as a common electrode (common upper electrode).
  • the light emitting element ES functions as a light source for lighting each pixel.
  • the bank BK is used as an edge cover that covers the edge of the patterned lower layer electrode and functions as a pixel isolation film.
  • An insulating organic material can be used for the bank BK.
  • the insulating organic material preferably contains a photosensitive resin. Examples of the insulating organic material include polyimide resin and acrylic resin.
  • the bank BK is formed, for example, in a lattice shape in plan view so as to surround each pixel P. As shown in FIG.
  • a light emitting element ES including an anode 11, a functional layer 12, and a cathode 13 is provided in the light emitting element layer 3 so as to correspond to each pixel P.
  • the anodes 11, which are lower layer electrodes, are electrically connected to the TFTs on the substrate 2, respectively.
  • the functional layer 12 includes at least a light-emitting layer, a plurality of carrier transport layers stacked between the light-emitting layer and at least one electrode (first electrode) of the anode 11 and the cathode 13, and at least one insulating layer. and have.
  • the first electrode may be the cathode 13 or the anode 11 . Therefore, the functional layer 12 may include a plurality of electron-transporting layers as the plurality of carrier-transporting layers between the cathode 13 and the light-emitting layer, and the plurality of electron-transporting layers between the anode 11 and the light-emitting layer.
  • a plurality of hole transport layers may be provided as the carrier transport layer.
  • a plurality of electron-transporting layers may be provided between the cathode 13 and the light-emitting layer, and a plurality of hole-transporting layers may be provided between the anode 11 and the light-emitting layer.
  • the insulating layer is provided at least partially between at least one carrier transport layer among the plurality of carrier transport layers and at least one other carrier transport layer overlapping with the carrier transport layer.
  • ETL electron transport layer
  • HTL hole transport layer
  • IL insulating layer
  • the first electrode is the cathode 13
  • the functional layer 12 is provided with a plurality of ETLs as the plurality of carrier transport layers between the cathode 13 and the EML, and between these ETLs
  • a case where an IL is provided will be described as an example.
  • the red light emitting element ESR shown in FIG. layer) and the cathode 13 (first electrode) are laminated in this order.
  • the cathodes 13 have a structure in which they are stacked in this order.
  • the blue light emitting element ESB shown in FIG. are laminated in this order.
  • the stacked ETLs in each light-emitting element ES are referred to as a first ETL and a second ETL in order from the lower layer side for convenience of explanation.
  • the EML 22R is a red EML that emits red light and is formed like an island in the red pixel PR.
  • the EML 22B is a blue EML that emits blue light, and is formed like an island in the blue pixel PB.
  • the EML 22G is a green EML that emits green light and is formed like an island in the green pixel PG.
  • the ETL23R, ETL23G, and ETL23B which are the first ETLs in each light emitting element ES, are island-shaped individual ETLs (individual carrier transport layers) provided for each light emitting element ES.
  • the ETL 23R is formed like an island in the red pixel PR.
  • the ETL 23B is formed like an island in the blue pixel PB.
  • the ETL 23G is formed like an island in the green pixel PG.
  • EML22R, EML22G, and EML22B are collectively simply referred to as "EML22" when there is no need to distinguish between EML22R, EML22G, and EML22B.
  • ETL23R, ETL23G, and ETL23B are collectively referred to simply as “ETL23” or "first ETL” when there is no need to specifically distinguish between them.
  • HTL21 and ETL25 are common carrier transport layers provided in common to all light emitting elements ES.
  • HTL21 is a common insulating layer provided in common to all light emitting elements ES.
  • the light emitting element layer 3 is covered with the sealing layer 4 .
  • the sealing layer 4 has translucency, and for example, a first inorganic sealing film 61, an organic sealing film 62, and a second inorganic sealing film 63 are arranged in order from the lower layer side (that is, the light emitting element layer 3 side). It has however, without being limited to this, the sealing layer 4 may be formed of a single layer of an inorganic sealing film, or a laminate of five or more layers of an organic sealing film and an inorganic sealing film. Also, the sealing layer 4 may be, for example, a sealing glass. Sealing the light emitting element ES with the sealing layer 4 can prevent permeation of water, oxygen, and the like into the light emitting element ES.
  • the first inorganic sealing film 61 and the second inorganic sealing film 63 are each formed by a CVD (chemical vapor deposition) method, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated film thereof.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the organic sealing film 62 is a translucent organic film thicker than the first inorganic sealing film 61 and the second inorganic sealing film 63, and is made of a coatable photosensitive resin such as polyimide resin or acrylic resin. can do.
  • the display device 1 may include, for example, a functional film 5 having at least one of an optical compensation function, a touch sensor function, and a protection function on the sealing layer 4, as shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the laminated structure of the light emitting element ES shown in FIG.
  • the anode 11, HTL 21, EML 22, ETL 23 (first ETL), IL 24, ETL 25 (second ETL), and cathode 13 are adjacent to each other. and laminated in this order from the lower layer side.
  • the light-emitting element ES includes HTL 21 , EML 22 , ETL 23 , IL 24 and ETL 25 as functional layers 12 .
  • the anode 11 and the cathode 13 are connected to a power supply (for example, a DC power supply) not shown, so that a voltage is applied between them.
  • a power supply for example, a DC power supply
  • Anode 11 and cathode 13 each comprise a conductive material and are electrically connected to HTL 21 and ETL 25, respectively.
  • the anode 11 is an electrode that supplies holes to the EML 22 by applying a voltage.
  • the cathode 13 is an electrode that supplies electrons to the EML 22 when a voltage is applied.
  • At least one of the anode 11 and the cathode 13 is a translucent electrode. Either one of the anode 11 and the cathode 13 may be a so-called reflective electrode having light reflectivity.
  • the light-emitting element ES can extract light from the translucent electrode side.
  • the light emitting element ES is a top emission type light emitting element that emits light from the upper layer electrode side
  • a translucent electrode is used for the upper layer electrode
  • a reflective electrode is used for the lower layer electrode.
  • a translucent electrode is used as the lower electrode and a reflective electrode is used as the lower electrode.
  • the translucent electrode is, for example, ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), AgNW (silver nanowire), MgAg (magnesium-silver) alloy thin film, Ag (silver) thin film, or the like. It is made of translucent material.
  • the reflective electrode is made of a conductive, light-reflective material such as a metal such as Ag (silver), Al (aluminum), Cu (copper), or an alloy containing these metals.
  • a metal such as Ag (silver), Al (aluminum), Cu (copper), or an alloy containing these metals.
  • the reflective electrode may be formed by laminating a layer made of the translucent material and a layer made of the light reflective material.
  • the HTL 21 is a layer that contains a hole-transporting material and transports holes supplied from the anode 11 to the EML 22 .
  • the hole-transporting material may be an organic material or an inorganic material.
  • the hole-transporting material is an organic material
  • examples of the organic material include poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4′-(N -(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))] (TFB), PEDOT-PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonic acid)), poly(N-vinylcarbazole) (PVK) ) and other conductive polymer materials.
  • TFB poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4′-(N -(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))]
  • PEDOT-PSS poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonic acid)
  • PVK poly(N-viny
  • the hole-transporting material is an inorganic material
  • examples of the inorganic material include NiO, MoO 3 , MgO, MgNiO, LaNiO 3 and the like. These hole-transporting materials may be used singly or in combination of two or more.
  • the EML 22 contains a light-emitting material and emits light by recombination of holes transported from the anode 11 and electrons transported from the cathode 13 .
  • the light-emitting element ES according to this embodiment is a quantum dot light-emitting diode (QLED), and the EML 22 contains nano-sized quantum dots (hereinafter referred to as “QD”) corresponding to the color of emitted light as a light-emitting material. .
  • QDs are dots made of inorganic nanoparticles with a maximum width of 100 nm or less.
  • QDs are sometimes referred to as semiconductor nanoparticles because their composition is generally derived from semiconductor materials.
  • QDs are also sometimes referred to as nanocrystals because their structure has, for example, a specific crystal structure.
  • the shape of the QD is not particularly limited as long as it satisfies the above maximum width, and is not limited to a spherical three-dimensional shape (circular cross-sectional shape).
  • a polygonal cross-sectional shape, a rod-like three-dimensional shape, a branch-like three-dimensional shape, a three-dimensional shape having an uneven surface, or a combination thereof may be used.
  • a QD may be of a core type, a core-shell type containing a core and a shell, or a core-multi-shell type. QDs may also be of the binary-core, ternary-core, or quaternary-core type. It should be noted that the QDs may comprise doped nanoparticles or have a compositionally graded structure.
  • the core can be composed of, for example, Si, Ge, CdSe, CdS, CdTe, InP, GaP, InN, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdSeTe, GaInP, ZnSeTe, or the like.
  • the shell can be composed of, for example, CdS, ZnS, CdSSe, CdTeSe, CdSTe, ZnSSe, ZnSTe, ZnTeSe, AIP, or the like.
  • the emission wavelength of QDs can be changed in various ways depending on the particle size, composition, etc. of the particles.
  • the above QDs are QDs that emit visible light, and by appropriately adjusting the particle size and composition of the QDs, it is possible to control the emission wavelength from the blue wavelength range to the red wavelength range.
  • the QDs may be, for example, blue QDs that emit blue light, green QDs that emit green light, or red QDs that emit red light.
  • the EML22R contains red QDs as QDs.
  • EML22G contains green QDs as QDs.
  • EML22B includes blue QDs as QDs.
  • the same light-emitting element ES (the same pixel P) has QDs of the same type.
  • blue light is, for example, light having an emission peak wavelength in a wavelength band of 400 nm or more and 500 nm or less.
  • the green light is, for example, light having an emission peak wavelength in a wavelength band of more than 500 nm and less than or equal to 600 nm.
  • the red light is light having a wavelength exceeding 600 nm and having an emission peak wavelength in a wavelength band of 780 nm or less.
  • the EML 22 according to this embodiment is a QD emitting layer containing QDs.
  • the light-emitting element ES according to this embodiment electrons and holes recombine in the EML 22 due to the drive current between the anode 11 and the cathode 13, and the excitons generated thereby are transferred from the conduction band level of the QD to Light is emitted during the transition to the valence band level.
  • the ETL23 and ETL25 are layers that have electron transport properties and transport (inject) electrons supplied from the cathode 13 to the EML22.
  • ETL 25 (second ETL) transports electrons supplied from cathode 13 to ETL 23 (first ETL)
  • ETL 23 transports electrons transported from ETL 25 to EML 22 .
  • Electron-transporting materials such as ZnO, MgZnO, TiO 2 , Ta 2 O 3 , SrTiO 3 , ZrO 2 and Ta 2 O 5 are used as materials for these ETL 23 and ETL 25 .
  • an inorganic material is used as the electron-transporting material, as described above.
  • the electron-transporting material is not limited to this, and may be an organic material.
  • the electron-transporting material is an organic material
  • examples of the organic material include 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBi), 3-(biphenyl -4-yl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ), bathophenanthroline (Bphen) and tris(2, 4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane (3TPYMB) and the like.
  • TPBi 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene
  • TEZ bathophenanthroline
  • Bphen tris(2, 4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane
  • These electron-transporting materials may be used singly or in combination of two or more.
  • an IL24 having translucency is provided adjacent to these ETL23 and ETL25.
  • IL24 is sandwiched between ETL23 and ETL25.
  • the IL 24 according to this embodiment is formed in a thin film over the entire region between the ETL 23 and the ETL 25 .
  • the layer thickness of IL24 is preferably 20 nm or less, more preferably 10 nm or less.
  • a light-emitting device such as a display device
  • the proportion of non-radiative recombination without light emission such as the Auger process increases, and the luminous efficiency of the light-emitting element decreases. descend.
  • Electroluminescent devices often tend to have lower carrier mobility in HTL than in ETL. For this reason, in the EML, the injection amount of electrons is larger than the injection amount of holes, and problems of excess supply of electrons and shortage of holes often arise. Excessive electrons increase the probability of occurrence of electron-hole recombination that does not accompany light emission, such as the Auger process, other than the electron-hole recombination that is extracted as light, resulting in a decrease in the luminous efficiency of the electroluminescence device. Furthermore, the overflowed electrons induce an electrochemical reaction in the HTL, deteriorating the reliability of the electroluminescent element and further the reliability of the light-emitting device equipped with the electroluminescent element.
  • the ETL 23 and the ETL 25 are provided with the IL 24 interposed therebetween, the amount of electrons injected between the ETL 23 and the ETL 25 is reduced, and excessive injection of electrons from the cathode 13 to the EML 22 is suppressed. can improve career balance. As a result, the rate of non-radiative recombination within the EML 22 can be reduced, and an improvement in luminous efficiency can be achieved. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide, for example, the display device 1 with high luminous efficiency and high reliability as a light emitting device.
  • the IL 24 is formed in a thin film over the entire region between the ETL 23 and the ETL 25 overlapping the ETL 23, so that local current concentration can be suppressed. 1 reliability can be further improved.
  • the IL 24 may have translucency, but is preferably transparent.
  • Various known insulating materials having translucency can be used as the material of the IL 24 .
  • examples of such insulating materials include inorganic insulating materials such as SiO 2 (silicon oxide), SiN (silicon nitride), and SiON (silicon oxynitride); epoxy resins, acrylic resins, polyimide resins, silicone resins, fluorine compounds, and the like.
  • organic insulating material Only one type of these insulating materials may be used, or two or more types may be mixed and used as appropriate.
  • the IL 24 contains a photosensitive insulating material having photosensitivity, such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, water-soluble resin, and styrene resin, so that the IL 24 can be easily patterned, and the carrier injection path can be formed. can be easily controlled and carrier mobility can be easily adjusted.
  • a photosensitive insulating material having photosensitivity such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, water-soluble resin, and styrene resin
  • the IL 24 preferably contains a liquid-repellent material having liquid-repellency against organic solvents.
  • the IL 24 may be made of, for example, a liquid-repellent material that is liquid-repellent to organic solvents, and the surface thereof may be subjected to a liquid-repellent treatment with such a liquid-repellent material.
  • the IL 24 may have a liquid-repellent surface.
  • the organic solvent contained in the coating liquid of the ETL 25 is prevented from penetrating into the ETL 23, and further through the ETL 23, into the layers below the ETL 23 (e.g., the EML 22). be able to. Therefore, for example, the organic solvent contained in the coating liquid of the ETL 25 can be prevented from damaging the ETL 23 and the layers below the ETL 23 such as the EML 22 .
  • the material of the ETL 23 is dissolved or Dispersion can be prevented. Therefore, even if the solvent contained in the coating liquid for the ETL 23 and the coating liquid for the ETL 25 has the same polarity, the ETL 23 on the lower layer side can be prevented from being damaged such as being unable to retain its shape. be able to.
  • the liquid-repellent material is not particularly limited, it is preferably at least one selected from the group consisting of fluorine compounds, silicone resins, and acrylic resins.
  • These liquid-repellent materials are organic solvents used in the carrier-transporting material coating solution (in the present embodiment, the electron-transporting material coating solution), and photosensitive resist materials that form a lift-off template, which will be described later. It has high liquid repellency with respect to the organic solvent used for the coating liquid. Therefore, when forming the ETL 25 on the upper layer side of the IL 24, it is possible to suppress or prevent solvent penetration into the lower layer of the IL 24, and protect the layers such as the ETL 23 and EML 22 located on the lower layer side. be able to. Therefore, these liquid-repellent materials can be suitably used as the liquid-repellent material.
  • the fluorine compound is particularly liquid-repellent to the organic solvent used in the coating liquid for the carrier-transporting material (in the case of the present embodiment, the coating liquid for the electron-transporting material). Since it is high, it can be used more preferably as the liquid-repellent material. Therefore, it is more preferable that the liquid-repellent material contains a fluorine compound.
  • fluorine compounds examples include 1H,1H,2H,2H-perfluoro-n-hexylphosphonic acid (FHPA), 1H,1H,2H,2H-perfluoro-n-octylphosphonic acid (FOPA), 1H, 1H,2H,2H-perfluoro-n-decylphosphonic acid (FDPA) and the like.
  • the fluorine compound may be, for example, a compound containing a fluoroalkyl group.
  • the IL 24 should have a thickness that allows carriers to move by tunnel conduction. Therefore, the IL 24 preferably has a thickness of 5 nm or less (that is, greater than 0 and 5 nm or less), more preferably 1.5 nm or less. As an example, IL24 may be a self-assembled monolayer of fluorine compounds.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the display device 1 according to this embodiment.
  • step S1 When manufacturing a flexible display device as the display device 1, first, as shown in FIG. form (step S1). Next, a barrier layer is formed (step S2). Next, a TFT layer (thin film transistor layer) is formed (step S3). Next, the light emitting element layer 3 is formed (step S4, light emitting element forming step). Next, a sealing layer 4 is formed (step S5). Next, a protective top film (not shown) is temporarily adhered onto the sealing layer 4 (step S6). Next, the support substrate is peeled off from the resin layer by irradiation with laser light or the like (step S7). Next, a lower film (not shown) is attached to the lower surface of the resin layer (step S8).
  • step S9 the laminate including the lower film, resin layer, barrier layer, TFT layer, light emitting element layer 3, sealing layer 4, and upper film is cut into a plurality of individual pieces (step S9).
  • step S10 the functional film 5 is attached (step S11).
  • step S12 an electronic circuit board (for example, an IC chip, an FPC, etc.) not shown is mounted on a portion (terminal portion) of the outside (frame region) of the display region (pixel region) in which the plurality of pixels P are formed (step S12).
  • steps S1 to S12 are performed by the manufacturing apparatus of the display device 1 (including the film forming apparatus that performs each process of steps S1 to S5).
  • the top film is attached onto the sealing layer 4 as described above, and functions as a support material when the support substrate is peeled off.
  • the top film include PET (polyethylene terephthalate) film and the like.
  • the lower film is, for example, a PET film, which is attached to the lower surface of the resin layer after peeling off the support substrate to realize the display device 1 having excellent flexibility.
  • the resin layer and barrier layer are as described above.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of the process of forming the light emitting element layer 3 shown in step S4 in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view showing an example of steps S24 to S27 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view showing an example of steps S28 to S31 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a sectional view showing an example of steps S32 to S37 shown in FIG.
  • EML22R, EML22B, EML22G and ETL23R, ETL23B, ETL23G are formed in order of red pixel PR, blue pixel PB, and green pixel PG will be described as an example. do.
  • the formation order of EML22R, EML22G, EML22B, and ETL23R, ETL23G, ETL23B is not limited to the above order.
  • Step S4 is a step of forming a lower layer electrode.
  • the anode 11 is a pixel electrode formed in an island shape for each pixel P as described above, and is patterned for each pixel P.
  • the anode 11 may be formed by, for example, forming a solid film of a conductive material over the entire pixel region (display region) and then patterning each pixel P by photolithography or the like.
  • a bank BK is formed to cover the edge of the anode 11 (step S22).
  • the bank BK is formed in a desired shape by, for example, applying an insulating organic material such as a photosensitive resin over the entire pixel region by a sputtering method or a vapor deposition method, followed by patterning by a photolithography method or the like. can be formed into
  • the HTL 21 is formed (step S23).
  • a coating method, a sputtering method, a sol-gel method, or the like is used for forming the HTL 21, for example, a coating method, a sputtering method, a sol-gel method, or the like is used.
  • a solid HTL is formed over the entire pixel region.
  • a lift-off template R1a having an opening corresponding to the red pixel PR (first pixel) is formed by photolithography (step S24). Specifically, first, a photoresist R1 for a template is formed in a solid manner over the entire pixel region on the HTL 21 serving as the underlying layer. Then, using a mask M1 having openings in regions corresponding to the red pixels PR, the substrate is exposed to ultraviolet rays (UV) and then developed with a developer. Thereby, the template R1a is formed.
  • UV ultraviolet rays
  • Step S25 is a step of forming a light-emitting layer in the red light-emitting element ESR.
  • a red QD dispersion liquid containing red QDs and a solvent is uniformly applied on the HTL 21 on which the template R1a is formed, and the solvent is removed. As a result, a solid QD film 221R is formed on the HTL 21 to cover the template R1a.
  • an electron-transporting material-containing film 231 (first electron-transporting material-containing film) containing an electron-transporting material is formed solidly on the QD film 221R (step S26).
  • Step S26 is a step of forming a first carrier transport layer in the red light emitting element ESR.
  • the electron-transporting material-containing film 231 is formed by applying an electron-transporting material-containing liquid (first electron-transporting material-containing liquid) containing an electron-transporting material (first electron-transporting material) and a solvent on the QD film 221R. It can be formed by solidly applying and removing the solvent.
  • the QD film 221R and the electron-transporting material-containing film 231 on the template R1a are lifted off.
  • the QD film 221R and the electron-transporting material-containing film 231 are patterned to form an EML 22R made of the QD film 221R as a red EML (first EML) on the HTL 21 in the red pixel PR.
  • the ETL 23R made of the electron-transporting material-containing film 231 is formed (step S27).
  • steps S24 to S27 are repeated for the blue pixel PB and the green pixel PG to form the EML22B and ETL23B in the blue pixel PB and the EML22G and ETL23G in the green pixel PG.
  • a lift-off template R1a with blue pixels PB (second pixels) opened is formed by photolithography (step S28). Specifically, first, a photoresist R2 for a template is formed in a solid manner over the entire pixel region on the HTL 21 serving as the underlying layer so as to cover the ETL 23R. Then, using a mask M2 having openings in regions corresponding to the blue pixels PB, the substrate is exposed to UV light and then developed with a developer. Thereby, the template R2a is formed.
  • a QD film 221B containing blue QDs is formed as a blue QD film (second QD film) in a solid manner over the entire pixel region (step S29).
  • step S29 the HTL 21 on which the templates R2a and ETLs 23R are formed is uniformly coated with a blue QD dispersion liquid containing blue QDs and a solvent to remove the solvent.
  • a solid QD film 221B is formed on the HTL 21 to cover the template R2a and the ETL 23R.
  • an electron-transporting material-containing film 232 (second electron-transporting material-containing film) containing an electron-transporting material for the ETL 23B is formed solidly on the QD film 221B (step S30).
  • the electron-transporting material-containing film 232 is formed by applying a second electron-transporting material-containing liquid containing an electron-transporting material for the ETL 23B and a solvent in a solid manner on the QD film 221B and removing the solvent. can do.
  • the QD film 221B and the electron-transporting material-containing film 232 on the template R2a are lifted off.
  • the QD film 221B and the electron-transporting material-containing film 232 are patterned to form an EML 22B made of the QD film 221B as a blue EML (second EML) on the HTL 21 in the blue pixel PB.
  • the ETL 23B made of the electron-transporting material-containing film 232 is formed (step S31).
  • a lift-off template R3a having an opening corresponding to the green pixel PG (third pixel) is formed by photolithography (step S32). Specifically, first, a template photoresist R3 is formed in a solid manner over the entire pixel region on the HTL 21 serving as the base layer so as to cover the ETL 23R and the ETL 23B. Next, using a mask M3 having openings in regions corresponding to the green pixels PB, the substrate is exposed to UV light and then developed with a developer. Thereby, the template R3a is formed.
  • a QD film 221G including green QDs is formed as a green QD film (third QD film) in a solid manner over the entire pixel region (step S33).
  • the template R3a and the HTL 21 on which the ETLs 23R and 23B are formed are uniformly coated with a green QD dispersion liquid containing green QDs and a solvent to remove the solvent.
  • a solid QD film 221G is formed on the HTL 21 to cover the template R3a and the ETLs 23R and 23B.
  • an electron-transporting material-containing film 233 (third electron-transporting material-containing film) containing an electron-transporting material for the ETL 23G is formed solidly on the QD film 221G (step S34).
  • the electron-transporting material-containing film 233 is formed by applying a second electron-transporting material-containing liquid containing an electron-transporting material for the ETL 23G and a solvent in a solid manner on the QD film 221G and removing the solvent. can do.
  • the QD film 221G and the electron-transporting material-containing film 233 on the template R3a are lifted off.
  • the QD film 221G and the electron-transporting material-containing film 233 are patterned to form an EML 22G made of the QD film 221G as a green EML (third EML) on the HTL 21 in the green pixel PG.
  • the ETL 23G made of the electron-transporting material-containing film 233 is formed (step S35).
  • an alkaline water-based developer such as a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution is used.
  • alkaline aqueous solution such as a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution is used.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • FIG. 5 to 7 show an example in which positive photoresists are used for the photoresist R1, the photoresist R2, and the photoresist R3.
  • this embodiment is not limited to this, and a negative photoresist may be used instead of the positive photoresist.
  • a negative photoresist becomes less soluble in a developer upon exposure to light. Therefore, when a negative photoresist is used, a mask for exposing pixels other than the pixels forming the template may be used as the mask used for exposing the photoresist R1.
  • examples of the organic solvent (resist solvent) used in steps S27, S31, and S35 include non-aqueous polar solvents such as DMSO (dimethylsulfoxide).
  • Step S36 is a step of forming an insulating layer.
  • a thin film IL24 is formed on the ETL23R, ETL23G, and ETL23B.
  • a sputtering method, a CVD (chemical vapor deposition) method, or the like can be used to form the IL 24 .
  • a mist method such as a mist deposition method; a vapor deposition method; a coating method such as a spin coating method or a dip coating method;
  • Step S37 is a step of forming a second carrier transport layer.
  • the electron-transporting material-containing film 233 is formed by applying an electron-transporting material-containing liquid (fourth electron-transporting material-containing liquid) containing an electron-transporting material and a solvent onto the IL 24 and removing the solvent. can be formed with
  • the liquid-repellent treatment method includes, for example, a mist method such as a mist deposition method; a vapor deposition method; a coating method such as a spin coating method and a dip coating method; mentioned.
  • Step S38 is a step of forming an upper layer electrode.
  • a vapor deposition method, a sputtering method, or the like is used for the formation (film formation) of the cathode 13.
  • the cathode 13 is a common electrode and is formed solidly on the ETL 25 .
  • the light-emitting element layer 3 including the light-emitting elements ESR, the light-emitting elements ESG, and the light-emitting elements ESB is formed.
  • ETL25 provided in common with the light emitting elements ES, and the display device 1 provided with IL24 between these ETL23 and ETL25 can be formed.
  • the patterning of the EML 22 of each light-emitting element ES is used to easily manufacture the display device 1 having the above configuration.
  • Modification 1 and 2 illustrate an example in which the light emitting element ES has a conventional structure in which the anode 11 is the lower layer electrode.
  • the light-emitting element ES may have an inverted structure in which the cathode 13 is the lower layer electrode, and the substrate 2 includes, for example, the cathode 13, ETL 25, IL 24, ETL 23, EML 22, HTL 21, and anode 11. You may have the structure laminated
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the laminated structure of the light emitting element ES according to this embodiment, and shows another example of the laminated structure of the light emitting element ES shown in FIG.
  • the case where the IL 24 is formed in a thin film over the entire region between the ETL 23 and the ETL 25 overlapping the ETL 23 has been described as an example.
  • the configuration of the light emitting element ES is not limited to this.
  • the IL is provided at least partly between at least one carrier-transporting layer among the plurality of carrier-transporting layers and at least one other carrier-transporting layer overlapping with the carrier-transporting layer. Just do it. Therefore, the IL may be formed in an island shape, for example, between at least one carrier-transporting layer and at least one other carrier-transporting layer overlapping the carrier-transporting layer.
  • FIG. 8 shows, as an example, the case where the IL 24 is formed in an island shape between the ETL 23 and the ETL 25 in the light-emitting element ES having the laminated structure shown in FIGS. there is
  • the IL24 When the IL24 is formed in a thin film over the entire region between the ETL23 and the ETL25 as shown in FIG. Local current concentration can be suppressed compared to the case where is scattered like islands.
  • the IL 24 is formed in an island shape, and in the case where the pixel P has a mixture of areas with and without the IL 24 , carriers ( In the example shown in FIG.
  • carriers In the example shown in FIG.
  • carriers electros in the example shown in FIG. 8
  • the total current can be reduced because the area over which carriers move is smaller for the same current density.
  • the amount of current can be easily adjusted.
  • the method for forming the IL 24 in an island shape is not particularly limited.
  • the IL 24 may be formed by thinly depositing or spraying the material of the IL 24 in step S36.
  • the film thus formed may be thin and intermittent (sparse, non-uniform) to form the island-shaped IL 24 .
  • a resist residue left after removal peeling may be used as the island-shaped IL 24 .
  • the IL may be formed in an island shape in this way also in the following embodiments.
  • the light-emitting element ES in the display device 1 according to this embodiment has the same laminated structure as the light-emitting element ES shown in FIGS. That is, the light-emitting element ES in the display device 1 according to this embodiment has a configuration in which the anode 11, the HTL 21, the EML 22, the ETL 23, the IL 24, the ETL 25, and the cathode 13 are laminated in this order from the lower layer side adjacent to each other. have.
  • FIG. 9 is an energy diagram showing the electron affinity relationship of each layer in the light-emitting element ES according to this embodiment.
  • ⁇ 2> ⁇ 1 where ⁇ 1 is the electron affinity of the ETL23 and ⁇ 2 is the electron affinity of the ETL25.
  • the electron affinity ( ⁇ 1) of ETL23 is indicated by the absolute value of the energy difference between the vacuum level Evac and the bottom of the conduction band of ETL23
  • the electron affinity ( ⁇ 2) of ETL25 is the difference between the vacuum level Evac and the bottom of the conduction band of ETL25. is indicated by the absolute value of the energy difference between
  • An example of the EML 22 and the cathode 13 is also shown in FIG. 9, but the electron affinity of the EML 22 may be ⁇ 1 or more, and the work function of the cathode 13 may be ⁇ 2 or less.
  • the electron injection barrier from the ETL 25 to the EML 22 can be lowered, and the driving voltage can be lowered.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of the light emitting element ES according to this embodiment.
  • the light emitting element ES shown in FIG. 10 has the same laminated structure as the light emitting element ES shown in FIGS. However, in the light-emitting element ES shown in FIG. 10, the ETL 23 contains the inorganic nanoparticles 31 having electron-transport properties and the insulating polymer 32 .
  • the inorganic nanoparticles 31 include inorganic nanoparticles made of an electron-transporting material containing an amphoteric element having electron-transporting properties (that is, inorganic nanoparticles containing an amphoteric element having electron-transporting properties). preferably.
  • Examples of electron-transporting materials containing such amphoteric elements include ZnO, MgZnO, and AlZnO.
  • Amphoteric elements such as Zn and Al react to both acids and bases.
  • the inorganic nanoparticles 31 containing an amphoteric element are soluble in an alkaline aqueous solution, and can be patterned using an alkaline aqueous solution. Therefore, for example, as shown in an embodiment described later, it is possible to etch the electron-transporting material-containing film forming the ETL (ETL 23 in the example shown in FIG. 10) at the same time as opening the photoresist.
  • the ETL 23 further includes the insulating polymer 32 as described above, the insulating polymer 32 can suppress excessive carrier current.
  • the solvent used for forming the upper layer than the ETL 23 is transferred to the ETL 23, and further through the ETL 23, to the lower layer than the ETL 23. (eg, EML 22).
  • the insulating polymer 32 examples include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS), poly(meth)acrylate, carboxymethylcellulose (CMC), polymethyl(meth)acrylate, and polysilsesquioxane (PSQ). ), and at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PVA polyvinylpyrrolidone
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PS polystyrene
  • CMC carboxymethylcellulose
  • PSQ polymethyl(meth)acrylate
  • PSQ polysilsesquioxane
  • PVA polydimethylsiloxane
  • PVA polydimethylsiloxane
  • the ratio of the insulating polymer 32 in the ETL 23 (in other words, the ratio of the insulating polymer 32 to the total amount of the inorganic nanoparticles 31 and the insulating polymer 32) is in the range of 10 wt% or more and 50 wt% or less. is desirable, and it is more desirable to be in the range of 10 wt% or more and 35 wt% or less. If the ratio of the insulating polymer 32 in the ETL 23 is more than 50 wt %, the resistance becomes too high, which is not preferable. On the other hand, if the ratio of the insulating polymer 32 in the ETL 23 is less than 10 wt %, there is a possibility that a sufficient electron suppressing effect cannot be obtained.
  • FIG. 10 illustrates an example in which the ETL 23 contains the inorganic nanoparticles 31 and the insulating polymer 32 .
  • this embodiment is not limited to this.
  • At least one carrier-transporting layer among a plurality of laminated carrier-transporting layers should contain the inorganic nanoparticles 31 and the insulating polymer 32 .
  • the ETL25 may contain the inorganic nanoparticles 31 and the insulating polymer 32, and both the ETL23 and the ETL25 may contain the inorganic nanoparticles 31 and the insulating high polymer. molecules 32 and .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of the light emitting element ES according to this embodiment.
  • the light emitting element ES shown in FIG. 11 has the same laminated structure as the light emitting elements ES shown in FIGS. However, in the light-emitting element ES shown in FIG. 11, the ETL 23 contains the inorganic nanoparticles 31 and, as the ligand 33, at least one of a fluorine-based organic ligand and an inorganic ligand.
  • the inorganic nanoparticles 31 preferably contain inorganic nanoparticles made of an electron-transporting material containing an amphoteric element, which has electron-transporting properties.
  • patterning can be performed using an alkaline aqueous solution.
  • the electron-transporting material-containing film constituting the ETL is etched. It is possible to
  • ETL23 further containing ligand 33 can suppress excessive carrier current.
  • the ligand 33 can be coordinated to the surface of the inorganic nanoparticle 31 . As a result, aggregation of the inorganic nanoparticles 31 can be suppressed, making it easier to develop the desired optical properties.
  • coordination means that the ligand 33 is adsorbed on the surface of the inorganic nanoparticles 31 (in other words, the ligand 33 modifies the surface of the inorganic nanoparticles 31 (surface modification). ).
  • adsorption means that the concentration of the ligand 33 on the surface of the inorganic nanoparticle 31 is higher than the surroundings. The adsorption may be chemical adsorption in which the inorganic nanoparticles 31 and the ligands 33 are chemically bonded, physical adsorption, or electrostatic adsorption.
  • the ligand 33 may be bound by a coordinate bond, common bond, ionic bond, hydrogen bond, or the like, but is not necessarily bound. may
  • ligands not only molecules or ions that are coordinated to the surfaces of the inorganic nanoparticles 31 but also molecules or ions that can be coordinated but are not coordinated are referred to as “ligands”.
  • Examples of the ligand 33 include a fluorine-based organic ligand having a coordinating functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles 31 and a fluorine atom.
  • fluorine-based organic ligands examples include 2H,2H,3H,3H-heptadecafluoroundecanoic acid, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8 ,9,9,10,10,10-heptadecafluoro-1-decanethiol, and FHPA, FOPA, FDPA, etc. exemplified as the fluorine compound.
  • fluorine-based organic ligands may be used singly or in combination of two or more.
  • the compound used for the inorganic ligand exists as an anion and a cation.
  • the anions are negatively charged and thus are attracted to the positively charged surfaces of the inorganic nanoparticles 31 as ligands.
  • Examples of the anions used as the inorganic ligands include, but are not limited to, halogen anions such as fluoride ions.
  • Examples of the anion include F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , I ⁇ , S 2 ⁇ , Se 2 ⁇ , Te 2 ⁇ , HS ⁇ , SnS 4 4 ⁇ , Sn 2 S 6 4 ⁇ and the like.
  • Examples of cations serving as counter ions include H + and NH 4 + .
  • the types of ligands contained in ETL23 are, for example, MALDI-TOF-MS (matrix-assisted laser desorption ionization-time-of-flight mass spectrometry) method, LC-MS/MS (liquid chromatography mass spectrometry) method, TOF-SIMS It can be specified by combining a plurality of analysis methods such as (time-of-flight secondary ion mass spectrometry) method.
  • the TOF-MS (time-of-flight mass spectrometry) method is a method of mass spectrometry that utilizes the difference in the flight time of ions due to the difference in the mass-to-charge ratio m/z value.
  • LC-MS/MS liquid chromatograph mass spectrometry
  • HPLC high performance liquid chromatograph
  • MS/MS triple quadrupole mass spectrometer
  • TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometry
  • the ligand precipitates the solid content in the electron-transporting material-containing liquid containing the inorganic nanoparticles 31 and the ligand, and the precipitation is performed using SEM-EDX (scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy). It may be identified by elemental analysis of the material or residue. Alternatively, the ligand may be specified by taking an SEM on the cross section of the light-emitting element ES and performing elemental analysis.
  • FT-IR measurement Fourier transform infrared spectroscopy
  • the ligand to be coordinated to the nanoparticles has, for example, a carboxy group (--COOH group), an amino group ( --NH2 group) or a phosphonic group (--PO group)
  • FT-IR measurement when the ligand to be coordinated to the nanoparticles has, for example, a carboxy group (--COOH group), an amino group ( --NH2 group) or a phosphonic group (--PO group), it is considered to be in a non-coordinated state.
  • the vibration observed in the FT-IR measurement differs slightly between the coordinated state and the detected peak shifts. Thereby, the presence or absence of ligand coordination to the inorganic nanoparticles 31 can be confirmed.
  • FIG. 11 also illustrates the case where the ETL 23 contains the inorganic nanoparticles 31 and the ligand 33 as an example. However, this embodiment is not limited to this.
  • At least one carrier-transporting layer among a plurality of stacked carrier-transporting layers should contain the inorganic nanoparticles 31 and the ligands 33 .
  • ETL25 may contain the inorganic nanoparticles 31 and the ligands 33, and both ETL23 and ETL25 contain the inorganic nanoparticles 31 and the ligands 33. You can stay.
  • each light-emitting element ES includes the HTL 21, EML 22, ETL 23, IL 24, and ETL 25 as the functional layer 12 between the anode 11 and the cathode 13 has been described as an example.
  • the display device 1 according to the present disclosure is not limited to this.
  • At least one light-emitting element ES may include a plurality of carrier transport layers laminated between the first electrode and the EML, and at least one IL.
  • the light-emitting element ESR, the light-emitting element ESG, and the light-emitting element ESB may have different laminated structures, and the number of laminated layers of the carrier transport layers in the light-emitting element ESR, the light-emitting element ESG, and the light-emitting element ESB may be different from each other. may be Further, the number of ILs in the light emitting element ESR, the light emitting element ESG, and the light emitting element ESB may also be different from each other.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the light emitting element layer 3 in the display device 1 according to this embodiment.
  • illustration of the bank BK is omitted for convenience of illustration.
  • the light-emitting element ESR shown in FIG. ), ETL 45 (third ETL, third carrier transport layer), and cathode 13 are adjacent to each other and laminated in this order from the lower layer side.
  • the light-emitting element ESR includes HTL21, EML22, ETL41, IL42, ETL43, IL44, and ETL45 as the functional layer 12 .
  • the light emitting element ESB includes HTL21, EML22B, ETL43, IL44, and ETL45 as the functional layer 12. As shown in FIG.
  • the light emitting element ESG shown in FIG. 12 has a structure in which the anode 11, HTL 21, EML 22G, ETL 45, and cathode 13 are adjacent to each other and laminated in this order from the lower layer side.
  • the light-emitting element ESG includes HTL 21 , EML 22 G, and ETL 45 as functional layers 12 .
  • the multiple ETLs stacked in each light emitting element ES are referred to as a first ETL, a second ETL, and a third ETL in order from the lower layer side for convenience of explanation.
  • these ILs are referred to as a first IL and a second IL in order from the lower layer side for convenience of explanation.
  • the light emitting element ESR has three layers of ETLs between the cathode 13 and the EML 22, and an IL is provided between each ETL. Therefore, the light emitting element ESR has two layers of IL. Further, in the display device 1, the light emitting element ESB has two layers of ETLs between the cathode 13 and the EML 22, and IL is provided between these ETLs. Therefore, the light emitting element ESR has only one layer of IL. In the display device 1 described above, the light emitting element ESG has only one layer of ETL between the cathode 13 and the EML 22, and no IL is provided in the light emitting element ESG. As described above, in the display device 1, the light emitting element ESR, the light emitting element ESB, and the light emitting element ESG may have different lamination numbers of ETLs.
  • step S4 a method for manufacturing the display device 1 according to this embodiment.
  • the processes other than the process of forming the light emitting element layer 3 are the same as those of the first embodiment. Therefore, only the step of forming the light emitting element layer 3 (step S4) will be described below.
  • FIG. 13 is a flow chart showing an example of the process of forming the light emitting element layer 3 according to this embodiment.
  • FIG. 14 is a sectional view showing an example of steps S24 to S42 shown in FIG.
  • FIG. 15 is a sectional view showing an example of steps S43 to S47 shown in FIG.
  • FIG. 16 is a sectional view showing an example of steps S48 to S52 shown in FIG.
  • step S4 In the step of forming the light-emitting element layer 3 (step S4) according to the present embodiment, as shown in FIG. They are formed in order (steps S21 to S23).
  • a lift-off template R1a in which a region corresponding to the red pixel PR (first pixel) is opened is prepared in the same manner as in step S24 shown in FIGS. It is formed by photolithography (step S24). Specifically, first, a photoresist R1 for a template is formed in a solid manner over the entire pixel region on the HTL 21 serving as the underlying layer. Then, using a mask M1 having openings in regions corresponding to the red pixels PR, the substrate is exposed to ultraviolet rays (UV) and then developed with a developer. Thereby, the template R1a is formed.
  • UV ultraviolet rays
  • a QD film 221R containing red QDs is formed as a red QD film (first QD film) on the HTL 21 on which the template R1a is formed, over the entire pixel region. It is formed solid (step S25).
  • the process up to this point is the same as the process for forming the light emitting element layer 3 shown in FIGS.
  • the QD film 221R on the template R1a is lifted off by removing the template R1a with an organic solvent.
  • the QD film 221R is patterned to form an EML 22R made of the QD film 221R as a red EML (first EML) on the HTL 21 in the red pixel PR (step S41).
  • an electron-transporting material-containing film 411 (first electron-transporting material-containing film) containing an electron-transporting material is formed solidly on the HTL 21 so as to cover the ETL 23R (step S42).
  • the electron-transporting material-containing film 411 is formed on the HTL 21 on which the EML 22R is formed, an electron-transporting material-containing liquid (first electron-transporting material-containing liquid) in a solid manner and removing the solvent.
  • an electron-transporting material-containing liquid containing inorganic nanoparticles 31 containing an amphoteric element is used as the electron-transporting material for the electron-transporting material-containing liquid.
  • a lift-off template R2a in which regions corresponding to blue pixels PB (second pixels) are opened is prepared in the same manner as in step S28 shown in FIGS. It is formed by photolithography (step S43). Specifically, first, a template photoresist R2 is formed in a solid manner over the entire pixel region on the HTL 21 serving as the underlying layer so as to cover the EML 22R and the electron-transporting material-containing film 411 . Then, using a mask M2 having openings in regions corresponding to the blue pixels PB, the substrate is exposed to UV light and then developed with a developer.
  • the inorganic nanoparticles 31 containing an amphoteric element are soluble in an alkaline aqueous solution, and can be patterned using an alkaline aqueous solution. Therefore, it is possible to etch the electron-transporting material-containing film 231 at the same time as opening the photoresist R2. Therefore, in step S33, the photoresist R2 and the electron-transporting material-containing film 411 in the blue pixel PB are simultaneously etched away by development using the developer. As a result, the template R2a is formed, which exposes only the HTL 21 of the blue pixel PB serving as the underlying layer.
  • step S44 on the HTL 21 on which the template R2a, the ETL 23R and the electron-transporting material-containing film 411 are formed, similar to step S29 shown in FIGS. 4 and 6, blue QDs are formed as a blue QD film (second QD film)
  • the QD film 221B including the QD film 221B is formed all over the pixel region (step S44).
  • step S45 the QD film 221B on the template R2a is lifted off by removing the template R2a with an organic solvent.
  • the QD film 221B is patterned to form an EML 22B made of the QD film 221B as a blue EML (second EML) on the HTL 21 in the blue pixel PB (step S45).
  • an IL42 is selectively formed as the first IL in the light emitting element ESR on the electron-transporting material-containing film 411 in the red pixel PR (step S46).
  • the case where the mask M1′ having openings in the regions corresponding to the red pixels PR is used for forming the IL42 is illustrated as an example, but the IL42 may be formed by photolithography using a photoresist. Good thing goes without saying.
  • step S45 the IL42 may be formed by leaving a part of the template R2a (resist). Further, in step S45, the residue (resist residue) of the template R2a left by the lift-off process may be used as the island-shaped IL42. At this time, the template R2a of the green pixel PG may be completely removed or may remain. The template R2a remaining in the green pixel PG is removed by a developer in step S48, which will be described later.
  • an electron-transporting material-containing film 431 containing an electron-transporting material (second electron-transporting material containing film) is formed solidly (step S47).
  • the electron-transporting material-containing film 431 is an electron-transporting material-containing liquid containing an electron-transporting material (second electron-transporting material) and a solvent ( Second electron-transporting material-containing liquid) is applied in a solid manner and the solvent is removed.
  • an electron-transporting material-containing liquid containing inorganic nanoparticles 31 containing an amphoteric element is also used as the electron-transporting material for the electron-transporting material-containing liquid.
  • a lift-off template R3a having an opening corresponding to the green pixel PG (third pixel) is prepared in the same manner as in step S32 shown in FIGS. It is formed by photolithography (step S48). Specifically, first, a template photoresist R3 is formed on the electron-transporting material-containing film 431 in a solid manner over the entire pixel region. Next, using a mask M3 having openings in regions corresponding to the green pixels PG, the substrate is exposed to UV light and then developed with a developer.
  • An electron-transporting material-containing film 431 is laminated on the electron-transporting material-containing film 411 in the green pixel PG. Since the electron-transporting material-containing film 411 and the electron-transporting material-containing film 431 each contain the inorganic nanoparticles 31 containing an amphoteric element as described above, they can be patterned using an alkaline aqueous solution. Therefore, in step S48, the photoresist R3 in the green pixel PB, the electron-transporting material-containing film 411 and the electron-transporting material-containing film 431 are simultaneously etched away by development with the developer.
  • the template R3a exposing only the HTL 21 of the blue pixel PG serving as the underlying layer is formed, and the electron-transporting material-containing film 411 and the electron-transporting material-containing film 431 are patterned.
  • the ETL 41 made of the electron-transporting material-containing film 411 is formed as the first ETL of the light-emitting element ESR
  • the electron-transporting material-containing film 431 is formed as the second ETL of the light-emitting element ESR.
  • An ETL 43 consisting of is formed.
  • an ETL 43 made of the electron-transporting material-containing film 431 is formed as the first ETL of the light-emitting element ESB.
  • a QD film 221G containing green QDs is formed as a green QD film (third QD film) over the entire pixel region in the same manner as in step S33 shown in FIGS. It is formed solid (step S49).
  • step S50 the QD film 221G on the template R3a is lifted off by removing the template R3a with an organic solvent.
  • the QD film 221G is patterned to form an EML 22G made of the QD film 221G as a green EML (third EML) on the HTL 21 in the green pixel PG (step S50).
  • the second IL and the light emitting element in the light emitting element ESR are formed on the electron-transporting material-containing film 431 in the red pixel PR and the blue pixel PB.
  • IL44 is selectively formed as the first IL in the ESB (step S51).
  • the case where the mask M4 is used to form the IL 44 is illustrated as an example, but the IL 44 may be formed by photolithography using a photoresist. Alternatively, IL44 may be formed in the same manner as IL42 using template R3a.
  • an ETL 45 is solidly formed by a coating method or the like so as to cover the IL 44 in the red pixel PR, the EML 22G in the green pixel PG, and the IL 44 in the blue pixel PB (step S52).
  • the electron-transporting material-containing film 233 is formed by applying an electron-transporting material-containing liquid (third electron-transporting material-containing liquid) containing an electron-transporting material and a solvent onto the IL 24 and removing the solvent. can be formed with
  • the cathode 13 is formed on the ETL 45 in the same manner as in step S38 shown in FIG. 4 (step S53).
  • the light emitting element layer 3 including the light emitting element ESR, the light emitting element ESB, and the light emitting element ESG shown in FIG. 12 can be formed.
  • IL42 and IL44 Materials similar to IL24 in Embodiments 1 to 5 can be used for IL42 and IL44. Also, for ETL41, ETL43, and ETL45, materials similar to those of ETL23 and ETL25 in Embodiments 1 to 5 can be used.
  • FIG. 12 and FIGS. 14 to 16 illustrate the case where the IL 42 and IL 44 are thin films as an example, the present embodiment is not limited to this. Both IL42 and IL44 may be island-shaped, or one of IL42 and IL44 may be thin film-shaped and the other may be island-shaped.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of the laminated structure of the light emitting element ES according to this embodiment.
  • the light-emitting element ES shown in FIG. 17 has a configuration in which an anode 11, HTL21, EML22, ETL51, ETL52, IL53, ETL54, ETL55, and a cathode 13 are stacked in this order from the lower layer side.
  • the IL may be provided between at least one carrier-transporting layer and at least one other carrier-transporting layer among the plurality of carrier-transporting layers. is not necessarily provided.
  • the display device 1 having high luminous efficiency and high reliability can be provided as a light emitting device.
  • FIG. 17 illustrates the case where the IL 53 is provided between the ETL 52 and the ETL 54 as an example, but the present embodiment is not limited to this.
  • the IL may be provided at least one of between ETL51 and ETL52, between ETL52 and ETL54, and between ETL54 and ETL55. Also, as described above, the number of ETL layers and the number of IL layers are not particularly limited. Moreover, each IL may be in the form of a thin film or may be in the form of islands. Alternatively, a thin film IL and an island IL may be provided.
  • IL24 Materials similar to IL24 in Embodiments 1 to 5 and IL42 and IL44 in Embodiment 6 can be used for the IL (eg, IL53).
  • IL53 Materials similar to ETL51, ETL54 and ETL55, materials similar to ETL23 and ETL25 in Embodiments 1 to 5 and ETL41, ETL43 and ETL45 in Embodiment 6 can be used.
  • the IL only needs to be provided between at least one carrier-transporting layer and at least one other carrier-transporting layer adjacent to the carrier-transporting layer among the plurality of carrier-transporting layers. . Therefore, the IL may be provided at least partly between the EML 22 and the carrier transport layer (for example, ETL 51) adjacent to the EML 22.
  • the QD layer is not in contact with an insulating material.
  • the IL is preferably provided only between at least one carrier-transporting layer and at least one other carrier-transporting layer among the plurality of carrier-transporting layers.
  • IL has ETL51, ETL52, ETL54, and ETL55 as ETLs, for example, between ETL51 and ETL52, between ETL52 and ETL54, between ETL54 and ETL55, More preferably, it is provided only in at least one.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of the laminated structure of the light emitting element ES according to this embodiment.
  • the first electrode is the cathode 13
  • the second electrode is the anode 11
  • the case where a plurality of ETLs are provided as carrier transport layers between the cathode 13 and the EML 22 is taken as an example.
  • the present disclosure is not limited to this, the first electrode is the anode 11, the second electrode is the cathode 13, the functional layer 12 is between the anode 11 and the EML 22, the carrier transport layer , may include multiple HTLs.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing an example of the laminated structure of the light emitting element ES according to this embodiment.
  • the light emitting element ES includes a cathode 13, ETL71, EML22, HTL81 (first HTL, first carrier transport layer), IL82, HTL83 (second HTL, second carrier transport layer), and the anode 11 are adjacent to each other and laminated in this order from the lower layer side. Therefore, the cathode 13, which is a lower layer electrode, functions as a so-called pixel electrode (island-shaped lower layer electrode), and is provided on the substrate 2 in an island shape for each light emitting element ES (in other words, for each pixel).
  • the anode 11, which is an upper layer electrode is commonly provided for all light emitting elements ES (in other words, all pixels) as a common electrode (common upper electrode).
  • the light emitting element ES functions as a light source for lighting each pixel.
  • the present embodiment is not limited to this. good too. That is, the light emitting element ES may have an inverted structure as shown in FIG. 18, or may have a conventional structure.
  • the carrier balance changes depending on the combination of materials, layer thicknesses, energy levels, etc. of each layer (functional layer) between the anode 11 and the cathode 13 .
  • the carrier mobility of organic materials is lower than that of inorganic materials.
  • the layer thickness changes the distribution of the voltage applied to each layer changes, so the balance of carriers injected into the EML 22 changes.
  • the light emitting element ES is a QLED
  • the light emitting element ES may be a QLED, an OLED (organic light emitting diode) or an IOLED (inorganic light emitting diode).
  • the EML 22 is formed of organic or inorganic light-emitting materials, such as small-molecule fluorescent (or phosphorescent) dyes, metal complexes, and the like.
  • the HTL 81 and the HTL 83 are provided with the IL 82 interposed therebetween. Therefore, when the amount of injected holes is larger than the amount of injected electrons in the EML 22 (for example, when the ETL has a lower carrier mobility than the HTL), the electrons between the HTL 81 and the HTL 83 Injection volume can be reduced. As a result, excessive hole injection from the anode 11 to the EML 22 can be suppressed, and carrier balance can be improved. As a result, even in this embodiment, the rate of non-radiative recombination in the EML 22 can be reduced, and the luminous efficiency can be improved. Therefore, in this embodiment as well, for example, the display device 1 with high luminous efficiency and high reliability can be provided as a light emitting device.
  • IL82 the same material as IL24 in Embodiments 1 to 5, IL42 and IL44 in Embodiment 6, and IL53 in Embodiment 7 can be used.
  • ETL71 materials similar to ETL23 and ETL25 in Embodiments 1 to 5, ETL41, ETL43 and ETL45 in Embodiment 6, and ETL51, ETL54 and ETL55 in Embodiment 7 can be used.
  • HTL81 and HTL83 can be made of the same material as HTL21 in the first to seventh embodiments.
  • the IL overlaps with at least one carrier-transporting layer among the plurality of carrier-transporting layers (HTLs in this embodiment) and the carrier-transporting layer. It may be provided at least partly between at least one other carrier transport layer. Therefore, also in this case, the IL may be formed in a thin film shape or in an island shape between a plurality of HTLs laminated with the IL therebetween.
  • the ionization potential ( ⁇ 21) of HTL81 is indicated by the absolute value of the energy difference between the vacuum level Evac and the top of the valence band of HTL81
  • the ionization potential ( ⁇ 22) of HTL83 is the difference between the vacuum level Evac and the top of the valence band of HTL83. is indicated by the absolute value of the energy difference between
  • At least one HTL among the plurality of HTLs is an inorganic nanoparticle having a carrier-transporting property (in this case, a hole-transporting property).
  • an insulating polymer examples include nanoparticles of the inorganic materials exemplified as the hole-transporting material in the first embodiment.
  • the insulating polymer the insulating polymer 32 exemplified in the fourth embodiment can be used.
  • the HTL may contain at least one of a fluorine-based organic ligand and an inorganic ligand as a ligand.
  • the number of HTL layers and the number of IL layers are not particularly limited.
  • the HTL may be laminated with three or more layers, and may have two or more IL layers.
  • each IL may be thin film-like or island-like.
  • a thin film IL and an island IL may be provided.
  • the IL may be provided, for example, at least partially between the EML 22 and the HTL (eg, HTL 81) adjacent to the EML 22.
  • the IL has a plurality of HTLs as a carrier transport layer as described above, at least one HTL among the plurality of HTLs and other HTLs is preferably provided only between at least one HTL of
  • the functional layer 12 may include multiple ETLs as carrier transport layers between the EML 22 and the cathode 13 and multiple HTLs as carrier transport layers between the EML 22 and the anode 11 .
  • the IL formation position may be determined based on the current amount, carrier balance, and the like, and at least one IL may be provided in at least a portion between the HTLs or at least a portion between the ETLs.
  • the light-emitting element ES may have either the anode 11 or the cathode 13 as the upper electrode and the lower-layer electrode. You may have a structure.
  • the light-emitting device according to the present disclosure is a display device and the light-emitting device includes a plurality of light-emitting elements ES has been described as an example.
  • the light emitting device according to the present disclosure is not limited to this.
  • the light-emitting device may include at least one light-emitting element ES according to the present disclosure, and the light-emitting device may be, for example, a lighting device.
  • 1 display device 11 anode (first electrode or second electrode, lower layer electrode or upper layer electrode) 13 cathode (first electrode or second electrode, lower layer electrode or upper layer electrode) 21, 81, 83 HTL (carrier transport layer) 22, 22R, 22G, 22B, 41, 43, 45 EML (light emitting layer) 23, 23R, 23G, 23B, 25, 41, 43, 45, 51, 52, 54, 55, 71 ETL (carrier transport layer) 24, 42, 44, 53, 82 IL 31 inorganic nanoparticles 32 insulating polymer 33 ligands

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Abstract

発光デバイスは、発光素子(ES)を少なくとも1つ備え、発光素子(ES)は、陰極(13)と、陽極(11)と、EML(22)と、陰極(13)とEML(22)の間に設けられたETL(23)およびETL(25)と、これらETL(23)とETL(25)との間の少なくとも一部に設けられたIL(24)と、を備えている。

Description

発光デバイスおよびその製造方法
 本開示は、キャリア輸送層を備えた発光デバイスおよびその製造方法に関する。
 例えば特許文献1~3には、電極と発光層との間に複数の電子輸送層が設けられた発光デバイスが開示されている。
 特許文献1は、有機電子輸送層を2層以上設け、無機電子注入層に接して設けられる有機電子輸送層に金属フタロシアニン化合物を含有させることで、陰極をスパッタで形成する際の有機層へのダメージを防止するとともに電子注入効率を向上させている。
 特許文献2は、長寿命で高発光効率な発光素子を得るために、電子輸送層を2層以上設け、発光層の電子親和力の絶対値≧発光層に隣接する電子輸送層の電子親和力の絶対値かつ陰極の仕事関数の絶対値≧最も陰極側の電子輸送層の電子親和力の絶対値としている。
 特許文献3は、発光層と陰極との間に、電子輸送材料を含む電子輸送層と、電子輸送材料と共に有機金属錯体化合物を含む、発光層側混合層および陰極側混合層と、を含む多層型電子輸送層を設けることで、電子注入効率を向上させ、駆動電圧の低下を図っている。
日本国特開2000-340364号 日本国特開2016-26416号 日本国特開2016-143797号
 しかしながら、発光デバイスにおいて、電子および正孔のうち何れか一方が過剰になると、オージェ過程等の発光を伴わない非放射再結合の割合が増え、発光素子の発光効率が低下する。
 このため、発光効率を向上させるためには、過剰なキャリア電流を抑えて、キャリアバランスを向上させることで、発光層内での非放射再結合の割合を下げることが望ましい。
 本開示の一態様は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャリアバランスを従来よりも向上させることができる発光デバイスおよびその製造方法を提供することにある。
 上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光デバイスは、互いに対向する第1電極および第2電極と、上記第1電極と上記第2電極との間に設けられた発光層とを有する発光素子を少なくとも1つ備え、少なくとも1つの上記発光素子は、上記第1電極と上記発光層との間に積層された、複数のキャリア輸送層と、少なくとも1つの絶縁層と、を備え、上記絶縁層は、上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間の少なくとも一部に設けられている。
 上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光デバイスの製造方法は、少なくとも1つの発光素子を形成する発光素子形成工程を含み、上記発光素子形成工程は、下層電極を形成する工程と、発光層を形成する工程と、上層電極を形成する工程と、を含むとともに、上記下層電極を形成する工程と上記発光層を形成する工程との間、または、上記発光層を形成する工程と上記上層電極を形成する工程との間に、第1キャリア輸送層を形成する工程と、上記第1キャリア輸送層上の少なくとも一部に絶縁層を形成する工程と、上記絶縁層を挟んで上記第1キャリア輸送層上に第2キャリア輸送層を形成する工程と、を含む。
 本開示の一態様によれば、キャリアバランスを従来よりも向上させることができる発光デバイスおよびその製造方法を提供することができる。
実施形態1に係る発光デバイスの要部の概略構成の一例を示す断面図である。 図1に示す発光素子の積層構造の一例を示す断面図である。 実施形態1に係る表示装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図3に示すステップS4の一例を示すフローチャートである。 図4に示すステップS24~ステップS27の一例を示す断面図である。 図4に示すステップS28~ステップS31の一例を示す断面図である。 図4に示すステップS32~ステップS37の一例を示す断面図である。 実施形態2に係る発光素子の積層構造の一例を示す断面図である。 実施形態3に係る発光素子における各層の電子親和力の関係を示すエネルギー図である。 実施形態4に係る発光素子の積層構造の一例を示す断面図である。 実施形態5に係る発光素子の積層構造の一例を示す断面図である。 実施形態6に係る表示装置における発光素子層の一例を示す断面図である。 実施形態6に係る発光素子層の形成工程の一例を示すフローチャートである。 図13に示すステップS24~ステップS42の一例を示す断面図である。 図13に示すステップS43~ステップS47の一例を示す断面図である。 図13に示すステップS48~ステップS52の一例を示す断面図である。 実施形態7にかかる発光素子の積層構造の一例を示す断面図である。 実施形態8にかかる発光素子の積層構造の一例を示す断面図である。
 本開示の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、先に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、実施形態2以降の実施形態では、先に説明した実施形態との相異点について説明する。なお、特に説明がない場合でも、実施形態2以降の実施形態において、先に説明した実施形態と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。また、以下、2つの数AおよびBについての「A~B」という記載は、特に明示されない限り、「A以上かつB以下」を意味するものとする。
 〔実施形態1〕
 本開示の一実施形態について図1~図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下では、本実施形態に係る発光デバイスが表示装置である場合を例に挙げて説明する。
 (表示装置の概略構成)
 図1は、本実施形態に係る表示装置1(発光デバイス)の要部の概略構成の一例を示す断面図である。
 表示装置1は、複数の画素Pを有している。各画素Pには、それぞれ発光素子ESが設けられている。図1に示す表示装置1は、基板2として、駆動素子層が形成されたアレイ基板を備え、該基板2上に、発光波長が異なる複数の発光素子ESを含む発光素子層3、封止層4、機能フィルム5が、この順に積層された構成を有している。なお、本実施形態では、表示装置1の発光素子ESから基板2に向かう方向を「下方向」とし、表示装置1の基板2から発光素子ESに向かう方向を「上方向」として記載する。また、本実施形態では、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されている層を「下層」と称し、比較対象の層よりも後のプロセスで形成されている層を「上層」と称する。
 図1に示す表示装置1は、画素Pとして、赤色光を発する赤色画素PRと、緑色光を発する緑色画素PGと、青色光を発する青色画素PBとを含む。各画素Pの間には、例えば、下層電極(図1に示す例では陽極11)のエッジを覆うエッジカバーとして機能するとともに、隣り合う画素を仕切る画素分離膜として機能する、絶縁性のバンクBKが設けられている。
 表示装置1は、発光波長が異なる複数の発光素子ESを備えている。表示装置1は、上記複数の発光素子ESとして、赤色発光素子ESR(第1発光素子)と、青色発光素子ESB(第2発光素子)と、緑色発光素子ESG(第3発光素子)と、を備えている。赤色発光素子ESRは赤色光(第1の色の光)を発する。青色発光素子ESBは、青色光(第2の色の光)を発する。緑色発光素子ESGは緑色光(第3の色の光)を発する。
 赤色画素PR(第1画素)には、発光素子ESとして、赤色発光素子ESRが設けられている。青色画素PB(第2画素)には、発光素子ESとして、青色発光素子RSBが設けられている。緑色画素PG(第3画素)には、発光素子ESとして、緑色発光素子ESGが設けられている。
 本開示では、これら赤色発光素子ESR、緑色発光素子ESG、および青色発光素子ESBを特に区別する必要がない場合、これら赤色発光素子ESR、緑色発光素子ESG、および青色発光素子ESBを総称して単に「発光素子ES」と称する。同様に、本開示では、赤色画素PR、緑色画素PG、および青色画素PBを特に区別する必要がない場合、これら赤色画素PR、緑色画素PG、および青色画素PBを総称して単に「画素P」と称する。
 発光素子層3は、画素P毎に設けられた、上記複数の発光素子ESを備え、基板2上に、これら発光素子ESの各層が積層された構造を有している。
 基板2は、発光素子ESの各層を形成するための支持体として機能する。基板2は、アレイ基板である。基板2は、例えば、ベース基板としての絶縁性基板上に、複数のTFT(薄膜トランジスタ)を有するTFT層(薄膜トランジスタ層)が設けられた構成を有している。
 絶縁性基板は、例えば、ガラス、石英、セラミックス等の無機材料からなる無機基板であってもよく、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の樹脂を主成分とする可撓性基板であってもよい。絶縁性基板が可撓性基板である場合、絶縁性基板は、ポリイミド膜等の樹脂膜(樹脂層)で構成されていてもよく、二層の樹脂膜とこれら樹脂膜で挟まれた無機絶縁膜とで構成されていてもよい。
 また、絶縁性基板の表面には、水、酸素等の異物がTFT層および発光素子層3に侵入することを防ぐためのバリア層が設けられていてもよい。このようなバリア層は、例えば、CVD(化学気相成長)法により形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で構成することができる。
 TFT層には、発光素子ESを制御する画素回路および該画素回路に接続する複数の配線が形成されている。画素回路は、表示領域に、各画素Pに対応して、画素P毎に設けられている。画素回路は、複数のTFTを備えている。これら複数のTFTは、ゲート配線およびソース配線等の配線を含む複数の配線に電気的に接続されている。これらTFTとしては、従来公知の構造を採用することができ、その構造は、特に限定されるものではない。
 TFT層の表面には、上記複数のTFTの表面を平坦化するように、これら複数のTFTを覆う平坦化膜が設けられている。平坦化膜は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の有機絶縁材料によって構成することができる。
 発光素子層3は、上記平坦化膜上に設けられた複数の陽極11と、陰極13と、これら陽極11と陰極13との間に設けられた機能層12と、各陽極11のエッジを覆う絶縁性のバンクBKと、を備えている。本実施形態では、互いに対向する陽極11と陰極13との間の層を総称して機能層12と称する。
 なお、図1では、陽極11が下層電極であり、陰極13が、機能層12およびバンクBKを介して下層電極よりも上層に設けられた上層電極である場合を例に挙げて図示している。以下、図1に示すように、陽極11が下層電極であり、陰極13が上層電極である場合を例に挙げて説明する。しかしながら、表示装置1は、これに限定されるものではなく、陰極13が下層電極であり、陽極11が上層電極であってもよい。
 下層電極である陽極11は、いわゆる画素電極(島状下層電極)として機能し、基板2上に、発光素子ES毎(言い替えれば、画素毎)に島状に設けられる。上層電極である陰極13は、共通電極(共通上部電極)として、全発光素子ES(言い替えれば全画素)に共通に設けられる。発光素子ESは、上記各画素を点灯させる光源として機能する。
 バンクBKは、パターン化された下層電極のエッジを覆うエッジカバーとして用いられるとともに、画素分離膜として機能する。バンクBKには、絶縁性有機材料を用いることができる。上記絶縁性有機材料は、感光性樹脂を含むことが好ましい。上記絶縁性有機材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。バンクBKは、各画素Pを囲むように、平面視で例えば格子状に形成されている。
 発光素子層3には、陽極11、機能層12、および陰極13を含む発光素子ESが、各画素Pに対応してそれぞれ設けられている。下層電極である陽極11は、それぞれ、基板2のTFTと電気的に接続されている。
 機能層12は、少なくとも、発光層と、陽極11および陰極13のうち少なくとも一方の電極(第1電極)と上記発光層との間に積層された複数のキャリア輸送層と、少なくとも1つの絶縁層と、を備えている。上記第1電極は、陰極13であってもよく、陽極11であってもよい。したがって、機能層12は、陰極13と発光層との間に、上記複数のキャリア輸送層として、複数の電子輸送層を備えていてもよく、陽極11と発光層との間に、上記複数のキャリア輸送層として、複数の正孔輸送層を備えていてもよい。勿論、陰極13と発光層との間に複数の電子輸送層を備え、陽極11と発光層との間に複数の正孔輸送層を備えていてもよい。
 絶縁層は、上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間の少なくとも一部に設けられている。
 以下、電子輸送層を「ETL」と記し、正孔輸送層を「HTL」と記す。また、発光層を「EML」と記し、絶縁層を「IL」と記す。また、陽極11および陰極13のうち第1電極とは異なる他方の電極を第2電極とする。
 本実施形態では、一例として、上記第1電極が陰極13であり、機能層12が、陰極13とEMLとの間に、上記複数のキャリア輸送層として複数のETLを備え、これらETLの間にILが設けられている場合を例に挙げて説明する。
 図1に示す赤色発光素子ESRは、基板2側から、陽極11(第2電極)、HTL21、EML22R、ETL23R(第1ETL、第1キャリア輸送層)、IL24、ETL25(第2ETL、第2キャリア輸送層)、陰極13(第1電極)が、この順に積層された構成を有している。また、図1に示す緑色発光素子ESGは、基板2側から、陽極11、HTL21、EML22G、ETL23G(第1ETL、第1キャリア輸送層)、IL24、ETL25(第2ETL、第2キャリア輸送層)、陰極13が、この順に積層された構成を有している。図1に示す青色発光素子ESBは、基板2側から、陽極11、HTL21、EML22B、ETL23B(第1ETL、第1キャリア輸送層)、IL24、ETL25(第2ETL、第2キャリア輸送層)、陰極13が、この順に積層された構成を有している。本実施形態では、各発光素子ESにおいて積層された複数のETLを、説明の便宜上、下層側から順に、第1ETL、第2ETLと称する。
 EML22Rは、赤色光を発する赤色EMLであり、赤色画素PRに、島状に形成されている。EML22Bは、青色光を発する青色EMLであり、青色画素PBに、島状に形成されている。EML22Gは、緑色光を発する緑色EMLであり、緑色画素PGに、島状に形成されている。これらEML22R、EML22G、およびEML22Bは、図1に示すように互いに接していてもよく、互いに離れていてもよい。
 また、本実施形態において、各発光素子ESにおける第1ETLである、ETL23R、ETL23G、およびETL23Bは、それぞれ、発光素子ES毎に設けられた島状の個別ETL(個別キャリア輸送層)である。ETL23Rは、赤色画素PRに、島状に形成されている。ETL23Bは、青色画素PBに、島状に形成されている。ETL23Gは、緑色画素PGに、島状に形成されている。これらETL23R、ETL23G、およびETL23Bも、図1に示すように互いに接していてもよく、互いに離れていてもよい。
 本開示では、EML22R、EML22G、およびEML22Bを特に区別する必要がない場合、これらEML22R、EML22G、およびEML22Bを総称して単に「EML22」と称する。同様に、本開示では、ETL23R、ETL23G、およびETL23Bを特に区別する必要がない場合、これらETL23R、ETL23G、およびETL23Bを総称して単に「ETL23」あるいは「第1ETL」と称する。
 一方、本実施形態において、HTL21およびETL25(第2ETL)は、それぞれ、全発光素子ESに共通して設けられた共通キャリア輸送層である。また、HTL21は、全発光素子ESに共通して設けられた共通絶縁層である。
 なお、発光素子ESの上記各層の構成については、後で詳細に説明する。
 発光素子層3は、封止層4で覆われている。封止層4は透光性を有し、例えば、下層側(つまり、発光素子層3側)から順に、第1無機封止膜61、有機封止膜62、および第2無機封止膜63を備えている。但し、これに限定されず、封止層4は、無機封止膜の単層、または、有機封止膜および無機封止膜の5層以上の積層体で形成されてもよい。また、封止層4は、例えば、封止ガラスであってもよい。発光素子ESが封止層4で封止されていることで、発光素子ESへの水、酸素等の浸透を防ぐことができる。
 第1無機封止膜61および第2無機封止膜63は、それぞれ、例えば、CVD(化学蒸着)法により形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で形成することができる。有機封止膜62は、第1無機封止膜61および第2無機封止膜63よりも厚い透光性有機膜であり、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の塗布可能な感光性樹脂で形成することができる。
 なお、表示装置1は、図1に示すように、封止層4上に、例えば、光学補償機能、タッチセンサ機能、保護機能の少なくとも1つを有する機能フィルム5を備えていてもよい。
 (発光素子ESの概略構成)
 図2は、図1に示す発光素子ESの積層構造の一例を示す断面図である。
 図1および図2に示すように、本実施形態に係る発光素子ESは、それぞれ、陽極11、HTL21、EML22、ETL23(第1ETL)、IL24、ETL25(第2ETL)、および陰極13が、互いに隣接して、下層側からこの順に積層された構成を有している。発光素子ESは、機能層12として、HTL21、EML22、ETL23、IL24、およびETL25を備えている。
 陽極11および陰極13は、図示しない電源(例えば直流電源)と接続されることで、それらの間に電圧が印加されるようになっている。陽極11および陰極13は、それぞれ導電性材料を含み、それぞれ、HTL21およびETL25と電気的に接続されている。
 陽極11(第2電極)は、電圧が印加されることにより、正孔(ホール)をEML22に供給する電極である。陰極13(第1電極)は、電圧が印加されることにより、電子をEML22に供給する電極である。
 陽極11および陰極13の少なくとも一方は透光性電極である。なお、陽極11および陰極13の何れか一方は、光反射性を有する、いわゆる反射電極であってもよい。発光素子ESは、透光性電極側から光を取り出すことが可能である。
 例えば、発光素子ESが、上層電極側から光を放射するトップエミッション型の発光素子である場合、上層電極に透光性電極が使用され、下層電極に反射電極が使用される。一方、発光素子ESが、下層電極側から光を放射するボトムエミッション型の発光素子である場合、下層電極に透光性電極が使用され、下層電極に反射電極が使用される。
 透光性電極は、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム亜鉛)、AgNW(銀ナノワイヤ)、MgAg(マグネシウム-銀)合金の薄膜、Ag(銀)の薄膜等の、導電性の透光性材料で形成される。
 一方、反射電極は、例えば、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)等の金属、それら金属を含む合金等の、導電性の光反射性材料で形成される。なお、上記透光性材料からなる層と上記光反射性材料からなる層とを積層することで反射電極としてもよい。
 HTL21は、正孔輸送性材料を含み、陽極11から供給された正孔をEML22に輸送する層である。上記正孔輸送性材料は、有機材料であってもよく、無機材料であってもよい。
 上記正孔輸送性材料が有機材料である場合、該有機材料としては、例えば、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン))](TFB)、PEDOT‐PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸))、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVK)等の導電性の高分子材料が挙げられる。また、上記正孔輸送性材料が無機材料である場合、該無機材料としては、例えば、NiO、MoO、MgO、MgNiO、LaNiO等が挙げられる。これら正孔輸送性材料は、一種類のみを用いてもよいし、適宜二種類以上を混合して用いてもよい。
 EML22は、発光材料を含み、陽極11から輸送された正孔と、陰極13から輸送された電子との再結合により光を発する。本実施形態に係る発光素子ESは、量子ドット発光ダイオード(QLED)であり、EML22は、発光材料として、発光色に応じたナノサイズの量子ドット(以下、「QD」と記す)を含んでいる。
 QDは、最大幅が100nm以下の無機ナノ粒子からなるドットである。QDは、一般的に、その組成が半導体材料由来であることから、半導体ナノ粒子と称される場合がある。また、QDは、その構造が例えば特定の結晶構造を有することから、ナノクリスタルと称される場合もある。
 QDの形状は、上記最大幅を満たす範囲であればよく、特に制約されず、球状の立体形状(円状の断面形状)に限定されるものではない。例えば、多角形状の断面形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、表面に凹凸を有す立体形状でもよく、または、それらの組合せでもよい。
 QDは、コア型であってもよく、コアとシェルとを含む、コアシェル型あるいはコアマルチシェル型であってもよい。また、QDは、二成分コア型、三成分コア型、四成分コア型であってもよい。なお、QDは、ドープされたナノ粒子を含んでいてもよく、または、組成傾斜した構造を備えていてもよい。
 コアは、例えば、Si、Ge、CdSe、CdS、CdTe、InP、GaP、InN、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdSeTe、GaInP、ZnSeTe等で構成することができる。シェルは、例えば、CdS、ZnS、CdSSe、CdTeSe、CdSTe、ZnSSe、ZnSTe、ZnTeSe、AIP等で構成することができる。
 QDは、粒子の粒径、組成等によって、発光波長を種々変更することができる。上記QDは、可視光を発光するQDであり、QDの粒径および組成を適宜調整することによって、発光波長を、青色波長域~赤色波長域まで制御することが可能である。
 このように、QDは、例えば、青色光を発する青色QDであってもよく、緑色光を発する緑色QDであってもよく、赤色光を発する赤色QDであってもよい。
 EML22Rは、QDとして赤色QDを含んでいる。EML22Gは、QDとして緑色QDを含んでいる。EML22Bは、QDとして青色QDを含んでいる。同一の発光素子ES(同一の画素P)は、同種のQDを備えている。
 ここで、青色光とは、例えば、400nm以上、500nm以下の波長帯域に発光ピーク波長を有する光である。また、上記緑色光とは、例えば、500nmを超えて、600nm以下の波長帯域に発光ピーク波長を有する光である。また、上記赤色光とは、600nmを超得て、780nm以下の波長帯域に発光ピーク波長を有する光である。
 このように、本実施形態に係るEML22は、QDを含むQD発光層である。本実施形態に係る発光素子ESは、陽極11と陰極13との間の駆動電流によって電子と正孔とがEML22内で再結合し、これによって生じた励起子が、QDの伝導帯準位から価電子帯準位に遷移する過程で光を放出する。
 ETL23およびETL25は、電子輸送性を有し、陰極13から供給された電子をEML22に輸送(注入)する層である。本実施形態では、ETL25(第2ETL)が、陰極13から供給された電子をETL23(第1ETL)に輸送し、ETL23が、ETL25から輸送された電子をEML22に輸送する。
 これらETL23およびETL25の材料には、例えば、ZnO、MgZnO、TiO、Ta、SrTiO、ZrO、Ta等の電子輸送性材料が用いられる。上記電子輸送性材料には、多くの場合、上述したように無機材料が用いられる。しかしながら、上記電子輸送性材料は、これに限定されるものではなく、有機材料であってもよい。上記電子輸送性材料が有機材料である場合、該有機材料としては、例えば、1,3,5-トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBi)、3-(ビフェニル-4-イル)-4-フェニル-5-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-4H-1,2,4-トリアゾール(TAZ)、バソフェナントロリン(Bphen)、及び、トリス(2,4,6-トリメチル-3-(ピリジン-3-イル)フェニル)ボラン(3TPYMB)等が挙げられる。これら電子輸送性材料は、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いてもよい。
 ETL23とETL25との間には、これらETL23とETL25とに隣接して、透光性を有するIL24が設けられている。言い換えれば、IL24は、ETL23とETL25とで挟持されている。本実施形態に係るIL24は、ETL23とETL25との間の領域全体に、薄膜状に形成されている。なお、IL24の層厚は、20nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。
 前述したように、表示装置等の発光デバイスにおいて、電子および正孔のうち何れか一方が過剰になると、オージェ過程等の発光を伴わない非放射再結合の割合が増え、発光素子の発光効率が低下する。
 このため、発光効率を向上させるためには、過剰なキャリア電流を抑えて、キャリアバランスを向上させることで、EML内での非放射再結合の割合を下げることが望ましい。
 電界発光素子は、多くの場合、ETLと比較して、HTLのキャリア移動度が低い傾向にある。このため、EMLにおいて、正孔の注入量よりも電子の注入量の方が多く、電子の供給過多、正孔の不足が問題となることが多い。電子が過剰になると、光として取り出される電子-正孔再結合以外にオージェ過程等の発光を伴わない電子-正孔再結合の発生確率が高くなり、電界発光素子の発光効率が低下する。さらには、オーバーフローした電子がHTLでの電気化学反応を誘発し、電界発光素子の信頼性、さらには、該電界発光素子を備えた発光デバイスの信頼性を低下させる。
 本実施形態によれば、ETL23とETL25とがIL24を挟んで設けられていることで、ETL23とETL25との間での電子注入量を減らし、陰極13からEML22への過剰な電子注入を抑制して、キャリアバランスを向上させることができる。この結果、EML22内での非放射再結合の割合を下げ、発光効率の向上を実現することができる。このため、本実施形態によれば、発光デバイスとして、例えば、発光効率および信頼性が高い表示装置1を提供することができる。
 また、上記したようにIL24が、ETL23と、該ETL23に重畳するETL25との間の領域全体に薄膜状に形成されていることで、局所的な電流集中を抑制することができ、上記表示装置1の信頼性をより向上させることができる。
 IL24は、透光性を有していればよいが、透明であることが、好ましい。IL24の材料としては、透光性を有する、公知の各種絶縁材料を用いることができる。このような絶縁材料としては、例えば、SiO(酸化シリコン)、SiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の無機絶縁材料;エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素化合物等の有機絶縁材料;が挙げられる。これら絶縁材料は、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いてもよい。
 IL24が、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、水溶性樹脂、スチレン樹脂等の、感光性を有する感光性絶縁材料を含むことで、IL24のパターニングを容易に行うことができ、キャリア注入経路の制御並びにキャリアの移動度の調整を容易に行うことができる。
 また、IL24は、その少なくとも一部に、有機溶媒に対する撥液性を有する撥液性材料を含むことが好ましい。IL24は、例えば、有機溶媒に対する撥液性を有する撥液性材料で形成されていてもよく、表面に、そのような撥液性材料による撥液処理が施されていてもよい。言い換えれば、IL24は、撥液処理された表面を有していてもよい。
 これにより、ETL25の形成時に、該ETL25の塗布液に含まれる有機溶媒が、ETL23、さらには該ETL23を介して、該ETL23よりも下層側の層(例えば、EML22)に浸透することを防止することができる。このため、例えば、ETL25の塗布液に含まれる有機溶媒によって、ETL23、さらには、例えばEML22等、ETL23よりも下層側の層がダメージを受けることを防止することができる。
 また、上記の構成によれば、ETL23の塗布液とETL25の塗布液とにそれぞれ極性溶媒を用いた場合、ETL25の形成時に、ETL23の材料が、ETL25の塗布液に含まれる有機溶媒に溶解もしくは分散してしまうことを防止することができる。このため、このようにETL23の塗布液とETL25の塗布液とに含まれる溶媒が同極性の溶媒であったとしても、下層側のETL23の形状を保持できなくなる等のダメージを受けることを回避することができる。
 上記撥液性材料としては、特に限定されるものではないが、フッ素化合物、シリコーン樹脂、およびアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。これら撥液性材料は、キャリア輸送性材料の塗布液(本実施形態の場合、上記電子輸送性材料の塗布液)に用いられる有機溶媒や、後述するリフトオフ用のテンプレートを形成する感光性レジスト材料の塗布液に用いられる有機溶媒に対する撥液性が高い。このため、IL24の上層側のETL25の成膜時における、該IL24への下層への溶媒浸透を、抑制または防止することができ、その下層側に位置する、ETL23およびEML22等の層を保護することができる。したがって、これら撥液性材料は、上記撥液性材料として好適に用いることができる。
 また、これら撥液性材料のなかでも、フッ素化合物は、上記キャリア輸送性材料の塗布液(本実施形態の場合、上記電子輸送性材料の塗布液)に用いられる有機溶媒に対する撥液性が特に高いことから、上記撥液材料として、より好適に用いることができる。したがって、上記撥液性材料は、フッ素化合物を含むことがより好ましい。
 上記フッ素化合物としては、例えば、1H,1H,2H,2H-パーフルオロ-n-ヘキシルホスホン酸(FHPA)、1H,1H,2H,2H-パーフルオロ-n-オクチルホスホン酸(FOPA)、1H,1H,2H,2H-パーフルオロ-n-デシルホスホン酸(FDPA)等が挙げられる。また、上記フッ素化合物としては、例えば、フルオロアルキル基を含む化合物等であってもよい。
 IL24は、トンネル伝導により、キャリア移動が可能な厚みを有していればよい。このため、IL24は、5nm以下(つまり、0を超えて5nm以下)の厚みを有していることが好ましく、1.5nm以下の厚みを有していることがより好ましい。一例として、IL24は、フッ素化合物の自己組織化単分子膜であってもよい。
 (表示装置1の製造方法)
 次に、上記表示装置1の製造方法について説明する。
 図3は、本実施形態に係る表示装置1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
 表示装置1としてフレキシブルな表示装置を製造する場合、図3に示すように、まず、図示しない透光性の支持基板(例えば、マザーガラス)上に、基板2における絶縁性基板となる樹脂層を形成する(ステップS1)。次いで、バリア層を形成する(ステップS2)。次いで、TFT層(薄膜トランジスタ層)を形成する(ステップS3)。次いで、発光素子層3を形成する(ステップS4、発光素子形成工程)。次いで、封止層4を形成する(ステップS5)。次いで、封止層4上に、図示しない、保護用の上面フィルムを一次的に貼り付ける(ステップS6)。次いで、レーザ光の照射等によって支持基板を樹脂層から剥離する(ステップS7)。次いで、樹脂層の下面に図示しない下面フィルムを貼り付ける(ステップS8)。次いで、下面フィルム、樹脂層、バリア層、TFT層、発光素子層3、封止層4、上面フィルムを含む積層体を分断し、複数の個片を得る(ステップS9)。次いで、得られた個片から上面フィルムを剥離した後(ステップS10)、機能フィルム5を貼り付ける(ステップS11)。次いで、複数の画素Pが形成された表示領域(画素領域)よりも外側(額縁領域)の一部(端子部)に図示しない電子回路基板(例えば、ICチップ、FPC等)を実装する(ステップS12)。なお、ステップS1~S12は、表示装置1の製造装置(ステップS1~S5の各工程を行う成膜装置を含む)が行う。
 上面フィルムは、上述したように封止層4上に貼り付けられ、支持基板を剥離したときの支持材として機能する。上面フィルムとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等が挙げられる。下面フィルムは、支持基板を剥離した後に樹脂層の下面に貼り付けることで柔軟性に優れた表示装置1を実現するための、例えばPETフィルムである。なお、樹脂層およびバリア層としては、前述した通りである。
 上記説明では、フレキシブルな表示装置1の製造方法について説明したが、非フレキシブルな表示装置1を製造する場合は、一般的に、樹脂層の形成、基材の付け替え等が不要である。このため、非フレキシブルな表示装置1を製造する場合、例えば、ガラス基板上にステップS2~S5の積層工程を行い、その後、ステップS9に移行する。
 図4は、図3にステップS4で示す発光素子層3の形成工程の一例を示すフローチャートである。図5は、図4に示すステップS24~ステップS27の一例を示す断面図である。図6は、図4に示すステップS28~ステップS31の一例を示す断面図である。図7は、図4に示すステップS32~ステップS37の一例を示す断面図である。
 図4~図7では、発光素子ESが、図1および図2に示す構成を有している場合を例に挙げて説明する。また、図4~図7では、一例として、赤色画素PR、青色画素PB、緑色画素PGの順に、EML22R、EML22B、EML22G、および、ETL23R、ETL23B、ETL23Gを形成する場合を、例に挙げて説明する。しかしながら、EML22R、EML22G、EML22B、および、ETL23R、ETL23G、ETL23Bの形成順は、上記順番に限定されるものではない。
 発光素子層3の形成工程(ステップS4)では、図4に示すように、まず、基板2上(具体的には、ステップS3で形成したTFT層上)に、陽極11を形成する(ステップS21)。ステップS21は下層電極を形成する工程である。陽極11の形成(成膜)には、例えば、蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。陽極11は、前述したように画素P毎に島状に形成された画素電極であり、画素P毎にパターン形成される。このとき、陽極11は、例えば、前記画素領域(表示領域)全体に導電性材料をベタ状に成膜した後、フォトリソグラフィ法等により画素P毎にパターニングすることで形成してもよい。
 次いで、陽極11のエッジを覆うようにバンクBKを形成する(ステップS22)。バンクBKは、例えば、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法等で、画素領域全体に感光性樹脂等の絶縁性有機材料をベタ状に塗布した後、フォトリソグラフィ法等によりパターニングすることで、所望の形状に形成することができる。
 次いで、HTL21を形成する(ステップS23)。HTL21の形成には、例えば、塗布法、スパッタリング法、ゾルゲル法等が用いられる。図1では、HTL21として、画素領域全体にベタ状のHTLを形成する。
 次いで、図4および図5に示すように、赤色画素PR(第1画素)に対応する領域が開口された、リフトオフ用のテンプレートR1aを、フォトリソグラフィにより形成する(ステップS24)。具体的には、まず、下地層となるHTL21上に、テンプレート用のフォトレジストR1を、画素領域全体にベタ状に形成する。次いで、赤色画素PRに対応する領域が開口されたマスクM1を用いて、紫外線(UV)により露光した後、現像液で現像する。これにより、上記テンプレートR1aが形成される。
 次いで、上記テンプレートR1aが形成されたHTL21上に、赤色QD膜(第1QD膜)として、赤色QDを含むQD膜221Rを、画素領域全体にベタ状に形成する(ステップS25)。ステップS25は、赤色発光素子ESRにおいて、発光層を形成する工程となる。ステップS25では、上記テンプレートR1aが形成されたHTL21上に、赤色QDと溶媒とを含む赤色QD分散液をベタ状に塗布して溶媒を除去する。これにより、HTL21上に、上記テンプレートR1aを覆う、ベタ状のQD膜221Rが形成される。
 次いで、上記QD膜221R上に、電子輸送性材料を含む電子輸送性材料含有膜231(第1電子輸送性材料含有膜)をベタ状に形成する(ステップS26)。ステップS26は、赤色発光素子ESRにおいて、第1キャリア輸送層を形成する工程となる。電子輸送性材料含有膜231は、上記QD膜221R上に、電子輸送性材料(第1電子輸送性材料)と溶媒とを含む電子輸送性材料含有液(第1電子輸送性材料含有液)をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。
 次いで、有機溶剤で上記テンプレートR1aを除去することで、該テンプレートR1a上のQD膜221Rおよび電子輸送性材料含有膜231をリフトオフする。これにより、上記QD膜221Rおよび上記電子輸送性材料含有膜231をパターニングして、赤色画素PRにおけるHTL21上に、赤色EML(第1EML)として、上記QD膜221RからなるEML22Rを形成するとともに、赤色発光素子(第1発光素子)の第1ETLとして、上記電子輸送性材料含有膜231からなるETL23Rを形成する(ステップS27)。
 次いで、ステップS24~ステップS27と同様の工程を、青色画素PBおよび緑色画素PGについても繰り返すことで、青色画素PBにEML22BおよびETL23Bを形成するとともに、緑色画素PGにEML22GおよびETL23Gを形成する。
 具体的には、ステップS27の後、図4および図6に示すように、青色画素PB(第2画素)が開口された、リフトオフ用のテンプレートR1aを、フォトリソグラフィにより形成する(ステップS28)。具体的には、まず、下地層となるHTL21上に、ETL23Rを覆うように、テンプレート用のフォトレジストR2を、画素領域全体にベタ状に形成する。次いで、青色画素PBに対応する領域が開口されたマスクM2を用いて、UVにより露光した後、現像液で現像する。これにより、上記テンプレートR2aが形成される。
 次いで、上記テンプレートR2aおよびETL23Rが形成されたHTL21上に、青色QD膜(第2QD膜)として、青色QDを含むQD膜221Bを、画素領域全体にベタ状に形成する(ステップS29)。ステップS29では、上記テンプレートR2aおよびETL23Rが形成されたHTL21上に、青色QDと溶媒とを含む青色QD分散液をベタ状に塗布して溶媒を除去する。これにより、HTL21上に、上記テンプレートR2aおよびETL23Rを覆う、ベタ状のQD膜221Bが形成される。
 次いで、上記QD膜221B上に、ETL23B用の電子輸送性材料を含む電子輸送性材料含有膜232(第2電子輸送性材料含有膜)をベタ状に形成する(ステップS30)。電子輸送性材料含有膜232は、上記QD膜221B上に、ETL23B用の電子輸送性材料と溶媒とを含む第2電子輸送性材料含有液をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。
 次いで、有機溶剤で上記テンプレートR2aを除去することで、該テンプレートR2a上のQD膜221Bおよび電子輸送性材料含有膜232をリフトオフする。これにより、上記QD膜221Bおよび上記電子輸送性材料含有膜232をパターニングして、青色画素PBにおけるHTL21上に、青色EML(第2EML)として、上記QD膜221BからなるEML22Bを形成するとともに、青色発光素子(第2発光素子)の第1ETLとして、上記電子輸送性材料含有膜232からなるETL23Bを形成する(ステップS31)。
 次いで、図4および図7に示すように、緑色画素PG(第3画素)に対応する領域が開口された、リフトオフ用のテンプレートR3aを、フォトリソグラフィにより形成する(ステップS32)。具体的には、まず、下地層となるHTL21上に、ETL23RおよびETL23Bを覆うように、テンプレート用のフォトレジストR3を、画素領域全体にベタ状に形成する。次いで、緑色画素PBに対応する領域が開口されたマスクM3を用いて、UVにより露光した後、現像液で現像する。これにより、上記テンプレートR3aが形成される。
 次いで、上記テンプレートR3a、並びに、ETL23RおよびETL23Bが形成されたHTL21上に、緑色QD膜(第3QD膜)として、緑色QDを含むQD膜221Gを、画素領域全体にベタ状に形成する(ステップS33)。ステップS33では、上記テンプレートR3a、並びに、ETL23RおよびETL23Bが形成されたHTL21上に、緑色QDと溶媒とを含む緑色QD分散液をベタ状に塗布して溶媒を除去する。これにより、HTL21上に、上記テンプレートR3a、並びに、ETL23RおよびETL23Bを覆う、ベタ状のQD膜221Gが形成される。
 次いで、上記QD膜221G上に、ETL23G用の電子輸送性材料を含む電子輸送性材料含有膜233(第3電子輸送性材料含有膜)をベタ状に形成する(ステップS34)。電子輸送性材料含有膜233は、上記QD膜221G上に、ETL23G用の電子輸送性材料と溶媒とを含む第2電子輸送性材料含有液をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。
 次いで、有機溶剤で上記テンプレートR3aを除去することで、該テンプレートR3a上のQD膜221Gおよび電子輸送性材料含有膜233をリフトオフする。これにより、上記QD膜221Gおよび上記電子輸送性材料含有膜233をパターニングして、緑色画素PGにおけるHTL21上に、緑色EML(第3EML)として、上記QD膜221GからなるEML22Gを形成するとともに、緑色発光素子(第3発光素子)の第1ETLとして、上記電子輸送性材料含有膜233からなるETL23Gを形成する(ステップS35)。
 ステップS24、ステップS28、およびステップS32で用いられる現像液としては、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液等の、アルカリ性の水系の現像液(アルカリ性水溶液)が用いられる。
 なお、図5~図7では、フォトレジストR1、フォトレジストR2、フォトレジストR3に、それぞれポジ型のフォトレジストを用いた場合を例に挙げて図示した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではなく、ポジ型のフォトレジストに代えて、ネガ型のフォトレジストを用いてもよい。ネガ型のフォトレジストは、露光により、現像液に対する溶解性が低下する。このため、ネガ型のフォトレジストを用いる場合、フォトレジストR1の露光に用いられるマスクとしては、テンプレートを形成する画素以外の画素を露出させるマスクを用いればよい。
 また、ステップS27、ステップS31、およびステップS35で用いられる有機溶剤(レジスト溶剤)としては、例えば、DMSO(ジメチルスルホキシド)等の非水系極性溶媒が挙げられる。
 次いで、ETL23R、ETL23G、およびETL23B上に、IL24をベタ状に形成する(ステップS36)。ステップS36は絶縁層を形成する工程である。これにより、ETL23R、ETL23G、およびETL23B上に、薄膜状のIL24を形成する。IL24の形成には、IL24が無機絶縁材料からなる場合、スパッタ法、CVD(化学蒸着)法等を用いることができる。また、IL24が、樹脂等の有機絶縁材料からなる場合、ミストデポジション法等のミスト法;蒸着法;スピンコート法、ディップコート法等の塗布法;等を用いることができる。
 次いで、IL24上に、ETL25(第2ETL)を、塗布法等により、ベタ状に形成する(ステップS37)。ステップS37は第2キャリア輸送層を形成する工程である。電子輸送性材料含有膜233は、IL24上に、電子輸送性材料と溶媒とを含む電子輸送性材料含有液(第4電子輸送性材料含有液)をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。
 なお、IL24が、撥液処理された表面を有する場合、撥液処理方法としては、例えば、ミストデポジション法等のミスト法;蒸着法;スピンコート法、ディップコート法等の塗布法;等が挙げられる。
 次いで、図4に示すように、ETL25上に、陰極13を形成する(ステップS38)。ステップS38は上層電極を形成する工程である。陰極13の形成(成膜)には、例えば、蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。陰極13は、共通電極であり、ETL25上に、ベタ状に形成される。
 これにより、発光素子ESR、発光素子ESG、発光素子ESBを含む、複数の発光素子ESが形成された発光素子層3を備え、発光素子ES毎に設けられたETL23と、これらETL23上に、全発光素子ESに共通して設けられたETL25と、を備え、これらETL23とETL25との間にIL24が設けられた表示装置1を形成することができる。
 本実施形態によれば、各発光素子ESのEML22のパターニングを利用することで、上述した構成を有する表示装置1を容易に製造することができる。
 (変形例)
 図1および図2では、発光素子ESが、陽極11を下層電極とするコンベンショナル構造を有している場合を例に挙げて図示している。しかしながら、発光素子ESは、陰極13を下層電極とするインバーテッド構造を有していてもよく、基板2上に、例えば、陰極13、ETL25、IL24、ETL23、EML22、HTL21、および陽極11が、下層側からこの順に積層された構成を有していてもよい。
 〔実施形態2〕
 図8は、本実施形態に係る発光素子ESの積層構造の一例を示す断面図であり、図1に示す発光素子ESの積層構造の他の一例を示している。
 実施形態1では、前述したように、IL24が、ETL23と、該ETL23に重畳するETL25と、の間の領域全体に薄膜状に形成されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上記発光素子ESの構成は、これに限定されるものではない。
 前記したように、ILは、複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と、該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間の少なくとも一部に設けられていればよい。したがって、ILは、例えば、少なくとも1つのキャリア輸送層と、該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間に、島状に形成されていてもよい。
 図8は、一例として、図1および図2に示す積層構造を有する発光素子ESにおいて、IL24が、ETL23とETL25との間に、島状に形成されている場合を例に挙げて図示している。
 図2に示すようにIL24が、ETL23とETL25との間の領域全体に、薄膜状に形成されている場合(つまり、IL24が各画素P内全面を覆う場合)、図8に示すようにIL24が島状に点在する場合と比較して、局所的な電流集中を抑制することができる。一方、図8に示すようにIL24が島状に形成されており、画素P内にIL24が有る領域と無い領域とが混在している場合、IL24が形成されている部分では、キャリア(図8に示す例では電子)の移動を抑制する。一方、IL24が形成されていない部分では、ETL23とETL25との間で、IL24の影響を受けないで、キャリア(図8に示す例では電子)が移動可能である。このため、同じ電流密度に対して、キャリアが移動する面積が小さくなるため、総電流を小さくすることができる。このように、キャリア輸送層で挟まれたILを島状に形成することで、電流量を容易に調整することができる。
 なお、上記IL24を島状に形成する方法は、特に限定されない。上記IL24は、前記ステップS36において、IL24の材料を、例えば、薄く、蒸着あるいは噴霧することで形成してもよい。つまり、一例として、このようにして形成された膜が薄く、断続的(まばら、不均一)に形成されていることで、島状のIL24を形成してもよい。また、例えばレジスト材料等を一旦積層した後、除去(剥離)する等して残ったレジスト残滓を島状のIL24として利用してもよい。
 説明は省略するが、以下の実施形態でも、ILは、このように島状に形成されていてもよい。
 〔実施形態3〕
 本実施形態に係る表示装置1における発光素子ESは、図1および図2に示す発光素子ESと同じ積層構造を有している。すなわち、本実施形態に係る表示装置1における発光素子ESは、それぞれ、陽極11、HTL21、EML22、ETL23、IL24、ETL25、および陰極13が、互いに隣接して、下層側からこの順に積層された構成を有している。
 図9は、本実施形態に係る発光素子ESにおける各層の電子親和力の関係を示すエネルギー図である。
 本実施形態に係る発光素子ESは、図9に示すように、ETL23の電子親和力をγ1とし、ETL25の電子親和力をγ2とすると、γ2>γ1である。なお、ETL23の電子親和力(γ1)は真空準位EvacとETL23の伝導帯下端とのエネルギー差の絶対値で示され、ETL25の電子親和力(γ2)は真空準位EvacとETL25の伝導帯下端とのエネルギー差の絶対値で示される。図9ではEML22および陰極13の一例も示しているが、EML22の電子親和力はγ1以上であってもよく、陰極13の仕事関数はγ2以下であってもよい。
 本実施形態によれば、上述したように、γ2>γ1であり、発光素子ESがETLを複数有している場合、陰極13に近いETLほど電子親和力が大きいことが望ましい。これにより、ETL25からEML22への電子注入障壁を下げることができ、駆動電圧を低電圧化することができる。
 〔実施形態4〕
 図10は、本実施形態に係る発光素子ESの概略構成の一例を示す断面図である。
 図10に示す発光素子ESは、図1および図2に示す発光素子ESと同じ積層構造を有している。但し、図10に示す発光素子ESは、ETL23が、電子輸送性を有する無機ナノ粒子31を含むとともに、絶縁性高分子32を含んでいる。
 本実施形態において、無機ナノ粒子31は、電子輸送性を有する、両性元素を含む電子輸送性材料からなる無機ナノ粒子(つまり、電子輸送性を有する、両性元素を含む無機ナノ粒子)を含んでいることが好ましい。
 このような両性元素を含む電子輸送性材料としては、例えば、ZnO、MgZnO、AlZnO等が挙げられる。
 Zn、Al等の両性元素は、酸にも塩基にも反応する。両性元素を含む無機ナノ粒子31はアルカリ水溶液に可溶であり、アルカリ水溶液を用いてパターニングを行うことができる。このため、例えば、後述する実施形態に示すように、フォトレジストの開口と同時に、ETL(図10に示す例ではETL23)を構成する電子輸送性材料含有膜をエッチングすることが可能である。
 また、上述したようにETL23が、絶縁性高分子32をさらに含むことで、該絶縁性高分子32により、過剰なキャリア電流を抑制することができる。また、上記絶縁性高分子32により上記無機ナノ粒子31の隙間を埋めることで、該ETL23よりも上層の形成に用いられる溶媒が、該ETL23、さらには該ETL23を介して、該ETL23よりも下層(例えばEML22)に浸透することを防止することができる。
 上記絶縁性高分子32としては、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリスチレン(PS)、ポリ(メタ)アクリレート、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリメチル(メタ)クリレート、ポリシルセスキオキサン(PSQ)、およびポリジメチルシロキサン(PDMS)からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。そのなかでも、上記絶縁性高分子32は、PVAが好ましい。PVAは、入手が容易であり、また、上記絶縁性高分子32としてPVAを使用することで、電子注入速度を下げることができる。
 ETL23における絶縁性高分子32の割合(言い換えれば、無機ナノ粒子31と絶縁性高分子32との合計量に対する絶縁性高分子32の割合)は、10wt%以上、50wt%以下の範囲内であることが望ましく、10wt%以上、35wt%以下の範囲内であることが、より望ましい。ETL23における絶縁性高分子32の割合が50wt%よりも多いと、抵抗が高くなりすぎるため、好ましくない。一方、ETL23における絶縁性高分子32の割合が10wt%よりも少ないと、十分な電子抑制効果を得ることができないおそれがある。
 (変形例)
 図10では、ETL23が、上記無機ナノ粒子31と、絶縁性高分子32と、を含んでいる場合を例に挙げて図示した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではない。
 発光素子ESは、積層された複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、上記無機ナノ粒子31と、上記絶縁性高分子32と、を含んでいればよい。
 したがって、ETL23に代えて、ETL25が、上記無機ナノ粒子31と、上記絶縁性高分子32と、を含んでいてもよく、ETL23およびETL25の両方が、上記無機ナノ粒子31と、上記絶縁性高分子32と、を含んでいてもよい。
 〔実施形態5〕
 図11は、本実施形態に係る発光素子ESの概略構成の一例を示す断面図である。
 図11に示す発光素子ESは、図1、図2、および図10に示す発光素子ESと同じ積層構造を有している。但し、図11に示す発光素子ESは、ETL23が、前記無機ナノ粒子31を含むとともに、リガンド33として、フッ素系有機リガンドおよび無機リガンドの少なくとも一方を含んでいる。
 本実施形態でも、無機ナノ粒子31は、電子輸送性を有する、両性元素を含む電子輸送性材料からなる無機ナノ粒子を含んでいることが好ましい。これにより、前記したように、アルカリ水溶液を用いてパターニングを行うことができ、例えば、フォトレジストの開口と同時に、ETL(図11に示す例ではETL23)を構成する電子輸送性材料含有膜をエッチングすることが可能である。
 また、ETL23がリガンド33をさらに含むことで、過剰なキャリア電流を抑制することができる。また、ETL23がリガンド33を含んでいることで、無機ナノ粒子31の表面に、リガンド33を配位させることができる。これにより、無機ナノ粒子31同士の凝集を抑制することができ、目的とする光学特性を発現させ易くなる。
 なお、本実施形態において、「配位」とは、無機ナノ粒子31の表面にリガンド33が吸着している(言い換えれば、リガンド33が無機ナノ粒子31の表面を修飾(表面修飾)している)ことを示す。ここで、「吸着」とは、無機ナノ粒子31の表面において、リガンド33の濃度が周囲よりも増加していることを示す。上記吸着は、無機ナノ粒子31とリガンド33との間に化学結合がある化学吸着であってもよいし、物理吸着あるいは静電吸着であってもよい。リガンド33は、吸着により無機ナノ粒子31の表面に化学的な影響を与えていれば、配位結合、共通結合、イオン結合、水素結合等で結合していてもよいし、必ずしも結合していなくてもよい。また、本実施形態では、無機ナノ粒子31の表面に配位している分子またはイオンだけでなく、配位可能だが配位していない分子またはイオンも含めて「リガンド」と称する。
 リガンド33としては、無機ナノ粒子31に配位可能な配位性官能基およびフッ素原子を有するフッ素系有機リガンドが挙げられる。上記配位性官能基としては、代表的には、例えば、アミノ(-NR)基、ホスホン(-P(=O)(OR))基、ホスフィン(-PR)基、ホスフィンオキシド(-P(=O)R)基、カルボキシル(-C(=O)OH)基、チオール(-SH)基、アルコキシシリル(-Si(OR 3-n)基、スルホン酸(―S(=O)OR)基、およびイソシアネート(-N=C=O)基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基が挙げられる。
 一例として、上記フッ素系有機リガンドとしては、例えば、2H,2H,3H,3H-ヘプタデカフルオロウンデカン酸、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-ヘプタデカフルオロ-1-デカンチオール、並びに、前記フッ素化合物として例示した、FHPA、FOPA、FDPA等が挙げられる。これらフッ素系有機リガンドは、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いてもよい。
 また、リガンド33が例えば無機リガンドである場合、該無機リガンドに用いられる化合物は、アニオンとカチオンとして存在する。これらアニオンおよびカチオンのうち、アニオンは、負に帯電していることから、リガンドとして、無機ナノ粒子31の正に帯電した表面に引き付けられる。
 上記無機リガンドとして用いられるアニオンとしては、例えば、フッ化物イオン等のハロゲンの陰イオン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。上記アニオンとしては、例えば、F、Cl、Br、I、S2-、Se2-、Te2-、HS、SnS 4-、Sn 4-等が挙げられる。対イオンとなるカチオンとしては、例えば、H、NH 等が挙げられる。
 ETL23中に含まれるリガンドの種類は、例えば、MALDI-TOF-MS(マトリックス支援レーザ脱離イオン化-飛行時間型質量分析)法、LC-MS/MS(液体クロマトグラフ質量分析)法、TOF-SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析)法等の複数の解析手法を組み合わせることで、特定することができる。
 MALDI(マトリックス支援レーザ脱離イオン化)法は、マトリックス混合物に窒素レーザ光(波長=337nm)を照射し、最表面~100nmを急速に(数nsec)加熱することで気化させる方法である。
 TOF-MS(飛行時間型質量分析)法は、質量電荷比m/z値の違いでイオンの飛行時間が異なることを利用して質量分析を行う方法である。
 LC-MS/MS(液体クロマトグラフ質量分析)法は、高速液体クロマトグラフ(HPLC)と三連四重極型質量分析計(MS/MS)とを組合せた装置で分子を同定する方法である。LC-MS/MSは、連結したMS部により、LC-MSよりもさらに分離されたマススペクトルが得られることから、分子の同定に優れる。
 TOF-SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析)法では、超高真空下で試料に一次イオンビームを照射すると、試料の極表面(1~3nm)から二次イオンが放出される。二次イオンを飛行時間型(TOF型)質量分析計に導入することで、試料最表面の質量スペクトルが得られる。この際に、一次イオン照射量を低く抑えることにより、表面成分を、化学構造を保った分子イオンや部分的に開裂したフラグメントとして検出することができ、最表面の元素組成や化学構造の情報を得ることができる。
 また、リガンドは、無機ナノ粒子31とリガンドとを含む電子輸送性材料含有液中の固形分を沈殿させ、SEM-EDX(走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分光法)を用いて上記沈殿物または残渣を元素分析することで特定されてもよい。また、発光素子ESの断面についてSEMを撮ると共に元素分析を行うことによりリガンドが特定されてもよい。
 また、配位するリガンドによっては、例えば、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)を用いた測定(FT-IR測定)で、配位の有無を確認することも可能である。例えば、ナノ粒子に配位するリガンドが、例えばカルボキシ基(-COOH基)、アミノ基(-NH基)あるいはホスホン基(-PO基)等を有している場合、未配位の状態と配位した状態とで、FT-IR測定で見られる振動が微妙に異なり、検出ピークがシフトする。これにより、無機ナノ粒子31へのリガンド配位の有無を確認することができる。
 (変形例)
 なお、図11でも、ETL23が、上記無機ナノ粒子31と、リガンド33と、を含んでいる場合を例に挙げて図示した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではない。
 発光素子ESは、積層された複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、上記無機ナノ粒子31と、上記リガンド33と、を含んでいればよい。
 したがって、ETL23に代えて、ETL25が、上記無機ナノ粒子31と、上記リガンド33と、を含んでいてもよく、ETL23およびETL25の両方が、上記無機ナノ粒子31と、上記リガンド33と、を含んでいてもよい。
 〔実施形態6〕
 実施形態1では、各発光素子ESが、陽極11と陰極13との間に、機能層12として、それぞれ、HTL21、EML22、ETL23、IL24、およびETL25を備えている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本開示に係る表示装置1は、これに限定されるものではない。
 表示装置1は、少なくとも1つの発光素子ESが、第1電極とEMLとの間に積層された、複数のキャリア輸送層と、少なくとも1つのILと、を備えていればよい。
 したがって、発光素子ESR、発光素子ESG、発光素子ESBは、互いに異なる積層構造を有していてもよく、発光素子ESR、発光素子ESG、発光素子ESBにおけるキャリア輸送層の積層数は、互いにも異なっていてもよい。また、発光素子ESR、発光素子ESG、発光素子ESBにおけるILの数も、互いに異なっていてもよい。
 図12は、本実施形態に係る表示装置1における発光素子層3の一例を示す断面図である。なお、図12では、図示の便宜上、バンクBKの図示を省略している。
 図12に示す発光素子ESRは、陽極11、HTL21、EML22R、ETL41(第1ETL、第1キャリア輸送層)、IL42(第1IL)、ETL43(第2ETL、第2キャリア輸送層)、IL44(第2IL)、ETL45(第3ETL、第3キャリア輸送層)、および陰極13が、互いに隣接して、下層側からこの順に積層された構成を有している。発光素子ESRは、機能層12として、HTL21、EML22、ETL41、IL42、ETL43、IL44、およびETL45を備えている。
 また、図12に示す発光素子ESBは、陽極11、HTL21、EML22B、ETL43(第1ETL、第1キャリア輸送層)、IL44、ETL45(第2ETL、第2キャリア輸送層)、および陰極13が、互いに隣接して、下層側からこの順に積層された構成を有している。発光素子ESBは、機能層12として、HTL21、EML22B、ETL43、IL44、およびETL45を備えている。
 また、図12に示す発光素子ESGは、陽極11、HTL21、EML22G、ETL45、および陰極13が、互いに隣接して、下層側からこの順に積層された構成を有している。発光素子ESGは、機能層12として、HTL21、EML22G、およびETL45を備えている。
 本実施形態では、各発光素子ESにおいて積層された複数のETLを、説明の便宜上、下層側から順に、第1ETL、第2ETL、第3ETLと称する。同様に、本実施形態では、各発光素子ESに複数のILが設けられている場合、これらILを、説明の便宜上、下層側から順に、第1IL、第2ILと称する。
 上記したように、本実施形態に係る表示装置1において、発光素子ESRは、陰極13とEML22との間に、ETLを3層備え、各ETLの間に、それぞれILが設けられている。このため、発光素子ESRは、ILを2層備えている。また、上記表示装置1において、発光素子ESBは、陰極13とEML22との間に、ETLを2層備え、これらETLの間にILが設けられている。このため、発光素子ESRは、ILを1層のみ備えている。上記表示装置1において、発光素子ESGは、陰極13とEML22との間に、ETLを1層のみ備えており、発光素子ESGにILは設けられていない。このように、上記表示装置1は、発光素子ESR、発光素子ESB、発光素子ESGで、ETLの積層数が、互いに異なっていてもよい。
 次に、本実施形態に係る表示装置1の製造方法について説明する。上記表示装置1の製造工程において、発光素子層3の形成工程(ステップS4)以外の工程は、実施形態1と同じである。したがって、以下では、発光素子層3の形成工程(ステップS4)についてのみ説明する。
 図13は、本実施形態に係る発光素子層3の形成工程の一例を示すフローチャートである。図14は、図13に示すステップS24~ステップS42の一例を示す断面図である。図15は、図13に示すステップS43~ステップS47の一例を示す断面図である。図16は、図13に示すステップS48~ステップS52の一例を示す断面図である。
 本実施形態に係る発光素子層3の形成工程(ステップS4)では、図13に示すように、まず、図4に示すステップS21~ステップS23と同様にして、陽極11、バンクBK、HTL21を、順に形成する(ステップS21~ステップS23)。
 次いで、図13および図14に示すように、赤色画素PR(第1画素)に対応する領域が開口された、リフトオフ用のテンプレートR1aを、図4および図5に示すステップS24と同様にして、フォトリソグラフィにより形成する(ステップS24)。具体的には、まず、下地層となるHTL21上に、テンプレート用のフォトレジストR1を、画素領域全体にベタ状に形成する。次いで、赤色画素PRに対応する領域が開口されたマスクM1を用いて、紫外線(UV)により露光した後、現像液で現像する。これにより、上記テンプレートR1aが形成される。
 次いで、図4および図5に示すステップS25と同様にして、上記テンプレートR1aが形成されたHTL21上に、赤色QD膜(第1QD膜)として、赤色QDを含むQD膜221Rを、画素領域全体にベタ状に形成する(ステップS25)。ここまでは、図4および図5に示す発光素子層3の形成工程と同じである。
 次いで、有機溶剤で上記テンプレートR1aを除去することで、該テンプレートR1a上のQD膜221Rをリフトオフする。これにより、上記QD膜221Rをパターニングして、赤色画素PRにおけるHTL21上に、赤色EML(第1EML)として、上記QD膜221RからなるEML22Rを形成する(ステップS41)。
 次いで、上記ETL23Rを覆うように、上記HTL21上に、電子輸送性材料を含む電子輸送性材料含有膜411(第1電子輸送性材料含有膜)をベタ状に形成する(ステップS42)。電子輸送性材料含有膜411は、上記EML22Rが形成されたHTL21上に、電子輸送性材料(第1電子輸送性材料)と溶媒とを含む電子輸送性材料含有液(第1電子輸送性材料含有液)をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。本実施形態では、上記電子輸送性材料含有液に、電子輸送性材料として、両性元素を含む無機ナノ粒子31を含む電子輸送性材料含有液を使用する。
 次いで、図13および図15に示すように、青色画素PB(第2画素)に対応する領域が開口された、リフトオフ用のテンプレートR2aを、図4および図6に示すステップS28と同様にして、フォトリソグラフィにより形成する(ステップS43)。具体的には、まず、下地層となるHTL21上に、EML22Rおよび電子輸送性材料含有膜411を覆うように、テンプレート用のフォトレジストR2を、画素領域全体にベタ状に形成する。次いで、青色画素PBに対応する領域が開口されたマスクM2を用いて、UVにより露光した後、現像液で現像する。
 前述したように、両性元素を含む無機ナノ粒子31は、アルカリ水溶液に可溶であり、アルカリ水溶液を用いてパターニングを行うことができる。このため、上記フォトレジストR2の開口と同時に、上記電子輸送性材料含有膜231をエッチングすることが可能である。このため、上記ステップS33では、上記現像液による現像で、青色画素PBにおけるフォトレジストR2と電子輸送性材料含有膜411とが、同時にエッチング除去される。これにより、下地層となる青色画素PBのHTL21のみを露出させる、上記テンプレートR2aが形成される。
 次いで、上記テンプレートR2a、ETL23Rおよび電子輸送性材料含有膜411が形成されたHTL21上に、図4および図6に示すステップS29と同様にして、青色QD膜(第2QD膜)として、青色QDを含むQD膜221Bを、画素領域全体にベタ状に形成する(ステップS44)。
 次いで、図4および図6に示すステップS31と同様にして、有機溶剤で上記テンプレートR2aを除去することで、該テンプレートR2a上のQD膜221Bをリフトオフする。これにより、上記QD膜221Bをパターニングして、青色画素PBにおけるHTL21上に、青色EML(第2EML)として、上記QD膜221BからなるEML22Bを形成する(ステップS45)。
 次いで、赤色画素PRに対応する領域が開口されたマスクM1’を用いて、赤色画素PRにおける電子輸送性材料含有膜411上に、発光素子ESRにおける第1ILとして、IL42を選択的に形成する(ステップS46)。なお、図14では、IL42の形成に赤色画素PRに対応する領域が開口されたマスクM1’を用いる場合を例に挙げて図示したが、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィによりIL42を形成してもよいことは、言うまでもない。
 また、図15では、ステップS45でテンプレートR2aを全て除去する場合を例に挙げて説明したが、ステップS45で、テンプレートR2a(レジスト)の一部を残すことで、IL42を形成してもよい。また、ステップS45で、リフトオフプロセスにより残ったテンプレートR2aの残滓(レジスト残滓)を、島状のIL42として利用してもよい。このとき、緑色画素PGのテンプレートR2aは、全て除去されていてもよいし、残っていてもよい。緑色画素PGに残ったテンプレートR2aは、後述するステップS48で、現像液によって除去される。
 次いで、赤色画素PRにおけるIL42、緑色画素PGにおける電子輸送性材料含有膜411、青色画素PBにおけるEML22Bを覆うように、電子輸送性材料を含む電子輸送性材料含有膜431(第2電子輸送性材料含有膜)をベタ状に形成する(ステップS47)。電子輸送性材料含有膜431は、上記IL42、電子輸送性材料含有膜411、およびEML22Bの上に、電子輸送性材料(第2電子輸送性材料)と溶媒とを含む電子輸送性材料含有液(第2電子輸送性材料含有液)をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。本実施形態では、上記電子輸送性材料含有液にも、電子輸送性材料として、両性元素を含む無機ナノ粒子31を含む電子輸送性材料含有液を使用する。
 次いで、図13および図16に示すように、緑色画素PG(第3画素)に対応する領域が開口された、リフトオフ用のテンプレートR3aを、図4および図7に示すステップS32と同様にして、フォトリソグラフィにより形成する(ステップS48)。具体的には、まず、上記電子輸送性材料含有膜431上に、テンプレート用のフォトレジストR3を、画素領域全体にベタ状に形成する。次いで、緑色画素PGに対応する領域が開口されたマスクM3を用いて、UVにより露光した後、現像液で現像する。
 緑色画素PGには、電子輸送性材料含有膜411上に、電子輸送性材料含有膜431が積層されている。電子輸送性材料含有膜411および電子輸送性材料含有膜431は、上述したようにそれぞれ両性元素を含む無機ナノ粒子31を含むことから、アルカリ水溶液を用いてパターニングを行うことができる。このため、上記ステップS48では、上記現像液による現像で、緑色画素PBにおけるフォトレジストR3と、電子輸送性材料含有膜411および電子輸送性材料含有膜431とが、同時にエッチング除去される。これにより、下地層となる青色画素PGのHTL21のみを露出させる上記テンプレートR3aが形成されるとともに、電子輸送性材料含有膜411および電子輸送性材料含有膜431がパターニングされる。この結果、赤色画素PRに、発光素子ESRの第1ETLとして、上記電子輸送性材料含有膜411からなるETL41が形成されるとともに、該発光素子ESRの第2ETLとして、上記電子輸送性材料含有膜431からなるETL43が形成される。また、青色画素PBに、発光素子ESBの第1ETLとして、上記電子輸送性材料含有膜431からなるETL43が形成される。
 次いで、上記テンプレートR3aが形成されたHTL21上に、図4および図7に示すステップS33と同様にして、緑色QD膜(第3QD膜)として、緑色QDを含むQD膜221Gを、画素領域全体にベタ状に形成する(ステップS49)。
 次いで、図4および図7に示すステップS35と同様にして、有機溶剤で上記テンプレートR3aを除去することで、該テンプレートR3a上のQD膜221Gをリフトオフする。これにより、上記QD膜221Gをパターニングして、緑色画素PGにおけるHTL21上に、緑色EML(第3EML)として、上記QD膜221GからなるEML22Gを形成する(ステップS50)。
 次いで、赤色画素PRおよび緑色画素PGに対応する領域が開口されたマスクM4を用いて、赤色画素PRおよび青色画素PBにおける電子輸送性材料含有膜431上に、発光素子ESRにおける第2ILおよび発光素子ESBにおける第1ILとして、IL44を選択的に形成する(ステップS51)。なお、図14では、IL44の形成に上記マスクM4を用いる場合を例に挙げて図示したが、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィによりIL44を形成してもよい。また、テンプレートR3aを用いて、IL42と同様にしてIL44を形成してもよい。
 次いで、赤色画素PRにおけるIL44、緑色画素PGにおけるEML22G、および青色画素PBにおけるIL44を覆うように、ETL45を、塗布法等により、ベタ状に形成する(ステップS52)。電子輸送性材料含有膜233は、IL24上に、電子輸送性材料と溶媒とを含む電子輸送性材料含有液(第3電子輸送性材料含有液)をベタ状に塗布して溶媒を除去することで形成することができる。
 次いで、図13に示すように、ETL45上に、図4に示すステップS38と同様にして、陰極13を形成する(ステップS53)。これにより、図12に示す発光素子ESR、発光素子ESB、および発光素子ESGを含む発光素子層3を形成することができる。
 上記IL42およびIL44には、実施形態1~5におけるIL24と同様の材料を用いることができる。また、ETL41、ETL43、およびETL45には、実施形態1~5におけるETL23およびETL25と同様の材料を用いることができる。
 なお、図12および図14~図16では、一例として、IL42およびIL44が薄膜状である場合を例に挙げて図示したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。IL42およびIL44は、ともに島状であってもよく、IL42およびIL44のうち何れか一方が薄膜状で、他方が島状であってもよい。
 〔実施形態7〕
 図17は、本実施形態にかかる発光素子ESの積層構造の一例を示す断面図である。
 図17に示す発光素子ESは、一例として、陽極11、HTL21、EML22、ETL51、ETL52、IL53、ETL54、ETL55、および陰極13が、下層側からこの順に積層された構成を有している。
 このように、ILは、複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間に設けられていればよく、積層された全てのキャリア輸送層間にILが設けられている必要は、必ずしもない。
 本実施形態によれば、ETL52とETL54との間にIL53が設けられていることで、ETL52とETL54との間での電子注入量を減らし、陰極13からEML22への過剰な電子注入を抑制して、キャリアバランスを向上させることができる。この結果、本実施形態でも、EML22内での非放射再結合の割合を下げ、発光効率の向上を実現することができる。このため、本実施形態でも、発光デバイスとして、発光効率および信頼性が高い表示装置1を提供することができる。
 なお、図17では、一例として、ETL52とETL54との間にIL53が設けられている場合を例に挙げて図示したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
 ILは、ETL51とETL52との間、ETL52とETL54との間、ETL54とETL55との間、の少なくとも1つに設けられていればよい。また、前記したように、ETLの積層数およびILの積層数は、特に限定されるものではない。また、ILは、それぞれ薄膜状であってもよく、それぞれ島状であってもよい。また、薄膜状のILと島状のILとを備えていてもよい。
 上記IL(例えばIL53)には、実施形態1~5におけるIL24、並びに、実施形態6におけるIL42およびIL44と同様の材料を用いることができる。また、ETL51、ETL54、およびETL55には、実施形態1~5におけるETL23およびETL25、並びに、実施形態6における、ETL41、ETL43、およびETL45と同様の材料を用いることができる。
 また、ILは、上述したように、複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に隣り合う他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間に設けられてさえいればよい。したがって、ILは、EML22と、EML22に隣り合うキャリア輸送層(例えば、ETL51)との間の、少なくとも一部に設けられていてもよい。
 但し、縁性物質がQD層に接する場合には、絶縁性物質がQDにダメージを与えてしまう。このため、QD層に絶縁性物質が接しない方が好ましい。
 したがって、ILは、複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と上記他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間にのみ設けられていることが好ましい。
 このため、ILは、上述したように、ETLとして、ETL51、ETL52、ETL54、およびETL55を有する場合、例えば、ETL51とETL52との間、ETL52とETL54との間、ETL54とETL55との間、の少なくとも1つにのみ設けられていることがより好ましい。
 これにより、ILをEMLに接して形成することでEMLがダメージを受けることを避けることができ、発光効率および信頼性がより高い発光デバイスを提供することができる。
 〔実施形態8〕
 図18は、本実施形態にかかる発光素子ESの積層構造の一例を示す断面図である。
 実施形態1~7では、第1電極が陰極13であり、第2電極が陽極11であり、陰極13とEML22との間に、キャリア輸送層として複数のETLを備えている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されるものではなく、第1電極が陽極11であり、第2電極が陰極13であり、機能層12が、陽極11とEML22との間に、キャリア輸送層として、複数のHTLを備えていてもよい。
 図18は、本実施形態に係る発光素子ESの積層構造の一例を模式的に示す図である。
 図18に示すように、本実施形態に係る発光素子ESは、陰極13、ETL71、EML22、HTL81(第1HTL、第1キャリア輸送層)、IL82、HTL83(第2HTL、第2キャリア輸送層)、および陽極11が、互いに隣接して、下層側からこの順に積層された構成を有している。このため、下層電極である陰極13は、いわゆる画素電極(島状下層電極)として機能し、基板2上に、発光素子ES毎(言い替えれば、画素毎)に島状に設けられる。上層電極である陽極11は、共通電極(共通上部電極)として、全発光素子ES(言い替えれば全画素)に共通に設けられる。発光素子ESは、上記各画素を点灯させる光源として機能する。
 但し、本実施形態は、これに限定されるものではなく、例えば、陽極11、HTL83、IL82、HTL81、EML22、ETL71、および陰極13が、下層側からこの順に積層された構成を有していてもよい。つまり、発光素子ESは、図18に示すようにインバーテッド構造を有していてもよく、コンベンショナル構造を有していてもよい。
 キャリアバランスは、陽極11と陰極13との間の各層(機能層)の材料並びに層厚、エネルギー準位等の組み合わせによって変わる。例えば、有機材料のキャリア移動度は、無機材料のキャリア移動度よりも小さい。また、層厚が変わると、各層にかかる電圧の分布が変わることから、EML22に注入されるキャリアバランスが変化する。
 また、実施形態1~7では、発光素子ESがQLEDである場合を例に挙げて説明したが、発光素子ESは、QLEDであってもよく、OLED(有機発光ダイオード)またはIOLED(無機発光ダイオード)であってもよい。発光素子ESがOLEDまたはIOLEDである場合、EML22は、例えば、低分子蛍光(もしくは燐光)色素、金属錯体等の、有機発光材料または無機発光材料で形成される。
 本実施形態によれば、上述したように、HTL81とHTL83とがIL82を挟んで設けられている。このため、EML22において電子の注入量よりも正孔の注入量の方が多い場合(例えば、HTLと比較してETLのキャリア移動度が低い組み合わせの場合)、HTL81とHTL83との間での電子注入量を減らすことができる。この結果、陽極11からEML22への過剰な正孔注入を抑制して、キャリアバランスを向上させることができる。これにより、本実施形態でも、EML22内での非放射再結合の割合を下げ、発光効率の向上を実現することができる。このため、本実施形態でも、発光デバイスとして、例えば、発光効率および信頼性が高い表示装置1を提供することができる。
 上記IL82には、実施形態1~5におけるIL24、実施形態6におけるIL42およびIL44、実施形態7におけるIL53と同様の材料を用いることができる。また、ETL71には、実施形態1~5におけるETL23およびETL25、実施形態6における、ETL41、ETL43、およびETL45、並びに、実施形態7における、ETL51、ETL54、およびETL55と同様の材料を用いることができる。HTL81およびHTL83には、実施形態1~7におけるHTL21と同様の材料を用いることができる。
 このようにILが複数のHTLの間に設けられている場合でも、ILは、複数のキャリア輸送層(本実施形態ではHTL)のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と、該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間の少なくとも一部に設けられていればよい。したがって、この場合にも、ILは、該ILを挟んで積層された複数のHTL間に、薄膜状に形成されていてもよく、島状に形成されていてもよい。
 また、このようにHTLが複数積層されている場合、陽極11に近いHTLほどイオン化ポテンシャル(イオン化エネルギー)が小さいことが好ましい。したがって、図18に示す発光素子ESは、HTL81のイオン化ポテンシャルをγ21とし、HTL83のイオン化ポテンシャルをγ22とすると、γ21>γ22であることが好ましい。HTL81のイオン化ポテンシャル(γ21)は真空準位EvacとHTL81の価電子帯上端とのエネルギー差の絶対値で示され、HTL83のイオン化ポテンシャル(γ22)は真空準位EvacとHTL83の価電子帯上端とのエネルギー差の絶対値で示される。
 上述したように、発光素子ESがHTLを複数有している場合、陽極11に近いHTLほどイオン化ポテンシャルが小さいことで、HTL83からEML22への正孔注入障壁を下げることができ、駆動電圧を低電圧化することができる。
 なお、このように複数のHTLがILを挟んで積層されている場合にも、複数のHTLのうち少なくとも1つのHTLが、キャリア輸送性(この場合、正孔輸送性)を有する無機ナノ粒子と、絶縁性高分子とを含んでいてもよい。正孔輸送性を有する無機ナノ粒子としては、前記実施形態1において、正孔輸送性材料として例示した無機材料のナノ粒子が挙げられる。また、絶縁性高分子としては、実施形態4で例示した絶縁性高分子32を用いることができる。
 また、このように複数のHTLがILを挟んで積層されている場合にも、複数のHTLのうち少なくとも1つのHTLが、キャリア輸送性(この場合、正孔輸送性)を有する上記無機ナノ粒子と、リガンドと、を含んでいてもよい。この場合、上記リガンドとしては、実施形態5で例示したフッ素系有機リガンドおよび無機リガンド等のリガンド33を用いることができる。したがって、本実施形態でも、上記HTLは、リガンドとして、フッ素系有機リガンドおよび無機リガンドの少なくとも一方を含んでいてもよい。
 また、本実施形態でも、HTLの積層数およびILの積層数は、特に限定されるものではない。HTLは、3層以上積層されていてもよく、ILを2層以上備えていてもよい。この場合、ILは、それぞれ薄膜状であってもよく、それぞれ島状であってもよい。また、薄膜状のILと島状のILとを備えていてもよい。
 また、本実施形態でも、ILは、例えば、EML22と、EML22に隣り合うHTL(例えば、HTL81)との間の、少なくとも一部に設けられていてもよい。
 但し、本実施形態でも、実施形態7に記載した理由と同様の理由から、ILは、上述したようにキャリア輸送層として複数のHTLを有する場合、該複数のHTLのうち少なくとも1つのHTLと他の少なくとも1つのHTLとの間にのみ設けられていることが好ましい。
 これにより、ILをEMLに接して形成することでEMLがダメージを受けることを避けることができ、発光効率および信頼性がより高い発光デバイスを提供することができる。
 〔変形例〕
 また、実施形態1~8では、EML22と陰極13との間あるいはEML22と陽極11との間の何れか一方に、複数のキャリア輸送層が積層されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されるものではない。機能層12は、EML22と陰極13との間に、キャリア輸送層として複数のETLを備え、EML22と陽極11との間にキャリア輸送層として複数のHTLを備えていてもよい。この場合、電流量、キャリアバランス等の関係からILの形成位置を決定すればよく、HTL間の少なくとも一部またはETL間の少なくとも一部に、少なくとも1つILが設けられていればよい。なお、この場合にも、発光素子ESは、陽極11および陰極13の何れが上層電極で何れが下層電極であってもよく、発光素子ESは、コンベンショナル構造を有していてもよく、インバーテッド構造を有していてもよい。
 また、実施形態1~8では、本開示に係る発光デバイスが表示装置であり、該発光デバイスが、複数の発光素子ESを備えている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本開示に係る発光デバイスは、これに限定されるものではない。上記発光デバイスは、本開示に係る発光素子ESを少なくとも1つ備えていればよく、上記発光デバイスは、例えば、照明装置等であってもよい。
 本開示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開示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  表示装置
 11  陽極(第1電極または第2電極、下層電極または上層電極)
 13  陰極(第1電極または第2電極、下層電極または上層電極)
 21、81、83  HTL(キャリア輸送層)
 22、22R、22G、22B、41、43、45  EML(発光層)
 23、23R、23G、23B、25、41、43、45、51、52、54、55、71 ETL(キャリア輸送層)
 24、42、44、53、82  IL
 31  無機ナノ粒子
 32  絶縁性高分子
 33  リガンド

Claims (24)

  1.  互いに対向する第1電極および第2電極と、上記第1電極と上記第2電極との間に設けられた発光層とを有する発光素子を少なくとも1つ備え、
     少なくとも1つの上記発光素子は、上記第1電極と上記発光層との間に積層された、複数のキャリア輸送層と、少なくとも1つの絶縁層と、を備え、
     上記絶縁層は、上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする発光デバイス。
  2.  上記絶縁層は、上記少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間にのみ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。
  3.  上記絶縁層は、上記少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間の領域全体に薄膜状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発光デバイス。
  4.  上記絶縁層は、上記少なくとも1つのキャリア輸送層と該キャリア輸送層に重畳する他の少なくとも1つのキャリア輸送層との間に、島状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発光デバイス。
  5.  上記絶縁層が、感光性を有する感光性絶縁材料を含むことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の発光デバイス。
  6.  上記絶縁層が、その少なくとも一部に、有機溶媒に対する撥液性を有する撥液性材料を含むことを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の発光デバイス。
  7.  上記撥液性材料が、フッ素化合物、シリコーン樹脂、およびアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項6に記載の発光デバイス。
  8.  上記撥液性材料がフッ素化合物を含むことを特徴とする請求項6または7に記載の発光デバイス。
  9.  上記第1電極が陰極であり、上記第2電極が陽極であり、上記キャリア輸送層が電子輸送層であることを特徴とする請求項1~8の何れか1項に記載の発光デバイス。
  10.  上記陰極に近い電子輸送層ほど電子親和力が大きいことを特徴とする請求項9に記載の発光デバイス。
  11.  上記第1電極が陽極であり、上記第2電極が陰極であり、上記キャリア輸送層が正孔輸送層であることを特徴とする請求項1~8の何れか1項に記載の発光デバイス。
  12.  上記陽極に近い正孔輸送層ほどイオン化ポテンシャルが小さいことを特徴とする請求項11に記載の発光デバイス。
  13.  上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、電子輸送性を有する、両性元素を含む無機ナノ粒子を含むことを特徴とする請求項9または10に記載の発光デバイス。
  14.  上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、絶縁性高分子をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の発光デバイス。
  15.  上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、キャリア輸送性を有する無機ナノ粒子と、絶縁性高分子とを含むことを特徴とする請求項1~12の何れか1項に記載の発光デバイス。
  16.  上記絶縁性高分子が、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリレート、カルボキシメチルセルロース、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリシルセスキオキサン、およびポリジメチルシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項14または15に記載の発光デバイス。
  17.  上記絶縁性高分子が、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする請求項14~16の何れか1項に記載の発光デバイス。
  18.  上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、キャリア輸送性を有する無機ナノ粒子と、フッ素系有機リガンドおよび無機リガンドの少なくとも一方と、を含むことを特徴とする請求項1~12の何れか1項に記載の発光デバイス。
  19.  上記複数のキャリア輸送層のうち少なくとも1つのキャリア輸送層が、フッ素系有機リガンドおよび無機リガンドの少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の発光デバイス。
  20.  複数の上記発光素子を備え、
     複数の上記発光素子は、
     第1の色の光を発する第1発光素子と、
     第2の色の光を発する第2発光素子と、
     第3の色の光を発する第3発光素子と、を含み、
     上記第1発光素子、上記第2発光素子、および上記第3発光素子は、それぞれ、上記第1電極と上記発光層との間に、上記キャリア輸送層を少なくとも1つ備え、
     上記第1発光素子、上記第2発光素子、および上記第3発光素子における上記キャリア輸送層の積層数が、互いに異なっていることを特徴とする請求項1~19の何れか1項に記載の発光デバイス。
  21.  複数の上記発光素子を備え、
     複数の上記発光素子は、
     第1の色の光を発する第1発光素子と、
     第2の色の光を発する第2発光素子と、
     第3の色の光を発する第3発光素子と、を含み、
     上記第1発光素子、上記第2発光素子、および上記第3発光素子は、それぞれ、上記第1電極と上記発光層との間に、上記複数のキャリア輸送層として、上記発光素子毎に設けられた個別キャリア輸送層と、該個別キャリア輸送層上に、上記第1発光素子、上記第2発光素子、および上記第3発光素子に共通して設けられた共通キャリア輸送層と、を備え、上記個別キャリア輸送層と上記共通キャリア輸送層との間に、上記絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項1~19の何れか1項に記載の発光デバイス。
  22.  少なくとも1つの発光素子を形成する発光素子形成工程を含み、
     上記発光素子形成工程は、
     下層電極を形成する工程と、
     発光層を形成する工程と、
     上層電極を形成する工程と、を含むとともに、
     上記下層電極を形成する工程と上記発光層を形成する工程との間、または、上記発光層を形成する工程と上記上層電極を形成する工程との間に、
     第1キャリア輸送層を形成する工程と、
     上記第1キャリア輸送層上の少なくとも一部に絶縁層を形成する工程と、
     上記絶縁層を挟んで上記第1キャリア輸送層上に第2キャリア輸送層を形成する工程と、を含むことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
  23.  上記絶縁層を形成する工程では、上記絶縁層を薄膜状に形成することを特徴とする請求項22に記載の発光デバイスの製造方法。
  24.  上記絶縁層を形成する工程では、上記絶縁層を島状に形成することを特徴とする請求項22に記載の発光デバイスの製造方法。
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