WO2023181170A1 - 発光素子、発光素子の製造方法および製造装置、表示装置 - Google Patents

発光素子、発光素子の製造方法および製造装置、表示装置 Download PDF

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WO2023181170A1
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light emitting
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quantum
quantum dots
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一輝 丸橋
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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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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light 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

Definitions

  • the present invention relates to light emitting devices and the like.
  • Patent Document 1 discloses a method of filling gaps between quantum dots (current concentration areas) with an insulating film in a light emitting element including a quantum dot layer.
  • carrier injection into the quantum dots may be inhibited by the insulating film, leading to a decrease in luminous efficiency.
  • a light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, and a quantum dot layer disposed between the first electrode and the second electrode and including a first quantum dot, and the quantum dot layer includes a first quantum dot.
  • the dot layer includes a space that penetrates the quantum dot layer in the thickness direction and has no first quantum dots, and second quantum dots having a smaller particle size than the first quantum dots are arranged in the space. .
  • the luminous efficiency of the light emitting element is increased.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a quantum dot layer. It is a graph showing particle size distribution of a quantum dot layer. It is an explanatory view showing particle size distribution of a quantum dot layer. It is an explanatory view showing particle size distribution of a quantum dot layer.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a quantum dot layer.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of first quantum dots and second quantum dots.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of first quantum dots and second quantum dots.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the energy level of each quantum dot.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a quantum dot layer. It is a graph showing
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light emitting device according to a first embodiment.
  • 1 is a block diagram showing a light emitting device manufacturing apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a second embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 15.
  • FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light emitting device according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a second embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 15.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light emitting device according to a second embodiment.
  • 7 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light emitting element according to Embodiment 2.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 18.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a third embodiment.
  • 21 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 20.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light emitting element according to Embodiment 3.
  • 23 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 22.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a first embodiment.
  • the light emitting element 10 according to the first embodiment includes a first electrode E1 and a second electrode E2, and a quantum dot layer QL that is arranged between the first electrode E1 and the second electrode E2 and includes a first quantum dot Q1.
  • Quantum dot means a dot with a maximum width (maximum diameter) of 100 nm or less.
  • the shape of the quantum dot is not limited as long as it satisfies the above maximum width, and is not limited to a spherical shape (circular cross section).
  • it may be an elliptic sphere (having an elliptical cross section), a three-dimensional shape with a polygonal cross section, a rod-like three-dimensional shape, a branch-like three-dimensional shape, a three-dimensional shape with an uneven surface, or a combination thereof.
  • the quantum dot layer QL is a layer containing multiple quantum dots.
  • the cross-sectional shape of the quantum dot layer does not necessarily have to be linear.
  • the quantum dot layer QL does not have to have a uniform thickness, and may have different thicknesses as long as it has a certain thickness or more at least in any cross-sectional observation area, and the layer surface ( At least one of the lower surface and the upper surface) may have an uneven shape.
  • the quantum dot layer QL can also be referred to as a quantum dot section.
  • Semiconductor nanocrystal particles may be used as the first quantum dots Q1, and the first quantum dots Q1 may emit light with a wavelength corresponding to the band gap as electroluminescence.
  • the band gap changes depending on the particle size and composition of the first quantum dots Q1.
  • the particle size of the first quantum dots Q1 is, for example, 1.0 [nm] to 100 [nm], and may be 3.0 [nm] to 20 [nm].
  • the first quantum dots Q1 may have a spherical shape, an ellipsoidal shape, a polyhedral shape, a rod shape, a branched shape, a three-dimensional shape having surface irregularities, or a combination of these three-dimensional shapes.
  • the quantum dot layer QL includes a space SP in which the first quantum dot Q1 does not exist, which penetrates the quantum dot layer QL in the thickness direction TD.
  • second quantum dots Q2 having a smaller particle size than the first quantum dots Q1 are arranged.
  • the second quantum dots Q2 may have a spherical shape, an ellipsoidal shape, a polyhedral shape, a rod shape, a branched shape, a three-dimensional shape having surface irregularities, or a combination of these three-dimensional shapes.
  • the bandgap of the second quantum dot Q2 (for example, the bandgap of the core of Q2) may be larger than the bandgap of the first quantum dot Q1 (for example, the bandgap of the core of Q1).
  • the band gap of the core of the first quantum dot Q1 is larger than the band gap of the core of the second quantum dot Q2, it is difficult for carriers to enter the second quantum dot Q2, and even if carriers enter, the first quantum dot This has the effect of moving to dot Q1.
  • the band gap may be the gap between the energy level of the lowest unoccupied orbital (LUMO) and the energy level of the highest occupied orbital (HOMO), and the lower end of the conduction band (CBM) and the upper end of the valence band (VBM).
  • LUMO lowest unoccupied orbital
  • CBM conduction band
  • VBM valence band
  • the energy level of the lowest unoccupied orbital (LUMO) and the energy level of the highest occupied orbital (HOMO) are negative values (unit: eV) with the vacuum level as the reference (0).
  • the electron affinity is The ionization energy is the gap between the HOMO and the vacuum level.
  • LUMO can be replaced with CBM
  • HOMO can be replaced with VBM.
  • a smaller value of the energy level value of The band gap of the core of the second quantum dot Q2 is, for example, 5.8 eV or less, 4.0 eV or less, or 3.5 eV or less.
  • the second electrode E2 is located above the first electrode E1. That is, the second electrode E2 is formed in a temporally later step than the first electrode E1. For example, the second electrode E2 is arranged at a position spatially farther than the first electrode E1 with respect to a pixel circuit board (described later) including a thin film transistor.
  • the light emitting element 10 includes a first carrier transport layer T1 arranged between the first electrode E1 and the quantum dot layer QL, and a second carrier transport layer arranged between the quantum dot layer QL and the second electrode E2. T2.
  • the first carrier transport layer T1 is a hole transport layer (HTL)
  • the second carrier transport layer T2 is an electron transport layer (ETL).
  • the first carrier transport layer T1 is an electron transport layer (ETL)
  • the second carrier transport layer T2 is a hole transport layer (HTL).
  • the hole transport layer (HTL) is not limited to a single layer, but may have a laminated structure. Further, a hole injection layer (HIL) may be provided between the anode and the hole transport layer (HTL).
  • the hole injection layer (HIL) is not limited to a single layer, but may have a laminated structure.
  • the electron transport layer (ETL) is not limited to a single layer, but may have a laminated structure. Further, an electron injection layer (EIL) may be provided between the cathode and the electron transport layer (ETL).
  • the electron injection layer (EIL) is not limited to a single layer, but may have a laminated structure.
  • quantum dot layer QL containing quantum dots, it is thought that holes from the anode and electrons from the cathode recombine, and the excitons generated by the recombination return to the ground state to generate light. By applying a voltage between the anode and cathode, recombination occurs in the quantum dot layer QL.
  • a second quantum dot assembly ZS including the second quantum dots Q2 may be arranged in the space SP since short circuits between the HTL and the ETL can be effectively prevented.
  • the second quantum dot assembly ZS may have a laminated structure in which each layer includes the second quantum dots Q2.
  • the space SP may be filled with the second quantum dot aggregate ZS. Whichever of these configurations is adopted, it is possible to effectively prevent a short circuit between the HTL and ETL, and it is also possible to reduce reactive current not involved in recombination.
  • the volume of the space SP may be larger than the volume of the first quantum dot Q1. That is, when observing a cross-sectional structure as shown in FIG. 1, the cross-sectional area of the space SP may be larger than the cross-sectional area of the first quantum dot Q1. In this case, the effect of reducing reactive current becomes greater.
  • the quantum dot layer QL includes a first quantum dot aggregate ZF including the first quantum dot Q1 and a third quantum dot aggregate ZT including a third quantum dot Q3 having a smaller particle size than the first quantum dot Q1. It's okay to stay.
  • the third quantum dot Q3 may have the same configuration as the second quantum dot Q2 (same material, same size, same structure, same band gap).
  • the third quantum dot Q3 may have a larger band gap than the first quantum dot Q1.
  • the third quantum dot aggregate ZT may be arranged in the gap between the first carrier transport layer T1 and the first quantum dot aggregate ZF in contact with the first carrier transport layer T1.
  • the third quantum dot aggregate ZT may be arranged in the gap between the second carrier transport layer T2 and the first quantum dot aggregate ZF in contact with the second carrier transport layer T2.
  • the third quantum dot aggregate ZT may be arranged in each of these gaps.
  • the particle size of the second quantum dots Q2 is 8/10 or less, or 6/10 or less, 5/10 or less, 4/10 or less, or 1/4 or less of the particle size of the first quantum dots Q1, Alternatively, it can be reduced to 2/10 or less.
  • the fact that the particle size of the second quantum dots Q2 is smaller than the particle size of the first quantum dots Q1 means that the average particle size of the second quantum dots in the second quantum dot aggregate ZS is smaller than that in the first quantum dot aggregate ZF. In other words, it is smaller than the average particle size of the first quantum dots.
  • the shape of at least one of the first quantum dots Q1 and the second quantum dots Q2 is not spherical, for example, the diameter when deformed into a spherical shape by equal volume can be taken as the particle size.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the quantum dot layer.
  • FIG. 3 shows the particle size distribution of the quantum dot layer.
  • TEM transmission electron microscope
  • the entire layer thickness direction was The particle size distribution D1 of all the quantum dots QD (for example, 10 to 100) included in the region X1 including When examining the particle size distribution D2 of 100 particles), if one or more quantum dots QD having a particle size larger than the maximum particle size Pm of the particle size distribution D2 is included in the region X1, the maximum particle size A quantum dot QD having a particle size larger than Pm is specified as the first quantum dot Q1, a space SP including the region X2 (a space where the first quantum dot Q1 does not exist) is specified, and the maximum particle size distribution D2 is Quantum dots QD having a particle size equal to or smaller than
  • Pm in FIG. 3 is the maximum particle size of all the quantum dots QD whose entire cross section is observed within the region X2 (two sides in the layer thickness direction are equal to the layer thickness of the quantum dot layer QL), and Pm of all the quantum dots When the QDs have a uniform particle size, this uniform particle size may be designated as Pm.
  • the ratio of the particle size of the first quantum dots Q1 to the maximum particle size Pm of the particle size distribution D2 may be, for example, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.5 or more, 2.0 or more, 2.5 or more. , 3.0 or more, 5.0 or more, 8.0 or more, or 10 or more.
  • the average particle size of the plurality of first quantum dots Q1 (QDs having a particle size larger than Pm) in the region X1 may be 1.1 or more of Pm, 1.2 or more, 1.5 or more, 2.0 It may be 2.5 or more, 3.0 or more, 5.0 or more, 8.0 or more, or 10 or more.
  • the peak particle size P1 of the particle size distribution D1 particle size at which the number peaks at D1
  • the peak particle size P2 the particle size at which the number peaks at D2 are expressed, and P1 >P2.
  • the area of region X2 cross-sectional area of space SP) may be smaller than the area of region X1.
  • the peak particle size P1 is equal to the average particle size of the first quantum dots in the first quantum dot aggregate ZF
  • the peak particle size P2 is equal to the average particle size of the second quantum dots in the second quantum dot aggregate ZS. Good too. If the cross section of the quantum dots observed by TEM etc. is not circular, the particle size may be defined as the diameter when the quantum dots are transformed into a circular shape with equal volume.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the particle size distribution of the quantum dot layer.
  • the cross-sectional view in FIG. 4 is an example of cross-sectional observation of the quantum dot layer QL, and graphs A and B in FIG. 4 show the relationship between the particle size and the number of observations.
  • quantum dots QD For example, the particle size (the diameter of a circle with an equal area is defined as the particle size) of 10 to 100 particles is measured.
  • the average grain size r1 and standard deviation ⁇ 1 of region X1 and the average grain size r2 and standard deviation ⁇ 2 of region X2 are calculated.
  • (r1-r2) ⁇ 1.0 ⁇ ( ⁇ 1+ ⁇ 2) is satisfied, the particle size distribution of quantum dots QD included in region X1 is different from the particle size distribution of quantum dots QD included in region X2, that is, , it may be determined that there is a region X2 (cross-sectional region of the space SP) where the first quantum dots Q1 do not exist, which penetrates the quantum dot layer QL.
  • the first and second quantum dots Q1 and Q2 may be specified by their composition. For example, if two types of quantum dots QD with different compositions can be detected from elemental analysis, two particle size distributions D1 (average particle size r1, standard deviation ⁇ 1) and D2 (average particle size r2, standard deviation ⁇ 1) and D2 (average particle size r2, standard deviation deviation ⁇ 2) can be obtained. Particle size distributions D1 and D2 satisfy (r1-r2) ⁇ 1.0 ⁇ ( ⁇ 1+ ⁇ 2), and a region where only quantum dots (quantum dots with the same composition) belonging to particle size distribution D2 exist forms the quantum dot layer QL. If it is observed that the quantum dots penetrate through the quantum dot layer QL, it may be determined that there is a space (SP) in which the first quantum dots Q1 that penetrate the quantum dot layer QL do not exist.
  • SP space
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the particle size distribution of the quantum dot layer.
  • the number of quantum dots QD for example, 10 to 100
  • the particle size the diameter of circles with equal area is the particle size.
  • quantum dots QD with a particle size smaller than the reference particle size are used as second quantum dots Q2, and particles larger than the reference particle size are A quantum dot QD having the same diameter as the first quantum dot Q1 is defined as a first quantum dot Q1.
  • the quantum dots QD observed in region If the first quantum dot Q1 exists through the quantum dot layer QL, it may be determined that there is a region where the first quantum dot Q1 that penetrates the quantum dot layer QL does not exist. In the case of region X shown in FIG.
  • the particle size is 7.0 nm or less, it is the first quantum dot Q1, and if the particle size is 7.0 nm or less, it is the second quantum dot Q2.
  • the quantum dots are colored according to their particle size on the cross-sectional photograph, and an area containing only the second quantum dot Q2 is created. If Q exists through the quantum dot layer QL, it may be determined that there is a region where Q1 that penetrates the quantum dot layer QL does not exist (a region where there is only Q2).
  • the space SP and the first and second quantum dots Q1 and Q2 may be specified as follows.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the quantum dot layer.
  • the straight line K2 If the particle size of all the quantum dots QD that the straight line K2 passes through (the diameter of a circle with the same area is the particle size) is smaller than the particle size of all the quantum dots QD that the straight line K1 passes through, the straight line K2 Since it can be said that it is a straight line that traverses the region containing only the quantum dots Q2, it may be determined that there is a region (a region containing only the second quantum dots Q2) in which the first quantum dots Q1 that penetrate the quantum dot layer QL do not exist. In the case of straight lines K1 and K2 in FIG.
  • the straight line K1 passes through one quantum dot QD with a particle size of 12 nm and one with a particle diameter of 14 nm, and the straight line K2 passes through two quantum dots QD with a particle size of 4 nm. , there are four particles with a diameter of 5 nm, and since "the particle diameters of all the quantum dots QD that the straight line K2 passes through are smaller than the particle diameters of all the quantum dots QD that the straight line K1 passes through", "the straight line K2 covers the region only of Q2". It may be determined that there is a region where Q1 that penetrates the quantum dot layer QL does not exist (a region where there is only Q2).
  • the region X1 is an arbitrary cross-sectional region that includes the entire thickness direction of the quantum dot layer QL, but the third quantum dots Q3 are located in the region X1 at both ends (upper end) in the layer thickness direction. and the lower end), the region X1 does not necessarily have to be "an arbitrary cross-sectional region including the entire thickness direction of the quantum dot layer QL".
  • the region X1 may be "a region excluding at least one of the upper end and the lower end from an arbitrary cross-sectional region including the entire thickness direction of the quantum dot layer QL".
  • the exciton that enters the second quantum dot Q2 immediately escapes to the first quantum dot Q1
  • the exciton that enters the second quantum dot Q2 immediately escapes to the first quantum dot Q1.
  • Luminescent recombination becomes less likely to occur. Thereby, the light emission of the second quantum dots Q2 is greatly suppressed, and the light emission efficiency of the first quantum dots Q1 is increased. Furthermore, the color purity of the light emitted by the quantum dot layer QL is also improved.
  • the second quantum dot Q2 can suppress the hole blocking effect of the second quantum dot Q2. Visible emission of light can be avoided. Furthermore, it is possible to suppress an increase in applied voltage, which is advantageous in terms of reducing power consumption.
  • the second quantum dot Q2 may have a configuration in which it does not emit light at a wavelength of 400 nm or more. In this way, even when the second quantum dots Q2 emit light (electroluminescence), it is hardly visible, so that color purity can be improved. A configuration may also be used in which the second quantum dots Q2 do not emit light in the visible light range (370 nm or more).
  • the third quantum dot aggregate ZT with a small average particle size is arranged above and below the first quantum dot aggregate ZF, it improves the roughness of the quantum dot layer QL (reduces the surface roughness). be able to. Improving the roughness of the quantum dot layer QL suppresses current concentration in specific locations, improving luminous efficiency and reliability.
  • FIGS. 7 and 8 are schematic diagrams showing configuration examples of first quantum dots and second quantum dots.
  • the second quantum dots Q2 may also have either a core-shell structure or a shellless structure.
  • the second quantum dots Q2 By forming the second quantum dots Q2 into a core-shell structure, surface defects are reduced, and non-radiative recombination at defect levels is less likely to occur. This improves luminous efficiency.
  • the core diameter C of the second quantum dot Q2 may be smaller than the core diameter C of the first quantum dot Q1.
  • the bandgap of the second quantum dot Q2 is made larger than the bandgap of the first quantum dot Q1 (for example, LUMO2 can be made shallower than LUMO1, that is, closer to the vacuum level).
  • the same material may be used for the shells of the first and second quantum dots Q1 and Q2.
  • the change in HOMO is smaller than the change in LUMO when the particle size is reduced (for example, as the core diameter becomes smaller, the LUMO becomes shallower, but the HOMO Semiconductor materials (substantially unchanged) may also be used. Since light emitting elements containing quantum dots generally have an abundance of electrons, they have advantages in improving carrier balance and reducing power consumption.
  • a ligand may be arranged on the surface of at least one of the first quantum dots Q1 and the second quantum dots Q2.
  • a ligand preferably a ligand having the same configuration
  • the thickness of the quantum dot layer QL may be four times or less, three times or less, or two times or less the particle size of the first quantum dots Q1.
  • the first quantum dot assembly ZF has a single layer structure of the first quantum dots Q1 (see FIG. 1) or a laminated structure of several layers, spaces SP (through gaps) are likely to occur in the quantum dot layer QL.
  • the advantage of arranging the second quantum dot aggregate ZS is greater.
  • Eb LUMO2- It may be smaller than LUMO1
  • the inhibition of carrier movement caused by the second quantum dot Q2 can be weakened (compared to the inhibition of electron movement), and in general, if there are excess electrons, the inhibition of hole movement can be weakened.
  • Carrier balance in a certain quantum dot light emitting device can be improved.
  • the light emitting element 10 may have a configuration in which the level difference Hb is less than 1.0 [eV], where the unit of energy level of the highest occupied orbital and the lowest unoccupied orbital is [eV].
  • the level difference Hb which is an energy barrier for holes
  • the second quantum dot Q2 has the effect of inhibiting the movement of holes to the first quantum dot Q1 (hole blocking effect) can be suppressed, and carrier balance can be improved.
  • the voltage applied between the first electrode E1 and the second electrode E2 (voltage required to cause the element to emit light at a predetermined brightness) can be reduced, and power consumption can be reduced.
  • the level difference Hb may be less than 0.5 [eV] or less than 0.2 [eV].
  • HOMO2 ⁇ HOMO1 (HOMO1 is closer to the vacuum level than HOMO2), but the present invention is not limited to this.
  • HOMO2 ⁇ HOMO1 may be satisfied (HOMO2 may be at the same level as HOMO1, or may be closer to the vacuum level than HOMO1).
  • the level difference Hb becomes 0 or a negative value, which has the effect of improving carrier balance and reducing the applied voltage.
  • HOMO2 may be the HOMO of the core of the second quantum dot Q2 or the HOMO of the shell of the second quantum dot Q2.
  • the second quantum dot Q2 has an effect of inhibiting the movement of electrons to the first quantum dot Q1 (electron blocking effect), and carrier balance can be improved.
  • LUMO2 may be the LUMO of the core of the second quantum dot Q2 or the LUMO of the shell of the second quantum dot Q2.
  • the second quantum dot Q2 is a group IV simple substance that is not carbon, a group IV compound, a group III-V compound that is not a nitride, a group II-VI compound, a group II-IV-V chalcopyrite type compound, and a group I-III-VI compound. It can be configured to include at least one chalcopyrite type compound.
  • the group IV simple substance is Si or Ge
  • the group IV compound is SiGe
  • the group III-V compound is AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlPAs, AlPSb, AlAsSb, GaPAs, GaPSb, GaAsSb, InPAs, InPSb, InAsSb, AlGaPAs, AlGaPSb, AlGaAsSb, AlInPAs, AlInPSb, AlInAsSb, GaInPAs, GaInPSb, GaIn AsSb
  • the II-VI group compound is ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, ZnSeTe, CdSSe, CdSTe, CdSeTe, HgSSe, HgSTe, HgSeTe, ZnCdSSe,
  • the Group IV simple substance is C
  • the Group IV compound is SiC
  • the Group II-VI compounds are ZnO and ZnS
  • the Group I-III-VI chalcopyrite type compound is CuAlS. 2 , AgAlS2 .
  • FIG. 12 is a flowchart showing a method for manufacturing a light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment.
  • the first electrode E1 is formed in step S1 (first step)
  • the first carrier transport layer T1 is formed in step S2
  • the quantum dot layer QL is formed in step S3 (second step)
  • the step A second carrier transport layer T2 is formed in S4
  • a second electrode E2 is formed in step S5 (third step).
  • An HTL hole transport layer
  • ETL electron transport layer
  • ETL electron transport layer
  • step S2 for example, a step of applying a solution in which the HTL material is dispersed in, for example, a chlorobenzene solvent and removing the solvent is performed.
  • HTL materials include Poly-4-butyl-N,N-diphenylaniline (Poly-TPD), Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N- (4-sec-butylphenyl)diphenylamine)] (TFB) and Poly(9-vinylcarbazole) (PVK) can be used.
  • a hole injection layer HIL (eg, containing NiO, PEDOT:PSS, or MoO 3 ) may be formed between step S1 and step S2.
  • a solution in which nanoparticles (for example, ZnO nanoparticles), which are ETL materials, are dispersed in a solvent (for example, methanol, ethanol, propanol, or butanol, or a mixed solvent thereof) is applied, and the solvent is removed.
  • step S3 for example, as shown in FIG. 12, first quantum dots Q1, second quantum dots Q2, third quantum dots Q3 having the same configuration as the second quantum dots Q2, and a solvent for dispersing these (e.g., octane)
  • a solution containing the above is applied onto the first carrier transport layer T1 (HTL in the case of a forward structure, ETL in the case of a reverse structure), and a step of removing the solvent is performed.
  • second quantum dots Q2 having a smaller particle size than the first quantum dots Q1 are arranged in a space SP that penetrates the quantum dot layer QL in the thickness direction and in which no first quantum dots Q1 exist. be done.
  • third quantum dots Q3 having a smaller particle size than the first quantum dots Q1 are arranged above and below the first quantum dots Q1.
  • the third quantum dot Q3 has the same configuration as the second quantum dot Q2.
  • a quantum dot layer can be formed in one step.
  • the quantum dot layer QL can be formed in one step, which is preferable in terms of manufacturing cost.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a light emitting device manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • the light emitting device manufacturing apparatus 50 includes an apparatus M1 for forming the first electrode E1, an apparatus M2 for forming the first carrier transport layer T1, an apparatus M3 for forming the quantum dot layer QL, and a second carrier transport layer T2.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 15.
  • the light emitting device 10 according to the second embodiment includes a first electrode E1 and a second electrode E2, and a quantum dot layer QL that is arranged between the first electrode E1 and the second electrode E2 and includes a first quantum dot Q1.
  • the light emitting element 10 in FIG. 15 has a forward structure in which the anode is on the lower layer side, the first electrode E1 is the anode, and the second electrode E2 is the cathode.
  • the first carrier transport layer is HTL
  • the second carrier transport layer is ETL.
  • the quantum dot layer QL includes a space SP in which the first quantum dot Q1 does not exist, which penetrates the quantum dot layer QL in the thickness direction TD.
  • second quantum dots Q2 having a smaller particle size than the first quantum dots Q1 are arranged.
  • the band gap of the second quantum dot Q2 may be larger than the band gap of the first quantum dot Q1.
  • the bandgap of the core of the second quantum dot Q2 is, for example, 5.8 eV or less, 4.0 eV or less, or 3.5 eV or less.
  • the space SP includes a second quantum dot assembly ZS including the second quantum dots Q2.
  • the second quantum dot assembly ZS has a laminated structure in which each layer includes a second quantum dot Q2, and the space SP is filled with the second quantum dot assembly ZS.
  • the volume of the space SP may be larger than the volume of the first quantum dot Q1.
  • the quantum dot layer QL includes a first quantum dot aggregate ZF including the first quantum dot Q1 and a third quantum dot aggregate ZT including a third quantum dot Q3 having a smaller particle size than the first quantum dot Q1.
  • the third quantum dot Q3 has the same configuration as the second quantum dot Q2 (same material, same size, same structure, same bandgap), and has a larger bandgap than the first quantum dot Q1.
  • the first quantum dot assembly ZF is in contact with the HTL (first carrier transport layer), and the third quantum dot assembly ZT is arranged above the top of the first quantum dot assembly ZF.
  • the third quantum dot assembly ZT is in contact with the ETL (second carrier transport layer).
  • the third quantum dot assembly ZT has a laminated structure in which each layer includes a third quantum dot Q3. Note that a third quantum dot assembly ZT is also arranged between the HTL (first carrier transport layer) and the first quantum dot assembly ZF.
  • the first quantum dot aggregate ZF may be covered by the second quantum dot aggregate ZS and the third quantum dot aggregate ZT.
  • the thickness (maximum thickness) of the third quantum dot aggregate ZT is smaller than the thickness (maximum thickness) of the first quantum dot aggregate ZF.
  • the number ratio of the first quantum dots in contact with the ETL (second carrier transport layer) is smaller than the number ratio of the first quantum dots in contact with the third quantum dot assembly ZT. good.
  • the number ratio of the first quantum dots Q1 in contact with the ETL (second carrier transport layer) may be 10% or less.
  • the number ratio of the first quantum dots in contact with the third quantum dot aggregate ZT may be 75% or more.
  • the second quantum dot aggregate ZS is arranged in the space SP (penetrating gap) where the first quantum dots Q1 are not present, there is a gap between the first carrier transport layer T1 and the second carrier transport layer T2. Leakage current can be reduced and luminous efficiency (EQE) can be improved. Since the entire space SP is filled with the second quantum dots Q2, the leakage current suppressing effect is high.
  • the third quantum dot aggregate ZT on the first quantum dot aggregate ZF has an effect of inhibiting the movement of electrons to the first quantum dot Q1 (electron blocking effect). ), which can improve career balance.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light emitting element according to Embodiment 2.
  • a solution containing the first quantum dots Q1 and a first solvent is applied to the HTL, and after removing the first solvent, a solution containing the second quantum dots Q2, third quantum dots Q3, and the second solvent is applied. Apply and remove solvent.
  • One of the first solvent and the second solvent may be a nonpolar solvent, and the other may be a polar solvent. In this way, it is possible to suppress the phenomenon of volume reduction (elution) of the first quantum dot aggregate ZF when applying the solution containing the second quantum dots Q2.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light emitting element according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 18.
  • the first electrode E1 is a cathode
  • the second electrode E2 is an anode.
  • the first carrier transport layer is ETL and the second carrier transport layer is HTL.
  • the first quantum dot assembly ZF is in contact with the ETL (first carrier transport layer), and the third quantum dot assembly ZT is arranged above the top of the first quantum dot assembly ZF. , the third quantum dot assembly ZT is in contact with the HTL (second carrier transport layer).
  • the third quantum dot assembly ZT has a laminated structure in which each layer includes a third quantum dot Q3.
  • the third quantum dot aggregate ZT on the first quantum dot aggregate ZF has an effect of inhibiting the movement of holes to the first quantum dot Q1.
  • (Hole blocking effect) hardly occurs (because the HOMO remains almost unchanged even if the particle size becomes smaller), and the carrier balance can be maintained (see FIG. 19).
  • the third quantum dots Q3 have almost no hole blocking effect, even if the thickness of the third quantum dot aggregate ZT varies somewhat depending on the manufacturing process, the characteristics hardly change, which is preferable for mass production.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to Embodiment 3.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 20.
  • the light emitting element 10 according to the third embodiment includes a first electrode E1 and a second electrode E2, and a quantum dot layer QL that is disposed between the first electrode E1 and the second electrode E2 and includes a first quantum dot Q1. .
  • the light emitting element 10 in FIG. 20 has a forward structure, the first electrode E1 is an anode, and the second electrode E2 is a cathode.
  • the first carrier transport layer T1 is HTL, and the second carrier transport layer T2 is ETL.
  • the quantum dot layer QL includes a space SP in which the first quantum dot Q1 does not exist, which penetrates the quantum dot layer QL in the thickness direction TD.
  • second quantum dots Q2 having a smaller particle size than the first quantum dots Q1 are arranged.
  • the bandgap of the second quantum dot Q2 is larger than the bandgap of the first quantum dot Q1.
  • the band gap of the core of the second quantum dot Q2 is, for example, 5.8 eV or less, 4.0 eV or less, or 3.5 eV or less.
  • the space SP includes a second quantum dot assembly ZS including the second quantum dots Q2.
  • the second quantum dot assembly ZS is arranged on the lower layer side (HTL side) in the space SP, and is in contact with the HTL.
  • the second quantum dot aggregate ZS is arranged in the space SP (penetrating gap) where the first quantum dots Q1 are not present, there is a gap between the first carrier transport layer T1 and the second carrier transport layer T2. Leakage current can be reduced and luminous efficiency (EQE) can be improved.
  • the second quantum dot aggregate ZS and the third quantum dot aggregate ZT are in contact with the HTL, but the second and third quantum dot aggregates ZS and ZT are responsible for directing holes to the first quantum dot Q1.
  • There is almost no effect of inhibiting movement (hole blocking effect) because the HOMO hardly changes even if the particle size becomes smaller), and the carrier balance can be maintained (see FIG. 21).
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light emitting element according to the third embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing energy levels in the configuration of FIG. 22.
  • the first electrode E1 is a cathode
  • the second electrode E2 is an anode.
  • the first carrier transport layer T1 is ETL
  • the second carrier transport layer T2 is HTL.
  • the second quantum dot assembly ZS is arranged on the lower layer side (ETL side) in the space SP, and is in contact with the ETL. Therefore, the second and third quantum dot aggregates ZS and ZT have an effect of inhibiting the movement of electrons to the first quantum dot Q1 (electron blocking effect), and the carrier balance can be improved (see FIG. 23). .
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device according to the fourth embodiment.
  • the display device 20 includes a red light emitting element 10r, a green light emitting element 10g, and a blue light emitting element 10b.
  • the light emitting elements 10r, 10g, and 10b are formed on a drive substrate 7 (for example, a pixel circuit board including TFTs), and are partitioned by insulating partition walls 8.
  • the drive board 7 is provided with pixel circuits PC corresponding to the light emitting elements 10r, 10g, and 10b, respectively.
  • the first quantum dots Q1 of the light-emitting elements 10r, 10g, and 10b may have different core particle sizes or different core materials.
  • quantum dots having a common configuration may be used, or quantum dots having different configurations may be used.
  • the light emitting elements 10 of Embodiment 2 are used as the light emitting elements 10r, 10g, and 10b, but the present invention is not limited thereto. Any of the light emitting elements 10 of Embodiments 1 to 4 may be applied.
  • the light emitting device of the present disclosure includes: comprising a first electrode, a second electrode, and a quantum dot layer disposed between the first electrode and the second electrode and containing a first quantum dot,
  • the quantum dot layer includes a space that penetrates the quantum dot layer in the thickness direction and does not have a first quantum dot, Second quantum dots having a smaller particle size than the first quantum dots may be arranged in the space.
  • the bandgap of the second quantum dot of the light emitting device of the present disclosure may be larger than the bandgap of the first quantum dot.
  • a second quantum dot aggregate including the second quantum dots may be arranged in the space of the light emitting element of the present disclosure.
  • the second quantum dot assembly of the light emitting device of the present disclosure may have a laminated structure in which each layer includes a second quantum dot.
  • the second quantum dot aggregate of the light emitting element of the present disclosure may be arranged on a lower layer side in the space.
  • the band gap of the second quantum dot of the light emitting device of the present disclosure is determined by the energy level of the lowest unoccupied orbital of the core of the second quantum dot and the energy level of the highest occupied orbital of the core of the second quantum dot. It may be a gap of
  • the first quantum dot and the second quantum dot of the light emitting device of the present disclosure have a core in which the energy level of the highest occupied orbital changes less than the energy level of the lowest occupied orbital as the particle size decreases. May contain substances.
  • the bandgap of the second quantum dot of the light emitting device of the present disclosure may be 5.8 eV or less.
  • the energy level of the highest occupied orbital of the first quantum dot is HOMO1
  • the energy level of the highest occupied orbital of the second quantum dot is HOMO2
  • the unit of the energy level is eV.
  • HOMO1-HOMO2 ⁇ 1.0eV may be satisfied.
  • the energy level of the lowest unoccupied orbital of the first quantum dot is LUMO1
  • the energy level of the lowest unoccupied orbital of the second quantum dot is LUMO2
  • LUMO2>LUMO1 may be satisfied.
  • a ligand may be arranged on the surface of at least one of the first quantum dot and the second quantum dot of the light emitting element of the present disclosure.
  • the maximum particle size of all quantum dots observed in the second region is Pm
  • Each quantum dot observed in the second region may be the second quantum dot.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

発光素子１０は、第１電極（Ｄ１）および第２電極（Ｄ２）と、第１電極および第２電極の間に配され、第１量子ドット（Ｑ１）を含む量子ドット層（ＱＬ）とを備え、量子ドット層（ＱＬ）は、量子ドット層を厚み方向（ＴＤ）に貫く、第１量子ドットが存在しない空間（ＳＰ）を含み、空間（ＳＰ）内に、第１量子ドット（Ｑ１）よりも粒径の小さな第２量子ドット（Ｑ２）が配されている。

Description

発光素子、発光素子の製造方法および製造装置、表示装置
　本発明は、発光素子等に関する。
　特許文献１には、量子ドット層を含む発光素子において、量子ドットの間隙（電流集中箇所）を絶縁膜によって埋める手法が開示されている。
日本国公開特許公報「特開２００７－０９５６８５号」
　前記手法では、量子ドットへのキャリア注入が絶縁膜によって阻害され、発光効率が低下するおそれがある。
　本発明の一態様に係る発光素子は、第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配され、第１量子ドットを含む量子ドット層とを備え、前記量子ドット層は、前記量子ドット層を厚み方向に貫く、第１量子ドットが存在しない空間を含み、前記空間内に、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第２量子ドットが配されている。
　本発明の一態様によれば、発光素子の発光効率が高められる。
実施形態１にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 量子ドット層の断面図である。 量子ドット層の粒径分布を示すグラフである。 量子ドット層の粒径分布を示す説明図である。 量子ドット層の粒径分布を示す説明図である。 量子ドット層の断面図である。 第１量子ドットおよび第２量子ドットの構成例を示す模式図である。 第１量子ドットおよび第２量子ドットの構成例を示す模式図である。 各量子ドットのエネルギー準位を示す模式図である。 各量子ドットのエネルギー準位を示す模式図である。 第３量子ドットの構成例を示す模式図である。 実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示すフローチャートである。 実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示す断面図である。 実施形態１にかかる発光素子の製造装置を示すブロック図である。 実施形態２にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 図１５の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。 実施形態２にかかる発光素子の製造方法を示す断面図である。 実施形態２にかかる発光素子の別構成例を示す断面図である。 図１８の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。 実施形態３にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 図２０の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。 実施形態３にかかる発光素子の別構成例を示す断面図である。 図２２の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。 実施形態４にかかる表示装置の構成例を示す断面図である。
　〔実施形態１〕
　図１は実施形態１にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。実施形態１にかかる発光素子１０は、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２と、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の間に配され、第１量子ドットＱ１を含む量子ドット層ＱＬとを備える。量子ドットとは、最大幅（最大径）が１００ｎｍ以下のドットを意味する。量子ドットの形状は、上記最大幅を満たす範囲であれば制約されず、球状（断面が円状）に限定されるものではない。例えば、楕円球体状（断面が楕円状）、断面が多角形状となる立体形状、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。
　量子ドット層ＱＬは複数の量子ドットを含む層である。量子ドット層の断面形状は、必ずしも直線形状である必要はない。量子ドット層ＱＬは、均一な膜厚からなる必要はなく、少なくとも任意の断面観察領域で一定の膜厚以上の厚みを有していれば異なる膜厚で構成されていてもよく、層表面（下面および上面の少なくとも一方）が凹凸形状であってもよい。量子ドット層ＱＬを量子ドット部と言い換えることもできる。
　第１量子ドットＱ１として半導体ナノ結晶粒子を用いることができ、第１量子ドットＱ１が、エレクトロルミネセンスとしてバンドギャップに対応する波長の光を放出してもよい。バンドギャップは、第１量子ドットＱ１の粒径および組成に応じて変化する。第１量子ドットＱ１の粒径は、例えば、１．０〔ｎｍ〕～１００〔ｎｍ〕であり、３．０〔ｎｍ〕～２０〔ｎｍ〕であってもよい。第１量子ドットＱ１は、球状、楕円球状、多面体状、棒状、枝分かれ状、あるいは表面凹凸を有する立体形状であってもよく、これら立体を組み合わせた形状でもよい。
　量子ドット層ＱＬは、量子ドット層ＱＬを厚み方向ＴＤに貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰを含む。空間ＳＰ内には、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第２量子ドットＱ２が配されている。
　第２量子ドットＱ２にも半導体ナノ結晶粒子を用いることができる。第２量子ドットＱ２は、球状、楕円球状、多面体状、棒状、枝分かれ状、あるいは表面凹凸を有する立体形状であってもよく、これら立体を組み合わせた形状でもよい。
　第２量子ドットＱ２のバンドギャップ（例えば、Ｑ２のコアのバンドギャップ）は、第１量子ドットＱ１のバンドギャップ（例えば、Ｑ１のコアのバンドギャップ）よりも大きくてもよい。第１量子ドットＱ１のコアのバンドギャップよりも第２量子ドットＱ２のコアのバンドギャップよりも大きい場合、第２量子ドットＱ２にキャリアが入り難く、キャリアが入ったとしても、速やかに第１量子ドットＱ１に移動するという効果がある。
　バンドギャップは、最低空軌道のエネルギー準位（ＬＵＭＯ）と、最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ）とのギャップであってもよく、伝導帯下端（ＣＢＭ）と、価電子帯上端（ＶＢＭ）とのギャップであってもよい。以下、「ギャップ」とは、差の大きさ（差の絶対値）を意味し、ゼロまたは正の値とする。最低空軌道のエネルギー準位（ＬＵＭＯおよび最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ）は、真空準位を基準（０）とする負の値（単位：ｅＶ）である。例えば電子親和力は、ＬＵＭＯと真空準位とのギャップであり、イオン化エネルギーは、ＨＯＭＯと真空準位とのギャップである。以下においては、ＬＵＭＯをＣＢＭに置き換え、ＨＯＭＯをＶＢＭに置き換えることもできる。また、エネルギー準位（の値）がより小さいとは、エネルギー準位が真空準位からより遠い、すなわち準位がより深いことを意味し、エネルギー準位（の値）がより大きいとは、エネルギー準位が真空準位により近い、すなわち準位がより浅いことを意味する。第２量子ドットＱ２のコアのバンドギャップは、例えば、５．８ｅＶ以下、または４．０ｅＶ以下あるいは３．５ｅＶ以下である。
　第２電極Ｅ２は、第１電極Ｅ１よりも上層に位置する。すなわち、第２電極Ｅ２は、第１電極Ｅ１よりも時間的に後の工程で形成される。例えば、第２電極Ｅ２は、薄膜トランジスタを含む画素回路基板（後述）に対して、第１電極Ｅ１よりも空間的に遠い位置に配される。
　発光素子１０は、第１電極Ｅ１と量子ドット層ＱＬとの間に配された第１キャリア輸送層Ｔ１と、量子ドット層ＱＬと第２電極Ｅ２との間に配された第２キャリア輸送層Ｔ２とを備える。例えば、第１電極Ｅ１がアノードであって第２電極Ｅ２がカソードであれば、第１キャリア輸送層Ｔ１が正孔輸送層（ＨＴＬ）、第２キャリア輸送層Ｔ２が電子輸送層（ＥＴＬ）となる。また、第１電極Ｅ１がカソードであって第２電極Ｅ２がアノードであれば、第１キャリア輸送層Ｔ１が電子輸送層（ＥＴＬ）、第２キャリア輸送層Ｔ２が正孔輸送層（ＨＴＬ）となる。
　正孔輸送層（ＨＴＬ）は単層に限定されるものではなく、積層構造であってもよい。また、アノードと正孔輸送層（ＨＴＬ）との間に正孔注入層（ＨＩＬ）を備えてもよい。正孔注入層（ＨＩＬ）は単層に限定されるものではなく、積層構造であってもよい。電子輸送層（ＥＴＬ）は単層に限定されるものではなく、積層構造であってもよい。また、カソードと電子輸送層（ＥＴＬ）との間に電子注入層（ＥＩＬ）を備えてもよい。電子注入層（ＥＩＬ）は単層に限定されるものではなく、積層構造であってもよい。
　量子ドットを含む量子ドット層ＱＬでは、アノードからの正孔とカソードからの電子とが再結合し、再結合により生じた励起子が基底状態に戻ることで光が生じると考えられる。アノードとカソードとの間に電圧を印加することによって、量子ドット層ＱＬで再結合が生じる。
　ＨＴＬおよびＥＴＬ間の短絡を効果的に防ぐことができるので、空間ＳＰに、第２量子ドットＱ２を含む第２量子ドット集合体ＺＳが配されてもよい。第２量子ドット集合体ＺＳは、各層に第２量子ドットＱ２が含まれる積層構造であってもよい。また、第２量子ドット集合体ＺＳが空間ＳＰに充填されていてもよい。これらのいずれの構成をとったとしても、ＨＴＬおよびＥＴＬ間の短絡を効果的に防ぐことができ、また、再結合に関与しない無効電流を低減させることができる。
　また、空間ＳＰの体積が、第１量子ドットＱ１の体積よりも大きくてもよい。すなわち、 図１に示すような断面構造を観察した場合は空間ＳＰの断面積が、第１量子ドットＱ１の断面積よりも大きくてもよい。この場合、無効電流低減の効果がより大きくなる。
　量子ドット層ＱＬは、第１量子ドットＱ１を含む第１量子ドット集合体ＺＦと、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第３量子ドットＱ３を含む第３量子ドット集合体ＺＴとを含んでいてもよい。第３量子ドットＱ３は、第２量子ドットＱ２と同じ構成（同材料、同サイズ、同構造、同バンドギャップ）でもよい。第３量子ドットＱ３は、第１量子ドットＱ１よりもバンドギャップが大きくてもよい。
　第３量子ドット集合体ＺＴは、第１キャリア輸送層Ｔ１と、第１キャリア輸送層Ｔ１に接する第１量子ドット集合体ＺＦとの間隙に配されていてもよい。第２キャリア輸送層Ｔ２と、第２キャリア輸送層Ｔ２に接する第１量子ドット集合体ＺＦとの間隙に第３量子ドット集合体ＺＴが配されていてもよい。また、これら間隙それぞれに第３量子ドット集合体ＺＴが配されていてもよい。
　第２量子ドットＱ２の粒径は、第１量子ドットＱ１の粒径の１０分の８以下、または１０分の６以下、１０分の５以下、１０分の４以下、４分の１以下、あるいは１０分の２以下とすることができる。第２量子ドットＱ２の粒径が第１量子ドットＱ１の粒径よりも小さいということは、第２量子ドット集合体ＺＳにおける第２量子ドットの平均粒径が、第１量子ドット集合体ＺＦにおける第１量子ドットの平均粒径よりも小さいと換言することができる。第１量子ドットＱ１および第２量子ドットＱ２の少なくとも一方の形状が球状でない場合、例えば、球状に等積変形した場合の直径を粒径とすることができる。
　図２は量子ドット層の断面図である。図３は量子ドット層の粒径分布である。図２および図３に示すように、量子ドット層ＱＬの、層厚方向に平行な、層厚方向全体を含む断面を透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭという）等で観察し、層厚方向全体を含む領域Ｘ１に含まれるすべての量子ドットＱＤ（例えば、１０個～１００個）の粒径分布Ｄ１と、層厚方向全体を含む領域Ｘ２に含まれるすべての量子ドットＱＤ（例えば、１０個～１００個）の粒径分布Ｄ２とを調べた場合に、粒径分布Ｄ２の最大粒径Ｐｍよりも大きな粒径をもつ１個以上の量子ドットＱＤが領域Ｘ１に含まれることをもって、最大粒径Ｐｍよりも大きな粒径をもつ量子ドットＱＤを第１量子ドットＱ１と特定するとともに、領域Ｘ２を含む空間ＳＰ（第１量子ドットＱ１が存在しない空間）を特定し、かつ粒径分布Ｄ２の最大粒径Ｐｍ以下の粒径を有する量子ドットＱＤを、第２量子ドットＱ２（領域Ｘ２に含まれるもの）あるいは第３量子ドットＱ３（領域Ｘ１に含まれるもの）と特定することができる。
　図３のＰｍは、領域Ｘ２（層厚方向の２辺が量子ドット層ＱＬの層厚に等しい）内に断面全体が観察されるすべての量子ドットＱＤの最大粒径であり、すべての量子ドットＱＤが均一粒径をもつ場合はこの均一粒径をＰｍとすればよい。粒径分布Ｄ２の最大粒径Ｐｍに対する第１量子ドットＱ１の粒径の比は、例えば１．１以上でもよいし、１．２以上，１．５以上，２．０以上，２．５以上，３．０以上，５．０以上，８．０以上，あるいは１０以上であってもよい。領域Ｘ１の複数の第１量子ドットＱ１（Ｐｍよりも大きな粒径をもつＱＤ）の平均粒径が、Ｐｍの１．１以上でもよいし、１．２以上，１．５以上，２．０以上，２．５以上，３．０以上，５．０以上，８．０以上，あるいは１０以上であってもよい。
　粒径分布Ｄ１のピーク粒径Ｐ１（Ｄ１において個数がピークとなる粒径）と、粒径分布Ｄ２のピーク粒径Ｐ２（Ｄ２において個数がピークとなる粒径）とが発現しており、Ｐ１＞Ｐ２であってもよい。ピークギャップＰｇ（＝Ｐ１－Ｐ２、Ｐ１＞Ｐ２）が、粒径分布Ｄ１の標準偏差σ１以上であってもよい。粒径分布Ｄ２の標準偏差をσ２として、ピークギャップＰｇ（＝Ｐ１－Ｐ２、Ｐ１＞Ｐ２）が、（σ１＋σ２）の１．０倍以上あるいは１．２倍以上、または１．５倍以上であってもよい。領域Ｘ２の面積（空間ＳＰの断面積）は、領域Ｘ１の面積よりも小さくてもよい。
　また、ピーク粒径Ｐ１が第１量子ドット集合体ＺＦにおける第１量子ドットの平均粒径に等しく、ピーク粒径Ｐ２が第２量子ドット集合体ＺＳにおける第２量子ドットの平均粒径に等しくてもよい。ＴＥＭ等で観察した量子ドットの断面が円形状でない場合は、円形状に等積変形したときの直径を粒径としてもよい。
　空間ＳＰ並びに第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２を以下のように特定してもよい。図４は、量子ドット層の粒径分布を示す説明図である。図４の断面図は量子ドット層ＱＬを断面観察した場合の一例であり、図４のグラフＡおよびグラフＢは粒径と観測数との関係を示す。まず、量子ドット層ＱＬを厚み方向に平行な平面で切断した断面において、量子ドット層ＱＬの膜厚方向全体を含む任意の２つの領域（領域Ｘ１、領域Ｘ２）に観測される量子ドットＱＤ（例えば、１０～１００個）の粒径（面積の等しい円の直径を粒径とする）を測定する。次いで、領域Ｘ１の平均粒径ｒ１および標準偏差σ１と、領域Ｘ２の平均粒径ｒ２および標準偏差σ２を算出する。ここで、（ｒ１－ｒ２）≧１．０×（σ１＋σ２）を満たす場合に、領域Ｘ１に含まれる量子ドットＱＤの粒径分布が領域Ｘ２に含まれる量子ドットＱＤの粒径分布と異なる、すなわち、量子ドット層ＱＬを貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない領域Ｘ２（空間ＳＰの断面領域）があると判断してもよい。図４のグラフＡ・Ｂでは、ｒ１＝９．８ｎｍ、ｒ２＝５．８ｎｍ、σ１＝１．７ｎｍ、σ２＝１．２ｎｍとなり、（ｒ１－ｒ２）≧１．０×（σ１＋σ２）を満たすため、このようなＸ１、Ｘ２を選択した場合に、「領域Ｘ１に含まれる量子ドットＱＤの粒径分布は領域Ｘ２に含まれる量子ドットＱＤの粒径分布と異なる」と判断し、「量子ドット層ＱＬを貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない空間（領域Ｘ２）があり、この空間（領域Ｘ２）内に、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第２量子ドットＱ２が配されている」と判断してもよい。
　第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２を組成によって特定してもよい。例えば、元素分析から組成の異なる２種の量子ドットＱＤが検出できる場合、組成を振り分け条件として、２つの粒径分布Ｄ１（平均粒径ｒ１・標準偏差σ１）、Ｄ２（平均粒径ｒ２・標準偏差σ２）を得ることができる。粒径分布Ｄ１・Ｄ２が、（ｒ１－ｒ２）≧１．０×（σ１＋σ２）を満たし、粒径分布Ｄ２に属する量子ドット（同一組成の量子ドット）のみが存在する領域が量子ドット層ＱＬを貫いていることが観察できた場合に、「量子ドット層ＱＬを貫く第１量子ドットＱ１が存在しない空間（ＳＰ）がある」と判断してもよい。
　空間ＳＰ並びに第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２を以下のように特定してもよい。図５は、量子ドット層の粒径分布を示す説明図である。まず、量子ドット層ＱＬを厚み方向に平行な平面で切断した断面において、量子ドット層ＱＬの膜厚方向全体を含む任意の領域Ｘに観測される量子ドットＱＤ（例えば、１０～１００個）の粒径（面積の等しい円の直径を粒径とする）を測定する。２つの粒径ピークと、これらの間に観察個数が極小値となる基準粒径とがあり、基準粒径以下の粒径の量子ドットＱＤを第２量子ドットＱ２、基準粒径よりも大きい粒径の量子ドットＱＤを第１量子ドットＱ１とする。次いで、この基準粒径を用いた条件を適用し、領域Ｘで観察される量子ドットＱＤを第１量子ドットＱ１または第２量子ドットＱ２に振り分け、第２量子ドットＱ２のみの領域が量子ドット層ＱＬを貫いて存在した場合、「量子ドット層ＱＬを貫く第１量子ドットＱ１が存在しない領域がある」と判断してもよい。図５に記載の領域Ｘの場合、第１ピーク＝５．５ｎｍ、第２ピーク=８．０ｎｍ、基準粒径（極小値）=７．０ｎｍとすることができ、７．０ｎｍよりも大きい粒径ならば第１量子ドットＱ１、７．０ｎｍ以下の粒径ならば第２量子ドットＱ２とする基準に従って断面写真上で量子ドットを粒径毎に塗分けし、第２量子ドットＱ２のみの領域が量子ドット層ＱＬを貫いて存在した場合に、「量子ドット層ＱＬを貫くＱ１が存在しない領域（Ｑ２のみの領域）がある」と判断してもよい。
　空間ＳＰ並びに第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２を以下のように特定してもよい。
　図６は、量子ドット層の構成を示す断面図である。まず、図６に示すように、量子ドット層ＱＬを、厚み方向に平行な平面で切断した断面において、厚み方向に量子ドット層ＱＬを貫く任意の直線を２本引く（直線Ｋ１、直線Ｋ２）。直線Ｋ２の貫く全ての量子ドットＱＤの粒径（面積の等しい円の直径を粒径とする）が、直線Ｋ１の貫く全ての量子ドットＱＤの粒径よりも小さい場合に、直線Ｋ２は第２量子ドットＱ２のみの領域を縦断する直線といえるので、量子ドット層ＱＬを貫く第１量子ドットＱ１が存在しない領域（第２量子ドットＱ２のみの領域）があると判断してもよい。図６の直線Ｋ１、Ｋ２の場合、直線Ｋ１の貫く量子ドットＱＤは、粒径１２ｎｍが１個、粒径１４ｎｍが１個であり、直線Ｋ２の貫く量子ドットＱＤは、粒径４ｎｍが２個、粒径５ｎｍが４個であって、「直線Ｋ２の貫く全ての量子ドットＱＤの粒径が直線Ｋ１の貫く全ての量子ドットＱＤの粒径より小さい」ので「直線Ｋ２はＱ２のみの領域を縦断する直線」であり、「量子ドット層ＱＬを貫くＱ１が存在しない領域（Ｑ２のみの領域）がある」と判断してもよい。
　このように、例えば図２～図６のいずれかに示す方法で、量子ドット層ＱＬを貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰ（断面領域Ｘ２）を特定することができるが、空間ＳＰ、第１量子ドットＱ１等の特定の方法はこれらに限定されない。他の方法で特定を行ってもよい。また、図２～図６では、領域Ｘ１を量子ドット層ＱＬの膜厚方向全体を含む任意の断面領域としているが、領域Ｘ１には第３量子ドットＱ３が層厚方向の両端部（上端部および下端部）の少なくとも一方に含まれることがあるため、領域Ｘ１は必ずしも「量子ドット層ＱＬの膜厚方向全体を含む任意の断面領域」である必要はない。領域Ｘ１が、「量子ドット層ＱＬの膜厚方向全体を含む任意の断面領域から上端部および下端部の少なくとも一方を除いた領域」であってもよい。
　本実施形態では、空間ＳＰ（貫通間隙）に第２量子ドット集合体ＺＳが配されているため、第１キャリア輸送層Ｔ１および第２キャリア輸送層Ｔ２間のリーク電流を低減することができ、発光効率（ＥＱＥ）が向上する。
　第２量子ドットＱ２のバンドギャップが第１量子ドットＱ１のバンドギャップよりも大きい場合は、第２量子ドットＱ２に入った励起子は直ちに第１量子ドットＱ１に逃げ、第２量子ドットＱ２での発光再結合が生じ難くなる。これにより、第２量子ドットＱ２の発光が大きく抑制され、第１量子ドットＱ１による発光効率が高められる。さらに量子ドット層ＱＬが発する光の色純度も高められる。
　第２量子ドットＱ２のコアのバンドギャップは、５．８ｅＶ以下、または４．０ｅＶ以下あるいは３．５ｅＶ以下であるため、第２量子ドットＱ２の正孔ブロッキング作用を抑えつつ、第２量子ドットＱ２の可視発光を回避することができる。また、印可電圧の上昇を抑えることができ、消費電力低減の点でメリットがある。
　第２量子ドットＱ２は、４００ｎｍ以上の波長で発光しない構成でもよい。こうすれば、第２量子ドットＱ２が発光（エレクトロルミネセンス）した場合でもほとんど可視されないため、色純度を高めることができる。第２量子ドットＱ２が可視光域（３７０ｎｍ以上）で発光しない構成でもよい。
　平均粒径の小さな第３量子ドット集合体ＺＴが、第１量子ドット集合体ＺＦの上側および下側に配されているため、量子ドット層ＱＬのラフネスを改善する（表面粗さを小さくする）ことができる。量子ドット層ＱＬのラフネスの改善によって、特定の箇所への電流集中が抑制されるので、発光効率と、信頼性が向上する。
　図７および図８は、第１量子ドットおよび第２量子ドットの構成例を示す模式図である。第１量子ドットＱ１は、コアシェル構造（粒径Ａ＞コア径Ｃ）であってもよいし、シェルレス（シェルがなく、コアが露出する）構造（粒径Ａ＝コア径Ｃ）であってもよい。第２量子ドットＱ２についても、コアシェル構造、シェルレス構造のいずれであってもよい。
　第２量子ドットＱ２をコアシェル構造とすることで、表面欠陥が少なくなり、欠陥準位での非発光再結合が生じ難くなる。これにより、発光効率が向上する。
　第２量子ドットＱ２のコア径Ｃが、第１量子ドットＱ１のコア径Ｃよりも小さくてもよい。こうすれば、第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２のコアに同一の半導体物質を用いつつ、第２量子ドットＱ２のバンドギャップを第１量子ドットＱ１のバンドギャップよりも大きくする（例えば、ＬＵＭＯ２をＬＵＭＯ１よりも浅くする、つまり真空準位に近づける）ことができる。第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２のシェルに同じ物質を用いてもよい。これにより、第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２を、同一の製造装置、ほぼ同一のプロセスで作製することができ、製造コストを抑えることができる。
　第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２のコアには、粒径を小さくしたときにＬＵＭＯの変化よりもＨＯＭＯの変化が小さい（例えば、コア径が小さくなるにしたがってＬＵＭＯは浅くなるが、ＨＯＭＯはほぼ変化しない）半導体物質を用いてもよい。量子ドットを含む発光素子は一般に電子過多であるため、キャリアバランス向上および消費電力低減の点でメリットがある。
　図８に示すように、第１量子ドットＱ１および第２量子ドットＱ２の少なくとも一方の表面にリガンドが配されていてもよい。第１量子ドットＱ１および第２量子ドットＱ２にリガンド（好ましくは、同構成のリガンド）を配することで、第２量子ドットＱ２が第１量子ドットＱ１の特性に与える悪影響を抑えることができる。
　表示素子１０においては、量子ドット層ＱＬの厚みが、第１量子ドットＱ１の粒径の４倍以下、または３倍以下あるいは２倍以下であってもよい。第１量子ドット集合体ＺＦを、第１量子ドットＱ１の１層構造（図１参照）または数層の積層構造とする場合は、量子ドット層ＱＬに空間ＳＰ（貫通間隙）が生じ易いため、第２量子ドット集合体ＺＳを配するメリットが大きくなる。
　図９および図１０は、各量子ドットのエネルギー準位を示す模式図である。表示素子１０においては、第１量子ドットＱ１のコアの最高被占軌道のエネルギー準位ＨＯＭＯ１と第２量子ドットＱ２のコアの最高被占軌道のエネルギー準位ＨＯＭＯ２との準位差Ｈｂ（Ｈｂ＝ＨＯＭＯ１－ＨＯＭＯ２）を、第１量子ドットＱ１のコアの最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ１と第２量子ドットＱ２のコアの最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ２との準位差Ｅｂ（Ｅｂ＝ＬＵＭＯ２－ＬＵＭＯ１）よりも小さくしてもよい。
　この条件（Ｈｂ＜Ｅｂ）を満たすことで、第２量子ドットＱ２に起因するキャリア移動の阻害について、（電子移動の阻害に比べて）正孔移動の阻害を弱めることができ、一般に電子過剰である量子ドット発光素子におけるキャリアバランスを改善することができる。
　発光素子１０では、最高被占軌道および最低空軌道のエネルギー準位の単位を〔ｅＶ〕として、準位差Ｈｂが１．０〔ｅＶ〕未満である構成でもよい。このように、正孔にとってのエネルギー障壁である準位差Ｈｂを１．０ｅＶ未満とすることで、第２量子ドットＱ２が正孔の第１量子ドットＱ１への移動を阻害する作用（正孔ブロッキング作用）を抑えることができ、キャリアバランスを高めることができる。また、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２間の印可電圧（素子を所定の輝度で発光させるために必要な電圧）を小さくすることができ、消費電力低減が可能となる。準位差Ｈｂは、０．５〔ｅＶ〕未満あるいは０．２〔ｅＶ〕未満でもよい。
　図９ではＨＯＭＯ２＜ＨＯＭＯ１としている（ＨＯＭＯ１の方がＨＯＭＯ２よりも真空準位に近い）がこれに限定されない。ＨＯＭＯ２≧ＨＯＭＯ１であっても（ＨＯＭＯ２がＨＯＭＯ１と同準位、あるいはＨＯＭＯ１よりも真空準位に近くても）よい。この場合、準位差Ｈｂが０または負の値となり、キャリアバランスの向上および印可電圧低減の効果がある。ＨＯＭＯ２については、第２量子ドットＱ２のコアのＨＯＭＯでもよいし、第２量子ドットＱ２のシェルのＨＯＭＯでもよい。
　図１０においては、ＬＵＭＯ２＞ＬＵＭＯ１であって（ＬＵＭＯ２の方がＬＵＭＯ１よりも真空準位に近く）、電子にとってのエネルギー障壁である準位差Ｅｂ（＝ＬＵＭＯ２－ＬＵＭＯ１）を、０以上または０．２ｅＶよりも大きくすることで、第２量子ドットＱ２が電子の第１量子ドットＱ１への移動を阻害する作用（電子ブロッキング作用）が生じ、キャリアバランスを高めることができる。ＬＵＭＯ２については、第２量子ドットＱ２のコアのＬＵＭＯでもよいし、第２量子ドットＱ２のシェルのＬＵＭＯでもよい。
　図１においては、第３量子ドットＱ３と第２量子ドットＱ２とが同構成（同じ準位構造）であるため、第１量子ドット集合体ＺＦの周囲に位置する第３量子ドットＱ３によってもキャリアバランス向上効果を得ることができる。
　第２量子ドットＱ２は、炭素でないＩＶ族単体、ＩＶ族化合物、窒化物でないＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－ＩＶ－Ｖ族カルコパイライト型化合物、およびＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族カルコパイライト型化合物の少なくとも１つを含んでいる構成とすることができる。
　前記ＩＶ族単体は、Ｓｉ、Ｇｅであり、前記ＩＶ族化合物は、ＳｉＧｅであり、前記ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、ＡｌＧａＰＡｓ、ＡｌＧａＰＳｂ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＩｎＰＡｓ、ＡｌＩｎＰＳｂ、ＡｌＩｎＡｓＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂであり、前記ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＳＴｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＨｇＳＳｅ、ＨｇＳＴｅ、ＨｇＳｅＴｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＺｎＣｄＳＴｅ、ＺｎＣｄＳｅＴｅ、ＺｎＨｇＳＳｅ、ＺｎＨｇＳＴｅ、ＺｎＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＳｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＴｅであり、前記ＩＩ－ＩＶ－Ｖ族カルコパイライト型化合物は、ＺｎＳｉＰ２、ＺｎＳｉＡｓ２、ＺｎＳｉＳｂ２、ＺｎＧｅＰ２、ＺｎＧｅＡｓ２、ＺｎＧｅＳｂ２、ＺｎＳｎＰ２、ＺｎＳｎＡｓ２、ＺｎＳｎＳｂ２、ＣｄＳｉＰ２、ＣｄＳｉＡＳ２、ＣｄＳｉＳｂ２、ＣｄＧｅＰ２、ＣｄＧｅＡｓ２、ＣｄＧｅＳｂ２、ＣｄＳｎＰ２、ＣｄＳｎＡｓ２、ＣｄＳｎＳｂ２であり、前記Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族カルコパイライト型化合物は、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＡｌＴｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２であってもよい。ただしこれらに限定されるものではない。
　また、前記ＩＶ族単体は、Ｃであり、前記ＩＶ族化合物は、ＳｉＣであり、前記ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＺｎＯ、ＺｎＳであり、前記Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族カルコパイライト型化合物は、ＣｕＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳ２であってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
　図１１は、第３量子ドットの構成例を示す模式図である。第１量子ドットＱ１の粒径をＡ、第３量子ドットＱ３の粒径をａとすれば、図１１に示すように、（Ａ／２）２＋（Ａ／２－ａ／２）２＝（Ａ／２＋ａ／２）２の式を満たすのは、ａ＝Ａ／４の場合なので、第３量子ドットＱ３の粒径ａを第１量子ドットＱ１の粒径Ａの４分の１以下とすることで、ラフネス改善効果が高まる。発光素子１０では、第３量子ドットＱ３および第２量子ドットＱ２が同構成であることから、第２量子ドットＱ２の粒径を第１量子ドットＱ１の粒径の４分の１以下とすることができる。
　図１２は、実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示すフローチャートである。図１３は実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示す断面図である。図１２では、ステップＳ１（第１工程）で第１電極Ｅ１を形成し、ステップＳ２で第１キャリア輸送層Ｔ１を形成し、ステップＳ３（第２工程）で量子ドット層ＱＬを形成し、ステップＳ４で第２キャリア輸送層Ｔ２を形成し、ステップＳ５（第３工程）で第２電極Ｅ２を形成する。ステップＳ２でＨＴＬ（正孔輸送層）を形成し、ステップＳ４でＥＴＬ（電子輸送層）を形成してもよい（順構造の場合）。ステップＳ２でＥＴＬを形成し、ステップＳ４でＨＴＬを形成してもよい（逆構造の場合）。
　順構造の場合は、ステップＳ２において、例えば、ＨＴＬ材料を、例えばクロロベンゼン溶媒に分散させた溶液を塗布し、溶媒を除去する工程を行う。ＨＴＬ材料として、例えば、Pｏｌｙ-４-ｂｕｔｙｌ-Ｎ，Ｎ-ｄｉｐｈｅｎｙｌａｎｉｌｉｎｅ（Pｏｌｙ-ＴＰＤ）、Pｏｌｙ［（９，９-ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｙｌ-２，７-ｄｉｙｌ）-ｃｏ-（４，４’-（Ｎ-（４-ｓｅｃ-ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ））ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）］（ＴＦＢ）、Ｐｏｌｙ（９-ｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）（ＰＶＫ）を用いることができる。
　ステップＳ１とステップＳ２との間に、正孔注入層ＨＩＬ（例えば、ＮｉＯ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、あるいはＭｏＯ３を含む）を形成してもよい。ステップＳ４では、ＥＴＬ材料であるナノ粒子（例えば、ＺｎＯナノ粒子）を、溶媒（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、またはブタノール、あるいはこれらの混合溶媒）に分散させた溶液を塗布し、溶媒を除去する工程を行う。
　ステップＳ３では、例えば図１２に示すように、第１量子ドットＱ１、第２量子ドットＱ２、第２量子ドットＱ２と同構成の第３量子ドットＱ３、およびこれらを分散させる溶媒（例えば、オクタン）を含む溶液を、第１キャリア輸送層Ｔ１（順構造ならＨＴＬ、逆構造ならＥＴＬ）上に塗布し、溶媒を除去する工程を行う。このとき、図１３に示すように、量子ドット層ＱＬを厚み方向に貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰに、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第２量子ドットＱ２が配される。また、第１量子ドットＱ１の上側および下側に、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第３量子ドットＱ３が配される。第３量子ドットＱ３は、第２量子ドットＱ２と同構成である。
　このように、第１量子ドットＱ１および第２量子ドットＱ２が混合された溶液を塗布することによって、量子ドット層を１回の工程で形成することができる。この場合、第１量子ドットＱ１および第２量子ドットＱ２に同一のリガンド（図８参照）を用いることで、第２量子ドットＱ２が第１量子ドットＱ１の特性に悪影響を与えるおそれが低減する。また、量子ドット層ＱＬを１回の工程で形成でき、製造コストの面で好ましい。
　図１４は、実施形態１にかかる発光素子の製造装置を示すブロック図である。発光素子の製造装置５０は、第１電極Ｅ１を形成する装置Ｍ１と、第１キャリア輸送層Ｔ１を形成する装置Ｍ２と、量子ドット層ＱＬを形成する装置Ｍ３と、第２キャリア輸送層Ｔ２を形成する装置Ｍ４と、第２電極Ｅ２を形成する装置Ｍ５と、装置Ｍ１～Ｍ５を制御する、プロセッサおよびメモリを有する制御装置ＭＣとを備える。
　〔実施形態２〕
　図１５は、実施形態２にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。図１６は、図１５の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。実施形態２にかかる発光素子１０は、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２と、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の間に配され、第１量子ドットＱ１を含む量子ドット層ＱＬとを備える。図１５の発光素子１０は、アノードが下層側となる順構造であり、第１電極Ｅ１はアノード、第２電極Ｅ２はカソードである。第１キャリア輸送層はＨＴＬ、第２キャリア輸送層はＥＴＬである。
　量子ドット層ＱＬは、量子ドット層ＱＬを厚み方向ＴＤに貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰを含む。空間ＳＰ内には、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第２量子ドットＱ２が配されている。第２量子ドットＱ２のバンドギャップは、第１量子ドットＱ１のバンドギャップよりも大きくてもよい。第２量子ドットＱ２のコアのバンドギャップは、例えば、５．８ｅＶ以下、または４．０ｅＶ以下あるいは３．５ｅＶ以下である。
　空間ＳＰには、第２量子ドットＱ２を含む第２量子ドット集合体ＺＳが含まれる。第２量子ドット集合体ＺＳは、各層に第２量子ドットＱ２が含まれる積層構造を有し、第２量子ドット集合体ＺＳが空間ＳＰに充填されている。空間ＳＰの体積が、第１量子ドットＱ１の体積よりも大きくてもよい。
　量子ドット層ＱＬは、第１量子ドットＱ１を含む第１量子ドット集合体ＺＦと、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第３量子ドットＱ３を含む第３量子ドット集合体ＺＴとを含む。第３量子ドットＱ３は、第２量子ドットＱ２と同じ構成（同材料、同サイズ、同構造、同バンドギャップ）であり、第１量子ドットＱ１よりもバンドギャップが大きい。
　実施形態２では、第１量子ドット集合体ＺＦがＨＴＬ（第１キャリア輸送層）に接しており、第１量子ドット集合体ＺＦの最上部よりも上層側に第３量子ドット集合体ＺＴが配され、第３量子ドット集合体ＺＴはＥＴＬ（第２キャリア輸送層）に接する。第３量子ドット集合体ＺＴは、各層に第３量子ドットＱ３が含まれる積層構造を有する。なお、ＨＴＬ（第１キャリア輸送層）と第１量子ドット集合体ＺＦとの間にも第３量子ドット集合体ＺＴが配されている。
　実施形態２では、第１量子ドット集合体ＺＦが、第２量子ドット集合体ＺＳおよび第３量子ドット集合体ＺＴによって覆われていてもよい。第３量子ドット集合体ＺＴの厚み（最大厚み）は、第１量子ドット集合体ＺＦの厚み（最大厚み）よりも小さい。このようにすることで、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２間の印可電圧の大きな上昇を抑えることができる。
　第１量子ドット集合体ＺＦにおいては、ＥＴＬ（第２キャリア輸送層）に接する第１量子ドットの個数割合が、第３量子ドット集合体ＺＴに接する第１量子ドットの個数割合よりも小さくてもよい。具体的には、第１量子ドット集合体ＺＦにおいては、ＥＴＬ（第２キャリア輸送層）に接する第１量子ドットＱ１の個数割合が１０％以下であってもよい。また、第１量子ドット集合体ＺＦにおいては、第３量子ドット集合体ＺＴに接する第１量子ドットの個数割合が７５％以上であってもよい。
　量子ドット層ＱＬでは、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰ（貫通間隙）に第２量子ドット集合体ＺＳが配されているため、第１キャリア輸送層Ｔ１および第２キャリア輸送層Ｔ２間のリーク電流を低減することができ、発光効率（ＥＱＥ）が向上する。空間ＳＰの全体が第２量子ドットＱ２で埋められているため、リーク電流抑制効果が高い。図１５の発光素子１０では、図１６に示すように、第１量子ドット集合体ＺＦ上の第３量子ドット集合体ＺＴが電子の第１量子ドットＱ１への移動を阻害する作用（電子ブロッキング作用）が生じ、キャリアバランスを高めることができる。
　図１７は、実施形態２にかかる発光素子の製造方法を示す断面図である。実施形態２では、第１量子ドットＱ１および第１溶媒を含む溶液をＨＴＬに塗布し、第１溶媒を除去した後に、第２量子ドットＱ２、第３量子ドットＱ３および第２溶媒を含む溶液を塗布し、溶媒を除去する。第１溶媒および第２溶媒の一方が非極性溶媒であり、他方が極性溶媒であってもよい。こうすれば、第２量子ドットＱ２を含む溶液を塗布するときの、第１量子ドット集合体ＺＦの嵩減り（溶出）現象を抑えることができる。
　図１８は、実施形態２にかかる発光素子の別構成例を示す断面図である。図１９は、図１８の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。第１電極Ｅ１はカソード、第２電極Ｅ２はアノードである。第１キャリア輸送層はＥＴＬ、第２キャリア輸送層はＨＴＬである。
　図１８では、第１量子ドット集合体ＺＦがＥＴＬ（第１キャリア輸送層）に接しており、第１量子ドット集合体ＺＦの最上部よりも上層側に第３量子ドット集合体ＺＴが配され、第３量子ドット集合体ＺＴはＨＴＬ（第２キャリア輸送層）に接する。第３量子ドット集合体ＺＴは、各層に第３量子ドットＱ３が含まれる積層構造を有する。
　図１８の発光素子１０（カソードが下層側となる逆構造）では、第１量子ドット集合体ＺＦ上の第３量子ドット集合体ＺＴが正孔の第１量子ドットＱ１への移動を阻害する作用（正孔ブロッキング作用）がほとんど生じず（粒径が小さくなってもＨＯＭＯはほぼ変わらないため）、キャリアバランスを維持することができる（図１９参照）。また、第３量子ドットＱ３に正孔ブロッキング作用がほとんどないことから、第３量子ドット集合体ＺＴの厚みが作製プロセスによって多少ばらついても、特性にほとんど変化を与えず、量産の上で好ましい。
　〔実施形態３〕
　図２０は、実施形態３にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。図２１は、図２０の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。実施形態３にかかる発光素子１０は、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２と、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２の間に配され、第１量子ドットＱ１を含む量子ドット層ＱＬとを備える。図２０の発光素子１０は順構造であり、第１電極Ｅ１はアノード、第２電極Ｅ２はカソードである。第１キャリア輸送層Ｔ１はＨＴＬ、第２キャリア輸送層Ｔ２はＥＴＬである。
　量子ドット層ＱＬは、量子ドット層ＱＬを厚み方向ＴＤに貫く、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰを含む。空間ＳＰ内には、第１量子ドットＱ１よりも粒径の小さな第２量子ドットＱ２が配されている。第２量子ドットＱ２のバンドギャップは、第１量子ドットＱ１のバンドギャップよりも大きい。第２量子ドットＱ２のコアのバンドギャップは、例えば、５．８ｅＶ以下、または４．０ｅＶ以下あるいは３．５ｅＶ以下である。
　空間ＳＰには、第２量子ドットＱ２を含む第２量子ドット集合体ＺＳが含まれる。第２量子ドット集合体ＺＳは、空間ＳＰ内の下層側（ＨＴＬ側）に配され、ＨＴＬに接している。
　量子ドット層ＱＬでは、第１量子ドットＱ１が存在しない空間ＳＰ（貫通間隙）に第２量子ドット集合体ＺＳが配されているため、第１キャリア輸送層Ｔ１および第２キャリア輸送層Ｔ２間のリーク電流を低減することができ、発光効率（ＥＱＥ）が向上する。
　図２０では、第２量子ドット集合体ＺＳおよび第３量子ドット集合体ＺＴがＨＴＬに接しているが、第２および第３量子ドット集合体ＺＳ・ＺＴが正孔の第１量子ドットＱ１への移動を阻害する作用（正孔ブロッキング作用）がほとんど生じず（粒径が小さくなってもＨＯＭＯはほとんど変わらないため）、キャリアバランスを維持することができる（図２１参照）。
　図２２は、実施形態３にかかる発光素子の別構成例を示す断面図である。図２３は、図２２の構成におけるエネルギー準位を示す模式図である。第１電極Ｅ１はカソード、第２電極Ｅ２はアノードである。第１キャリア輸送層Ｔ１はＥＴＬ、第２キャリア輸送層Ｔ２はＨＴＬである。
　図２２では、第２量子ドット集合体ＺＳが、空間ＳＰ内の下層側（ＥＴＬ側）に配され、ＥＴＬに接している。このため、第２および第３量子ドット集合体ＺＳ・ＺＴが電子の第１量子ドットＱ１への移動を阻害する作用（電子ブロッキング作用）が生じ、キャリアバランスを高めることができる（図２３参照）。
　〔実施形態４〕
　図２４は、実施形態４にかかる表示装置の構成例を示す断面図である。図２４に示すように、表示装置２０は、赤色発光の発光素子１０ｒ、緑色発光の発光素子１０ｇ、青色発光の発光素子１０ｂを有する。発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂは、駆動基板７（例えば、ＴＦＴを含む画素回路基板）上に形成され、絶縁性の隔壁８で仕切られている。駆動基板７には、発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂそれぞれに対応する画素回路ＰＣが設けられている。
　発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂの第１量子ドットＱ１については、コア粒径が異なっていてもよいし、コア材料が異なっていてもよい。発光素子１０ｒの第１量子ドットＱ１のバンドギャップ＜発光素子１０ｇの第１量子ドットＱ１のバンドギャップ＜発光素子１０ｂの第１量子ドットＱ１であってもよい。発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂの第２量子ドットＱ２については、共通構成の量子ドットを用いてもよいし、異なる構成の量子ドットを用いてもよい。図２４では、発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂとして、実施形態２の発光素子１０を適用しているが、これに限定されない。実施形態１～４のいずれの発光素子１０を適用してもよい。
　〔附記１〕
　［態様１］
　本開示の発光素子は、
第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配され、第１量子ドットを含む量子ドット層とを備え、
　前記量子ドット層は、前記量子ドット層を厚み方向に貫く、第１量子ドットが存在しない空間を含み、
　前記空間内に、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第２量子ドットが配されていてもよい。
　［態様２］
本開示の発光素子の前記第２量子ドットのバンドギャップは、前記第１量子ドットのバンドギャップよりも大きくてもよい。
　［態様３］
　本開示の発光素子の前記空間に、前記第２量子ドットを含む第２量子ドット集合体が配されていてもよい。
　［態様４］
　本開示の発光素子の前記第２量子ドット集合体は、各層に第２量子ドットが含まれる積層構造を有してもよい。
　［態様５］
　本開示の発光素子の前記第２量子ドット集合体が、前記空間内の下層側に配されていてもよい。
　［態様６］
　本開示の発光素子の前記第２量子ドットのバンドギャップは、前記第２量子ドットのコアの最低空軌道のエネルギー準位と、前記第２量子ドットのコアの最高被占軌道のエネルギー準位とのギャップであってもよい。
　［態様７］
　本開示の発光素子の前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドットは、粒径減少に伴う、最高被占軌道のエネルギー準位の変化が、最低空軌道のエネルギー準位の変化よりも小さいコア物質を含んでもよい。
　［態様８］
　本開示の発光素子の前記第２量子ドットのバンドギャップは、５．８ｅＶ以下であってもよい。
　［態様９］
　本開示の発光素子の前記第１量子ドットの最高被占軌道のエネルギー準位をＨＯＭＯ１とし、前記第２量子ドットの最高被占軌道のエネルギー準位をＨＯＭＯ２とし、前記エネルギー準位の単位をｅＶとして、
　ＨＯＭＯ１－ＨＯＭＯ２＜１．０ｅＶ
を満たしてもよい。
　［態様１０］
　本開示の発光素子の前記第１量子ドットの最低空軌道のエネルギー準位をＬＵＭＯ１とし、前記第２量子ドットの最低空軌道のエネルギー準位をＬＵＭＯ２として、
　ＬＵＭＯ２＞ＬＵＭＯ１
を満たしてもよい。
　［態様１１］
　本開示の発光素子の前記エネルギー準位の単位をｅＶとして、
　ＬＵＭＯ２＞ＬＵＭＯ１＋０．２ｅＶ
を満たしてもよい。
　［態様１２］
　本開示の発光素子の前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドットの少なくとも一方の表面にリガンドが配されていてもよい。
　［態様１３］
　本開示の発光素子の前記量子ドット層の層厚方向の断面を観察した場合に、１個以上の量子ドットの断面全体が観察される、層厚方向全体を含む第１領域と、複数の量子ドットそれぞれの断面全体が観察される、層厚方向全体を含む第２領域とが存在し、
　前記第２領域で観察されるすべての量子ドットの最大粒径をＰｍとして、
　前記第１領域では、粒径がＰｍよりも大きい量子ドットが１個以上観察され、
　前記第１領域で観察される、粒径がＰｍよりも大きい量子ドットが前記第１量子ドットであり、
　前記第２領域で観察される各量子ドットが前記第２量子ドットであってもよい。
　〔附記２〕
　本開示の各実施形態は、例示および説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。これら例示および説明に基づけば、多くの変形形態が可能になることが、当業者には明らかである。また、各実施形態の開示内容は、技術的に矛盾しない限りで、別の実施形態と自由に組み合わせることが可能であり、それぞれの実施形態だけに開示は限定されるものではない。
　Ｅ１　第１電極
　Ｅ２　第２電極
　Ｔ１　第１キャリア輸送層
　Ｔ２　第２キャリア輸送層
　Ｑ１　第１量子ドット
　Ｑ２　第２量子ドット
　Ｑ３　第３量子ドット
　ＳＰ　空間（貫通間隙）
　ＺＦ　第１量子ドット集合体
　ＺＳ　第２量子ドット集合体
　ＺＴ　第３量子ドット集合体

Claims (40)

  1. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配され、第１量子ドットを含む量子ドット層とを備え、
    　前記量子ドット層は、前記量子ドット層を厚み方向に貫く、第１量子ドットが存在しない空間を含み、
    　前記空間内に、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第２量子ドットが配されている、発光素子。
  2. 　前記第２量子ドットのバンドギャップは、前記第１量子ドットのバンドギャップよりも大きい、請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記空間に、前記第２量子ドットを含む第２量子ドット集合体が配されている、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 　前記空間に、前記第２量子ドット集合体が充填されている、請求項３に記載の発光素子。
  5. 　前記第２電極は、前記第１電極よりも上層に位置し、
    　前記量子ドット層は、前記第１量子ドットを含む第１量子ドット集合体と、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第３量子ドットを含む第３量子ドット集合体とを含み、
    　前記第３量子ドット集合体は、前記第１量子ドット集合体と前記第２電極との間に配されている、請求項３または４に記載の発光素子。
  6. 　前記第３量子ドットは、前記第２量子ドットと同構成であり、前記第１量子ドットよりもバンドギャップが大きい、請求項５に記載の発光素子。
  7. 　前記第３量子ドット集合体は、各層に第３量子ドットが含まれる積層構造を有する、請求項５または６に記載の発光素子。
  8. 　前記第２電極はカソードである、請求項５～７のいずれか１項に記載の発光素子。
  9. 　前記第１量子ドット集合体が、前記第２量子ドット集合体および前記第３量子ドット集合体によって覆われている、請求項５～８のいずれか１項に記載の発光素子。
  10. 　前記第３量子ドット集合体の厚みは、前記第１量子ドット集合体の厚みよりも小さい、請求項５～９のいずれか１項に記載の発光素子。
  11. 　前記空間の体積は、前記第１量子ドットの体積よりも大きい、請求項１～１０のいずれか１項に記載の発光素子。
  12. 　前記第１量子ドットは、コアシェル構造またはシェルレス構造であり、
    　前記第２量子ドットは、コアシェル構造またはシェルレス構造であり、
    　前記第２量子ドットのコア径は、前記第１量子ドットのコア径よりも小さい、請求項１～１１のいずれか１項に記載の発光素子。
  13. 　前記第１量子ドットのコアの最高被占軌道のエネルギー準位をＨＯＭＯ１、前記第２量子ドットのコアの最高被占軌道のエネルギー準位をＨＯＭＯ２、前記第１量子ドットのコアの最低空軌道のエネルギー準位をＬＵＭＯ１、前記第２量子ドットのコアの最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ２として、
    　ＨＯＭＯ１－ＨＯＭＯ２＜ＬＵＭＯ２－ＬＵＭＯ１
    　を満たす、請求項１２に記載の発光素子。
  14. 　前記第２量子ドットは、４００ｎｍ以上の波長で発光しない、請求項１～１３のいずれか１項に記載の発光素子。
  15. 　前記第２量子ドットのバンドギャップは、４．０ｅＶ以下である、請求項１～１４のいずれか１項に記載の発光素子。
  16. 　前記第２量子ドットのバンドギャップは、３．５ｅＶ以下である、請求項１５に記載の発光素子。
  17. 　前記第２量子ドットは、ＩＶ族単体、ＩＶ族化合物、窒化物でないＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－ＩＶ－Ｖ族カルコパイライト型化合物、およびＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族カルコパイライト型化合物の少なくとも１つを含んでいる、請求項１～１６のいずれか１項に記載の発光素子。
  18. 　前記ＩＶ族単体は、Ｓｉ、Ｇｅであり、
    　前記ＩＶ族化合物は、ＳｉＧｅであり、
    　前記ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、ＡｌＧａＰＡｓ、ＡｌＧａＰＳｂ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＩｎＰＡｓ、ＡｌＩｎＰＳｂ、ＡｌＩｎＡｓＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂであり、
    　前記ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＳＴｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＨｇＳＳｅ、ＨｇＳＴｅ、ＨｇＳｅＴｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＺｎＣｄＳＴｅ、ＺｎＣｄＳｅＴｅ、ＺｎＨｇＳＳｅ、ＺｎＨｇＳＴｅ、ＺｎＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＳｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＴｅであり、
    　前記ＩＩ－ＩＶ－Ｖ族カルコパイライト型化合物は、ＺｎＳｉＰ２、ＺｎＳｉＡｓ２、ＺｎＳｉＳｂ２、ＺｎＧｅＰ２、ＺｎＧｅＡｓ２、ＺｎＧｅＳｂ２、ＺｎＳｎＰ２、ＺｎＳｎＡｓ２、ＺｎＳｎＳｂ２、ＣｄＳｉＰ２、ＣｄＳｉＡＳ２、ＣｄＳｉＳｂ２、ＣｄＧｅＰ２、ＣｄＧｅＡｓ２、ＣｄＧｅＳｂ２、ＣｄＳｎＰ２、ＣｄＳｎＡｓ２、ＣｄＳｎＳｂ２であり、
    　前記Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族カルコパイライト型化合物は、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＡｌＴｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２である、請求項１７に記載の発光素子。
  19. 　前記ＩＶ族単体は、Ｃであり、
    　前記ＩＶ族化合物は、ＳｉＣであり、
    　前記ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＺｎＯ、ＺｎＳであり、
    　前記Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族カルコパイライト型化合物は、ＣｕＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳ２である、請求項１７に記載の発光素子。
  20. 　前記量子ドット層の厚みは、前記第１量子ドットの粒径の２倍以下である、請求項１～１９のいずれか１項に記載の発光素子。
  21. 　前記第１量子ドットの最高被占軌道のエネルギー準位をＨＯＭＯ１とし、前記第２量子ドットの最高被占軌道のエネルギー準位をＨＯＭＯ２とし、前記エネルギー準位の単位をｅＶとして、
    　ＨＯＭＯ１－ＨＯＭＯ２＜０．２ｅＶ
    を満たす、請求項１～２０のいずれか１項に記載の発光素子。
  22. 　ＨＯＭＯ１－ＨＯＭＯ２≦０
    を満たす、請求項２１に記載の発光素子。
  23. 　前記第１量子ドットの最低空軌道のエネルギー準位をＬＵＭＯ１とし、前記第２量子ドットの最低空軌道のエネルギー準位をＬＵＭＯ２として、
    　ＬＵＭＯ２＞ＬＵＭＯ１
    を満たす、請求項１～２２のいずれか１項に記載の発光素子。
  24. 　前記第１電極と前記量子ドット層との間に配された第１キャリア輸送層と、
    　前記量子ドット層と前記第２電極との間に配された第２キャリア輸送層とを備える、請求項１～２３のいずれか１項に記載の発光素子。
  25. 　前記第２電極は、前記第１電極よりも上層に位置し、
    　前記第１キャリア輸送層が正孔輸送層であり、前記第２キャリア輸送層が電子輸送層である、請求項２４に記載の発光素子。
  26. 　前記第２電極は、前記第１電極よりも上層に位置し、
    　前記第１キャリア輸送層が電子輸送層であり、前記第２キャリア輸送層が正孔輸送層である、請求項２４に記載の発光素子。
  27. 　前記量子ドット層は、前記第１量子ドットを含む第１量子ドット集合体と、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第３量子ドットを含む第３量子ドット集合体とを有し、
    　前記第３量子ドット集合体は、前記第１量子ドット集合体と前記電子輸送層との間に配され、
    　前記第１量子ドット集合体においては、前記電子輸送層に接する第１量子ドットの個数割合が１０％以下である、請求項２５に記載の発光素子。
  28. 　前記量子ドット層は、前記第１量子ドットを含む第１量子ドット集合体と、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第３量子ドットを含む第３量子ドット集合体とを有し、
    　前記第３量子ドット集合体は、前記第１量子ドット集合体と前記電子輸送層との間に配され、
    　前記第１量子ドット集合体においては、前記第３量子ドット集合体に接する第１量子ドットの個数割合が、前記電子輸送層に接する第１量子ドットの個数割合よりも大きい、請求項２５または２７に記載の発光素子。
  29. 　前記第１量子ドットおよび第２量子ドットのコア物質が同一である、請求項１～２８のいずれか１項に記載の発光素子。
  30. 　前記第２量子ドットがコアシェル構造である、請求項１～２９のいずれか１項に記載の発光素子。
  31. 　前記第１量子ドットがコアシェル構造であり、
    　前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドットのシェル物質が同一である、請求項３０に記載の発光素子。
  32. 　前記第２量子ドットの粒径は、記第１量子ドットの粒径の４分の１以下である、請求項１～３１のいずれか１項に記載の発光素子。
  33. 　前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドットそれぞれの表面に、同一物質で構成されたリガンドが配されている、請求項１～３２のいずれか１項に記載の発光素子。
  34. 　前記量子ドット層の層厚方向の断面を観察した場合に、複数の量子ドットそれぞれの断面全体が観察される第１領域と、複数の量子ドットそれぞれの断面全体が観察される第２領域とが存在し、
    　前記第１領域に観察される複数の量子ドットの粒径分布については、平均粒径ｒ１、個数がピークとなる粒径Ｐ１、標準偏差σ１であり、
    　前記第２領域に観察される複数の量子ドットの粒径分布については、平均粒径ｒ２、個数がピークとなる粒径Ｐ２、標準偏差σ２であり、
    　Ｐ１－Ｐ２≧１．０×（σ１＋σ２）およびｒ１－ｒ２≧１．０×（σ１＋σ２）の少なくとも一方が成り立つ、請求項１～３３のいずれか１項に記載の発光素子。
  35. 　第１電極を形成する第１工程と、
    　第１量子ドットを含む量子ドット層を形成する第２工程と、
    　第２電極を形成する第３工程とを含み、
    　前記第２工程では、前記量子ドット層を厚み方向に貫く、第１量子ドットが存在しない空間内に、前記第１量子ドットよりも粒径の小さな第２量子ドットを配する、発光素子の製造方法。
  36. 　前記第２工程では、前記第１量子ドットおよび第１溶媒を含む溶液の塗布工程の後に、前記第２量子ドットおよび第２溶媒を含む溶液の塗布工程を行う、請求項３５に記載の発光素子の製造方法。
  37. 　前記第１溶媒および前記第２溶媒の一方が非極性溶媒であり、他方が極性溶媒である、請求項３６に記載の発光素子の製造方法。
  38. 　前記第２工程では、前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドット並びに溶媒を含む溶液の塗布工程を行う、請求項３５に記載の発光素子の製造方法。
  39. 　請求項３５～３８のいずれか１項に記載の、第１工程、第２工程および第３工程を行う、発光素子の製造装置。
  40. 　請求項１～３４のいずれか１項に記載の発光素子を含む表示装置。
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