WO2024116362A1 - 発光素子、表示装置、発光素子の製造方法 - Google Patents

発光素子、表示装置、発光素子の製造方法 Download PDF

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WO2024116362A1
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light
emitting
intermediate layer
layer
emitting element
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PCT/JP2022/044337
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English (en)
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久幸 内海
昌行 兼弘
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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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    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K71/10—Deposition of organic active material
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers

Definitions

  • This disclosure relates to a light-emitting element and a display device equipped with the light-emitting element.
  • the light-emitting efficiency of the light-emitting element decreases. For example, if the flatness of the layer in contact with the light-emitting layer in a light-emitting element is low, the layer will come into local contact with the light-emitting layer, which may increase the local light emission of the light-emitting layer and reduce the light-emitting efficiency.
  • the light-emitting layer contains quantum dots as the light-emitting material
  • the top surface of the layer that serves as the base layer for the light-emitting layer is not very flat, the adhesion of the quantum dots in the light-emitting layer decreases, the leakage current of the light-emitting element increases, and the light-emitting efficiency of the light-emitting element further decreases.
  • Patent Document 1 discloses a technology that reduces leakage current in the light-emitting layer by providing a layer of PMMA resin between quantum dots.
  • Patent Document 1 a layer of PMMA resin is provided between the quantum dots, which increases the thickness of the light-emitting layer and increases the resistance of the light-emitting element.
  • the technology described in Patent Document 1 makes it difficult to improve the flatness of the layer in contact with the light-emitting layer. For this reason, the technology described in Patent Document 1 cannot efficiently improve the light-emitting efficiency of the light-emitting element.
  • a light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, a light-emitting layer located between the first electrode and the second electrode and having a plurality of quantum dots, and a first intermediate layer located at least either between the first electrode and the light-emitting layer or between the second electrode and the light-emitting layer and in contact with the light-emitting layer, the first intermediate layer including a novolac-type phenolic resin.
  • a method for manufacturing a light-emitting element is a method for manufacturing a light-emitting element including a first electrode, a second electrode, a light-emitting layer located between the first electrode and the second electrode, and a first intermediate layer located at least either between the first electrode and the light-emitting layer or between the second electrode and the light-emitting layer and in contact with the light-emitting layer, the method including forming a first coating film by applying a first solution containing a phenolic compound, and forming the first intermediate layer containing a novolac-type phenolic resin by a condensation polymerization reaction of the phenolic compound in at least a portion of the first coating film.
  • 1 is a schematic cross-sectional side view of a display device according to a first embodiment.
  • 1 is a schematic plan view of a display device according to a first embodiment.
  • 4 is a flowchart of a method for manufacturing the display device according to the first embodiment.
  • 3A to 3C are schematic cross-sectional process diagrams illustrating a manufacturing method of the display device according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating other steps in the manufacturing method of the display device according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional process diagrams illustrating another example of the manufacturing method for the display device according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating other steps in the manufacturing method of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional side view of a display device according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional side view of a display device according to a third embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a display device according to this embodiment.
  • Display device 1 is a device that can be used, for example, as a display for a television or a smartphone.
  • Display device 1 comprises a display unit DA and a frame unit NA formed on the outer periphery of display unit DA.
  • Display device 1 performs display on display unit DA by controlling light emission from each of a number of light-emitting elements (described below) formed in display unit DA.
  • Drivers and the like for driving each of the multiple light-emitting elements of display unit DA may be formed in frame unit NA.
  • FIG. 1 is a schematic side cross-sectional view of the display device according to this embodiment, and is a cross-sectional view taken along line I-I in FIG. 2.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross section passing through blue subpixel SPB, green subpixel SPG, and red subpixel SPR, which will be described later, in a plan view of the display device 1 according to this embodiment.
  • the direction from the substrate 20 to the cathode 26, which will be described later, of the display device 1 may be referred to as "upper”, and the opposite direction may be referred to as "lower”.
  • the display device 1 includes light-emitting elements 2.
  • the light-emitting elements 2 include blue light-emitting elements 2B, green light-emitting elements 2G, and red light-emitting elements 2R, which will be described later.
  • the display device 1 includes an array of a blue sub-pixel SPB in which the blue light-emitting elements 2B are formed, a green sub-pixel SPG in which the green light-emitting elements 2G are formed, and a red sub-pixel SPR in which the red light-emitting elements 2R are formed.
  • the blue light-emitting elements 2B, green light-emitting elements 2G, and red light-emitting elements 2R individually emit blue light, green light, and red light, respectively.
  • the display device 1 performs color display by individually controlling the above-mentioned light-emitting elements, for example, by a driver (not shown) or the like.
  • blue light is, for example, light having a central emission wavelength in a wavelength band of 380 nm or more and 500 nm or less.
  • Green light is, for example, light having a central emission wavelength in a wavelength band of more than 500 nm and less than 600 nm.
  • Red light is, for example, light having a central emission wavelength in a wavelength band of more than 600 nm and less than 780 nm.
  • the light-emitting element 2 includes a substrate 20.
  • the substrate 20 is formed at a position overlapping the display section DA and the frame section NA in a plan view of the display device 1, and the light-emitting element 2 may be considered to include a portion of the substrate 20 that overlaps with the display section DA in a plan view of the display device 1.
  • the substrate 20 may be formed across the display section DA and the frame section NA in a plan view of the display device 1.
  • the upper surface of the substrate 20 may be approximately parallel to the display surface of the display device 1, in other words, the plan view of the substrate 20 may be approximately the same as the plan view of the display device 1.
  • the light-emitting element 2 includes an anode 21 as a first electrode, a hole transport layer 22, an intermediate layer 23 as a first intermediate layer, a light-emitting layer 24, an electron transport layer 25, and a cathode 26 as a second electrode, which are laminated in this order on the substrate 20.
  • the configuration of each layer on the substrate 20 of the light-emitting element 2 is not limited to the above configuration as long as the intermediate layer 23 is located closer to the substrate 20 than the light-emitting layer 24.
  • the light-emitting element 2 may include a cathode 26 as a first electrode, an electron transport layer 25, an intermediate layer 23 as a first intermediate layer, a light-emitting layer 24, a hole transport layer 22, and an anode 21 as a second electrode, which are laminated in this order on the substrate 20.
  • the light-emitting element 2 may include a hole injection layer between the anode 21 and the hole transport layer 22, or an electron injection layer between the electron transport layer 25 and the cathode 26.
  • the light-emitting element 2 may be formed individually for each of the multiple sub-pixels described above.
  • the display device 1 may also include a driver or the like (not shown) at a position overlapping with the frame portion NA of the substrate 20 in a planar view.
  • the substrate 20 may include a pixel circuit (not shown) corresponding to each sub-pixel.
  • the pixel circuit may be electrically connected to the anode 21 of the light-emitting element 2.
  • the display device 1 may control the light emission from each light-emitting element 2 by controlling the application of a voltage to the anode 21 by each pixel circuit through the control of a driver or the like.
  • At least one of the anode 21 and the cathode 26 is a transparent electrode that transmits visible light.
  • the transparent electrode for example, ITO, InZnO, SnO 2 , FTO, or the like may be used.
  • either the anode 21 or the cathode 26 may be a reflective electrode.
  • the reflective electrode may contain a metal material having a high reflectance of visible light, and the metal material may be, for example, Al, Ag, Cu, or Au alone or an alloy of these.
  • the hole transport layer 22 is a layer that transports holes injected from the anode 21 to the light emitting layer 24 side.
  • the hole transport layer 22 is electrically connected to each anode 21 through an opening of a bank BK described later.
  • the material of the hole transport layer 22 can be an organic or inorganic material having hole transport properties that has been conventionally adopted in light emitting devices including quantum dots.
  • Examples of the material of the hole transport layer 22 include poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-4-sec-butylphenyl))diphenylamine)] (abbreviated as "TFB”), poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine] (abbreviated as "poly-TPD”), polyvinylcarbazole (abbreviated as "PVK”), and the like. As for these materials, only one type may be used, or two or more types may be appropriately mixed or laminated.
  • the electron transport layer 25 is a layer that transports electrons injected from the cathode 26 to the light-emitting layer 24.
  • the electron transport layer 25 may use, as an electron transport material, an organic or inorganic material having electron transport properties that has been conventionally employed in light-emitting devices including quantum dots.
  • the electron transport material may include, for example, 2,2',2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) (abbreviated as "TPBi”), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (abbreviated as "BCP”), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (abbreviated as "Bphen”), or the like.
  • the electron transport layer 25 may include, as an electron transport material, bulk zinc oxide (ZnO) that is not nanoparticles, zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO 2 ), or zirconium oxide (ZrO 2 ).
  • the bulk zinc oxide (ZnO) may be doped with at least one of Li, Mg, Al, Ti, Ga, and Zr.
  • the electron transport material may include only one of the above-mentioned materials, or may include two or more of them as appropriate.
  • the electron transport layer 25 may include nanoparticles including the above-mentioned inorganic electron transport material.
  • the hole injection layer may have a material having the above-mentioned hole transport properties.
  • the electron injection layer may have a material having the above-mentioned electron transport properties.
  • the intermediate layer 23 contacts the surface of the light-emitting layer 24 on the substrate 20 side, and has a function of flattening the surface on which the light-emitting layer 24 is formed by a mechanism described below.
  • the intermediate layer 23 functions as a base layer when the light-emitting layer 24 is formed.
  • the intermediate layer 23 contains a novolac-type phenolic resin.
  • the novolac-type phenolic resin contained in the intermediate layer 23 may be represented by the following general formula.
  • n is an integer of 1 to 4.
  • R 1 , R 2 , and R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or H.
  • each of R 1 , R 2 , and R 3 may be an alkyl group having at least one hydrogen atom replaced with a substituent.
  • R 4 is an aliphatic compound containing an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent.
  • R 4 may be an alkylene group having at least one hydrogen atom replaced with a substituent.
  • the intermediate layer 23 may contain 20% by volume or more of novolac phenolic resin, or may contain other additives.
  • the intermediate layer 23 may contain, for example, a photosensitive resin.
  • the density of the novolac phenolic resin contained in the intermediate layer 23 may be calculated from the area ratio occupied by the novolac phenolic resin in the cross section of the intermediate layer 23. For example, the area ratio of the novolac phenolic resin in the cross section of the intermediate layer 23 may be 18% or more.
  • the thickness of the intermediate layer 23 may be 5 nm or more. Furthermore, from the viewpoint of sufficiently causing tunneling of holes from the hole transport layer 22 to the light-emitting layer 24 via the intermediate layer 23 and reducing the overall electrical resistance of the light-emitting element 2, the thickness of the intermediate layer 23 may be 20 nm or less.
  • the light-emitting layer 24 includes a light-emitting material that emits light when excited by excitons generated by recombination of holes injected from the anode 21 and electrons injected from the cathode 26. Light emitted from the light-emitting layer 24 is extracted from at least one of the transparent electrodes, the anode 21 and the cathode 26, for example.
  • the light-emitting layer 24 includes a plurality of quantum dots as a light-emitting material.
  • Each quantum dot in the light-emitting layer 24 may have a core/shell structure including a core that emits light by the above-mentioned excitons and a shell that is formed around the core and protects the core.
  • the light-emitting layer 24 also includes an organic or inorganic ligand that coordinates to the quantum dot by forming a coordinate bond with the outermost surface of each quantum dot.
  • quantum dot refers to a dot with a maximum width of 100 nm or less.
  • the shape of the quantum dot is not particularly restricted as long as it satisfies the above maximum width, and is not limited to a spherical three-dimensional shape (circular cross-sectional shape).
  • the shape of the quantum dot may be, for example, a polygonal cross-sectional shape, a rod-like three-dimensional shape, a branch-like three-dimensional shape, a three-dimensional shape with unevenness on the surface, or a combination of these.
  • the quantum dots are typically made of a semiconductor.
  • the semiconductor may have a certain band gap.
  • the semiconductor may be any material capable of emitting light, and may include at least the materials described below.
  • the semiconductor may emit blue, green, and red light, respectively.
  • the semiconductor may include at least one selected from the group consisting of II-VI compounds, III-V compounds, chalcogenides, and perovskite compounds.
  • the II-VI compounds refer to compounds containing II and VI elements
  • the III-V compounds refer to compounds containing III and V elements.
  • the II elements may include Group 2 and Group 12 elements
  • the III elements may include Group 3 and Group 13 elements
  • the V elements may include Group 5 and Group 15 elements
  • the VI elements may include Group 6 and Group 16 elements.
  • the II-VI compound includes, for example, at least one selected from the group consisting of MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, and HgTe.
  • the III-V compound includes, for example, at least one selected from the group consisting of GaAs, GaP, InN, InAs, InP, and InSb.
  • Chalcogenides are compounds that contain Group VI A(16) elements, such as CdS or CdSe. Chalcogenides may also include mixed crystals of these.
  • the perovskite compound has a composition represented by the general formula CsPbX 3 , for example.
  • the constituent element X includes at least one element selected from the group consisting of Cl, Br and I, for example.
  • the numbering of element groups using Roman numerals is based on the old IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) system or the old CAS (Chemical Abstracts Service) system, and the numbering of element groups using Arabic numerals is based on the current IUPAC system.
  • the multiple quantum dots in each light-emitting layer 24 may have a superlattice structure in which they are aligned at approximately regular intervals between the surrounding quantum dots.
  • the multiple quantum dots may have a superlattice structure in which they are three-dimensionally arranged so that the center of each core is approximately at the same position as a virtual lattice point.
  • the light-emitting layer 24 is not limited to the above-mentioned configuration, so long as it contains a light-emitting material that emits light due to holes from the anode 21 and electrons from the cathode 26.
  • the light-emitting layer 24 may contain an organic light-emitting material, in which case the display device 1 may be an OLED display that contains an OLED (organic light-emitting diode) as the light-emitting element 2.
  • the light-emitting element 2 includes a bank BK on the substrate 20.
  • the bank BK includes, for example, an insulating resin material including polyimide or the like.
  • the bank BK divides the anode 21, intermediate layer 23, and light-emitting layer 24 of the light-emitting element 2 into a red sub-pixel SPR, a green sub-pixel SPG, and a blue sub-pixel SPB, respectively, in a plan view of the substrate 20.
  • the hole transport layer 22, the electron transport layer 25, and the cathode 26 are formed in common to the above-mentioned multiple sub-pixels.
  • the hole transport layer 22, the electron transport layer 25, and the cathode 26 may also be divided into sub-pixels by the bank BK.
  • the light-emitting layer 24 is partitioned by the bank BK into a red light-emitting layer 24R of the red subpixel SPR, a green light-emitting layer 24G of the green subpixel SPG, and a blue light-emitting layer 24B of the blue subpixel SPB.
  • the red light-emitting layer 24R includes red quantum dots 3R that emit red light.
  • the green light-emitting layer 24G includes green quantum dots 3G that emit green light.
  • the blue light-emitting layer 24B includes blue quantum dots 3B that emit blue light.
  • the red quantum dots 3R, green quantum dots 3G, and blue quantum dots 3B may each have the same configuration as one another, except for the light-emitting color.
  • the anode 21 is also divided by the bank BK into an anode 21R for the red subpixel SPR, an anode 21G for the green subpixel SPG, and an anode 21B for the blue subpixel SPB.
  • the intermediate layer 23 is also divided by the bank BK into an intermediate layer 23R for the red subpixel SPR, an intermediate layer 23G for the green subpixel SPG, and an intermediate layer 23B for the blue subpixel SPB.
  • the anode 21 and intermediate layer 23 may have the same configuration regardless of the emission color of the subpixel to be formed.
  • the anode 21 and intermediate layer 23 may contain different materials between subpixels depending on the band gap of the emission layer 24 included in the same subpixel.
  • the red light-emitting element 2R located in the red subpixel SPR comprises an anode 21R, a hole transport layer 22, an intermediate layer 23R, a red light-emitting layer 24R, an electron transport layer 25, and a cathode 26.
  • the green light-emitting element 2G located in the green subpixel SPG comprises an anode 21G, a hole transport layer 22, an intermediate layer 23G, a green light-emitting layer 24G, an electron transport layer 25, and a cathode 26.
  • the blue light-emitting element 2B located in the blue subpixel SPB comprises an anode 21B, a hole transport layer 22, an intermediate layer 23B, a blue light-emitting layer 24B, an electron transport layer 25, and a cathode 26.
  • the bank BK may be formed in a position that covers the end of each anode 21.
  • the bank BK may have an opening in a part that overlaps with each anode 21 in a plan view of the substrate 20.
  • the bank BK can reduce the effect of electric field concentration at the end of the anode 21 in each light-emitting element 2 on the injection of holes from the anode 21 to the light-emitting layer 24.
  • the display device 1 may include, above the light-emitting element 2, an organic or inorganic sealing layer for sealing the light-emitting element 2, or a capping layer for improving the efficiency of extracting light from the light-emitting element 2.
  • the display device 1 may also include, above the light-emitting element 2, a touch panel unit for causing the display device 1 to function as a touch panel display.
  • Fig. 3 is a flow chart of the method for manufacturing the light-emitting element 2 according to this embodiment.
  • Figs. 4 to 7 are schematic cross-sectional views of steps in the method for manufacturing the light-emitting element 2 according to this embodiment, showing cross sections corresponding to the cross section shown in Fig. 1.
  • the substrate 20 is prepared (step S1).
  • the substrate 20 may be prepared, for example, by cutting a glass substrate or a film substrate into a predetermined shape. Alternatively, a large substrate 20 may be prepared, and after each process is performed, the substrate 20 may be cut out to separate it into a plurality of light-emitting elements 2.
  • Step S1 may include a process of forming pixel circuits at positions corresponding to each sub-pixel of the substrate 20, and may also include a process of forming drivers, etc. on the substrate 20.
  • the anode 21 is formed on the substrate 20 (step S2).
  • the anode 21 may be formed, for example, by forming a thin film of a metal material or the like on the substrate 20 by a sputtering method or the like, and then patterning the thin film by dry etching or the like.
  • a bank BK is formed on the substrate 20 and the anode 21 (step S3).
  • the bank BK may be formed, for example, by applying a photosensitive resin material onto the substrate 20 and the anode 21, and then forming an opening by photolithography or the like at a position that overlaps with the anode 21 in a plan view of the substrate 20.
  • a hole transport layer 22 is formed on the anode 21 (step S4).
  • the hole transport layer 22 may be formed, for example, by applying a material having hole transport properties between the banks BK in a plan view of the substrate 20 and on the anode 21 using an inkjet method or the like.
  • the hole transport layer 22 may be formed, for example, by applying a material having hole transport properties onto the anode 21 and the banks BK using a spin coat method or the like.
  • a first solution is applied onto the hole transport layer 22 and the bank BK to form a first coating film (step S5).
  • the first solution contains, for example, a plurality of phenolic compounds as monomers that are precursors of novolac-type phenolic resins, and a positive-type photosensitive resin.
  • the first solution may contain a photocatalyst that functions as an initiator of the condensation polymerization reaction of the above-mentioned phenolic compounds upon exposure to light.
  • a first coating film 41 is formed in common to a plurality of sub-pixels.
  • the first coating film 41 may be formed by coating using various coating methods including, for example, spin coating.
  • the first coating film 41 may be formed by heating the applied first solution to volatilize the solvent.
  • the first solution applied in step S5 is a solution containing a phenolic compound, a photosensitive resin, and a surfactant.
  • the solution is applied by a spin coating method.
  • the spin coating method for example, the rotation speed of the laminate including the substrate 20 is accelerated to 800 rpm over 5 seconds while the solution is applied.
  • the applied solution is then heated at 90°C for 3 minutes to form the first coating film 41.
  • a photomask M is placed above the side of the applied first coating film 41 opposite the substrate 20 (step S6).
  • the photomask M may be, for example, a mask that blocks ultraviolet light.
  • the photomask M is placed so that a light-transmitting portion MA including an opening that transmits ultraviolet light and the like is positioned at a position overlapping the red sub-pixel SPR.
  • step S7 a part of the applied first coating film 41 is exposed to, for example, ultraviolet light UV from above the side of the photomask M opposite to the substrate 20 (step S7).
  • the ultraviolet light UV is blocked by the photomask M. Therefore, the first coating film 41 located in the green subpixel SPG and the blue subpixel SPB is not irradiated with the ultraviolet light UV.
  • the ultraviolet light UV passes through the light-transmitting portion MA of the photomask M. Therefore, in step S7, only the first coating film 41 located in the red subpixel SPR is irradiated with the ultraviolet light UV.
  • the exposure intensity in step S7 is 200 mJ/ cm2 .
  • step S7 the first coating film 41 located in the red sub-pixel SPR irradiated with ultraviolet light UV changes into the exposed first coating film 42, as shown in the process cross-sectional view F7 in FIG. 5.
  • the photosensitive resin contained in the exposed first coating film 41 is modified, improving the solubility of the first coating film 42 in a developer solution described below.
  • the phenol compound contained in the exposed first coating film 41 initiates a condensation polymerization reaction via a photocatalyst, and a novolac-type phenolic resin is formed in the first coating film 42.
  • the first coating film 42 has the same structure as the intermediate layer 23R described above, except for the thickness.
  • step S8 the first coating film 41 and the first coating film 42 are washed with an appropriate developer to develop the first coating film 41.
  • the first coating film 41 before exposure is insoluble in the developer
  • the first coating film 42 after exposure is soluble in the developer. Therefore, in step S8, only the first coating film 42 located in the red sub-pixel SPR dissolves in the developer.
  • paddle development is performed in step S8.
  • the first coating film 41 is washed five times with a developer containing 0.6 mass % TMAH, and then washed once with water.
  • step S8 in the development process in step S8, only a portion of the first coating film 42 located in the red subpixel SPR is removed.
  • the first coating film 42 is left by a predetermined thickness from the top surface of the hole transport layer 22 in the red subpixel SPR.
  • Methods for leaving the first coating film 42 include, for example, increasing the thickness of the first coating film 41 in step S5, reducing the exposure intensity or shortening the exposure time in step S7, or shortening the cleaning time with the developer in step S8. Therefore, in step S8 according to this embodiment, the first coating film 42 remains as the intermediate layer 23R in the red subpixel SPR, as shown in the process cross-sectional view F8 in FIG. 5. In this manner, the intermediate layer 23R is formed.
  • a part of the light-emitting layer 24 is formed.
  • an example of forming the red light-emitting layer 24R located in the red sub-pixel SPR of the light-emitting layer 24 will be described first.
  • the second solution 43 is applied onto the formed intermediate layer 23R and the first coating film 41 (step S9).
  • the second solution 43 is, for example, a solution in which the red quantum dots 3R and a ligand capable of coordinating with the red quantum dots 3R are dispersed in a second solvent 44.
  • the second solution 43 may be manufactured, for example, by synthesizing the red quantum dots 3R in the second solvent 44 by various methods and then adding the ligand.
  • the second solution 43 is formed in common to a plurality of sub-pixels by various methods including, for example, a spin coating method.
  • the applied second solution 43 is dried (step S10).
  • the drying of the second solution 43 is performed, for example, by heating the second solution 43 or leaving it for a predetermined time to volatilize the second solvent 44 of the second solution 43.
  • the second solvent 44 of the applied second solution 43 volatilizes, and a second coating film 45 is formed, as shown in the process cross-sectional view F10 of FIG. 6.
  • a superlattice structure of red quantum dots 3R is formed by a mechanism described later.
  • FIG. 8 Schematic diagrams L1, L2, and L3 in FIG. 8 are schematic diagrams enlarging a part of the process cross-sectional diagrams F9 and F10 in steps S9 and S10 according to this embodiment.
  • schematic diagrams L1, L2, and L3 in FIG. 8 are schematic diagrams enlarging the region L shown in the process cross-sectional diagrams F9 and F10, in other words, the vicinity of the upper surface of the intermediate layer 23R.
  • Schematic diagrams L1, L2, and L3 in FIG. 8 are diagrams showing steps S9 or S10 at different times.
  • step S9 the second solution 43 is applied to the upper surface 23S of the intermediate layer 23R. Therefore, in step S9, the upper surface 23S of the intermediate layer 23R is in contact with the second solution 43 in which the red quantum dots 3R are dispersed in the second solvent 44, as shown in schematic diagram L1 of FIG. 8.
  • step S10 the second solvent 44 of the applied second solution 43 gradually evaporates.
  • the evaporation of the second solvent 44 occurs gradually from the periphery side of the second solution 43.
  • a flow of the second solvent 44 occurs from the center side of the second solution 43 toward the periphery side.
  • step S10 the second solvent 44 of the second solution 43 evaporates from one end side even near the upper surface 23S of the intermediate layer 23, and further, a flow of the second solvent 44 occurs toward the one end side. Therefore, in step S10, as shown in schematic diagram L2, the thickness of the second solvent 44 of the second solution 43 becomes thinner on one side, and the second solvent 44 flows toward the one side.
  • the red quantum dots 3R in the second solution 43 flow in the first direction D1 along the direction of the flow of the second solvent 44. Therefore, the red quantum dots 3R in the second solution 43 move to the end of the second solution 43 where the thickness of the second solvent 44 is thin. In the vicinity of the end of the second solution 43, the second solvent 44 located between the multiple red quantum dots 3R volatilizes. As a result, a lateral capillary force is generated in the multiple red quantum dots 3R along the second direction D2, which is the direction in which the red quantum dots 3R approach each other. Therefore, in step S10, the red quantum dots 3R are aligned in order from the end side of the second solution 43 where the second solvent 44 volatilizes.
  • step S10 when step S10 is completed and the formation of the second coating film 45 is completed, a superlattice structure of the red quantum dots 3R is formed on the upper surface 23S of the intermediate layer 23R, in other words, in the red subpixel SPR.
  • the flow of the second solvent 44 toward the end of the second solution 43 and the associated flow of the red quantum dots 3R tend to occur more efficiently as the flatness of the top surface 23S on which the second solvent 44 is located increases.
  • Novolac phenolic resin is a polymer of a monomer in which a phenol molecule is bonded to a methylene chain, and tends to polymerize with the phenol hydroxyl groups aligned.
  • the flatness of the top surface 23S of the intermediate layer 23R which is a thin film containing novolac phenolic resin, tends to increase. Therefore, the high flatness of the top surface 23S of the intermediate layer 23R allows the superlattice structure of the red quantum dots 3R to be formed more precisely on the intermediate layer 23R.
  • the lateral capillary force acting between the multiple red quantum dots 3R in the second solution 43 depends on the hydrophobic interaction, electrostatic interaction, van der Waals force, or the like between the multiple red quantum dots 3R.
  • the novolac-type phenolic resin improves the hydrophobic interaction or electrostatic interaction between the multiple red quantum dots 3R described above due to the repeating structure of phenol molecules and methylene chains. As a result, the superlattice structure of the red quantum dots 3R is formed with even greater precision on the intermediate layer 23R.
  • the superlattice structure of the red quantum dots 3R may not be formed on the upper surface of the unexposed first coating film 41, excluding the upper surface 23S of the intermediate layer 23R. Therefore, from the viewpoint of forming a superlattice structure of the red quantum dots 3R in the red subpixel SPR in step S10, the flatness of the upper surface of the unexposed first coating film 41 in positions other than the red subpixel SPR is not particularly required.
  • ⁇ Display device manufacturing method patterning of coating film containing quantum dots> Following the formation of the second coating film 45 and the formation of the superlattice structure of the red quantum dots 3R in the red subpixel SPR, the remaining unexposed first coating film 41 is washed with an appropriate cleaning solution (step S11).
  • the cleaning solution contains, for example, a solvent in which the first coating film 41 is soluble.
  • the first coating film 41 formed in the position including the green subpixel SPG and the blue subpixel SPB is removed.
  • the portion of the second coating film 45 located on the first coating film 41 is removed.
  • the intermediate layer 23R which is part of the first coating film 42 after exposure, is insoluble in the cleaning solution.
  • the second coating film 45 on the intermediate layer 23R is difficult to remove even by the cleaning.
  • the second coating film 45 remains in the red sub-pixel SPR.
  • a red light-emitting layer 24R having a superlattice structure of red quantum dots 3R is formed on the intermediate layer 23R.
  • the portion that overlaps with the intermediate layer 23R in a planar view becomes at least a part of the light-emitting layer 24.
  • steps S5 to S11 are repeatedly executed with some procedure changes.
  • step S6 the position of the light-transmitting portion MA of the photomask M is changed according to the positions of the sub-pixels of the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 to be formed.
  • step S10 a second coating film 45 is formed on the upper surface of the intermediate layer 23G or the intermediate layer 23B.
  • an intermediate layer 23G and a green light-emitting layer 24G having a superlattice structure of green quantum dots 3G on the upper surface of the intermediate layer 23G are formed in the green subpixel SPG.
  • an intermediate layer 23B and a blue light-emitting layer 24B having a superlattice structure of blue quantum dots 3B on the upper surface of the intermediate layer 23B are formed in the blue subpixel SPB. This completes the process of forming the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24.
  • step S11 of the process of forming the red light-emitting layer 24R a portion of the unexposed first coating film 41 may remain in the green subpixel SPG and the blue subpixel SPB.
  • step S7 of the subsequent process of forming each light-emitting layer 24 the remaining first coating film 41 may be exposed together with the newly applied first coating film 41, or may become part of the first coating film 42 after exposure.
  • the electron transport layer 25 is formed on the light-emitting layer 24 (step S12).
  • the electron transport layer 25 may be formed, for example, by coating a material having electron transport properties on a position including the light-emitting layer 24, as in step S4.
  • the cathode 26 is formed on the electron transport layer 25 (step S13).
  • the cathode 26 may be formed, for example, by depositing a thin film of a metal material or the like on the electron transport layer 25 by a sputtering method or the like.
  • the cathode 26 may be formed so as to be electrically connected to the auxiliary power supply described above. This completes the manufacturing process for the display device 1.
  • the display device 1 includes a light-emitting element 2 including a light-emitting layer 24 and an intermediate layer 23 in contact with the light-emitting layer 24. Since the intermediate layer 23 includes a novolac-type phenolic resin, as described above, the flatness of the upper surface 23S of the intermediate layer 23 in contact with the light-emitting layer 24 is improved, and the intimate contact between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 is improved. Therefore, the localized light emission of the light-emitting layer 24 caused by the localized contact between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 is reduced, thereby improving the light-emitting efficiency of the light-emitting element 2.
  • the display device 1 equipped with the light-emitting element 2 according to this embodiment which has improved light-emitting efficiency, can reduce power consumption because the light-emitting element 2 can be driven at a lower voltage to perform display.
  • the display device 1 has a longer life because there is less need to drive the light-emitting element 2 at a high voltage that would increase the deterioration of the light-emitting layer 24.
  • the light-emitting element 2 according to this embodiment has an intermediate layer 23 on the substrate 20 side of the light-emitting layer 24. Therefore, as described in this embodiment, a method of forming the light-emitting element 2 can be considered, in which each layer of the light-emitting element 2 is formed in order on the substrate 20.
  • the light-emitting layer 24 is formed on the upper surface 23S of the intermediate layer 23. Therefore, by improving the flatness of the upper surface 23S of the intermediate layer 23, the flatness of the surface on which the light-emitting layer 24 is formed is improved, and the adhesion between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 is further improved. Therefore, the light-emitting element 2 according to this embodiment has a further improved light-emitting efficiency.
  • the light-emitting layer 24 of the light-emitting element 2 has quantum dots as the light-emitting material.
  • the process of forming the light-emitting layer 24 includes applying a second solution 43 onto the intermediate layer 23 and forming a second coating film 45 by drying the second solution 43. Therefore, in the process of forming the light-emitting layer 24, the flatness of the upper surface 23S of the intermediate layer 23 is improved, making it easier to form a superlattice structure of quantum dots. Therefore, the adhesion between the quantum dots in the light-emitting layer 24 is improved, and the light-emitting element 2 can reduce the leakage current flowing between the multiple quantum dots in the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting efficiency of the light-emitting element 2 is further improved.
  • the light-emitting layer 24 in this embodiment contains a ligand capable of coordinating with the quantum dots.
  • a ligand is added to the solution in which the quantum dots are dispersed.
  • the ligand increases the dispersibility of the quantum dots in the solution and reduces the aggregation of the quantum dots, thereby suppressing a decrease in the light-emitting efficiency of the light-emitting layer 24.
  • the ligand increases the dispersibility of the quantum dots in the solution, so the adhesion of the quantum dots in the solution is reduced.
  • the light-emitting element 2 can suppress the reduction in adhesion between the quantum dots in the formed light-emitting layer 24 due to the ligand. Therefore, the light-emitting element 2 further improves the luminous efficiency by maintaining both the reduction in the aggregation of the quantum dots in the light-emitting layer 24 and the improvement in the adhesion of the quantum dots in the light-emitting layer 24.
  • the light-emitting element 2 includes an intermediate layer 23 between the anode 21 and the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting element 2 can improve the efficiency of hole injection into the light-emitting layer 24 by improving the adhesion between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24.
  • the mobility of holes is low relative to the mobility of electrons, and as a result, there is a tendency for the light-emitting layer to be in an electron-excess state, in which the concentration of holes injected into the light-emitting layer is lower than the concentration of electrons injected into the light-emitting layer.
  • An electron excess in the light-emitting layer can increase non-light-emitting processes, including the generation of Auger electrons, or processes that can deteriorate the light-emitting material of the light-emitting layer, and can reduce the light-emitting efficiency of the light-emitting element.
  • the light-emitting element 2 improves the efficiency of hole injection into the light-emitting layer 24, thereby reducing the excess of electrons in the light-emitting layer 24 and improving the carrier balance in the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting element 2 improves the light-emitting efficiency more efficiently, and further reduces the progression of deterioration of the light-emitting layer 24, thereby extending the lifespan.
  • the light-emitting element 2 also has a hole transport layer 22 between the anode 21 and the intermediate layer 23.
  • the light-emitting element 2 can improve the adhesion between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 regardless of the flatness of the upper surface of the hole transport layer 22 on the light-emitting layer 24 side. Therefore, the light-emitting element 2 can improve the adhesion between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 regardless of the material contained in the hole transport layer 22 or the method of forming the hole transport layer 22.
  • the hole transport layer 22 has nanoparticles as a material having hole transport properties
  • the upper surface of the hole transport layer 22 reflects the shape of each nanoparticle, so the flatness of the upper surface of the hole transport layer 22 may decrease.
  • the light-emitting element 2 can improve the adhesion between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting element 2 can achieve both the freedom of the material and manufacturing method of the hole transport layer 22 and the improvement of the luminous efficiency.
  • the intermediate layer 23 contains a photosensitive resin.
  • the first coating film 41 formed in the process of forming the intermediate layer 23 contains a photosensitive resin. Therefore, the intermediate layer 23 can be formed by patterning the first coating film 41 by photolithography and leaving only a portion of the exposed first coating film 42.
  • the accuracy of the formation position of the intermediate layer 23 is improved compared to a method in which the material of the intermediate layer 23 is applied separately by an inkjet method. Therefore, according to this formation method, the intermediate layer 23 can be formed with higher resolution, and the resolution of each subpixel of the display device 1 can be improved. Furthermore, according to this formation method, the accuracy of the film thickness of the intermediate layer 23 is improved and the formation process of the intermediate layer 23 is simplified compared to a method in which the material of the intermediate layer 23 is applied separately by an inkjet method.
  • the intermediate layer 23 containing a photosensitive resin and formed by a photolithography method can further improve the film formability of the light-emitting layer 24 formed on the upper surface.
  • the condensation polymerization reaction of the phenol compound in the first coating film 41 is initiated by exposing the first coating film 41 to light in the above-mentioned photolithography. Therefore, in the process of forming the intermediate layer 23, the process of separately carrying out the condensation polymerization reaction of the phenol compound in the first coating film 41 can be eliminated, and the process of forming the intermediate layer 23 is simplified.
  • the second solution 43 is applied onto the already formed intermediate layer 23 and the unexposed first coating film 41. Therefore, the patterning of the second coating film 45 formed from the second solution 43 can be performed together with the removal of the unexposed first coating film 41. Therefore, the process of removing the unexposed portion of the first coating film 41 used to form the intermediate layer 23 can be utilized for patterning the second coating film 45 for forming the light-emitting layer 24, simplifying the process of forming the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24. Furthermore, according to the above method, there is no need to apply the material of the light-emitting layer 24 to each subpixel by an inkjet method or the like, simplifying the process of forming the light-emitting layer 24.
  • the residue of the exposed first coating film 42 that remains after not being completely washed away by the developer can be used as the intermediate layer 23. Therefore, according to the above method, the process of separately forming the intermediate layer 23 is not necessary, and the process of forming the intermediate layer 23 can be further simplified.
  • the light-emitting elements according to Examples 1 and 2 were manufactured under the above-mentioned manufacturing conditions by the same method as the manufacturing method of the light-emitting element 2 according to the present embodiment described above.
  • the novolac-type phenolic resin contained in the intermediate layer 23 was a modified novolac-type phenolic resin, unlike the light-emitting element according to Example 1.
  • the novolac-type phenolic resin according to Example 1 is one in which, in the above general formula, R 1 , R 2 , and R 3 are each H, and R 4 is a methylene group represented by the following chemical formula:
  • the modified novolak phenolic resin according to Example 2 has the above general formula in which R 1 , R 2 and R 3 are each H, and R 4 is a dimethylmethylene group represented by the following chemical formula.
  • the light-emitting element according to Comparative Example 1 does not include an intermediate layer 23, unlike the light-emitting elements according to Examples 1 and 2.
  • the light-emitting element according to Comparative Example 1 was manufactured by a method that partially modified the manufacturing method of the light-emitting element 2 according to the above-mentioned embodiment. Specifically, in the manufacturing method of the light-emitting element according to Comparative Example 1, the first solution applied in step S5 does not contain a phenol compound, and the first coating film 42 is entirely removed in step S8.
  • Comparative example 2 differs from the light-emitting elements of Examples 1 and 2 in that the intermediate layer 23 has PMMA instead of novolac phenolic resin.
  • the light-emitting element of Comparative example 2 was manufactured by the same method as the manufacturing method of the light-emitting element 2 of the present embodiment described above, except that the first solution applied in step S5 contains a phenolic compound as a precursor of PMMA.
  • the column “Presence/Absence” of "Intermediate Layer” indicates the presence or absence of the intermediate layer 23 in each light-emitting element.
  • the column “Material” of "Intermediate Layer” indicates the name of the material that the intermediate layer 23 mainly contains, when each light-emitting element has the intermediate layer 23.
  • the "Film surface roughness [nm]” column indicates the film surface roughness of the underlayer of the light-emitting layer 24 of each light-emitting element in units of nm. Therefore, the “Film surface roughness [nm]” column indicates the roughness of the upper surface of the intermediate layer 23 in Example 1, Example 2, and Comparative Example 2, and indicates the roughness of the upper surface of the hole transport layer 22 in Comparative Example 1.
  • the “RMS” and “Rmax” columns of "Film surface roughness [nm]” indicate the root mean square value of the roughness of the film surface and the maximum roughness of the film surface, respectively. In each Example and Comparative Example, the film surface roughness was measured under the same conditions.
  • Example 1 the column “External quantum efficiency EQE [%]” indicates the external quantum efficiency of each light-emitting element in % when the light-emitting element is driven at a current density of 50.0 mA/cm 2. The external quantum efficiency was measured by measuring the emission luminance of each light-emitting element in a 4 mm square area viewed in the stacking direction of each light-emitting element.
  • the light-emitting devices of Examples 1 and 2 had a significantly reduced film surface roughness of the intermediate layer 23, which is the underlayer of the light-emitting layer 24, and also had improved external quantum efficiency.
  • the light-emitting device of Comparative Example 2 had a reduced film surface roughness of the intermediate layer 23, but the external quantum efficiency was almost unchanged.
  • FIG. 9 is a schematic side cross-sectional view of the display device 4 according to this embodiment, showing a cross section corresponding to the cross section of the display device 1 shown in Fig. 1.
  • the display device 4 according to this embodiment includes a light-emitting element 5 instead of the light-emitting element 2.
  • the light-emitting element 5 has a red light-emitting element 5R located in the red sub-pixel SPR, a green light-emitting element 5G located in the green sub-pixel SPG, and a blue light-emitting element 5B located in the blue sub-pixel SPB.
  • Light-emitting element 5 has the same configuration as light-emitting element 2, except that it has intermediate layer 27 as a first intermediate layer instead of intermediate layer 23.
  • Intermediate layer 27 is formed between light-emitting layer 24 and electron transport layer 25, and has the same configuration as intermediate layer 23, except that it is in contact with the upper surface of light-emitting layer 24 on the cathode 26 side.
  • intermediate layer 27 contains novolac-type phenolic resin.
  • the intermediate layer 27 has an intermediate layer 27R located in the red subpixel SPR, an intermediate layer 27G located in the green subpixel SPG, and an intermediate layer 27B located in the blue subpixel SPB. Therefore, the red light-emitting element 5R has an intermediate layer 27R, the green light-emitting element 5G has an intermediate layer 27G, and the blue light-emitting element 5B has an intermediate layer 27B.
  • the light-emitting element 5 according to this embodiment may be manufactured by a method that is a partial modification of the method for manufacturing the light-emitting element 2 according to the previous embodiment.
  • the substrate 20, the anode 21, the bank BK, and the hole transport layer 22 may be formed by the same method as steps S1 to S4 described in FIG. 3.
  • the light-emitting layer 24 may be formed following the formation of the hole transport layer 22, the light-emitting layer 24 may be formed.
  • the light-emitting layer 24 may be formed by the same method as in steps S5 to S11 described above, except that all of the first coating film 42 exposed in step S8 is removed. Therefore, the light-emitting layer 24 according to this embodiment may have a quantum dot superlattice structure.
  • the first coating film 41 does not need to contain a novolac-type phenolic resin, and a quantum dot superlattice structure does not need to be formed in step S10. Therefore, the light-emitting layer 24 according to this embodiment does not need to have a quantum dot superlattice structure.
  • the light-emitting layer 24 may be formed by applying layers in different colors using an inkjet method or the like.
  • the intermediate layer 27 may be formed following the formation of the light-emitting layer 24.
  • the above-mentioned first solution is first applied onto the light-emitting layer 24 and the bank BK to form the first coating film 41.
  • a photomask is used to expose only the first coating film 41 that overlaps with the light-emitting layer 24 in a planar view of the substrate 20, in order to initiate a condensation polymerization reaction of the phenol compound.
  • the first coating film 42 containing a novolac-type phenolic resin is formed only on the light-emitting layer 24.
  • the unexposed first coating film 41 is washed and removed using an appropriate developer, and the remaining exposed first coating film 42 becomes the intermediate layer 27.
  • the electron transport layer 25 and the cathode 26 may be formed by the same method as in steps S12 and S13 described above.
  • the intermediate layer 27 contains a novolac-type phenolic resin that tends to polymerize with the phenol hydroxyl groups aligned in the condensation polymerization reaction. Therefore, in this embodiment as well, the flatness of the surface of the intermediate layer 27 that contacts the light-emitting layer 24 is improved, and the adhesion between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24 is improved. Therefore, the localized light emission of the light-emitting layer 24 caused by the localized contact between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24 is reduced, thereby improving the light-emitting efficiency of the light-emitting element 5.
  • the light-emitting element 5 includes an intermediate layer 27 between the cathode 26 and the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting element 5 can improve the efficiency of electron injection into the light-emitting layer 24 by improving the adhesion between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24. Depending on the design of each layer, the light-emitting element may be in a state of excess holes, in which the concentration of electrons injected into the light-emitting layer is lower than the concentration of holes injected into the light-emitting layer.
  • the light-emitting element 5 improves the efficiency of electron injection into the light-emitting layer 24, thereby reducing the excess of holes in the light-emitting layer 24 and improving the carrier balance in the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting element 5 improves the light-emitting efficiency more efficiently, and further reduces the progression of deterioration of the light-emitting layer 24, thereby extending the lifespan.
  • the light-emitting element 5 also has an electron transport layer 25 between the cathode 26 and the intermediate layer 27.
  • the light-emitting element 5 can improve the adhesion between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24 regardless of the flatness of the lower surface of the electron transport layer 25 on the light-emitting layer 24 side. Therefore, the light-emitting element 5 can improve the adhesion between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24 regardless of the material contained in the electron transport layer 25 or the method of forming the electron transport layer 25.
  • nickel oxide (NiO) nanoparticles can be cited as an example of a material having electron transport properties contained in the electron transport layer 25.
  • the light-emitting element 5 can improve the adhesion between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24. Therefore, the light-emitting element 5 can achieve both freedom in the material and manufacturing method of the electron transport layer 25 and improved luminous efficiency.
  • Fig. 10 is a schematic side cross-sectional view of the display device 6 according to this embodiment, showing a cross section corresponding to the cross section of the display device 1 shown in Fig. 1.
  • the display device 6 according to this embodiment includes a light-emitting element 7 instead of the light-emitting element 2 or the light-emitting element 5.
  • the light-emitting element 7 has a red light-emitting element 7R located in the red sub-pixel SPR, a green light-emitting element 7G located in the green sub-pixel SPG, and a blue light-emitting element 7B located in the blue sub-pixel SPB.
  • Light-emitting element 7 has the same configuration as light-emitting element 2 or light-emitting element 5, except that it has both intermediate layer 23 as the first intermediate layer and intermediate layer 27 as the second intermediate layer.
  • light-emitting element 7 has both intermediate layer 23 in contact with the lower surface of light-emitting layer 24 on the anode 21 side and intermediate layer 27 in contact with the upper surface of light-emitting layer 24 on the cathode 26 side, and intermediate layer 23 and intermediate layer 27 have novolac-type phenolic resin.
  • Red light-emitting element 7R has intermediate layer 23R and intermediate layer 27R
  • green light-emitting element 7G has intermediate layer 23G and intermediate layer 27G
  • blue light-emitting element 7B has intermediate layer 27B and intermediate layer 27B.
  • the light-emitting element 7 may be manufactured by a method that partially changes the manufacturing method of the light-emitting element 2 or light-emitting element 5 according to the above-mentioned embodiment.
  • the substrate 20, the anode 21, the bank BK, the hole transport layer 22, the intermediate layer 23, and the light-emitting layer 24 may be formed by the same method as steps S1 to S11 described in FIG. 3. Therefore, in this embodiment, the light-emitting layer 24 may have a quantum dot superlattice structure.
  • the intermediate layer 27 after the formation of the light-emitting layer 24, the intermediate layer 27 may be formed by the same method as the method of forming the intermediate layer 27 according to the previous embodiment.
  • the electron transport layer 25 and the cathode 26 may be formed by the same method as steps S12 and S13 described above.
  • the flatness of both the surface of the intermediate layer 23 in contact with the light-emitting layer 24 and the surface of the intermediate layer 27 in contact with the light-emitting layer 24 is improved, and the closeness between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 and the closeness between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24 are both improved. Therefore, the light-emitting element 7 reduces both the local contact between the intermediate layer 23 and the light-emitting layer 24 and the local contact between the intermediate layer 27 and the light-emitting layer 24, and further improves the light-emitting efficiency. In addition, by including both the intermediate layer 23 and the intermediate layer 27, the light-emitting element 7 improves the efficiency of both hole injection and electron injection into the light-emitting layer 24, and further improves the light-emitting efficiency.

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Abstract

第１電極（２１）と、第２電極（２６）と、第１電極と前記第２電極との間に位置する発光層（２４）と、第１電極と発光層との間、および第２電極と発光層との間の少なくとも一方に位置し、発光層に接する第１中間層（２３）と、を備える。第１中間層は、ノボラック型フェノール樹脂を含む。

Description

発光素子、表示装置、発光素子の製造方法
　本開示は、発光素子、および当該発光素子を備えた表示デバイスに関する。
　電界注入型の発光素子において、発光層と接する層の平坦性が低い場合、発光素子の発光効率が低下する。例えば、発光素子において発光層と接する層の平坦性が低い場合、当該層と発光層とが局所的に接することに伴い、発光層の局所発光が増大し、発光効率が低下する場合がある。
　また、発光層が発光材料として量子ドットを有する場合、発光層の下地層となる層の上面の平坦性が低い場合、発光層における量子ドットの密接性が低下し、発光素子のリーク電流が増大し、発光素子の発光効率のさらなる低下を招来する。
　特許文献１は、量子ドットの間にＰＭＭＡ樹脂の層を設けることにより、発光層におけるリーク電流を低減する技術について開示する。
日本国特表２０２０－５３７３３８号
　特許文献１においては、量子ドットの間にＰＭＭＡ樹脂の層を設けるため、発光層の層厚が増大し、発光素子の抵抗が増大する。また、特許文献１に記載の技術によっては、発光層と接する層の平坦性を改善することは困難である。このため、特許文献１に記載の技術は、発光素子の発光効率を効率的に改善できない。
　本開示の一態様に係る発光素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、複数の量子ドットを有する発光層と、前記第１電極と前記発光層との間、および前記第２電極と前記発光層との間の少なくとも一方に位置し、前記発光層に接する第１中間層と、を備え、前記第１中間層は、ノボラック型フェノール樹脂を含む。
　本開示の他の一態様に係る発光素子の製造方法は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する発光層と、前記第１電極と前記発光層との間、および前記第２電極と前記発光層との間の少なくとも一方に位置し、前記発光層に接する第１中間層と、を備えた発光素子の製造方法であって、フェノール化合物を含む第１溶液の塗布による第１塗布膜の形成と、前記第１塗布膜の少なくとも一部における前記フェノール化合物の縮重合反応によるノボラック型フェノール樹脂を含む前記第１中間層の形成と、を含む。
　発光層と接する第１中間層の平坦性を向上させ、発光素子の発光効率を改善する。
実施形態１に係る表示装置の概略側断面図である。 実施形態１に係る表示装置の概略平面図である。 実施形態１に係る表示装置の製造方法のフローチャートである。 実施形態１に係る表示装置の製造方法における概略の断面工程図である。 実施形態１に係る表示装置の製造方法における他の概略の断面工程図である。 実施形態１に係る表示装置の製造方法における他の概略の断面工程図である。 実施形態１に係る表示装置の製造方法における他の概略の断面工程図である。 実施形態１に係る表示装置の製造方法における、量子ドットの超格子構造の形成過程を説明するための模式図である。 実施形態２に係る表示装置の概略側断面図である。 実施形態３に係る表示装置の概略側断面図である。
　〔実施形態１〕
　＜表示装置：概要＞
　以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
　図２は本実施形態に係る表示装置の概略平面図である。表示装置１は、例えば、テレビまたはスマートフォン等のディスプレイに用いることのできる装置である。表示装置１は、表示部ＤＡと表示部ＤＡの外周に形成された額縁部ＮＡとを備える。表示装置１は、表示部ＤＡに形成された後述する複数の発光素子のそれぞれからの発光を制御することにより、表示部ＤＡにおいて表示を行う。額縁部ＮＡには、表示部ＤＡの複数の発光素子のそれぞれを駆動するためのドライバ等が形成されてもよい。
　本実施形態に係る表示装置１の表示部ＤＡの構造について、図１を参照してより詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る表示装置の概略側断面図であり、図２に示すＩ－Ｉ線矢視断面図である。特に、図１は、本実施形態に係る表示装置１の平面視において、後述する青色サブ画素ＳＰＢ、緑色サブ画素ＳＰＧ、および赤色サブ画素ＳＰＲを通る断面について示す図である。本開示において、表示装置１の後述する基板２０からカソード２６へ向かう方向を「上」として記載し、その反対方向を「下」と記載する場合がある。
　図１に示すように、表示装置１は、発光素子２を備える。発光素子２は、後述する青色発光素子２Ｂ、緑色発光素子２Ｇ、および赤色発光素子２Ｒを含む。表示装置１は、青色発光素子２Ｂが形成される青色サブ画素ＳＰＢと、緑色発光素子２Ｇが形成される緑色サブ画素ＳＰＧと、赤色発光素子２Ｒが形成される赤色サブ画素ＳＰＲとを配列して備える。青色発光素子２Ｂ、緑色発光素子２Ｇ、および赤色発光素子２Ｒは、それぞれ、青色光、緑色光、および赤色光を個々に出射する。これにより表示装置１は、例えば、図示しないドライバ等により、上述した発光素子を個々に制御することにより、カラー表示を行う。
　なお、本実施形態において、青色光とは、例えば、３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光である。また、緑色光とは、例えば、５００ｎｍ超６００ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光のことである。さらに、赤色光とは、６００ｎｍ超７８０ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光のことである。
　＜表示装置：発光素子：概要＞
　発光素子２は、基板２０を備える。例えば、基板２０は、表示装置１の平面視において、表示部ＤＡと額縁部ＮＡとに重なる位置に形成され、発光素子２は、表示装置１の平面視において、基板２０の表示部ＤＡと重なる部分を備えていると見なしてよい。換言すれば、基板２０は、表示装置１の平面視において、表示部ＤＡと額縁部ＮＡとに渡って形成されていてもよい。基板２０の上面は表示装置１の表示面と略平行であってもよく、換言すれば、基板２０の平面視は表示装置１の平面視と略同一であってもよい。
　さらに、発光素子２は、基板２０上に、第１電極としてのアノード２１、正孔輸送層２２、第１中間層としての中間層２３、発光層２４、電子輸送層２５、および第２電極としてのカソード２６を、この順に積層して備える。ただし、本実施形態において、発光素子２の基板２０上の各層の構成は、中間層２３が発光層２４より基板２０の側に位置すれば、上記構成に限られない。例えば、発光素子２は、基板２０上に、第１電極としてのカソード２６、電子輸送層２５、第１中間層としての中間層２３、発光層２４、正孔輸送層２２、および第２電極としてのアノード２１を、この順に積層して備えてもよい。さらに、発光素子２は、アノード２１と正孔輸送層２２との間の正孔注入層、あるいは、電子輸送層２５とカソード２６との間の電子注入層を備えていてもよい。
　発光素子２は、上述した複数のサブ画素のそれぞれに個別に形成されていてもよい。また、表示装置１は、平面視において基板２０の額縁部ＮＡと重なる位置に図示しないドライバ等を備えていてもよい。基板２０は、各サブ画素に対応する図示しない画素回路を備えていてもよい。画素回路は、発光素子２のアノード２１と電気的に接続してもよい。表示装置１は、ドライバ等の制御を介して、各画素回路によるアノード２１への電圧印加を制御することにより、各発光素子２からの発光を制御してもよい。
　＜表示装置：発光素子：電極＞
　アノード２１とカソード２６との少なくとも何れか一方は、可視光を透過する透明電極である。透明電極としては、例えば、ＩＴＯ、ＩｎＺｎＯ、ＳｎＯ２、またはＦＴＯ等が用いられてもよい。また、アノード２１またはカソード２６のいずれか一方は反射電極であってもよい。反射電極は、可視光の反射率の高い金属材料を含んでいてもよく、当該金属材料は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、またはＡｕの単独またはこれらの合金であってもよい。
　＜表示装置：発光素子：電荷輸送層＞
　正孔輸送層２２は、アノード２１から注入された正孔を発光層２４側に輸送する層である。正孔輸送層２２は、各アノード２１と後述するバンクＢＫの開口を介して電気的に接続する。正孔輸送層２２の材料には、量子ドットを含む発光素子等において、従来から採用されている、正孔輸送性を有する有機または無機の材料を使用することができる。正孔輸送層２２の材料としては、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）］（略称「ＴＦＢ」）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）－ベンジジン］（略称「ｐｏｌｙ－ＴＰＤ」）、ポリビニルカルバゾール（略称「ＰＶＫ」）等が挙げられる。これらの材料についても、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合または積層して用いてもよい。
　電子輸送層２５は、カソード２６から注入された電子を発光層２４へと輸送する層である。電子輸送層２５は、電子輸送材料として、量子ドットを含む発光素子等において、従来から採用されている、電子輸送性を有する有機または無機の材料を使用することができる。電子輸送材料は、例えば、２，２’，２”－（１，３，５－ベンジントリイル）－トリス（１－フェニル－１－Ｈ－ベンズイミダゾール）（略称「ＴＰＢｉ」）、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称「ＢＣＰ」）、４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称「Ｂｐｈｅｎ」）等を含んでいてもよい。あるいは、電子輸送層２５は、電子輸送材料として、ナノ粒子ではないバルクの酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含んでもよい。バルクの酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｚｒのうち少なくとも１つがドープされてもよい。電子輸送材料は、上述した材料について、一種類のみを含んでもよく、適宜二種類以上を含んでもよい。電子輸送層２５は、上述した無機の電子輸送材料を含むナノ粒子を含んでもよい。
　発光素子２が正孔注入層を含む場合、正孔注入層は上述した正孔輸送性を有する材料を有してもよい。発光素子２が電子注入層を含む場合、電子注入層は上述した電子輸送性を有する材料を有してもよい。
　＜表示装置：発光素子：中間層＞
　中間層２３は、発光層２４の基板２０の側の表面と接し、後述する機構により、発光層２４が形成される面を平坦化する機能を有する。特に、本実施形態において、中間層２３は、発光層２４が形成される際における下地層として機能する。中間層２３は、ノボラック型フェノール樹脂を含む。本実施形態において、中間層２３が含むノボラック型フェノール樹脂は下記一般式にて表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 　上記一般式において、ｎは１以上４以下の整数である。Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３のそれぞれは、置換基を有してもよい炭素数１以上４以下のアルキル基またはＨである。換言すれば、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３のそれぞれは、少なくとも一つの水素が置換基に置き換わったアルキル基であってもよい。Ｒ４は、置換基を有してもよい炭素数１以上３以下のアルキレン基を含む脂肪族化合物である。例えば、Ｒ４は、少なくとも一つの水素が置換基に置き換わったアルキレン基であってもよい。
　なお、中間層２３は、２０体積％以上のノボラック型フェノール樹脂を含んでいてもよく、一方、他の添加物等を含んでいてもよい。中間層２３は、例えば、感光性樹脂を含んでいてもよい。中間層２３に含まれるノボラック型フェノール樹脂の密度は、中間層２３の断面において、ノボラック型フェノール樹脂がしめる面積割合から算出してもよい。例えば、中間層２３の断面において、ノボラック型フェノール樹脂の面積割合は１８％以上であってもよい。
　中間層２３の成膜性を高め、また、後述する発光層２４が形成される面の平坦化の機能を向上させる観点から、中間層２３の層厚は５ｎｍ以上であってもよい。また、中間層２３を介した正孔輸送層２２から発光層２４への正孔のトンネリングを十分に生じさせ、発光素子２の全体の電気抵抗を低減する観点から、中間層２３の層厚は２０ｎｍ以下であってもよい。
　＜表示装置：発光素子：発光層＞
　発光層２４は、アノード２１から注入された正孔とカソード２６から注入された電子との再結合によって生じる励起子によって励起され発光する発光材料を備える。発光層２４からの発光は、例えば、アノード２１とカソード２６とのうち少なくとも一方の透明電極から取り出される。
　例えば、発光層２４は発光材料として複数の量子ドットを含む。発光層２４が備える各量子ドットは、上述した励起子によって発光するコアと、当該コアの周囲に形成されコアを保護するシェルと、を含むコア／シェル構造を有してもよい。また、本実施形態において、発光層２４は、各量子ドットの最外周面と配位結合を形成することにより、当該量子ドットに配位する、有機または無機のリガンドを含む。
　なお、本開示において、「量子ドット」とは、最大幅が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。量子ドットの形状は例えば、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。
　量子ドットは、典型的には半導体から成るとよい。半導体とは、一定のバンドギャップを有するとよい。半導体とは、光を発することができる材料であればよく、また、少なくとも下述する材料を含むとよい。半導体は、青色、緑色および赤色の光をそれぞれ発することができるとよい。半導体は、例えば、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、カルコゲナイドおよびペロブスカイト化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含む。なお、ＩＩ－ＶＩ族化合物とはＩＩ族元素とＶＩ族元素を含む化合物を意味し、ＩＩＩ－Ｖ族化合物はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む化合物を意味する。また、ＩＩ族元素とは２族元素および１２族元素を含み、ＩＩＩ族元素とは３族元素および１３族元素を含み、Ｖ族元素は５族元素および１５族元素を含み、ＶＩ族元素は６族元素および１６族元素を含み得る。
　ＩＩ－ＶＩ族化合物は、例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、およびＨｇＴｅからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、およびＩｎＳｂからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　カルコゲナイドは、ＶＩ　Ａ（１６）族元素を含む化合物であり、例えば、ＣｄＳ又はＣｄＳｅを含む。カルコゲナイドが、これらの混晶を含んでもよい。
　ペロブスカイト化合物は、例えば、一般式ＣｓＰｂＸ３で表される組成を有する。構成元素Ｘは、例えば、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　ここで、ローマ数字を用いた元素の族の番号表記は旧ＩＵＰＡＣ（International Union of Pure and Applied Chemistry、国際純正・応用化学連合）方式または旧ＣＡＳ（Chemical Abstracts Service）方式に基づく表記で、アラビア数字を用いた元素の族の番号表記は現ＩＵＰＡＣ方式に基づく表記である。
　本実施形態において、各発光層２４の複数の量子ドットは、周囲の量子ドットとの間に略一定の間隔をおいて整列する超格子構造を有してもよい。特に、各発光層２４において、複数の量子ドットは、各々のコアの中心が仮想的な格子点と略同一の位置となるように三次元配列した超格子構造を有してもよい。
　なお、発光層２４は、アノード２１からの正孔とカソード２６からの電子とによって発光する発光材料を含む限り、上述した構成に限られない。例えば、発光層２４は、有機の発光材料を備えてもよく、この場合、表示装置１は、発光素子２としてＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を含むＯＬＥＤディスプレイであってもよい。
　＜表示装置：発光素子：バンク＞
　さらに、発光素子２は、基板２０上にバンクＢＫを備える。バンクＢＫは、例えば、ポリイミド等を含む絶縁性の樹脂材料を含む。バンクＢＫにより、発光素子２のアノード２１、中間層２３、および発光層２４のそれぞれは、基板２０の平面視において、赤色サブ画素ＳＰＲ、緑色サブ画素ＳＰＧ、および青色サブ画素ＳＰＢに区画される。本実施形態においては、正孔輸送層２２、電子輸送層２５、およびカソード２６は、上述した複数のサブ画素に対し共通に形成されている。ただし、正孔輸送層２２、電子輸送層２５、およびカソード２６についても、バンクＢＫによってサブ画素ごとに区画されてもよい。
　本実施形態において、特に、発光層２４は、バンクＢＫにより、赤色サブ画素ＳＰＲの赤色発光層２４Ｒ、緑色サブ画素ＳＰＧの緑色発光層２４Ｇ、および青色サブ画素ＳＰＢの青色発光層２４Ｂに区画される。赤色発光層２４Ｒは、赤色光を発する赤色量子ドット３Ｒを備える。緑色発光層２４Ｇは、緑色光を発する緑色量子ドット３Ｇを備える。青色発光層２４Ｂは、青色光を発する青色量子ドット３Ｂを備える。赤色量子ドット３Ｒ、緑色量子ドット３Ｇ、および青色量子ドット３Ｂのそれぞれは、発光色を除き互いに同一の構成を備えてもよい。
　他にも、アノード２１は、バンクＢＫにより、赤色サブ画素ＳＰＲのアノード２１Ｒ、緑色サブ画素ＳＰＧのアノード２１Ｇ、および青色サブ画素ＳＰＢのアノード２１Ｂに区画される。また、中間層２３は、バンクＢＫにより、赤色サブ画素ＳＰＲの中間層２３Ｒ、緑色サブ画素ＳＰＧの中間層２３Ｇ、および青色サブ画素ＳＰＢの中間層２３Ｂに区画される。
　ただし、アノード２１および中間層２３は、形成されるサブ画素の発光色によらず同一の構成を有してもよい。あるいは、アノード２１および中間層２３は、同じサブ画素に含まれる発光層２４のバンドギャップに応じて、サブ画素の間において異なる材料を含んでいてもよい。
　したがって、本実施形態において、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する赤色発光素子２Ｒは、アノード２１Ｒ、正孔輸送層２２、中間層２３Ｒ、赤色発光層２４Ｒ、電子輸送層２５、およびカソード２６を備える。また、緑色サブ画素ＳＰＧに位置する緑色発光素子２Ｇは、アノード２１Ｇ、正孔輸送層２２、中間層２３Ｇ、緑色発光層２４Ｇ、電子輸送層２５、およびカソード２６を備える。さらに、青色サブ画素ＳＰＢに位置する青色発光素子２Ｂは、アノード２１Ｂ、正孔輸送層２２、中間層２３Ｂ、青色発光層２４Ｂ、電子輸送層２５、およびカソード２６を備える。
　バンクＢＫは、各アノード２１の端部を覆う位置に形成されていてもよい。換言すれば、バンクＢＫは、基板２０の平面視において、各アノード２１と重なる部分の一部に開口を有してもよい。この場合、バンクＢＫは、各発光素子２におけるアノード２１の端部における電界集中がアノード２１から発光層２４への正孔の注入に与える影響を低減できる。
　＜表示装置：補記＞
　なお、表示装置１は、発光素子２の上層に、発光素子２を封止するための有機または無機の封止層、または、発光素子２からの光の取り出し効率を向上させるためのキャッピングレイヤ等を備えていてもよい。また、表示装置１は、発光素子２の上層に、表示装置１をタッチパネルディスプレイとして機能させるためのタッチパネルユニットを備えていてもよい。
　＜表示装置の製造方法：正孔輸送層の形成まで＞
　図３から図７を参照して、本実施形態に係る発光素子２の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る発光素子２の製造方法のフローチャートである。図４から図７は、本実施形態に係る発光素子２の製造方法における概略の工程断面図であり、図１に示す断面と対応する断面について示す。
　本実施形態に係る発光素子２の製造方法においては、はじめに、基板２０を用意する（ステップＳ１）。基板２０の用意は、例えば、ガラス基板またはフィルム基板等を所定の形状に切り出すことにより実行してもよい。あるいは、大判の基板２０を用意し、各工程の実行後に基板２０を切り出すことにより複数の発光素子２に分断してもよい。ステップＳ１は、基板２０の各サブ画素に対応する位置に画素回路を形成する工程を含んでよく、また、基板２０にドライバ等を形成する工程を含んでよい。
　次いで、基板２０上にアノード２１を形成する（ステップＳ２）。アノード２１は、例えば、金属材料等の薄膜をスパッタ法等により基板２０上に成膜した後、ドライエッチング等によってパターニングすることにより形成してもよい。
　次いで、基板２０上およびアノード２１上にバンクＢＫを形成する（ステップＳ３）。バンクＢＫは、例えば、感光性樹脂材料を基板２０上およびアノード２１上に塗布成膜した後、フォトリソグラフィ等によって基板２０の平面視においてアノード２１と重なる位置に開口を設けることにより形成してもよい。
　次いで、アノード２１上に、正孔輸送層２２を形成する（ステップＳ４）。正孔輸送層２２は、例えば、正孔輸送性を有する材料を、基板２０の平面視におけるバンクＢＫの間かつアノード２１上に、インクジェット法等により塗布成膜することにより形成してもよい。あるいは、正孔輸送層２２は、例えば、正孔輸送性を有する材料を、アノード２１上およびバンクＢＫ上にスピンコート法等により塗布成膜することにより形成してもよい。
　＜表示装置の製造方法：中間層の形成＞
　次いで、本実施形態においては、中間層２３の一部を形成する。特に、本実施形態においては、はじめに、中間層２３のうち赤色サブ画素ＳＰＲに位置する中間層２３Ｒを形成する例について説明する。
　はじめに、図４の工程断面図Ｆ５に示すように、正孔輸送層２２およびバンクＢＫ上に第１溶液を塗布することにより、第１塗布膜を塗布形成する（ステップＳ５）。第１溶液は、例えば、ノボラック型フェノール樹脂の前駆体であるモノマーとしての複数のフェノール化合物と、ポジ型の感光性樹脂と、を含んでいる。第１溶液は、露光により上述したフェノール化合物の縮重合反応の開始材として機能する光触媒を含んでもよい。特に、ステップＳ５において、工程断面図Ｆ５に示すように、複数のサブ画素に共通して第１塗布膜４１が形成される。第１塗布膜４１は、例えば、スピンコート法等を含む種々の塗布法によって塗布形成されてもよい。ステップＳ５においては、塗布した第１溶液を加熱して溶媒を揮発させることにより第１塗布膜４１を形成してもよい。
　より具体的には、例えば、ステップＳ５において塗布する第１溶液は、フェノール化合物、感光性樹脂、および界面活性剤を含む溶液である。ステップ５においては、当該溶液をスピンコート法により塗布する。当該スピンコート法においては、例えば、基板２０を含む積層体の回転速度を８００ｒｐｍまで５秒かけて加速させつつ、溶液の塗布を行う。その後、塗布した溶液を９０℃にて３分間加熱し、第１塗布膜４１を形成する。
　次いで、図４の工程断面図Ｆ６に示すように、塗布された第１塗布膜４１の基板２０とは反対の側の上方に、フォトマスクＭを設置する（ステップＳ６）。フォトマスクＭは、例えば、紫外線を遮蔽するマスクであってもよい。ここで、中間層２３Ｒおよび赤色発光層２４Ｒを形成する工程の場合、ステップＳ６においては、赤色サブ画素ＳＰＲと重なる位置に、紫外線等を透過する開口を含む透光部ＭＡが位置するように、フォトマスクＭを設置する。
　次いで、図５の工程断面図Ｆ７に示すように、フォトマスクＭの基板２０とは反対の側の上方から、例えば紫外線ＵＶを照射することにより、塗布された第１塗布膜４１の一部を露光する（ステップＳ７）。紫外線ＵＶは、フォトマスクＭによって遮蔽される。このため、緑色サブ画素ＳＰＧおよび青色サブ画素ＳＰＢに位置する第１塗布膜４１には、紫外線ＵＶが照射されない。一方、紫外線ＵＶは、フォトマスクＭの透光部ＭＡを透過する。このため、ステップＳ７においては、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する第１塗布膜４１にのみ、紫外線ＵＶが照射される。例えば、ステップＳ７における露光強度は２００ｍＪ／ｃｍ２である。
　ステップＳ７により、紫外線ＵＶが照射された赤色サブ画素ＳＰＲに位置する第１塗布膜４１は、図５の工程断面図Ｆ７に示すように、露光後の第１塗布膜４２に変化する。特に、ステップＳ７においては、露光された第１塗布膜４１が含む感光性樹脂の変性が生じ、後述する現像液に対する第１塗布膜４２の溶解性が向上する。さらに、露光された第１塗布膜４１が含むフェノール化合物が光触媒を介して縮重合反応を開始し、第１塗布膜４２中にノボラック型フェノール樹脂が形成される。特に、第１塗布膜４２は、膜厚を除き上述した中間層２３Ｒと同一の構成を有している。
　次いで、第１塗布膜４１と第１塗布膜４２を、適切な現像剤によって洗浄することにより、第１塗布膜４１を現像する（ステップＳ８）。ここで、露光前の第１塗布膜４１は現像液に不溶である一方、露光後の第１塗布膜４２は現像液に可溶である。このため、ステップＳ８においては、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する第１塗布膜４２のみが現像液に溶解する。
　より具体的には、例えば、ステップＳ８においてはパドル現像を行う。当該パドル現像においては、第１塗布膜４１を、ＴＭＡＨを０．６質量％含む現像液にて５回洗浄した後、水にて１回洗浄する。
　ここで、本実施形態においては、ステップＳ８における現像工程において、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する第１塗布膜４２の一部のみを除去する。これにより、ステップＳ８においては、赤色サブ画素ＳＰＲにおける正孔輸送層２２の上面から所定の膜厚だけ当該第１塗布膜４２を残存させる。第１塗布膜４２を残存させる方法としては、例えば、ステップＳ５における第１塗布膜４１の膜厚の増大、ステップＳ７における露光強度の低減または露光時間の短縮、あるいは、ステップＳ８における現像液による洗浄時間の短縮等が挙げられる。したがって、本実施形態に係るステップＳ８においては、図５の工程断面図Ｆ８に示すように、赤色サブ画素ＳＰＲに第１塗布膜４２が中間層２３Ｒとして残存する。以上により中間層２３Ｒが形成される。
　＜表示装置の製造方法：量子ドットを含む塗布膜の形成＞
　次いで、本実施形態においては、発光層２４の一部を形成する。特に、本実施形態においては、はじめに、発光層２４のうち赤色サブ画素ＳＰＲに位置する赤色発光層２４Ｒを形成する例について説明する。
　はじめに、図６の工程断面図Ｆ９に示すように、形成済の中間層２３Ｒおよび第１塗布膜４１上に第２溶液４３を塗布する（ステップＳ９）。第２溶液４３は、例えば、赤色量子ドット３Ｒと、当該赤色量子ドット３Ｒに配位可能なリガンドと、が第２溶媒４４中に分散する溶液である。第２溶液４３は、例えば、第２溶媒４４中に赤色量子ドット３Ｒを種々の方法によって合成したのちリガンドを添加することにより製造してもよい。第２溶液４３は、例えば、スピンコート法等を含む種々の方法により、複数のサブ画素に共通に形成される。
　次いで、塗布された第２溶液４３を乾燥する（ステップＳ１０）。第２溶液４３の乾燥は、例えば、第２溶液４３の加熱または所定時間の放置により、第２溶液４３の第２溶媒４４を揮発させることにより実行する。これにより、塗布された第２溶液４３の第２溶媒４４が揮発して、図６の工程断面図Ｆ１０に示すように、第２塗布膜４５が形成される。ここで、赤色サブ画素ＳＰＲにおいては、後述する機構により赤色量子ドット３Ｒの超格子構造が形成される。
　＜表示装置の製造方法：量子ドットの超格子構造の形成機構＞
　ステップＳ１０における赤色量子ドット３Ｒの超格子構造の形成機構について、図８を参照し詳細に説明する。図８の模式図Ｌ１、模式図Ｌ２、および模式図Ｌ３は、本実施形態に係るステップＳ９およびステップＳ１０において、工程断面図Ｆ９および工程断面図Ｆ１０の一部を拡大した模式図である。特に、図８の模式図Ｌ１、模式図Ｌ２、および模式図Ｌ３は、工程断面図Ｆ９および工程断面図Ｆ１０に示す領域Ｌ、換言すれば、中間層２３Ｒの上面近傍について拡大して示す模式図である。図８の模式図Ｌ１、模式図Ｌ２、および模式図Ｌ３は、ステップＳ９またはステップＳ１０の、互いに異なる時点において示す図である。
　ステップＳ９において、中間層２３Ｒの上面２３Ｓを含む位置には第２溶液４３が塗布されている。このため、ステップＳ９において、中間層２３Ｒの上面２３Ｓには、図８の模式図Ｌ１に示すように、第２溶媒４４中に赤色量子ドット３Ｒが分散する第２溶液４３が接触している。
　ここで、ステップＳ１０においては、塗布された第２溶液４３の第２溶媒４４が次第に揮発する。特に、ステップＳ１０において、第２溶媒４４の揮発は、第２溶液４３の周囲側から次第に発生する。第２溶液４３の周囲における第２溶媒４４の揮発が生じると、次いで、第２溶液４３の中心側から周囲側に向かって第２溶媒４４の流動が生じる。
　このため、ステップＳ１０においては、中間層２３の上面２３Ｓの近傍においても、第２溶液４３の第２溶媒４４が一端側から揮発し、さらに、当該一端側に第２溶媒４４の流動が生じる。したがって、ステップＳ１０においては、模式図Ｌ２に示すように、第２溶液４３の第２溶媒４４の厚みが一方側において薄くなり、かつ、当該一方側に向かって第２溶媒４４が流動する。
　ここで、第２溶媒４４の流動に伴い、第２溶液４３中の赤色量子ドット３Ｒは、第２溶媒４４の流動の方向に沿う第１方向Ｄ１に流動する。このため、第２溶液４３中の赤色量子ドット３Ｒは、第２溶媒４４の厚みが薄い第２溶液４３の端部まで移動する。第２溶液４３の端部の近傍においては、複数の赤色量子ドット３Ｒの間に位置する第２溶媒４４の揮発が生じる。これにより、当該複数の赤色量子ドット３Ｒには互いに接近する方向である第２方向Ｄ２に沿って横毛管力が生じる。したがって、ステップＳ１０においては、第２溶媒４４が揮発する第２溶液４３の端部側から順に赤色量子ドット３Ｒが整列する。以上より、ステップＳ１０が完了し第２塗布膜４５の形成が完了することにより、中間層２３Ｒの上面２３Ｓ上、換言すれば、赤色サブ画素ＳＰＲには、赤色量子ドット３Ｒの超格子構造が形成される。
　ここで、上述した第２溶媒４４の第２溶液４３の端部側への流動、およびこれに伴う赤色量子ドット３Ｒの流動は、第２溶媒４４が位置する上面２３Ｓの平坦性が高い程、より効率的に生じる傾向にある。また、ノボラック型フェノール樹脂はフェノール分子とメチレン鎖とが結合したモノマーの重合体であり、フェノールのヒドロキシ基の方向を揃えて重合する傾向にある。このため、ノボラック型フェノール樹脂を含む薄膜である、中間層２３Ｒの上面２３Ｓの平坦性は高くなる傾向にある。したがって、中間層２３Ｒの上面２３Ｓにおける平坦性が高いことにより、中間層２３Ｒ上には赤色量子ドット３Ｒの超格子構造がより精度よく形成される。
　さらに、第２溶液４３中の複数の赤色量子ドット３Ｒの間に働く横毛管力は、当該複数の赤色量子ドット３Ｒの間の疎水性相互作用、静電相互作用、またはファンデルワールス力等に依存する。ここで、ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール分子とメチレン鎖との繰り返し構造により、上述した複数の赤色量子ドット３Ｒの間の疎水性相互作用、または静電相互作用を向上させる。このため、中間層２３Ｒ上には赤色量子ドット３Ｒの超格子構造がさらに精度よく形成される。
　なお、ステップＳ１０において、中間層２３Ｒの上面２３Ｓを除く、未露光の第１塗布膜４１の上面等においては、赤色量子ドット３Ｒの超格子構造は形成されなくともよい。このため、ステップＳ１０において赤色サブ画素ＳＰＲに赤色量子ドット３Ｒの超格子構造を形成する観点からは、赤色サブ画素ＳＰＲを除く位置における未露光の第１塗布膜４１の上面の平坦性は特に求められない。
　＜表示装置の製造方法：量子ドットを含む塗布膜のパターニング＞
　第２塗布膜４５の形成および赤色サブ画素ＳＰＲにおける赤色量子ドット３Ｒの超格子構造の形成に次いで、適切な洗浄液により残存する未露光の第１塗布膜４１を洗浄する（ステップＳ１１）。当該洗浄液は、例えば、第１塗布膜４１が可溶である溶媒を含む。これにより、図７の工程断面図Ｆ１１Ａに示すように、緑色サブ画素ＳＰＧおよび青色サブ画素ＳＰＢを含む位置に形成されていた第１塗布膜４１が除去される。これにより、第２塗布膜４５のうち第１塗布膜４１上に位置する部分が除去される。
　ここで、露光後の第１塗布膜４２の一部である中間層２３Ｒは、上記洗浄液に不溶である。あるいは、中間層２３Ｒの膜厚が未露光の第１塗布膜４１と比較して薄いために、上記洗浄によっても中間層２３Ｒ上の第２塗布膜４５が除去されにくい。このため、図７の工程断面図Ｆ１１Ａに示すように、赤色サブ画素ＳＰＲには第２塗布膜４５が残存する。以上により、図７の工程断面図Ｆ１１Ａに示すように、赤色量子ドット３Ｒの超格子構造を備えた赤色発光層２４Ｒが中間層２３Ｒの上に形成される。換言すれば、ステップＳ１０においては、中間層２３Ｒと平面視において重なる部分が、発光層２４の少なくとも一部となる。
　この後、ステップＳ５からステップＳ１１を、一部の手順を変更しつつ繰り返し実行する。ここで、ステップＳ６においては、フォトマスクＭの透光部ＭＡの位置を、形成する中間層２３および発光層２４のサブ画素の位置に応じて変更する。この場合、ステップＳ１０においては、中間層２３Ｇまたは中間層２３Ｂの上面に第２塗布膜４５が形成される。
　これにより、図７の工程断面図Ｆ１１Ｂに示すように、緑色サブ画素ＳＰＧに、中間層２３Ｇと、中間層２３Ｇの上面において緑色量子ドット３Ｇの超格子構造を備えた緑色発光層２４Ｇと、が形成される。同じく、青色サブ画素ＳＰＢに、中間層２３Ｂと、中間層２３Ｂの上面において青色量子ドット３Ｂの超格子構造を備えた青色発光層２４Ｂと、が形成される。以上により、中間層２３および発光層２４の形成工程が完了する。
　なお、赤色発光層２４Ｒの形成工程のうちのステップＳ１１において、緑色サブ画素ＳＰＧおよび青色サブ画素ＳＰＢにも未露光の第１塗布膜４１が一部残存してもよい。この場合、以降の各発光層２４の形成工程のうちのステップＳ７において、残存した第１塗布膜４１が新たに塗布された第１塗布膜４１と共に露光されてもよく、露光後の第１塗布膜４２の一部となってもよい。
　＜表示装置の製造方法：電子輸送層の形成以降＞
　中間層２３および発光層２４の形成に次いで、発光層２４上に電子輸送層２５を形成する（ステップＳ１２）。電子輸送層２５は、例えば、ステップＳ４と同じく、発光層２４上を含む位置に電子輸送性を有する材料を塗布成膜することにより形成してもよい。
　次いで、電子輸送層２５上にカソード２６を形成する（ステップＳ１３）。カソード２６は、例えば、金属材料等の薄膜をスパッタ法等により電子輸送層２５上に成膜することにより形成してもよい。カソード２６は、上述した補助電源と電気的に接続するように形成してもよい。以上により、表示装置１の製造工程が完了する。
　＜表示装置の奏する効果＞
　本実施形態に係る表示装置１は、発光層２４、および発光層２４と接する中間層２３を含む発光素子２を備える。中間層２３はノボラック型フェノール樹脂を含むため、上述した通り、中間層２３の、発光層２４と接する上面２３Ｓの平坦性は向上し、中間層２３と発光層２４との密接性が向上する。したがって、中間層２３と発光層２４とが局所的に接することに伴う発光層２４の局所発光が低減することにより、発光素子２の発光効率が改善する。
　発光効率が改善した、本実施形態に係る発光素子２を備えた表示装置１は、発光素子２をより低電圧にて駆動して表示が行えるため、消費電力を低減できる。また、表示装置１は、発光層２４の劣化を増大させる程度の高電圧にて発光素子２を駆動させる必要性が低減するため、より長寿命となる。
　本実施形態に係る発光素子２は、発光層２４よりも基板２０の側に中間層２３を備える。このため、発光素子２の形成方法としては、本実施形態において説明した通り、基板２０の上に発光素子２の各層を順に形成する方法が考えられる。この場合、本実施形態においては、中間層２３の上面２３Ｓ上に発光層２４が形成される。したがって、中間層２３の上面２３Ｓの平坦性が向上することにより、発光層２４が形成される面の平坦性が向上するため、中間層２３と発光層２４との密接性はさらに向上する。ゆえに、本実施形態に係る発光素子２は、発光効率をより改善する。
　特に、本実施形態に係る発光素子２の発光層２４は、発光材料として量子ドットを有する。また、発光層２４の形成工程は、中間層２３の上への第２溶液４３の塗布と、第２溶液４３の乾燥による第２塗布膜４５の形成と、を含む。このため、発光層２４の形成工程において、中間層２３の上面２３Ｓの平坦性が向上することにより、量子ドットの超格子構造が形成されやすくなる。したがって、発光層２４における量子ドット同士の密着性が改善するため、発光素子２は発光層２４において複数の量子ドットの間を流れるリーク電流を低減できる。ゆえに、発光素子２の発光効率はより改善する。
　なお、本実施形態における発光層２４は量子ドットに配位可能なリガンドを含む。換言すれば、本実施形態に係る発光層２４の形成工程において、量子ドットが分散する溶液にはリガンドが添加されている。当該リガンドは、量子ドットの溶液中の分散性を高め、量子ドットの凝集を低減することにより、発光層２４における発光効率の低下を抑制する。
　一方、上記リガンドは、量子ドットの溶液中の分散性を高めるため、溶液中における量子ドットの密着性は低減する。ここで、本実施形態においては、中間層２３の上面２３Ｓの平坦性が高いために、量子ドットの溶液中の密着性が低い場合においても、発光層２４の形成工程において量子ドットの超格子構造が形成されやすくなる。したがって、発光素子２は、形成された発光層２４における量子ドット同士の密着性がリガンドによって低減することを抑制できる。ゆえに、発光素子２は、発光層２４における量子ドットの凝集の低減と、発光層２４における量子ドットの密着性の向上と、の双方を維持することにより、発光効率をさらに改善する。
　発光素子２は、アノード２１と発光層２４との間に中間層２３を備える。このため、発光素子２は、中間層２３と発光層２４との間の密着性の改善により、発光層２４への正孔の注入効率を改善できる。
　一般に、量子ドットを発光材料として有する発光層を備えた発光素子においては、電子の移動度に対し正孔の移動度が低いこと等に起因して、発光層に注入される電子の濃度より発光層に注入される正孔の濃度が低い電子過多の状態となる傾向にある。発光層における電子過多は、オージェ電子の生成過程を含む、非発光の過程、あるいは、発光層の発光材料を劣化し得る過程を増大させ、発光素子の発光効率を低下させ得る。
　発光素子２は、発光層２４への正孔の注入効率を改善することにより、発光層２４における電子過多を低減し、発光層２４におけるキャリアバランスを改善する。したがって、発光素子２は、より効率的に発光効率を改善し、さらに、発光層２４の劣化の進行を低減し、寿命を長期化する。
　また、発光素子２は、アノード２１と中間層２３との間に正孔輸送層２２を有する。発光素子２は、正孔輸送層２２の発光層２４の側の上面の平坦性によらず、中間層２３と発光層２４との密着性を改善できる。したがって、発光素子２は、正孔輸送層２２が含む材料または正孔輸送層２２の形成方法等によらず、中間層２３と発光層２４との密着性を改善できる。例えば、正孔輸送層２２が正孔輸送性を有する材料としてナノ粒子を有する場合、正孔輸送層２２の上面は各ナノ粒子の形状を反映するため、正孔輸送層２２の上面の平坦性が低下する場合がある。この場合においても、発光素子２は、中間層２３と発光層２４との密着性を改善できる。したがって、発光素子２は、正孔輸送層２２の材料および製造方法の自由度と発光効率の向上とを両立できる。
　本実施形態において、中間層２３は感光性樹脂を含む。換言すれば、中間層２３の形成工程において形成される第１塗布膜４１は感光性樹脂を含む。このため、中間層２３は、第１塗布膜４１をフォトリソグラフィにてパターニングし、露光した第１塗布膜４２の一部のみを残存させることにより形成できる。
　当該形成方法によれば、中間層２３の材料をインクジェット法により塗り分ける等の方法と比較して、中間層２３の形成位置の精度が向上する。したがって、当該形成方法によれば、より高精細に中間層２３を形成することができるため、表示装置１の各サブ画素の解像度を向上させることができる。また、当該形成方法によれば、中間層２３の材料をインクジェット法により塗り分ける等の方法と比較して、中間層２３の膜厚の精度が向上し、また、中間層２３の形成工程が簡素化する。さらに、感光性樹脂を含む第１塗布膜４１は、露光の有無によって現像液に対する溶解性が大きく変化するため、第１塗布膜４１を用いたフォトリソグラフィ法によって均一かつ強固な膜を形成することができる。このため、感光性樹脂を含み、フォトリソグラフィ法によって形成された中間層２３は、上面に形成された発光層２４の成膜性をより改善することができる。
　本実施形態においては、第１塗布膜４１中のフェノール化合物の縮重合反応を、上記フォトリソグラフィにおける第１塗布膜４１の露光により開始する。このため、中間層２３の形成工程において、第１塗布膜４１中のフェノール化合物の縮重合反応を別途実行するための工程を削減でき、中間層２３の形成工程が簡素化する。
　本実施形態に係る発光層２４の形成工程においては、形成済の中間層２３および未露光の第１塗布膜４１の上に第２溶液４３を塗布する。このため、第２溶液４３から形成された第２塗布膜４５のパターニングを、未露光の第１塗布膜４１の除去と共に実行できる。したがって、発光層２４の形成のための第２塗布膜４５のパターニングに、中間層２３の形成のために用いた第１塗布膜４１の未露光部分の除去工程を利用できるため、中間層２３および発光層２４の形成工程が簡素化する。また、上記方法によれば、インクジェット法等によって発光層２４の材料をサブ画素ごとに塗り分ける必要がないため、発光層２４の形成工程が簡素化する。
　さらに、上記方法によれば、第１塗布膜４１のフォトリソグラフィを用いたパターニングにおいて、現像液によって洗浄されきらずに残存した露光済の第１塗布膜４２の残渣を、中間層２３として用いることができる。したがって、上記方法によれば、中間層２３を別途形成する工程を不要とでき、中間層２３の形成工程をより簡素化できる。
　＜発光素子の評価＞
　本実施形態に係る発光素子２を評価するため、実施例１および実施例２に係る発光素子と、比較例１および比較例２に係る発光素子とを製造し、それらの性能を測定および比較した。
　実施例１および実施例２に係る発光素子は、上述した本実施形態に係る発光素子２の製造方法と同一の方法によって、上述した製造条件にて製造した。ただし、実施例２に係る発光素子においては、実施例１に係る発光素子と比較して、中間層２３が含むノボラック型フェノール樹脂を変性ノボラックフェノール樹脂とした。ここで、実施例１に係るノボラック型フェノール樹脂は、上記一般式において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれをＨ、Ｒ４を以下の化学式にて示すメチレン基としたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　また、実施例２に係る変性ノボラック型フェノール樹脂は、上記一般式において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれをＨ、Ｒ４を以下の化学式にて示すジメチルメチレン基としたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 　比較例１に係る発光素子は、実施例１および実施例２に係る発光素子と比較して、中間層２３を備えていない。比較例１に係る発光素子は、上述した本実施形態に係る発光素子２の製造方法の一部を変更した方法により製造した。具体的には、比較例１に係る発光素子の製造方法においては、ステップＳ５において塗布する第１溶液がフェノール化合物を含まず、また、ステップＳ８において第１塗布膜４２を全て除去した。
　比較例２に係る発光素子は、実施例１および実施例２に係る発光素子と比較して、中間層２３がノボラック型フェノール樹脂に代えてＰＭＭＡを有する。比較例２に係る発光素子は、ステップＳ５において塗布する第１溶液がフェノール化合物をＰＭＭＡの前駆体とした点を除き、上述した本実施形態に係る発光素子２の製造方法と同一の方法によって製造した。
　以上の実施例１、実施例２、比較例１、および比較例２に係る発光素子について、性能を測定し、以下の表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　表１において、『中間層』の『有無』の欄は、各発光素子の中間層２３の有無を表す。『中間層』の『材料』の欄は、各発光素子が中間層２３を有している場合、当該中間層２３が主に含む材料の名称を表す。
　表１において、『膜面粗さ［ｎｍ］』の欄は、各発光素子の発光層２４の下地層の膜面粗さを単位ｎｍにて表す。このため、『膜面粗さ［ｎｍ］』の欄は、実施例１、実施例２、および比較例２においては、中間層２３の上面の粗さであり、比較例１においては、正孔輸送層２２の上面の粗さである。『膜面粗さ［ｎｍ］』の『ＲＭＳ』および『Ｒｍａｘ』の欄は、それぞれ、上記膜面の粗さの二乗平均の平方根の値、および上記膜面の最大粗さを表す。各実施例と各比較例において、膜面の粗さの測定は同一の条件にて測定した。
　表１において、『外部量子効率ＥＱＥ［％］』の欄は、５０．０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度にて各発光素子を駆動した場合における、各発光素子の外部量子効率を％にて表す。外部量子効率は、各発光素子の積層方向にみて、４ｍｍ角の範囲にて各発光素子の発光輝度を測定することにより測定した。
　実施例１および実施例２に係る発光素子は、比較例１に係る発光素子と比較して、発光層２４の下地層にあたる中間層２３の膜面粗さが大幅に低減し、また、外部量子効率が向上した。比較例２に係る発光素子は、比較例１に係る発光素子と比較して、中間層２３の膜面粗さが低減したものの、外部量子効率はほとんど変化しなかった。
　〔実施形態２〕
　＜発光層よりカソードの側に位置する中間層＞
　本実施形態に係る表示装置４について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る表示装置４の概略側断面図であり、図１に示す表示装置１の断面と対応する断面について示す。本実施形態に係る表示装置４は、前実施形態に係る表示装置１と比較して、発光素子２に代えて発光素子５を備える。発光素子５は、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する赤色発光素子５Ｒと、緑色サブ画素ＳＰＧに位置する緑色発光素子５Ｇと、青色サブ画素ＳＰＢに位置する青色発光素子５Ｂとを有する。
　発光素子５は、中間層２３に代えて、第１中間層としての中間層２７を備える点を除き、発光素子２と同一の構成を有する。中間層２７は、発光層２４と電子輸送層２５との間に形成され、発光層２４のカソード２６の側の上面と接する点を除き、中間層２３と同一の構成を有する。換言すれば、中間層２７はノボラック型フェノール樹脂を有する。
　中間層２７は、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する中間層２７Ｒと、緑色サブ画素ＳＰＧに位置する中間層２７Ｇと、青色サブ画素ＳＰＢに位置する中間層２７Ｂとを有する。このため、赤色発光素子５Ｒは中間層２７Ｒを備え、緑色発光素子５Ｇは中間層２７Ｇを備え、青色発光素子５Ｂは中間層２７Ｂを備える。
　本実施形態に係る発光素子５は、前実施形態に係る発光素子２の製造方法の一部を変更した方法により製造されてもよい。例えば、発光素子５の製造方法においては、基板２０、アノード２１、バンクＢＫ、および正孔輸送層２２は、図３にて説明したステップＳ１からステップＳ４と同一の方法にて形成されてもよい。
　本実施形態においては、正孔輸送層２２の形成に次いで、発光層２４を形成してもよい。本実施形態において、発光層２４は、ステップＳ８において露光した第１塗布膜４２を全て除去することを除き、上述したステップＳ５からステップＳ１１と同一の方法によって形成されてもよい。このため、本実施形態に係る発光層２４は量子ドットの超格子構造を有してもよい。
　ただし、当該方法においては、第１塗布膜４１はノボラック型フェノール樹脂を含んでいなくともよく、ステップＳ１０において量子ドットの超格子構造は形成されなくともよい。このため、本実施形態に係る発光層２４は量子ドットの超格子構造を有さなくともよい。あるいは、発光層２４は、インクジェット法等による塗り分けによって形成してもよい。
　本実施形態においては、発光層２４の形成に次いで、中間層２７を形成してもよい。中間層２７の形成工程においては、例えば、はじめに、上述した第１溶液を発光層２４およびバンクＢＫ上に塗布して第１塗布膜４１を形成する。次いで、フォトマスクを用いて基板２０の平面視において発光層２４と重なる第１塗布膜４１のみに露光を行い、フェノール化合物の縮重合反応を開始させる。これにより、発光層２４の上のみにノボラック型フェノール樹脂を含む第１塗布膜４２が形成される。次いで、適切な現像液により未露光の第１塗布膜４１を洗浄して除去することにより、残存した露光済の第１塗布膜４２が中間層２７となる。
　中間層２７の形成以降、本実施形態においては、上述したステップＳ１２およびステップＳ１３と同一の方法によって電子輸送層２５およびカソード２６を形成してもよい。
　本実施形態においても、中間層２７は、縮重合反応においてフェノールのヒドロキシ基の方向を揃えて重合する傾向にあるノボラック型フェノール樹脂を含む。このため、本実施形態においても、中間層２７の発光層２４と接する面の平坦性は向上し、中間層２７と発光層２４との密接性が向上する。したがって、中間層２７と発光層２４とが局所的に接することに伴う発光層２４の局所発光が低減することにより、発光素子５の発光効率が改善する。
　発光素子５はカソード２６と発光層２４との間に中間層２７を備える。このため、発光素子５は、中間層２７と発光層２４との間の密着性の改善により、発光層２４への電子の注入効率を改善できる。発光素子は、各層の設計によっては、発光層に注入される正孔の濃度より発光層に注入される電子の濃度が低い正孔過多の状態となる場合がある。このような場合において、発光素子５は、発光層２４への電子の注入効率を改善することにより、発光層２４における正孔過多を低減し、発光層２４におけるキャリアバランスを改善する。したがって、発光素子５は、より効率的に発光効率を改善し、さらに、発光層２４の劣化の進行を低減し、寿命を長期化する。
　また、発光素子５は、カソード２６と中間層２７との間に電子輸送層２５を有する。発光素子５は、電子輸送層２５の発光層２４の側の下面の平坦性によらず、中間層２７と発光層２４との密着性を改善できる。したがって、発光素子５は、電子輸送層２５が含む材料または電子輸送層２５の形成方法等によらず、中間層２７と発光層２４との密着性を改善できる。例えば、電子輸送層２５が含む電子輸送性を有する材料として、酸化ニッケル（ＮｉＯ）のナノ粒子が挙げられる。この場合においても、発光素子５は、中間層２７と発光層２４との密着性を改善できる。したがって、発光素子５は、電子輸送層２５の材料および製造方法の自由度と発光効率の向上とを両立できる。
　〔実施形態３〕
　＜第２中間層＞
　本実施形態に係る表示装置６について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る表示装置６の概略側断面図であり、図１に示す表示装置１の断面と対応する断面について示す。本実施形態に係る表示装置６は、前述の実施形態に係る表示装置１または表示装置４と比較して、発光素子２または発光素子５に代えて発光素子７を備える。発光素子７は、赤色サブ画素ＳＰＲに位置する赤色発光素子７Ｒと、緑色サブ画素ＳＰＧに位置する緑色発光素子７Ｇと、青色サブ画素ＳＰＢに位置する青色発光素子７Ｂとを有する。
　発光素子７は、第１中間層としての中間層２３と、第２中間層としての中間層２７とを双方備える点を除き、発光素子２または発光素子５と同一の構成を有する。換言すれば、発光素子７は、発光層２４のアノード２１の側の下面と接する中間層２３と、発光層２４のカソード２６の側の上面と接する中間層２７と、の双方を備え、中間層２３と中間層２７とはノボラック型フェノール樹脂を有する。赤色発光素子７Ｒは中間層２３Ｒおよび中間層２７Ｒを備え、緑色発光素子７Ｇは中間層２３Ｇおよび中間層２７Ｇを備え、青色発光素子７Ｂは中間層２７Ｂおよび中間層２７Ｂを備える。
　本実施形態に係る発光素子７は、前述の実施形態に係る発光素子２または発光素子５の製造方法の一部を変更した方法により製造されてもよい。例えば、発光素子７の製造方法においては、基板２０、アノード２１、バンクＢＫ、正孔輸送層２２、中間層２３、および発光層２４は、図３にて説明したステップＳ１からステップＳ１１と同一の方法にて形成されてもよい。このため、本実施形態において、発光層２４は何れも量子ドットの超格子構造を有してもよい。本実施形態においては、発光層２４の形成に次いで、前実施形態に係る中間層２７の形成方法と同一の方法により、中間層２７を形成してもよい。中間層２７の形成以降、本実施形態においては、上述したステップＳ１２およびステップＳ１３と同一の方法によって電子輸送層２５およびカソード２６を形成してもよい。
　本実施形態においては、中間層２３の発光層２４と接する面、および中間層２７の発光層２４と接する面の双方の平坦性が向上し、中間層２３と発光層２４との密接性、および中間層２７と発光層２４との密接性の双方が向上する。したがって、発光素子７は、中間層２３と発光層２４とが局所的に接すること、および中間層２７と発光層２４とが局所的に接することの双方を低減し、発光効率をより改善する。また、発光素子７は、中間層２３と中間層２７とを双方備えることにより、発光層２４への正孔注入と電子注入との双方の効率を改善し、発光効率をより改善する。
　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、４、６　表示装置
　２、５、７　発光素子
　３Ｂ　　　　青色量子ドット
　３Ｇ　　　　緑色量子ドット
　３Ｒ　　　　赤色量子ドット
　２０　　　　基板
　２１　　　　アノード（第１電極）
　２２　　　　正孔輸送層
　２３、２７　中間層（第１中間層、第２中間層）
　２４　　　　発光層
　２５　　　　電子輸送層
　２６　　　　カソード（第２電極）
　４１　　　　（露光前の）第１塗布膜
　４２　　　　（露光済の）第１塗布膜
　４３　　　　第２溶液
　４５　　　　第２塗布膜

 

Claims (19)

  1. 　第１電極と、
    　第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に位置する発光層と、
    　前記第１電極と前記発光層との間、および前記第２電極と前記発光層との間の少なくとも一方に位置し、前記発光層に接する第１中間層と、を備え、
    　前記第１中間層は、ノボラック型フェノール樹脂を含む、発光素子。
  2. 　前記発光層は複数の量子ドットを有する請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記発光層が、前記量子ドットに配位可能なリガンドを含む請求項２に記載の発光素子。
  4. 　基板を備え、
    　前記基板上に、前記基板の側から順に、前記第１電極と、前記第１中間層と、前記発光層と、前記第２電極と、を備えた、請求項１から３の何れか１項に記載の発光素子。
  5. 　前記ノボラック型フェノール樹脂は下記一般式にて表され、
    　ｎを、１以上４以下の整数とし、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３のそれぞれを、置換基を有してもよい炭素数１以上４以下のアルキル基またはＨとし、Ｒ４を、置換基を有してもよい炭素数１以上３以下の脂肪族化合物とする、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     　請求項１から４の何れか１項に記載の発光素子。
  6. 　前記第１中間層の層厚が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１から５の何れか１項に記載の発光素子。
  7. 　前記第１中間層が感光性樹脂を含む、請求項１から６の何れか１項に記載の発光素子。
  8. 　前記第１電極がアノードであり、前記第２電極がカソードである、請求項１から７の何れか１項に記載の発光素子。
  9. 　前記アノードと前記発光層との間に前記第１中間層を備えた、請求項８に記載の発光素子。
  10. 　前記アノードと前記第１中間層との間に位置する正孔輸送層を備えた、請求項９に記載の発光素子。
  11. 　前記カソードと前記発光層との間に前記第１中間層を備えた、請求項８に記載の発光素子。
  12. 　前記カソードと前記第１中間層との間に位置する電子輸送層を備えた、請求項１１に記載の発光素子。
  13. 　前記第１電極と前記発光層との間に前記第１中間層を備え、
    　前記第２電極と前記発光層との間に位置し、前記発光層に接する第２中間層を備え、
    　前記第２中間層は、前記ノボラック型フェノール樹脂を含む請求項１から１２の何れか１項に記載の発光素子。
  14. 　請求項１から１３の何れか１項に記載の発光素子を備えた表示装置。
  15. 　第１電極と、
    　第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に位置する発光層と、
    　前記第１電極と前記発光層との間、および前記第２電極と前記発光層との間の少なくとも一方に位置し、前記発光層に接する第１中間層と、を備えた発光素子の製造方法であって、
    　フェノール化合物を含む第１溶液の塗布による第１塗布膜の形成と、
    　前記第１塗布膜の少なくとも一部における前記フェノール化合物の縮重合反応によるノボラック型フェノール樹脂を含む前記第１中間層の形成と、を含む、発光素子の製造方法。
  16. 　前記第１中間層の上を含む位置への複数の量子ドットを含む第２溶液の塗布と、
    　塗布された前記第２溶液の乾燥による前記複数の量子ドットを含む第２塗布膜の形成と、
    　を含み、
    　前記第２塗布膜のうち、前記第１中間層と平面視において重なる部分が、前記発光層の少なくとも一部である、請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
  17. 　前記第１塗布膜は感光性樹脂を含み、
    　前記第１中間層の形成において、前記第１塗布膜の少なくとも一部における前記フェノール化合物の縮重合反応は、前記第１塗布膜の少なくとも一部の露光により開始し、
    　前記第１中間層の形成は、現像液を用いた前記第１塗布膜の洗浄による、露光された前記第１塗布膜の一部の除去を含む、請求項１６に記載の発光素子の製造方法。
  18. 　前記第２溶液の塗布が、前記第１中間層の上、および、未露光の前記第１塗布膜の上への前記第２溶液の塗布を含む、請求項１７に記載の発光素子の製造方法。
  19. 　洗浄液を用いた前記第１塗布膜および前記第２塗布膜の洗浄による、未露光の前記第１塗布膜の少なくとも一部、および、未露光の前記第１塗布膜の上の前記第２塗布膜の除去を含む、請求項１８に記載の発光素子の製造方法。

     
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