WO2021029007A1 - 発光素子及び発光装置 - Google Patents
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- H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
Definitions
- the present disclosure relates to a light emitting element and a light emitting device such as a display device or a lighting device provided with the light emitting element.
- OLEDs Organic Light Emitting Diodes
- QLEDs Quantum dot Light Emitting Diodes
- FIG. 19 is an energy band diagram for explaining the reason why hole injection and electron injection are unlikely to occur in the conventional light emitting element 201 such as OLED and QLED.
- the light emitting element 201 includes a first electrode (Hole Injection Layer: anode (anode electrode)) and a second electrode (Electron Injection Layer: cathode (cathode electrode)). Between the first electrode and the second electrode, a hole transport layer (Hole Transport Layer) 202, a light emitting layer 203, and an electron transport layer (Electron Transport Layer) 204 are provided from the first electrode side. , Are stacked in order.
- the height of the hole injection barrier Eh from the hole transport layer 202 to the light emitting layer 203 is the upper end of the valence band (HTL valence band) of the hole transport layer 202 and the value of the light emitting layer 203. It is the energy difference from the upper end of the electron band.
- the height of the electron injection barrier Ee from the electron transport layer 204 to the light emitting layer 203 is the lower end of the conduction band of the light emitting layer 203 and the lower end of the conduction band (ETL conduction band) of the electron transport layer 204. It is the energy difference with.
- the number of materials for which long-term reliability is ensured is small in the OLED light emitting material or QLED light emitting material constituting the light emitting layer 203, the hole transport layer 202 material, and the electron transport layer 204.
- the current situation is that the choice of materials is limited.
- the height of the hole injection barrier Eh and the electron injection are generally selected. Since at least one of the heights of the barrier Ee is increased, at least one of the hole injection from the hole transport layer 202 to the light emitting layer 203 and the electron injection from the electron transport layer 204 to the light emitting layer 203 is efficiently performed. It becomes difficult to do.
- Patent Document 1 describes that the band level of the light emitting layer can be adjusted by forming a light emitting layer in which the surface in contact with the hole transport layer and the surface in contact with the electron transport layer have different organic ligand distributions. .. Specifically, the turn-on voltage and the driving voltage are lowered by adjusting the band level of the light emitting layer so that the energy difference between the valence band level of the hole transport layer and the valence band level of the light emitting layer can be reduced. It is stated that a light emitting element having excellent brightness and luminous efficiency can be realized.
- Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2010-114079 (published on May 20, 2010)
- One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting element and a light emitting device that have realized high luminous efficiency.
- the first electrode which is the anode
- the second electrode which is the cathode
- a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode
- a first oxide layer provided between the first electrode and the light emitting layer
- a second oxide layer provided between the first oxide layer and the light emitting layer and in contact with the first oxide layer
- the first oxide layer contains at least one of nickel oxide and copper aluminum oxide.
- the second oxide layer contains at least one of strontium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides.
- the first electrode which is the anode
- the second electrode which is the cathode
- a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode
- a first oxide layer provided between the second electrode and the light emitting layer
- a second oxide layer provided between the first oxide layer and the second electrode and in contact with the first oxide layer
- the oxide containing at least one is the oxide of the first group.
- the oxide containing at least one is the oxide of the second group.
- the oxide containing at least one is the oxide of the third group.
- the fourth group includes aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, and composite oxides containing two or more cations of these oxides.
- the first oxide layer is the oxide of the first group.
- the second oxide layer contains tin oxide
- the first oxide layer is the oxide of the second group.
- the second oxide layer contains strontium oxide titanium
- the first oxide layer is an oxide of the third group.
- the second oxide layer contains indium oxide
- the first oxide layer is the oxide of the fourth group.
- the second oxide layer contains zinc oxide
- the first oxide layer is the oxide of the fifth group.
- One aspect of the light emitting device of the present invention includes the light emitting element in order to solve the above problems.
- FIG. 3 shows the schematic structure of the display device which includes the light emitting element of Embodiment 1.
- FIG. 3 shows the schematic structure of the light emitting element of Embodiment 1.
- A is an energy band diagram for explaining a hole injection barrier in a light emitting device which is a comparative example
- (b) is an energy band for explaining a hole injection barrier in the light emitting device of the first embodiment.
- A is a diagram for explaining the mechanism of oxygen atom movement at the interface between the oxide layers shown in FIG. 3 (b), and (b) is shown in FIG. 3 (b).
- FIG. 3 (b) shows the state which the electric dipole was formed by the movement of an oxygen atom at the interface between oxide layers.
- (A) is a diagram showing an example of an inorganic oxide constituting a general hole transport layer and its oxygen atom density
- (b) is an example of a typical inorganic oxide and its oxygen. It is a figure which shows the atomic density.
- the oxide layer (HTL) a material that can be selected from an example of the inorganic oxide constituting the general hole transport layer shown in FIG. 5 (a), the oxide layer (HTL), and the first wavelength region. It is a figure which shows the material which can be selected from the example of the typical inorganic oxide shown in FIG. 5 (b) as an oxide layer with the light emitting layer of.
- (A) is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting element of the second embodiment
- (b) is a diagram showing a schematic configuration of another light emitting element of the second embodiment. It is a figure which shows the schematic structure of the light emitting element of Embodiment 3. It is a figure which shows the schematic structure of the light emitting element of Embodiment 4.
- (A) is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting element of the fifth embodiment, and (b) is a diagram showing a schematic configuration of another light emitting element of the fifth embodiment.
- (A) is an energy band diagram for explaining an electron injection barrier in a light emitting device which is a comparative example
- (b) is an energy band diagram for explaining an electron injection barrier in the light emitting device of the fifth embodiment. is there.
- (A) is a diagram for explaining the mechanism of oxygen atom movement at the interface between the oxide layers shown in FIG. 11 (b), and (b) is shown in FIG. 11 (b). It is a figure which shows the state which electric dipole was formed by the movement of oxygen atom at the interface between oxide layers.
- (A) is a diagram showing an example of an inorganic oxide constituting a general electron transport layer and its oxygen atom density
- (b) is an example of a typical inorganic oxide and its oxygen atom.
- the oxide layer As the oxide layer (ETL), a material that can be selected from an example of the inorganic oxide constituting the general electron transport layer shown in FIG. 13 (a), the oxide layer (ETL), and the first wavelength region. It is a figure which shows the material which can be selected from the example of the typical inorganic oxide shown in FIG. 13 (b) as an oxide layer with a light emitting layer.
- ETL oxide layer
- A is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting element of the sixth embodiment
- (b) is a diagram showing a schematic configuration of another light emitting element of the sixth embodiment. It is a figure which shows the schematic structure of the light emitting element of Embodiment 7.
- FIGS. 1 to 18 The embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 18 as follows.
- the same reference numerals may be added to the configurations having the same functions as the configurations described in the specific embodiments, and the description thereof may be omitted.
- a display device having a plurality of light emitting elements on the substrate will be described as an example, but the present invention is limited to this. However, it may be a lighting device or the like having one or more light emitting elements on the substrate.
- FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting device 5R of the first embodiment.
- the light emitting element 5R includes a first electrode (hole injection layer: HIL) 22, a second electrode (electron injection layer, EIL) 25, a first electrode 22 and a second electrode. It includes a light emitting layer 24c in a first wavelength region provided between the 25 and 25. That is, the first electrode 22 is the anode and the second electrode 25 is the cathode.
- HIL hole injection layer
- EIL electron injection layer
- an oxide layer (hole transport layer (HTL), first oxide layer) 124a and an oxide layer ( The second oxide layer) 124b is laminated in order, and as will be described later, the oxygen atom density in the oxide layer 124b is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 124a.
- An electron transport layer (ETL) 24d is provided between the light emitting layer 24c in the first wavelength region and the second electrode 25.
- FIG. 4A is a diagram for explaining the mechanism by which oxygen atoms move at the interface between the oxide layer 124a and the oxide layer 124b
- FIG. 4B is a diagram showing the oxide layer 124a and It is a figure which shows the state which the electric dipole 1 was formed by the movement of an oxygen atom at the interface with an oxide layer 124b.
- the oxygen atom density of the oxide layer 124b is smaller than the oxygen atom density of the oxide layer 124a, so that the oxide layer 124a and the oxide layer 124b are formed so as to be in contact with each other. Then, the movement of oxygen atoms from the oxide layer 124a to the oxide layer 124b is likely to occur at the interface. When the movement of oxygen atoms occurs, the oxygen vacancies are positively charged, and the moved oxygen atoms are negatively charged.
- the oxide layer 124a is preferably made of an inorganic oxide.
- the oxide layer 124b is preferably made of an inorganic oxide.
- the oxide layer 124b is preferably made of an insulator. That is, of the first oxide layer (oxide layer 124a) and the second oxide layer (oxide layer 124b), the layer close to the light emitting layer (light emitting layer 24c in the first wavelength region) may be made of an insulator. preferable. In this case, the luminous efficiency of the light emitting element is improved.
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a display device 2 including a light emitting element 5R.
- a resin layer 12, a barrier layer 3, a TFT layer 4, and light emitting elements 5R, 5G, and 5B are sealed on one surface of the substrate 10 in the display device 2.
- the stop layer 6 is laminated.
- the direction from the substrate 10 of FIG. 1 to the light emitting elements 5R / 5G / 5B is described as "upward", and the direction from the light emitting layer 5R / 5G / 5B to the substrate 10 is described as "downward".
- the "lower layer” means that it is formed in a process before the layer to be compared, and the “upper layer” is formed in a process after the layer to be compared. Means that. That is, the layer closer to the substrate 10 is the lower layer, and the layer farther from the substrate 10 is the upper layer.
- Examples of the material of the substrate 10 include, but are not limited to, polyethylene terephthalate (PET), a glass substrate, and the like.
- PET polyethylene terephthalate
- PET is used as the material of the substrate 10 in order to make the display device 2 a flexible display device, but when the display device 2 is a non-flexible display device, a glass substrate or the like may be used. ..
- the material of the resin layer 12 examples include, but are not limited to, polyimide resin, epoxy resin, polyamide resin and the like.
- the resin layer 12 is irradiated with laser light through the support substrate (not shown) to reduce the bonding force between the support substrate (not shown) and the resin layer 12, and the support substrate (not shown) is used.
- LLO step Laser Lift Off step
- the substrate 10 made of PET is attached to the peeled surface of the support substrate (not shown) in the resin layer 12, thereby displaying the display device 2.
- LLO step Layer Lift Off step
- the resin layer 12 is not required when the display device 2 is used as a non-flexible display device or when the display device 2 is used as a flexible display device by a method other than the LLO process.
- the barrier layer 3 is a layer that prevents moisture and impurities from reaching the TFT layer 4 and the light emitting elements 5R, 5G, and 5B when the display device 2 is used.
- a silicon oxide film formed by CVD It can be composed of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated film thereof.
- the TFT layer 4 includes a semiconductor film 15, an inorganic insulating film 16 (gate insulating film) above the semiconductor film 15, a gate electrode GE above the inorganic insulating film 16, and an inorganic insulation layer above the gate electrode GE.
- a thin film transistor element Tr as an active element includes a semiconductor film 15, an inorganic insulating film 16 (gate insulating film), a gate electrode GE, an inorganic insulating film 18, an inorganic insulating film 20, and a source / drain wiring SH. It is composed.
- the semiconductor film 15 is composed of, for example, low temperature polysilicon (LTPS) or an oxide semiconductor. Although the TFT having the semiconductor film 15 as a channel is shown in FIG. 1 in a top gate structure, it may have a bottom gate structure.
- LTPS low temperature polysilicon
- the gate electrode GE, capacitance electrode CE, source / drain wiring SH, wiring, and terminals are, for example, aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), titanium (Ti). ), It is composed of a single-layer film or a laminated film of a metal containing at least one of copper (Cu).
- the inorganic insulating films 16, 18, and 20 can be composed of, for example, a silicon oxide (SiOx) film, a silicon nitride (SiNx) film, a silicon oxynitride film, or a laminated film thereof formed by a CVD method.
- the flattening film (interlayer insulating film) 21 can be made of a coatable photosensitive organic material such as a polyimide resin or an acrylic resin.
- the display device 2 emits light.
- a light emitting element 5G and a light emitting element 5B are also provided.
- the light emitting element 5G has the same configuration as the light emitting element 5R except that it includes a light emitting layer 24c'in the second wavelength region as a light emitting layer, and the light emitting element 5B emits light in the third wavelength region as a light emitting layer. It has the same configuration as the light emitting element 5R except that it has a layer 24c''.
- the light emitting elements 5R, 5G, and 5B include the same oxide layer 124a, the same oxide layer 124b, and the same electron transport layer 24d will be described as an example. It is not limited to.
- the oxide layer (HTL) 124a included in the light emitting element 5R, the oxide layer (HTL) 124a included in the light emitting element 5G, and the oxide layer (HTL) 124a included in the light emitting element 5B are three types different from each other. It may be an oxide layer (HTL) or two different types of oxide layers (HTL).
- the oxide layer 124b included in the light emitting element 5R, the oxide layer 124b included in the light emitting element 5G, and the oxide layer 124b included in the light emitting element 5B are three types of second oxide layers different from each other. Often, there may be two different types of second oxide layers.
- the electron transport layer (ETL) 24d included in the light emitting element 5R, the electron transport layer (ETL) 24d included in the light emitting element 5G, and the electron transport layer (ETL) 24d included in the light emitting element 5B are three types different from each other. It may be an electron transport layer (ETL) or two different types of electron transport layers (ETL).
- the light emitting layer 24c in the first wavelength region, the light emitting layer 24c'in the second wavelength region, and the light emitting layer 24c'' in the third wavelength region have different central wavelengths of light emitted from each other.
- the case where the light emitting layer 24c in the first wavelength region emits red light, the light emitting layer 24c'in the second wavelength region emits green light, and the light emitting layer 24c'' in the third wavelength region emits blue light will be described as an example. However, it is not limited to this.
- the display device 2 is provided with three types of light emitting elements 5R, 5G, and 5B that emit red, green, and blue light, respectively, will be described as an example, but the present invention is limited to this. It may be provided with two or more types of light emitting elements that emit light of different colors. Alternatively, the display device 2 may have only one type of light emitting element.
- the light emitting layer 24c in the first wavelength region, the light emitting layer 24c ′ in the second wavelength region, and the light emitting layer 24c ′′ in the third wavelength region are light emitting layers containing quantum dot (nanoparticle) phosphors.
- quantum dots quantum dots
- any one of CdSe / CdS, CdSe / ZnS, InP / ZnS and CIGS / ZnS can be used, and the particle size of the quantum dots (nanoparticles) is It is about 3 to 10 nm.
- the light emitting layer 24c'in the second wavelength region, and the light emitting layer 24c'in the third wavelength region may be different from each other.
- the particle size of the quantum dots (nanoparticles) may be different in each light emitting layer, or different types of quantum dots (nanoparticles) may be used.
- a light emitting layer containing quantum dots (nanoparticles) is used as the light emitting layer 24c in the first wavelength region, the light emitting layer 24c'in the second wavelength region, and the light emitting layer 24c'' in the third wavelength region.
- quantum dots nanoparticles
- a light emitting material for OLED may be used.
- each of the light emitting elements 5R, 5G, and 5B includes a first electrode 22, an oxide layer 124a, an oxide layer 124b, and a light emitting layer 24c and a second in the first wavelength region. Any one layer of the light emitting layer 24c'in the wavelength region and the light emitting layer 24c' in the third wavelength region, the electron transport layer 24d, and the second electrode 25 are laminated in this order. It should be noted that each of the light emitting elements 5R, 5G, and 5B may have a configuration in which the stacking order from the first electrode 22 to the second electrode 25 is reversed. In this case, in FIG.
- the second electrode 25 is arranged at the position of the first electrode 22, and the first electrode 22 is arranged at the position of the second electrode 25.
- the materials of the oxide layer (HTL) 124a and the electron transport layer 24d of the light emitting elements 5R / 5G / 5B will be described later, but the oxide layer (HTL) 124a and the electron transport layer of these light emitting elements 5R / 5G / 5B will be described later.
- the 24d is not necessarily a common material and may be composed of different materials.
- Each of the light emitting elements 5R, 5G, and 5B is a subpixel SP of the display device 2.
- the bank 23 covering the edge of the first electrode 22 can be made of a coatable photosensitive organic material such as a polyimide resin or an acrylic resin.
- the first electrode 22, the oxide layer 124a, the oxide layer 124b, and the light emitting layer 24c in the first wavelength region, excluding the second electrode 25 formed as a solid common layer are used.
- the case where the light emitting layer 24c'in the second wavelength region, the light emitting layer 24c'in the third wavelength region, and the electron transport layer 24d are formed in an island shape for each subpixel SP has been described as an example. It is not limited to this.
- the oxide layer 124b, the electron transport layer 24d, and the second electrode 25 may be formed as a solid common layer. In this case, the bank 23 may not be provided.
- each of the light emitting elements 5R, 5G, and 5B may have a configuration in which the electron transport layer 24d is not formed.
- the first electrode 22 is made of a conductive material and has a function of a hole injection layer (HIL) for injecting holes into the oxide layer 124a which is a hole transport layer.
- the second electrode 25 is made of a conductive material and has a function of an electron injection layer (EIL) for injecting electrons into the electron transport layer 24d.
- HIL hole injection layer
- EIL electron injection layer
- At least one of the first electrode 22 and the second electrode 25 is made of a light-transmitting material. Either one of the first electrode 22 and the second electrode 25 may be formed of a light-reflecting material.
- the upper second electrode 25 is made of a light-transmitting material
- the lower first electrode 22 is made of a light-reflecting material.
- the upper second electrode 25 is made of a light-reflecting material
- the lower first electrode 22 is made of a light-transmitting material.
- the upper first electrode 22 is made of a light-transmitting material
- the lower second electrode 25 is made of a light-reflecting material.
- the display device 2 can be made of a top-emission type display device, the first electrode 22 which is the upper layer is formed of a reflective material, and the second electrode 25 which is a lower layer is made of a light-transmitting material.
- the display device 2 can be a bottom emission type display device.
- a transparent conductive film material can be used.
- ITO Indium Tin Oxide
- IZO Indium Zinc Oxide
- ZnO Zinc Oxide
- AZO aluminum-doped zinc oxide
- BZO boron-doped zinc oxide
- a material having a high reflectance of visible light is preferable, and for example, a metal material can be used. Specifically, for example, Al, Cu, Au, Ag and the like can be used. Since these materials have high visible light reflectance, the luminous efficiency is improved.
- either one of the first electrode 22 and the second electrode 25 may be an electrode having light reflecting property.
- the upper second electrode 25 is made of a light transmitting material
- the lower first electrode 22 is made of a light reflecting material. ..
- the oxygen atom density in the oxide layer 124b shown in FIGS. 1 and 2 is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 124a. In this case, oxygen atoms move from the oxide layer 124a toward the oxide layer 124b at the interface between the oxide layer 124a and the oxide layer 124b, and an electric dipole is easily formed.
- the oxide layer 124a for example, an inorganic oxide containing at least one of nickel oxide and copper-aluminum oxide can be used.
- the oxide layer 124b is, for example, an inorganic oxide containing at least one of strontium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. Can be used.
- the oxide layer 124b may be composed of, for example, any one of strontium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides.
- the oxide layer 124b may be formed of an oxide in which the most abundant element other than oxygen is any one of Sr, La, Y, Si, and Ge.
- the electron transport layer 24d is a layer that transports electrons and inhibits the movement of holes.
- the material of the electron transport layer 24d is not particularly limited as long as it is an electron transport material, and a known electron transport material can be used.
- the electron transporting material may be an oxide or a material other than the oxide.
- As the electron transporting material for example, ZnO, TiO 2 , SrTIO 3, or the like can be used, and nanoparticles may be used.
- As the electron transporting material for example, an n-type semiconductor is preferable.
- the sealing layer 6 shown in FIG. 1 is translucent, and has a first inorganic sealing film 26 that covers the second electrode 25 and an organic sealing film that is formed above the first inorganic sealing film 26. 27 and a second inorganic sealing film 28 covering the organic sealing film 27.
- the sealing layer 6 covering the light emitting elements 5R, 5G, and 5B prevents foreign substances such as water and oxygen from penetrating into the light emitting elements 5R, 5G, and 5B.
- the first inorganic sealing film 26 and the second inorganic sealing film 28 may each be composed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof formed by CVD. it can.
- the organic sealing film 27 is a translucent organic film thicker than the first inorganic sealing film 26 and the second inorganic sealing film 28, and is made of a coatable photosensitive organic material such as a polyimide resin or an acrylic resin. can do.
- FIG. 3A is an energy band diagram for explaining a hole injection barrier in a light emitting device as a comparative example
- FIG. 3B is an energy band diagram for explaining a hole injection barrier in a light emitting device 5R. It is an energy band diagram of.
- the upper end of the valence band (HTL valence band) of the oxide layer 124a As shown in FIG. 3A, in a light emitting element in which the oxide layer 124a and the light emitting layer 24c in the first wavelength region are in direct contact with each other, the upper end of the valence band (HTL valence band) of the oxide layer 124a.
- the energy difference ⁇ Ev from the upper end of the valence band (valence band) of the light emitting layer 24c in the first wavelength region is large, and this difference becomes the height of the hole injection barrier, so that the holes are efficient. I can't inject.
- the oxide layer 124b Since the oxygen atom density is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 124a, the electric dipole 1 (bipolar component of the component directed from the oxide layer 124b toward the oxide layer 124a) is located at the interface between the oxide layer 124a and the oxide layer 124b. (Including child moments) is formed.
- the electric dipole 1 is formed in this way, as shown in FIG. 3B, the interface between the oxide layer 124a and the oxide layer 124b, which is the interface on which the electric dipole 1 is formed, is formed.
- the vacuum level shift occurs due to the electric dipole 1.
- the band position of the oxide layer 124a moves downward with respect to the band position of the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- the conduction band (HTL conduction band) of the oxide layer 124a moves to the HTL conduction band'
- the valence band (HTL valence band) of the oxide layer 124a moves to the HTL valence band'. Due to this movement, the energy difference ⁇ Ev'between the upper end of the HTL valence band'of the oxide layer 124a and the upper end of the valence band' of the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes smaller than ⁇ Ev.
- the thickness of the oxide layer 124b when the thickness of the oxide layer 124b is sufficiently thin, holes can be conducted through the oxide layer 124b by tunneling, so that the positive holes between the oxide layer 124a and the light emitting layer 24c in the first wavelength region are positive.
- the hole barrier height is effectively an energy difference ⁇ Ev'between the upper end of the HTL valence band'of the oxide layer 124a and the upper end of the valence band' of the light emitting layer 24c in the first wavelength region. Therefore, in the light emitting device 5R, by forming the oxide layer 124b, it is possible to efficiently inject holes from the oxide layer 124a into the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- the film thickness of the oxide layer 124b is preferably 0.2 nm or more and 5 nm or less. By setting the nm to 5 nm or less, hole tunneling can be performed efficiently. Further, by setting the thickness to 0.2 nm or more, a sufficiently large dipole moment can be obtained. Further, it is preferably 0.8 nm or more and less than 3 nm. In this case, hole injection becomes possible more efficiently.
- the oxide layer (HTL) 124a is a layer that transports holes and is made of a semiconductor.
- the oxide layer (HTL) 124a is preferably made of a p-type semiconductor.
- the oxide layer (HTL) 124a has a bandgap indicated by the semiconductor, and its carrier is a hole.
- the carrier density (hole density) in the oxide layer 124a, which is the hole transport layer is preferably 1 ⁇ 10 15 cm -3 or more.
- the carrier density (hole density) in the oxide layer 124a, which is the hole transport layer is preferably 3 ⁇ 10 17 cm -3 or less.
- the oxide layer 124b preferably has a bandgap wider than the bandgap indicated by the oxide layer (HTL) 124a, and the oxide layer 124b is more preferably made of an insulator.
- the case where the oxide layer 124b is an insulator will be described as an example.
- the ionization potential IP1 of the oxide layer 124a is smaller than the ionization potential IP2 of the light emitting layer 24c in the first wavelength region, and the ionization potential IP3 of the oxide layer 124b is the first. It is larger than the ionization potential IP2 of the light emitting layer 24c in one wavelength region.
- the energy difference (bandgap) between the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band in the oxide layer 124b is the HTL conduction band'in the oxide layer 124a. Since the energy difference (band gap) between the lower end of the band and the upper end of the HTL valence band'is larger, the oxide layer 124b has a lower carrier density and higher insulating properties than the oxide layer 124a. Therefore, in the oxide layer 124b, hole conduction by tunneling is performed. As described above, the hole density in the oxide layer 124a, which is the hole transport layer, is higher than the hole density in the oxide layer 124b, and the holes have the first wavelength by tunneling the oxide layer 124b. It is injected into the light emitting layer 24c of the region.
- the light emitting element 5R including the light emitting layer 24c in the first wavelength region has been described as an example, but the light emitting element 5G including the light emitting layer 24c'in the second wavelength region and the first light emitting element 5G have been described.
- the light emitting element 5B including the light emitting layer 24c in the first wavelength region the light emitting element 5B including the light emitting layer 24c in the three wavelength region is also efficiently injected with holes by forming the oxide layer 124b. Is possible.
- FIG. 5A is a diagram showing an example of an inorganic oxide constituting a general hole transport layer and its oxygen atom density
- FIG. 5B is a representative inorganic oxide. It is a figure which shows an example and the oxygen atom density.
- the inorganic oxide shown in FIG. 5A is a p-type semiconductor
- the inorganic oxide shown in FIG. 5B is an insulator.
- FIG. 6 shows a material that can be selected from an example of the inorganic oxide constituting the general hole transport layer shown in FIG. 5A as the oxide layer 124a, and FIG. 5 as the oxide layer 124b. It is a figure which shows the material which can be selected from the example of the typical inorganic oxide shown in (b).
- the oxygen atom density in the oxide layer 124b is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 124a, so that the oxide layer 124a is, for example, at least in nickel oxide and copper aluminum oxide.
- An inorganic oxide containing one can be used, and the oxide layer 124b includes, for example, strontium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, germanium oxide, and composite oxidation containing two or more cations of these oxides.
- Inorganic oxides containing at least one of the substances can be used.
- the oxide layer (HTL) 124a made of these materials has a band gap in the region indicated by the semiconductor.
- the oxide layer 124b includes strontium oxide (for example, SrO), lanthanum oxide (for example, La 2 O 3 ), yttrium oxide (for example, Y 2 O 3 ), silicon oxide (for example, SiO 2 ), and germanium oxide (for example, for example). It may be formed from any one of GeO 2 ) and a composite oxide containing two or more cations of these oxides.
- the oxide layer 124b may be formed of an oxide containing any one or more of Sr, La, Y, Si, and Ge as a main component.
- the oxide layer 124b may be formed of an oxide in which the most abundant element other than oxygen is one of Sr, La, Y, Si and Ge.
- the above-mentioned combination of the oxide layer 124a and the oxide layer 124b is an example, and is limited to these combinations as long as the oxygen atomic density of the oxide layer 124b is smaller than the oxygen atomic density of the oxide layer 124a. There is no such thing.
- the hole injection efficiency can be improved.
- the oxygen atom density in the oxide layer 124b is preferably 90% or less of the oxygen atom density in the oxide layer 124a, and the oxygen atom density in the oxide layer 124b is the oxygen atom density in the oxide layer 124a. It is more preferably 80% or less of the density. Further, the oxygen atomic density in the oxide layer 124b is more preferably 75% or less, and further preferably 70% or less of the oxygen atomic density in the oxide layer 124a.
- the oxygen atomic density in the oxide layer 124b is preferably 50% or more of the oxygen atomic density in the oxide layer 124a. In this case, it is possible to suppress the formation of a recombination center due to a dangling bond or the like at the interface between the oxide layer 124a and the oxide layer 124b.
- the oxygen atom density of the oxide layer in the present application is the oxygen atom density in the bulk of the material constituting the oxide layer 124a or the oxide layer 124b as a unique value possessed by the oxide layer 124a or the oxide layer 124b. It shall apply.
- the oxygen atomic density shown in FIG. 5 is applied.
- the oxygen atomic density of the composite oxide is the oxygen atomic density of the oxide of each cation alone for all the cations contained in the composite oxide, and the composition of each cation with respect to all the cations contained in the composite oxide. It can be calculated by multiplying each rate and taking the sum, and taking the weighted average.
- the upper surface of the oxide layer (first oxide layer) 124a'in contact with the oxide layer (second oxide layer) 124b contains grains (grains).
- the oxide layer (second oxide layer) 124b' is amorphous, and the oxide layer (first oxide layer) in contact with the oxide layer 124b' ) 124a'is different from the first embodiment in that the upper surface contains grains.
- the oxide layer 124a'and the oxide layer 124b' correspond to the oxide layer 124a and the oxide layer 124b of the first embodiment, respectively, and are the same as the oxide layer 124a and the oxide layer 124b of the first embodiment, respectively.
- Materials can be used.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 7A is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting element 35R
- FIG. 7B is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting element 45R.
- the first electrode 22 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- At least a part of the upper surface of the oxide layer 124a'that is in contact with the oxide layer 124b is polycrystalline. That is, the upper surface of the oxide layer 124a'contains grains. In this way, since the upper surface of the oxide layer 124a'contains grains, the area of the interface between the upper surface of the oxide layer 124a'and the oxide layer 124b becomes large, so that the electric dipole is more efficiently used.
- efficient hole injection from the oxide layer 124a'to the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes possible.
- the first electrode 22 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- At least a part of the upper surface of the oxide layer 124a'that is in contact with the oxide layer 124b' is polycrystalline. That is, the upper surface of the oxide layer 124a'contains grains.
- the oxide layer 124b' is made of an amorphous oxide.
- the upper surface of the oxide layer 124a' is polycrystalline by heat-treating a part including the upper surface of the oxide layer 124a'using a laser beam, but the present invention is limited to this. There is no such thing. As long as the oxygen atomic density of the oxide layers 124b and 124b'is smaller than the oxygen atomic density of the oxide layer 124a', the method of polycrystallization of the oxide layer 124a'and the oxidation of the polycrystals constituting the oxide layer 124a' The type of thing is not particularly limited.
- grains (grains) are formed by polycrystallizing the upper surface of the oxide layer 124a'has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, Grains may be formed on at least a part of the upper surface of the oxide layer 124a'by utilizing spontaneous nuclear growth by a sputtering method, a CVD method, or the like.
- the case where the upper surface of the oxide layer 124a'is polycrystalline is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and the entire oxide layer 124a'is oxidized by polycrystalline. It may be composed of objects.
- the present invention is not limited to this, and the entire oxide layer 124a'is the grain (grains). Grains) may be included.
- the grains may be discretely distributed on the upper surface of the oxide layer 124a'. Further, the grain may be a crystal grain containing crystals, or may contain an amorphous phase (amorphous phase).
- Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
- the second electrode 25 the electron transport layer 24d, the light emitting layer 24c in the first wavelength region, and the oxide layer (second oxide layer) 124b'', the oxide layer (first oxide layer) 124a, and the first electrode 22 are laminated in this order, and at least the upper surface of the oxide layer 124b'' contains grains.
- the oxide layer 124b ′′ corresponds to the oxide layers 124b and the oxide layer 124b'of the first and second embodiments, and similar materials can be used respectively.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting element 55R.
- the light emitting element 55R shown in FIG. 8 is used in a bottom emission type display device because the second electrode 25 made of a light transmitting material is a lower layer than the first electrode 22 made of a light reflecting material. be able to.
- the first electrode 22 and the second electrode 25 may be formed of a light transmissive material as in the light emitting element 5R, and the first electrode 22 and the second electrode 22 and the second electrode 25 may be formed. Either one of the electrodes 25 may be formed of a light-reflecting material.
- the first electrode 22 is formed as a solid common layer, and the second electrode 25 electrically connected to the thin film transistor element Tr (TFT element) is islanded for each subpixel. It is formed in a shape.
- the first electrode 22 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- at least the upper surface of the oxide layer 124b ′′ in contact with the oxide layer 124a contains grains. Grains may be discretely distributed in the oxide layer 124b ′′. Further, the grain may be a crystal grain containing a crystal, or may contain an amorphous phase (amorphous phase).
- the case where the upper surface of the oxide layer 124b ′′ in contact with the oxide layer 124a contains grains (grains) has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the oxide layer 124b is not limited thereto. '' The whole may contain grains.
- the upper surface of the oxide layer 124b ′′ is polycrystallized and oxidized by heat-treating a part including the upper surface of the oxide layer 124b ′′ using a laser beam.
- the upper surface of the material layer 124b'' is made to contain grains, but is not limited to this.
- grains can be formed by utilizing spontaneous nuclear growth by a sputtering method, a CVD method, or the like.
- the method of forming the oxide layer 124b'' so as to contain grains and the oxide layer 124b'
- the type of' is not particularly limited.
- the entire oxide layer 124b ′′ may be polycrystalline.
- the electric dipole can be formed more efficiently, and in the light emitting element 55R, efficient hole injection from the oxide layer 124a to the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes possible. ..
- the oxide layer 124a may be an amorphous oxide.
- the oxide layer 124a as an amorphous oxide, good coverage for the oxide layer 124b ′′ having grains can be obtained, so that the electric dipole 1 can be easily formed. Further, since the film thickness uniformity of the oxide layer 124a can be improved, the uniformity of hole conduction in the oxide layer 124a can be improved. Further, even when the oxide layer 124a is an amorphous oxide, the upper surface of the oxide layer 124b ′′ contains grains, so that the oxide layer 124a and the oxide layer 124b ′′ The area of the interface with and is increased, and the electric dipole can be formed more efficiently. Therefore, in the light emitting element 55R, efficient hole injection from the oxide layer 124a into the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes possible.
- Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.
- a plurality of oxide layers (second oxide layers) 124b'''that are in contact with the oxide layer (first oxide layer) 124a are formed in an island shape.
- the oxide layer 124b ′′ corresponds to the oxide layer 124b
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting element 65R.
- At least one of the first electrode 22 and the second electrode 25 may be formed of a light transmissive material as in the light emitting element 5R shown in FIG. 2, and the first electrode 22 may be formed. And either one of the second electrode 25 may be formed of a light-reflecting material.
- the first electrode 22 is formed as a solid common layer, and the second electrode 25 electrically connected to the thin film transistor element Tr (TFT element) is islanded for each subpixel. It is formed in a shape.
- the first electrode 22 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- a plurality of oxide layers 124b ′′ ′′ in contact with the oxide layer 124a are formed in an island shape.
- the oxide layer 124b ′′ can be formed in an island shape by utilizing spontaneous nuclear growth by using a sputtering method, a CVD method or the like. Further, after forming the thin film, it may be processed into an island shape by etching or the like. Further, when the oxide layer 124b "" is formed into an island-like pattern, a patterning step may be performed so that the surface roughness of the oxide layer 124b "" increases.
- the oxygen atomic density of the oxide layer 124b ′′ is smaller than the oxygen atomic density of the oxide layer 124a. Since a plurality of oxide layers 124b'''' are formed in an island shape, the area of the interface with the oxide layer 124a becomes large, so that electric dipoles can be formed more efficiently, and the light emitting element 65R In the above, efficient hole injection from the oxide layer 124a to the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes possible.
- the oxide layer 124a may be an amorphous oxide.
- the oxide layer 124a as an amorphous oxide, good coverage for the island-shaped oxide layer 124b ′′ can be obtained, so that the electric dipole 1 can be easily formed. Further, since the film thickness uniformity of the oxide layer 124a can be improved, the uniformity of hole conduction in the oxide layer 124a can be improved. Further, even when the oxide layer 124a is an amorphous oxide, since a plurality of oxide layers 124b'''are formed in an island shape, the oxide layer 124a and the oxide layer 124b are formed. Since the area of the interface with'''is large, the electric dipole can be formed more efficiently. Therefore, in the light emitting element 65R, efficient hole injection from the oxide layer 124a into the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes possible.
- an oxide layer (ETL, second) made of an n-type semiconductor is formed between the second electrode 25 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region from the second electrode 25 side. It is different from the first to fourth embodiments in that the oxide layer (74a) and the oxide layer (first oxide layer) 74b are laminated in this order.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 10A is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting device 80R of the fifth embodiment
- FIG. 10B is a diagram showing a schematic configuration of another light emitting element 81R of the fifth embodiment.
- the light emitting element 80R and the light emitting element 81R have a first electrode (hole injection layer: HIL) 22 and a second electrode (electron injection).
- the layer: EIL) 25 and a light emitting layer 24c in a first wavelength region provided between the first electrode 22 and the second electrode 25 are included.
- An oxide layer (ETL) 74a, which is an electron transport layer, and an oxide layer 74b are laminated in this order between the second electrode 25 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region from the second electrode 25 side. There is.
- the oxygen atomic density in the oxide layer (ETL) 74a is smaller than the oxygen atomic density in the oxide layer 74b.
- An oxide layer (HTL) 24a is provided between the light emitting layer 24c in the first wavelength region and the first electrode 22.
- a light-reflecting material is used as the first electrode 22, and a light-transmitting material is used as the second electrode 25, so that a light-emitting element 80R is used to display a top-emission type display device.
- the bottom emission type display device can be realized by using the light emitting element 81R.
- at least one of the first electrode 22 and the second electrode 25 may be formed of a light transmitting material as in the light emitting element 5R shown in FIG.
- either one of the first electrode 22 and the second electrode 25 may be formed of a light-reflecting material.
- the oxide layer (ETL) 74a is a layer that transports electrons and is made of a semiconductor.
- the oxide layer (ETL) 74a is preferably made of an n-type semiconductor.
- the oxide layer (ETL) 74a has a band gap in the region indicated by the semiconductor, and its carrier is an electron.
- the oxide layer (ETL) 74a is preferably made of an inorganic oxide. Examples of the oxide layer (ETL) 74a include zinc oxide (for example, ZnO), titanium oxide (for example, TiO 2 ), indium oxide (for example, In 2 O 3 ), tin oxide (for example, SnO 2 ), and titanium.
- the oxide layer (ETL) 74a may be composed of an oxide containing any one or more of Zn, In, Sn, and Ti as a main component. Further, the oxide layer (ETL) 74a may be composed of an oxide in which the element contained most in addition to oxygen is any one of Zn, In, Sn, and Ti.
- the materials exemplified above are inorganic oxides and are n-type semiconductors. The oxide layer (ETL) 74a made of these materials has a band gap in the region indicated by the semiconductor.
- the oxide layer 74b is made of oxide.
- the oxide layer 74b is preferably made of an inorganic oxide. Further, the oxide layer 74b preferably has a bandgap wider than the bandgap indicated by the oxide layer (ETL) 74a, and the oxide layer 74b is more preferably made of an insulator. In the present embodiment, the case where the oxide layer 74b is an insulator will be described as an example.
- the oxide layer 74b is at least one of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. It is preferable to include one. Further, the oxide layer 74b is contained in a composite oxide containing aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and two or more cations of these oxides. It is preferably composed of any one. Further, the oxide layer 74b is preferably composed of an oxide containing any one or more of Al, Ti, Ga, Ta, Zr, Hf, Mg, Ge, and Si as a main component.
- the oxide layer 74b is preferably composed of an oxide in which the most abundant element other than oxygen is any one of Al, Ti, Ga, Ta, Zr, Hf, Mg, Ge, and Si.
- the materials exemplified above are inorganic oxides and insulators.
- the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is smaller than the oxygen atomic density in the oxide layer 74b.
- oxygen atoms move from the oxide layer 74b toward the oxide layer (ETL) 74a, and the electric dipole 1 (from the oxide layer (ETL) 74a).
- the oxide layer (having a dipole moment of the component oriented in the 74b direction) is likely to be formed.
- the oxide layer (HTL) 24a is a layer that transports holes and inhibits the movement of electrons.
- NiO, CuAlO 2 , PEDOT: PSS, PVK and the like can be used. Nanoparticles may be used.
- the oxide layer 74a (second oxide layer) is preferably made of an inorganic oxide.
- the long-term reliability of the light emitting element is improved. That is, the luminous efficiency of the light emitting element after aging is improved.
- the oxide layer 74b (first oxide layer) is preferably made of an inorganic oxide. In this case, the long-term reliability of the light emitting element is improved. That is, the luminous efficiency of the light emitting element after aging is improved.
- the oxide layer 74b is preferably made of an insulator.
- the layer close to the light emitting layer may be made of an insulator. preferable. In this case, the luminous efficiency of the light emitting element is improved.
- FIG. 12A is a diagram for explaining the mechanism by which oxygen atoms move at the interface between the oxide layer (ETL) 74a and the oxide layer 74b
- FIG. 12B is a diagram for explaining the mechanism by which oxygen atoms move. It is a figure which shows the state which the electric dipole 1 was formed by the movement of an oxygen atom at the interface between 74a and the oxide layer 74b.
- the oxygen atom density in the oxide layer 74a is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 74b, so that the oxide layer 74a and the oxide layer 74b are in contact with each other.
- the movement of oxygen atoms from the oxide layer 74b toward the oxide layer 74a is likely to occur at the interface.
- the oxygen vacancies are positively charged, and the moved oxygen atoms are negatively charged.
- the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is preferably 95% or less of the oxygen atomic density in the oxide layer 74b, and the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is oxygen in the oxide layer 74b. It is more preferably 84% or less of the atomic density.
- the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is more preferably 80% or less, more preferably 75% or less, and more preferably 70% or less of the oxygen atomic density in the oxide layer 74b. More preferred.
- the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is preferably 50% or more of the oxygen atomic density in the oxide layer 74b. In this case, it is possible to suppress the formation of a recombination center due to a dangling bond or the like at the interface between the oxide layer 74a and the oxide layer 74b.
- FIG. 11A is an energy band diagram for explaining an electron injection barrier in a light emitting device as a comparative example
- FIG. 11B is an electron injection barrier in the light emitting devices 80R and 81R of the fifth embodiment. It is an energy band diagram for demonstrating.
- the conduction of the light emitting layer 24c in the first wavelength region As shown in FIG. 11A, in the light emitting element of the comparative example in which the oxide layer (ETL) 74a and the light emitting layer 24c in the first wavelength region are in direct contact with each other, the conduction of the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the energy difference ⁇ Ec between the lower end of the band (light emitting layer conduction band) and the lower end of the conduction band (ETL conduction band) of the oxide layer 74a is large, and this energy difference ⁇ Ec is the height of the electron injection barrier, so that it is efficient. Can't inject electrons.
- the light emitting elements 80R and 81R having a configuration in which the oxide layer 74b is formed between the oxide layer (ETL) 74a and the light emitting layer 24c in the first wavelength region are oxidized. Since the oxygen atom density in the material layer 74a is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 74b, the electric dipole 1 (from the oxide layer 74a to the oxide layer 74b) is located at the interface between the oxide layer 74a and the oxide layer 74b. (Having a dipole moment containing a directional component) is formed.
- the vacuum level by the electric dipole 1 is defined at the interface between the oxide layer 74a and the oxide layer 74b, which is the interface on which the electric dipole 1 is formed.
- a shift of rank occurs.
- the band position of the oxide layer 74a moves upward with respect to the band position of the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- the ETL conduction band of the oxide layer 74a moves to the ETL conduction band'
- the ETL valence band of the oxide layer 74a moves to the ETL valence band'.
- the energy difference ⁇ Ec ′ between the lower end of the conduction band (light emitting layer conduction band) of the light emitting layer 24c in the first wavelength region and the lower end of the ETL conduction band ′ of the oxide layer 74a becomes smaller than ⁇ Ec.
- FIG. 11B the case where the lower end of the ETL conduction band'of the oxide layer 74a is located below the lower end of the conduction band (light emitting layer conduction band) of the light emitting layer 24c in the first wavelength region is shown.
- the present invention is not limited to this, and the lower end of the ETL conduction band'of the oxide layer 74a is located above the lower end of the conduction band (conduction band of the light emitting layer) of the light emitting layer 24c in the first wavelength region. You may.
- the electron affinity EA1 of the oxide layer 74a is larger than the electron affinity EA2 of the light emitting layer 24c in the first wavelength region, and the electron affinity EA3 of the oxide layer 74b is the first. It is smaller than the electron affinity EA2 of the light emitting layer 24c in the one wavelength region.
- the energy difference (bandgap) between the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band in the oxide layer 74b is the ETL conduction in the oxide layer 74a. Since the energy difference (band gap) between the lower end of the band'and the upper end of the ETL valence band' is larger, the oxide layer 74b has a smaller carrier density (electron density) than the oxide layer 74a and has high insulating properties. Therefore, in the oxide layer 74b, electron conduction by tunneling is performed.
- the electron density in the oxide layer 74a which is the electron transport layer, is higher than the electron density in the oxide layer 74b, and the electrons are tunneled to the oxide layer 74b to generate light in the first wavelength region. It is injected into 24c.
- the electron injection barrier height is effectively an energy difference ⁇ Ec'between the lower end of the conduction band (light emitting layer conduction band) of the light emitting layer 24c in the first wavelength region and the lower end of the ETL conduction band'of the oxide layer 74a. .. Therefore, in the light emitting elements 80R and 81R, by forming the oxide layer 74b, it is possible to efficiently inject electrons from the oxide layer 74a into the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- the film thickness of the oxide layer 74b is preferably 0.2 nm or more and 5 nm or less. By setting the nm to 5 nm or less, electron tunneling can be performed efficiently. Further, by setting the thickness to 0.2 nm or more, a sufficiently large dipole moment can be obtained. Further, it is preferably 0.8 nm or more and less than 3 nm. In this case, electron injection becomes possible more efficiently.
- the oxide layer 74a and the oxide layer 74b at least the oxide layer 74a is preferably a continuous film.
- the oxide layer 74a and the oxide layer 74b at least the oxide layer 74b is preferably a continuous film.
- the film to be formed later is preferably a continuous film at least.
- the continuous film is a dense film having a porosity of less than 1%. That is, the continuous film is a film having substantially no voids.
- the oxide layer 74a and the oxide layer 74b may be formed by, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method (chemical vapor deposition method), a PVD method (physical vapor deposition method), or the like. Since the oxide layer 74a and the oxide layer 74b formed by such a method form a continuous film, the contact area becomes large, and the electric dipole 1 is likely to be formed at a high density. A film produced by applying fine particles such as nanoparticles does not form a continuous film because a large number of voids are formed between the fine particles and the film becomes porous.
- the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is preferably 95% or less of the oxygen atomic density of the oxide layer 74b. In this case, the movement of oxygen atoms is likely to occur, and the electric dipole 1 is likely to be formed. Furthermore, the oxygen atomic density in the oxide layer 74a is preferably 84% or less of the oxygen atomic density of the oxide layer 74b. In this case, the electric dipole 1 is formed more efficiently, and electron injection becomes possible efficiently. Further, the oxygen atom density in the oxide layer 74a is more preferably 80% or less, more preferably 75% or less, and more preferably 70% or less of the oxygen atom density in the oxide layer 74b. Is more preferable. In this case, the electric dipole 1 is formed more efficiently, and electron injection becomes possible efficiently.
- the second oxide layer 74a which is the electron transport layer, is preferably made of an n-type semiconductor.
- the carrier density (electron density) in the second oxide layer 74a, which is the electron transport layer, is preferably 1 ⁇ 10 15 cm -3 or more.
- the carrier density (electron density) in the second oxide layer 74a, which is the electron transport layer, is preferably 3 ⁇ 10 17 cm -3 or less.
- FIG. 13A is a diagram showing an example of an inorganic oxide constituting a general electron transport layer and its oxygen atomic density
- FIG. 13B is a diagram showing a typical inorganic oxide. It is a figure which shows an example and the oxygen atom density.
- the inorganic oxide shown in FIG. 13 (a) is an n-type semiconductor
- the inorganic oxide shown in FIG. 13 (b) is an insulator.
- FIG. 14 shows a material that can be selected from an example of the inorganic oxide constituting the general electron transport layer shown in FIG. 13 (a) as the oxide layer (ETL) 74a, and the oxide layer 74b. It is a figure which shows the material which can be selected from the example of the typical inorganic oxide illustrated in 13 (b).
- ETL oxide layer
- the oxygen atom density in the oxide layer 74a is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 74b. Therefore, when an inorganic oxide containing zinc oxide is used as the oxide layer 74a, it is oxidized.
- As the material layer 74b at least one of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides is used. Inorganic oxides containing (fifth group oxides) can be used.
- the oxide layer 74b is at least one of aluminum oxide, gallium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. Inorganic oxides containing one (oxide of the first group) can be used.
- the oxide layer 74b includes aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, and oxidation thereof.
- Inorganic oxides (fourth group oxides) containing at least one of the composite oxides containing two or more kinds of cations can be used.
- the oxide layer 74b is in a composite oxide containing aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, and two or more cations of these oxides.
- Inorganic oxides (oxides of the second group) containing at least one of the above can be used.
- oxide layer 74a aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and cations of these oxides are used as the oxide layer 74b.
- Inorganic oxides (third group oxides) containing at least one of the composite oxides containing more than one species can be used.
- the oxide of the first group consists of aluminum oxide, gallium oxide, and an inorganic oxide containing at least one of composite oxides containing two or more cations of these oxides.
- the oxides of the second group consist of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, and inorganic oxides containing at least one of composite oxides containing two or more cations of these oxides.
- the oxides of the third group consist of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and inorganic oxides containing at least one of composite oxides containing two or more cations of these oxides. ..
- the oxide of the fourth group includes at least one of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. Consists of containing inorganic oxides.
- the oxides of the fifth group are at least aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. Consists of inorganic oxides containing one.
- the oxide layer 74b is composed of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and oxides thereof. It is preferably composed of at least one of the composite oxides containing two or more cations.
- the oxide layer 74b is preferably made of at least one of aluminum oxide, gallium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. ..
- the oxide layer 74b contains aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, and two or more cations of these oxides. It is preferably composed of at least one of the containing composite oxides.
- the oxide layer 74a is made of tin oxide
- the oxide layer 74b is made of at least one of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. Is preferable.
- the oxide layer 74b is a composite oxide containing aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and two or more cations of these oxides. Of these, it is preferably composed of at least one.
- tin oxide for example, SnO 2
- indium oxide for example, In 2 O 3
- ETL electron transport layer
- the oxide layer 74a may be an oxide containing any one or more of Zn, In, Sn, and Ti as a main component.
- the oxide layer 74a may be an oxide containing any one of Zn, In, Sn, and Ti as the most abundant element other than oxygen.
- the oxide layer 74b may be an oxide containing any one or more of Al, Ga, Ta, Zr, Hf, Mg, Ge, and Si as a main component.
- the oxide layer 74b may be an oxide containing any one of Al, Ga, Ta, Zr, Hf, Mg, Ge, and Si as the most abundant element other than oxygen.
- a composite oxide containing a plurality of oxide cations may be used.
- the oxide layer 74b may contain cations contained in the oxide layer 74a. In this case, the lattice mismatch between the oxide layer 74a and the oxide layer 74b is alleviated, and the effect of the electric dipole 1 can be effectively obtained.
- the combination of the oxide layer 74a and the oxide layer 74b is not limited to this as long as the oxygen atom density in the oxide layer 74a is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 74b.
- the inorganic oxide forming the oxide layer 74a and the oxide layer 74b it is preferable to use a material other than the particle shape from the viewpoint of increasing the contact area between the oxide layer 74a and the oxide layer 74b. ..
- a particle-shaped material it is preferable to use an oxide layer made of particles as a lower layer and form an oxide layer made of other than particles on the lower layer. That is, it is preferable that the oxide layer composed of particles is formed first, and the oxide layer composed of non-particles is formed later.
- at least the one formed at a position far from the substrate 10 (see FIG. 1) is preferably a continuous film.
- the continuous film is a dense film having a porosity of less than 1%. That is, the continuous film is a film having substantially no voids.
- the oxygen atom density in the oxide layer 74a is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer 74b, so that efficient electron injection is possible and high luminous efficiency is realized. it can.
- the upper surface of the oxide layer (second oxide layer) 74a'in contact with the oxide layer (first oxide layer) 74b contains grains (grains).
- the oxide layer (first oxide layer) 74b' is amorphous, and the oxide layer (second oxide layer) in contact with the oxide layer 74b' ) 74a'is different from the fifth embodiment in that the upper surface contains grains.
- the oxide layer 74a'and the oxide layer 74b' correspond to the oxide layer 74a and the oxide layer 74b of the fifth embodiment, respectively, and are the same as the oxide layer 74a and the oxide layer 74b of the fifth embodiment, respectively.
- Materials can be used.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the fifth embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 15A is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting element 82R of the sixth embodiment
- FIG. 15B is a diagram showing a schematic configuration of another light emitting element 83R of the sixth embodiment.
- the first electrode 22 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- At least a part of the upper surface of the oxide layer 74a'that is in contact with the oxide layer 74b is polycrystalline. That is, the upper surface of the oxide layer 74a'contains grains. In this way, since the upper surface of the oxide layer 74a'contains grains, the area of the interface between the upper surface of the oxide layer 74a'and the oxide layer 74b becomes large, so that the electric dipole is more efficiently used. Can be formed, and in the light emitting element 82R, efficient electron injection becomes possible.
- the first electrode 22 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- the oxide layer 74b'as an amorphous oxide By using the oxide layer 74b'as an amorphous oxide, good coverage for the oxide layer 74a'containing grains can be obtained, so that the electric dipole 1 can be easily formed. Further, since the film thickness uniformity of the oxide layer 74b'can be improved, the uniformity of electron conduction in the oxide layer 74b'can be improved. Further, since the upper surface of the oxide layer 74a'contains grains, the area of the interface between the upper surface of the oxide layer 74a'and the oxide layer 74b' becomes large, so that the electric dipole can be more efficiently produced. Can be formed. From the above, in the light emitting element 83R, efficient electron injection becomes possible.
- the upper surface of the oxide layer 74a' is polycrystalline by heat-treating a part including the upper surface of the oxide layer 74a'using a laser beam, but the present invention is limited to this. There is no such thing.
- the oxygen atomic density of the oxide layer (ETL) 74a' is smaller than the oxygen atomic density of the oxide layer 74b or the oxygen atomic density of the oxide layer 74b', the method of polycrystallization and oxidation of the oxide layer 74a'
- the type of polycrystalline oxide constituting the material layer 74a' is not particularly limited.
- grains (grains) are formed by polycrystallizing the upper surface of the oxide layer 74a'has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, Grains may be formed on at least a part of the upper surface of the oxide layer 74a'by utilizing spontaneous nuclear growth by a sputtering method, a CVD method, or the like.
- the case where the upper surface of the oxide layer 74a'is polycrystalline is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and the entire oxide layer 74a'is oxidized by polycrystalline. It may be composed of objects.
- the present invention is not limited to this, and the entire oxide layer 74a'is the grain (grains). Grains) may be included.
- the grains may be discretely distributed on the upper surface of the oxide layer 74a'. Further, the grain may be a crystal grain containing crystals, or may contain an amorphous phase (amorphous phase).
- Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIG.
- the oxide layer (first oxide layer) 74b ′′ in contact with the oxide layer (ETL, second oxide layer) 74a contains grains.
- the oxide layer 74b ′′ corresponds to the oxide layer 74b and the oxide layer 74b'of the fifth and sixth embodiments, and materials similar to these can be used.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the fifth and sixth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting element 84R of the seventh embodiment.
- the first electrode 22 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- at least the upper surface of the oxide layer 74b ′′ in contact with the oxide layer (ETL) 74a contains grains. Grains may be discretely distributed in the oxide layer 74b ′′. Further, the grain may be a crystal grain containing a crystal, or may contain an amorphous phase (amorphous phase).
- the case where the upper surface of the oxide layer 74b ′′ in contact with the oxide layer 74a contains grains (grains) has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the oxide layer 74b is not limited thereto. '' The whole may contain grains.
- a part including the upper surface of the oxide layer 74b ′′ is heat-treated by using a laser beam so that the upper surface of the oxide layer 74b ′′ contains grains.
- grains can be formed by utilizing spontaneous nuclear growth by a sputtering method, a CVD method, or the like.
- the method of forming the oxide layer 74b'' so as to contain grains (grains) or the method of forming the oxide layer 74b''
- the type is not particularly limited.
- the electric dipole can be formed more efficiently, and the light emitting element 84R can efficiently inject electrons.
- the oxide layer 74a may be an amorphous oxide.
- the oxide layer 74a By making the oxide layer 74a an amorphous oxide, good coverage for the oxide layer 74b ′′ having grains can be obtained, so that the electric dipole 1 can be easily formed. Further, since the film thickness uniformity of the oxide layer 74a can be improved, the uniformity of electron conduction in the oxide layer 74a can be improved. Further, even when the oxide layer 74a is an amorphous oxide, the upper surface of the oxide layer 74b ′′ contains grains, so that the oxide layer 74a and the oxide layer 74b'' The area of the interface with and is increased, and the electric dipole 1 can be formed more efficiently. Therefore, even in such a case, in the light emitting element 84R, efficient electron injection from the oxide layer 74a to the light emitting layer 24c in the first wavelength region becomes possible.
- a plurality of oxide layers (first oxide layers) 74b ′′'in contact with the oxide layer (ETL, second oxide layer) 74a are formed in an island shape.
- the oxide layer 74b ′′ corresponds to the oxide layer 74b, the oxide layer 74b ′ and the oxide layer 74b ′′ of the fifth to seventh embodiments, and materials similar to these can be used.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the fifth to seventh embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 17 is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting device 85R of the eighth embodiment.
- the first electrode 22 is a layer below the light emitting layer 24c in the first wavelength region
- the second electrode 25 is a layer above the light emitting layer 24c in the first wavelength region.
- a plurality of oxide layers 74b ′′ ′′ in contact with the oxide layer 74a are formed in an island shape.
- the oxide layer 74b ′′ can be formed in an island shape by utilizing spontaneous nuclear growth by using a sputtering method, a CVD method or the like. Further, after forming the thin film, it may be processed into an island shape by etching or the like. Further, when the oxide layer 74b "" is formed into an island-like pattern, a patterning step may be performed so that the surface roughness of the oxide layer 74b "" increases.
- the oxygen atomic density of the oxide layer 74a is smaller than the oxygen atomic density of the oxide layer 74b ′′. Since a plurality of oxide layers 74b'''are formed in an island shape, the area of the interface with the oxide layer 74a becomes large, so that electric dipoles can be formed more efficiently, and the light emitting element 85R can be formed. In, efficient electron injection becomes possible.
- the oxide layer 74a may be an amorphous oxide.
- the oxide layer 74a By making the oxide layer 74a an amorphous oxide, good coverage for the island-shaped oxide layer 74b ′′ can be obtained, so that the electric dipole 1 can be easily formed. Further, since the film thickness uniformity of the oxide layer 74a can be improved, the uniformity of hole conduction in the oxide layer 74a can be improved. Further, even when the oxide layer 74a is an amorphous oxide, a plurality of oxide layers 74b'''are formed in an island shape, so that the oxide layer 74a and the oxide layer 74b are formed.
- the electric dipole 1 can be formed more efficiently, and in the light emitting element 85R, the efficiency from the oxide layer 74a to the light emitting layer 24c in the first wavelength region is achieved. Electron injection becomes possible.
- an oxide layer (HTL, first oxidation) which is a hole transport layer is formed between the first electrode 22 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region from the first electrode 22 side.
- the physical layer) 124a and the oxide layer (second oxide layer) 124b are laminated in this order, and are sandwiched between the second electrode 25 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region from the second electrode 25 side.
- the first to eighth embodiments are different from each other. different.
- members having the same functions as the members shown in the drawings of the first to eighth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting device 86R of the ninth embodiment.
- an oxide layer (HTL) which is a hole transport layer is formed between the first electrode 22 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region from the first electrode 22 side.
- 124a and the oxide layer 124b are laminated in this order, and an oxide layer which is an electron transport layer is formed between the second electrode 25 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region from the second electrode 25 side.
- ETL ETL
- 74a and the oxide layer 74b are laminated in this order.
- the oxide layer (HTL) 124a and the oxide layer 124b in the present embodiment the oxide layer (HTL) 124a and the oxide layer 124b in the above-described first to fourth embodiments can be applied, respectively.
- oxide layer (ETL) 74a and the oxide layer 74b in the present embodiment can be applied to the oxide layer (ETL) 74a and the oxide layer 74b in the above-mentioned embodiments 5 to 8, respectively.
- the oxygen atom density in the oxide layer 124b is smaller than the oxygen atom density in the oxide layer (HTL) 124a, and the oxygen atom density in the oxide layer (ETL) 74a is the oxygen atom density in the oxide layer 74b. Since the density is smaller, in the light emitting element 86R, efficient hole injection and electron injection into the light emitting layer 24c in the first wavelength region are possible, and high light emitting efficiency can be realized.
- a light emitting element provided with an oxide layer (HTL) 124a, an oxide layer 124b, an oxide layer 74b, and an oxide layer (ETL) 74a has been described as an example, but the present invention is limited thereto.
- oxygen different from each other is provided between the electrode of either one of the first electrode 22 and the second electrode 25 and the light emitting layer 24c in the first wavelength region. It may be a light emitting element having an atomic density and having two oxide layers in contact with each other.
- the oxygen atom density of the oxide layer in the present disclosure shall be applied as a unique value possessed by the oxide layer.
- the oxygen atomic densities shown in FIGS. 5 and 13, respectively are applied.
- the oxygen atomic density of the composite oxide is the oxygen atomic density of the oxide of each cation alone for all the cations contained in the composite oxide, and the composition of each cation with respect to all the cations contained in the composite oxide. It can be calculated by multiplying each rate and taking the sum, and taking the weighted average.
- the oxygen of the composite oxide is oxygen.
- the first electrode which is the anode
- the second electrode which is the cathode
- a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode
- a first oxide layer provided between the first electrode and any one of the second electrodes and the light emitting layer
- a second oxide layer provided between the first oxide layer and the second electrode and in contact with the first oxide layer
- the layer far from the light emitting layer is made of a semiconductor.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode is a layer closer to the second electrode than the substrate and is a layer lower than the light emitting layer.
- the second electrode is a layer farther from the substrate than the first electrode, and is a layer above the light emitting layer.
- the light emitting device according to any one of aspects 1 to 7, wherein the porosity of the second oxide layer is less than 1%.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode is a layer farther from the substrate than the second electrode, and is a layer above the light emitting layer.
- the second electrode is a layer closer to the first electrode than the substrate and is a layer lower than the light emitting layer.
- the light emitting device according to any one of aspects 1 to 7, wherein at least the first oxide layer is a continuous film among the first oxide layer and the second oxide layer.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode is a layer farther from the substrate than the second electrode, and is a layer above the light emitting layer.
- the second electrode is a layer closer to the first electrode than the substrate and is a layer lower than the light emitting layer.
- the light emitting device according to any one of aspects 1 to 7 and 9, wherein the porosity of the first oxide layer is less than 1%.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode is a layer farther from the substrate than the second electrode, and is a layer above the light emitting layer.
- the second electrode is a layer closer to the first electrode than the substrate and is a layer lower than the light emitting layer.
- the light emitting device according to any one of aspects 1 to 7, 9, 10 and 13, wherein at least the upper surface of the second oxide layer contains grains.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode is a layer farther from the substrate than the second electrode, and is a layer above the light emitting layer.
- the second electrode is a layer closer to the first electrode than the substrate and is a layer lower than the light emitting layer.
- the light emitting device according to any one of aspects 1 to 7, 9, 10 and 13, wherein at least a part of the upper surface of the second oxide layer is polycrystalline.
- the first electrode, the second electrode, the light emitting layer, the first oxide layer, and the second oxide layer are provided on one surface of the substrate.
- the first electrode is a layer farther from the substrate than the second electrode, and is a layer above the light emitting layer.
- the second electrode is a layer closer to the first electrode than the substrate and is a layer lower than the light emitting layer.
- the first oxide layer and the second oxide layer are provided between the first electrode and the light emitting layer.
- the second oxide layer comprises aspects 19 or 20 comprising any one of strontium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides.
- the first electrode which is the anode
- the second electrode which is the cathode
- a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode
- a first oxide layer provided between the first electrode and the light emitting layer
- a second oxide layer provided between the first oxide layer and the light emitting layer and in contact with the first oxide layer
- the first oxide layer contains at least one of nickel oxide and copper aluminum oxide.
- the second oxide layer is a light emitting device containing at least one of strontium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, silicon oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides.
- the energy difference between the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band in the second oxide layer is larger than the energy difference between the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band in the first oxide layer 19 to 25.
- the light emitting element according to any one of.
- the ionization potential of the first oxide layer is smaller than the ionization potential of the light emitting layer.
- the first oxide layer and the second oxide layer are provided between the light emitting layer and the second electrode.
- the first oxide layer is contained in aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides.
- the light emitting element according to any one of aspects 33 to 37, which comprises at least one.
- the first oxide layer is contained in a composite oxide containing aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and two or more cations of these oxides.
- the light emitting element according to any one of aspects 33 to 37.
- the first oxide layer is any of aspects 33 to 37 composed of an oxide containing any one or more elements of Al, Ga, Ta, Zr, Hf, Mg, Ge, and Si as a main component.
- the first oxide layer is any of embodiments 33 to 37, wherein the first oxide layer is composed of an oxide in which the most abundant element other than oxygen is any of Al, Ga, Ta, Zr, Hf, Mg, Ge, and Si.
- the first electrode which is the anode
- the second electrode which is the cathode
- a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode
- a first oxide layer provided between the second electrode and the light emitting layer
- a second oxide layer provided between the first oxide layer and the second electrode and in contact with the first oxide layer
- the oxide containing at least one is the oxide of the first group.
- the oxide containing at least one is the oxide of the second group.
- the oxide containing at least one is the oxide of the third group.
- the fourth group includes aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, and composite oxides containing two or more cations of these oxides.
- the first oxide layer is the oxide of the first group.
- the second oxide layer contains tin oxide
- the first oxide layer is the oxide of the second group.
- the second oxide layer contains strontium oxide titanium
- the first oxide layer is an oxide of the third group.
- the second oxide layer contains indium oxide
- the first oxide layer is the oxide of the fourth group.
- a light emitting device in which the first oxide layer is an oxide of the fifth group when the second oxide layer contains zinc oxide.
- the second oxide layer is made of zinc oxide.
- the first oxide layer is at least a composite oxide containing aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, silicon oxide, and two or more cations of these oxides.
- the light emitting element according to the aspect 42 comprising one.
- the second oxide layer is made of titanium oxide.
- the second oxide layer is made of indium oxide.
- the first oxide layer is formed from at least one of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, magnesium oxide, germanium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. 42.
- the second oxide layer is made of tin oxide.
- the second oxide layer is made of strontium oxide titanium.
- the first oxide layer according to embodiment 42 which comprises at least one of aluminum oxide, gallium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and a composite oxide containing two or more cations of these oxides. Light emitting element.
- the electron affinity of the second oxide layer is larger than the electron affinity of the light emitting layer.
- the fourth oxide layer is made of an n-type semiconductor.
- a light emitting device including the light emitting element according to any one of aspects 1 to 58.
- a display device in which the light emitting element according to any one of aspects 1 to 58 is provided on a substrate.
- a lighting device in which the light emitting element according to any one of aspects 1 to 58 is provided on a substrate.
- the present disclosure can be used for light emitting elements and light emitting devices.
Landscapes
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Abstract
発光素子(5R)は、アノードである第1電極(22)と、カソードである第2電極(25)と、第1電極(22)と第2電極(25)との間に設けられた第1波長領域の発光層(24c)と、第1電極(22)及び第2電極(25)の何れか一方である第1電極(22)と第1波長領域の発光層(24c)との間に設けられた酸化物層(124a)と、酸化物層(124a)と第2電極(25)との間に設けられ、酸化物層(124a)に接する酸化物層(124b)とを備え、酸化物層(124a)および酸化物層(124b)のうち、第1波長領域の発光層(24c)から遠い層は、半導体からなり、酸化物層(124b)中の酸素原子密度は、酸化物層(124a)中の酸素原子密度より小さい。
Description
本開示は、発光素子と、発光素子を備えた、表示装置や照明装置などの発光装置とに関する。
近年、さまざまな表示デバイスが開発されており、特に、OLED(Organic Light Emitting Diode:有機発光ダイオード)を備えた表示デバイスや、無機発光ダイオードまたはQLED(Quantum dot Light Emitting Diode:量子ドット発光ダイオード)を備えた表示デバイスは、低消費電力化、薄型化および高画質化などを実現できる点から、高い注目を浴びている。
しかしながら、OLEDやQLEDなどの発光素子においては、下記で説明する理由から、発光層への正孔注入、および、発光層への電子注入の、少なくとも一方が、効率的には起こりにくいため、発光効率が悪くなりやすいという問題がある。
図19は、OLEDやQLEDなどの従来の発光素子201において、正孔注入や電子注入が起こりにくい理由を説明するためのエネルギーバンド図である。
図19に図示するように、発光素子201は、第1電極(Hole Injection Layer:陽極(アノード電極))と第2電極(Electron Injection Layer:陰極(カソード電極))とを備えている。前記第1電極と前記第2電極との間には、前記第1電極側から、正孔輸送層(Hole Transport Layer)202と、発光層203と、電子輸送層(Electron Transport Layer)204とが、順に積層されている。
発光素子201において、正孔輸送層202から発光層203への正孔注入障壁Ehの高さは、正孔輸送層202の価電子帯(HTL価電子帯)の上端と、発光層203の価電子帯の上端とのエネルギー差である。
また、発光素子201において、電子輸送層204から発光層203への電子注入障壁Eeの高さは、発光層203の伝導帯の下端と、電子輸送層204の伝導帯(ETL伝導帯)の下端とのエネルギー差である。
しかし、発光層203を構成するOLED用発光材料またはQLED用発光材料と、正孔輸送層202の材料と、電子輸送層204とにおいては、長期信頼性が確保された材料の数が少なく、その材料の選択肢が限られるのが現状である。
このように数少ない材料の中から、正孔輸送層202の材料と発光層203の材料と電子輸送層204の材料とを選択した場合、一般的に、正孔注入障壁Ehの高さ及び電子注入障壁Eeの高さの少なくとも一方が大きくなるため、正孔輸送層202から発光層203への正孔注入、および、電子輸送層204から発光層203への電子注入の、少なくとも一方を効率的に行うのが困難となる。
特許文献1には、正孔輸送層に接する面と電子輸送層に接する面とが互いに異なる有機リガンド分布を有する発光層を形成することで、発光層のバンドレベルを調節できることについて記載されている。具体的には、正孔輸送層の価電子帯レベルと発光層の価電子帯レベルとのエネルギー差を小さくできるように、発光層のバンドレベルを調節することで、ターンオン電圧及び駆動電圧が低く、輝度及び発光効率に優れた発光素子を実現できると記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されているように、バンドレベル調節していない発光層とバンドレベル調節した発光層とのイオン化ポテンシャルの差が小さく、正孔注入障壁Ehの高さを満足できる程に下げることはできない。また、同様に、特許文献1に記載されているバンドレベル調節を行っても、電子注入障壁Eeの高さを十分に下げることはできない。従って、依然として、効率的な正孔注入や電子注入が起こりにくいため、発光素子として、発光効率が悪いという問題がある。
本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、高い発光効率を実現した発光素子と、発光装置とを提供することを目的とする。
本発明の発光素子の一態様は、前記の課題を解決するために、
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極及び前記第2電極の何れか一方と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層から遠い層は、半導体からなり、
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度より小さい。
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極及び前記第2電極の何れか一方と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層から遠い層は、半導体からなり、
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度より小さい。
本発明の発光素子の一態様は、前記の課題を解決するために、
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記発光層との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含み、
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む。
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記発光層との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含み、
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む。
本発明の発光素子の一態様は、前記の課題を解決するために、
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第2電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第1グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第2グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第3グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第4グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第5グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化チタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第1グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化スズを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第2グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化ストロンチウムチタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第3グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化インジウムを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第4グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化亜鉛を含む場合には、前記第1酸化物層が前記第5グループの酸化物である。
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第2電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第1グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第2グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第3グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第4グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第5グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化チタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第1グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化スズを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第2グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化ストロンチウムチタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第3グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化インジウムを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第4グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化亜鉛を含む場合には、前記第1酸化物層が前記第5グループの酸化物である。
本発明の発光装置の一態様は、前記の課題を解決するために、前記発光素子を備えている。
本発明の一態様によれば、高い発光効率を実現した発光素子と、発光装置とを提供できる。
本開示の実施の形態について図1から図18に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の実施形態にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。
以下の本開示の実施の形態においては、基板上に発光素子を備えた発光装置として、基板上に複数の発光素子を備えた表示装置を一例に挙げて説明するが、これに限定されることはなく、基板上に1つ以上の発光素子を備えた照明装置などであってもよい。
〔実施形態1〕
図2は、実施形態1の発光素子5Rの概略構成を示す図である。
図2は、実施形態1の発光素子5Rの概略構成を示す図である。
図2に図示しているように、発光素子5Rは、第1電極(正孔注入層:HIL)22と、第2電極(電子注入層、EIL)25と、第1電極22と第2電極25との間に備えられた第1波長領域の発光層24cとを含む。つまり、第1電極22はアノードであり、第2電極25はカソードである。第1電極22と第1波長領域の発光層24cとの間に、第1電極22側から、酸化物層(正孔輸送層(HTL)、第1酸化物層)124aと、酸化物層(第2酸化物層)124bとが、順に積層されており、後述するように、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層124a中の酸素原子密度より小さい。第1波長領域の発光層24cと第2電極25との間には、電子輸送層(ETL)24dが備えられている。
図4の(a)は、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面において、酸素原子が移動する機構を説明するための図であり、図4の(b)は、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面において、酸素原子の移動により電気双極子1が形成された状態を示す図である。
図4の(a)に図示するように、酸化物層124bの酸素原子密度は、酸化物層124aの酸素原子密度よりも小さいので、酸化物層124aと酸化物層124bとが接するように形成されると、その界面において、酸化物層124aから酸化物層124b方向への酸素原子の移動が起こりやすくなる。酸素原子の移動が起こると酸素空孔がプラスに、移動した酸素原子がマイナスに帯電する。
これにより、図4の(b)に図示するように、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面においては、酸化物層124bから酸化物層124a方向に向く成分の双極子モーメントを含む電気双極子1が生じる。
なお、酸化物層124aは、無機酸化物からなることが好ましい。この場合、発光素子としての長期信頼性が改善される。すなわち、エイジング後の発光素子の発光効率が改善される。また、酸化物層124bは、無機酸化物からなることが好ましい。この場合、発光素子としての長期信頼性が改善される。すなわち、エイジング後の発光素子の発光効率が改善される。また、酸化物層124bは、絶縁体からなることが好ましい。すなわち、第1酸化物層(酸化物層124a)および第2酸化物層(酸化物層124b)のうち、発光層(第1波長領域の発光層24c)に近い層は絶縁体からなることが好ましい。この場合、発光素子の発光効率が改善される。
図1は、発光素子5Rを含む表示装置2の概略構成を示す図である。
図1に図示しているように、表示装置2における基板10の一方側の面上には、樹脂層12と、バリア層3と、TFT層4と、発光素子5R・5G・5Bと、封止層6とが積層されている。なお、本明細書においては、図1の基板10から発光素子5R・5G・5Bへの方向を「上方向」、発光層5R・5G・5Bから基板10への方向を「下方向」として記載する。別の言い方をすると、「下層」とは、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されていることを意味し、「上層」とは比較対象の層よりも後のプロセスで形成されていることを意味する。すなわち、相対的に、基板10により近い方の層が下層であり、基板10からより遠い方の層が上層である。
基板10の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やガラス基板等を挙げることができるが、これに限定されることはない。本実施形態においては、表示装置2をフレキシブル表示装置とするため、基板10の材料として、PETを用いたが、表示装置2を非フレキシブル表示装置とする場合には、ガラス基板などを用いればよい。
樹脂層12の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等を挙げることができるが、これに限定されることはない。本実施形態においては、支持基板(図示せず)越しに樹脂層12にレーザ光を照射して支持基板(図示せず)及び樹脂層12間の結合力を低下させ、支持基板(図示せず)を樹脂層12から剥離し(Laser Lift Off工程(LLO工程))、樹脂層12における支持基板(図示せず)を剥離した面にPETからなる基板10を貼り合せることで、表示装置2をフレキシブル表示装置としている。しかしながら、表示装置2を非フレキシブル表示装置とする場合または、LLO工程以外の方法で表示装置2をフレキシブル表示装置とする場合などには、樹脂層12は必要ではない。
バリア層3は、表示装置2の使用時に、水分や不純物が、TFT層4や発光素子5R・5G・5Bに到達することを防ぐ層であり、例えば、CVDにより形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で構成することができる。
TFT層4は、半導体膜15と、半導体膜15よりも上層の無機絶縁膜16(ゲート絶縁膜)と、無機絶縁膜16よりも上層のゲート電極GEと、ゲート電極GEよりも上層の無機絶縁膜18と、無機絶縁膜18よりも上層の容量配線CEと、容量配線CEよりも上層の無機絶縁膜20と、無機絶縁膜20よりも上層の、ソース・ドレイン電極を含むソース・ドレイン配線SHと、ソース・ドレイン配線SHよりも上層の平坦化膜21とを含む。
半導体膜15、無機絶縁膜16(ゲート絶縁膜)、ゲート電極GE、無機絶縁膜18、無機絶縁膜20及びソース・ドレイン配線SHを含むように、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ素子Tr(TFT素子)が構成される。
半導体膜15は、例えば低温ポリシリコン(LTPS)あるいは酸化物半導体で構成される。なお、図1では、半導体膜15をチャネルとするTFTがトップゲート構造で示されているが、ボトムゲート構造でもよい。
ゲート電極GE、容量電極CE、ソース・ドレイン配線SH、配線、及び端子は、例えば、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、銅(Cu)の少なくとも1つを含む金属の単層膜あるいは積層膜によって構成される。
無機絶縁膜16・18・20は、例えば、CVD法によって形成された、酸化シリコン(SiOx)膜、窒化シリコン(SiNx)膜あるいは酸窒化シリコン膜またはこれらの積層膜によって構成することができる。
平坦化膜(層間絶縁膜)21は、例えば、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等の塗布可能な感光性有機材料によって構成することができる。
図2においては、表示装置2が備える発光素子5R・5G・5B中、一例として、発光素子5Rの概略構成についてのみ図示したが、図1に図示しているように、表示装置2は、発光素子5Rの他に発光素子5G及び発光素子5Bも備えている。発光素子5Gは、発光層として、第2波長領域の発光層24c’を備えている点以外は、発光素子5Rと同じ構成であり、発光素子5Bは、発光層として、第3波長領域の発光層24c’’を備えている点以外は、発光素子5Rと同じ構成である。
本実施形態においては、発光素子5R・5G・5Bが、同じ酸化物層124aと、同じ酸化物層124bと、同じ電子輸送層24dとを備えている場合を一例に挙げて説明するが、これに限定されることはない。例えば、発光素子5Rが備える酸化物層(HTL)124aと、発光素子5Gが備える酸化物層(HTL)124aと、発光素子5Bが備える酸化物層(HTL)124aとは、互いに異なる3種類の酸化物層(HTL)であってもよく、異なる2種類の酸化物層(HTL)であってもよい。また、発光素子5Rが備える酸化物層124bと、発光素子5Gが備える酸化物層124bと、発光素子5Bが備える酸化物層124bとは、互いに異なる3種類の第2酸化物層であってもよく、異なる2種類の第2酸化物層であってもよい。また、発光素子5Rが備える電子輸送層(ETL)24dと、発光素子5Gが備える電子輸送層(ETL)24dと、発光素子5Bが備える電子輸送層(ETL)24dとは、互いに異なる3種類の電子輸送層(ETL)であってもよく、異なる2種類の電子輸送層(ETL)であってもよい。
第1波長領域の発光層24cと、第2波長領域の発光層24c’と、第3波長領域の発光層24c’’とは、互いに発光する光の中心波長が異なり、本実施形態においては、第1波長領域の発光層24cは赤色を、第2波長領域の発光層24c’は緑色を、第3波長領域の発光層24c’’は青色を、それぞれ発光する場合を一例に挙げて説明するが、これに限定されることはない。
また、本実施形態においては、表示装置2が赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ発光する3種類の発光素子5R・5G・5Bを備えた場合を一例に挙げて説明するが、これに限定されることはなく、それぞれ異なる色の光を発光する2種類以上の発光素子を備えていてもよい。あるいは、表示装置2が備える発光素子は、1種類であってもよい。
第1波長領域の発光層24c、第2波長領域の発光層24c’及び第3波長領域の発光層24c’’は、量子ドット(ナノ粒子)蛍光体を含む発光層である。以降簡単のため「蛍光体」を省略し、単に量子ドット(ナノ粒子)と表記する。量子ドット(ナノ粒子)の具体的な材料としては、例えば、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、InP/ZnS及びCIGS/ZnSの何れかを用いることができ、量子ドット(ナノ粒子)の粒径は3~10nm程度である。なお、第1波長領域の発光層24cと、第2波長領域の発光層24c’と、第3波長領域の発光層24c’’とで、互いに発光する光の中心波長を異なるようにするため、それぞれの発光層において、量子ドット(ナノ粒子)の粒径を異なるようにしてもよく、互いに異なる種類の量子ドット(ナノ粒子)を用いてもよい。
本実施形態においては、第1波長領域の発光層24c、第2波長領域の発光層24c’及び第3波長領域の発光層24c’’として、量子ドット(ナノ粒子)を含む発光層を用いた場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、第1波長領域の発光層24c、第2波長領域の発光層24c’及び第3波長領域の発光層24c’’として、OLED用の発光材料を用いてもよい。
図1に図示しているように、発光素子5R・5G・5Bの各々は、第1電極22と、酸化物層124aと、酸化物層124bと、第1波長領域の発光層24c、第2波長領域の発光層24c’及び第3波長領域の発光層24c’’の何れか1層と、電子輸送層24dと、第2電極25とが、この順に、積層された構成となっている。尚、発光素子5R・5G・5Bの各々は、第1電極22から第2電極25までの積層順を逆にした構成とすることもできる。この場合、図1において、第1電極22の位置に第2電極25が配置され、第2電極25の位置に第1電極22が配置される。また、発光素子5R・5G・5Bの酸化物層(HTL)124a及び電子輸送層24dの材料については後述するが、これら発光素子5R・5G・5Bの酸化物層(HTL)124a及び電子輸送層24dは、必ずしも共通の材料ではなく、異なる材料で構成される場合もある。なお、発光素子5R・5G・5Bの各々は、表示装置2のサブピクセルSPである。
第1電極22のエッジを覆うバンク23は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の塗布可能な感光性有機材料によって構成することができる。
本実施形態においては、ベタ状の共通層として形成した第2電極25を除いた、第1電極22と、酸化物層124aと、酸化物層124bと、第1波長領域の発光層24cと、第2波長領域の発光層24c’と、第3波長領域の発光層24c’’と、電子輸送層24dとを、サブピクセルSPごとに島状に形成した場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。例えば、第1電極22と、第1波長領域の発光層24cと、第2波長領域の発光層24c’と、第3波長領域の発光層24c’’とを除いた、酸化物層124aと、酸化物層124bと、電子輸送層24dと、第2電極25とは、ベタ状の共通層として形成してもよい。なお、この場合には、バンク23を設けなくてもよい。
また、発光素子5R・5G・5Bの各々においては、電子輸送層24dを形成しない構成としてもよい。
第1電極22は導電性材料からなり、正孔輸送層である酸化物層124aに正孔を注入する正孔注入層(HIL)の機能を有する。第2電極25は導電性材料からなり、電子輸送層24dに電子を注入する電子注入層(EIL)の機能を有する。
第1電極22及び第2電極25の少なくとも一方は、光透過性材料からなる。なお、第1電極22及び第2電極25の何れか一方は、光反射性材料で形成してもよい。表示装置2をトップエミッション型の表示装置とする場合、上層である第2電極25を光透過性材料で形成し、下層である第1電極22を光反射性材料で形成する。表示装置2をボトムエミッション型の表示装置とする場合、上層である第2電極25を光反射性材料で形成し、下層である第1電極22を光透過性材料で形成する。尚、第1電極22から第2電極25までの積層順を逆にする場合は、上層である第1電極22を光透過性材料で形成し、下層である第2電極25を光反射性材料で形成することにより、表示装置2をトップエミッション型の表示装置とすることができ、上層である第1電極22を反射性材料で形成し、下層である第2電極25を光透過性材料で形成することにより、表示装置2をボトムエミッション型の表示装置とすることができる。
光透過性材料としては、例えば、透明導電膜材料を用いることができる。具体的には、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、AZO(aluminum-doped zinc oxide)、BZO(boron-doped zinc oxide)等を用いることができる。これらの材料は可視光の透過率が高いため、発光効率が向上する。
光反射性材料としては、可視光の反射率の高い材料が好ましく、例えば、金属材料を用いることができる。具体的には、例えば、Al、Cu、Au、Ag等を用いることができる。これらの材料は、可視光の反射率が高いため、発光効率が向上する。
また、第1電極22及び第2電極25の何れか一方を、光透過性材料と光反射性材料との積層体とすることで、光反射性を有する電極としてもよい。
尚、本実施形態においては、表示装置2をトップエミッション型とするため、上層である第2電極25は光透過性材料で形成し、下層である第1電極22は光反射性材料で形成した。
詳しくは、後述するが、図1及び図2に図示する、酸化物層124b中の酸素原子密度は酸化物層124a中の酸素原子密度より小さい。この場合、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面において酸素原子が酸化物層124aから酸化物層124b方向に移動し、電気双極子が形成されやすくなる。
本実施形態においては、酸化物層124aとして、例えば、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物を用いることができる。また、酸化物層124bとしては、例えば、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物を用いることができる。また、酸化物層124bは、例えば、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか一つからなっていてもよい。また、酸化物層124bは、酸素以外の最も多い元素が、Sr、La、Y、Si、Geのうちの何れかである酸化物で形成されていても良い。
電子輸送層24dは、電子を輸送し、正孔の移動を阻害する層である。電子輸送層24dの材料としては、電子輸送性材料であれば、特に限定されるものではなく、公知の電子輸送性材料を用いることができる。前記電子輸送性材料は、酸化物であってもよく、酸化物以外の材料であってもよい。前記電子輸送性材料としては、例えば、ZnO、TiO2、SrTiO3などを用いることができ、ナノ粒子を用いても良い。前記電子輸送性材料としては、例えばn型半導体が好ましい。
図1に図示する、封止層6は透光性であり、第2電極25を覆う第1無機封止膜26と、第1無機封止膜26よりも上側に形成される有機封止膜27と、有機封止膜27を覆う第2無機封止膜28とを含む。発光素子5R・5G・5Bを覆う封止層6は、水、酸素などの異物の発光素子5R・5G・5Bへの浸透を防いでいる。
第1無機封止膜26及び第2無機封止膜28はそれぞれ、例えば、CVDにより形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で構成することができる。有機封止膜27は、第1無機封止膜26及び第2無機封止膜28よりも厚い、透光性有機膜であり、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の塗布可能な感光性有機材料によって構成することができる。
図3の(a)は、比較例である発光素子における正孔注入障壁を説明するためのエネルギーバンド図であり、図3の(b)は、発光素子5Rにおける正孔注入障壁を説明するためのエネルギーバンド図である。
図3の(a)に図示するように、酸化物層124aと第1波長領域の発光層24cとが直接接する発光素子においては、酸化物層124aの価電子帯(HTL価電子帯)の上端と、第1波長領域の発光層24cの価電子帯(発光層価電子帯)の上端とのエネルギー差ΔEvが大きく、この差は、正孔注入障壁の高さとなるため、効率的な正孔注入ができない。
図3の(b)に図示するように、酸化物層124aと第1波長領域の発光層24cとの間に酸化物層124bを形成した構成の発光素子5Rにおいては、酸化物層124b中の酸素原子密度は酸化物層124a中の酸素原子密度より小さいので、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面に電気双極子1(酸化物層124bから酸化物層124a方向に向く成分の双極子モーメントを含む)が形成される。このように、電気双極子1が形成されると、図3の(b)に示すように、電気双極子1が形成される界面である、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面を境にして、電気双極子1による真空準位のシフトが起こる。この結果、図3(b)に図示するように、酸化物層124aのバンド位置が第1波長領域の発光層24cのバンド位置に対して下方向に移動する。具体的には、酸化物層124aの伝導帯(HTL伝導帯)はHTL伝導帯’に、酸化物層124aの価電子帯(HTL価電子帯)はHTL価電子帯’に、それぞれ移動する。この移動によって、酸化物層124aのHTL価電子帯’の上端と、第1波長領域の発光層24cの価電子帯の上端のエネルギー差ΔEv’がΔEvより小さくなる。
発光素子5Rにおいて、酸化物層124bの膜厚が十分に薄い場合、正孔は酸化物層124bをトンネリングにより伝導できるため、酸化物層124aと第1波長領域の発光層24cとの間の正孔障壁高さは、実効的に酸化物層124aのHTL価電子帯’の上端と、第1波長領域の発光層24cの価電子帯の上端のエネルギー差ΔEv’となる。したがって、発光素子5Rにおいては、酸化物層124bを形成することにより、酸化物層124aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
酸化物層124bの膜厚は、0.2nm以上5nm以下であることが好ましい。5nm以下とすることにより、正孔のトンネリングを効率的に行うことができる。また、0.2nm以上とすることにより、十分に大きな双極子モーメントを得ることができる。更に、0.8nm以上3nm未満であることが好ましい。この場合、更に効率的に正孔注入が可能となる。
酸化物層(HTL)124aは正孔を輸送する層であり、半導体からなる。酸化物層(HTL)124aはp型半導体からなることが好ましい。この場合、酸化物層(HTL)124aは、半導体が示すバンドギャップを有し、そのキャリアが正孔である。また、正孔輸送層である酸化物層124a中のキャリア密度(正孔密度)は1×1015cm-3以上であることが好ましい。また、正孔輸送層である酸化物層124a中のキャリア密度(正孔密度)は3×1017cm-3以下であることが好ましい。一方、酸化物層124bは、酸化物層(HTL)124aが示すバンドギャップより広いバンドギャップを有することが好ましく、酸化物層124bは、絶縁体からなることがさらに好ましい。本実施形態においては、酸化物層124bが、絶縁体である場合を一例として説明する。
図3の(b)に図示しているように、酸化物層124aのイオン化ポテンシャルIP1は、第1波長領域の発光層24cのイオン化ポテンシャルIP2より小さく、酸化物層124bのイオン化ポテンシャルIP3は、第1波長領域の発光層24cのイオン化ポテンシャルIP2より大きい。
また、図3の(b)に図示しているように、酸化物層124bにおける伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差(バンドギャップ)は、酸化物層124aにおけるHTL伝導帯’の下端とHTL価電子帯’の上端との間のエネルギー差(バンドギャップ)より大きいので、酸化物層124bは酸化物層124aよりキャリア密度が小さく、絶縁性が高い。したがって、酸化物層124bにおいては、トンネリングによる正孔伝導が行われる。以上のように、正孔輸送層である酸化物層124a中の正孔密度は、酸化物層124b中の正孔密度より大きく、正孔は、酸化物層124bをトンネリングすることにより第1波長領域の発光層24cへと注入される。
なお、図3の(b)においては、第1波長領域の発光層24cを含む発光素子5Rのみを一例に挙げて説明したが、第2波長領域の発光層24c’を含む発光素子5G及び第3波長領域の発光層24c’’を含む発光素子5Bについても、第1波長領域の発光層24cを含む発光素子5Rと同様に、酸化物層124bを形成することにより、効率的な正孔注入が可能となる。
図5の(a)は、一般的な正孔輸送層を構成する無機酸化物の一例と、その酸素原子密度とを示す図であり、図5の(b)は、代表的な無機酸化物の一例と、その酸素原子密度とを示す図である。尚、図5の(a)に示す無機酸化物は、p型半導体であり、図5の(b)に示す無機酸化物は、絶縁体である。
図6は、酸化物層124aとして、図5の(a)に図示した一般的な正孔輸送層を構成する無機酸化物の一例から選択可能な材料と、酸化物層124bとして、図5の(b)に図示した代表的な無機酸化物の一例から選択可能な材料とを示す図である。
本実施の形態においては、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層124a中の酸素原子密度より小さいので、酸化物層124aとしては、例えば、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物を用いることができ、酸化物層124bとしては、例えば、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物を用いることができる。これらの材料からなる酸化物層(HTL)124aは、半導体が示す領域のバンドギャップを有する。
酸化物層124bは、酸化ストロンチウム(例えば、SrO)、酸化ランタン(例えば、La2O3)、酸化イットリウム(例えば、Y2O3)、酸化シリコン(例えば、SiO2)、酸化ゲルマニウム(例えば、GeO2)、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか一つから形成されてもよい。
また、酸化物層124bは、Sr、La、Y、Si、Geのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物で形成されてもよい。
更には、酸化物層124bは、酸素以外の最も多い元素が、Sr、La、Y、Si及びGeのうちのいずれかである酸化物で形成されてもよい。
なお、上述した酸化物層124aと酸化物層124bの組み合わせは、一例であって、酸化物層124bの酸素原子密度が酸化物層124aの酸素原子密度より小さい限り、これらの組み合わせに限定されることはない。
酸化物層124bの酸素原子密度を酸化物層124aの酸素原子密度より小さくすることにより、酸化物層124bから酸化物層124a方向に向く成分の双極子モーメントを含む電気双極子1を形成しやすくなり、正孔の注入効率を向上することができる。
酸化物層124bから酸化物層124a方向に向く成分の双極子モーメントを含む電気双極子1(図4の(b)に図示)を形成しやすくし、正孔の注入効率を向上するという観点から、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層124a中の酸素原子密度の90%以下であることが好ましく、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層124a中の酸素原子密度の80%以下であることがさらに好ましい。更に、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層124a中の酸素原子密度の75%以下であることがさらに好ましく、70%以下であることが更に好ましい。
また、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層124a中の酸素原子密度の50%以上であることが好ましい。この場合、酸化物層124aと酸化物層124bとの界面において、ダングリングボンド等による再結合中心が形成されるのを抑制することができる。
なお、本願における酸化物層の酸素原子密度は、酸化物層124aまたは酸化物層124bが有する固有の値として、酸化物層124aまたは酸化物層124bを構成する材料のバルクでの酸素原子密度を適用するものとする。例えば、図5に記載の材料については、図5に記載の酸素原子密度を適用する。尚、複合酸化物の酸素原子密度は、当該複合酸化物に含有される全カチオンについて、各カチオン単独の酸化物の酸素原子密度に、前記複合酸化物中に含まれる全カチオンに対する各カチオンの組成率をそれぞれ乗じて、和をとることによる、加重平均をとることによって求めることができる。
〔実施形態2〕
次に、図7に基づき、本発明の実施形態2について説明する。本実施形態の発光素子35Rにおいては、酸化物層(第2酸化物層)124bと接する酸化物層(第1酸化物層)124a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態1とは異なり、本実施形態の発光素子45Rにおいては、酸化物層(第2酸化物層)124b’が非晶質であり、酸化物層124b’と接する酸化物層(第1酸化物層)124a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態1とは異なる。つまり、酸化物層124a’及び酸化物層124b’は、それぞれ、実施形態1の酸化物層124a及び酸化物層124bに対応し、それぞれ実施形態1の酸化物層124a及び酸化物層124bと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図7に基づき、本発明の実施形態2について説明する。本実施形態の発光素子35Rにおいては、酸化物層(第2酸化物層)124bと接する酸化物層(第1酸化物層)124a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態1とは異なり、本実施形態の発光素子45Rにおいては、酸化物層(第2酸化物層)124b’が非晶質であり、酸化物層124b’と接する酸化物層(第1酸化物層)124a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態1とは異なる。つまり、酸化物層124a’及び酸化物層124b’は、それぞれ、実施形態1の酸化物層124a及び酸化物層124bに対応し、それぞれ実施形態1の酸化物層124a及び酸化物層124bと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図7の(a)は、発光素子35Rの概略構成を示す図であり、図7の(b)は、発光素子45Rの概略構成を示す図である。
図7の(a)に図示する発光素子35Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより下層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより上層であり、酸化物層124bと接する酸化物層124a’の少なくとも上面の一部が、多結晶化されている。つまり、酸化物層124a’の上面はグレイン(粒)を含む。このように、酸化物層124a’の上面がグレイン(粒)を含むことで、酸化物層124a’の上面と酸化物層124bとの界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができ、発光素子35Rにおいては、酸化物層124a’から第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
図7の(b)に図示する発光素子45Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより下層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより上層である。そして、酸化物層124b’と接する酸化物層124a’の少なくとも上面の一部は、多結晶化されている。つまり、酸化物層124a’の上面はグレイン(粒)を含む。酸化物層124b’は、非晶質(アモルファス)の酸化物からなる。
酸化物層124b’を非晶質(アモルファス)の酸化物とすることで、酸化物層124b’の膜厚均一性を向上できるため、酸化物層124b’におけるトンネリングによる正孔伝導の均一性を向上できる。また、酸化物層124a’の上面がグレイン(粒)を含むことで、酸化物層124a’の上面と酸化物層124b’との界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができる。以上から、発光素子45Rにおいては、酸化物層124a’から第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
なお、本実施形態においては、レーザ光を用いて、酸化物層124a’の上面を含む一部を熱処理することで、酸化物層124a’の上面を多結晶化したが、これに限定されることはない。酸化物層124b・124b’の酸素原子密度が、酸化物層124a’の酸素原子密度より小さい限り、酸化物層124a’の多結晶化の方法や酸化物層124a’を構成する多結晶の酸化物の種類は特に限定されない。
また、本実施形態においては、酸化物層124a’の上面を多結晶化することによってグレイン(粒)を形成した場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、例えば、スパッタ法、CVD法等により、自発的な核成長を利用して、酸化物層124a’の少なくとも上面の一部にグレイン(粒)を形成してもよい。
また、本実施形態においては、酸化物層124a’の上面を多結晶化した場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、酸化物層124a’全体が多結晶の酸化物で構成されていてもよい。
また、本実施形態においては、酸化物層124a’の上面がグレイン(粒)を含む場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、酸化物層124a’全体がグレイン(粒)を含んでいてもよい。
なお、酸化物層124a’の上面において、グレイン(粒)は離散的に分布していてもよい。また、グレイン(粒)は、結晶を含む結晶粒(crystal grain)であっても良いし、非晶質相(アモルファス相)を含んでいても良い。
実施形態2における上記以外の説明は、実施形態1と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。
〔実施形態3〕
次に、図8に基づき、本発明の実施形態3について説明する。本実施形態の発光素子55Rにおいては、下層側から上層側方向に、第2電極25と、電子輸送層24dと、第1波長領域の発光層24cと、酸化物層(第2酸化物層)124b’’と、酸化物層(第1酸化物層)124aと、第1電極22とが、この順に積層されており、酸化物層124b’’の少なくとも上面は、グレイン(粒)を含む点において、実施形態1及び2とは異なる。つまり、酸化物層124b’’は、実施形態1及び2の酸化物層124b及び酸化物層124b’に対応し、それぞれ同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態1及び2の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図8に基づき、本発明の実施形態3について説明する。本実施形態の発光素子55Rにおいては、下層側から上層側方向に、第2電極25と、電子輸送層24dと、第1波長領域の発光層24cと、酸化物層(第2酸化物層)124b’’と、酸化物層(第1酸化物層)124aと、第1電極22とが、この順に積層されており、酸化物層124b’’の少なくとも上面は、グレイン(粒)を含む点において、実施形態1及び2とは異なる。つまり、酸化物層124b’’は、実施形態1及び2の酸化物層124b及び酸化物層124b’に対応し、それぞれ同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態1及び2の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図8は、発光素子55Rの概略構成を示す図である。
図8に図示する発光素子55Rは、光透過性材料で形成された第2電極25が、光反射性材料で形成された第1電極22より下層であるので、ボトムエミッション型の表示装置に用いることができる。無論、これに限らず、発光素子55Rにおいては、発光素子5R同様、第1電極22及び第2電極25の少なくとも一方を、光透過性材料で形成しても良く、第1電極22及び第2電極25の何れか一方を、光反射性材料で形成してもよい。なお、発光素子55Rを含む表示装置においては、第1電極22をベタ状の共通層として形成し、薄膜トランジスタ素子Tr(TFT素子)に電気的に接続された第2電極25をサブピクセルごとに島状に形成している。
発光素子55Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより上層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより下層である。そして、酸化物層124aと接する酸化物層124b’’の少なくとも上面は、グレイン(粒)を含む。酸化物層124b’’において、グレイン(粒)は離散的に分布していてもよい。また、グレイン(粒)は、結晶を含む結晶粒(crystal grain)であってもよいし、非晶質相(アモルファス相)を含んでいてもよい。
本実施形態においては、酸化物層124aと接する酸化物層124b’’の上面がグレイン(粒)を含む場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、酸化物層124b’’全体がグレイン(粒)を含んでいてもよい。
なお、本実施形態においては、レーザ光を用いて、酸化物層124b’’の上面を含む一部を熱処理することで、酸化物層124b’’の少なくとも上面の一部を多結晶化し、酸化物層124b’’の上面がグレイン(粒)を含むようにしたが、これに限定されることはない。例えば、スパッタ法、CVD法等により、自発的な核成長を利用してグレイン(粒)を形成することもできる。酸化物層124b’’の酸素原子密度が、第1酸化物層124aの酸素原子密度より小さい限り、酸化物層124b’’がグレイン(粒)を含むように形成する方法や酸化物層124b’’の種類は特に限定されない。酸化物層124b’’全体が多結晶であってもよい。
以上のように、酸化物層124aと接する酸化物層124b’’の上面にグレイン(粒)を含むようにすることで、酸化物層124aと酸化物層124b’’の上面との界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができ、発光素子55Rにおいては、酸化物層124aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
酸化物層124aは、非晶質(アモルファス)の酸化物であっても良い。酸化物層124aを非晶質(アモルファス)の酸化物とすることで、グレインを有する酸化層124b’’に対する良好なカバレッジが得られるため、電気双極子1を形成しやすい。更に、酸化物層124aの膜厚均一性を向上できるため、酸化物層124aにおける正孔伝導の均一性を向上できる。また、酸化物層124aを非晶質(アモルファス)の酸化物とした場合においても、酸化物層124b’’の上面はグレイン(粒)を含むので、酸化物層124aと酸化物層124b’’との界面の面積が大きくなり、より効率的に電気双極子を形成することができる。したがって、発光素子55Rにおいては、酸化物層124aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
実施形態3における上記以外の説明は、実施形態1、2と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。
〔実施形態4〕
次に、図9に基づき、本発明の実施形態4について説明する。本実施形態の発光素子65Rにおいては、酸化物層(第1酸化物層)124aと接する酸化物層(第2酸化物層)124b’’’が、島状に複数個形成されている点において、実施形態1~3とは異なる。つまり、酸化物層124b’’’は、実施形態1から3の酸化物層124b、酸化物層124b’及び酸化物層124b’’に対応し、これらと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態1~3の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図9に基づき、本発明の実施形態4について説明する。本実施形態の発光素子65Rにおいては、酸化物層(第1酸化物層)124aと接する酸化物層(第2酸化物層)124b’’’が、島状に複数個形成されている点において、実施形態1~3とは異なる。つまり、酸化物層124b’’’は、実施形態1から3の酸化物層124b、酸化物層124b’及び酸化物層124b’’に対応し、これらと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態1~3の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図9は、発光素子65Rの概略構成を示す図である。
図9に図示する発光素子65Rにおいては、図2に図示する発光素子5R同様、第1電極22及び第2電極25の少なくとも一方を、光透過性材料で形成しても良く、第1電極22及び第2電極25の何れか一方を、光反射性材料で形成してもよい。なお、発光素子65Rを含む表示装置においては、第1電極22をベタ状の共通層として形成し、薄膜トランジスタ素子Tr(TFT素子)に電気的に接続された第2電極25をサブピクセルごとに島状に形成している。
図9に図示する発光素子65Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより上層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより下層である。そして、酸化物層124aと接する酸化物層124b’’’は、島状に複数個形成されている。酸化物層124b’’’は、スパッタ法、CVD法等を用いて自発的な核成長を利用して島状に形成することができる。また、薄膜を形成後、エッチング等により島状に加工しても良い。また、酸化物層124b’’’を島状にパターン形成する際に、酸化物層124b’’’の表面粗さが増加するように、パターンニング工程を行ってもよい。
酸化物層124b’’’の酸素原子密度は、酸化物層124aの酸素原子密度より小さい。酸化物層124b’’’が島状に複数個形成されているので、酸化物層124aとの界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができ、発光素子65Rにおいては、酸化物層124aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
酸化物層124aは、非晶質(アモルファス)の酸化物であっても良い。酸化物層124aを非晶質(アモルファス)の酸化物とすることで、島状の酸化層124b’’’に対する良好なカバレッジが得られるため、電気双極子1を形成しやすい。更に、酸化物層124aの膜厚均一性を向上できるため、酸化物層124aにおける正孔伝導の均一性を向上できる。また、酸化物層124aを非晶質(アモルファス)の酸化物とした場合においても、酸化物層124b’’’が島状に複数個形成されているので、酸化物層124aと酸化物層124b’’’との界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができる。したがって、発光素子65Rにおいては、酸化物層124aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入が可能となる。
実施形態4における上記以外の説明は、実施形態1~3と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。
〔実施形態5〕
次に、図10から図14に基づき、本発明の実施形態5について説明する。本実施形態の発光素子80R・81Rにおいては、第2電極25と第1波長領域の発光層24cとの間に、第2電極25側から、n型半導体からなる酸化物層(ETL、第2酸化物層)74aと、酸化物層(第1酸化物層)74bとが、順に積層されている点において、実施形態1~4とは異なる。説明の便宜上、実施形態1~4の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図10から図14に基づき、本発明の実施形態5について説明する。本実施形態の発光素子80R・81Rにおいては、第2電極25と第1波長領域の発光層24cとの間に、第2電極25側から、n型半導体からなる酸化物層(ETL、第2酸化物層)74aと、酸化物層(第1酸化物層)74bとが、順に積層されている点において、実施形態1~4とは異なる。説明の便宜上、実施形態1~4の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図10の(a)は、実施形態5の発光素子80Rの概略構成を示す図であり、図10の(b)は、実施形態5の他の発光素子81Rの概略構成を示す図である。
図10の(a)及び図10の(b)に図示しているように、発光素子80R及び発光素子81Rは、第1電極(正孔注入層:HIL)22と、第2電極(電子注入層:EIL)25と、第1電極22と第2電極25との間に備えられた第1波長領域の発光層24cとを含む。第2電極25と第1波長領域の発光層24cとの間に、第2電極25側から、電子輸送層である酸化物層(ETL)74aと、酸化物層74bとが、順に積層されている。後述するように、酸化物層(ETL)74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さい。なお、第1波長領域の発光層24cと第1電極22との間には、酸化物層(HTL)24aが備えられている。
本実施形態においては、例えば、第1電極22として、光反射性材料を用い、第2電極25としては、光透過性材料を用いることにより、発光素子80Rを用いて、トップエミッション型の表示装置を実現でき、発光素子81Rを用いて、ボトムエミッション型の表示装置を実現できる。無論、これに限らず、発光素子80Rおよび発光素子81Rにおいては、図2に図示する発光素子5R同様、第1電極22及び第2電極25の少なくとも一方を、光透過性材料で形成しても良く、第1電極22及び第2電極25の何れか一方を、光反射性材料で形成してもよい。
酸化物層(ETL)74aは電子を輸送する層であり、半導体からなる。酸化物層(ETL)74aはn型半導体からなることが好ましい。この場合、酸化物層(ETL)74aは、半導体が示す領域のバンドギャップを有し、そのキャリアが電子である。また、酸化物層(ETL)74aは無機酸化物からなることが好ましい。酸化物層(ETL)74aとしては、例えば、酸化亜鉛(例えば、ZnO)、酸化チタン(例えば、TiO2)、酸化インジウム(例えば、In2O3)、酸化スズ(例えば、SnO2)、チタン酸ストロンチウム(例えば、SrTiO3)等を用いることができる。また、酸化物層(ETL)74aは、Zn、In、Sn、およびTiのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなっていてもよい。また、酸化物層(ETL)74aは、酸素以外に最も多く含まれる元素が、Zn、In、Sn、およびTiのうちの何れかである酸化物からなっていてもよい。上記に例示した材料は、無機酸化物であり、n型半導体である。これらの材料からなる酸化物層(ETL)74aは、半導体が示す領域のバンドギャップを有する。
一方、酸化物層74bは酸化物からなる。酸化物層74bは無機酸化物からなるのが好ましい。また、酸化物層74bは、酸化物層(ETL)74aが示すバンドギャップより広いバンドギャップを有することが好ましく、酸化物層74bは絶縁体からなることがさらに好ましい。本実施形態においては、酸化物層74bが、絶縁体である場合を一例として説明する。
酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、および、これらの酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも1つを含むことが好ましい。また、酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、および、これらの酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか1つからなることが好ましい。また、酸化物層74bは、Al、Ti、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、Siのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなることが好ましい。また、酸化物層74bは、酸素以外の最も多い元素が、Al、Ti、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、およびSiのうちの、いずれかである酸化物からなることが好ましい。上記に例示した材料は、無機酸化物であり、絶縁体である。
酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さい。この場合、酸化物層74aと酸化物層74bとの界面において、酸素原子が酸化物層74bから酸化物層(ETL)74a方向に移動し、電気双極子1(酸化物層(ETL)74aから酸化物層74b方向に向く成分の双極子モーメントを有する)が形成されやすくなる。
なお、酸化物層(HTL)24aは、正孔を輸送し、電子の移動を阻害する層である。例えば、NiO、CuAlO2、PEDOT:PSS、PVK等を用いることができる。ナノ粒子を用いても良い。
なお、酸化物層74a(第2酸化物層)は無機酸化物からなることが好ましい。この場合、発光素子としての長期信頼性が改善される。すなわち、エイジング後の発光素子の発光効率が改善される。また、酸化物層74b(第1酸化物層)は無機酸化物からなることが好ましい。この場合、発光素子としての長期信頼性が改善される。すなわち、エイジング後の発光素子の発光効率が改善される。また、酸化物層74bは絶縁体からなることが好ましい。すなわち、第1酸化物層(酸化物層74b)および第2酸化物層(酸化物層74a)のうち、発光層(第1波長領域の発光層24c)に近い層は絶縁体からなることが好ましい。この場合、発光素子の発光効率が改善される。
図12の(a)は、酸化物層(ETL)74aと酸化物層74bとの界面において、酸素原子が移動する機構を説明するための図であり、図12(b)は、酸化物層74aと酸化物層74bとの界面において、酸素原子の移動により電気双極子1が形成された状態を示す図である。
図12の(a)に図示するように、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さいので、酸化物層74aと酸化物層74bとが接するように形成されると、その界面において、酸化物層74bから酸化物層74a方向への酸素原子の移動が起こりやすくなる。酸素原子の移動が起こると酸素空孔がプラスに、移動した酸素原子がマイナスに帯電する。
これにより、図12の(b)に図示するように、酸化物層74aと酸化物層74bとの界面においては、酸化物層74aから酸化物層74b方向に向く成分の双極子モーメントを有する電気双極子1が生じる。
酸化物層74aから酸化物層74b方向に向く成分の双極子モーメントを有する電気双極子1(図12の(b)に図示)を形成しやすくし、電子の注入効率を向上するという観点から、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度の95%以下であるであることが好ましく、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度の84%以下であることがさらに好ましい。また、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度の80%以下であることがさらに好ましく、75%以下であることが更に好ましく、70%以下であることが更に好ましい。
また、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度の50%以上であることが好ましい。この場合、酸化物層74aと酸化物層74bとの界面において、ダングリングボンド等による再結合中心が形成されるのを抑制することができる。
図11の(a)は、比較例である発光素子における電子注入障壁を説明するためのエネルギーバンド図であり、図11の(b)は、実施形態5の発光素子80R・81Rにおける電子注入障壁を説明するためのエネルギーバンド図である。
図11の(a)に図示するように、酸化物層(ETL)74aと第1波長領域の発光層24cとが直接接する比較例の発光素子においては、第1波長領域の発光層24cの伝導帯(発光層伝導帯)の下端と、酸化物層74aの伝導帯(ETL伝導帯)の下端とのエネルギー差ΔEcが大きく、このエネルギー差ΔEcは、電子注入障壁の高さとなるため、効率的な電子注入ができない。
図11の(b)に図示するように、酸化物層(ETL)74aと第1波長領域の発光層24cとの間に酸化物層74bを形成した構成の発光素子80R・81Rにおいては、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さいので、酸化物層74aと酸化物層74bとの界面に電気双極子1(酸化物層74aから酸化物層74b方向に向く成分を含む双極子モーメントを有する)が形成される。このように、電気双極子1が形成されると、電気双極子1が形成される界面である、酸化物層74aと酸化物層74bとの界面を境にして、電気双極子1による真空準位のシフトが起こる。この結果、図11(b)に図示するように、酸化物層74aのバンド位置が第1波長領域の発光層24cのバンド位置に対して上方向に移動する。具体的に、酸化物層74aのETL伝導帯はETL伝導帯’に、酸化物層74aのETL価電子帯はETL価電子帯’に、それぞれ移動する。この移動によって、第1波長領域の発光層24cの伝導帯(発光層伝導帯)の下端と、酸化物層74aのETL伝導帯’の下端とのエネルギー差ΔEc’がΔEcより小さくなる。
図11の(b)においては、酸化物層74aのETL伝導帯’の下端が第1波長領域の発光層24cの伝導帯(発光層伝導帯)の下端より下側に位置する場合を図示しているが、これに限定されることはなく、酸化物層74aのETL伝導帯’の下端が第1波長領域の発光層24cの伝導帯(発光層伝導帯)の下端より上側に位置していても良い。
図11の(b)に図示しているように、酸化物層74aの電子親和力EA1は、第1波長領域の発光層24cの電子親和力EA2より大きく、酸化物層74bの電子親和力EA3は、第1波長領域の発光層24cの電子親和力EA2より小さい。
また、図11の(b)に図示しているように、酸化物層74bにおける伝導帯の下端と価電子帯の上端との間のエネルギー差(バンドギャップ)は、酸化物層74aにおけるETL伝導帯’の下端とETL価電子帯’の上端との間のエネルギー差(バンドギャップ)より大きいので、酸化物層74bは酸化物層74aよりキャリア密度(電子密度)が小さく、絶縁性が高い。したがって、酸化物層74bにおいては、トンネリングによる電子伝導が行われる。以上のように、電子輸送層である酸化物層74a中の電子密度は、酸化物層74b中の電子密度より大きく、電子は、酸化物層74bをトンネリングすることにより第1波長領域の発光層24cへと注入される。
発光素子80R・81Rにおいて、酸化物層74bの膜厚が十分に薄い場合、電子は酸化物層74bをトンネリングにより伝導できるため、酸化物層74aと第1波長領域の発光層24cとの間の電子注入障壁高さは、実効的に第1波長領域の発光層24cの伝導帯(発光層伝導帯)の下端と、酸化物層74aのETL伝導帯’の下端とのエネルギー差ΔEc’となる。したがって、発光素子80R・81Rにおいては、酸化物層74bを形成することにより、酸化物層74aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な電子注入が可能となる。
酸化物層74bの膜厚は、0.2nm以上5nm以下であることが好ましい。5nm以下とすることにより、電子のトンネリングを効率的に行うことができる。また、0.2nm以上とすることにより、十分に大きな双極子モーメントを得ることができる。更に、0.8nm以上3nm未満であることが好ましい。この場合、更に効率的に電子注入が可能となる。
図10の(a)に図示するように、第1電極22が第1波長領域の発光層24cより下層であり、第2電極25が第1波長領域の発光層24cより上層である場合には、酸化物層74aと酸化物層74bのうち、少なくとも酸化物層74aは連続膜であることが好ましい。図10の(b)に図示するように、第1電極22が第1波長領域の発光層24cより上層であり、第2電極25が第1波長領域の発光層24cより下層である場合には、酸化物層74aと酸化物層74bのうち、少なくとも酸化物層74bは連続膜であることが好ましい。すなわち、酸化物層74aと酸化物層74bのうち、後から成膜される方の膜は、少なくとも、連続膜であることが好ましい。また、ここで、連続膜とは、空隙率が1%未満の緻密な膜である。つまり、連続膜とは、実質的に空隙を有しない膜である。
酸化物層74aと酸化物層74bとは、例えば、スパッタ法、蒸着法、CVD法(化学気相成長法)、PVD法(物理蒸着法)等で成膜すればよい。このような方法で形成された酸化物層74aと酸化物層74bとは、連続膜となるので接触面積が大きくなり、電気双極子1が高密度に形成されやすい。なお、ナノ粒子等の微粒子を塗布して作製された膜は、微粒子間に多数の空隙が形成されて多孔質状となるため、連続膜にはならない。
なお、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74bの酸素原子密度の95%以下であることが好ましい。この場合、酸素原子の移動が起こりやすく、電気双極子1が形成されやすい。更には、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74bの酸素原子密度の84%以下であることが好ましい。この場合、更に効率的に電気双極子1が形成され、効率的に電子注入が可能となる。更には、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度の80%以下であることがさらに好ましく、75%以下であることが更に好ましく、70%以下であることが更に好ましい。この場合、更に効率的に電気双極子1が形成され、効率的に電子注入が可能となる。
電子輸送層である第2酸化物層74aは、n型半導体からなることが好ましい。また、電子輸送層である第2酸化物層74a中のキャリア密度(電子密度)は1×1015cm-3以上であることが好ましい。また、電子輸送層である第2酸化物層74a中のキャリア密度(電子密度)は3×1017cm-3以下であることが好ましい。
図13の(a)は、一般的な電子輸送層を構成する無機酸化物の一例と、その酸素原子密度とを示す図であり、図13の(b)は、代表的な無機酸化物の一例と、その酸素原子密度とを示す図である。尚、図13の(a)に示す無機酸化物は、n型半導体であり、図13(b)に示す無機酸化物は、絶縁体である。
図14は、酸化物層(ETL)74aとして、図13の(a)に図示した一般的な電子輸送層を構成する無機酸化物の一例から選択可能な材料と、酸化物層74bとして、図13の(b)に図示した代表的な無機酸化物の一例から選択可能な材料とを示す図である。
本実施形態においては、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さいので、酸化物層74aとして、酸化亜鉛を含む無機酸化物を用いる場合には、酸化物層74bとしては、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物(第5グループの酸化物)を用いることができる。
酸化物層74aとして、酸化チタンを含む無機酸化物を用いる場合には、酸化物層74bとしては、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物(第1グループの酸化物)を用いることができる。
酸化物層74aとして、酸化インジウムを含む無機酸化物を用いる場合には、酸化物層74bとしては、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物(第4グループの酸化物)を用いることができる。
酸化物層74aとして、酸化スズを含む無機酸化物を用いる場合には、酸化物層74bとしては、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物(第2グループの酸化物)を用いることができる。
酸化物層74aとして、酸化ストロンチウムチタンを含む無機酸化物を用いる場合には、酸化物層74bとしては、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物(第3グループの酸化物)を用いることができる。
前記第1グループの酸化物は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物からなる。前記第2グループの酸化物は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物からなる。前記第3グループの酸化物は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物からなる。前記第4グループの酸化物は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物からなる。前記第5グループの酸化物は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む無機酸化物からなる。
また、酸化物層74aが酸化亜鉛からなる場合には、酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることが好ましい。
酸化物層74aが酸化チタンからなる場合には、酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることが好ましい。
酸化物層74aが酸化インジウムからなる場合には、酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることが好ましい。
酸化物層74aが酸化スズからなる場合には、酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることが好ましい。
酸化物層74aが酸化ストロンチウムチタンからなる場合には、酸化物層74bは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることが好ましい。
なお、酸化スズ(例えばSnO2)及び酸化インジウム(例えばIn2O3)は、伝導帯下端が深い位置にあるので通常は電子輸送層(ETL)としては使用されないが、酸化物層74bによって電気双極子1を形成する場合、使用可能となり得る。
酸化物層74aは、Zn、In、Sn、およびTiのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物であってもよい。
また、酸化物層74aは、酸素以外の最も多い元素として、Zn、In、Sn、およびTiのうち、いずれか1つを含む酸化物であってもよい。
酸化物層74bは、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、Siのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物であってもよい。
また、酸化物層74bは、酸素以外の最も多い元素として、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、Siのうち、いずれか1つを含む酸化物であってもよい。
なお、上述したように、酸化物のカチオンを複数含む複合酸化物を用いてもよい。
また、酸化物層74bは、酸化物層74aに含まれるカチオンを含んでいてもよい。この場合、酸化物層74aと酸化物層74bの格子不整合が緩和され、電気双極子1の効果を効果的に得ることができる。
なお、酸化物層74aと酸化物層74bの組み合わせは、酸化物層74a中の酸素原子密度が酸化物層74b中の酸素原子密度より小さい限り、これに限定されない。
なお、酸化物層74aや酸化物層74bを形成する無機酸化物は、酸化物層74aと酸化物層74bとの接触面積を増加させるという観点からは、粒子形状以外のものを用いることが好ましい。粒子形状のものを用いる場合には、粒子からなる酸化物層を下層とし、その上に粒子以外からなる酸化物層を形成することが好ましい。すなわち、粒子からなる酸化物層を先に形成し、粒子以外からなる酸化物層を後から形成することが好ましい。言い換えると、酸化物層74aと酸化物層74bのうち、少なくとも、基板10(図1参照)から遠い位置に形成される方は、連続膜であることが好ましい。ここで連続膜とは、空隙率が1%未満の緻密な膜である。つまり、連続膜とは、実質的に空隙を有しない膜である。
以上のように、発光素子80R・81Rにおいては、酸化物層74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さいので、効率的な電子注入ができ、高い発光効率を実現できる。
〔実施形態6〕
次に、図15に基づき、本発明の実施形態6について説明する。本実施形態の発光素子82Rにおいては、酸化物層(第1酸化物層)74bと接する酸化物層(第2酸化物層)74a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態5とは異なり、本実施形態の発光素子83Rにおいては、酸化物層(第1酸化物層)74b’が非晶質であり、酸化物層74b’と接する酸化物層(第2酸化物層)74a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態5とは異なる。つまり、酸化物層74a’及び酸化物層74b’は、それぞれ、実施形態5の酸化物層74a及び酸化物層74bに対応し、それぞれ実施形態5の酸化物層74a及び酸化物層74bと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態5の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図15に基づき、本発明の実施形態6について説明する。本実施形態の発光素子82Rにおいては、酸化物層(第1酸化物層)74bと接する酸化物層(第2酸化物層)74a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態5とは異なり、本実施形態の発光素子83Rにおいては、酸化物層(第1酸化物層)74b’が非晶質であり、酸化物層74b’と接する酸化物層(第2酸化物層)74a’の上面は、グレイン(粒)を含む点が、実施形態5とは異なる。つまり、酸化物層74a’及び酸化物層74b’は、それぞれ、実施形態5の酸化物層74a及び酸化物層74bに対応し、それぞれ実施形態5の酸化物層74a及び酸化物層74bと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態5の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図15の(a)は、実施形態6の発光素子82Rの概略構成を示す図であり、図15の(b)は、実施形態6の他の発光素子83Rの概略構成を示す図である。
図15の(a)に図示する発光素子82Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより上層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより下層であり、酸化物層74bと接する酸化物層74a’の少なくとも上面の一部が、多結晶化されている。つまり、酸化物層74a’の上面はグレイン(粒)を含む。このように、酸化物層74a’の上面がグレイン(粒)を含むことで、酸化物層74a’の上面と酸化物層74bとの界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができ、発光素子82Rにおいては、効率的な電子注入が可能となる。
図15の(b)に図示する発光素子82Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより上層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより下層である。そして、酸化物層74b’と接する酸化物層74a’の少なくとも上面の一部は、多結晶化されており、酸化物層74b’は、非晶質(アモルファス)の酸化物からなる。つまり、酸化物層74a’の上面はグレイン(粒)を含む。
酸化物層74b’を非晶質(アモルファス)の酸化物とすることで、グレインを含む酸化物層74a’に対する良好なカバレッジが得られるため、電気双極子1を形成しやすい。更に、酸化物層74b’の膜厚均一性を向上できるため、酸化物層74b’における電子伝導の均一性を向上できる。また、酸化物層74a’の上面がグレイン(粒)を含むことで、酸化物層74a’の上面と酸化物層74b’との界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができる。以上から、発光素子83Rにおいては、効率的な電子注入が可能となる。
なお、本実施形態においては、レーザ光を用いて、酸化物層74a’の上面を含む一部を熱処理することで、酸化物層74a’の上面を多結晶化したが、これに限定されることはない。酸化物層(ETL)74a’の酸素原子密度が、酸化物層74bの酸素原子密度または、酸化物層74b’の酸素原子密度より小さい限り、酸化物層74a’の多結晶化の方法や酸化物層74a’を構成する多結晶の酸化物の種類は特に限定されない。
また、本実施形態においては、酸化物層74a’の上面を多結晶化することによってグレイン(粒)を形成した場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、例えば、スパッタ法、CVD法等により、自発的な核成長を利用して、酸化物層74a’の少なくとも上面の一部にグレイン(粒)を形成してもよい。
また、本実施形態においては、酸化物層74a’の上面を多結晶化した場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、酸化物層74a’全体が多結晶の酸化物で構成されていてもよい。
また、本実施形態においては、酸化物層74a’の上面がグレイン(粒)を含む場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、酸化物層74a’全体がグレイン(粒)を含んでいてもよい。
なお、酸化物層74a’の上面において、グレイン(粒)は離散的に分布していてもよい。また、グレイン(粒)は、結晶を含む結晶粒(crystal grain)であっても良いし、非晶質相(アモルファス相)を含んでいても良い。
実施形態6における上記以外の説明は、実施形態5と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。
〔実施形態7〕
次に、図16に基づき、本発明の実施形態7について説明する。本実施形態の発光素子84Rにおいては、酸化物層(ETL、第2酸化物層)74aと接する酸化物層(第1酸化物層)74b’’の少なくとも上面は、グレイン(粒)を含む点において、実施形態5及び6とは異なる。つまり、酸化物層74b’’は、実施形態5及び6の酸化物層74b及び酸化物層74b’に対応し、これらと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態5及び6の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図16に基づき、本発明の実施形態7について説明する。本実施形態の発光素子84Rにおいては、酸化物層(ETL、第2酸化物層)74aと接する酸化物層(第1酸化物層)74b’’の少なくとも上面は、グレイン(粒)を含む点において、実施形態5及び6とは異なる。つまり、酸化物層74b’’は、実施形態5及び6の酸化物層74b及び酸化物層74b’に対応し、これらと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態5及び6の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図16は、実施形態7の発光素子84Rの概略構成を示す図である。
図16に図示する発光素子84Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより下層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより上層である。そして、酸化物層(ETL)74aと接する酸化物層74b’’の少なくとも上面は、グレイン(粒)を含む。酸化物層74b’’において、グレイン(粒)は離散的に分布していてもよい。また、グレイン(粒)は、結晶を含む結晶粒(crystal grain)であってもよいし、非晶質相(アモルファス相)を含んでいてもよい。
本実施形態においては、酸化物層74aと接する酸化物層74b’’の上面がグレイン(粒)を含む場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、酸化物層74b’’全体がグレイン(粒)を含んでいてもよい。
なお、本実施形態においては、レーザ光を用いて、酸化物層74b’’の上面を含む一部を熱処理することで、酸化物層74b’’の上面がグレイン(粒)を含むようにしたが、これに限定されることはない。例えば、スパッタ法、CVD法等により、自発的な核成長を利用してグレイン(粒)を形成することもできる。酸化物層74aの酸素原子密度が、酸化物層74b’’の酸素原子密度より小さい限り、酸化物層74b’’がグレイン(粒)を含むように形成する方法や酸化物層74b’’の種類は特に限定されない。
以上のように、酸化物層74aと接する酸化物層74b’’の上面にグレイン(粒)を含むようにすることで、酸化物層74aと酸化物層74b’’の上面との界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができ、発光素子84Rにおいては、効率的な電子注入が可能となる。
酸化物層74aは、非晶質(アモルファス)の酸化物であっても良い。酸化物層74aを非晶質(アモルファス)の酸化物とすることで、グレインを有する酸化層74b’’に対する良好なカバレッジが得られるため、電気双極子1を形成しやすい。更に、酸化物層74aの膜厚均一性を向上できるため、酸化物層74aにおける電子伝導の均一性を向上できる。また、酸化物層74aを非晶質(アモルファス)の酸化物とした場合においても、酸化物層74b’’の上面はグレイン(粒)を含むので、酸化物層74aと酸化物層74b’’との界面の面積が大きくなり、より効率的に電気双極子1を形成することができる。従って、このような場合においても、発光素子84Rにおいては、酸化物層74aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な電子注入が可能となる。
実施形態7における上記以外の説明は、実施形態5及び6と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。
〔実施形態8〕
次に、図17に基づき、本発明の実施形態8について説明する。本実施形態の発光素子85Rにおいては、酸化物層(ETL、第2酸化物層)74aと接する酸化物層(第1酸化物層)74b’’’が、島状に複数個形成されている点において、実施形態5~7とは異なる。つまり、酸化物層74b’’’は、実施形態5から7の酸化物層74b、酸化物層74b’及び酸化物層74b’’に対応し、これらと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態5~7の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図17に基づき、本発明の実施形態8について説明する。本実施形態の発光素子85Rにおいては、酸化物層(ETL、第2酸化物層)74aと接する酸化物層(第1酸化物層)74b’’’が、島状に複数個形成されている点において、実施形態5~7とは異なる。つまり、酸化物層74b’’’は、実施形態5から7の酸化物層74b、酸化物層74b’及び酸化物層74b’’に対応し、これらと同様の材料を用いることができる。尚、説明の便宜上、実施形態5~7の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図17は、実施形態8の発光素子85Rの概略構成を示す図である。
図17に図示する発光素子85Rにおいては、第1電極22は、第1波長領域の発光層24cより下層であり、第2電極25は、第1波長領域の発光層24cより上層である。そして、酸化物層74aと接する酸化物層74b’’’は、島状に複数個形成されている。酸化物層74b’’’は、スパッタ法、CVD法等を用いて自発的な核成長を利用して島状に形成することができる。また、薄膜を形成後、エッチング等により島状に加工しても良い。また、酸化物層74b’’’を島状にパターン形成する際に、酸化物層74b’’’の表面粗さが増加するように、パターンニング工程を行ってもよい。
酸化物層74aの酸素原子密度は、酸化物層74b’’’の酸素原子密度より小さい。酸化物層74b’’’が島状に複数個形成されているので、酸化物層74aとの界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子を形成することができ、発光素子85Rにおいては、効率的な電子注入が可能となる。
酸化物層74aは、非晶質(アモルファス)の酸化物であっても良い。酸化物層74aを非晶質(アモルファス)の酸化物とすることで、島状の酸化層74b’’’に対する良好なカバレッジが得られるため、電気双極子1を形成しやすい。更に、酸化物層74aの膜厚均一性を向上できるため、酸化物層74aにおける正孔伝導の均一性を向上できる。また、酸化物層74aを非晶質(アモルファス)の酸化物とした場合においても、酸化物層74b’’’が島状に複数個形成されているので、酸化物層74aと酸化物層74b’’’との界面の面積が大きくなるため、より効率的に電気双極子1を形成することができ、発光素子85Rにおいては、酸化物層74aから第1波長領域の発光層24cへの効率的な電子注入が可能となる。
実施形態8における上記以外の説明は、実施形態5~7と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。
〔実施形態9〕
次に、図18に基づき、本発明の実施形態9について説明する。本実施形態の発光素子86Rにおいては、第1電極22と第1波長領域の発光層24cとの間に、第1電極22側から、正孔輸送層である酸化物層(HTL、第1酸化物層)124aと、酸化物層(第2酸化物層)124bとが、順に積層されており、第2電極25と第1波長領域の発光層24cとの間に、第2電極25側から、電子輸送層である酸化物層(ETL、第4酸化物層)74aと、酸化物層(第3酸化物層)74bとが、順に積層されている点において、実施形態1~8とは異なる。説明の便宜上、実施形態1~8の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図18に基づき、本発明の実施形態9について説明する。本実施形態の発光素子86Rにおいては、第1電極22と第1波長領域の発光層24cとの間に、第1電極22側から、正孔輸送層である酸化物層(HTL、第1酸化物層)124aと、酸化物層(第2酸化物層)124bとが、順に積層されており、第2電極25と第1波長領域の発光層24cとの間に、第2電極25側から、電子輸送層である酸化物層(ETL、第4酸化物層)74aと、酸化物層(第3酸化物層)74bとが、順に積層されている点において、実施形態1~8とは異なる。説明の便宜上、実施形態1~8の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図18は、実施形態9の発光素子86Rの概略構成を示す図である。
図18に図示するように、発光素子86Rにおいては、第1電極22と第1波長領域の発光層24cとの間に、第1電極22側から、正孔輸送層である酸化物層(HTL)124aと、酸化物層124bとが、順に積層されており、第2電極25と第1波長領域の発光層24cとの間に、第2電極25側から、電子輸送層である酸化物層(ETL)74aと、酸化物層74bとが、順に積層されている。
本実施形態における酸化物層(HTL)124aおよび酸化物層124bは、それぞれ、上述した実施形態1~4における酸化物層(HTL)124aおよび酸化物層124bを適用することができる。
また、本実施形態における酸化物層(ETL)74aおよび酸化物層74bは、それぞれ、上述した実施形態5~8における酸化物層(ETL)74aおよび酸化物層74bを適用することができる。
そして、酸化物層124b中の酸素原子密度は、酸化物層(HTL)124a中の酸素原子密度より小さく、酸化物層(ETL)74a中の酸素原子密度は、酸化物層74b中の酸素原子密度より小さいので、発光素子86Rにおいては、第1波長領域の発光層24cへの効率的な正孔注入及び電子注入が可能であり、高い発光効率を実現できる。
本実施形態においては、酸化物層(HTL)124a、酸化物層124b、酸化物層74b及び酸化物層(ETL)74aを備えた発光素子を一例に挙げてについて説明したが、これに限定されることはなく、上述した実施形態1~8のように、第1電極22及び第2電極25のうちの何れか一方の電極と第1波長領域の発光層24cとの間に、互いに異なる酸素原子密度を有し、かつ、互いに接する2つの酸化物層を備えた発光素子であってもよい。
なお、本開示における酸化物層の酸素原子密度は、当該酸化物層が有する固有の値として、当該酸化物層を構成する材料のバルクでの酸素原子密度を適用するものとする。例えば、図5及び図13に記載の材料については、それぞれ、図5及び図13に記載の酸素原子密度を適用する。尚、複合酸化物の酸素原子密度は、当該複合酸化物に含有される全カチオンについて、各カチオン単独の酸化物の酸素原子密度に、前記複合酸化物中に含まれる全カチオンに対する各カチオンの組成率をそれぞれ乗じて、和をとることによる、加重平均をとることによって求めることができる。
即ち、N種類のカチオンAi(i=1,2,3,・・・,N)を含む複合酸化物において、全カチオンの数密度の合計に対するカチオンAiの数密度の割合(前記複合酸化物中に含まれる全カチオンに対する各カチオンの組成率)がXiであり、カチオンとしてカチオンAiのみを含む酸化物(カチオンAi単独の酸化物)の酸素原子密度がDiであるとき、当該複合酸化物の酸素原子密度MDiは、下記(式A)で表される。但し、前記Xi(i=1,2,3,・・・,N)の和は下記(式B)に示すように1である。
〔態様1〕
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極及び前記第2電極の何れか一方と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層から遠い層は、半導体からなり、
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度より小さい発光素子。
〔態様2〕
前記第1酸化物層は、無機酸化物からなる態様1に記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、無機酸化物からなる態様1に記載の発光素子。
〔態様3〕
前記第2酸化物層は、無機酸化物からなる態様1または2に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、無機酸化物からなる態様1または2に記載の発光素子。
〔態様4〕
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層に近い層は絶縁体からなる態様1~3の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層に近い層は絶縁体からなる態様1~3の何れかに記載の発光素子。
〔態様5〕
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層との界面に、電気双極子が形成されている態様1~4の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層との界面に、電気双極子が形成されている態様1~4の何れかに記載の発光素子。
〔態様6〕
前記電気双極子は、前記第2酸化物層から前記第1酸化物層に向かう向きの成分を含む双極子モーメントを有する態様5に記載の発光素子。
前記電気双極子は、前記第2酸化物層から前記第1酸化物層に向かう向きの成分を含む双極子モーメントを有する態様5に記載の発光素子。
〔態様7〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより遠い方の層である上層は少なくとも連続膜である態様1~6の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより遠い方の層である上層は少なくとも連続膜である態様1~6の何れかに記載の発光素子。
〔態様8〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2酸化物層の空隙率は、1%未満である態様1~7の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2酸化物層の空隙率は、1%未満である態様1~7の何れかに記載の発光素子。
〔態様9〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、少なくとも前記第1酸化物層は連続膜 である態様1~7の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、少なくとも前記第1酸化物層は連続膜 である態様1~7の何れかに記載の発光素子。
〔態様10〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第1酸化物層の空隙率は、1%未満である態様1~7、9の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第1酸化物層の空隙率は、1%未満である態様1~7、9の何れかに記載の発光素子。
〔態様11〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより近い方の層である下層の少なくとも上面は、グレインを含む態様1~10の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより近い方の層である下層の少なくとも上面は、グレインを含む態様1~10の何れかに記載の発光素子。
〔態様12〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより近い方の層である下層の少なくとも上面の一部が、多結晶化されている態様1~10の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより近い方の層である下層の少なくとも上面の一部が、多結晶化されている態様1~10の何れかに記載の発光素子。
〔態様13〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより近い方の層である下層は、島状に複数個形成されている態様1~6の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより近い方の層である下層は、島状に複数個形成されている態様1~6の何れかに記載の発光素子。
〔態様14〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより遠い方の層である上層は、非晶質の酸化物からなる態様1~13の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、前記基板からより遠い方の層である上層は、非晶質の酸化物からなる態様1~13の何れかに記載の発光素子。
〔態様15〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2酸化物層の少なくとも上面は、グレインを含む態様1~7、9、10、13の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2酸化物層の少なくとも上面は、グレインを含む態様1~7、9、10、13の何れかに記載の発光素子。
〔態様16〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2酸化物層の少なくとも上面の一部が、多結晶化されている態様1~7、9、10、13の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2酸化物層の少なくとも上面の一部が、多結晶化されている態様1~7、9、10、13の何れかに記載の発光素子。
〔態様17〕
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2酸化物層は、島状に複数個形成されている態様1~6の何れかに記載の発光素子。
前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1電極は、前記基板から前記第2電極より遠い方の層であり、かつ、前記発光層より上層であり、
前記第2電極は、前記基板から前記第1電極より近い方の層であり、かつ、前記発光層より下層であり、
前記第2酸化物層は、島状に複数個形成されている態様1~6の何れかに記載の発光素子。
〔態様18〕
前記第1酸化物層は、非晶質の酸化物からなる態様9、10、15~17の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、非晶質の酸化物からなる態様9、10、15~17の何れかに記載の発光素子。
〔態様19〕
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層は、前記第1電極と前記発光層との間に設けられ、
前記第1酸化物層は、p型半導体からなる態様1~11の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層は、前記第1電極と前記発光層との間に設けられ、
前記第1酸化物層は、p型半導体からなる態様1~11の何れかに記載の発光素子。
〔態様20〕
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含む態様19に記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含む態様19に記載の発光素子。
〔態様21〕
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む態様19または20に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む態様19または20に記載の発光素子。
〔態様22〕
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか一つからなる態様19または20に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか一つからなる態様19または20に記載の発光素子。
〔態様23〕
前記第2酸化物層は、Sr、La、Y、Si及びGeのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる態様19または20に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、Sr、La、Y、Si及びGeのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる態様19または20に記載の発光素子。
〔態様24〕
前記第2酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Sr、La、Y、Si及びGeのうちのいずれかである酸化物からなる態様19または20に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Sr、La、Y、Si及びGeのうちのいずれかである酸化物からなる態様19または20に記載の発光素子。
〔態様25〕
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記発光層との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含み、
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む発光素子。
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記発光層との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含み、
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含む発光素子。
〔態様26〕
前記第2酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差は、前記第1酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差より大きい態様19~25の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差は、前記第1酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差より大きい態様19~25の何れかに記載の発光素子。
〔態様27〕
前記第1酸化物層中の正孔密度は、前記第2酸化物層中の正孔密度より大きい態様19~26の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層中の正孔密度は、前記第2酸化物層中の正孔密度より大きい態様19~26の何れかに記載の発光素子。
〔態様28〕
前記第1酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルより小さく、
前記第2酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルより大きい態様19~27の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルより小さく、
前記第2酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルより大きい態様19~27の何れかに記載の発光素子。
〔態様29〕
前記第2酸化物層の膜厚は、0.2nm以上、5nm以下である態様19~28の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層の膜厚は、0.2nm以上、5nm以下である態様19~28の何れかに記載の発光素子。
〔態様30〕
前記第2酸化物層の膜厚は、0.8nm以上、3nm未満である態様29に記載の発光素子。
前記第2酸化物層の膜厚は、0.8nm以上、3nm未満である態様29に記載の発光素子。
〔態様31〕
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上90%以下である態様19~30の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上90%以下である態様19~30の何れかに記載の発光素子。
〔態様32〕
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上80%以下である態様31に記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上80%以下である態様31に記載の発光素子。
〔態様33〕
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上である態様19~32の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上である態様19~32の何れかに記載の発光素子。
〔態様34〕
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層は、前記発光層と前記第2電極との間に設けられ、
前記第2酸化物層は、n型半導体からなる態様1~11の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層は、前記発光層と前記第2電極との間に設けられ、
前記第2酸化物層は、n型半導体からなる態様1~11の何れかに記載の発光素子。
〔態様35〕
前記第2酸化物層は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、およびチタン酸ストロンチウムのうち、いずれか1つを含む態様34に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、およびチタン酸ストロンチウムのうち、いずれか1つを含む態様34に記載の発光素子。
〔態様36〕
前記第2酸化物層は、Zn、In、Sn、およびTiのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる態様34に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、Zn、In、Sn、およびTiのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる態様34に記載の発光素子。
〔態様37〕
前記第2酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Zn、In、Sn、およびTiのうちの、何れかである酸化物からなる態様34に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Zn、In、Sn、およびTiのうちの、何れかである酸化物からなる態様34に記載の発光素子。
〔態様38〕
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、および、これらの酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも1つを含む態様33~37の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、および、これらの酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも1つを含む態様33~37の何れかに記載の発光素子。
〔態様39〕
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、および、これらの酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか1つからなる態様33~37の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、および、これらの酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の何れか1つからなる態様33~37の何れかに記載の発光素子。
〔態様40〕
前記第1酸化物層は、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、Siのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる態様33~37の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、Siのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる態様33~37の何れかに記載の発光素子。
〔態様41〕
前記第1酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、およびSiのうちの、何れかである酸化物からなる態様33~37の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、およびSiのうちの、何れかである酸化物からなる態様33~37の何れかに記載の発光素子。
〔態様42〕
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第2電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第1グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第2グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第3グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第4グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第5グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化チタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第1グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化スズを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第2グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化ストロンチウムチタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第3グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化インジウムを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第4グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化亜鉛を含む場合には、前記第1酸化物層が前記第5グループの酸化物である発光素子。
アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第2電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第1グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第2グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第3グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第4グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第5グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化チタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第1グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化スズを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第2グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化ストロンチウムチタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第3グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化インジウムを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第4グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化亜鉛を含む場合には、前記第1酸化物層が前記第5グループの酸化物である発光素子。
〔態様43〕
前記第2酸化物層は、酸化亜鉛からなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化亜鉛からなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
〔態様44〕
前記第2酸化物層は、酸化チタンからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化チタンからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
〔態様45〕
前記第2酸化物層は、酸化インジウムからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化インジウムからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
〔態様46〕
前記第2酸化物層は、酸化スズからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化スズからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
〔態様47〕
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウムチタンからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウムチタンからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなる態様42に記載の発光素子。
〔態様48〕
前記第1酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差は、前記第2酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差より大きい態様33~47の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差は、前記第2酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差より大きい態様33~47の何れかに記載の発光素子。
〔態様49〕
前記第2酸化物層中の電子密度は、前記第1酸化物層中の電子密度より大きい態様33~48の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の電子密度は、前記第1酸化物層中の電子密度より大きい態様33~48の何れかに記載の発光素子。
〔態様50〕
前記第2酸化物層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力より大きく、
前記第1酸化物層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力より小さい態様33~49の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力より大きく、
前記第1酸化物層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力より小さい態様33~49の何れかに記載の発光素子。
〔態様51〕
前記第1酸化物層の膜厚は、0.2nm以上、5nm以下である態様33~50の何れかに記載の発光素子。
前記第1酸化物層の膜厚は、0.2nm以上、5nm以下である態様33~50の何れかに記載の発光素子。
〔態様52〕
前記第1酸化物層の膜厚は、0.8nm以上、3nm未満である態様51に記載の発光素子。
前記第1酸化物層の膜厚は、0.8nm以上、3nm未満である態様51に記載の発光素子。
〔態様53〕
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上95%以下である態様33~52の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上95%以下である態様33~52の何れかに記載の発光素子。
〔態様54〕
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上84%以下である態様53に記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上84%以下である態様53に記載の発光素子。
〔態様55〕
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上である態様33~54の何れかに記載の発光素子。
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上である態様33~54の何れかに記載の発光素子。
〔態様56〕
前記発光層と前記第2電極との間に設けられた第3酸化物層と、
前記第3酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第3酸化物層に接する第4酸化物層と、をさらに備え、
前記第4酸化物層はn型半導体からなり、
前記第4酸化物層中の酸素原子密度は、前記第3酸化物層中の酸素原子密度より小さい態様19~32の何れかに記載の発光素子。
前記発光層と前記第2電極との間に設けられた第3酸化物層と、
前記第3酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第3酸化物層に接する第4酸化物層と、をさらに備え、
前記第4酸化物層はn型半導体からなり、
前記第4酸化物層中の酸素原子密度は、前記第3酸化物層中の酸素原子密度より小さい態様19~32の何れかに記載の発光素子。
〔態様57〕
前記第4酸化物層中の酸素原子密度は、前記第3酸化物層中の酸素原子密度より小さい態様56に記載の発光素子。
前記第4酸化物層中の酸素原子密度は、前記第3酸化物層中の酸素原子密度より小さい態様56に記載の発光素子。
〔態様58〕
前記発光層は、量子ドット蛍光体を含む態様1~57の何れかに記載の発光素子。
前記発光層は、量子ドット蛍光体を含む態様1~57の何れかに記載の発光素子。
〔態様59〕
態様1~58の何れかに記載の発光素子を備えている発光装置。
態様1~58の何れかに記載の発光素子を備えている発光装置。
〔態様60〕
態様1~58の何れかに記載の発光素子が、基板に備えられている表示装置。
態様1~58の何れかに記載の発光素子が、基板に備えられている表示装置。
〔態様61〕
態様1~58の何れかに記載の発光素子が、基板に備えられている照明装置。
態様1~58の何れかに記載の発光素子が、基板に備えられている照明装置。
〔付記事項〕
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。
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。
本開示は、発光素子及び発光装置に利用することができる。
1 電気双極子
2 表示装置
3 バリア層
4 TFT層
5R、5G、5B 発光素子
6 封止層
10 基板
12 樹脂層
16、18、20 無機絶縁膜
21 平坦化膜
22 第1電極(アノード)
24c 第1波長領域の発光層(発光層)
24c’ 第2波長領域の発光層(発光層)
24c’’ 第3波長領域の発光層(発光層)
24d 電子輸送層(ETL)
25 第2電極(カソード)
35R、45R、55R、65R 発光素子
74a、74a’ 酸化物層(ETL)、第1酸化物層、第4酸化物層
74b、74b’ 酸化物層、第2酸化物層、第3酸化物層
74b’’、74b’’’ 酸化物層、第2酸化物層
80R~86R 発光素子
124a、124a’ 酸化物層(HTL)、第1酸化物層
124b、124b’ 酸化物層、第2酸化物層
124b’’、124b’’’ 酸化物層、第2酸化物層
IP1 酸化物層(HTL)のイオン化ポテンシャル
IP2 第1波長領域の発光層のイオン化ポテンシャル
IP3 酸化物層のイオン化ポテンシャル
EA1 酸化物層(ETL)の電子親和力
EA2 第1波長領域の発光層の電子親和力
EA3 酸化物層の電子親和力
2 表示装置
3 バリア層
4 TFT層
5R、5G、5B 発光素子
6 封止層
10 基板
12 樹脂層
16、18、20 無機絶縁膜
21 平坦化膜
22 第1電極(アノード)
24c 第1波長領域の発光層(発光層)
24c’ 第2波長領域の発光層(発光層)
24c’’ 第3波長領域の発光層(発光層)
24d 電子輸送層(ETL)
25 第2電極(カソード)
35R、45R、55R、65R 発光素子
74a、74a’ 酸化物層(ETL)、第1酸化物層、第4酸化物層
74b、74b’ 酸化物層、第2酸化物層、第3酸化物層
74b’’、74b’’’ 酸化物層、第2酸化物層
80R~86R 発光素子
124a、124a’ 酸化物層(HTL)、第1酸化物層
124b、124b’ 酸化物層、第2酸化物層
124b’’、124b’’’ 酸化物層、第2酸化物層
IP1 酸化物層(HTL)のイオン化ポテンシャル
IP2 第1波長領域の発光層のイオン化ポテンシャル
IP3 酸化物層のイオン化ポテンシャル
EA1 酸化物層(ETL)の電子親和力
EA2 第1波長領域の発光層の電子親和力
EA3 酸化物層の電子親和力
Claims (41)
- アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極及び前記第2電極の何れか一方と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層から遠い層は、半導体からなり、
前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度より小さいことを特徴とする発光素子。 - 前記第1酸化物層は、無機酸化物からなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層は、無機酸化物からなることを特徴とする請求項1または2に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層および前記第2酸化物層のうち、前記発光層に近い層は絶縁体からなることを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層と前記第2酸化物層との界面に、電気双極子が形成されていることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記電気双極子は、前記第2酸化物層から前記第1酸化物層に向かう向きの成分を含む双極子モーメントを有することを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
- 前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、少なくとも上層は連続膜であることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、下層の少なくとも上面は、グレインを含むことを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、下層の少なくとも上面の一部が、多結晶化されていることを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、下層は、島状に複数個形成されていることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1電極と、前記第2電極と、前記発光層と、前記第1酸化物層と、前記第2酸化物層とは、基板の一方側の面上に設けられており、
前記第1酸化物層と前記第2酸化物層のうち、上層は、非晶質の酸化物からなることを特徴とする請求項1から10の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1酸化物層および前記第2酸化物層は、前記第1電極と前記発光層との間に設けられ、
前記第1酸化物層は、p型半導体からなることを特徴とする請求項1~11の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項12に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層は、Sr、La、Y、Si及びGeのうち、いずれか1つ以上の元素を主成分として含む酸化物からなる請求項12または13に記載の発光素子。
- アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第1電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記発光層との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
前記第1酸化物層は、酸化ニッケル及び銅アルミニウム酸化物中の少なくとも一つを含み、
前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物中の少なくとも一つを含むことを特徴とする発光素子。 - 前記第2酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差は、前記第1酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差より大きいことを特徴とする請求項12~15の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層中の正孔密度は、前記第2酸化物層中の正孔密度より大きいことを特徴とする請求項12~16の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルより小さく、
前記第2酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルより大きいことを特徴とする請求項12~17の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第2酸化物層の膜厚は、0.2nm以上、5nm以下であることを特徴とする請求項12~18の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層の膜厚は、0.8nm以上、3nm未満であることを特徴とする請求項19に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上90%以下であることを特徴とする請求項12~20の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上80%以下であることを特徴とする請求項21に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層および前記第2酸化物層は、前記発光層と前記第2電極との間に設けられ、
前記第2酸化物層は、n型半導体からなることを特徴とする請求項1~11の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第2酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Zn、In、Sn、およびTiのうちの、何れかである酸化物からなることを特徴とする請求項23に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層は、酸素以外の最も多い元素が、Al、Ga、Ta、Zr、Hf、Mg、Ge、およびSiのうちの、何れかである酸化物からなることを特徴とする請求項23または24に記載の発光素子。
- アノードである第1電極と、
カソードである第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた発光層と、
前記第2電極と前記発光層との間に設けられた第1酸化物層と、
前記第1酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1酸化物層に接する第2酸化物層とを備え、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第1グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第2グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第3グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第4グループの酸化物であり、
酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つを含む酸化物は、第5グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化チタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第1グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化スズを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第2グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化ストロンチウムチタンを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第3グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化インジウムを含む場合には、前記第1酸化物層が前記第4グループの酸化物であり、
前記第2酸化物層が酸化亜鉛を含む場合には、前記第1酸化物層が前記第5グループの酸化物であることを特徴とする発光素子。 - 前記第2酸化物層は、酸化亜鉛からなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化シリコン、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることを特徴とする請求項26に記載の発光素子。 - 前記第2酸化物層は、酸化チタンからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることを特徴とする請求項26に記載の発光素子。 - 前記第2酸化物層は、酸化インジウムからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることを特徴とする請求項26に記載の発光素子。 - 前記第2酸化物層は、酸化スズからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることを特徴とする請求項26に記載の発光素子。 - 前記第2酸化物層は、酸化ストロンチウムチタンからなり、
前記第1酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及びこれら酸化物のカチオンを2種以上含む複合酸化物のうち、少なくとも一つからなることを特徴とする請求項26に記載の発光素子。 - 前記第1酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差は、前記第2酸化物層における伝導帯下端と価電子帯上端との間のエネルギー差より大きいことを特徴とする請求項23~31の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層中の電子密度は、前記第1酸化物層中の電子密度より大きいことを特徴とする請求項23~32の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力より大きく、
前記第1酸化物層の電子親和力は、前記発光層の電子親和力より小さいことを特徴とする請求項23~33の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記第1酸化物層の膜厚は、0.2nm以上、5nm以下であることを特徴とする請求項23~34の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第1酸化物層の膜厚は、0.8nm以上、3nm未満であることを特徴とする請求項35に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上95%以下であることを特徴とする請求項23~36の何れか1項に記載の発光素子。
- 前記第2酸化物層中の酸素原子密度は、前記第1酸化物層中の酸素原子密度の50%以上84%以下であることを特徴とする請求項37に記載の発光素子。
- 前記発光層と前記第2電極との間に設けられた第3酸化物層と、
前記第3酸化物層と前記第2電極との間に設けられ、前記第3酸化物層に接する第4酸化物層と、をさらに備え、
前記第4酸化物層はn型半導体からなり、
前記第4酸化物層中の酸素原子密度は、前記第3酸化物層中の酸素原子密度より小さいことを特徴とする請求項12~22の何れか1項に記載の発光素子。 - 前記発光層は、量子ドット蛍光体を含むことを特徴とする請求項1~39の何れか1項に記載の発光素子。
- 請求項1~40の何れか1項に記載の発光素子を備えていることを特徴とする発光装置。
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