WO2023073784A1 - 発光素子、表示装置 - Google Patents

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WO2023073784A1
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light
layer
electrode
emitting device
nanoparticle
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Inventor
吉裕 上田
峻之 中
Original Assignee
シャープディスプレイテクノロジー株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source

Definitions

  • the present invention relates to light-emitting elements and the like.
  • Patent Document 1 discloses a light-emitting device that includes a light-emitting layer containing quantum dots and a charge-transporting layer containing metal nanoparticles.
  • a light-emitting element includes a first electrode and a second electrode, a light-emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode, and a light-emitting layer between the light-emitting layer and the second electrode.
  • a charge functional layer disposed thereon, wherein the light-emitting layer is a quantum dot layer comprising a plurality of quantum dots; the charge functional layer comprises a nanoparticle layer comprising a plurality of nanoparticles; The average particle size of the particles is larger than the average particle size of the plurality of quantum dots.
  • the luminous efficiency of the light emitting element is enhanced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting element according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a graph showing the particle size distribution of multiple quantum dots in a quantum dot layer; 1 is a graph showing particle size distribution of a plurality of nanoparticles in a nanoparticle layer;
  • FIG. 4 is a band diagram of a light-emitting element; 4 is a graph showing the external quantum efficiency of a light emitting device; It is a cross-sectional schematic diagram which shows the effect
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the action of the light emitting device of Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the action of the light emitting device of Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a light-emitting element of a comparative example; 1 is a cross-sectional view showing the structure of a light-emitting element of Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the surface roughness (Rms) of a nanoparticle layer and a quantum dot layer. It is a schematic diagram which shows the structural example of a quantum dot. It is a schematic diagram which shows the structural example of a quantum dot.
  • 4 is a flow chart showing a method for manufacturing a light emitting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light emitting device according to Embodiment 1; 4 is a graph showing an example of particle size distribution in a nanoparticle solution; 4 is a graph showing an example of particle size distribution in a nanoparticle solution; 4 is a graph showing the relationship between the Mg composition and the minor axis in zinc magnesium oxide nanoparticles. 4 is a graph showing the relationship between Mg composition and density in zinc magnesium oxide nanoparticles.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the shape change of zinc magnesium oxide nanoparticles when the magnesium composition is increased.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting element according to Embodiment 2; FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light-emitting element according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting element according to Embodiment 3
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting element according to Embodiment 3
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device according to a fourth embodiment
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting device according to Embodiment 1.
  • the light-emitting element 10 according to the first embodiment includes a first electrode D1 and a second electrode D2, a light-emitting layer EM disposed between the first electrode D1 and the second electrode D2, and the first electrode D1 and the light-emitting layer EM. It comprises a charge functional layer T1 arranged therebetween and a charge functional layer T2 arranged between the light-emitting layer EM and the second electrode D2.
  • the second electrode D2 is positioned above the first electrode D1. That is, the second electrode D2 is formed in a later step than the first electrode D1.
  • the second electrode D2 is arranged at a position spatially farther than the first electrode D1 with respect to a pixel circuit substrate (described later) including a thin film transistor.
  • the first electrode D1 may be an anode
  • the second electrode D2 may be a cathode
  • the charge transport layer T2 may be an electron transport layer (ETL).
  • a hole injection layer (HIL) may be provided between the anode and the hole transport layer
  • an electron injection layer (EIL) may be provided between the cathode and the electron transport layer.
  • the light emitting layer EM has a quantum dot layer QL containing a plurality of quantum dots QD
  • the charge functional layer T2 has a nanoparticle layer NL containing a plurality of nanoparticles NP
  • the quantum dot layer QL and the nanoparticle layer NL next to each other.
  • the nanoparticle layer NL and the quantum dot layer QL may be in contact with each other.
  • the gap may be, for example, about 1 nm.
  • the light-emitting layer EM In the light-emitting layer EM, holes from the anode and electrons from the cathode recombine, and the excitons generated by the recombination return to the ground state to generate light. Recombination occurs in the emissive layer EM by applying a voltage (flowing charge) between the anode and cathode.
  • Quantum dot QDs may emit light with a wavelength corresponding to the bandgap as electroluminescence.
  • the bandgap varies depending on the particle size and composition of the quantum dot QDs.
  • the particle diameter of the quantum dots QD is, for example, 0.5 [nm] to 100 [nm], and may be 1.0 [nm] to 10 [nm].
  • the shape of the quantum dot QD is not limited to a spherical shape (circular cross-sectional shape). It may be a shape, a three-dimensional shape having surface unevenness, or a shape combining these three-dimensional shapes.
  • Quantum dot QDs may be semiconductor fine particles having a particle size of 100 nm or less, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, II-VI group semiconductor compounds such as CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, and HgTe; III-V group semiconductor compounds such as GaAs, GaP, InN, InAs, InP, and InSb; and IV group semiconductor compounds such as Si and Ge It may have at least one crystal selected.
  • the diameter of a circle having an area equal to the cross-sectional area of the nanoparticles NP can be used as the particle size of the nanoparticles NP, and the diameter of the circle having an area equal to the cross-sectional area of the quantum dots QD can be used as the particle size of the quantum dots QD. can.
  • metal oxide particles having an electron transport function can be used as the nanoparticles NP of the charge function layer T2.
  • the shape of the nanoparticles NP is not particularly restricted similarly to the quantum dots QD.
  • spherical circular cross-sectional shape
  • rod-like three-dimensional shape branch-like three-dimensional shape
  • elliptical spherical shape polyhedral shape
  • rod shape branched three-dimensional shape
  • surface unevenness A three-dimensional shape may be used, or a shape obtained by combining these three-dimensional shapes may be used.
  • the metal oxide constituting the nanoparticles NP may contain one or more metal elements selected from Group I and Group II, and the crystal structure of the metal oxide may be cubic or hexagonal.
  • the oxide may be zinc oxide, zinc magnesium oxide, or lithium zinc oxide.
  • the particle size of the nanoparticles NP may be, for example, 2.0 [nm] to 100 [nm].
  • FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of multiple quantum dots in the quantum dot layer.
  • FIG. 3 is a graph showing the particle size distribution of multiple nanoparticles in a nanoparticle layer.
  • the average particle diameter Pa of the plurality of nanoparticles NP in the nanoparticle layer NL is larger than the average particle diameter Qa of the plurality of quantum dots QD in the quantum dot layer QL.
  • Pa/Qa>1.5 may be satisfied.
  • P ⁇ >Pa/4 where P ⁇ is the standard deviation of the particle size distribution DP of the nanoparticles NP contained in the nanoparticle layer NL.
  • P ⁇ /Pa>Q ⁇ /Qa where Q ⁇ is the standard deviation of the particle size distribution DQ of the quantum dots included in the quantum dot layer QL. That is, the coefficient of variation of the particle size distribution DP may be larger than the coefficient of variation of the particle size distribution DQ.
  • the lower limit (smallest particle size) Pk of the particle size distribution DP of the nanoparticles contained in the nanoparticle layer NL may be 0.1 ⁇ Pa or more, 0.3 ⁇ Pa or more, or 0.5 ⁇ Pa or more. .
  • the mode (peak) of the particle size distribution DP is substantially the same as the average particle size Pa, and the maximum value of the particle size distribution DQ is Although the frequency is substantially the same as the average particle size Qa, it is not limited to this.
  • the particle size distributions DQ and DP in FIGS. 2 and 3 are obtained by, for example, observing the cross sections of the light-emitting layer EM and the charge transport layer T2 with a transmission electron microscope (TEM) or the like, and obtaining a plurality of (for example, 10 to 100) particles. It can be obtained by examining the particle size of the quantum dot QD and the particle size of a plurality of (for example, 10 to 100) nanoparticles NP. Since the mode of the particle size distribution DP>the mode of the particle size distribution DQ, it may be considered that the average particle size Pa>the average particle size Qa. In the cross-sectional TEM image, a plurality of discontinuous gaps may be present between the quantum dot layer QL and the nanoparticle layer NL, and these gaps may have non-uniform shapes.
  • TEM transmission electron microscope
  • FIG. 4 is a band diagram of a light-emitting element.
  • FIG. 5 is a graph showing the external quantum efficiency of a light emitting device.
  • the nanoparticle layer NL has a particle size distribution greater than or equal to that of the adjacent quantum dot layer QL. Contact points (charge transport paths) with the quantum dots QD are reduced.
  • the band structure changes as shown in FIG.
  • the electron injection barrier Eb expands as the CBM (bottom of the conduction band) of approaches the bulk state (becomes far from the vacuum level 0).
  • the quantum dots QD are used in the light-emitting layer EM, there is generally an excess of electrons, but both of these two effects act in the direction of suppressing electron injection from the second electrode D2 (cathode) to the light-emitting layer EM.
  • the carrier balance in the light emitting device 10 is improved, and the EQE (external quantum efficiency) is improved as indicated by the solid line in FIG.
  • the electron injection barrier Eb is the gap between the conduction band bottom (CBMq) of the quantum dot QD and the conduction band bottom (CBMp) of the ETL (nanoparticle NP).
  • CBMq and CBMp are negative values (unit: eV) with the vacuum level as the reference (0).
  • the charge transport layer T2 includes a plurality of nanoparticle layers NL, and the particle size distribution DP of each nanoparticle layer NL is substantially equal. Therefore, the charge transport layer T2 can be formed (described later) by applying the solution once and thermally curing it, and the adverse effect on the underlying quantum dot layer QL and the process cost can be suppressed. Furthermore, since the upper and lower interface areas (the surface areas on the D2 side and the EM side) of the charge transport layer T2 (ETL) are increased, the interlayer bonding strength is increased, and the occurrence of peeling and cracking is reduced.
  • FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram showing the action of the light-emitting element of the comparative example.
  • the average particle size of the nanoparticles (a to c) is equal to or less than the average particle size of the quantum dots (A to C), and the charge transport path (arrow ) is formed.
  • the nanoparticles a enter the gaps between the adjacent quantum dots A and B, and charge transport paths from the nanoparticles a to the quantum dots A and B are formed. Since quantum dot B also has a contact with nanoparticle b, a charge transport path from nanoparticle b to quantum dot B is also formed.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the action of the light emitting device of Embodiment 1.
  • the average particle size of the nanoparticles (NP1-NP3) is larger than the average particle size of the quantum dots (QD1-QD3).
  • Charge transport paths are formed through contacts between the nanoparticles (NP1 to NP3) and the quantum dots (QD1 to QD3), but the number of charge transport paths is smaller than that of the comparative example in FIG. less.
  • the nanoparticle NP1 has contact only with the quantum dot QD1 without entering the gap between the adjacent quantum dots QD1 and QD2.
  • a charge transport path is formed only from the nanoparticle NP1 to the quantum dot QD1.
  • the nanoparticle NP2 has contact only with the quantum dot QD3 without entering the gap between the adjacent quantum dots QD2 and QD3. Therefore, a charge transport path is formed only from the nanoparticle NP2 to the quantum dot QD3. Since the quantum dot QD2 does not have contact with any nanoparticle, no charge transport path to the quantum dot QD2 is formed.
  • FIG. 8 and 9 are cross-sectional views showing configuration examples of the light-emitting element of Embodiment 1.
  • small nanoparticles NPa having a particle size a that is less than half the average particle size of the nanoparticles (NP1 and NP2) are included.
  • NP1 and NP2 small nanoparticles NPa having a particle size a that is less than half the average particle size of the nanoparticles (NP1 and NP2) are included.
  • NP1 and NP2 small nanoparticles NPa having a particle size a that is less than half the average particle size of the nanoparticles
  • a charge transport path is formed between the nanoparticles NP1 and NP2 and the quantum dots QD via the nanoparticles NPa.
  • the contact points between the nanoparticles NP1/NP2 and the quantum dots QD can be reduced. can be done. That is, it is desirable that the lower limit particle size Pk of the nanoparticles NP contained in the nanoparticle layer NL is 1/2 or more of the average particle size Pa of the nanoparticles NP.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the surface roughness of the nanoparticle layer and the quantum dot layer. Since the interface between the quantum dot layer QL and the nanoparticle layer NL becomes uneven, the charge transport path from the charge transport layer T2 to the light emitting layer EM can be reduced. For example, when the surface roughness of the quantum dot layer QL is above a certain level, it may be considered that the interface between the quantum dot layer QL and the nanoparticle layer NL is uneven.
  • the surface roughness at the interface between the quantum dot layer QL and the nanoparticle layer NL may be obtained from the mean square roughness of the surface of the quantum dot layer QL.
  • the quantum dot layer QL has a root-mean-square roughness (Rms) of 2.5 nm or more.
  • the interface between the nanoparticle layer NL and the quantum dot layer QL may be regarded as uneven when the surface of the nanoparticle layer NL has a mean square roughness (Rms) ⁇ 2.5 nm.
  • the average particle diameter Qa of the quantum dots QD included in the quantum dot layer QL and the average particle diameter Pa of the nanoparticles NP included in the nanoparticle layer NL satisfy Pa ⁇ Qa
  • the surface roughness (Rms) of the nanoparticle layer NL>the surface roughness (Rms) of the quantum dot layer QL the surface area of the nanoparticle layer NL on the side of the quantum dot layer QL is increased. and the quantum dot layer QL become uneven.
  • the nanoparticle layer on the second electrode D2 side has the same shape, the surface area on the second electrode D2 side can also be increased. With the above configuration, the interface between the quantum dot layer QL and the nanoparticle layer NL becomes uneven, so the charge transport path from the charge transport layer T2 to the light emitting layer EM can be reduced, and the carrier balance can be improved. .
  • particle diameter A core diameter C
  • the shell does not necessarily have to completely cover the core, and may be formed on even a portion of the core.
  • a ligand may be arranged on the surface of the quantum dot QD. Placing ligands on the quantum dot QDs enhances the dispersibility of the quantum dot QDs in solution and also deactivates surface defects. Since the light-emitting layer EM contains the quantum dots QD and a compound that can be a ligand, it can be considered that the ligand is adsorbed (coordinated) to the surface of the quantum dots QD.
  • FIG. 13 is a flow chart showing a method for manufacturing a light emitting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 14A and 14B are cross-sectional views showing the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment.
  • the first electrode D1 is formed in step S1
  • the first charge transport layer T1 is formed in step S2
  • the light emitting layer EM is formed in step S3
  • the second charge transport layer T2 is formed in step S4.
  • a second electrode D2 is formed in step S5.
  • An HTL hole transport layer
  • ETL electron transport layer
  • the ETL may be formed in step S2 and the HTL may be formed in step S4 (in case of reverse structure).
  • step S2 for example, a solution in which the HTL material poly-TPD is dispersed in a chlorobenzene solvent is applied, and the solvent is removed.
  • a hole injection layer eg, comprising NiO, PEDOT:PSS, or MoO3 .
  • step S3 for example, as shown in FIG. 14, a step of applying a solution containing quantum dots QD and a solvent (eg, octane) onto the first charge transport layer T1 (HTL) and removing the solvent is performed. Thereby, the light emitting layer EM including the quantum dot layer QL is formed.
  • a solvent eg, octane
  • step S4 nanoparticles NP (e.g., ZnO nanoparticles, which are ETL materials) with a larger average particle size than the quantum dot QDs were dispersed in a solvent (ethanol, methanol, IPA, octane, DMSO, DMF, water, etc.).
  • a step of applying a solution (nanoparticle solution) onto the light-emitting layer EM and removing the solvent is performed. Thereby, a plurality of nanoparticle layers NL having a similar particle size distribution are formed.
  • the average particle size of the nanoparticles NP does not change in the thickness direction (y direction), so the charge transport layer T2 can be formed by applying the solution once and thermally curing it.
  • 15 and 16 are graphs showing examples of particle size distribution in nanoparticle solutions.
  • the particle size lower limit Pk is 3.2 [nm]
  • the average particle size Pa is 7.9 [nm]
  • the standard deviation P ⁇ is 3.5 [nm]. It can be seen that it is.
  • the particle size lower limit Pk is 2.8 [nm]
  • the average particle size Pa is 6.5 [nm]
  • the standard deviation P ⁇ is 2.4 [nm]. It can be seen that it is.
  • the nanoparticle solution of FIG. 16 may be used when the average particle diameter of the quantum dots QD in the quantum dot layer QL is 6.0 [nm] or less.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the Mg composition and the minor axis (C-axis) in zinc magnesium oxide nanoparticles.
  • FIG. 18 is a graph showing the relationship between Mg composition and density in magnesium zinc oxide nanoparticles.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing changes in the shape of zinc magnesium oxide nanoparticles when the magnesium composition is increased. From FIGS. 17 to 19, in the zinc magnesium oxide nanoparticles, increasing the Mg composition increases the short axis (C axis) (from an ellipsoidal shape to a spherical shape) and significantly reduces the density ( 5.68 g/cm 3 to 3.25 g/cm 3 ).
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light-emitting element according to Embodiment 2.
  • the nanoparticles NP may be zinc magnesium oxide (mixed crystal) containing Zn and Mg, and the nanoparticles NP have shape anisotropy, for example, a shape of revolution (eg, elliptical spherical).
  • the composition ratio (molar ratio) of Mg to Zn may be 0.015 (Mg composition ratio of 0.6%) to 1.5 (Mg composition ratio of 60%).
  • Mg which is a light element
  • the nanoparticles NP move along the long axis and in the thickness direction of the base layer (light-emitting layer EM) due to the decrease in inertial force and the increase in viscosity resistance with the solvent due to the increase in size. It becomes easier to adhere when it is tilted so that the angle between the Also, the long axis can rotate freely in the plane.
  • the nanoparticles NP may be lithium zinc oxide (mixed crystal) containing Zn and Li.
  • the nanoparticles NP may be mixed crystals of metal oxides containing Zn, Mg and Li.
  • light elements other than Mg and Li Na (sodium), K (potassium), or Ca (calcium) may be used.
  • the angle ⁇ (particle tilt angle) formed by the long axis and the normal direction of the second electrode D2 (thickness direction Y of the light-emitting layer EM) is 39° or more.
  • a plurality of nanoparticle NPs may be included. In this case, contact points between both layers (NL and QL) are effectively reduced, and carrier balance is improved.
  • the number ratio of particles having a particle tilt angle ⁇ of 45° or more may be greater than the number ratio of particles having a particle tilt angle ⁇ of less than 45°.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing another configuration example of the light emitting element according to the second embodiment.
  • the nanoparticles NP have a longitudinal shape (e.g., an ellipsoidal shape)
  • the minor axis size of the particles NP may be smaller than the average particle size of the quantum dots QD.
  • the contacts of both layers (NL and QL) are effectively reduced.
  • FIG. 22 and 23 are cross-sectional views showing configuration examples of light-emitting elements according to the third embodiment.
  • the average particle size of the nanoparticles NP does not change in the stacking direction (y direction) of the nanoparticle layers, but the present invention is not limited to this.
  • the average particle size of the nanoparticle layer NL adjacent to the quantum dot layer QL may be larger than the average particle size of the nanoparticle layer NL adjacent to the second electrode D2. Further, as shown in FIG.
  • the average particle size of the nanoparticle layer NL adjacent to the quantum dot layer QL (>the average particle size of the quantum dots QD) is defined as the average particle size of the nanoparticle layer NL adjacent to the second electrode D2. It may be smaller than the diameter.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a display device according to a fourth embodiment; FIG.
  • the display device 20 includes a red light emitting element 10r, a green light emitting element 10g, and a blue light emitting element 10b.
  • the light emitting elements 10r, 10g, and 10b are formed on a drive substrate 7 (for example, a pixel circuit substrate including TFTs) and partitioned by an insulating partition wall 8.
  • the driving substrate 7 is provided with pixel circuits PC corresponding to the light emitting elements 10r, 10g, and 10b, respectively.
  • the first electrode D1 may be the anode.
  • the anode (D1) is formed individually (island-like) for each light-emitting element.
  • the charge function layer T1 hole transport layer
  • the electron transport layer containing nanoparticles NP and the cathode D2 may be formed in common for the light emitting elements 10r, 10g, and 10b.
  • the anode and cathode contain a conductive material, and at least one may be a transparent electrode.
  • the electrode closer to the display surface (viewing surface) of the anode and the cathode may be the transparent electrode, and the electrode farther from the display surface may be the reflective electrode.
  • both the anode and cathode may be transparent electrodes.
  • the transparent electrode can be formed from a light transmissive conductive material.
  • the reflective electrode can be formed from a light-reflective conductive material, and may be a laminate of a light-transmissive conductive material and a light-reflective conductive material.
  • the quantum dot QDs of the light-emitting elements 10r, 10g, and 10b may have different core particle sizes and different core materials.
  • the bandgap of the quantum dot QD of the light emitting element 10r ⁇ the bandgap of the quantum dot QD of the light emitting element 10g ⁇ the quantum dot QD of the light emitting element 10b may be satisfied.
  • the light emitting elements 10r, 10g, and 10b are the light emitting elements 10 of the second embodiment, but the present invention is not limited to this. Any light emitting element 10 of Embodiments 1 to 3 may be applied.
  • Light emitting element 20 Display device D1 First electrode D2 Second electrodes T1 and T2 Charge transport layer EM Light emitting layer QD Quantum dot QL Quantum dot layer NP Nanoparticle NL Nanoparticle layer DQ Quantum dot particle size distribution DP Nanoparticle particle size Distribution Qa Average particle size of quantum dots Pa Average particle size of nanoparticles

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

第１電極（Ｄ１）および第２電極（Ｄ２）と、第１電極（Ｄ１）および第２電極（Ｄ２）の間に配された発光層（ＱＬ）と、発光層および第２電極の間に配された電荷機能層（Ｔ２）とを備え、発光層（ＥＭ）は、複数の量子ドット（ＱＤ）を含む量子ドット層（ＱＬ）を有し、電荷機能層（Ｔ２）は、複数のナノ粒子（ＮＰ）を含むナノ粒子層（ＮＬ）を有し、複数のナノ粒子の平均粒径は、複数の量子ドットの平均粒径よりも大きい。

Description

発光素子、表示装置
　本発明は、発光素子等に関する。
　特許文献１には、量子ドットを含む発光層と金属ナノ粒子を含む電荷輸送層とを備える発光素子が開示されている。
日本国公表特許公報「特表２０２１－５２３５３０号」
　従来の発光素子においては発光効率を高める余地がある。
　本発明の一態様に係る発光素子は、第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された電荷機能層とを備え、前記発光層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層であり、前記電荷機能層は、複数のナノ粒子を含むナノ粒子層を有し、前記複数のナノ粒子の平均粒径は、前記複数の量子ドットの平均粒径よりも大きい。
　本発明の一態様によれば、発光素子の発光効率が高められる。
実施形態１にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 量子ドット層における複数の量子ドットの粒径分布を示すグラフである。 ナノ粒子層における複数のナノ粒子の粒径分布を示すグラフである。 発光素子のバンド図である。 発光素子の外部量子効率を示すグラフである。 比較例の発光素子の作用を示す断面模式図である。 実施形態１の発光素子の作用を示す断面模式図である。 比較例の発光素子の構成を示す断面図である。 実施形態１の発光素子の構成を示す断面図である。 ナノ粒子層と量子ドット層の表面粗さ（Ｒｍｓ）を示す模式図である。 量子ドットの構成例を示す模式図である。 量子ドットの構成例を示す模式図である。 実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示すフローチャートである。 実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示す断面図である。 ナノ粒子溶液における粒径分布の例を示すグラフである。 ナノ粒子溶液における粒径分布の例を示すグラフである。 酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子におけるＭｇ組成と短軸との関係を示すグラフである。 酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子におけるＭｇ組成と密度との関係を示すグラフである。 酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子においてマグネシウム組成を増やした場合のナノ粒子の形状変化を示す模式図である。 実施形態２にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 実施形態２にかかる発光素子の別構成例を示す断面図である。 実施形態３にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 実施形態３にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。 実施形態４にかかる表示装置の構成例を示す断面図である。
　〔実施形態１〕
　図１は実施形態１にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。実施形態１にかかる発光素子１０は、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２と、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２の間に配された発光層ＥＭと、第１電極Ｄ１および発光層ＥＭの間に配された電荷機能層Ｔ１と、発光層ＥＭおよび第２電極Ｄ２の間に配された電荷機能層Ｔ２とを備える。第２電極Ｄ２は、第１電極Ｄ１よりも上層に位置する。すなわち、第２電極Ｄ２は、第１電極Ｄ１よりも時間的に後の工程で形成される。例えば、第２電極Ｄ２は、薄膜トランジスタを含む画素回路基板（後述）に対して、第１電極Ｄ１よりも空間的に遠い位置に配される。
第１電極Ｄ１がアノード、第２電極Ｄ２がカソード、電荷輸送層Ｔ２が電子輸送層（ＥＴＬ）であってもよい。アノードと正孔輸送層との間に正孔注入層（ＨＩＬ）を備えてもよく、カソードと電子輸送層との間に電子注入層（ＥＩＬ）を備えてもよい。
　発光層ＥＭは、複数の量子ドットＱＤを含む量子ドット層ＱＬを有し、電荷機能層Ｔ２は、複数のナノ粒子ＮＰを含むナノ粒子層ＮＬを有し、量子ドット層ＱＬとナノ粒子層ＮＬとが隣り合う。ナノ粒子層ＮＬと量子ドット層ＱＬとが接していてもよい。例えば、ナノ粒子層ＮＬと量子ドット層ＱＬとの間に隙間があっても良い。隙間は例えば、１ｎｍ程度であってもよい。また、量子ドット層ＱＬとナノ粒子層ＮＬとの間に、不連続な複数の隙間が存在し、これら隙間の形状が不均一な形状であってもよい。
　発光層ＥＭでは、アノードからの正孔とカソードからの電子とが再結合し、再結合により生じた励起子が基底状態に戻ることで光が生じる。アノードとカソードとの間に電圧を印加する（電荷を流す）ことによって、発光層ＥＭで再結合が生じる。
　量子ドットＱＤとして、発光機能を有する半導体ナノ結晶粒子を用いることができる。量子ドットＱＤが、エレクトロルミネセンスとしてバンドギャップに対応する波長の光を放出してもよい。バンドギャップは、量子ドットＱＤの粒径および組成に応じて変化する。量子ドットＱＤの粒径は、例えば、０．５〔ｎｍ〕～１００〔ｎｍ〕であり、１．０〔ｎｍ〕～１０〔ｎｍ〕であってもよい。量子ドットＱＤの形状は、球状（円状の断面形状）に限定されず、例えば、多角形状の断面形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、楕円球状、多面体状、ロッド状、分岐立体形状、あるいは表面凹凸を有する立体形状であってもよく、これら立体を組み合わせた形状でもよい。量子ドットＱＤは、１００ｎｍ以下の粒径を有する半導体微粒子であってもよく、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ等のＩＩ－ＶＩ族半導体化合物、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ等のＩＩＩ－Ｖ族半導体化合物、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体化合物から選択される少なくとも１つの結晶を有していてもよい。ナノ粒子ＮＰの断面積と等面積の円の直径をナノ粒子ＮＰの粒径とすることができ、量子ドットＱＤの断面積と等面積の円の直径を量子ドットＱＤの粒径とすることができる。
　電荷機能層Ｔ２のナノ粒子ＮＰとして、例えば、電子輸送機能を有する金属酸化物粒子を用いることができる。ナノ粒子ＮＰの形状は、量子ドットＱＤと同様に特に制約されない。球状（円状の断面形状）に限定されず、例えば、多角形状の断面形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、楕円球状、多面体状、ロッド状、分岐立体形状、あるいは表面凹凸を有する立体形状であってもよく、これら立体を組み合わせた形状でもよい。ナノ粒子ＮＰを構成する金属酸化物は、Ｉ族およびＩＩ族から選択される１種以上の金属元素を含んでもよく、金属酸化物の結晶構造が立方晶または六方晶であってもよく、金属酸化物が、酸化亜鉛であってもよいし、酸化亜鉛マグネシウムであってもよいし、酸化亜鉛リチウムであってもよい。ナノ粒子ＮＰの粒径は、例えば、２．０〔ｎｍ〕～１００〔ｎｍ〕であってもよい。
　図２は、 量子ドット層における複数の量子ドットの粒径分布を示すグラフである。図３は、ナノ粒子層における複数のナノ粒子の粒径分布を示すグラフである。図１～図３に示すように、本実施形態では、ナノ粒子層ＮＬにおける複数のナノ粒子ＮＰの平均粒径Ｐａは、量子ドット層ＱＬにおける複数の量子ドットＱＤの平均粒径Ｑａよりも大きい。例えば、Ｐａ／Ｑａ＞１．５であってもよい。
　ナノ粒子層ＮＬに含まれるナノ粒子ＮＰの粒径分布ＤＰの標準偏差をＰσとして、Ｐσ＞Ｐａ／４であってもよい。量子ドット層ＱＬに含まれる量子ドットの粒径分布ＤＱの標準偏差をＱσとして、Ｐσ／Ｐａ＞Ｑσ／Ｑａであってもよい。すなわち、粒径分布ＤＰの変動係数が粒径分布ＤＱの変動係数よりも大きくてもよい。ナノ粒子層ＮＬに含まれるナノ粒子の粒径分布ＤＰの下限（最小の粒径）Ｐｋが、０．１×Ｐａ以上あるいは０．３×Ｐａ以上または０．５×Ｐａ以上であってもよい。
　図２および図３では、粒径分布ＤＰ・ＤＱが正規分布に近いため、粒径分布ＤＰの最頻値（ピーク）が平均粒径Ｐａと実質的に同一であり、粒径分布ＤＱの最頻値が平均粒径Ｑａと実質的に同一であるが、これに限定されるものではない。
　図２および図３の粒径分布ＤＱ・ＤＰは、例えば、発光層ＥＭおよび電荷輸送層Ｔ２の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等で観察し、複数（例えば、１０個～１００個）の量子ドットＱＤの粒径と、複数（例えば、１０個～１００個）のナノ粒子ＮＰの粒径とを調べることで得ることができる。粒径分布ＤＰの最頻値＞粒径分布ＤＱの最頻値であることをもって、平均粒径Ｐａ＞平均粒径Ｑａであるとみなしてもよい。断面ＴＥＭ像において、量子ドット層ＱＬおよびナノ粒子層ＮＬの間に不連続な複数の隙間が存在し、これら隙間の形状が不均一な形状であってもよい。
　図４は発光素子のバンド図である。図５は発光素子の外部量子効率を示すグラフである。図１～図３に示す発光素子１０では、ナノ粒子層ＮＬが、隣り合う量子ドット層ＱＬ以上の粒径分布をもつため、両者（ＮＬ・ＱＬ）の界面は不均一となり、ナノ粒子ＮＰと量子ドットＱＤとの接点（電荷輸送パス）が減少する。
　さらに、ナノ粒子層ＮＬの平均粒径Ｐａを（量子ドット層ＱＬの平均粒径Ｑａよりも）大きくしているため、図４のようなバンド構造の変化が生じ、電荷輸送層Ｔ２（ＥＴＬ）のＣＢＭ（伝導帯下端）がバルク状態に近づく（真空準位０から遠くなる）ことで電子注入障壁Ｅｂが拡大する。量子ドットＱＤを発光層ＥＭに用いた場合は一般に電子過多となるが、これら２つの作用はいずれも第２電極Ｄ２（カソード）から発光層ＥＭへの電子注入を抑制する方向に働く。この結果、発光素子１０におけるキャリアバランスが改善し、図５の実線に示すようにＥＱＥ（外部量子効率）が向上する。
　図４において、電子注入障壁Ｅｂは、量子ドットＱＤの伝導帯下端（ＣＢＭｑ）と、ＥＴＬ（ナノ粒子ＮＰ）の伝導帯下端（ＣＢＭｐ）とのギャップである。ＣＢＭｑおよびＣＢＭｐは、真空準位を基準（０）とする負の値（単位：ｅＶ）である。ナノ粒子ＮＰの平均粒径Ｐａを大きくする（バルク状態に近づける）ことで、ＣＢＭｐが深くなり、電子注入障壁Ｅｂが拡大する。
　発光素子１０では、電荷輸送層Ｔ２が複数のナノ粒子層ＮＬを含み、各ナノ粒子層ＮＬの粒径分布ＤＰが実質的に等しい。このため、１回の溶液塗布および熱硬化で電荷輸送層Ｔ２を形成することができ（後述）、下層である量子ドット層ＱＬへの悪影響およびプロセスコストが抑えられる。さらに、電荷輸送層Ｔ２（ＥＴＬ）の上下界面の面積（Ｄ２側およびＥＭ側の表面積）が拡大するため、層間接合力が増加し、剥離やクラックの発生が低減する。
　図６は、比較例の発光素子の作用を示す断面模式図である。この比較例では、ナノ粒子（ａ～ｃ）の平均粒径が量子ドット（Ａ～Ｃ）の平均粒径以下であり、ナノ粒子と量子ドットとの接点を介する電荷輸送パス（図中の矢印で示す）が形成される。図６では、隣り合う量子ドットＡおよび量子ドットＢの隙間にナノ粒子ａが入り込み、ナノ粒子ａから量子ドットＡおよび量子ドットＢへ電荷輸送パスが形成される。量子ドットＢは、ナノ粒子ｂとも接点を有するため、ナノ粒子ｂから量子ドットＢへ電荷輸送パスも形成される。
　図７は、実施形態１の発光素子の作用を示す断面模式図である。実施形態１では、ナノ粒子（ＮＰ１～ＮＰ３）の平均粒径が、量子ドット（ＱＤ１～ＱＤ３）の平均粒径よりも大きい。ナノ粒子（ＮＰ１～ＮＰ３）と量子ドット（ＱＤ１～ＱＤ３）との接点を介する電荷輸送パス（図中の矢印で示す）が形成されるが、電荷輸送パスの数は図６の比較例と比べて少ない。例えば、ナノ粒子ＮＰ１は隣り合う量子ドットＱＤ１・ＱＤ２間の隙間に入り込むことなく、量子ドットＱＤ１のみと接点を有する。そのため、ナノ粒子ＮＰ１から量子ドットＱＤ１のみに電荷輸送パスが形成される。同様に、ナノ粒子ＮＰ２は隣り合う量子ドットＱＤ２・ＱＤ３間の隙間に入り込むことなく、量子ドットＱＤ３のみと接点を有する。そのため、ナノ粒子ＮＰ２から量子ドットＱＤ３のみに電荷輸送パスが形成される。なお、量子ドットＱＤ２は、何れのナノ粒子との接点を有しないため、量子ドットＱＤ２への電荷輸送パスは形成されない。
　図８および図９は、実施形態１の発光素子の構成例を示す断面図である。図８では、ナノ粒子（ＮＰ１・ＮＰ２）の平均粒径の１／２以下の粒径ａをもつ小さいナノ粒子ＮＰａが含まれる。この場合、隣り合うナノ粒子ＮＰ１・ＮＰ２の隙間に小さいナノ粒子ＮＰａが入り込むため、ナノ粒子ＮＰａを介してナノ粒子ＮＰ１・ＮＰ２と量子ドットＱＤとの間に電荷輸送パスが形成される。図９では、ナノ粒子（ＮＰ１・ＮＰ２）の平均粒径の１／２以下の粒径をもつ小さいナノ粒子が含まれないため、ナノ粒子ＮＰ１・ＮＰ２と量子ドットＱＤとの接点を減少させることができる。すなわち、ナノ粒子層ＮＬに含まれるナノ粒子ＮＰの粒径下限値Ｐｋは、ナノ粒子ＮＰの平均粒径Ｐａの１／２以上とすることが望ましい。
　図１０はナノ粒子層および量子ドット層の表面粗さを示す模式図である。量子ドット層ＱＬとナノ粒子層ＮＬとの界面が不均一となることから、電荷輸送層Ｔ２から発光層ＥＭへの電荷輸送パスを減少させることができる。例えば、量子ドット層ＱＬの表面粗さが一定以上である場合を、量子ドット層ＱＬとナノ粒子層ＮＬとの界面が不均一であるとみなしてよい。例えば、量子ドット層ＱＬの表面の粗さに依存してナノ粒子層ＮＬの粗さが規定される傾向があることを考慮して、量子ドット層ＱＬとナノ粒子層ＮＬとの界面における表面粗さは、量子ドット層ＱＬの表面の平均二乗粗さで求めても良い。好適には、量子ドット層ＱＬの平均二乗粗さ（Ｒｍｓ）は、２．５ｎｍ以上である。
上記に限らず、ナノ粒子層ＮＬの表面が平均二乗粗さ（Ｒｍｓ）≧２．５ｎｍのときに、ナノ粒子層ＮＬと量子ドット層ＱＬとの界面が不均一であるとみなしてもよい。
　なお、ナノ粒子層の平均二乗粗さ（Ｒｍｓ）は、ＴＥＭ等によるＥＴＬ断面において、平均線をｘ軸とした粗さ曲線ｙ＝Ｆｐ（ｘ）の二乗を単位長さＬだけ積分した積分値をＬで除して得られる平均値の平方根として求めることができる。量子ドット層ＱＬの平均二乗粗さ（Ｒｍｓ）は、ＴＥＭ等による発光層断面において、平均線をｘ軸とした粗さ曲線ｙ＝Ｆｑ（ｘ）の二乗を単位長さＬだけ積分した積分値をＬで除して得られる平均値の平方根として求めることができる。
　他にも、量子ドット層ＱＬに含まれる量子ドットＱＤの平均粒径Ｑａの大きさと、ナノ粒子層ＮＬに含まれるナノ粒子ＮＰの平均粒径Ｐａの大きさとにおいて、Ｐａ≧Ｑａである場合、ナノ粒子層ＮＬの表面粗さ（Ｒｍｓ）＞量子ドット層ＱＬの表面粗さ（Ｒｍｓ）とすることで、ナノ粒子層ＮＬの、量子ドット層ＱＬ側の表面積が拡大するため、ナノ粒子層ＮＬと量子ドット層ＱＬとの界面が不均一となる。また、第２電極Ｄ２側のナノ粒子層も同様の形態とすれば、第２電極Ｄ２側の表面積も増加させることができる。
上記の構成により、量子ドット層ＱＬとナノ粒子層ＮＬとの界面が不均一となることから、電荷輸送層Ｔ２から発光層ＥＭへの電荷輸送パスを減少させ、キャリアバランスを向上させることができる。
　図１１および図１２は、量子ドットの構成例を示す模式図である。図１１に示すように、量子ドットＱＤは、コアシェル構造（粒径Ａ＞コア径Ｃ）であってもよいし、シェルレス（シェルがなく、コアが露出する）構造（粒径Ａ＝コア径Ｃ）であってもよい。量子ドットＱＤをコアシェル構造とすることで、表面欠陥が少なくなり、欠陥準位での非発光再結合が生じ難くなる。これにより、発光効率が向上する。なお、シェルは必ずしもコアを完全に覆う必要はなく、コア上の一部にでも形成されていればよい。
　図１２に示すように、量子ドットＱＤの表面にリガンドが配されていてもよい。量子ドットＱＤにリガンドを配することで、溶液内での量子ドットＱＤの分散性が高まり、また、表面欠陥が不活性化される。なお、発光層ＥＭに量子ドットＱＤとリガンドになり得る化合物とが含まれていることで、量子ドットＱＤの表面にリガンドが吸着（配位）しているとみなすことができる。
　図１３は、実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示すフローチャートである。図１４は実施形態１にかかる発光素子の製造方法を示す断面図である。図１３では、ステップＳ１で第１電極Ｄ１を形成し、ステップＳ２で第１電荷輸送層Ｔ１を形成し、ステップＳ３で発光層ＥＭを形成し、ステップＳ４で第２電荷輸送層Ｔ２を形成し、ステップＳ５で第２電極Ｄ２を形成する。ステップＳ２でＨＴＬ（正孔輸送層）を形成し、ステップＳ４でＥＴＬ（電子輸送層）を形成してもよい（順構造の場合）。ステップＳ２でＥＴＬを形成し、ステップＳ４でＨＴＬを形成してもよい（逆構造の場合）。
　順構造の場合は、ステップＳ２において、例えば、ＨＴＬ材料であるｐｏｌｙ－ＴＰＤをクロロベンゼン溶媒に分散させた溶液を塗布し、溶媒を除去する工程を行う。ステップＳ１とステップＳ２との間に、正孔注入層（例えば、ＮｉＯ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、あるいはＭｏＯ３を含む）を形成してもよい。
　ステップＳ３では、例えば図１４に示すように、量子ドットＱＤおよび溶媒（例えば、オクタン）を含む溶液を、第１電荷輸送層Ｔ１（ＨＴＬ）上に塗布し、溶媒を除去する工程を行う。これにより、量子ドット層ＱＬを含む発光層ＥＭが形成される。
　ステップＳ４では、量子ドットＱＤよりも平均粒径の大きなナノ粒子ＮＰ（例えば、ＥＴＬ材料であるＺｎＯナノ粒子）を溶媒（エタノール, メタノール, ＩＰＡ, オクタン, ＤＭＳＯ, ＤＭＦ, 水等）に分散させた溶液（ナノ粒子溶液）を、発光層ＥＭ上に塗布し、溶媒を除去する工程を行う。これにより、同様の粒径分布をもつ複数のナノ粒子層ＮＬが形成される。電荷輸送層Ｔ２ではナノ粒子ＮＰの粒径平均が厚み方向（ｙ方向）に変化しないため、１回の溶液塗布および熱硬化で電荷輸送層Ｔ２を形成することができる。
　図１５および図１６は、ナノ粒子溶液における粒径分布の例を示すグラフである。図１５のナノ粒子溶液では、ナノ粒子の粒径分布について、粒径下限Ｐｋが３．２〔ｎｍ〕、平均粒径Ｐａが７．９〔ｎｍ〕、標準偏差Ｐσが３．５〔ｎｍ〕であることがわかる。図１６のナノ粒子溶液では、ナノ粒子の粒径分布について、粒径下限Ｐｋが２．８〔ｎｍ〕、平均粒径Ｐａが６．５〔ｎｍ〕、標準偏差Ｐσが２．４〔ｎｍ〕であることがわかる。量子ドット層ＱＬにおける量子ドットＱＤの平均粒径が７．５〔ｎｍ〕以下の場合に図１５のナノ粒子溶液を用いてもよい。量子ドット層ＱＬにおける量子ドットＱＤの平均粒径が６．０〔ｎｍ〕以下の場合に図１６のナノ粒子溶液を用いてもよい。
　〔実施形態２〕
　図１７は、酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子におけるＭｇ組成と短軸（Ｃ軸）との関係を示すグラフである。図１８は、酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子におけるＭｇ組成と密度との関係を示すグラフである。図１９は、酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子においてマグネシウム組成を増やした場合のナノ粒子の形状変化を示す模式図である。図１７～図１９から、酸化亜鉛マグネシウムのナノ粒子においては、Ｍｇ組成を増やすことで、短軸（Ｃ軸）が大きくなり（楕円球状から真球状に近くなり）、密度が大幅に小さくなる（５．６８ｇ／ｃｍ３から３．２５ｇ／ｃｍ３あたりまで）ことがわかる。
　図２０は実施形態２にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。発光素子１０では、ナノ粒子ＮＰが、ＺｎおよびＭｇを含む酸化亜鉛マグネシウム（混晶）でもよく、ナノ粒子ＮＰが形状異方性、例えば、長軸および短軸を含む回転体状（例えば、楕円球状）であってもよい。Ｚｎに対するＭｇの組成比（モル比）は、０．０１５（Ｍｇの組成割合０．６％）～１．５（Ｍｇの組成割合６０％）であってもよい。ナノ粒子ＮＰに軽元素であるＭｇを含有させることで、ナノ粒子ＮＰの密度を小さくすることができる。
　低密度の酸化マグネシウム亜鉛のナノ粒子を含む溶液を塗布した場合、慣性力低下およびサイズアップによる溶媒との粘性抵抗増大によって、ナノ粒子ＮＰが、長軸と下地層（発光層ＥＭ）の厚み方向との角度が大きくなるように傾斜して（倒れた状態）で付着し易くなる。また、長軸は面内で自由に回転できる。これらは形状異方性と低密度を同時に実現できるナノ粒子ＮＰに特有の現象であり、いずれもナノ粒子層ＮＬと量子ドット層ＱＬとの界面において両層の接点（電子輸送パス）を低減する効果がある。これにより、発光素子１０のキャリアバランスが改善され、ＥＱＥが向上する。
　ここでは、軽元素としてＭｇを用いているがこれに限定されず、同じく軽元素でＺｎの置換が可能なリチウム（Ｌｉ）を用いてもよい。すなわち、ナノ粒子ＮＰが、ＺｎおよびＬｉを含む酸化亜鉛リチウム（混晶）であってもよい。ナノ粒子ＮＰが、Ｚｎ、ＭｇおよびＬｉを含む、金属酸化物の混晶であってもよい。Ｍｇ，Ｌｉ以外の軽元素として、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、あるいはＣａ（カルシウム）を用いてもよい。
　図１７に示すように、ナノ粒子層ＮＬにおいては、長軸と第２電極Ｄ２の法線方向（発光層ＥＭの厚み方向Ｙ）とがなす角度θ（粒子傾斜角）が３９°以上である複数のナノ粒子ＮＰが含まれていてもよい。この場合、両層（ＮＬ・ＱＬ）の接点が効果的に低減し、キャリアバランスが向上する。ナノ粒子層ＮＬにおいては、粒子傾斜角θが４５°以上である粒子の個数割合が、粒子傾斜角θが４５°未満である粒子の個数割合よりも大きくてもよい。
　図２１は、実施形態２にかかる発光素子の別構成例を示す断面図である。図２１に示すように、ナノ粒子ＮＰが長手形状（例えば、楕円球状）である場合に、ナノ粒子ＮＰの長軸サイズ（＝粒径）が、量子ドットＱＤの平均粒径よりも大きく、ナノ粒子ＮＰの短軸サイズが、量子ドットＱＤの平均粒径よりも小さくてもよい。この場合も、両層（ＮＬ・ＱＬ）の接点が効果的に低減する。
　〔実施形態３〕
　図２２および図２３は、実施形態３にかかる発光素子の構成例を示す断面図である。実施形態１・２の電荷輸送層Ｔ２（ＥＴＬ）では、ナノ粒子ＮＰの粒径平均がナノ粒子層の積層方向（ｙ方向）に変化しない構成としているが、これに限定されない。図２２に示すように、量子ドット層ＱＬに隣り合うナノ粒子層ＮＬの平均粒径を、第２電極Ｄ２に隣り合うナノ粒子層ＮＬの平均粒径よりも大きくしてもよい。また、図２３に示すように、量子ドット層ＱＬに隣り合うナノ粒子層ＮＬの平均粒径（＞量子ドットＱＤの平均粒径）を、第２電極Ｄ２に隣り合うナノ粒子層ＮＬの平均粒径よりも小さくしてもよい。
　〔実施形態４〕
　図２４は、実施形態４にかかる表示装置の構成例を示す断面図である。図２４に示すように、表示装置２０は、赤色発光の発光素子１０ｒ、緑色発光の発光素子１０ｇ、青色発光の発光素子１０ｂを有する。発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂは、駆動基板７（例えば、ＴＦＴを含む画素回路基板）上に形成され、絶縁性の隔壁８で仕切られている。駆動基板７には、発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂそれぞれに対応する画素回路ＰＣが設けられている。
　図２４では、第１電極Ｄ１をアノードとしてもよい。アノード（Ｄ１）は発光素子ごとに個別に（島状に）形成されている。一方、電荷機能層Ｔ１（正孔輸送層）、ナノ粒子ＮＰを含む電子輸送層、およびカソードＤ２は、発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂに対して共通に形成されていても良い。
　アノードおよびカソードは導電性材料を含み、少なくとも一方は透明電極であってもよい。表示装置２０が片面表示である場合、アノードおよびカソードのうちの表示面（視認面）に近い電極が透明電極であり、表示面に遠い電極が反射電極であってもよい。表示装置２０が両面表示である場合、アノードおよびカソードの両方が透明電極であってもよい。透明電極は、光透過性の導電性材料から形成可能である。反射電極は、光反射性の伝導性材料から形成可能であり、光透過性の導電性材料と光反射性の伝導性材料との積層体であってもよい。
　発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂの量子ドットＱＤについては、コア粒径が異なっていてもよいし、コア材料が異なっていてもよい。発光素子１０ｒの量子ドットＱＤのバンドギャップ＜発光素子１０ｇの量子ドットＱＤのバンドギャップ＜発光素子１０ｂの量子ドットＱＤであってもよい。図２１では、発光素子１０ｒ・１０ｇ・１０ｂとして、実施形態２の発光素子１０を適用しているが、これに限定されない。実施形態１～３のいずれの発光素子１０を適用してもよい。
　上述の各実施形態は、例示および説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。これら例示および説明に基づけば、多くの変形形態が可能になることが、当業者には明らかである。
１０　発光素子
２０　表示装置
Ｄ１　第１電極
Ｄ２　第２電極
Ｔ１・Ｔ２　電荷輸送層
ＥＭ　発光層
ＱＤ　量子ドット
ＱＬ　量子ドット層
ＮＰ　ナノ粒子
ＮＬ　ナノ粒子層
ＤＱ　量子ドットの粒径分布
ＤＰ　ナノ粒子の粒径分布
Ｑａ　量子ドットの粒径平均
Ｐａ　ナノ粒子の粒径平均

 

Claims (23)

  1. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された電荷機能層とを備え、
    　前記発光層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層を有し、
    　前記電荷機能層は、複数のナノ粒子を含むナノ粒子層を有し、
    　前記複数のナノ粒子の平均粒径は、前記複数の量子ドットの平均粒径よりも大きい、発光素子。
  2. 　前記量子ドット層と前記ナノ粒子層とが隣り合う、請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記複数のナノ粒子について、平均粒径をＰａ、粒径の標準偏差をＰσとすると、
    　Ｐσ＞Ｐａ／４である、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 　前記複数のナノ粒子について、平均粒径をＰａ、粒径の標準偏差をＰσ、
    　前記複数の量子ドットについて、平均粒径をＱａ、粒径の標準偏差をＱσとすると、
    　Ｐσ／Ｐａ＞Ｑσ／Ｑａである、請求項１～３のいずれか１項に記載の発光素子。
  5. 　前記複数のナノ粒子の平均粒径をＰａ、前記複数の量子ドットの平均粒径をＱａとすると、
    　Ｐａ／Ｑａ＞１．５である、請求項１～４のいずれか１項に記載の発光素子。
  6. 　前記複数のナノ粒子の平均粒径をＰａとして、
    　前記ナノ粒子層の粒径分布の下限が、０．５×Ｐａである、請求項１～５のいずれか１項に記載の発光素子。
  7. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された電荷機能層とを備え、
    　前記発光層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層を有し、
    　前記電荷機能層は、複数のナノ粒子を含むナノ粒子層を有し、
    　前記ナノ粒子層の平均二乗表面粗さは、前記量子ドット層の平均二乗表面粗さよりも大きい、発光素子。
  8. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配された発光層と、前記発光層および前記第２電極の間に配された電荷機能層とを備え、
    　前記発光層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層を有し、
    　前記電荷機能層は、複数のナノ粒子を含むナノ粒子層を有し、
    　前記ナノ粒子層の平均二乗表面粗さ、または前記量子ドット層の平均二乗表面粗さが、２．５〔ｎｍ〕以上である、発光素子。
  9. 　各ナノ粒子が金属酸化物で構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の発光素子。
  10. 　前記金属酸化物は、Ｉ族およびＩＩ族から選択される１種以上の金属元素を含む、請求項９に記載の発光素子。
  11. 　前記ナノ粒子層に、短軸および長軸を有し、前記長軸のサイズを粒径とするナノ粒子が含まれる、請求項１～１０のいずれか１項に記載の発光素子。
  12. 　前記短軸のサイズが、前記複数の量子ドットの平均粒径よりも小さい、請求項１１に記載の発光素子。
  13. 　前記長軸が、前記第２電極の法線方向に対して傾いている、請求項１１に記載の発光素子。
  14. 　前記長軸が、前記第２電極の法線方向に対して３９°以上傾いている、請求項１３に記載の発光素子。
  15. 　各ナノ粒子の結晶構造が立方晶または六方晶である、請求項１～１４のいずれか１項に記載の発光素子。
  16. 　前記ナノ粒子層に、球状のナノ粒子が含まれる、請求項１～１５のいずれか１項に記載の発光素子。
  17. 　各ナノ粒子が亜鉛を含む、請求項９または１０に記載の発光素子。
  18. 　各ナノ粒子が、マグネシウムおよびリチウムの少なくとも一方を含む、請求項１７に記載の発光素子。
  19. 　各ナノ粒子において、亜鉛に対するマグネシウムの組成比が０．０１５～１．５である、請求項１８に記載の発光素子。
  20. 　前記電荷機能層は電子輸送層である、請求項１～１９のいずれか１項に記載の発光素子。
  21. 　前記ナノ粒子層は前記量子ドット層よりも上層に形成される、請求項１～２０のいずれか１項に記載の発光素子。
  22. 　前記ナノ粒子層においては、前記法線方向に対する傾斜角が４５°以上であるナノ粒子の個数割合が、前記法線方向に対する傾斜角が４５°未満である粒子の個数割合よりも大きい、請求項１３に記載の発光素子。
  23. 　サブ画素を備え、
    　前記サブ画素は、請求項１～２２のいずれか１項に記載の発光素子を含む、表示装置。
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