发光元件、显示设备、发光元件的制造方法与流程

1.本发明是关于发光元件、以及具备该发光元件的显示设备。


背景技术：

2.专利文献1中公开了一种发光设备，其具备包含半导体纳米晶体的发光元件。专利文献1所记载的发光元件在发光层与电极之间具备电荷输送层。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本公开专利公报"特开2012-23388"


技术实现要素：

发明所要解决的课题
4.在专利文献1的发光层与电荷输送层的接触部分，在相互接触的发光层与电荷输送层的界面部分，形成界面态。因此，在发光层与电荷输送层的界面部分产生载流子阱。如果从电极注入的载流子被捕捉到该载流子阱，则针对发光层的载流子注入的效率下降，进而产生发光元件整体的发光效率的下降。用于解决课题的方案
5.为了解决上述课题，本公开的发光元件依次配置有第一电极、第一电荷输送层、包含硅化物的硅化物层、发光层以及第二电极，所述第一电荷输送层和所述发光层隔着所述硅化物层相互邻接。
6.另外，本公开的发光元件的制造方法是依次配置有第一电极、第一电荷输送层、包含硅化物的硅化物层、发光层以及第二电极、所述第一电荷输送层和所述发光层隔着所述硅化物层相互邻接的发光元件的制造方法，所述制造方法包括硅化物层形成工序，所述硅化物层形成工序通过对层叠了si纳米粒子的层和金属纳米粒子的层的层叠体进行热处理来形成所述硅化物层。
7.另外，本公开的其它发光元件的制造方法为依次配置有第一电极、第一电荷输送层、含有硅化物的硅化物层、发光层以及第二电极、所述第一电荷输送层和所述发光层隔着所述硅化物层相互邻接的制造方法，所述制造方法包括硅化物层形成工序，所述硅化物层形成工序通过对层叠了sio2纳米粒子的层和金属纳米粒子的层的层叠体进行热处理而形成所述硅化物层。发明的效果
8.根据本公开的一个方式，能够减少在发光层与电荷输送层之间产生载流子阱，因此能够降低发光元件的发光效率的下降。
附图说明
9.图1是表示实施方式1所涉及的发光元件的各层的剖面的放大剖面图。
图2是表示实施方式1所涉及的显示设备的示意性平面图。图3是表示实施方式1所涉及的显示设备的显示区域的剖面的放大剖面图。图4是用于说明实施方式1所涉及的显示设备的制造方法的流程图。图5是表示在实施方式1所涉及的硅化物层的制造工序中形成的、层叠体的剖面的例子的放大剖面图。图6是表示实施方式1所涉及的硅化工序中的层叠体的纳米粒子的粒径与该纳米粒子的熔点之间的关系的图表。图7是表示实施方式1所涉及的硅化物层的元素浓度的分布的例子的图表。图8是表示在实施方式1所涉及的硅化物层的制造工序中形成的、层叠体的剖面的其他例子的放大剖面图。图9是表示实施方式1所涉及的硅化物层的元素浓度的分布的其他例子的图表。图10是表示比较形态所涉及的发光元件的各层的剖面的放大剖面图。图11是用于说明比较形态所涉及的发光元件的课题的、空穴输送层和发光层的概略的能带图、表示概略的电荷分布的图表、以及表示概略的电场的图表。图12是用于说明实施方式1所涉及的发光元件的效果的空穴输送层、硅化物层以及发光层的概略的能带图、表示概略的电荷分布的图表、以及表示概略的电场的图表。图13是表示实施方式2所涉及的发光元件的各层的剖面的放大剖面图。图14是表示实施方式3所涉及的发光元件的各层的剖面的放大剖面图。图15是表示实施方式4所涉及的发光元件的各层的剖面的放大剖面图。图16是表示实施方式5所涉及的发光元件的各层的剖面的放大剖面图。
具体实施方式
10.〔实施方式1〕＜显示设备的概要＞图2是本实施方式所涉及的显示设备1的概略平面图。图3是本实施方式所涉及的显示设备1的概略剖面图，是图2中的沿al-al箭头线观察的剖面图。
11.如图2所示，本实施方式所涉及的显示设备1具备：显示区域ds，其具备多个子像素，在各子像素中具备后述的发光元件；以及边框区域na，其包围该显示区域ds的周围。在边框区域na中，也可以形成有端子t，向该端子t输入用于驱动显示区域ds中的各发光元件的信号。
12.如图3所示，本实施方式所涉及的显示设备1具备基板3和分别位于该基板3上的多个像素的发光元件2。特别是，本实施方式所涉及的显示设备1在俯视观察时与显示区域ds重叠的位置具备多个发光元件2。另外，基板3也可以形成在俯视时与显示区域ds及边框区域na的双方重叠的位置，端子t也可以形成在基板3上。另外，在本说明书中，将显示设备1的从基板3朝向发光元件2的方向记载为“上方向”，将该“上方向”的相反方向记载为“下方向”。另外，在本说明书中，“显示设备1的俯视”表示在显示区域ds的上表面的大致法线方向上从上方观看显示设备1的情形。
13.基板3包括图3所示的支撑基板sub、多个薄膜晶体管tr以及平坦化膜f。支撑基板sub例如可以是玻璃基板，或者，在显示设备1是硬直的显示设备的情况下，也可以是pet薄
膜等柔软的支撑薄膜。多个薄膜晶体管tr和平坦化膜f形成在支撑基板sub上。
14.薄膜晶体管tr例如如图3所示，依次层叠包括栅极电极g、钝化膜pas和沟道层c。此外，薄膜晶体管tr包括在沟道层c上经由沟道层c电连接的源极电极s和漏极电极d。
15.漏极电极d分别与各发光元件2的后述的像素电极的每一个电连接。另外，通过控制施加于栅极电极g的电压，薄膜晶体管tr经由沟道层c，控制从源极电极s向漏极电极d流动的电流的量。由此，薄膜晶体管tr分别单独地驱动各发光元件2的发光。
16.平坦化膜f是为了减少由薄膜晶体管tr产生的支撑基板sub上的凹凸而形成的。平坦化膜f例如可以由包含聚酰亚胺的树脂来形成。
17.发光元件2形成在基板3上，各发光元件2被基板3上的堤b分别划分。堤b可以由与平坦化膜f相同的材料形成，例如，也可以由含有聚酰亚胺的树脂形成。此外，显示设备1也可以在发光元件2以及堤b上进一步形成密封各发光元件2并用于保护发光元件2免受包含水分的异物等的密封层、或者用于改善从各发光元件2取出光的效率的覆盖层等。
18.＜发光元件的概要＞参照图1，对本实施方式所涉及的发光元件2进行更加详细的说明。图1是放大示出本实施方式所涉及的发光元件2以及该发光元件2的周围的剖面的概略剖面图，放大示出图3中虚线所示的区域a2的图。具体而言，图1仅放大示出发光元件2的各层的一部分、以及基板3的上部侧的一部分。
19.本实施方式所涉及的发光元件2从基板3侧起按顺序配置有作为第一电极的阳极4、作为第一电荷输送层的空穴输送层6、发光层8、作为第二电荷输送层的电子输送层10以及作为第二电极的阴极12。此外，本实施方式所涉及的发光元件2在空穴输送层6与发光层8之间具备硅化物层14。
20.特别是，在本实施方式中，空穴输送层6和发光层8隔着硅化物层14相互邻接。在此，在本说明书中，所谓的两层“邻接”表示存在该两层相互接触的部分、或者该两层隔着具有膜厚薄至载体可以隧穿的程度的薄膜而配置的部分的至少一方。换言之，两层“邻接”的情况包括在该两层之间，一部分存在其他的层，另一部分不存在该层的情况。
21.另外，在本说明书中，两层为“隔着某特定层而相互邻接”表示该两层分别与该特定层邻接。换言之，两层为“隔着某特定层邻接”时，包括在该特定层与该两层的各自之间存在具有膜厚薄至载体可以隧穿的程度的薄膜的情况。进一步换言之，两层为“隔着某特定层邻接”时，包括在该特定层与该两层的每一个之间，一部分存在其他层，另一部分不存在该层的情况。
22.此外，如上所述，本实施方式所涉及的发光元件2具备电子输送层10。然而，本实施方式所涉及的发光元件2具备电子输送层10对于起到后述的效果中的至少一个效果未必是必须的。
23.＜阳极及阴极的概要＞本实施方式所涉及的发光元件2的阳极4例如按显示设备1的每个子像素分别形成。另外，阳极4与薄膜晶体管tr的漏极电极d电连接。因此，通过由薄膜晶体管tr控制向各节点4施加的电压，从而分别驱动各发光元件2。因此，阳极4作为发光元件2的像素电极发挥作用。发光元件2被薄膜晶体管tr驱动，从而从阳极4向发光层8侧注入空穴。
24.阳极4包括具有导电性的部件。具体而言，阳极4可以是例如al、mg、li、ag等的金属
或者由这些金属的合金构成的金属膜。另外，阳极4可以具有单一的金属膜，也可以层叠而具有多个金属膜。或者，阳极4也可以具有ito、izo等的导电性氧化物、或者ingazno系等的氧化半导体的薄膜。
25.阴极12例如相对于显示设备1的多个子像素共用地形成，被施加恒定电压。因此，通过发光元件2被薄膜晶体管tr驱动，产生与阳极4的电位差，从而从阴极12向发光层8侧注入电子。阴极12例如可以包括阳极4可含有的材料，也可以含有与阳极4相同的材料。
26.阳极4和阴极12的至少一方具有透光性，至少透射来自发光层8的光。发光元件2从具有透光性的阳极4和阴极12的至少一方提取来自发光层8的光。另外，阳极4和阴极12的一方可以反射来自发光层8的光。由此，能够提高来自发光元件2的光的取出效率。
27.在此，在本实施方式中，在阳极4具有透光性、阴极12具有光反射性的情况下，来自发光元件2的光从基板3侧被取出。在此，通过与发光元件2重叠的基板3的部件、例如支承基板sub以及平坦化膜f采用透光性的材料，显示设备1能够将来自各发光元件2的光从基板3侧取出。根据上述结构，显示设备1作为底部发射型的显示设备发挥功能。
28.另一方面，在本实施方式中，在阳极4具有光反射性、阴极12具有透光性的情况下，来自发光元件2的光被从与基板3相反的一侧取出。根据上述构成，显示设备1作为从与基板3相反的一侧取出来自各发光元件2的光的顶部发射型的显示设备发挥功能。从提高能够取出来自各发光元件2的光的开口面积的观点出发，优选显示设备1是顶部发射型的显示设备。
29.＜电荷输送层的概要＞在本说明书中，电荷输送层是指具有将电荷、换言之电子或空穴的至少一方从各电极向发光层侧输送的功能的层。电荷输送层主要是指电子输送层或空穴输送层的至少一方。此外，电荷输送层也可以是电子注入层或空穴注入层的至少一方。例如，在本说明书中，电荷输送层有时意味着将电子输送层和电子注入层汇总，将空穴输送层和空穴注入层汇总，或者将电子输送层、电子注入层、空穴输送层以及空穴注入层汇总。
30.空穴输送层6是具有将从阳极4注入的空穴输送至发光层8侧的功能的层。空穴输送层6可以含有有机材料，或者也可以含有无机材料。在空穴输送层6包含有机材料的情况下，该有机材料也可以包含例如tfb或pvk等。另外，在空穴输送层6含有无机材料的情况下，该无机材料可以含有nio、mgnio、cr2o3、moo3或者wo3等。此外，空穴输送层6也可以包含具有空穴输送性的现有公知的材料。
31.电子输送层10是具有将从阴极12注入的电子输送至发光层8侧的功能的层。电子输送层10可以含有有机材料，或者也可以含有无机材料。在电子输送层10包含有机材料的情况下，该有机材料例如可以包含氧化铝-羟基喹啉络合物系化合物或者三唑系化合物等。另外，在电子输送层10含有无机材料的情况下，该无机材料也可以包含zno或mgzno等。此外，电子输送层10也可以包含具有电子输送性的以往公知的材料。
32.另外，本实施方式所涉及的发光元件2也可以在阳极4与空穴输送层6之间还具备空穴注入层，所述空穴注入层具有将从阳极4注入的空穴输送至空穴输送层6的功能。另外，发光元件2也可以在阴极12与电子输送层10之间还具备电子注入层，该电子注入层具有将从阴极12注入的电子输送至电子输送层10的功能。
33.发光元件2具备空穴注入层时，该空穴注入层可以含有钼(mo)、钨(w)、钒(v)、钌
(ru)、铼(re)或铱(ir)的氧化物。或者，空穴注入层可以包含含有镍(ni)、钯(pd)等的viiib族(8族、9族以及10族)金属的氧化物。另外，空穴注入层也可以包括含有镧(la)、铈(ce)、钕(nd)等的镧系元素的氧化物。此外，空穴注入层也可以包含铂(pt)、金(au)、银(ag)的氧化物。此外，空穴注入层也可以包含上述氧化物的任意组成的混合物。另外，空穴注入层也可以使用含有聚乙烯二氧噻吩多磺酸(pedot：pss)、含有星形胺等的有机化合物、或者含有铜酞菁等的有机金属化合物。
34.另外，在本说明书中，如上所述，在以罗马数字表示金属元素的周期表中的族时，该族通过旧cas方式来表示。另外，在本说明书中，在以阿拉伯数字表示金属元素的周期表中的族时，通过当前iupac方式进行表示。
35.＜发光层的概述＞发光层8是具备通过基于载流子的再结合的电子激发而发光的发光材料的层。例如，在发光层8中，来自阳极4的空穴与来自阴极12的电子再结合，从而在发光层8生成激子。接着，通过该激子，发光材料的电子被激发至激发能级。此后，在该发光材料中被激发的电子从激发能级跃迁到基底能级时，从发光层8产生具有相当于激发能级与基底能级的能量差的波长的光。
36.发光层8的发光材料可以含有有机发光材料、或者可以含有无机发光材料。在发光层8的发光材料包含有机发光材料的情况下，该有机发光材料例如可以为有机el元件的发光材料中使用的有机发光材料，能够采用以往公知的有机发光材料。另外，在发光层8的发光材料包含无机发光材料的情况下，该无机发光材料例如可以包含通过载流子注入而发光的量子点，换言之，可以包含半导体纳米粒子，能够采用以往公知的无机发光材料。
37.发光层8发出的光通过变更该发光层8所具备的发光材料的种类，变更从该发光材料产生的光的波长，从而能够适当地设计。例如，显示设备1也可以具备具有发出红色光的发光层8的红色发光元件、具有发出绿色光的发光层8的绿色发光元件、以及具有发出蓝色光的发光层8的蓝色发光元件，以作为发光元件2。
38.在该情况下，显示设备1也可以通过具有红色发光元件的一个红色子像素、具有绿色发光元件的一个绿色子像素以及具有蓝色发光元件的一个蓝色子像素形成一个像素。由此，通过在显示区域ds排列并具备多个该像素，从而显示设备1成为能够进行彩色显示的显示设备。
39.＜硅化物层的概要＞硅化物层14是图1所示的包括多个硅化物16的层。在本实施方式中，硅化物16是指金属元素和si的化合物。特别是在本实施方式中，由于至少一个硅化物16在分子内具有电子云的偏差，因此该硅化物16具有极性。
40.在此，在本实施方式中，具有极性的硅化物16的至少一个位于分子内的电子云偏向负的一侧成为发光层8侧的位置。换言之，该硅化物16的偶极矩16d的方向是从发光层8朝向空穴输送层6的方向。
41.特别是，在本实施方式中，硅化物层14包含的硅化物16的过半数具有从发光层8朝向空穴输送层6的方向的偶极矩16d。因此，硅化物层14整体具有从发光层8朝向空穴输送层6的方向的偶极矩。
42.此外，在本实施方式中，硅化物16的偶极矩16d的方向并不限定于如图1所示的沿
着发光元件2的各层的层叠方向的方向。具体而言，在本实施方式中，硅化物16的偶极矩16d的方向与垂直于发光元件2的各层的层叠方向的方向相比较，哪怕只有一点，只要是从发光层8朝向空穴输送层6的方向即可。换言之，硅化物16的偶极矩16d的方向也可以是从沿着发光元件2的各层的层叠方向的方向偏离的方向。
43.在本实施方式中，硅化物16含有的金属材料可以适当采用形成与si的化合物的金属材料。例如，硅化物16的分子结构具有将m作为金属元素、使用实数x，标记为msi
x
的结构即可。特别是，硅化物16的化学计量组成也可以是msi或者msi2。
44.另外，关于硅化物层14，本说明书中的“层”或“膜”并不一定意指整体具有均匀的膜形状。例如，包括硅化物16的“层”或“膜”意在其一部分可以具有包括断裂等的不连续的结构，具有能够确认至少一部分具有厚度的结构。另外，优选地，硅化物层14具有连续的结构。进一步优选地，硅化物层14的整体具有均匀的膜形状。
45.＜发光元件的空穴输送层为止的制造方法＞将参照图4描述本实施方式所涉及的显示设备1的制造方法。图4是用于说明本实施方式所涉及的显示设备1的制造方法的流程图。
46.在本实施方式所涉及的显示设备1的制造方法中，首先形成基板3(步骤s2)。基板3的形成例如通过在支撑基板sub上按每个子像素形成薄膜晶体管tr之后，通过平坦化膜f的涂布形成，进行基板3的平坦化来执行。
47.薄膜晶体管tr例如也可以通过交替重复利用包含cvd法或溅射法等的以往公知的方法的各层的成膜和利用光刻等的该各层的图案化而形成。平坦化膜f例如也可以通过利用喷墨法或旋涂法等以往公知的涂布方法涂布聚酰亚胺等的树脂材料而形成。
48.接着，在基板3上形成阳极4(步骤s4)。阳极4也可以通过现有公知的阳极的形成方法形成。具体而言，阳极4例如也可以通过cvd法、溅射法或者真空蒸镀法等将包含导电性材料的层成膜于基板3上之后，通过光刻法等将包含该导电性材料的层按每个子像素进行图案化而形成。
49.接着，在基板3的子像素之间形成堤b(步骤s6)。堤b的形成也可以通过喷墨法或旋涂法等以往公知的涂布方法涂布聚酰亚胺等的树脂材料，通过光刻法等对该树脂材料进行图案化而形成。在此，堤b也可以形成在覆盖阳极4的周围端部的位置。换言之，在显示装置1的平面视图中，对堤b进行图案化，使得阳极4的周围端部的中心侧的至少一部分从堤b露出。
50.接着，形成空穴输送层6(步骤s8)。空穴输送层6可以通过以往公知的空穴输送层的形成方法形成。具体而言，空穴输送层6例如可以通过将具有空穴传输性的材料通过使用了在每个子像素具有开口的金属掩模的真空蒸镀，将该材料蒸镀在子像素上而形成。或者，也可以在涂布具有空穴输送性的材料后，利用光刻或剥离法等，将该材料在每个子像素进行图案化，从而形成空穴输送层6。
51.＜硅化所需的热处理＞接着，形成硅化物层14。在本实施方式中，以通过对金属和si的层叠体进行热处理来形成硅化物层14的方法为例进行说明。
52.一般地，在用于金属的硅化的热处理中所需要的反应温度与该金属的熔点大致成比例，但与该熔点相比，硅化时反应温度是压倒性的低温硅化。一般地，已知对金属进行硅
化时的反应温度实验上为金属和si的共晶温度的1/2以下。这是因为，硅化的状态显著比构成元素单体稳定，因此，硅化物的生成热成为负，该生成热的绝对值高达数百kj/mol。
53.但是，尽管是上述情况，为了通过块体的si将块体的金属硅化，需要数百℃左右的温度下的热处理。虽然如au那样存在即使在室温下也进行反应的组合，但从成本和环境考虑，对被认为现实上可利用的典型的金属进行硅化时的反应温度为600℃以下左右。例如，将块状的fe进行硅化时的反应温度为340℃，将块状的ni进行硅化时的反应温度为250℃。
54.但是，在硅化物层14的形成工序中，在实施了数百℃左右的热处理的情况下，对之前形成的、包含比硅化物层14靠下层的基板3、阳极4以及空穴输送层6的各层的损伤大。因此，在本实施方式中，难以采用通过溅射等将金属膜和si膜成膜，形成层叠体后，对该层叠体进行加热从而得到硅化物层14的工序。
55.＜层叠体的形成工序＞因此，在本实施方式中，利用金属与si的纳米粒子与块体的状态相比，其熔点降低。在硅化物层14的形成工序中，首先，在各空穴输送层6上层叠成为硅化物层14的材料的金属纳米粒子和si纳米粒子(步骤s10)。
56.使用图5更详细地说明步骤s10。图5是通过步骤s10形成的层叠体18a的概略剖面图。在图5中，仅选出层叠体18a的剖面来表示，朝向图将下侧作为显示设备1的基板3侧。在图5中，仅抽出层叠体18a的剖面来表示，但朝向图，将下侧作为显示设备1的基板3侧。
57.如图5所示，层叠体18a以相互接触的方式层叠包含排列有多个金属纳米粒子20的金属纳米粒子层22和排列有多个si纳米粒子24的si纳米粒子层26。特别是，层叠体18a在空穴输送层6侧包含金属纳米粒子层22。金属纳米粒子20是包含于硅化物16的金属的纳米粒子，si纳米粒子24是si的纳米粒子。另外，如图5所示，金属纳米粒子层22中的金属纳米粒子20和si纳米粒子层26中的si纳米粒子24也可以不是规则的排列。
58.金属纳米粒子层22也可以通过将包含金属纳米粒子20的胶体溶液涂布在空穴输送层6上而形成。另外，si纳米粒子层26也可以在形成金属纳米粒子层22之后，通过将包含si纳米粒子24的胶体溶液涂布于金属纳米粒子层22上而形成。在金属纳米粒子层22及si纳米粒子层26的形成工序中，也可以在各胶体溶液的涂布之后，对该胶体溶液进行例如在50℃下加热10分钟的热处理，从而使该胶体溶液的溶剂挥发。
59.＜纳米粒子的粒径和纳米粒子的熔点的关系＞如图5所示，金属纳米粒子20具有粒径r20，si纳米粒子24具有粒径r24。在此，粒径r20及粒径r24根据后述的理由，优选为50nm以下，进一步优选为20nm以下。
60.一般而言，纳米粒子进行硅化时的反应温度依赖于纳米粒子的熔点。此外，一般而言，纳米粒子的熔点也依赖于该纳米粒子的粒径。图6是表示纳米粒子的熔点与该纳米粒子的粒径的关系的图表。在图6中，横轴取纳米粒子的粒径，纵轴取纳米粒子的熔点除以该纳米粒子的元素为块体时的熔点而得到的值。换言之，纵轴取该部件的纳米粒子的熔点相对于块体的部件的熔点的比例。
61.此外，图6中的纵轴上的值表示各种金属的纳米粒子的熔点与该金属的块体的熔点的比例。在此，该比例与金属的种类无关，取决于纳米粒子的粒径。因此，图6示出的关系能够适用于所有金属。
62.在纳米粒子的粒径大于50nm的情况下，该纳米粒子的熔点无论其粒径如何，都不
会大幅变化。然而，可知在纳米粒子的粒径为50nm以下的情况下，粒径越小，该纳米粒子的熔点与块体的熔点相比越大幅下降。进而，在纳米粒子的粒径为20nm以下的情况下，该纳米粒子的熔点为块体的熔点的约50％以下，在纳米粒子的粒径为10nm以下的情况下，该纳米粒子的熔点为块体的熔点的约20％以下。
63.因此，在粒径r20及粒径r24为50nm以下的情况下，可降低金属纳米粒子20与si纳米粒子24的熔点，进而可使金属纳米粒子20与si纳米粒子24的硅化所需的反应温度降低。进而，在粒径r20及粒径r24为20nm以下的情况下，能够进一步使金属纳米粒子20与si纳米粒子24的硅化所需的反应温度降低，使对层叠体18a的更下层的结构的损伤充分降低。
64.＜硅化工序＞步骤s10之后，通过对层叠体18a进行热处理，将金属纳米粒子20和si纳米粒子24硅化，形成硅化物16，从而形成硅化物层14(步骤s12)。在此，例如，在粒径r20及粒径r24为25nm以下的情况下，通过对层叠体18a，以100℃左右进行30分钟至60分钟的热处理，能够形成包含硅化物16的硅化物层14。
65.在此，在本实施方式中，在层叠体18a的加热工序中，层叠体18a所包含的金属纳米粒子层22位于比si纳米粒子层26更靠空穴输送层6侧的位置。因此，在步骤s12中，金属纳米粒子20在比si纳米粒子24更位于空穴输送层6的状态下进行硅化。因此，硅化物层14形成为硅化物16各自的分子的金属元素的位置比si元素的位置更靠近空穴输送层6侧。
66.图7的图表是表示在由层叠体18a形成的硅化物层14中，从空穴输送层6开始的厚度方向的位置与该位置处的元素的浓度的关系的例子的图表表。在图7的图表中，以实线表示金属元素，以虚线表示si元素。另外，在图7的图表中，纵轴取硅化物层14的从空穴输送层6开始的厚度方向的位置，横轴取该位置的各元素的浓度。
67.如图7的图表所示，硅化物层14中的金属浓度在空穴输送层6侧比发光层8侧高，从空穴输送层6侧朝向发光层8侧逐渐减少。另一方面，硅化物层14中的si浓度，在空穴输送层6侧比发光层8侧低，从空穴输送层6侧朝向发光层8侧逐渐增大。
68.＜硅化物所含有的金属元素＞在此，对硅化物层14的硅化物16所含有的金属元素的种类进行说明。硅化物16的极性的有无、以及由该极性产生的偶极矩的方向根据硅化物16所包含的金属元素而改变。参照以下的表1对硅化物16所含的金属元素和该硅化物16的偶极矩的方向的关系进行说明。
69.[表1]
在表1中，“元素”的栏表示各金属元素的种类。“元素”的栏中，通过旧cas方式一并示出各金属元素的周期表中的族。“d轨道电子”的栏将表示各金属元素的最外壳的d轨道所包含的电子的个数的n和m作为自然数，例如在最外壳的d轨道为nd轨道、该nd轨道包含m个电子的金属元素的情况下，在“d轨道电子”的栏中记载为“ndm”。“电负性”一栏表示各金属元素的电负性。“熔点[℃]”一栏用摄氏标记表示各金属元素在块体的状态下的熔点。“硅化物”一栏表示对各金属元素进行硅化，形成硅化物时，该硅化物可取的化学计量组成。"偶极矩的方向"一栏表示在包含各金属元素的硅化物具有极性的情况下的该硅化物的偶极矩的方向。在“偶极矩的方向”的栏中记载为“m
→
si”的情况下，硅化物的偶极矩的方向是从金属元素朝向si元素的方向。另外，在记载为“m
←
si”的情况下，硅化物的偶极矩的方向是从si元素朝向金属元素的方向。在硅化物为不具有极性的金属元素的情况下，“偶极矩的方向”的栏是空栏。另外，在表1中，作为参考，记载了si元素的电负性和块体的状态下的熔点。
[0070]
表1所示的金属元素中，ivb族(4族)、vb族(5族)以及vib族(6族)的元素的硅化物均不具有极性。另一方面，表1所示的金属元素中，viiib族(8族、9族以及10族)的元素的硅化物均具有极性。其原因在于，ivb族(4族)、vb族(5族)以及vib族(6族)的金属元素的最外壳的d轨道的电子数为5个以下，viiib族(8族、9族以及10族)的金属元素的最外壳的d轨道的电子数为6个以上。
[0071]
在1个金属原子的最外壳含有的d电子为5个以下的情况下，在将该金属硅化时，最外壳的d电子全部被收容在耦合轨道上，因此成为良导体，不会产生极性。然而，在一个金属原子的最外壳所含有的d电子为6个以上的情况下，在将该金属硅化时，最外壳的d电子所含有的电子的一部分被收容于反耦合轨道。在反耦合轨道收容有电子的硅化物中形成带隙，由于在分子内产生电子云的偏移而产生极性。
[0072]
此外，具有极性的硅化物的偶极矩的方向由该硅化物所含的金属元素与si的电负性的差来决定。电负性相当于吸引元素的电子的程度，电负性越高的元素越容易吸引电子。
因此，电负性比si低的金属元素的硅化物，其分子内的电子比该金属元素更靠近si，因此偶极矩的方向成为从si朝金属元素的方向。与此相对，电负性比si高的金属元素的硅化物由于分子内的电子比si更靠近该金属元素，所以偶极矩的方向为从金属元素朝si的方向。
[0073]
在本实施方式中，如图1所示，硅化物16的偶极矩16d的朝向是从发光层8朝向空穴输送层6的方向。此外，在本实施方式的步骤s12中进行热处理的层叠体18a相比si纳米颗粒24在空穴输送层6侧更富含金属纳米粒子20。因此，对层叠体18a进行热处理而形成的硅化物16在空穴输送层6侧，来自金属纳米粒子20的金属浓度高于来自si纳米粒子24的si浓度。
[0074]
如上所述，为了从层叠体18a形成图1所示的在从发光层8朝空穴输送层6的方向上具有偶极矩16d的方向的硅化物16，需要金属纳米粒子20所含有的金属元素的电负性比si元素的电负性低。因此，参照表1，层叠体18a的金属纳米粒子层22所含有的金属元素能够采用fe、co或ni中的至少一种。另外，ni的电负性与si大致相同，特别是ni比si的电负性稍高。然而，一般而言，关于ni的硅化物，已知偶极矩的方向是从si朝向ni的方向。
[0075]
与其它viiib族(8族、9族以及10族)的金属元素相比，fe、co或ni具有低熔点。由此，从降低层叠体18a的硅化所需的反应温度、降低对硅化物层14的下层的损伤的观点出发，优选硅化物16所含的金属元素为fe、co或ni。另外，硅化物16所含的金属元素为fe、co或ni，从降低用于形成硅化物层14的成本的观点以及环保的观点出发也是优选的。
[0076]
《层叠体的变形例》另外，在步骤s10中形成的层叠体的结构不限于图5所示的层叠体18a的结构。参照图8说明在步骤s10中形成的层叠体的其他结构的例子。图8是通过步骤s10形成的层叠体的其他例子，是层叠体18b的概略剖面图。在图8中，仅抽出层叠体18b的剖面来表示，但将朝向图的下侧作为显示设备1的基板3侧。
[0077]
如图8所示，层叠体18b在空穴输送层6侧相比金属纳米粒子层22更富含si纳米粒子层26。层叠体18b所含有的金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26的每一个可以具有与层叠体18a所含有的金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26的每一个相同的结构。
[0078]
图9的图表是表示在由层叠体18b形成的硅化物层14中，从空穴输送层6开始的厚度方向的位置与该位置的元素的浓度的关系的例子的图表。在图9的图表中，也与图7的图表相同，用实线表示金属元素，用虚线表示si元素。另外，在图9的图表中，也与图7的图表相同，使纵轴取自硅化物层14的从空穴输送层6的开始的厚度方向的位置，使横轴取自该位置的各元素的浓度。
[0079]
如图9的图表所示，硅化物层14中的金属浓度，空穴输送层6侧比发光层8侧低，从空穴输送层6侧朝向发光层8侧逐渐增大。另一方面，硅化物层14中的si浓度，空穴输送层6侧比发光层8侧高，从空穴输送层6侧朝向发光层8侧逐渐减少。
[0080]
层叠体18b在空穴输送层6侧相比si纳米粒子24更富含金属纳米粒子20。因此，在步骤s12中对层叠体18b进行热处理而形成的硅化物16，在空穴输送层6侧，来自金属纳米粒子20的金属浓度比来自si纳米粒子24的si浓度更低。
[0081]
如上所述，为了由层叠体18b形成图1所示的在从发光层8向空穴输送层6的方向上具有偶极矩16d的方向的硅化物16，需要金属纳米粒子20所含有的金属元素的电负性比si元素的电负性高。因此，参照表1，层叠体18b的金属纳米粒子层22所含有的金属元素能够采用ru、os、rh、ir、pd或pt中的至少一种。
[0082]
＜硅化物层形成工序的其他例子＞在本实施方式中，形成硅化物层14的方法不限于依次执行上述步骤s10和步骤s12的方法。例如，硅化物层14也可以预先在其他工序中形成硅化物16，通过以该硅化物16为材料的溅射法，在空穴输送层6上形成硅化物16的薄膜而得到。
[0083]
在这种情况下，由于难以控制硅化物16的分子方向，所以硅化物层14所包含的硅化物16的方向被随机决定。因此，通过上述方法形成的硅化物层14与硅化物16有无极性无关，整体上为大致无极性的层。
[0084]
硅化物层14在通过以硅化物16为材料的溅射法成膜时，不需要上述的、为了对金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26进行硅化处理的热处理。因此，通过采用上述方法，硅化物层14的形成工序变得简单，此外，由上述热处理引起的对硅化物层14下层的损伤得以降低。
[0085]
另外，在步骤s10中形成的金属纳米粒子层22所包含的金属纳米粒子20也可以是表1所示的ivb族(4族)、vb族(5族)以及vib族(6族)的金属元素的纳米粒子。在这种情况下，由于通过步骤s12形成的硅化物16均为大致无极性，因此包含该硅化物16的硅化物层14整体为大致无极性的层。
[0086]
此外，本实施方式中的层叠体18a或层叠体18b也可以代替si纳米粒子层26而具备含有多个sio2纳米粒子的sio2的纳米粒子层。在这种情况下，通过步骤s12中的热处理，sio2的纳米粒子的o脱离，在硅化物16中仅残留来自sio2的纳米粒子的si。因此，通过与上述相同的方法，可以从sio2的纳米粒子和金属纳米粒子的层叠体得到上述的硅化物层14。
[0087]
《从发光元件的发光层到阴极的制造方法》在形成硅化物层14之后，形成发光层8(步骤s14)。发光层8例如可以通过包括使用了金属掩模的蒸镀法、使用了光致抗蚀剂的光刻法、或者剥离法等的以往公知的方法形成。在显示设备1具备发光色互不相同的发光元件2的情况下，也可以对于发光元件2的每个发光颜色，针对每个发光色，一并变更该发光层8的形成位置和发光层8的材料，一并反复执行发光层8的形成工序。
[0088]
接着，形成电子输送层10(步骤s16)。电子输送层10除了使用的材料以外，也可以通过与空穴输送层6相同的方法形成。接着，形成阴极12(步骤s18)。阴极12除了在多个子像素中共同形成的点以外，也可以通过与阳极4相同的方法形成。但是，在能够针对每个子像素向阴极12施加电压的情况下，阴极12也可以与阳极4相同，针对每个发光元件2分别地形成。
[0089]
如上所述，形成本实施方式所涉及的发光元件2，完成显示设备1的制造工序。另外，在阴极12的形成工序之后，也可以执行利用溅射法等形成盖针层，或者利用cvd法或涂布形成密封层等。
[0090]
＜基于硅化物层的载流子阱的降低＞通过将本实施方式所涉及的发光元件所起的效果与比较形态所涉及的发光元件进行比较来进行说明。图10是比较形态所涉及的发光元件2a的概略剖面图，表示与图1的概略剖面图对应的位置的剖面。比较形态所涉及的发光元件2a与本实施方式所涉及的发光元件2相比，不具备硅化物层14，除了空穴输送层6与发光层8直接接触这一点以外，具有相同的结构。
[0091]
在比较形态中，空穴输送层6与发光层8直接接触。在此，在空穴输送层6与发光层8的界面部分，通常形成界面态。因此，在比较形态所涉及的发光元件2a的空穴输送层6与发光层8的界面产生载流子阱。在该载流子阱中，存在从阳极4输送来的空穴被捕捉的情况。由此，在比较形态所涉及的发光元件2a中，有时输送到发光层8的空穴的浓度降低，发光层8中的载流子平衡恶化。
[0092]
对此，本实施方式所涉及的发光元件在空穴输送层6和发光层8之间具备硅化物层14。硅化物层14是通过在低温下对金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26进行热处理、硅化而形成的。因此，硅化物层14具有的硅化物16具有稳定的能级。因此，包含硅化物16的硅化物层14能够使在接触的空穴输送层6和发光层8的界面产生的能级失活。
[0093]
另外，硅化物层14通过以硅化物16为材料的溅射法形成时，得到致密地包含硅化物16、能级稳定的硅化物层14。因此，即使在硅化物层14通过以硅化物16为材料的溅射法形成的情况下，该硅化物层14也可以使在接触的空穴输送层6及发光层8的界面产生的能级失活。
[0094]
因此，本实施方式所涉及的发光元件2减少在空穴输送层6和硅化物层14的界面、以及硅化物层14和发光层8的界面产生的载流子阱，改善向发光层8的空穴注入的效率。因此，本实施方式所涉及的发光元件2由于能够改善载流子向发光层8的注入效率，因此能够改善元件整体的发光效率。
[0095]
包含多个改善了上述发光效率的发光元件2的显示设备1能够通过该发光元件2更高效地进行显示，因此降低电力消耗。另外，为了改善发光元件2的发光效率，显示设备1能够减少施加到各发光元件2的电压，并且能够进行高亮度的显示。因此，显示设备1能够减少以高电压驱动该发光元件2所伴随的该发光元件2的寿命的缩短。
[0096]
＜硅化物层的结构＞硅化物层14通过金属纳米粒子层22与si纳米粒子层26的热处理形成的情况下，金属纳米粒子层22与si纳米粒子层26也可以被大致完全地硅化。该情况下，硅化物层14成为硅化物16的连续膜。由此，该硅化物层14高效率地降低空穴输送层6与发光层8不经由硅化物16而直接接触。因此，作为硅化物16的连续膜的硅化物层14更有效地降低形成于空穴输送层6与发光层8之间的载流子阱。
[0097]
另外，当硅化物层14通过硅化物16的溅射被形成时，该硅化物层14也可以包含柱状结构或粒状结构的硅化物16。
[0098]
在通过硅化物16的溅射形成硅化物层14时，在向空穴输送层6飞来的硅化物16的能量大的情况下，即使在硅化物16到达空穴输送层6上之后，该硅化物16在空穴输送层6上也移动地比较长。硅化物16在空穴输送层6上越长地移动，硅化物16越进入空穴输送层6上的更稳定的位置。
[0099]
具体而言，当硅化物16在空穴输送层6上较长地移动时，该硅化物16被优先吸收进成膜中的硅化物层14的缺陷中。换言之，硅化物16在空穴输送层6上越长地移动，硅化物层14的缺陷越降低，形成更致密的硅化物层14。
[0100]
在此，一般已知的是，在空穴输送层6上飞来的硅化物16的能量大的条件下形成的硅化物层14包含柱状结构或粒状结构的硅化物16。因此，包含柱状结构或者粒状结构的硅化物16的硅化物层14成为缺陷减少的致密的膜。因此，为了降低可能产生载流子阱的缺陷，
包含柱状结构或粒状结构的硅化物16的硅化物层14使从空穴输送层6向发光层8的空穴的输送效率提高。
[0101]
另外，硅化物层14的硅化物16的具体结构、极性的有无、以及偶极矩16d的方向例如可以通过cbed法(聚焦电子束衍射法)得到透过了硅化物层14的电子线的衍射图像，从而进行验证。cbed法是使电子线汇聚在样品上，得到衍射图像的透射型电子显微镜的模式之一。在电子线透过了硅化物层14的情况下，该电子线的衍射图像接受依赖于硅化物层14的电子的密度分布的调制。因此，该衍射图像具有与硅化物层14的电子密度对应的对比度。因此，通过解析该衍射图像的对比度，能够得知与硅化物层14的偶极矩对应的电子密度分布。另外，通过cbed法得到的透射电子线的衍射图像具有相当于硅化物分子的晶格长度的分辨率。因此，通过cbed法，可以得到硅化物层14的剖面像。
[0102]
＜硅化物的极性所起到效果＞通过参照图11和图12，对本实施方式所涉及的发光元件进一步起到的效果进行说明。
[0103]
图11的能带图111是表示比较形态所涉及的发光元件2a的、空穴输送层6和发光层8的概略的能带的状态的图。在比较形态中，空穴输送层6与发光层8相互接触。因此，如能带图111所示，空穴输送层6与发光层8的能带产生弯曲，以使空穴输送层6与发光层8的费米能级f一致。
[0104]
该能带的弯曲是通过空穴输送层6和发光层8所包含的载流子的移动而产生的。具体而言，在空穴输送层6中，电子向与发光层8的界面附近移动，在发光层8中，空穴向与空穴输送层6的界面附近移动。
[0105]
在此，空穴输送层6与发光层8的大致的电荷分布、以及通过该电荷分布在空穴输送层6与发光层8产生的大致的电位如图11的图表112以及图表113所示。图表112是表示比较形态所涉及的空穴输送层6以及发光层8中的大致的电荷分布的图表，图表113是表示在比较形态所涉及的空穴输送层6以及发光层8产生的大致的电场的强度的图表。
[0106]
图表112以及图表113在横轴取来自阳极4侧的发光元件2的各层的厚度方向的位置。图表112在纵轴中表示该位置处的电荷的量，在空穴分布的情况下取正的值，在电子分布的情况下取负的值。图表113在纵轴上取在该位置产生的电场的强度，以从发光层8向空穴输送层6的方向为正。另外，图表112及图表113的横轴的各位置与能带图111所示的各位置对应。
[0107]
如图表112所示，空穴传输层6中移动到与发光层8的界面附近的电子的电荷总量与发光层8中移动到与空穴传输层6的界面附近的空穴的电荷总量大致一致。但是，发光层8中的来自与空穴输送层6的界面的空穴分布的扩展比空穴输送层6中的来自与发光层8的界面的电子分布的扩展更宽。这是因为空穴输送层6的载流子密度比发光层8的载流子密度高，另一方面，发光层8接近真性。
[0108]
因此，如图表113所示，在空穴输送层6中的与发光层8的界面附近产生的、从空穴输送层6朝发光层8的方向的电场强度变高。与此相伴，如能带图111所示，空穴输送层6的与发光层8的界面处的带隙在能量的低值侧大幅度地弯曲。
[0109]
因此，在比较形态所涉及的发光元件2a中，空穴输送层6与发光层8的界面中的、从空穴输送层6向发光层8的空穴注入的壁垒变高。因此，在比较形态所涉及的发光元件2a中，
空穴注入发光层8的效率降低，由于发光层8中的空穴浓度降低，发光层8中的载流子平衡恶化，导致发光元件2a的发光效率降低。
[0110]
图12的能带图121是表示本实施方式的发光元件2的、空穴输送层6和发光层8的概略的能带的状态的图。图表122是表示本实施方式所涉及的空穴输送层6、硅化物层14以及发光层8中的大致电荷分布的图表。图表123是表示在本实施方式所涉及的空穴输送层6、硅化物层14以及发光层8产生的大致的电场的强度的图表。
[0111]
此外，在本实施方式中，在空穴输送层6和发光层8之间存在硅化物层14。因此，在能带图121、图表122以及图表123中，为了便于说明，在空穴输送层6和发光层8之间示出了相当于硅化物层14的空间。另外，图表122和图表123各自的各轴的定义与图表112和图表113各自的各轴的定义对应。
[0112]
在本实施方式中，硅化物层14包含的硅化物16，以该硅化物16具有的偶极矩16d的方向为从发光层8朝空穴输送层6的方向的方式形成。因此，硅化物16形成为电子云偏向正的一侧为空穴输送层6侧，电子云偏向负的一侧为发光层8侧。
[0113]
与此相伴，在空穴输送层6的、向发光层8侧移动的电子和硅化物16的、偏向空穴输送层6侧的正的电子云之间，有效发生电荷的抵消。因此，如图表122所示，在空穴输送层6中的与发光层8的界面附近、以及发光层8中的与空穴输送层6的界面附近产生的有效的电荷量，与比较形态相比均降低。
[0114]
与此相伴，如图表123所示，在空穴输送层6中的与发光层8的界面附近产生的、从空穴输送层6向发光层8的方向的电场强度与比较形态相比变低。因此，如能带图121所示，空穴输送层6的与发光层8的界面中的带隙的向能量的低值侧的弯曲与比较形态相比，也减少。其结果是，在上述构成中，从空穴输送层6向发光层8的空穴注入的壁垒变低。
[0115]
因此，在本实施方式涉及的发光元件2中，在空穴输送层6和发光层8的界面上，从空穴输送层6向发光层8注入空穴的壁垒降低。因此，在本实施方式涉及的发光元件2中，向发光层8的空穴注入的效率得到改善，发光层8中的空穴浓度上升，发光元件2的发光效率得到改善。
[0116]
另外，在硅化物层14的一部分的硅化物16具有极性的情况下，存在硅化物16的极性的方向未被控制，方向被随机决定的情况。即使在这种情况下，通过对该硅化物层14施加强的外部电场，硅化物16通过自发极化来排列。由此，在一部分硅化物16具有极性的硅化物层14中，在以高电压驱动发光元件2时，能够得到改善向发光层8注入空穴的效率的效果。因此，具备一部分的硅化物16具有极性的硅化物层14的发光元件2改善高亮度驱动时的发光效率。＜补写＞如上所述，硅化物16的分子结构具有将m作为金属元素、使用实数x标记为msi
x
的结构，该硅化物16的化学计量组成为msi时，可以为0.8≦x≦1.2。另外，该硅化物16的化学计量组成为msi2时，可以为1.6≦x≦2.4。
[0117]
在硅化物16的分子所含有的某个元素的量超过化学计量组成的
±
20％的情况下，该硅化物16所含有的金属和基于si的导电性产生影响，有时形成不具有极性的硅化物16。因此，当x的值在上述范围内时，能够减少不具有极性的硅化物16的形成。
[0118]
另外，硅化物层14的膜厚可以是20nm以下。由此，发光元件2整体的电阻的上升被
降低。此外，在硅化物层14的硅化物16为无极性的情况下，硅化物层14的膜厚也可以是5nm以下。在这种情况下，由于硅化物层14的硅化物16的极性，即使没有降低载流子向发光层8的注入壁垒的效果，载流子也能够通过隧道效应有效地通过硅化物层14。
[0119]
另外，如图7或图9所示，硅化物层14中的金属浓度及si浓度可以根据膜厚方向的位置而不同。在该情况下，通过适当设计各位置处的金属浓度及si浓度，能够更高效地控制硅化物16的偶极矩16d的方向。
[0120]
〔实施方式2〕＜偶极矩的反转＞图13是放大示出本实施方式所涉及的发光元件2以及该发光元件2的周围的剖面的概略剖面图，是与图1所示的剖面对应的位置处剖面图。另外，在本说明书中，对具有相同功能的各部件标注相同名称及参照标记，只要没有结构的差异，就不重复相同的说明。
[0121]
本实施方式所涉及的显示设备1与前述实施方式所涉及的显示设备1相比较，发光元件2的硅化物层14所包含的硅化物16的偶极矩16d的方向不同。特别是，在本实施方式中，具有极性的硅化物16的至少一个位于分子内的电子云偏向负的一侧成为空穴输送层6侧的位置。换言之，该硅化物16的偶极矩16d的方向是从空穴输送层6朝向发光层8的方向。
[0122]
特别是，在本实施方式中，硅化物层14所包含的硅化物16的过半数具有从空穴输送层6朝向发光层8的方向的偶极矩16d。因此，硅化物层14整体上具有从空穴输送层6朝向发光层8的方向的偶极矩。
[0123]
除上述以外，本实施方式所涉及的显示设备1具备与前述实施方式所涉及的显示设备1相同的结构。
[0124]
本实施方式的显示设备1通过与上述实施方式的显示设备1的制造方法相同的制造方法制造。但是，在本实施方式中，在步骤s10中形成层叠体18a的情况下，金属纳米粒子20例如选自表1的ivb族(4族)、vb族(5族)以及vib族(6族)的金属元素。另外，在本实施方式中，在步骤s10中形成层叠体18b的情况下，金属纳米粒子20例如选自表1的viiib族(8族、9族以及10族)的金属元素。由此，通过与前述实施方式中的硅化物层14的形成方法相同的方法，可以形成具备具有从空穴输送层6朝向发光层8的方向的偶极矩16d的硅化物16的硅化物层14。
[0125]
在本实施方式中，由于硅化物层14的硅化物16的能级稳定，因此本实施方式所涉及的发光元件2减少在空穴输送层6与硅化物层14的界面、以及硅化物层14与发光层8的界面产生的载流子阱。因此，本实施方式所涉及的发光元件2能够改善向发光层8的空穴注入的效率，改善元件整体的发光效率。
[0126]
此外，本实施方式所涉及的发光元件2与前述实施方式所涉及的发光元件2不同，硅化物16的偶极矩16d是从空穴输送层6朝向发光层8的方向。因此，根据参照前述实施方式中的图12说明的情况，本实施方式的发光元件2从空穴输送层6向发光层8注入空穴的壁垒增大。
[0127]
根据发光元件2的设计，从阴极12向发光层8的电子传输的效率低，发光层8中的空穴的浓度变高，考虑发光层8中的载流子平衡被破坏的情况。在这种情况下，由于从空穴输送层6向发光层8的空穴注入的壁垒增大，发光层8中的空穴的浓度变低，与电子的浓度的平衡得到改善。因此，本实施方式所涉及的发光元件2通过减轻发光层8中的空穴过多，改善载
流子平衡，从而改善发光效率。
[0128]
在本实施方式中，通过金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26的热处理来形成硅化物层14的情况下，金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26可以仅其一部分被硅化。特别是，在硅化物层14中，金属纳米粒子层22和si纳米粒子层26可以在与发光层8或者电子输送层10的至少一方接触的位置，被硅化。通过该构成，至少可以减少金属纳米粒子层22或si纳米粒子层26与发光层8或电子输送层10在相接的部分产生界面态，可以减少载流子阱的产生。
[0129]
在该情况下，硅化物层14包含与发光层8或电子输送层10的至少一方接触的硅化物16的纳米粒子的集合结构。由此，硅化物层14可以使硅化物16的纳米粒子无间隙地覆盖发光层8或电子输送层10的至少一方的表面。由此，硅化物16的纳米粒子彼此的电接触成为点接触，硅化物16间的电子的传输速率下降。因此，具有上述结构的硅化物层14由于降低了硅化物16之间的电子传输的效率，能够更有效地降低发光层8中的空穴过多。
[0130]
〔实施方式3〕＜硅化物层的形成位置的变更例＞图14是放大示出本实施方式所涉及的发光元件2以及该发光元件2的周围的剖面的概略剖面图，是与图1所示的剖面对应的位置处的剖面图。
[0131]
本实施方式所涉及的显示设备1与实施方式1的显示设备1相比，发光元件2的各层中的硅化物层14的形成位置不同。特别是，本实施方式所涉及的发光元件2形成在发光层8与电子输送层10之间。换言之，在本实施方式中，发光层8和电子输送层10隔着硅化物层14相互邻接。此外，在本实施方式中，硅化物层14所包含的硅化物16的偶极矩16d的朝向是从电子输送层10朝向发光层8的方向。
[0132]
除上述以外，本实施方式所涉及的显示设备1具备与实施方式1所涉及的显示设备1相同的结构。
[0133]
与实施方式1所涉及的显示设备1的制造方法相比，本实施方式所涉及的显示设备1的制造方法在以下方面不同：步骤s8之后，执行步骤s14，步骤s14之后，执行步骤s10以及步骤s12。因此，在步骤s14中，在空穴输送层6上形成发光层8，在步骤s10中，将层叠体18a或层叠体18b形成在发光层8上。除上述以外，本实施方式所涉及的显示设备1的制造方法通过与实施方式1所涉及的显示设备1的制造方法相同的制造方法来制造。
[0134]
本实施方式所涉及的发光元件2在发光层8与电子输送层10之间具备包含能级稳定的硅化物16的硅化物层14。因此，本实施方式所涉及的发光元件2减少在发光层8与硅化物层14的界面、以及硅化物层14与电子输送层10的界面产生的载流子阱。
[0135]
根据发光元件2的设计，考虑从阴极12向发光层8的电子传输的效率低、发光层8中的电子的浓度变低、发光层8中的载流子平衡被破坏的情况。在这种情况下，通过本实施方式所涉及的硅化物层14，从电子输送层10至发光层8产生的载流子阱降低，从电子输送层10至发光层8的电子传输的效率得到改善。因此，本实施方式所涉及的发光元件2能够改善向发光层8的电子注入的效率，改善元件整体的发光效率。
[0136]
此外，在本实施方式中，硅化物层14所包含的硅化物16的偶极矩16d的朝向是从电子输送层10朝向发光层8的方向。因此，根据参照实施方式1中的图12说明的情况，本实施方式的发光元件2从电子输送层10向发光层8注入电子的壁垒降低。因此，在本实施方式的发光元件2中，向发光层8注入电子的效率改善，发光层8中的电子浓度上升，发光元件2的发光
效率改善。
[0137]
〔实施方式4〕＜反转的结构＞图15是放大示出本实施方式所涉及的发光元件2以及该发光元件2的周围的剖面的概略剖面图，是与图1所示的剖面对应的位置处的剖面图。
[0138]
本实施方式所涉及的显示设备1与实施方式1所涉及的显示设备1相比，发光元件2的各层的形成位置不同。特别是，本实施方式所涉及的发光元件2从基板3侧起依次配置并包含阴极12、电子输送层10、硅化物层14、发光层8、空穴输送层6以及阳极4。因此，在本实施方式中，发光层8和电子输送层10隔着硅化物层14相互邻接。
[0139]
另外，在本实施方式中，阴极12是针对每个发光元件2形成的、与各薄膜晶体管tr电连接的像素电极，阳极4是在多个发光元件2共用地形成的共用电极。因此，在本实施方式中，通过利用薄膜晶体管tr控制施加于各阴极12的电压，能够驱动各发光元件2。另外，在本实施方式中，硅化物层14所包含的硅化物16的偶极矩16d的朝向是从发光层8朝向电子输送层10的方向。
[0140]
除上述以外，本实施方式所涉及的显示设备1具备与实施方式1所涉及的显示设备1相同的结构。
[0141]
本实施方式所涉及的显示设备1的制造方法，除了实施方式1所涉及的显示设备1的制造方法中的各步骤的执行顺序以外，可以用相同的方法制造。具体而言，在本实施方式所涉及的发光元件2的制造方法中，按照步骤s2、s18、s6、s16、s10、s12、s14、s8以及s4的顺序执行图4所示的各工序。
[0142]
在此，步骤s18通过与实施方式1中的步骤s4相同的方法，将阴极12按每个子像素形成为岛状来执行。另外，步骤s4通过与实施方式1中的步骤s18相同的方法，通过在多个子像素中共用地形成阳极4来执行。
[0143]
本实施方式所涉及的发光元件2与前述实施方式的发光元件2相同，在发光层8与电子输送层10之间具备包含能级稳定的硅化物16的硅化物层14。因此，本实施方式所涉及的发光元件2出于与在前述实施方式中说明的理由相同的理由，能够改善向发光层8注入电子的效率，改善元件整体的发光效率。
[0144]
此外，本实施方式所涉及的发光元件2与前述实施方式所涉及的发光元件2不同，硅化物16的偶极矩16d是从发光层8朝向电子输送层10的方向。因此，根据参照实施方式1中的图12说明的情况，本实施方式所涉及的发光元件2从电子输送层10向发光层8注入电子的壁垒增大。
[0145]
本实施方式所涉及的发光元件2通过硅化物层14，增大从电子输送层10向发光层8的电子注入的壁垒，从而发光层8中的电子的浓度降低，与空穴的浓度的平衡得到改善。因此，本实施方式所涉及的发光元件2通过减轻发光层8中的电子过多，改善载流子平衡，从而改善发光效率。
[0146]
〔实施方式5〕＜硅化物层为两层结构＞图16是放大示出本实施方式所涉及的发光元件2以及该发光元件2的周围的剖面的概略剖面图，是与图1所示的剖面对应的位置处的剖面图。
[0147]
本实施方式所涉及的显示设备1与实施方式1所涉及的显示设备1相比，发光元件2在发光层8与电子输送层10之间进一步具备硅化物层28。硅化物层28具有与硅化物层14相同的结构。特别是，硅化物层28包含多个硅化物30。硅化物30具有与硅化物16相同的结构，至少一部分硅化物30具有极性，在从发光层8到电子输送层10的方向上具有偶极矩30d。
[0148]
除上述以外，本实施方式所涉及的显示设备1具备与实施方式1所涉及的显示设备1相同的结构。
[0149]
本实施方式所涉及的显示设备1与前述实施方式所涉及的显示设备1的制造方法相比，除了包括在步骤s14与步骤s16之间形成硅化物层28的工序这一点之外，通过相同的方法来制造。硅化物层28通过与硅化物层14相同的方法来形成。
[0150]
本实施方式所涉及的发光元件2在空穴输送层6与发光层8之间具备包含能级稳定的硅化物16的硅化物层14。而且，本实施方式所涉及的发光元件2在发光层8与电子输送层10之间具备包含能级稳定的硅化物30的硅化物层28。因此，本实施方式所涉及的发光元件2能够改善向发光层8的空穴注入和电子注入这两者的效率，改善元件整体的发光效率。
[0151]
此外，在本实施方式中，硅化物16的偶极矩16d是从空穴输送层6朝向发光层8的方向，硅化物30的偶极矩30d是从发光层8朝向电子输送层10的方向。因此，在本实施方式中，从空穴输送层6向发光层8的空穴注入的壁垒下降，并且从电子输送层10向发光层8的电子注入的壁垒增大。因此，本实施方式所涉及的发光元件2使发光层8中的空穴的浓度提高的同时，降低了发光层8中的电子的浓度。因此，本实施方式所涉及的发光元件2更有效地降低发光层8中的电子过多，改善发光层8中的载流子平衡，改善发光元件2整体的发光效率。
[0152]
本发明并不限定于上述各实施方式，在权利要求所示的范围内可以进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。另外，通过组合在各实施方式中分别公开的技术手段，可以形成新的技术特征。附图标记说明
[0153]
1显示设备2发光元件3基板4阳极6空穴输送层8发光层10电子输送层12阴极14、28硅化物层16、30硅化物16d、30d偶极矩18a、18b层叠体20金属纳米粒子22金属纳米粒子层24si纳米粒子
26si纳米粒子层tr薄膜晶体管

技术特征：
1.一种发光元件，其特征在于，依次配置有第一电极、第一电荷输送层、含有硅化物的硅化物层、发光层以及第二电极，所述第一电荷输送层和所述发光层隔着所述硅化物层相互邻接。2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物层包括柱状结构或粒状结构的所述硅化物。3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物层为所述硅化物的连续膜。4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物层包括与所述发光层及所述第一电荷输送层的至少一方相接的所述硅化物的纳米粒子的集合构造。5.根据权利要求1至4的任意一项所述的发光元件，其特征在于，至少一部分的所述硅化物具有极性。6.根据权利要求5所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物的至少一部分的偶极矩的方向是从所述发光层朝向所述第一电荷输送层的方向。7.根据权利要求5所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物的至少一部分的偶极矩的方向是从所述第一电荷输送层朝向所述发光层的方向。8.根据权利要求1至7的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述第一电极为阳极，所述第二电极为阴极，所述第一电荷输送层为空穴输送层。9.根据权利要求8所述的发光元件，其特征在于，在所述发光层与所述第二电极之间进一步配置有第二电荷输送层，所述第二电荷输送层为电子输送层。10.根据权利要求1至7的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述第一电极为阴极，所述第二电极为阳极，所述第一电荷输送层为电子输送层。11.根据权利要求10所述的发光元件，其特征在于，在所述发光层与所述第二电极之间进一步配置有第二电荷输送层，所述第二电荷输送层为空穴输送层。12.根据权利要求9或11所述的发光元件，其特征在于，在所述发光层与所述第二电荷输送层之间进一步具备所述硅化物层，所述发光层和所述第二电荷输送层隔着所述硅化物层相互邻接。13.根据权利要求1至12的任意一项所述的发光元件，其特征在于，将m作为金属元素，所述硅化物的分子结构使用实数x，表示为msi
x
，所述硅化物的化学计量组成为msi时，0.8≤x≤1.2，所述硅化物的化学计量组成为msi2时，1.6≤x≤2.4。14.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，所述m是一个原子具有6个以上的d电子的金属元素。15.根据权利要求13或14所述的发光元件，其特征在于，所述m是含有从fe、ni、co、ru、os、rh、ir、pd以及pt构成的群所选择的至少一种的金属元素。16.根据权利要求13或14所述的发光元件，其特征在于，前述m为包含从fe、ni以及co构成的群所选择的至少一种的金属元素。17.根据权利要求1至16的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物层的膜
厚为20nm以下。18.根据权利要求1至17的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物的si浓度的分布根据所述硅化物层的膜厚方向的位置而不同。19.根据权利要求1至18的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物的金属浓度的分布根据所述硅化物层的膜厚方向的位置而不同。20.根据权利要求1至19的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物层是通过对层叠了si纳米粒子的层和金属纳米粒子的层的层叠体进行热处理而形成的。21.根据权利要求1至19的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述硅化物层是通过对层叠了sio2纳米粒子的层和金属纳米粒子的层的层叠体进行热处理而形成的。22.根据权利要求20所述的发光元件，其特征在于，所述si纳米粒子的粒径为50nm以下。23.根据权利要求22所述的发光元件，其特征在于，所述si纳米粒子的粒径为20nm以下。24.根据权利要求20至23的任意一项所述的发光元件，其特征在于，所述金属纳米粒子的粒径为50nm以下。25.根据权利要求24所述的发光元件，其特征在于，所述金属纳米粒子的粒径为20nm以下。26.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备具备显示区域，所述显示区域具有多个像素，所述显示设备还具备基板以及所述权利要求1至25中的任意一项所述的发光元件，所述发光元件位于所述基板上的多个像素的每一个，所述基板具备分别驱动所述发光元件的多个薄膜晶体管。27.根据权利要求26所述的显示设备，其特征在于，所述发光元件在所述基板侧具有所述第一电极。28.根据权利要求26所述的显示设备，其特征在于，所述发光元件在所述基板侧具有所述第二电极。29.一种发光元件的制造方法，该发光元件依次配置有第一电极、第一电荷输送层、包含硅化物的硅化物层、发光层以及第二电极，所述第一电荷输送层和所述发光层隔着所述硅化物层相互邻接，其特征在于，包括：硅化物层形成工序，其通过对层叠了si纳米粒子的层和金属纳米粒子的层的层叠体进行热处理，来形成所述硅化物层。30.一种发光元件的制造方法，该发光元件依次配置有第一电极、第一电荷输送层、包含硅化物的硅化物层、发光层以及第二电极，所述第一电荷输送层和所述发光层隔着所述硅化物层相互邻接，其特征在于，包括：硅化物层形成工序，其通过对层叠了sio2纳米粒子的层和金属纳米粒子的层的层叠体进行热处理，来形成所述硅化物层。31.根据权利要求29所述的发光元件的制造方法，其特征在于，所述si纳米粒子的粒径为50nm以下。32.根据权利要求31所述的发光元件的制造方法，其特征在于，所述si纳米粒子的粒径
为20nm以下。33.根据权利要求29至32的任意一项所述的发光元件的制造方法，其特征在于，所述金属纳米粒子的粒径为50nm以下。34.根据权利要求33所述的发光元件的制造方法，其特征在于，所述金属纳米粒子的粒径为20nm以下。

技术总结
发光元件(2)依序配置有第1电极(4)、第1电荷输送层(6)、包含硅化物(16)的硅化物层(14)、发光层(8)以及第二电极(12)。第一电荷输送层和发光层隔着硅化物层相互邻接。和发光层隔着硅化物层相互邻接。和发光层隔着硅化物层相互邻接。


技术研发人员：上田吉裕
受保护的技术使用者：夏普株式会社
技术研发日：2021.01.22
技术公布日：2023/9/16