明書中，某部件或區(qū)域設(shè)于其他部件或區(qū)域“上(或下)”的情況下，只要沒有特別的限定，不僅包含其處于其他部件或區(qū)域的正上方(或正下方)的情況，也包含處于其他部件或區(qū)域的上方(或下方)的情況，即，也包含在其他部件或區(qū)域的上方(或下方)，在中間包含有其他構(gòu)成要素的情況。
[0064][第1實(shí)施方式]
[0065]圖1以剖視圖表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)光元件108的結(jié)構(gòu)。發(fā)光元件108具有第1電極110、第2電極114、絕緣層112以及發(fā)光層120。第1電極110和第2電極114設(shè)置于層疊在基板128上的發(fā)光層120的一個面上。第1電極110和第2電極114夾著絕緣層112設(shè)置。發(fā)光層120設(shè)置在絕緣層112上，第2電極114設(shè)置成由發(fā)光層120覆蓋。
[0066]第1電極110和第2電極114夾著絕緣層112而層疊。相對于設(shè)置成寬幅的第1電極110，第2電極114具有長條狀或格子狀的形態(tài)，且與第1電極110相比設(shè)置成窄幅。因此，相對于第1電極110的面積，第2電極114與第1電極110重疊的部分的面積相對較小。換句話說，設(shè)置成第2電極114的端部配置在第1電極110上。S卩，第2電極114設(shè)置成:在第1電極110的未到達(dá)端部的內(nèi)側(cè)，至少一部分端部重疊。此外，應(yīng)用于本發(fā)明的發(fā)光元件的構(gòu)造不限定于圖1所示的構(gòu)造，例如可對電極構(gòu)造、絕緣層以及發(fā)光層應(yīng)用各種變形的構(gòu)造。
[0067]在第1電極110的上部，隔著絕緣層112設(shè)置有包含量子點(diǎn)的發(fā)光層120。包含量子點(diǎn)的發(fā)光層120能夠應(yīng)用各種形態(tài)。例如，既可以利用量子點(diǎn)的集合體形成發(fā)光層120，或者也可以將量子點(diǎn)分散在由無機(jī)或有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的母體材料中?；蛘?，也可以設(shè)置成:發(fā)光層120具有空穴或電子注入層、空穴或電子輸送層等多層并排設(shè)置而成的形態(tài)，并在這些層的上部重疊包含量子點(diǎn)的層。另外，也可以設(shè)為如下構(gòu)造，設(shè)為:均勻地形成對空穴或電子共同作用的載流子注入層和載流子輸送層117，包含量子點(diǎn)的層重疊在其上部。
[0068]在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)向第1電極110與第2電極114之間提供電位差時，產(chǎn)生電場。圖1用虛線示意性地表示在第1電極110與第2電極114之間產(chǎn)生的電場分布。電場從第1電極110朝向第2電極114產(chǎn)生?；驈牡?電極114朝向第1電極110產(chǎn)生。SP，如圖1所示，通過以端部位于第1電極110的內(nèi)側(cè)的方式設(shè)置第2電極114，能夠從第1電極110朝向第2電極114(或相反地朝向)產(chǎn)生蔓延電場(以下，也稱為“邊緣電場”)。此外，圖1所示的電力線的朝向?yàn)橐焕鶕?jù)第1電極110與第2電極114之間的電位的高低、電位差的大小，電場分布會發(fā)生各種變化。
[0069]由于在第1電極110與第2電極114之間存在絕緣層112和發(fā)光層120，邊緣電場擴(kuò)展分布到絕緣層112和發(fā)光層120。當(dāng)向第1電極110與第2電極114之間以預(yù)定強(qiáng)度施加邊緣電場時，發(fā)光層120發(fā)光。邊緣電場使Fowler-Nordbeim隧穿電子從第1電極110經(jīng)由絕緣層112向發(fā)光層120放出，放出的電子作為載流子注入發(fā)光層120。作為發(fā)光機(jī)理，例如被認(rèn)為是:注入的載流子由電場加速，并被發(fā)光層120所包含的量子點(diǎn)形成的定域化的能級捕獲，該載流子向基態(tài)躍迀時放出光子，從而發(fā)光層120發(fā)光。由于向發(fā)光層120的載流子的注入量根據(jù)電場強(qiáng)度而變化，能夠通過電場強(qiáng)度控制發(fā)光元件108的發(fā)光強(qiáng)度。
[0070]如上所述，本實(shí)施方式的發(fā)光元件108具有如下結(jié)構(gòu):夾著絕緣層112設(shè)置第1電極110和第2電極114，第1電極110和第2電極114設(shè)置在發(fā)光層120的一個面上，在另一個面上不配設(shè)電極。發(fā)光元件108的未配設(shè)該電極的面成為光出射面。由發(fā)光層120發(fā)出的光向所有方向福射。從發(fā)光層120朝向光出射面福射的光能夠取出作為向外部的出射光。另一方面，在其相反側(cè)，從發(fā)光層120向第1電極110側(cè)福射的光由第1電極110反射，該反射光的一部分能夠從發(fā)光層120的光出射面取出作為向外部的出射光。因此，優(yōu)選的是，第1電極110由反射率高的金屬材料形成。
[0071]為了將第1電極110設(shè)為高反射率的電極，優(yōu)選使用鋁(A1)、銀(Ag)或它們的合金等金屬材料。鋁(A1)或銀(Ag)等由于電阻率低且光的反射率高，所以能夠適合使用作為第1電極110。
[0072]如圖1所示，本實(shí)施方式的發(fā)光元件108在發(fā)光層120的一個面上夾著絕緣層112設(shè)置控制發(fā)光的第1電極110和第2電極114，另一個面成為光出射面。由于在該光出射面上未設(shè)置吸收或遮斷光的金屬電極等障礙物，能夠提高發(fā)光層120產(chǎn)生的光的取出效率。
[0073]此外，在本說明書中，“光取出效率”是指能夠取出到外部的光子數(shù)相對于發(fā)光層內(nèi)產(chǎn)生的光子數(shù)的比例。
[0074]與之相對，以電極夾持發(fā)光層的上下的所謂夾持型的以往的發(fā)光元件雖然在光出射面設(shè)置有透光性的電極，由于在該透光性的電極的光吸收和反射不是零，相應(yīng)地，光的取出效率下降。另外，雖然發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度根據(jù)一對電極間的電場強(qiáng)度而發(fā)生變化，當(dāng)發(fā)光層的膜厚在元件間或元件內(nèi)有偏差時，電場強(qiáng)度發(fā)生變化，作為結(jié)果，發(fā)光強(qiáng)度也會有偏差。
[0075]在本實(shí)施方式中，包含量子點(diǎn)的發(fā)光層120可用各種制造方法制造。例如，能夠用印刷法、涂布法等濕式工藝制造包含量子點(diǎn)的溶液。在該情況下，當(dāng)發(fā)光層的膜厚有偏差時，在以往的構(gòu)造中，在元件間發(fā)光強(qiáng)度有偏差的問題產(chǎn)生。與之相對，由于本實(shí)施方式的發(fā)光元件108具有不直接受到發(fā)光層120的膜厚的影響的構(gòu)造，能夠抑制發(fā)光強(qiáng)度的偏差。
[0076]g卩，由于在本實(shí)施方式中示出的發(fā)光元件108由處于第1電極110與第2電極114之間的絕緣層112的膜厚決定電場強(qiáng)度，具有發(fā)光強(qiáng)度難以因發(fā)光層120的膜厚發(fā)生變動這樣的優(yōu)點(diǎn)。通過應(yīng)用濺射法或等離子CVD (化學(xué)氣相沉積)法等確立的薄膜形成技術(shù)，絕緣層112的膜厚控制和得到均勻性較容易。如果絕緣層112的膜厚一定，則不管發(fā)光層120的膜厚偏差如何，都能夠?qū)㈦妶鰪?qiáng)度分布設(shè)為一定。因此，本實(shí)施方式的發(fā)光元件108能夠控制發(fā)光強(qiáng)度而不受發(fā)光層120的膜厚分布的影響。
[0077]此外，作為用于發(fā)光元件108的絕緣層112，能夠應(yīng)用無機(jī)絕緣材料或有機(jī)絕緣材料。作為無機(jī)絕緣材料，能夠使用由氧化硅、氮化硅、氧化鋁等氧化物或氮化物構(gòu)成的絕緣材料。另外，作為有機(jī)絕緣材料，能夠使用聚酰亞胺等有機(jī)材料。
[0078]發(fā)光元件108的發(fā)光強(qiáng)度作為形成于第1電極110與第2電極114之間的邊緣電場的電場強(qiáng)度分布的積分值而確定。因此，發(fā)光元件108中的發(fā)光強(qiáng)度的面內(nèi)分布也能夠通過第2電極114的幾何學(xué)形狀(平面形狀)來控制。
[0079]第2電極114的形狀不特別限定，但為了產(chǎn)生擴(kuò)展到發(fā)光層120的邊緣電場，優(yōu)選將第2電極114成形為長條狀或格子狀。此外，第2電極114的形狀不限定于長條狀或格子狀，能夠使用以具有一個或多個開口部的方式成形為任意的形狀。例如，第2電極114的形態(tài)能夠設(shè)為網(wǎng)眼狀或在平板上設(shè)置一個或多個通孔而成的與沖壓(punching)板類似的構(gòu)造。
[0080]在任一種情況下，為了使由第1電極110和第2電極114產(chǎn)生的邊緣電場有效地作用于發(fā)光層120，優(yōu)選的是，第2電極114在與第1電極110重疊的區(qū)域中具有呈網(wǎng)眼狀細(xì)線化的微細(xì)圖案。通過微細(xì)化第2電極114的形態(tài)以使得電場緊密地作用于發(fā)光層120的面內(nèi)，從而有效發(fā)光區(qū)域擴(kuò)大，并能夠提高發(fā)光亮度。
[0081]由于第2電極114用導(dǎo)電性的薄膜形成在絕緣層112上即可，能夠利用光刻法形成微細(xì)且精密的圖案。因此，第2電極114能夠以高精度形成微細(xì)的幾何學(xué)形狀。因此，本實(shí)施方式的發(fā)光元件108的發(fā)光強(qiáng)度基本上難以受到包含量子點(diǎn)材料的發(fā)光層120的影響，設(shè)置于第1電極110與第2電極114之間的絕緣層112的膜厚和第2電極114的圖案尺寸是支配性的，能夠以工藝的質(zhì)量來進(jìn)行發(fā)光亮度的控制。即，即使不使包含量子點(diǎn)材料的發(fā)光層120的膜厚控制高精度化，也能夠使發(fā)光強(qiáng)度或發(fā)光強(qiáng)度的面內(nèi)分布一定。
[0082]第2電極114能夠用鋁(A1)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)等各種金屬材料或鉬(Mo)-鎢(W)合金這樣的它們的合金材料形成。
[0083]由于第1電極110和第2電極114均設(shè)置于與發(fā)光層120的光出射側(cè)相反一側(cè)的面上，即使用不透光的金屬材料設(shè)置，也不會遮擋來自發(fā)光層120的出射光。S卩，由于能夠設(shè)為在從發(fā)光層120出射光的一側(cè)不存在遮斷或吸收光的遮蔽物，能夠降低光的損失。另夕卜，如果用包含氧化錫的氧化銦(氧化銦錫:ITO)等透明導(dǎo)電膜材料形成第2電極114，則能夠使由第1電極110反射的光透過第2電極114而從發(fā)光層120出射，并能夠提高光取出效率。
[0084]成形為預(yù)定形狀的第2電極114的端部側(cè)面即可以垂直地立起，也可以是以向上方開口的朝向傾斜的傾斜面(錐形的面)。當(dāng)?shù)?電極114的端部側(cè)面為傾斜面時，發(fā)光層120能夠緊密地與第2電極114導(dǎo)致的層差相接并覆蓋，能夠提高發(fā)光效率。
[0085]發(fā)光層120所包含的量子點(diǎn)能夠應(yīng)用各種材料。例如，作為量子點(diǎn)，能夠使用具有數(shù)nm?數(shù)十nm的大小的化合物半導(dǎo)體或氧化物半導(dǎo)體的微粒。作為這樣的微粒，例如可列舉由 I1-VI 族半導(dǎo)體構(gòu)成的微?；?^6、0(15、0(?^、2110、2115、21^6、取5、取了6、0(121156等)、由 II1-V 族半導(dǎo)體構(gòu)成的微粒(InAs、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、A1P、AlN、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe 等)、或由 IV-VI 族半導(dǎo)體構(gòu)成的微粒(PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe、Tl2SnTe5等)。
[0086]另外，作為量子點(diǎn)，也可以使用以IV族半導(dǎo)體構(gòu)成的量子點(diǎn)。例如，能夠使用一個原子層的碳原子的六元環(huán)相連而呈平面狀排列而成的石墨稀(graphene)。
[0087]量子點(diǎn)的構(gòu)造既可以是僅具有作為發(fā)光部位的核部的構(gòu)造，也可以是在核部的周圍具有殼部的核/殼構(gòu)造。另外，也可以設(shè)為殼/核/殼構(gòu)造等多殼構(gòu)造。此外，殼是為了提高向核部的電子和空穴的限制功能而設(shè)置的物質(zhì)，優(yōu)選帶隙能量比核部大的物質(zhì)。利用該殼部，能夠降低由非發(fā)光躍迀導(dǎo)致的電子和空穴的損失，并提高發(fā)光效率。
[0088]通過使發(fā)光層包含這樣的量子點(diǎn)，能夠形成量子阱。該量子阱在發(fā)光層120中作為發(fā)光中心起作用。注入發(fā)光層120的載流子被由量子點(diǎn)形成的量子阱捕獲，并在再結(jié)合的過程中放出光子。
[0089]量子點(diǎn)能夠利用材料的組成、顆粒的尺寸來控制放出的光即發(fā)光波長。因此，通過使粒徑一致的量子點(diǎn)分散于發(fā)光層120，能夠得到頻譜峰值尖銳且色純度高的發(fā)光。
[0090]在本實(shí)施方式中，發(fā)光層120具有能夠受到由第2電極114導(dǎo)致的邊緣電場的影響而發(fā)光的膜厚即可。例如，可以具有埋入設(shè)置于第2電極114的開口部(例如，長條狀的圖案排列的空隙的開口部分)的程度的厚度。另外，也可以具有完全埋入第2電極114的程度的膜厚。
[0091]作為施加于第1電極110和第2電極114的電壓，能夠施加直流電壓。另外，也可以施加交流電壓來驅(qū)動發(fā)光元件108。在本實(shí)施方式中，由于第1電極110和第2電極114由絕緣層112分離，發(fā)光元件108具有高的耐壓。另外，由于本實(shí)施方式的發(fā)光元件108不具有用一對電極夾著包含量子點(diǎn)的發(fā)光層120的上下的構(gòu)造，所以能夠防止由發(fā)光層120的缺陷導(dǎo)致的短路。
[0092]