JP2009009894A - Electroluminescent element, its manufacturing method, and display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界発光素子とその製造方法、及びディスプレイに関する。 The present invention relates to an electroluminescent device, a manufacturing method thereof, and a display.
有機電界発光素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)は、蛍光又は燐光発光性の有機化合物、電荷輸送性の有機化合物等を薄膜状に形成し、これを電極で挟み込んだ構造の発光素子である。電極間に電圧を印加すると、電子と正孔とが有機化合物からなる薄膜の中に注入され再結合することで、発光性の有機化合物の励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に、OLEDは光を放出する。 An organic light emitting diode (OLED) is a light emitting element having a structure in which a fluorescent or phosphorescent organic compound, a charge transporting organic compound, or the like is formed in a thin film and sandwiched between electrodes. When a voltage is applied between the electrodes, electrons and holes are injected into the thin film made of the organic compound and recombined to generate excitons of the light-emitting organic compound, which return to the ground state. In turn, the OLED emits light.
OLEDは、低電圧駆動、高発光効率、高速応答、自発光で視野角制限が無い、多様な発光波長、軽量といった特徴を持ち合わせている。このため、OLEDは薄型ディスプレイから照明まで、幅広い分野において次世代の発光デバイスとして期待されている。 OLEDs have characteristics such as low voltage driving, high luminous efficiency, high-speed response, self-emission, no viewing angle limitation, various emission wavelengths, and light weight. For this reason, OLED is expected as a next-generation light-emitting device in a wide range of fields from thin displays to illumination.
一方、粒径が数nm乃至20nm程度のサイズの半導体ナノ粒子は、電界発光素子の構成材料としての利用が期待され、様々な研究が報告されている。例えば、CdSeナノ粒子は、有機発光材料に比べて、高い耐久性、狭いスペクトル幅、粒径による発光色の制御が可能、といった特徴を持っている。さらにCdSeナノ粒子は、CdSe/ZnS等のコアシェル構造にすることで、表面欠陥の不活性化や内部量子閉じ込めの増大といった効果が得られている。その結果、50%を超える高い内部量子効率が実現されている。このようなナノ粒子を用いることで、バルクでは見られないような物理的・化学的性質が発現し、従来以上の特性をもつデバイスの実現が期待されている。 On the other hand, semiconductor nanoparticles having a particle size of several nanometers to 20 nm are expected to be used as constituent materials for electroluminescent devices, and various studies have been reported. For example, CdSe nanoparticles have characteristics such as higher durability, narrow spectral width, and control of luminescent color depending on particle size compared to organic luminescent materials. Furthermore, the CdSe nanoparticle has a core-shell structure such as CdSe / ZnS, thereby obtaining effects such as inactivation of surface defects and increase in internal quantum confinement. As a result, a high internal quantum efficiency exceeding 50% is realized. By using such nanoparticles, physical and chemical properties that cannot be seen in the bulk are expressed, and realization of devices having characteristics higher than those of conventional devices is expected.
また、ナノ粒子の最表面は通常有機化合物からなる配位子で覆われているため、凝集することなく有機溶媒中に分散できる。そのため、電界発光素子の製作プロセスにおいて塗布成膜が可能であり、低コストかつ大面積な発光デバイスへの対応も期待できる。 Further, since the outermost surface of the nanoparticles is usually covered with a ligand made of an organic compound, it can be dispersed in an organic solvent without agglomeration. Therefore, coating film formation is possible in the manufacturing process of the electroluminescent element, and it can be expected to correspond to a low-cost and large-area light-emitting device.
これまで、ナノ粒子を発光材料とした電界発光素子に関してはいくつか報告されている。例えば非特許文献1では、CdSe/ZnSナノ粒子を用いて塗布法による簡易なプロセスで、30nm前後の非常に狭いスペクトル幅を持つ電界発光素子が実現されている。しかし、これまで報告されたナノ粒子を発光材料とした電界発光素子は、いずれも現行のOLEDに比べて発光効率が1桁以上低い点が問題である。 Until now, several electroluminescent devices using nanoparticles as a light emitting material have been reported. For example, in Non-Patent Document 1, an electroluminescent element having a very narrow spectral width of about 30 nm is realized by a simple process using a coating method using CdSe / ZnS nanoparticles. However, all of the electroluminescent devices using nanoparticles as a light emitting material reported so far have a problem that the luminous efficiency is one digit or more lower than that of the current OLED.
ここでナノ粒子電界発光素子の発光効率を向上するためには、発光層であるナノ粒子層の構造制御と、半導体ナノ粒子への電荷注入の効率を向上させることが必要と考えられる。 Here, in order to improve the light emission efficiency of the nanoparticle electroluminescent device, it is considered necessary to improve the structure control of the nanoparticle layer, which is the light emitting layer, and the efficiency of charge injection into the semiconductor nanoparticles.
ところでナノ粒子自体は電気を通しにくいため、発光層を単粒子層程度まで薄くすることで、電界発光素子の駆動電圧の低下が期待できる。しかし、発光面内において、ナノ粒子が存在せず、正孔輸送層と電子輸送層が直接界面を形成してしまう部分が多数あると、ナノ粒子由来の発光効率は低下する。このため、発光層であるナノ粒子層を可能な限り薄く、かつ発光面におけるナノ粒子層の膜密度が可能な限り高くなるように、ナノ粒子発光層の構造を制御する必要がある。塗布法によりナノ粒子からなる発光層を形成する場合は、例えば、非特許文献1で開示されている方法が挙げられている。具体的には、ナノ粒子と正孔輸送材料の混合液を塗布する方法である。こうすると、正孔輸送層の表面にナノ粒子が相分離してナノ粒子層が形成される。また、特許文献1に開示されているように、自己組織化膜を利用して、無機化合物系ナノ粒子を基板上に配列させ、ナノ粒子単粒子薄膜層を形成する例もある。 By the way, since the nanoparticles themselves are difficult to conduct electricity, the driving voltage of the electroluminescent device can be expected to decrease by making the light emitting layer as thin as a single particle layer. However, if the nanoparticles are not present in the light emitting surface and there are many portions where the hole transport layer and the electron transport layer directly form an interface, the light emission efficiency derived from the nanoparticles decreases. For this reason, it is necessary to control the structure of the nanoparticle light-emitting layer so that the nanoparticle layer as the light-emitting layer is as thin as possible and the film density of the nanoparticle layer on the light-emitting surface is as high as possible. When forming the light emitting layer which consists of nanoparticles by the apply | coating method, the method currently disclosed by the nonpatent literature 1 is mentioned, for example. Specifically, it is a method of applying a mixed solution of nanoparticles and a hole transport material. As a result, the nanoparticles are phase-separated on the surface of the hole transport layer to form a nanoparticle layer. In addition, as disclosed in Patent Document 1, there is an example in which a nanoparticle single particle thin film layer is formed by arranging inorganic compound nanoparticles on a substrate using a self-assembled film.
しかし、非特許文献1で開示されている相分離を利用したナノ粒子層の形成方法では、塗布溶液中のナノ粒子の濃度や、塗布後の膜の扱いによりナノ粒子層の構造が大きく影響を受けるため、再現よくかつ発光効率がよい電界発光素子を作製するのは困難である。また、特許文献1で開示されている自己組織化膜を用いて基板上にナノ粒子を配列させる方法では、電極基板からナノ粒子への電荷を注入するときに、自己組織化膜内のアルカン部位が電荷注入障壁となり、電界発光素子の発光効率を向上させるのが困難である。 However, in the method of forming a nanoparticle layer using phase separation disclosed in Non-Patent Document 1, the structure of the nanoparticle layer is greatly affected by the concentration of nanoparticles in the coating solution and the handling of the film after coating. Therefore, it is difficult to produce an electroluminescent element that is reproducible and has high luminous efficiency. In addition, in the method of arranging nanoparticles on a substrate using the self-assembled film disclosed in Patent Document 1, when an electric charge is injected from the electrode substrate to the nanoparticles, the alkane site in the self-assembled film is used. Becomes a charge injection barrier, and it is difficult to improve the light emission efficiency of the electroluminescent device.
また、ナノ粒子電界発光素子の発光効率を向上させるためには、発光層であるナノ粒子層の構造制御と、ナノ粒子への電荷注入効率の向上の二つを両立させることが必要である。 Moreover, in order to improve the light emission efficiency of the nanoparticle electroluminescent device, it is necessary to satisfy both the structure control of the nanoparticle layer which is a light emitting layer and the improvement of the efficiency of charge injection into the nanoparticle.
本発明の目的は、発光効率のよい電界発光素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electroluminescent device having good luminous efficiency.
本発明の電界発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に、少なくとも電荷輸送層層と、発光層と、が挟持され、該電荷輸送層が、π共役を有する化合物を少なくとも一種類含み、該発光層が、半導体ナノ粒子発光材料からなり、該半導体ナノ粒子発光材料が、該π共役を有する化合物を介して、該陽極又は該陰極と化学結合していることを特徴とする。 The electroluminescent device of the present invention comprises an anode, a cathode, and at least a charge transport layer layer and a light emitting layer sandwiched between the anode and the cathode, wherein the charge transport layer comprises a compound having π conjugate. Including at least one kind, wherein the light-emitting layer is made of a semiconductor nanoparticle light-emitting material, and the semiconductor nanoparticle light-emitting material is chemically bonded to the anode or the cathode via the compound having the π conjugate. And
本発明によれば、発光効率のよい電界発光素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an electroluminescent element with sufficient luminous efficiency can be provided.
本発明の電界発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に、π共役を有する化合物を少なくとも一種類含む層と、発光層とが挟持されていることを特徴とする。 The electroluminescent element of the present invention is characterized in that a light emitting layer is sandwiched between an anode, a cathode, a layer containing at least one compound having π conjugation, and the anode and the cathode.
以下、図面を参照しながら、本発明の電界発光素子について詳細に説明する。 Hereinafter, the electroluminescent element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の電界発光素子における一実施形態を示す断面図である。図1の電界発光素子1は、下部電極(図示せず)を備えた11基板上に、電荷輸送層12、発光層21、電子輸送層31及び上部電極32が順次設けられている。図1の電界発光素子1において、基板11に備わっている下部電極は陽極として機能する。電荷輸送層12は正孔注入(輸送)層として機能する。発光層21には、半導体ナノ粒子発光材料で構成されている。上部電極32は陰極として機能する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the electroluminescent device of the present invention. In the electroluminescent device 1 of FIG. 1, a
次に、図1の電界発光素子を構成する各層の構成部材について説明する。 Next, constituent members of the respective layers constituting the electroluminescent element of FIG. 1 will be described.
基板11と発光層21との間に挟持されている電荷輸送層12は、発光層21を形成するナノ粒子薄膜の構造制御と、当該ナノ粒子への電荷注入という二つの機能を併せ持つ。この電荷輸送層12において、電荷輸送層12に少なくとも一種類含まれるπ共役を有する化合物は、一般的に下記式(1)に示される構造式で表される。
X−R1−C−R2−Y (1)
The
X—R 1 —C—R 2 —Y (1)
式(1)において、Xは、電極表面との結合を形成する部位を表す。具体的には、チオール基、カルボキシル基、アルコキシシリル基等が挙げられる。 In the formula (1), X represents a site that forms a bond with the electrode surface. Specific examples include a thiol group, a carboxyl group, and an alkoxysilyl group.
式(1)において、Yは、半導体ナノ粒子との結合を形成する部位を表す。具体的には、チオール基、カルボキシル基、アルコキシシリル基等が挙げられる。 In Formula (1), Y represents the site | part which forms a coupling | bonding with a semiconductor nanoparticle. Specific examples include a thiol group, a carboxyl group, and an alkoxysilyl group.
式(1)において、Cは2価乃至4価のπ共役を有する基を表す。尚、Cが3価以上である場合、複数のR2と複数のYは、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。 In the formula (1), C represents a group having a divalent to tetravalent π conjugate. When C is trivalent or more, the plurality of R 2 and the plurality of Y may be the same or different.
Cで表されるπ共役を有する基とは、素子駆動時に電極から半導体ナノ粒子への電荷注入効率を上げる働きを持つ置換基をいう。ここでπ共役としては、芳香族環、アリールアミン、縮合多環、複素環等が挙げられる。以下、π共役を有する基Cで表される構造の具体例を示す。下記式中、Rは任意の有機基を示す。尚、本発明は以下の構造に限定されない。 The group having π conjugation represented by C refers to a substituent having a function of increasing the charge injection efficiency from the electrode to the semiconductor nanoparticles when the element is driven. Here, examples of the π conjugate include aromatic rings, arylamines, condensed polycycles, and heterocycles. Specific examples of the structure represented by the group C having π conjugation are shown below. In the following formula, R represents an arbitrary organic group. The present invention is not limited to the following structure.
発光層である半導体ナノ粒子層と少なくとも一方の電極の間に、π共役を有する化合物を含む層を形成することにより、半導体ナノ粒子への電荷注入効率が向上する。 By forming a layer containing a compound having π conjugation between the semiconductor nanoparticle layer that is the light emitting layer and at least one of the electrodes, the efficiency of charge injection into the semiconductor nanoparticles is improved.
一般に半導体ナノ粒子を発光材料とする電界発光素子においては、半導体ナノ粒子への正孔の注入効率が悪い。このため、π共役を有する基Cは、特に、正孔輸送機能をもつものであることが望ましい。こうすることで、半導体ナノ粒子への正孔注入効率が向上し、その結果として素子の発光効率が向上する。 In general, in an electroluminescent device using semiconductor nanoparticles as a light emitting material, the efficiency of hole injection into semiconductor nanoparticles is poor. For this reason, it is desirable that the group C having π conjugation has a hole transport function. By doing so, the efficiency of hole injection into the semiconductor nanoparticles is improved, and as a result, the luminous efficiency of the device is improved.
式(1)において、R1及びR2は、単結合又はアルキル鎖等の炭化水素基を示す。R1及びR2で表される炭化水素基として、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基等が挙げられる。 In Formula (1), R 1 and R 2 represent a hydrocarbon group such as a single bond or an alkyl chain. Examples of the hydrocarbon group represented by R 1 and R 2 include alkylene groups such as a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
このように、電荷輸送層12を構成するπ共役を有する化合物は、式(1)で示されるように、電極表面に結合する部位Xと、ナノ粒子に結合する部位Yが存在する。これにより、π共役を有する化合物は、電荷輸送層12に対して垂直方向の配向性を持つ。
As described above, the compound having π conjugation constituting the
本発明の電界発光素子は、基板上に形成された電極上に、電荷輸送層12を形成し、次いでこの電荷輸送層12の上に、半導体ナノ粒子で構成される発光層21を形成する。このために、π共役を有する化合物を含む層を構成する分子は、式(1)で示されるように、電極表面と結合を形成する部位(X)と、半導体ナノ粒子と化学結合を形成する部位(Y)の両方を有する。ここでいう化学結合とは、共有結合、配位結合、静電的相互作用、イオン結合、水素結合等が挙げられる。中でも、構造安定性に優れることから、共有結合であることが望ましい。このように電荷輸送層12は、電極及び半導体ナノ粒子と化学結合、特に、共有結合を形成している。これにより、形成時及び形成後の構造安定性に優れた素子の形成が可能となる。
In the electroluminescent device of the present invention, a
発光層21を構成する半導体ナノ粒子発光材料は、エネルギー吸収による励起状態からの緩和、もしくは、ナノ粒子中での電荷再結合により発光するナノ微粒子である。ところで半導体ナノ粒子発光材料は、その粒径が、0.1nm乃至1μm、好ましくは、1nm乃至20nmの微粒子を指す。また半導体ナノ粒子発光材料を構成する材料は、具体的には、ZnS,ZnO,ZnSe,ZnTe,CdS,CdSe,CdTe等のII−VI族半導体、InP,GaN,GaAs等のIII−V族半導体、Si,Ge等のIV族半導体等が挙げられる。これら半導体ナノ粒子発光材料は、2種類以上の化合物からなるコアシェル型構造でもよい。また、半導体ナノ粒子発光材料中に別の化学種が微量にドープされていてもよい。本発明の電界発光素子で用いられる半導体ナノ粒子発光材料は、発光スペクトルの半値幅が狭いこと、粒径により発光色制御が可能なことを理由として、CdSeナノ粒子が望ましい。特に、CdSeの表面がZnSで被覆された構造のCdSe/ZnSコアシェル型ナノ粒子は、優れた発光量子収率を示すので望ましい。また、これらの半導体ナノ粒子の表面は、トリオクチルフォスフィンオキサイド(TOPO)等の有機系配位子で覆われていてもよい。
The semiconductor nanoparticle light-emitting material constituting the light-emitting
本発明の電界発光素子で使用される基板は、基板表面に電極が形成されたものであれば特に制限は無い。電極の具体例としては、Al、Au、Ag、Pt、Mg等の金属単体もしくはこれら金属単体を複数種類組み合わせた合金、ITO、ZnO、CuO等の金属酸化物等が挙げられる。また、電極からの電荷注入効率を上げるために、電極表面に導電性の金属酸化物層が形成されていてもよい。 The substrate used in the electroluminescent element of the present invention is not particularly limited as long as an electrode is formed on the substrate surface. Specific examples of the electrode include a simple metal such as Al, Au, Ag, Pt, and Mg, an alloy in which a plurality of these metal simple substances are combined, a metal oxide such as ITO, ZnO, and CuO. In order to increase the charge injection efficiency from the electrode, a conductive metal oxide layer may be formed on the electrode surface.
次に、本発明の電界発光素子の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the electroluminescent element of this invention is demonstrated.
本発明の電界発光素子の製造方法は、以下の工程(i)及び(ii)を含むことを特徴とする。
(i)電極が形成されている基板上に電荷輸送層を形成する工程
(ii)該電荷輸送層上に、半導体ナノ粒子発光材料で構成される発光層を形成する工程
The method for producing an electroluminescent element of the present invention includes the following steps (i) and (ii).
(I) Step of forming a charge transport layer on a substrate on which an electrode is formed (ii) Step of forming a light emitting layer composed of a semiconductor nanoparticle light emitting material on the charge transport layer
上記の(i)の工程を行う具体的な方法として、塗布法、浸漬法、化学蒸着法等が挙げられる。具体的には、金基板上にアルカンチオールからなる配向膜を形成したり、シリカ基板上にアルキルシランからなる配向膜を形成したりする等が知られている。本発明の電界発光素子において、π共役を有する化合物と基板との結合部位の種類は、基板の種類に応じて決めればよい。 Specific methods for performing the step (i) include a coating method, a dipping method, a chemical vapor deposition method, and the like. Specifically, it is known to form an alignment film made of alkanethiol on a gold substrate, or to form an alignment film made of alkylsilane on a silica substrate. In the electroluminescent element of the present invention, the type of the bonding site between the compound having π conjugate and the substrate may be determined according to the type of the substrate.
また上記の(ii)の工程行う具体的な方法としては、塗布法、浸漬法等が挙げられる。 Further, specific methods for performing the above step (ii) include a coating method and a dipping method.
以下、図面を参照しながら、本発明の電界発光素子の製造方法について詳細に説明する。具体例として、ITO電極を有しているガラス基板及び下記式(2)で示される化合物を使用した例を挙げる。尚、下記式(2)で示される化合物は、式(1)において、Xがアルコキシシリル基であり、Yがチオール基であり、Cが正孔輸送機能を有するトリフェニルアミンである化合物であり、R1及びR2がプロピレンである。 Hereinafter, the manufacturing method of the electroluminescent element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Specific examples include a glass substrate having an ITO electrode and a compound represented by the following formula (2). The compound represented by the following formula (2) is a compound in which X is an alkoxysilyl group, Y is a thiol group, and C is triphenylamine having a hole transport function in the formula (1). , R 1 and R 2 are propylene.
まず、工程(i)を行う。具体的には、式(2)の化合物を有機溶媒で溶解した溶液を調製し、この溶液中にITO電極付基板を浸漬する。そうすると、ITO基板上に微量残存するOH基と、式(2)の化合物が有するアルコキシシリル基との間でシラノール結合が形成される。また式(2)の化合物が有するアルコキシシリル基同士においてもシラノール結合が形成される。この結果、図2に示されるように、ITO電極付基板11の表面に、式(2)の化合物で構成される正孔輸送機能を有する分子層(電荷輸送層12)が形成される。また、図2に示されるように、ITO電極付基板11の表面と電荷輸送層12を構成する化合物との間にシラノール結合を形成していれば、電荷輸送層12の上面には、半導体ナノ粒子と結合を形成するためのチオール基が並ぶようになる。
First, step (i) is performed. Specifically, a solution in which the compound of formula (2) is dissolved in an organic solvent is prepared, and a substrate with an ITO electrode is immersed in this solution. Then, a silanol bond is formed between the OH group remaining in a small amount on the ITO substrate and the alkoxysilyl group of the compound of formula (2). Silanol bonds are also formed between the alkoxysilyl groups of the compound of formula (2). As a result, as shown in FIG. 2, a molecular layer (charge transport layer 12) having a hole transport function composed of the compound of the formula (2) is formed on the surface of the
尚、電荷輸送層12を構成する化合物の分子構造によっては、式(1)中のCで表されるπ共役を有する基に起因する分子間の立体障害や静電反発等が、式(2)の化合物同士で起こるようになる。これにより電荷輸送層12が均一な膜とならない場合がある。このような場合は、例えば、ヘキシルトリメトキシシラン等といった、立体障害や静電反発の少ない別の化合物と式(2)の化合物とを混合した上で成膜して電荷輸送層12を形成する。こうすることにより、電荷輸送層12は、図3で示される形式で、ITO電極付基板11の表面に形成されることになる。図3で示される形式にすると、式(2)の化合物同士で起こると考えられる分子間の立体障害や静電反発等が緩和されると共に、電荷輸送層12は膜密度の高い均質な膜となる。
Depending on the molecular structure of the compound constituting the
次に、電荷輸送層12を形成した基板の表面を洗浄した後、電荷輸送層12の上に半導体ナノ粒子からなる発光層21を設ける工程(工程(ii))を行う。この工程は、例えば、CdSe/ZnSナノ粒子を含む溶液を塗布・浸漬等により接触・反応を行い、その後、洗浄処理等で余分なナノ粒子を除去することにより行う。この工程を行うことにより、図4で示されるような、電荷輸送層12と共有結合した半導体ナノ粒子からなる発光層21が形成される。この際、電荷輸送層12の上面には、電荷輸送層12と共有結合を形成した半導体ナノ粒子のみが残るため、発光層21の膜厚は単粒子層にほぼ近くなる。また、電荷輸送層12は、層自体の膜密度が高いため、その上面に露出するチオール基も、当該上面中の密度は高い。故に、電荷輸送層12上に形成される半導体ナノ粒子からなる発光層21も、膜密度が高くなる。
Next, after cleaning the surface of the substrate on which the
工程(i)により電極上に形成することで、面内で均一かつ厚さが厳密に制御された電荷輸送層を形成することができる。また工程(ii)により面内で均一かつ単粒子程度の厚さに制御された発光層を形成することができる。 By forming on the electrode by the step (i), it is possible to form a charge transport layer which is uniform in the surface and whose thickness is strictly controlled. In addition, a light emitting layer that is uniform in the plane and controlled to a thickness of about a single particle can be formed by the step (ii).
以上のようにして形成された発光層21の上に、電子輸送層、電子注入層、電極等を真空蒸着等で成膜することにより、例えば図1で示される電界発光素子が形成される。ここで発光層21の上に形成される各層は、一般に電界発光素子の構成材料として使用される有機化合物が使用できる。
For example, the electroluminescent element shown in FIG. 1 is formed by forming an electron transport layer, an electron injection layer, an electrode, and the like on the
例えば、電子輸送材料として、アルミキノリン錯体及びその誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン及びその誘導体等が挙げられる。電子注入材料として、フッ化リチウム、炭酸セシウム、カルシウム等が挙げられる。また、電子輸送層等に無機材料を用いてもよい。 For example, examples of the electron transport material include an aluminum quinoline complex and a derivative thereof, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline and a derivative thereof. Examples of the electron injection material include lithium fluoride, cesium carbonate, and calcium. Moreover, you may use an inorganic material for an electron carrying layer.
このようにして得られる電界発光素子を用いることにより、半導体ナノ粒子発光材料の各種特性を活かした、高発光効率なディスプレイ又は表示素子が実現できる。 By using the electroluminescent element obtained in this way, a display or display element with high luminous efficiency utilizing various characteristics of the semiconductor nanoparticle luminescent material can be realized.
(実施例1)
図1に示される電界発光素子を作製した。
Example 1
The electroluminescent element shown in FIG. 1 was produced.
まずガラス基板の表面にITO電極を有する基板11の表面を、アセトン、エタノールで順次洗浄した後、UVオゾンを20分間照射することにより、基板11の洗浄を行うと共に電極表面の付着物を除去した。
First, the surface of the
一方、下記式(2)に示される化合物を、メタノール、水、酸触媒を用いて加水分解し、ゾル化した。 On the other hand, the compound represented by the following formula (2) was hydrolyzed using methanol, water and an acid catalyst to form a sol.
このゾル液を1重量%の濃度でメタノール中に溶解して反応溶液Aを調製した。次に、この反応溶液A10ml中に、上記の洗浄済み基板を浸漬して密閉し、24時間常温で静置した。その後、基板を反応溶液Aから取り出し、メタノール、トルエンで順次洗浄した後、窒素雰囲気下、110℃で30分間加熱処理をした。 This sol solution was dissolved in methanol at a concentration of 1% by weight to prepare a reaction solution A. Next, the washed substrate was immersed in 10 ml of the reaction solution A, sealed, and left at room temperature for 24 hours. Thereafter, the substrate was taken out from the reaction solution A, washed successively with methanol and toluene, and then heat-treated at 110 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
以上により、上記の式(2)で示される化合物が、図2で示されるようにITO電極付基板11の表面に化学結合した層(電荷輸送層12)が形成された。
As a result, a layer (charge transport layer 12) in which the compound represented by the above formula (2) was chemically bonded to the surface of the substrate with
次に、コアシェル型の半導体ナノ粒子発光材料であるCdSe/ZnS(エヴィデントテクノロジーズ社製、平均コア粒径:約4nm、ナノ粒子濃度:1mg/ml)のトルエン分散液10mlを用意し、これを反応溶液Bとした。次に、先程基板11の表面に電荷輸送層12を形成したものについて、反応溶液B中に浸漬して密閉し、24時間常温で静置した。その後、基板を反応液Bから取り出し、トルエンで洗浄した。
Next, 10 ml of a toluene dispersion of CdSe / ZnS (manufactured by Evident Technologies, average core particle size: about 4 nm, nanoparticle concentration: 1 mg / ml), which is a core-shell type semiconductor nanoparticle light emitting material, is prepared. It was set as the reaction solution B. Next, the substrate in which the
以上により、図4に示される、電荷輸送層12の上に半導体ナノ粒子発光材料の単粒子膜で形成される発光層21が形成された積層体を得た。
As a result, a laminate in which the
この後、この半導体ナノ粒子層の上に、電子輸送層31としてAlq3を、上部電極32としてAlを、順に真空蒸着法により形成することにより、図1に示す電界発光素子を得た。尚、図1の電界発光素子は、上部電極32を形成後、窒素封止処理を行った。
Thereafter, Alq 3 as the
得られた電界発光素子について電圧を印加したところ、ナノ粒子由来の赤色発光を示した。また発光開始時の電圧は3.5Vであり、外部量子効率は1.5%であり、発光ピーク波長は620nmであった。 When voltage was applied to the obtained electroluminescent device, red light emission derived from nanoparticles was shown. The voltage at the start of light emission was 3.5 V, the external quantum efficiency was 1.5%, and the light emission peak wavelength was 620 nm.
(実施例2)
実施例1において、電荷輸送層12の構成材料として、式(2)に示される化合物の代わりに、下記式(3)に示される化合物を使用した以外は、実施例1と同様の方法により電界発光素子を得た。
(Example 2)
In Example 1, as a constituent material of the
得られた電界発光素子について電圧を印加したところ、ナノ粒子由来の赤色発光を示した。また発光開始時の電圧は4.0Vであり、外部量子効率は1.0%であり、発光ピーク波長は620nmであった。 When voltage was applied to the obtained electroluminescent device, red light emission derived from nanoparticles was shown. The voltage at the start of light emission was 4.0 V, the external quantum efficiency was 1.0%, and the light emission peak wavelength was 620 nm.
(実施例3)
実施例1において、電荷輸送層12の構成材料として、式(2)に示される化合物の代わりに、下記式(4)に示される化合物を使用した以外は、実施例1と同様の方法により電界発光素子を得た。
(Example 3)
In Example 1, as a constituent material of the
得られた電界発光素子について電圧を印加したところ、ナノ粒子由来の赤色発光を示した。また発光開始時の電圧は3.5Vであり、外部量子効率は1.0%であり、発光ピーク波長は620nmであった。 When voltage was applied to the obtained electroluminescent device, red light emission derived from nanoparticles was shown. The voltage at the start of light emission was 3.5 V, the external quantum efficiency was 1.0%, and the emission peak wavelength was 620 nm.
(比較例1)
実施例1において、電荷輸送層12の構成材料として、式(2)に示される化合物の代わりに、下記式(5)に示されるメルカプトプロピルトリメトキシシランを使用した以外は、実施例1と同様の方法により電界発光素子を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, as a constituent material of the
得られた電界発光素子について電圧を印加したところ、ナノ粒子由来の赤色発光を示した。また発光開始時の電圧は8.0Vであり、外部量子効率は0.1%であり、発光ピーク波長は620nmであった。 When voltage was applied to the obtained electroluminescent device, red light emission derived from nanoparticles was shown. The voltage at the start of light emission was 8.0 V, the external quantum efficiency was 0.1%, and the light emission peak wavelength was 620 nm.
(実施例4)
実施例1において、電荷輸送層12の構成材料として、式(2)に示される化合物の代わりに式(2)に示される化合物に示される化合物及びヘキシルトリメトキシシランの混合物(重量混合比=2/1)を使用した。これ以外は、実施例1と同様の方法により電界発光素子を得た。尚、π共役を有する化合物を含む層は、図3に示されるように、ITO電極表面上に、ヘキシルトリメトキシシランに由来するユニットと式(2)に示される化合物に由来するユニットとが、交互に化学結合している構成である。
Example 4
In Example 1, the constituent material of the
得られた電界発光素子について電圧を印加したところ、ナノ粒子由来の赤色発光を示した。また発光開始時の電圧は3.5Vであり、外部量子効率は1.5%であり、発光ピーク波長は620nmであった。 When voltage was applied to the obtained electroluminescent device, red light emission derived from nanoparticles was shown. The voltage at the start of light emission was 3.5 V, the external quantum efficiency was 1.5%, and the light emission peak wavelength was 620 nm.
(実施例5)
実施例1において、半導体ナノ粒子発光材料からなる層21の構成材料として、発光ピーク波長の異なる3種類のコアシェル型半導体ナノ粒子発光材料であるCdSe/ZnSを使用した。この3種類のナノ粒子発光材料は市販品(エヴィデントテクノロジーズ社製)であり、粒子自体の発光ピーク波長は、小さいものから順に、490nm、540nm、620nmである。これ以外は実施例1と同様の方法により、青色発光、緑色発光、赤色発光の3種類の発光が出力される電界発光素子をマトリックス状に形成した。次に、各々の電界発光素子の駆動を制御するドライブ回路を形成することにより、画像表示用のディスプレイを作製した。
(Example 5)
In Example 1, CdSe / ZnS which is three kinds of core-shell type semiconductor nanoparticle light emitting materials having different emission peak wavelengths was used as a constituent material of the
1 電界発光素子
11 基板
12 電荷輸送層
21 発光層
31 電子輸送層
32 背面電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
該陽極と該陰極との間に、少なくとも電荷輸送層と、発光層と、が挟持され、
該電荷輸送層が、π共役を有する化合物を少なくとも一種類含み、
該発光層が、半導体ナノ粒子発光材料からなり、該半導体ナノ粒子発光材料が、該π共役を有する化合物を介して、該陽極又は該陰極と化学結合していることを特徴とする、電界発光素子。 An anode and a cathode;
At least a charge transport layer and a light emitting layer are sandwiched between the anode and the cathode,
The charge transport layer contains at least one compound having π conjugation,
The light emitting layer is made of a semiconductor nanoparticle light emitting material, and the semiconductor nanoparticle light emitting material is chemically bonded to the anode or the cathode through the compound having the π conjugate. element.
(i)電極が形成されている基板上に電荷輸送層を形成する工程
(ii)該電荷輸送層上に、半導体ナノ粒子発光材料で構成される発光層を形成する工程 The manufacturing method of the electroluminescent element characterized by including the following process (i) and (ii).
(I) Step of forming a charge transport layer on a substrate on which an electrode is formed (ii) Step of forming a light emitting layer composed of a semiconductor nanoparticle light emitting material on the charge transport layer
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KR20200000742A (en) * | 2018-06-25 | 2020-01-03 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor nanocrystal-lignad composite and device including composite |
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2007
- 2007-06-29 JP JP2007172214A patent/JP2009009894A/en not_active Withdrawn
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