JP2016501285A

JP2016501285A - 発光量子ドット

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Publication number: JP2016501285A
Application number: JP2015542947A
Authority: JP
Inventors: ホ−ワンハム; ヒョン−チョルアン; ジョン−ウハン; グン−テキム; ドン−ジュンキム
Original assignee: Dongjin Semichem Co Ltd
Current assignee: Dongjin Semichem Co Ltd
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2016-01-18
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: CN104797682A; JP6290232B2; KR20140063435A; KR102159945B1

Abstract

本発明は発光量子ドットに関するものであって、特に量子ドットをキャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）するリガンドがｐＨ変化によって色変換される発光物質を含有し、水溶液上で分散性および安定性に優れると共に、発光素子に適用時、色純度および発光特性に優れた発光量子ドットおよびその製造方法に関するものである。

Description

量子ドット（ＱｕａｎｔｕｍＤｏｔ）はナノサイズの半導体物質であって、量子制限（ｑｕａｎｔｕｍｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を示し、このような量子ドットは励起源（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅ）から光を受けてエネルギー励起状態に至ると、自主的に該当するエネルギーバンドギャップ（ｂａｎｄｇａｐ）によるエネルギーを放出するようになる。また、量子ドットの大きさを調節して該当バンドギャップを調節すれば電気的、光学的特性を調節することができるので、量子ドットの大きさ調節のみで発光波長を調節することができ、優れた色純度および高い発光効率などの特性を示すことができるため、発光素子または光電変換素子など多様な素子に応用することができる。
従来研究された発光素子としての量子ドットは、水溶液上で分散性および安定性が落ち、色純度および発光特性が落ちるため、発光素子として用いることに困難があり、一つの色領域帯の波長のみを発光し量子ドットのみでは白色光を発光するのが不可能であり、白色光を実現するために別途のフィルター層を備えて発光する光の波長を変えなければならない困難があった。しかし、今まで多くの必要性にもかかわらず、量子ドット自体で白色光を発光する量子ドットについては報告されていないのが実情である。

前記のような問題点を解決するために、本発明は、自体のみでも白色発光が可能であり、水溶液上で分散性および安定性に優れると共に、発光素子に適用時、色純度および発光特性に優れた発光量子ドット、その製造方法およびこれを含む発光素子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、
コア／シェルの構造体とシェルの表面に付着されたリガンドを含む量子ドットであって、
前記リガンドがｐＨ変化によって色変換される発光グループを含む量子ドットを提供する。

また、本発明は、コア／シェルの構造体が分散された溶液にｐＨ変化によって色変換される発光グループを含むリガンドを加えた後、攪拌する段階を含むことを特徴とする発光量子ドットの製造方法を提供する。

また、本発明は、発光素子において、発光物質として前記発光量子ドットを含むことを特徴とする発光素子を提供する。

また、本発明は、発光素子の製造方法において、前記発光量子ドットで発光層を形成する段階を含むことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。

本発明による発光量子ドットは、水溶液上で分散性および安定性に優れると共に別途のフィルター層を備えなくても自体のみで白色光を発光することができるため、発光素子に適用時、構造の単純化が可能であり、色純度および発光特性に優れるため、従来の発光素子に比べて優れた色純度、高安定性および高い発光効率を有するようにすることができる。

本発明の発光グループのｐＨによる色変化を示したものである。本発明の発光グループのｐＨによるＰＬスペクトルを示したものである。本発明の一実施形態による量子ドットがｐＨ調節を通じて白色発光が実現されるのを示したものである。本発明の一実施形態による量子ドットがＢ−Ｏ系の白色発光が可能であるのを示したものである。本発明の一実施形態による量子ドットが青緑色波長に移動しながら標準光源に近い色純度の白色発光が可能であるのを示したものである。本発明の一実施形態による量子ドットがＲ−Ｇ−Ｂ系の白色発光が可能であるのを示したものである。本発明の一実施形態によるコア／シェルの構造体の合成方法である。本発明の一実施形態による発光素子の製造方法である。本発明の一実施形態による発光素子のＥＬスペクトルを示す。本発明の実施形態による発光素子の電流密度−電圧−輝度（Ｉ−Ｖ−Ｌ）特性をＫｅｉｔｈｌｅｙ−２３６ソース−測定ユニットで測定した結果である。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の発光量子ドットは、
コア／シェルの構造体とシェルの表面に付着されたリガンドを含む量子ドットであって、
前記リガンドがｐＨ変化によって色変換される発光グループを含むことを特徴とする。
前記リガンドは、発光グループ、およびシェルと発光グループを連結する連結グループを含み、必要によって連結グループと発光グループの間にスペーサを含むことができる。
下記構造式１は、本発明の一実施形態による発光量子ドットの模式図を示したものである。
［構造式１］

上記構造式１において、Ａは発光グループを示し、Ｌはスペーサ、Ｘは連結グループを示す。

本発明の発光量子ドットにおいて、コア／シェル構造体は公知のコア／シェル構造体を用いることができ、一例として大韓民国公開特許公報第２０１０−３５４６６号に記載されたコア／シェル構造体を用いることもできる。より具体的に、コア／シェル構造体は、ａ）２族、１２族、１３族および１４族から選択された第１元素と、１６族から選択された第２元素；ｂ）１３族から選択された第１元素、および１５族から選択された第２元素；およびｃ）１４族元素；からなる群より選択された一つの物質、あるいはこれらがコア／シェルの構造体を形成したものが例として挙げられ、その例としては、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＯ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＯ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＯ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴＥ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｓ_３、Ａｌ_２Ｓｅ_３、Ａｌ_２Ｔｅ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｓ_３、Ｇａ_２Ｓｅ_３、Ｇａ_２Ｔｅ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｓ_３、Ｉｎ_２Ｓｅ_３、Ｉｎ_２Ｔｅ_３、ＳｉＯ_２、ＧｅＯ_２、ＳｎＯ_２、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＢＰ、Ｓｉ、Ｇｅからなる群より１種以上選択されるものであり、これらがコア／シェル形態の構造体を形成したものを使用することができる。

前記コア／シェルの構造体の平均直径は、任意に調節可能であり、１−１２ｎｍであるものを使用することができる。好ましくは、５００以上８００ｎｍ以下領域帯の光を発光するコア／シェルの構造体は５−１２ｎｍの直径、４００以上５００ｎｍ未満領域帯の光を発光するコア／シェルの構造体は１−３ｎｍの直径を有するようにすることができる。

また、本発明の発光量子ドットにおいて、前記発光グループはｐＨ変化によって色変換される発光グループを適用することができる。

前記発光グループは、ｐＨ変化によって色変換される公知の発光グループを使用することができる。

また、本発明の発光量子ドットにおいて、前記連結グループはシェルに付着されながら発光グループまたはスペーサに連結される連結基であれば特に限定されず、一例としてスルホ（ｓｕｌｆｏ）基、チオール（ｔｈｉｏｌ）基、カルボキシ基、アミン基、ホスフィン（ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）基、およびフォスファイド（ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）基からなる群より１種以上選択される基を使用することができる。好ましくは、前記連結基はスルホ（ｓｕｌｆｏ）基である。

また、本発明の発光量子ドットでは前記発光グループと連結グループの間にスペーサをさらに含むことができる。前記スペーサは、コア／シェル構造体に付着される発光グループの個数を増加させ、発光量子ドットの製造時に発光物質を含むリガンドの溶媒に対する分散を容易にすることができる。具体的に、前記スペーサは置換もしくは非置換の飽和または不飽和Ｃ_１−Ｃ_３０のアルキル基、Ｃ_３−Ｃ_４０のシクロアルキル基、Ｓｉ_１−Ｓｉ_３０のシランを用いることができるが、これに限定されるのではない。

本発明の発光量子ドットにおいて、前記リガンドはｐＨ変化によって色変換される発光グループを含むところ、具体的な一例として、前記リガンドは下記の化学式１乃至１３で示されるもののうちの一つであってもよい。
［化学式１］

［化学式２］

［化学式３］

［化学式４］

［化学式５］

［化学式６］

［化学式７］

［化学式８］

［化学式９］

［化学式１０］

［化学式１１］

［化学式１２］

［化学式１３］

上記化学式において、コア／シェル構造体に結合する部分は、スルホ基の−Ｏ−部分、またはカルボキシル基であり、Ａｌｋｙｌ、Ｒ_１およびＲ_２はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換の飽和または不飽和Ｃ_１−Ｃ_３０のアルキルを意味する。

本発明において、末端にｐＨの変化によって色変換される発光グループを含む全体発光量子ドットの大きさは任意に調節可能であり、好ましくは５乃至３０ｎｍ、さらに好ましくは１０乃至２０ｎｍであることが良い。また、本発明において、コア／シェル構造体と発光グループの発光強度は任意に調節可能であり、好ましくは、本発明でコア／シェル構造体と発光グループが補色関係にある時、コア／シェル構造体と発光グループの発光強度比はその差が３０％以内であるのが好ましい。例えば、４００以上５００ｎｍ未満領域帯の発光強度が１である時、５００以上８００ｎｍ以下領域帯の発光強度は０．７乃至１．３であるのが好ましく、５００以上８００ｎｍ以下領域帯の発光強度が１である時、４００以上５００ｎｍ未満領域帯の発光強度は０．７−１．３であるのが良い。

図１は前記化学式１のリガンドを用いた本発明の発光グループの色変化を示したものであり、図２は前記化学式１のリガンドのＰＬスペクトルを示したものである。

図１および図２に示されるように、ｐＨの変化によって発光グループの発光色が変化し、低いｐＨでは青（Ｂｌｕｅ）領域の色を発光し、高いｐＨでは緑（Ｇｒｅｅｎ）領域の色を発光する。

また、図３は前記化学式１または２のリガンドを使用した量子ドットがｐＨ調節を通じて白色発光が実現されるのを示したものである。

図３に示されるように、本発明の量子ドットは、バッファー溶液を通じてｐＨを調節することによって高純度の白色発光が可能である。

また、本発明による量子ドットは、コア／シェル構造体の色とｐＨの変化によって色変換される発光グループを調節することによって、図４乃至６に示されているように、Ｂ−Ｏ系の白色発光（図４）、青緑色波長に移動しながら標準光源に近い色純度の白色発光（図５）およびＲ−Ｇ−Ｂ系の白色発光（図６）も可能である。

本発明による発光量子ドットは、コア／シェルの構造体が分散された溶液にｐＨの変化によって色変換される発光グループを含むリガンドを加えた後、攪拌する段階を含んで製造することができる。前記でコア／シェルの構造体の製造は公知の方法を用いることができるのはもちろんであり、具体的に図７に記載された合成方法によることも可能である。

また、発光グループを含むリガンドの製造は、発光グループに連結グループを結合させるか、またはスペーサを発光グループと連結グループの間に含ませてリガンドを製造することができ、具体的な一例として下記反応式１および２の過程を経て製造することができる。
［反応式１］

［反応式２］

［反応式３］

また、コア／シェルの構造体に発光グループを含むリガンドを付着する方法において、前記攪拌は常温乃至１００℃の温度で０．１乃至１００時間行われてもよい。

また、本発明は、前記発光量子ドットを用いた発光素子（ＱＬＥＤ）およびその製造方法を提供する。本発明において、前記発光素子は本発明による前記発光量子ドットを使用して形成した発光層を除いては、他の公知技術を適用することができるのはもちろんである。

一例として、発光素子は、一実施形態によれば、基板−陰極−本発明による発光量子ドットで形成した発光層−陽極が順次に形成されるように構成することができ、前記陰極と発光層の間に電子輸送層をさらに形成することができ、発光層と陽極の間に正孔輸送層をさらに形成することもできる。また、必要によって電子輸送層と発光層の間に正孔抑制層をさらに含むこともでき、各層の間にバッファー層を形成することもできる。

本発明において、発光量子ドットを用いた発光素子（ＱＬＥＤ）は通常の製作方法によって形成可能であり、前記発光層を含むそれぞれの有機膜の厚さは３０乃至１００ｎｍになるように製造することができる。

本発明によって発光量子ドットを用いて発光層として使用する場合、例えば前記有機電界発光素子では各層の間にバッファー層を形成することができるところ、このようなバッファー層の素材としては通常使用される物質を使用することができ、例えば、銅フタロシアニン（ｃｏｐｐｅｒｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、またはこれらの誘導体を使用することができるが、これに限定されない。

前記正孔輸送層の素材としては通常使用される物質を使用することができ、例えばポリトリフェニルアミン（ｐｏｌｙｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）を使用することができるが、これに限定されない。

前記電子輸送層の素材としては通常使用される物質を使用することができ、例えばポリオキサジアゾール（ｐｏｌｙｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）を使用することができるが、これに限定されない。

前記正孔抑制層の素材としては通常使用される物質を使用することができ、例えばＬｉＦ、ＢａＦ_２またはＭｇＦ_２などを使用することができるが、これに限定されない。

より具体的に、本発明の発光素子は図８に記載された方法によって製造することもできる。

前記のように製造された本発明による発光素子は、安定性が高く、従来の発光素子に比べて優れた色純度、および高い発光効率を有するようになる。

以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるのではない。

［合成例１］
３，６，８−トリブロモピレン−１−オル
アルゴンまたは窒素雰囲気下で、２５０ｍｌ丸底フラスコに、ピレン−１−オル７．２ｇ、ブロミン１７．４９ｇ、ニトロベンゼン２００ｍｌを入れ、還流しながら１４時間加熱攪拌した。反応後、室温まで冷却させて析出した結晶をろ過分離した。これをトルエンで再結晶して、１１ｇの結晶を収得した。

［合成例２］
３，６，８−トリ（２−ブロモエチル）ピレン−１−オル
３，６，８−トリブロモピレン−１−オル１０ｇを無水ジエチルエーテル（ａｎｈｙｄｒｏｕｓｄｉｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）３００ｍｌに溶かした。ここで、０℃でｎ−ＢｕＬｉ（２Ｍ）５０ｍｌを徐々に入れた。０℃で１時間維持後、１．１０−ジブロモエチル１４ｇを入れ、３０分後、４時間還流攪拌した。反応がそれ以上行われないと、常温に冷却後、蒸留水８０ｍｌを入れた。有機層を集め、水層をエチルエーテル４０ｍｌで３回抽出した。無水硫酸マグネシウムで水分除去後、ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）を移動相にしてカラム分離し３，６，８−トリ（２−ブロモエチル）ピレン−１−オル５．５ｇを得た。

［合成例３］
８−（ヒドロキシピレン−１，３，６−トリイル）トリエタンスルホニックアッシド
３，６，８−トリ（２−ブロモエチル）ピレン−１−オル５．３ｇと過量の亜硫酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍｓｕｌｆｉｔｅ）を蒸留水３０ｍｌに溶かし、１６時間還流攪拌した。この混合物を常温に冷却させてジエチルエーテルと蒸留水に抽出し、８−（ヒドロキシピレン−１，３，６−トリイル）トリエタンスルホニックアッシド４．１ｇを得た。

［合成例４］
ＣｄＳｅ／ＺｎＳ合成（量子ドット合成）
ＣｄＳｅ量子ドットの合成のために、酸化カドミウム０．４ｍｍｏｌ、亜鉛酢酸塩４ｍｍｏｌ、オレイン酸１７．６ｍｍｏｌを３口フラスコ（ｔｈｒｅｅ−ｎｅｃｋｆｌａｓｋ）に入れ、Ａｒガス雰囲気で１５０℃の温度で加熱してＯＡ−Ｃｄ錯体（ＯＡ−Ｃｄｃｏｍｐｌｅｘ）とＯＡ−Ｚｎアセテート錯体（ＯＡ−Ｚｎａｃｅｔａｔｅｃｏｍｐｌｅｘ）を製造した。そして、ここに１−オクタデキン２０ｍｌが添加され、その混合物はＡｒガス雰囲気下で３００℃の温度で加熱した。その後、Ｓｅ溶液（Ｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が反応容器内部に急速に注入された。Ｓｅ溶液（Ｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）はｎ−トリオクチルホスフィン（ｎ−ｔｒｉｏｃｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）３ｍｌにＳｅ粉末０．４ｍｍｏｌ、硫黄粉末４ｍｍｏｌを混合して製造した。Ｓｅ溶液（Ｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が注入された後、量子ドットの結晶成長のために３００℃で１０分間反応させた後、常温に急速に冷却させた。その後、過量のメタノールを添加し、遠心分離過程を経た後、オレンジ量子ドットを製造した。

実施例１
前記合成例４で製造した量子ドットでＣｄＳｅ／ＺｎＳ溶液（０．２ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌｉｎｈｅｘａｎｅ）を製造し、化学式１で示される発光物質（０．５ｍｌ、３ｍＭｉｎＤＭＳＯ）を添加し、３０分間常温で攪拌した。反応フラスコにメタノールを十分に加えて固体化させた後、遠心分離して白色量子ドットを製造した。

実施例２
前記合成例４で製造した量子ドットでＣｄＳｅ／ＺｎＳ溶液（０．２ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌｉｎｈｅｘａｎｅ）を製造し、化学式１で示される発光物質（０．５ｍｌ、３ｍＭｉｎＤＭＳＯ）を添加し、０．２重量％ＮａＯＨバッファー溶液を０．０５ｍｌ添加後、３０分間常温で攪拌した。反応フラスコにメタノールを十分に加えて固体化させた後、遠心分離して白色量子ドットを製造した。

実施例３
前記合成例４で製造した量子ドットでＣｄＳｅ／ＺｎＳ溶液（０．２ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌｉｎｈｅｘａｎｅ）を製造し、化学式１で示される発光物質（０．５ｍｌ、３ｍＭｉｎＤＭＳＯ）を添加し、０．２重量％ＮａＯＨバッファー溶液を０．２ｍｌ添加後、３０分間常温で攪拌した。反応フラスコにメタノールを十分に加えて固体化させた後、遠心分離して白色量子ドットを製造した。

実施例４
前記合成例４で製造した量子ドットでＣｄＳｅ／ＺｎＳ溶液（０．２ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌｉｎｈｅｘａｎｅ）を製造し、前記合成例３で製造した発光物質（０．５ｍｌ、３ｍＭｉｎＤＭＳＯ）を添加し、３０分間常温で攪拌した。反応フラスコにメタノールを十分に加えて固体化させた後、遠心分離して白色量子ドットを製造した。

実施例５
前記合成例４で製造した量子ドットでＣｄＳｅ／ＺｎＳ溶液（０．２ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌｉｎｈｅｘａｎｅ）を製造し、前記合成例３で製造した発光物質（０．５ｍｌ、３ｍＭｉｎＤＭＳＯ）を添加し、０．２重量％ＮａＯＨバッファー溶液を０．１ｍｌ添加後、３０分間常温で攪拌した。反応フラスコにメタノールを十分に加えて固体化させた後、遠心分離して白色量子ドットを製造した。

実施例６白色量子ドットを用いた素子の製造
インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）が１５００Å厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波で洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄し乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを用いて前記基板を５分間洗浄した後、ＩＴＯ基板上部に正孔注入層としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＩＰＡ９：１重量比率で４０００ｒｐｍ３０秒間スピンコーティングして製膜した。その次に、ＰＶＫをクロロベンゼンに溶解して１重量％溶液に調製し、３０００ｒｐｍ６０秒間スピンコーティングして正孔伝達層を製膜した。その次に、実施例１で合成した白色量子ドットを２０００ｒｐｍ３０秒間スピンコーティングして発光層を製膜した。陰極としてＡｌを１００ｎｍで製膜し、この素子をグローブボックスで密封することによって量子ドット発光素子を製作した。色座標（０．３１０．３５）の白色（ｃｏｏｌ−ｗｈｉｔｅ）発光を確認することができた。図９は前記実施例６によって製造された発光素子のＥＬスペクトルを示す。

また、量子ドット発光素子の電流密度−電圧−輝度（Ｉ−Ｖ−Ｌ）特性をケースレー（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ）−２３６ソース−測定ユニットで測定した（図１０）。この素子の場合、輝度３４００ｃｄ／ｍ^２、輝度率１．２ｃｄ／Ａおよび駆動電圧２Ｖを示し、色座標（０．３４０．３６）の白色発光を確認することができた。

実施例７乃至８白色量子ドットを用いた素子の製造
前記実施例６で実施例１で製造した量子ドットの代わりに実施例２乃至３で製造した量子ドットを用いて発光素子を製造したことを除いては、前記実施例６と対等の方法で発光素子を製造した。この素子の場合、色座標（０．３５０．３９）および（０．３６、０．４２）の白色（ｗａｒｍ−ｗｈｉｔｅ）発光を確認することができ、ｐＨ調節による色純度変化を確認することができた。

実施例９白色量子ドットを用いた素子の製造
インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）が１５００Å厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波で洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄し乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを用いて前記基板を５分間洗浄した後、ＩＴＯ基板上部に正孔注入層としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＩＰＡ９：１重量比率で４０００ｒｐｍ３０秒間スピンコーティングして製膜した。その次に、ＰＶＫをクロロベンゼンに溶解して１重量％溶液に調製し、３０００ｒｐｍ６０秒間スピンコーティングして正孔伝達層を製膜した。その次に、実施例４で合成した白色量子ドットを２０００ｒｐｍ３０秒間スピンコーティングして発光層を製膜した。陰極としてＡｌを１００ｎｍで製膜し、この素子をグローブボックスで密封することによって量子ドット発光素子を製作した。色座標（０．３６０．３７）の白色（ｗａｒｍ−ｗｈｉｔｅ）発光を確認することができた。

また、量子ドット発光素子の電流密度−電圧−輝度（Ｉ−Ｖ−Ｌ）特性をケースレー（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ）−２３６ソース−測定ユニットで測定した（図１０）。この素子の場合、６Ｖで輝度２１００ｃｄ／ｍ^２を示し、白色発光を確認することができた。

実施例１０白色量子ドットを用いた素子の製造
前記実施例９で実施例４で製造した量子ドットの代わりに実施例５で製造した量子ドットを用いて発光素子を製造したことを除いては、前記実施例８と対等の方法で発光素子を製造した。この素子の場合も白色発光を確認することができ、ｐＨ調節による色純度変化を確認することができた。

本発明による発光量子ドットは、水溶液上で分散性および安定性に優れると共に別途のフィルター層を備えなくても自体のみで白色光を発光することができるため、発光素子に適用時、構造を単純化することができ、色純度および発光特性に優れるため、従来の発光素子に比べて優れた色純度、高安定性および高い発光効率を有するようにすることができる。

Claims

コア／シェルの構造体とシェルの表面に付着されたリガンドを含む量子ドットであって、
前記リガンドがｐＨ変化によって色変換される発光グループを含む量子ドット。
前記リガンドは、発光グループ、およびシェルと発光グループを連結する連結グループを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光量子ドット。
前記リガンドは、前記連結グループと発光グループの間にスペーサをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の発光量子ドット。
前記発光グループは、４００以上８００ｎｍ未満領域帯の光を発光することを特徴とする請求項２に記載の発光量子ドット。
前記連結グループは、スルホ（ｓｕｌｆｏ）基、チオール（ｔｈｉｏｌ）基、カルボキシ基、アミン基、ホスフィン（ｐｈｏｓｐｉｎｅ）基、およびフォスファイド（ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）基からなる群より１種以上選択されることを特徴とする請求項２に記載の発光量子ドット。
前記スペーサは、置換もしくは非置換の飽和または不飽和Ｃ_１−Ｃ_３０のアルキル基、Ｃ_３−Ｃ_４０のシクロアルキル基、Ｓｉ_１−Ｓｉ_３０のシランであることを特徴とする請求項３に記載の発光量子ドット。
前記リガンドは、下記の化学式１乃至１３のうちのいずれか一つで示されることを特徴とする請求項２に記載の発光量子ドット：
［化学式１］
［化学式２］

［化学式３］

［化学式４］

［化学式５］

［化学式６］

［化学式７］

［化学式８］

［化学式９］

［化学式１０］

［化学式１１］

［化学式１２］

［化学式１３］
上記化学式において、コア／シェル構造体に結合する部分はスルホ基の−Ｏ−部分、またはカルボキシル基であり、Ａｌｋｙｌ、Ｒ_１およびＲ_２はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換の飽和または不飽和Ｃ_１−Ｃ_３０のアルキルを意味する。
前記量子ドットの粒径は、５乃至３０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光量子ドット。
前記量子ドットは、白色光を発光することを特徴とする請求項１に記載の発光量子ドット。
前記コア／シェル構造体と発光グループの発光強度比は、その差が３０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の発光量子ドット。
コア／シェルの構造体が分散された溶液にｐＨ変化によって色変換される発光グループを含むリガンドを加えた後、攪拌する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の発光量子ドットの製造方法。
前記攪拌は、常温乃至１００℃の温度で０．１乃至１００時間行われることを特徴とする請求項１１に記載の発光量子ドットの製造方法。
発光素子において、
発光物質として請求項１記載の発光量子ドットを含むことを特徴とする発光素子。
発光素子の製造方法において、
請求項１記載の発光量子ドットで発光層を形成する段階を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
請求項１記載の発光量子ドットで発光層を形成する前、酸および塩基バッファー溶液を添加して発光波長および色純度を調節する段階を含む請求項１４に記載の発光素子の製造方法。