JP2021027002A - 量子ドット発光素子及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制した量子ドット発光素子を提供する。【解決手段】陰極３０と、発光層５０と、陽極８０とを具え、前記発光層５０が、前記陰極３０と前記陽極８０との間に位置し、前記発光層５０が、量子ドットと、電子輸送材料とを含み、前記量子ドットが、亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素とを含む化合物半導体からなるコアと、前記コアの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素とを含む化合物半導体の層からなる第１シェルと、前記第１シェルの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素とを含む化合物半導体の層からなる第２シェルとを具え、前記第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップが、前記第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする、量子ドット発光素子１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、量子ドット発光素子及び表示装置に関するものである。

表示装置に求められる重要な特性の一つとして、色再現性がある。特に、２０１８年に放送サービスが始まった４Ｋ８Ｋスーパーハイビジョンの表色系は、自然界に実在するほぼ全ての物体色及び既存表色システムの色域を包含することを目指しており、４Ｋ８Ｋスーパーハイビジョンを表示する表示装置には、広い色域の色再現性が求められる。ここで、自発光型の表示装置の場合、青、緑、赤の各色の発光材料の色純度を高くする必要がある。

近年、下記特許文献１や非特許文献１に開示されているように、半導体ナノ結晶からなる量子ドットを発光材料として用いた電界発光素子（量子ドット発光素子）が提案されている。量子ドットは、結晶粒径を変えることにより発光色を制御することができ、粒径分布を均一にすることにより発光スペクトルの半値幅を小さくすることができる。この発光スペクトルの半値幅が小さい利点を生かして、量子ドットは、表示色域の広い表示装置用の発光材料として利用できる可能性がある。また、量子ドットを用いた電界発光素子の中には、半値幅３０ｎｍ以下、外部量子効率で約１５％を実現した例も存在する（非特許文献２）。

しかしながら、半値幅が狭く且つ高効率発光が得られる量子ドットの材料は、毒性の高いカドミウムを含む化合物である硫化カドミウム（Ｃｄ−Ｓ）やセレン化カドミウム（Ｃｄ−Ｓｅ）等を主成分とする材料に限られている。量子ドット発光素子を表示装置に応用する場合、環境や人体への影響を考慮して、毒性の低い材料を用いることが求められる。これに対して、最近、毒性の低い量子ドット材料（低毒性量子ドット材料）として、Ｉｎ−ＰやＣｕ−Ｉｎ−Ｚｎ−Ｓを主成分として用いた材料が報告されている（非特許文献３、４、５）。

特許第４９４８７４７号公報

シラサキら（Ｙ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ ｅｔ．ａｌ），ネイチャー・フォトニクス（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ），７，１３（２０１３） Ｙ．ヤンら（Ｙ．Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ．），ネイチャー・フォトニクス（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ），９，２５９（２０１５） Ｊ．リムら（Ｊ．Ｌｉｍ ｅｔ ａｌ．），ケミストリー・オブ・マテリアルズ（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ），２３，４４５９（２０１１） Ｊ．リムら（Ｊ．Ｌｉｍ ｅｔ ａｌ．），エーシーエス・ナノ（ＡＣＳ ＮＡＮＯ），７，９０１９（２０１３） Ｚ．リウら（Ｚ．Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．），オーガニック・エレクトロニクス（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ），３６，９７（２０１６）

しかしながら、上記非特許文献３、４、５に記載のような、低毒性量子ドット材料を用いた量子ドット発光素子の発光スペクトルの半値幅は、カドミウムを含む量子ドット材料を用いた量子ドット発光素子に比較して大きく、即ち、色純度が低いのが現状である。

また、本発明者らが、更に検討を進めたところ、上記の低毒性量子ドット材料を用いた量子ドット発光素子は、低輝度領域で作動させると、発光スペクトルが変動することが分かった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制した量子ドット発光素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、かかる量子ドット発光素子を具え、低毒性としつつ、広色域表示が可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制した表示装置を提供することを更なる課題とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、量子ドットを、亜鉛と１３族の元素と１５族の元素とを含む化合物半導体からなるコアと、コアの周りを覆う亜鉛と１６族の元素とを含む化合物半導体の層からなる第１シェルと、第１シェルの周りを覆う亜鉛と１６族の元素とを含む化合物半導体の層からなる第２シェルと、からなる３重構造を有し、第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップを、第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きくした低毒性の量子ドットを合成し、電界発光素子（ＥＬ素子）の発光層にかかる量子ドットと共に電子輸送性の材料を含ませることで、発光スペクトルの半値幅を小さくしつつ、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制でき、高色純度で、低輝度領域での発光スペクトルの変動が小さい発光素子を作製できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

本発明の量子ドット発光素子は、陰極と、発光層と、陽極と、を具え、前記発光層が、前記陰極と前記陽極との間に位置する量子ドット発光素子であって、
前記発光層が、量子ドットと、電子輸送材料と、を含み、
前記量子ドットが、
亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素と、を含む化合物半導体からなるコアと、
前記コアの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第１シェルと、
前記第１シェルの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第２シェルと、
を具え、前記第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップが、前記第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きい、
ことを特徴とする。
かかる本発明の量子ドット発光素子は、低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動が抑制されている。

本発明の量子ドット発光素子の好適例においては、前記量子ドットのコアを構成する化合物半導体が、亜鉛と、インジウムと、リンと、を含み、
前記量子ドットの第１シェルを構成する化合物半導体が、亜鉛と、セレンと、を含み、
前記量子ドットの第２シェルを構成する化合物半導体が、亜鉛と、硫黄と、を含む。この場合、コアと、第１シェルと、第２シェルと、の連続的な結晶成長を促進でき、更に色純度の高い光を発することができる。

本発明の量子ドット発光素子の他の好適例においては、前記電子輸送材料が、トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、１，３，５−トリ（ｍ−ピリド−３−イル−フェニル）ベンゼンからなる群から選択される少なくとも１種である。この場合、低輝度領域での発光スペクトルの変動をより確実に抑制できる。

また、本発明の表示装置は、上記の量子ドット発光素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の表示装置は、低毒性としつつ、広色域表示が可能で（広い色域の色再現性を有し）、低輝度領域での発光スペクトルの変動が抑制されている。

本発明によれば、低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制した量子ドット発光素子を提供することができる。
また、本発明によれば、かかる量子ドット発光素子を具え、低毒性としつつ、広色域表示が可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制した表示装置を提供することができる。

本発明の量子ドット発光素子の構造の一例を示した概略図である。 （ａ）及び（ｂ）は、従来の量子ドットの構造の一例を示した模式図であり、（ｃ）は、本発明に従う量子ドットの構造の一例を示した模式図である。 本発明の量子ドット発光素子の好適態様の量子ドットに用いる化合物半導体のバンドギャップと格子定数との関係を示すグラフである。

以下に、本発明の量子ドット発光素子及び表示装置を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。

＜＜量子ドット発光素子＞＞
本発明の量子ドット発光素子は、陰極と、発光層と、陽極と、を具え、前記発光層が、前記陰極と前記陽極との間に位置する量子ドット発光素子であって、
前記発光層が、量子ドットと、電子輸送材料と、を含み、
前記量子ドットが、
亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素と、を含む化合物半導体からなるコアと、
前記コアの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第１シェルと、
前記第１シェルの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第２シェルと、
を具え、前記第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップが、前記第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きい、
ことを特徴とする。

本発明の量子ドット発光素子に用いる量子ドットは、コアが、亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素と、を含み、また、第１シェル及び第２シェルが、亜鉛と、１６族の元素と、を含み、コア及びシェルのいずれも、カドミウムを含むことを要しないため、従来の硫化カドミウム（Ｃｄ−Ｓ）やセレン化カドミウム（Ｃｄ−Ｓｅ）等をコアとするＣｄ系の量子ドットに比べて、低毒性とすることが可能である。
また、前記量子ドットは、コアと、第１シェルと、第２シェルと、の３重構造を有し、コアの励起エネルギーが、第１シェル及び第２シェルによって効率良くコア内に閉じ込められるため、発光効率が高い。また、該量子ドットにおいては、第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップが、前記第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きく、第２シェルによって、励起エネルギーが、より確実にコア内に閉じ込められるため、発光効率が更に向上する。
また、前記量子ドットにおいては、コア表面に存在する結晶欠陥が第１シェル及び第２シェルによって確実に解消されるため、コア表面に存在する結晶欠陥による、量子ドットの発光効率の低下や、コア本来の発光とは異なる低エネルギー（長波長）の発光を抑制して、色純度の高い光を発することができる。
また、本発明の量子ドット発光素子の発光層は、上述の量子ドットと共に、電子輸送材料を含み、該電子輸送材料は、陰極側から発光層に注入される電子の流れを妨げず、且つ、陽極側から発光層に注入される正孔を陰極側へと通過させない作用（即ち、発光層から流れ出る正孔電流をブロックする作用）を有するため、漏れ電流を抑制でき、また、発光層内で、陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔と、を効率的に再結合させることができる。電子輸送材料を介して量子ドットに電荷を注入することで、結晶欠陥の発光への影響を抑えることができるため、低輝度領域でも、発光スペクトルの変動が小さい。
従って、本発明の量子ドット発光素子は、低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動も抑制できる。

次に、本発明の量子ドット発光素子の一態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の量子ドット発光素子の構造の一例を示した概略図である。図１に示す量子ドット発光素子１０は、基板２０上に、陰極３０、電子注入層４０、発光層５０、正孔輸送層６０、正孔注入層７０及び陽極８０を、この順に積層した構成を有する。なお、図１に示す量子ドット発光素子１０は、下部に配置した陰極３０側より電子を注入し、上部に配置した陽極８０より正孔を注入する構成となっているが、本発明の量子ドット発光素子は、これに限定されるものではなく、上下を逆転した構造であってもよい。また、本発明の量子ドット発光素子においては、電子注入層４０と、発光層５０との間に、電子輸送層（図示せず）が更に存在していてもよい。

＜基板＞
前記基板２０は、当該基板２０側より光を取り出すボトムエミッション型素子の場合は、透明な材料からなることが好ましい。かかる透明な材料としては、ガラス、石英、プラスチックフィルム等を例示することができる。ここで、プラスチックフィルムの材質としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。
一方、上部電極側から光を取り出すトップエミッション型素子の場合には、基板２０の材料は、必ずしも透明な材料である必要はない。基板２０として、不透明基板を用いる場合、該不透明基板としては、例えば、着色したプラスチックフィルム基板、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板等が挙げられる。
また、基板２０として、例えば、プラスチックフィルム等の可撓性基板を用い、その上に量子ドット発光素子を形成した場合には、画像表示部を容易に変形することのできるフレキシブル量子ドット発光素子とすることができる。
前記基板２０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、０．００１〜３０ｍｍが好ましく、０．０１〜３ｍｍがより好ましい。

＜陰極＞
前記陰極３０は、基板２０側より光を取り出すボトムエミッション型素子の場合は、透明で導電性の高い材料からなることが好ましい。この場合、陰極３０としては、例えば、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛−酸化物（ＩＺＯ）等の導電性透明酸化物を用いることができる。
一方、上部電極側から光を取り出すトップエミッション型素子の場合には、陰極３０の材料は、必ずしも透明な材料である必要はないため、陰極３０として、金属電極を用いてもよい。ここで、陰極３０の材料としては、仕事関数が比較的小さい金属が好ましい。仕事関数の小さい金属を用いることにより、陰極３０から有機層への電子注入障壁を低くすることができ、電子を注入させ易くすることができる。陰極３０に用いる金属としては、例えば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記陰極３０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、１０〜５００ｎｍが好ましく、５０〜２００ｎｍが更に好ましい。

＜電子注入層＞
前記電子注入層４０は、陰極３０からの電子注入を容易にするために形成する。該電子注入層４０の材料としては、有機材料、無機材料のいずれも用いることができる。電子注入層４０の材料として、より具体的には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等が挙げられる。これらの中でも、電子注入性の観点から、酸化亜鉛が特に好ましい。

電子注入層４０の形成には、ナノ粒子を用いることが好ましい。該ナノ粒子の粒径は、１ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、１ｎｍ〜５ｎｍがより一層好ましい。好ましくは、酸化亜鉛ナノ粒子等の金属酸化物のナノ粒子をスピンコート法によって成膜した薄膜を、電子注入層４０として用いることができる。
前記電子注入層４０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍが更に好ましい。

＜電子輸送層＞
上述の通り、電子注入層４０と、発光層５０との間には、電子輸送層が存在していてもよい。該電子輸送層は、陰極３０から注入した電子を発光層５０まで輸送するために用いる。該電子輸送層は、独立した層として形成される場合もあれば、発光層５０と一体となって形成される場合もある。電子輸送層を構成する材料として、下記一般式（１）：

に示すような含窒素複素環を含む低分子材料あるいは高分子材料を用いると、陰極３０から注入された電子が効率よく電子輸送層中を移動し、発光層５０の量子ドットに電子が効率よく注入されるため、高効率の発光素子を得ることができる。

上記一般式（１）において、円弧の部分は、Ｃ及びＮと共に環構造を形成していることを示す。ここで、一般式（１）で示される含窒素複素環としては、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、トリアゾール環、フェナントロリン環等が挙げられる。

前記電子輸送層を構成する材料として、例えば、ピリジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の含窒素複素環式化合物が挙げられる。ここで、ピリジン誘導体としては、トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）等が挙げられ、オキサジアゾール誘導体としては、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン等が挙げられ、トリアゾール誘導体としては、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール等が挙げられ、フェナントロリン誘導体としては、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等が挙げられる。これらの中でも、電子輸送性の観点から、トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）が好ましい。

＜発光層＞
前記発光層５０は、量子ドットと、電子輸送材料と、を含む。該発光層５０では、陽極８０から注入された正孔と陰極３０から注入された電子とが再結合して、量子ドットが励起状態となり、基底状態に戻るときに放出されるエネルギーにより発光が得られる。
発光層５０の発光色は、発光層５０に含まれる量子ドットの結晶粒径や種類（材質）によって変化させることができる。ここで、量子ドットの結晶粒径は、所望の発光色に応じて選択でき、例えば、１〜２０ｎｍが好ましく、１〜１０ｎｍが更に好ましい。

前記量子ドットは、亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素と、を含む化合物半導体からなるコアと、前記コアの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第１シェルと、前記第１シェルの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第２シェルと、を具え、前記第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップが、前記第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きい。かかる構成の量子ドットを発光層５０に適用することで、低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能となる。なお、コアと第１シェルとの間、及び／又は、第１シェルと第２シェルとの間には、他の層が介在していてもよい。即ち、第１シェルは、コアの周りを直接覆っていても、間接的に覆っていてもよく、また、第２シェルは、第１シェルの周りを直接覆っていても、間接的に覆っていてもよい。ここで、量子ドットの径方向外側に位置する層は、径方向内側に位置する層よりもバンドギャップが大きいことが好ましい。

次に、量子ドットの構造を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図２（ａ）は、従来の量子ドットの構造の一例を示した模式図であり、図２（ｂ）は、従来の量子ドットの構造の他の一例を示した模式図であり、図２（ｃ）は、本発明の量子ドット発光素子に好適に用いることができる量子ドットの構造の一例を示した模式図である。

図２（ａ）に示す量子ドット１Ａは、最も単純な構造であり、化合物半導体微粒子のコア２と、該コア２の表面を覆うリガンド３と、により構成されている。該量子ドット１Ａを発光材料として用いる場合、コア２の半導体微粒子が発光の役目を担う。一方、リガンド３は、コア２表面の未結合手をキャップすると共に、量子ドット１Ａを溶媒に分散させる際の溶解性向上と凝集抑制の役割を担う。図２（ａ）に示すように、量子ドットがコア２とリガンド３のみで構成される場合、コア２表面に存在する結晶欠陥（以降、欠陥）によって、量子ドットの発光効率が低下したり、材料本来の発光とは異なる低エネルギー（長波長）の発光成分が生じたりする。

また、図２（ｂ）に示す量子ドット１Ｂのように、コア２の表面を別の化合物半導体からなるシェル４によって覆うことで、コア２表面の欠陥を低減することができる。シェル４の材料として、コア２のバンドギャップ（以下、「Ｅｇ」と略記する。）よりも大きなＥｇを有する半導体材料を選定することで、励起エネルギーをよりコア２内に閉じ込めて、発光効率を向上させることができる。

これに対して、本発明の量子ドット発光素子に用いる量子ドットは、図２（ｃ）に示す量子ドット１Ｃのように、コア２の周りに第１シェル４Ａと第２シェル４Ｂとの２つのシェルを有しており、バンドギャップが、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きい化合物半導体を第２シェル４Ｂに用いることで、励起エネルギーをより確実にコア２内に閉じ込めて、発光効率を更に向上させることができる。
また、本発明の量子ドット発光素子に用いる量子ドットは、図２（ｃ）に示す量子ドット１Ｃのように、コア２表面に存在する結晶欠陥が第１シェル４Ａ及び第２シェル４Ｂによって確実に解消されるため、コア２表面に存在する結晶欠陥による、量子ドットの発光効率の低下や、コア本来の発光とは異なる低エネルギー（長波長）の発光を抑制して、色純度の高い光を発することができる。

なお、図２（ｃ）に示す量子ドット１Ｃのような３重構造の量子ドットにおいては、格子定数がコア２のバルクと第２シェル４Ｂとの中間となるような材料を第１シェル４Ａとして用いることで、格子定数を段階的に変化させることができ、コア／シェル界面での連続的な結晶成長を促進することができる。そして、コア／シェル界面での連続的な結晶成長を促進することで、コア２の表面の欠陥をより確実に解消でき、発光効率を更に向上させつつ、材料本来の発光とは異なる発光成分の出現をより確実に防止することができる。

前記量子ドットのコア２は、亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素と、を含む化合物半導体からなる。１３族の元素と１５族の元素とがコア２のバルクを構成し、該バルクに亜鉛を加えることで、コア２の結晶性が向上し、欠陥が少なくなる。
ここで、１３族の元素としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ等が挙げられ、これらの中でも、Ｉｎが好ましい。また、１５族の元素としては、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等が挙げられ、これらの中でも、Ｐが好ましい。
また、前記量子ドットのコア２のバルクを構成する化合物半導体としては、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物、例えば、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｐ、Ａｌ−Ａｓ、Ａｌ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｎ、Ｇａ−Ｐ、Ｇａ−Ａｓ、Ｇａ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｎ、Ｉｎ−Ｐ、Ｉｎ−Ａｓ、Ｉｎ−Ｓｂ等が挙げられる。これらの中でも、量子ドットのコア２のバルクとしては、合成の容易さ、所望の波長の発光を得るための粒径及び／又は粒径分布の制御のし易さ、発光の量子効率の観点から、Ｉｎ−Ｐが好ましい。なお、コアを構成する化合物半導体において、各元素の比率は、化学量論的であってもよいし、化学量論的でなくてもよい。

前記量子ドットの第１シェル４Ａは、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体からなる。
ここで、１６族の元素としては、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等が挙げられ、これらの中でも、Ｓｅが好ましい。また、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体としては、Ｚｎ−Ｓ、Ｚｅ−Ｓｅ、Ｚｎ−Ｔｅ、Ｚｎ−Ｓｅ−Ｓ等が挙げられ、コア２に応じて、適宜選択することができる。なお、コア２がＺｎ−Ｉｎ−Ｐである場合、コア／第１シェル界面での連続的な結晶成長を促進する観点から、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体としては、Ｚｎ−Ｓｅが好ましい。また、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体において、各元素の比率は、化学量論的であってもよいし、化学量論的でなくてもよい。

前記量子ドットの第２シェル４Ｂは、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体からなり、また、該第２シェル４Ｂを構成する化合物半導体のバンドギャップは、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きい。
ここで、１６族の元素としては、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等が挙げられ、これらの中でも、Ｓが好ましい。また、第２シェル４Ｂを構成する化合物半導体としては、Ｚｎ−Ｓ、Ｚｅ−Ｓｅ、Ｚｎ−Ｔｅ、Ｚｎ−Ｓｅ−Ｓ等が挙げられ、コア２及び第１シェル４Ａに応じて、適宜選択することができる。なお、コア２がＺｎ−Ｉｎ−Ｐで、第１シェル４ＡがＺｎ−Ｓｅである場合、第１シェル／第２シェル界面での連続的な結晶成長を促進する観点から、第２シェル４Ｂを構成する化合物半導体としては、Ｚｎ−Ｓが好ましい。また、第２シェル４Ｂを構成する化合物半導体において、各元素の比率は、化学量論的であってもよいし、化学量論的でなくてもよい。

前記量子ドットのコア２の粒径（直径）は、所望の発光色に応じて選択でき、例えば、１〜２０ｎｍが好ましく、１〜１０ｎｍが更に好ましい。また、第１シェル４Ａの厚さは、例えば、０．１〜１０ｎｍが好ましく、０．１〜５ｎｍが更に好ましい。また、第２シェル４Ｂの厚さは、例えば、０．１〜１０ｎｍが好ましく、０．１〜５ｎｍが更に好ましい。

前記コア２、前記第１シェル４Ａ、前記第２シェル４Ｂの全てが同一の元素を含むことで、より効果的に連続的な結晶成長を促進することができ、本発明においては、コア２、第１シェル４Ａ、第２シェル４Ｂの全てがＺｎを含む。
本発明においては、コア２のバルクとしてＩＩＩ−Ｖ族半導体を選択し、該ＩＩＩ−Ｖ族の結晶中に亜鉛を添加し、更に、第１シェル４Ａとして、亜鉛と、１６族の元素を選択し、また、第２シェル４Ｂとして、亜鉛と、１６族の元素を選択することで、量子ドットを、亜鉛とＩＩＩ族（１３族）の元素とＶ族（１５族）の元素とを含む化合物半導体からなるコア２と、コア２の周りを覆う、亜鉛と１６族の元素とを含む化合物半導体層からなる第１シェル４Ａと、第１シェル４Ａの周りを覆う、亜鉛と１６族の元素とを含む化合物半導体層からなる第２シェル４Ｂと、からなる３重構造とすることが好ましい。

前記量子ドットにおいては、前記第１シェル４Ａを構成する化合物半導体のＥｇ（バンドギャップ）が、前記コア２のバルクのＥｇよりも大きいことが好ましい。前述の通り、第２シェル４Ｂを構成する化合物半導体のＥｇは、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体のＥｇよりも大きいが、更に、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体のＥｇが、コア２のバルクのＥｇよりも大きいことで、コア２にエネルギーをより効率的に閉じ込め、更に高効率で、高純度の光を発することが可能となる。

最も好ましい態様としては、図３に示すように、コア２としてＩＩＩ−Ｖ族の半導体Ｉｎ−ＰにＺｎを添加したもの、第１シェル４ＡとしてＺｎ−Ｓｅ、第２シェル４ＢとしてＺｎ−Ｓを選択すると、換言すれば、コア２を構成する化合物半導体が、亜鉛と、インジウムと、リンと、を含み、第１シェル４Ａを構成する化合物半導体が、亜鉛と、セレンと、を含み、第２シェル４Ｂを構成する化合物半導体が、亜鉛と、硫黄と、を含むと、格子定数が段階的に変化するため、コア／第１シェル界面、及び第１シェル／第２シェル界面で欠陥が生じることなく結晶が成長する。この場合、Ｅｇも、コア２、第１シェル４Ａ、第２シェル４Ｂの順に段階的に大きくなるため、コア２で生じた励起エネルギーを外部に散逸することなくコア２に閉じ込めることができ、効率よく発光させることができる。

また、図２（ｃ）に示す量子ドット１Ｃのように、第２シェル４Ｂの外側にリガンド３を配すると（即ち、第２シェル４Ｂの表面をリガンド３によりキャッピングすると）、溶媒への溶解性が向上し、また、量子ドットの凝集を抑制することができる。更に、キャッピングするためのリガンド３部分に親油性の長鎖アルキル基等が含まれると有機溶剤に対しての溶解性が向上し、量子ドットを有機溶媒に溶解させた量子ドット溶液を調製することができる。前記リガンド（有機配位子）３としては、炭化水素基の結合したアミン、炭化水素基の結合したカルボン酸、炭化水素基の結合したホスフィン、炭化水素基の結合した酸化ホスフィン、炭化水素基の結合したチオール等が挙げられる。前記炭化水素基は、親油性の鎖状炭化水素基であることが好ましい。親油性の鎖状炭化水素基の結合したアミンとしては、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン等が挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合したカルボン酸としては、オレイン酸、パルミチン酸等が挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合したホスフィンとしては、トリオクチルホスフィン等が挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合した酸化ホスフィンとしては、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド等が挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合したチオールとしては、ドデカンチオール等が挙げられる。

前記量子ドットは、例えば、（１）溶媒に、亜鉛原料と、１３族元素の原料と、１５族元素の原料と、を加え、反応させて（好ましくは、加熱して、反応させて）、コアを合成し、次に、（２）該コアを含む溶液に、亜鉛原料と、１６族元素の原料と、を加え、反応させて（好ましくは、加熱して、反応させて）、コアの周りに第１シェルを形成し、その後、（３）該第１シェルで覆われたコアを含む溶液に、亜鉛原料と、前記第１シェルの形成に用いた１６族元素とは異なる１６族元素の原料と、を加え、反応させて（好ましくは、加熱して、反応させて）、第１シェルの周りに第２シェルを形成することで、製造できる。
ここで、第１シェル及び第２シェルの原料として、異なる元素の原料を使用することで、異なる化合物半導体からなる第１シェル、第２シェルをそれぞれ成長させることができる。また、コア、第１シェル、第２シェルの各組成、粒径、厚さ等は、使用する原料の種類や比率、反応温度、反応時間等を変更することで、適宜調整できる。

前記溶媒としては、有機溶媒が好ましく、該有機溶媒としては、オクタデセン等が挙げられる。前記亜鉛原料としては、酢酸亜鉛、オレイン酸亜鉛等が挙げられ、前記１３族元素の原料としては、酢酸インジウム、オレイン酸インジウム、塩化ガリウム等が挙げられ、前記１５族元素の原料としては、トリストリメチルシリルホスフィン等が挙げられ、前記１６族元素の原料としては、トリオクチルホスフィンセレニド、トリオクチルホスフィンスルフィド、ドデカンチオール等が挙げられる。
また、例えば、第２シェルの形成において、１６族元素の原料として、親油性の長鎖アルキル基等を含む１６族元素の化合物を使用することで、第２シェル４Ｂの外側に、親油性の長鎖アルキル基等を含むリガンド３を配することができる。ここで、親油性の長鎖アルキル基等を含む１６族元素の化合物としては、ドデカンチオール等が挙げられる。
また、反応温度としては、２００〜４００℃が好ましく、２５０〜３５０℃が更に好ましく、反応時間としては、１０分〜１時間が好ましい。

合成された量子ドットは、通常は、未反応原料を始めとする不純物を含んでいる。発光層に余分な原料成分を含むと電荷輸送を阻害することから、精製処理を施して余分な原料成分を除去することが好ましい。このときの精製方法としては、沈殿・再分散を利用した方法が挙げられる。これは量子ドット分散液に量子ドットを分散させない溶媒（貧溶媒）を加えて、量子ドットを沈殿させて回収し、目的の溶媒に再分散させる方法である。極性の小さい有機溶媒に分散している量子ドットに対しては、一般的に貧溶媒として極性の大きいアルコール等の溶媒を加えて沈殿を得る。

前記発光層５０は、上述の量子ドットと共に、電子輸送材料を含み、発光層５０が電子輸送材料を含むことで、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制できる。前記電子輸送材料は、例えば、前記量子ドットと混合され、発光層５０において、量子ドットの隙間を埋める形で存在する。該電子輸送材料は、量子ドットと混合して使用する場合は、量子ドットの分散液に溶解する材料であることが好ましい。該電子輸送材料としては、有機溶媒への溶解性を有し、且つ電子輸送性を有する無機材料あるいは有機材料を好適に用いることができる。該電子輸送材料は、好ましくは電子輸送性の有機材料であり、電子輸送性の有機材料としては、例えば、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体等が挙げられる。また、該電子輸送材料としては、上記の「電子輸送層」の項で説明したような、含窒素複素環を含む低分子材料あるいは高分子材料が好ましく、上記一般式（１）に示すような含窒素複素環を含む低分子材料あるいは高分子材料が更に好ましい。発光層５０に用いる好適な電子輸送材料として、具体的には、トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢＩ）、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）、１，３，５−トリ（ｍ−ピリド−３−イル−フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｙＰＢ）等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの中でも、量子ドット発光素子の漏れ電流を抑制する効果、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制する効果、及び素子特性の観点から、トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）が好ましい。

また、前記電子輸送材料の添加量は、前記量子ドットに対して質量比で０．０５〜５の範囲が好ましく、０．５〜２の範囲が更に好ましい。量子ドットと電子輸送材料との質量比が上記の範囲内であれば、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制する効果が更に大きくなる。

発光層５０の成膜方法としては、特に限定されないが、量子ドットを有機溶媒や水に溶解させた溶液を調製し、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等によって成膜することができる。このとき、赤、緑、青に発光する材料を微細に塗分けすることで、カラー表示が可能な表示装置の画素とすることができる。
前記発光層５０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍが更に好ましい。

＜正孔輸送層＞
前記正孔輸送層６０は、陽極８０から注入した正孔を発光層５０まで輸送するために用いる。正孔輸送層６０を構成する材料としては、正孔輸送性の無機材料あるいは有機材料を用いることができる。正孔輸送層６０を構成する材料は、好ましくは正孔輸送性の有機材料である。正孔輸送性の有機材料としては、低分子材料、高分子材料のいずれも用いることができる。正孔輸送層６０を構成する材料としては、例えば、４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、２，２’−ビス（Ｎ−カルバゾール）−９，９’−スピロビフルオレン（ＣＦＬ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’，４”−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの中でも、正孔輸送性の観点から、４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）が好ましい。
前記正孔輸送層６０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍが更に好ましい。

＜正孔注入層＞
前記正孔注入層７０は、陽極８０からの正孔注入を容易にする目的で用いる。正孔注入層７０の材料としては、無機材料、有機材料のいずれも用いることができる。無機材料としては、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、酸化レニウム、酸化タングステン、酸化マンガン等が挙げられる。また、有機材料としては、低分子材料、高分子材料のいずれも用いることができるが、高分子材料の例としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等が挙げられる。なお、ＰＥＤＯＴは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を示し、ＰＳＳは、ポリ（スチレンスルホン酸）を示す。正孔注入層７０には、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの中でも、正孔注入層７０に用いる材料としては、正孔注入性の観点から、酸化モリブデンが好ましい。
前記正孔注入層７０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、１〜５００ｎｍが好ましく、３〜５０ｎｍが更に好ましい。

＜陽極＞
前記陽極８０は、前記基板２０側より光を取り出すボトムエミッション型素子の場合は、金属の薄膜を用いることができる。ここで、陽極８０の材料としては、仕事関数が比較的大きい金属が好ましい。仕事関数の大きい金属を用いることにより、陽極８０から有機層への正孔注入障壁を低くすることができ、正孔を注入させ易くすることができる。陽極８０に用いる金属材料としては、特に限定されないが、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ等が挙げられ、Ａｌを用いることが好ましい。
前記基板２０や下部の陰極３０が透明でない場合には、上部電極となる陽極８０は、透明電極とする。ここで、該透明電極の材料としては、特に限定されないが、例えば、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛−酸化物（ＩＺＯ）等の導電性透明酸化物を用いることができる。
前記陽極８０の平均厚さは、特に限定されるものではないが、１０〜５００ｎｍが好ましく、３０〜１５０ｎｍが更に好ましい。

上述した電子注入層４０、電子輸送層、正孔輸送層６０、正孔注入層７０は、省略することも可能であり、また、それぞれの層が複数の役割を受け持つ構造となっていてもよい。例えば、一つの層で、電子注入層と電子輸送層を兼用したり、正孔注入層と正孔輸送層を兼用したりすることも可能である。

＜各層の形成方法＞
前記陰極３０、電子注入層４０、電子輸送層、発光層５０、正孔輸送層６０、正孔注入層７０、陽極８０の形成方法は、特に限定されるものではなく、真空蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等の方法を用いることができる。また、これらの方法を用いて、陰極３０、電子注入層４０、電子輸送層、発光層５０、正孔輸送層６０、正孔注入層７０、陽極８０の厚さを、目的に応じて適宜調整することができる。また、これらの方法は、各層の材料の特性に応じて選択するのが好ましく、層ごとに作製方法が異なっていてもよい。

＜用途＞
本発明の量子ドット発光素子は、後述する表示装置を始め、照明機器、バックライト、電子写真、照明光源、露出光源、標識、看板、インテリア等にも利用できる。

＜＜表示装置＞＞
本発明の表示装置は、上述の量子ドット発光素子を具えることを特徴とする。本発明の表示装置は、上述した低毒性としつつ、色純度の高い光を発することが可能で、低輝度領域での発光スペクトルの変動を抑制した量子ドット発光素子を具えるため、低毒性としつつ、広色域表示が可能で（広い色域の色再現性を有し）、低輝度領域での発光スペクトルの変動が抑制されている。本発明の表示装置は、上述した量子ドット発光素子の他に、表示装置に一般に用いられる他の部品を具えることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
＜量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）の合成＞
本発明に従う、コアと、第１シェルと、第２シェルと、からなる三重構造の量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）を以下の方法で合成した。
有機溶媒としてのオクタデセン１０ｍｌと、インジウム原料としての酢酸インジウム０．２９ｇと、亜鉛原料としての酢酸亜鉛０．０９２ｇと、リガンドとしてのパルミチン酸０．１５ｇを、真空中で１００℃、３０分の条件で加熱し、溶液中の蒸発分を除去した。この蒸発分除去後の溶液に、リン原料としてのトリストリメチルシリルホスフィン０．３９ｇを加えて、反応溶液を調製した。当該反応溶液をフラスコ（バッチ式反応器）に入れ、３００℃で２０分加熱し、フラスコ内でコアを合成した。

コア合成後の反応溶液を室温まで冷却した後、亜鉛原料としてのオレイン酸亜鉛０．６３ｇと、セレン原料としての０．１ｍｏｌ／ｌのトリオクチルホスフィンセレニド溶液０．０１ｍｌを加え、３００℃で３０分加熱し、Ｚｎ−Ｓｅからなる第１シェルを形成した。

反応溶液を室温まで冷却し、亜鉛原料としてのオレイン酸亜鉛５．０ｇと、硫黄原料としてのドデカンチオール３．４ｇとを加え、３００℃で３０分加熱し、Ｚｎ−Ｓからなる第２シェルを形成した。
反応溶液を室温まで冷却した後、アセトン３０ｍｌを加え、遠心分離によって余剰の分散剤を除去し、量子ドットを沈降させた。量子ドットを含んだ沈降物にトルエンを加え再分散させ分散液（１０ｇ／ｌ）を得た。

＜フォトルミネッセンス特性＞
合成した量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）のトルエン分散液のフォトルミネッセンス（ＰＬ）特性を評価したところ、半値幅４１ｎｍ、ピーク波長５１９ｎｍの高色純度緑色発光が得られた。

＜量子ドット分散液のエタノール精製＞
合成した量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）のトルエン分散液に対して、貧溶媒としてエタノールを量子ドット分散液に対して３倍の量を加えて、量子ドットを析出させ、遠心分離機で析出物を沈殿させた。上澄液を除いて沈殿物を回収し、トルエンに再分散させた。

＜量子ドット発光素子の作製＞
図１に示す構造の本発明に従う量子ドット発光素子を次のようにして作製した。
まず、ガラス基板２０にＩＴＯからなる陰極３０（厚さ：１００ｎｍ）を形成し、これを複数のライン状にパターニングした。
次に、電子注入層４０として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）ナノ粒子をスピンコートにより成膜した（厚さ：３０ｎｍ）。
次に、下記式（２）：

で示される構造式を有する、含窒素複素環を含む電子輸送材料［トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）］と、本発明に従う量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）との混合トルエン溶液をスピンコートすることにより、電子輸送材料と量子ドットとからなる発光層５０（厚さ：１０−２０ｎｍ）を形成した。この際、電子輸送材料の添加量を量子ドットに対する質量比で０．２５、０．５、１．０に調整して、組成が異なる発光層を、それぞれ成膜した。
次に、基板を真空蒸着装置に入れ、真空蒸着法により、正孔輸送層６０として、下記式（３）：

で示される構造式を有する材料［４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）］を４０ｎｍ、正孔注入層７０として酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）を１０ｎｍ、陽極８０としてＡｌを８０ｎｍ、順次成膜した。
なお、図１には示していないが、量子ドット発光素子は、窒素ガスで満たされたグローブボックス中で、封止用ガラスの周縁部に紫外線硬化樹脂を塗布した後、量子ドット発光素子を形成した前記基板の周縁部に貼り合せて、封止を行った。

＜量子ドット発光素子の特性評価＞
上記の量子ドット発光素子のＩＴＯ陰極３０側に負、Ａｌ陽極８０側に正となるように電圧を印加して、電流−電圧−輝度特性を測定し、電界発光（ＥＬ）スペクトルを観測した。ＥＬ発光特性を下記表１にまとめる。
いずれの電子輸送材料混合比においても、印加電圧３Ｖ、４Ｖに関わらず、Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓからなる量子ドット由来の半値幅４７ｎｍの緑色ＥＬ発光が得られた。また、印加電圧３Ｖ時（低輝度領域）と印加電圧４Ｖ時（安定領域）のピーク波長の差は１ｎｍ以下に抑えられており、安定した発光が確認された。

（比較例１）
＜量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）の合成＞
実施例１と同様の方法で量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）を合成した。

＜フォトルミネッセンス特性＞
実施例１と同様、半値幅４１ｎｍ、ピーク波長５１９ｎｍの高色純度緑色発光が得られた。

＜量子ドット分散液のエタノール精製＞
実施例１と同様、合成した量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）のトルエン分散液に対して、エタノールを用いた精製を行った。

＜量子ドット発光素子の作製＞
上記精製を施した量子ドット分散液を用いて、実施例１と同様の構造の量子ドット発光素子を作製した。このとき、発光層５０には電子輸送材料を混合せず、量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）のみをスピンコートすることにより、電子輸送材料を含まない量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓｅ／Ｚｎ−Ｓ）のみからなる発光層５０を形成した。

＜量子ドット発光素子の特性評価＞
実施例１と同様の方法で、作製した量子ドット発光素子の特性を評価した。ＥＬ発光特性を下記表１にまとめる。
比較例１の量子ドット発光素子においても、実施例１と同様に半値幅４７ｎｍの緑色ＥＬ発光が得られた。しかしながら、比較例１の量子ドット発光素子は、印加電圧によるピーク波長のシフトが大きく、印加電圧３Ｖ時（低輝度領域）と４Ｖ時（安定領域）のピーク波長の差は３ｎｍとなり、発光色の変動が確認された。

（比較例２）
＜量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓ）の合成＞
以下の方法で、コアとしてＺｎ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ、シェルとしてＺｎ−Ｓを用いた量子ドットを合成した。この量子ドットのシェルは一層である。
有機溶媒としてのオクタデセン１０ｍｌと、インジウム原料としての酢酸インジウム０．２９ｇ、亜鉛原料としての酢酸亜鉛０．３７ｇ、リガンドとしてのパルミチン酸１．８ｇを真空中で１００℃、３０分の条件で加熱し、溶液中の蒸発分を除去した。その溶液に、ガリウム原料としての塩化ガリウム０．０５３ｇ、リン原料としてのトリストリメチルシリルホスフィン０．２５ｇを加えて反応溶液を調製した。上記反応溶液を、２３０℃、３０分加熱し、コアを合成した。

コア合成後の反応溶液を室温まで冷却した後、亜鉛原料としてのオレイン酸亜鉛３．４ｇと、硫黄原料としてのドデカンチオール５．０ｇとを加え、シェルを形成した。
シェル形成後の反応溶液を室温まで冷却した後、アセトン３０ｍｌを加え、遠心分離によって余剰の分散剤を除去し、量子ドットを沈降させた。量子ドットを含んだ沈降物にトルエンを加え再分散させ分散液（１０ｇ／ｌ）を得た。

＜フォトルミネッセンス特性＞
合成した量子ドット（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓ）のトルエン分散液のフォトルミネッセンスを測定したところ、半値幅は５７ｎｍ、ピーク波長は５１７ｎｍであった。

＜量子ドット発光素子の作製＞
発光層５０の量子ドットとして、Ｚｎ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓからなる量子ドットを用いたこと以外は、実施例１と同じ方法で量子ドット発光素子を作製した。このとき、電子輸送材料の添加量を量子ドットに対する質量比で１．０に調整した。

＜量子ドット発光素子の特性評価＞
実施例１と同様の方法で、作製した量子ドット発光素子の特性を評価した。ＥＬ発光特性を下記表１にまとめる。
比較例２の量子ドット発光素子においても、緑色ＥＬ発光が得られたものの、異なる量子ドットを用いたことで、Ｚｎ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ／Ｚｎ−Ｓからなる量子ドット由来の半値幅６１〜６２ｎｍ、ピーク波長５１８〜５１９ｎｍの緑色発光が得られた。

以上の実施例１と比較例１及び２のフォトルミネッセンス（ＰＬ）及びエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトルの半値幅の結果を表１に示す。

実施例１の量子ドットのＰＬスペクトル及び電解発光素子のＥＬスペクトルの半値幅は、比較例２の量子ドットのＰＬスペクトル及び電界発光素子のＥＬスペクトルの半値幅に比較して、小さく、色純度が高いことが示された。

本発明の量子ドット発光素子は、高色純度な発光を必要とする様々なデバイス、製品に応用することが可能であり、表示装置、照明機器、バックライト、電子写真、照明光源、露出光源、標識、看板、インテリア等に好適に使用できる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：量子ドット
２：コア
３：リガンド
４：シェル
４Ａ：第１シェル
４Ｂ：第２シェル
１０：量子ドット発光素子
２０：基板
３０：陰極
４０：電子注入層
５０：発光層
６０：正孔輸送層
７０：正孔注入層
８０：陽極

Claims (4)

1. 陰極と、発光層と、陽極と、を具え、前記発光層が、前記陰極と前記陽極との間に位置する量子ドット発光素子であって、
   前記発光層が、量子ドットと、電子輸送材料と、を含み、
   前記量子ドットが、
   亜鉛と、１３族の元素と、１５族の元素と、を含む化合物半導体からなるコアと、
   前記コアの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第１シェルと、
   前記第１シェルの周りを覆い、亜鉛と、１６族の元素と、を含む化合物半導体の層からなる第２シェルと、
   を具え、前記第２シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップが、前記第１シェルを構成する化合物半導体のバンドギャップよりも大きい、
   ことを特徴とする、量子ドット発光素子。
2. 前記量子ドットのコアを構成する化合物半導体が、亜鉛と、インジウムと、リンと、を含み、
   前記量子ドットの第１シェルを構成する化合物半導体が、亜鉛と、セレンと、を含み、
   前記量子ドットの第２シェルを構成する化合物半導体が、亜鉛と、硫黄と、を含む、請求項１に記載の量子ドット発光素子。
3. 前記電子輸送材料が、トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、１，３，５−トリ（ｍ−ピリド−３−イル−フェニル）ベンゼンからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の量子ドット発光素子。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の量子ドット発光素子を具えることを特徴とする、表示装置。

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