JP7068199B2 - 量子ドット発光素子 - Google Patents
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Description
QLEDの発光層は、半導体ナノ粒子を含む。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子が、元素半導体、二元半導体、三元半導体、または四元半導体を含むことができる。半導体は、必要に応じて、5つ以上の要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子の組成は、IV族化合物、II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子の組成は、例えば、ZnOおよびYiO2などの金属酸化物を含むことができる。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子の組成は、例えば、メチルアンモニウム鉛トリハライドなどのペロブスカイト材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP、CuInSe2、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子はヘテロ接合を含むことができる。いくつかの実施形態では、半導体ナノ粒子は、ある距離において、組成が第1の組成から第2の組成に移行する、傾斜組成を含むことができる。
例示的な一実施形態では、ポリマーは、重合単位として、a)重合性基と、b)式NAr1Ar2Ar3を有する電気活性基(式中、Ar1、Ar2およびAr3は、独立に、C6-C50芳香族置換基である)と、c)重合性基と電気活性基とを連結するリンカー基とを含む第1のモノマー構造を有する少なくとも1つ以上のモノマーを含む。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリマーの分子量を分析する。2mgのHTLポリマーを1mLのTHFに溶解した。この溶液を0.20μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルターで濾過し、50μlの濾液をGPCシステムに注入した。以下の分析条件を使用した:ポンプ:公称流量1.0mL/分のWaters(商標)e2695セパレーションモジュール、溶離液:Fisher Scientific HPLCグレードのTHF(安定化)、インジェクター:Waters e2695セパレーションモジュール、カラム:40℃に保たれたPolymer Laboratories Inc.の2つの5μm混合Cカラム、検出器:Shodex RI-201示差屈折率(DRI)検出器、校正:Polymer Laboratories Inc.の17ポリスチレン標準物質、3742kg/mol~0.58kg/molの範囲で3次多項式曲線に適合する。
1H-NMRスペクトル(500MHzまたは400MHz)を、30℃で、Varian VNMRS-500またはVNMRS-400分光計で得た。化学シフトは、CDCl3中のテトラメチルシラン(TMS)(6:000)を基準とする。
通常の液体クロマトグラフィー/質量分析(LC/MS)の研究は以下のよう実施した。「テトラヒドロフラン(THF)中の1mg/ml溶液」として、試料の1μlアリコートを、Agilent 6520四重極飛行時間型(Q-TOF)MSシステムに連結されたAgilent 1200SLバイナリ液体クロマトグラフィー(LC)システム上に、PIモードで動作するデュアルエレクトロスプレーインターフェース(ESI)を介して、注入する。以下の分析条件を使用する:カラム:Agilent Eclipse XDB-C18、4.6*50mm、1.7μm、カラムオーブン温度:30℃、溶媒A:THF、溶媒B:水/アセトニトリル(v/v、95/5)中の0.1%ギ酸、勾配:0~6分で溶媒Aを40~80%、9分間保持、流量:0.3mL/分、UV検出器:ダイオードアレイ、254nm、MS条件:キャピラリー電圧:3900kV(Neg)、3500kV(Pos)、モード:NegおよびPos、スキャン:100-2000amu、レート:1秒/スキャン、脱溶媒和温度:300℃。
1H NMR(400MHz、C6D6)δ9.74(s、1H)、7.61(2H、dd、J=8Hz、2Hz)、7.55(2H、dd、J=20Hz、2.4Hz)、7.50-7.46(5H、複数のピーク)、7.37-7.11(15H、複数のピーク)、1.28(s、6H)。
13C NMR(101MHz、C6D6)δ190.64、155.70、153.83、148.64、147.24、147.05、146.04、140.76、139.10、136.52、135.61、135.38、133.68、130.22、129.01、128.43、128.36、127.39、127.18、127.12、126.95、126.94、124.93、124.44、123.82、122.74、121.29、119.88、119.61、46.95z、26.93。
1H NMR(400MHz、C6D6)δ7.55-7.43(複数ピーク、11H)、7.33-7.10(複数ピーク、13H)、6.63(1H、dd、J=20Hz、12Hz)、5.66(1H、dd、J=20Hz、1.2Hz)、5.11(1H、dd、J=12Hz、1.2Hz)、1.27(s、6H)。
13C NMR(101MHz、C6D6)δ155.61、153.85、147.66、147.57、147.39、140.91、140.28、139.25、136.82、136.51、136.04、135.41、135.19、128.98、128.28、128.02、127.78、127.34、127.04、127.02、126.98、126.94、124.60、124.52、124.15、122.71、121.23、119.81、119.30、113.42、46.93、26.94。
グローブボックス中で、モノマー(1.00当量)をアニソール(電子グレード、0.25M)に溶解した。この混合物を70℃に加熱し、AIBN溶液(トルエン中0.20M、5mol%)を注入した。この混合物を、モノマーが完全に消費されるまで、少なくとも24時間攪拌した(2.5mol%のAIBN溶液を添加して転化を完結させることができる)。このポリマーをメタノール(10倍量のアニソール)で沈殿させ、濾過により単離した。濾過した固体をメタノールの追加部分ですすいだ。濾過した固体をアニソールに再溶解し、沈殿/濾過手順をさらに2回繰り返した。単離した固体を50℃で一晩真空オーブンに入れ、残留溶媒を除去した。
Mn:数平均MW、Mw:重量平均MW、Mz:Z平均MW、Mz+1:Z+1平均MW。PDI=Mw/Mn:多分散性
QLEDデバイスを、以下のように構築した。画素化されたスズドープ酸化インジウム(ITO)電極(Ossila Inc.)を有するガラス基板(20mm×15mm)を使用した。このITOを、酸素プラズマを用いて処理した。正孔注入層(HIL)は、Sigma-Aldrichから入手可能なPlexcore(商標)OC RG-1200(ポリ(チオフェン-3-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]-2,5-ジイル)であった。HIL溶液を0.45ミクロンのポリフッ化ビニリデン(PVDF)シリンジフィルターで濾過し、20μLの溶液を回転している基板上に滴下して、動的スピンコーティングによって層中に堆積させた。約40nmの膜厚を達成するためのスピン速度は約2000RPMであった。電極の部分を覆った堆積膜の一部を、発泡スワブを用いてトルエンで除去した。次いで、デバイスを不活性雰囲気中のホットプレート上で、150℃で30分間アニールした。
1)CdSe/ZnS(520nmで発光)、
2)InP/ZnS(620nmで発光)、および
3)CdS/CdSe/ZnSe DHNR(600nmで発光)。
以下に列挙するHTLポリマーで実施例の量子ドット発光ダイオードを製造した。実施例のダイオードは、CdSe/ZnS、InP/ZnSおよびDHNRで構成される量子ドットを含むすべての試験において、満足できる性能を発揮した。例示的なデバイスは、以下の表に列挙されているように、520nmから600nmまで、および620nmまでの範囲の量子ドット発光で満足できる性能を発揮することが示された。例示的なデバイスは、球形および棒状の量子ドットで満足できる性能を発揮することが示された。HTL化合物は、参考例と比較して、QLEDデバイスの効率および駆動電圧の向上をもたらした。
Claims (10)
- i)II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選ばれる半導体材料で製造された少なくとも1つの半導体ナノ粒子の発光層と、ii)正孔注入層用または正孔輸送層用のポリマーとを含む量子ドット発光素子であって、前記ポリマーが、重合単位として、a)エテニル基、トリフルオロビニルエーテル、シンナメートもしくはカルコン、ジエン、エトキシエチン、および3-エトキシ-4-メチルシクロブタ-2-エノンから選ばれる重合性基と、b)式NAr1Ar2Ar3を有する電気活性基(式中、Ar1、Ar2およびAr3は、独立に、C6-C50芳香族置換基である)と、c)前記重合性基と前記電気活性基とを連結するリンカー基とを含む第1のモノマー構造を有する少なくとも1つ以上のモノマーを含む、量子ドット発光素子。
- 前記ポリマーが少なくとも5,000、かつ10,000,000以下の分子量を有す
る、請求項1に記載の量子ドット発光素子。 - 前記リンカー基が、共有結合、-O-、-アルキレン-、-アリーレン-、-アルキレン-アリーレン-、-アリーレン-アルキレン-、-O-アルキレン-、-O-アリーレン-、-O-アルキレン-アリーレン-、-O-アルキレン-O-、-O-アルキレン-O-アルキレン-O-、-O-アリーレン-O-、-O-アルキレン-アリーレン-O-、-O-(CH2CH2-O)n-(式中、nは2~20までの整数である)、-O-アルキレン-O-アルキレン-、-O-アルキレン-O-アリーレン-、-O-アリーレン-O-、-O-アリーレン-O-アルキレン-、および-O-アリーレン-O-アリーレンからなる群から選ばれる、請求項1に記載の量子ドット発光素子。
- 前記ポリマーがp型ドーパントをさらに含む、請求項1に記載の量子ドット発光素子。
- 前記半導体ナノ粒子が、希土類元素、遷移金属元素またはそれらの任意の組み合わせでドーピングされる、請求項1に記載の量子ドット発光素子。
- 前記半導体ナノ粒子が、前記半導体ナノ粒子の内部の外側に追加の材料がコーティングされたコア-シェル構造を有し、前記追加の材料が、IV族化合物、II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選ばれる、請求項1に記載の量子ドット発光素子。
- 前記半導体ナノ粒子が、長さが100ナノメートル以下の少なくとも1つの寸法を有する、請求項1に記載の量子ドット発光素子。
- 前記半導体ナノ粒子が、1次元ナノ粒子と接する単一のエンドキャップまたは複数のエンドキャップを一端または両端に配設した前記1次元ナノ粒子を含んでいる、請求項1に記載の量子ドット発光素子。
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