KR20100077179A - 일렉트로루미네센스 소자 - Google Patents

일렉트로루미네센스 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20100077179A
KR20100077179A KR1020107009177A KR20107009177A KR20100077179A KR 20100077179 A KR20100077179 A KR 20100077179A KR 1020107009177 A KR1020107009177 A KR 1020107009177A KR 20107009177 A KR20107009177 A KR 20107009177A KR 20100077179 A KR20100077179 A KR 20100077179A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
light emitting
emitting layer
group
silane coupling
Prior art date
Application number
KR1020107009177A
Other languages
English (en)
Inventor
야스히로 이이즈미
마사야 시모가와라
Original Assignee
다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 filed Critical 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Publication of KR20100077179A publication Critical patent/KR20100077179A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/56—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing sulfur
    • C09K11/562—Chalcogenides
    • C09K11/565—Chalcogenides with zinc cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/62—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing gallium, indium or thallium
    • C09K11/621—Chalcogenides
    • C09K11/623—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/20—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the material in which the electroluminescent material is embedded
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은, 양자 도트를 함유하는 발광층을 갖고, 수명 특성이 양호한 일렉트로루미네센스 소자를 제공한다. 일렉트로루미네센스 소자(1)는, 제1 전극층(3)과, 상기 제1 전극층 상에 형성된 발광층(4)과, 상기 발광층 상에 형성된 제2 전극층(5)을 구비한다. 상기 발광층에, 주위에 실란 커플링제(11)가 배치된 양자 도트(12)를 사용한다.

Description

일렉트로루미네센스 소자{ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 양자 도트를 함유하는 발광층을 갖는 일렉트로루미네센스(이하, EL로 약칭하는 경우가 있음) 소자에 관한 것이다.
EL 소자는, 대향하는 2개의 전극으로부터 주입된 정공 및 전자가 발광층 내에서 결합하고, 그 에너지로 발광층 중의 발광 재료를 여기하고, 발광 재료에 따른 색의 발광을 행하는 것이며, 자발광의 면 형상 발광 소자로서 표시 장치나 조명 등에 널리 사용되고 있다.
최근, 반도체로 이루어지는 양자 도트를 사용한 발광층을 갖는 발광 소자가 제안되고, 개발되어 있다. 양자 도트는, 반도체의 원자가 복수 모여 수nm 내지 수십nm 정도의 결정을 구성하는 것이다. 결정이 이러한 나노 크기까지 작아지면, 연속적인 밴드 구조가 아니라, 이산적인 에너지 준위가 구성되게 된다. 즉, 양자 크기 효과가 현저하게 나타나게 되므로, 양자 도트보다 크기가 큰 벌크 결정에 비해, 전자의 가두기 효과가 높아져, 여기자가 재결합하는 확률을 높일 수 있다.
또한, 양자 도트를 사용한 발광 소자에서는, 발광 소자의 구성을 변경하지 않고, 발광 주파수를 조정할 수 있다. 양자 도트는, 양자 가두기 효과에 의해, 크기에 의존한 광학 특성을 나타낸다. 예를 들어, CdSe로 이루어지는 양자 도트의 발광색을, 간단히 양자 도트의 크기를 바꿈으로써, 청색으로부터 적색으로 변화시킬 수 있다. 또한, 양자 도트는 비교적 좁은 스펙트럼 반치폭을 갖고, 예를 들어, 반치폭은 30nm 미만으로 할 수 있다. 따라서, 양자 도트는, 발광층의 재료로서 우수하다고 할 수 있다.
또한, 양자 도트는, 나노크리스탈, 미립자, 콜로이드 혹은 클러스터 등이라 불리는 일도 있지만, 양자 크기 효과가 발생하는 것은 여기서는 양자 도트와 동일한 것을 나타낸다.
이러한 양자 도트를 사용한 발광층의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 표면에 트리-n-옥틸포스핀옥시드(TOPO) 등의 배위자가 부착된 양자 도트를 함유하는 콜로이드 용액을 사용한 스핀 코팅법 및 딥 코팅법 등이 알려져 있다(예를 들어, JP2005-522005T 및 JP2006-520077T 참조). 이 배위자는, 양자 도트의 표면에 부착되어, 양자 도트의 분산 안정성을 양호하게 한다.
그러나, 종래의 TOPO 등의 배위자가 표면에 부착된 양자 도트를 사용한 발광층에서는, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성이 나쁘기 때문에, 수명 특성에 영향을 미칠 우려가 있다. 특히, 양자 도트가 인광 재료인 경우에는, 형광 재료에 비해 인광 재료는 수명이 길기 때문에, 수명 특성이 영향을 받기 쉽다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 양자 도트를 함유하는 발광층을 갖고, 수명 특성이 양호한 EL 소자를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제1 전극층과, 상기 제1 전극층에 대향하여 배치된 제2 전극층과, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치된 발광층을 구비하고, 상기 발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하는 것을 특징으로 하는 EL 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 양자 도트의 배위자로서 실란 커플링제를 사용하므로, 발광층을 경화된 것으로 할 수 있고, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있어, 수명 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하므로, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선하는 것이 가능하다.
상기 발명에 있어서는, 상기 발광층이, 상기 실란 커플링제의 가수 분해 축합물을 함유하고, 경화된 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있어, 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광층 중의 실란 커플링제가, 발광층의 하지층(제1 전극층이나 정공 주입 수송층 등)과 결합 등을 함으로써, 발광층과 발광층의 하지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 발광층의 열안정성(Tg: 유리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이, YnSiX(4-n)으로 나타내어지는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수 분해 축합물 또는 공 가수 분해 축합물인 오르가노폴리실록산일 수도 있다. 여기서, 상기 식 중의 Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, 상기 식 중의 X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타낸다. 또한, 상기 식 중의 n은 0 내지 3까지의 정수이다. 이러한 오르가노폴리실록산은, 분자 설계가 비교적 용이하므로, 상기 X, Y를 적절히 선택함으로써, 축합도 등을 제어할 수 있다. 이에 의해, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 원하는 것으로 할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이, YnSiX(4-n)으로 나타내어지는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수 분해 축합물 또는 공 가수 분해 축합물인 오르가노폴리실록산일 수도 있다. 여기서, 상기 식 중의 Y는 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합하고, 적어도 정공 수송성 및 전자 수송성 중 어느 한쪽을 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고, 상기 식 중의 X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타낸다. 또한, 상기 식 중의 n은 0 내지 3까지의 정수이다. 이러한 오르가노폴리실록산은, 분자 설계가 비교적 용이하므로, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 것으로 할 수 있어, 수명 특성을 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 발광층이, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 더 함유할 수도 있다. 이에 의해, 발광층에, 발광 기능뿐만 아니라, 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능을 갖게 할 수 있어, EL 소자의 층 구성을 간략화할 수 있다. 또한, EL 소자의 층 구성이 간략화되기 때문에, 발광층으로의 전하 수송, 및 정공과 전자의 재결합에 의해 생성된 여기자의 에너지이동을 효율적으로 행할 수 있음과 함께, 수명 특성의 향상을 도모할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 제1 전극층과 상기 발광층 사이에, 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 어느 한쪽으로서 기능하는 층이 형성될 수도 있다. 이러한 층을 형성함으로써, 발광층으로의 정공의 주입이 안정화되거나, 정공의 수송이 원활해지기 때문에, 발광 효율을 높일 수 있다. 그 중에서도, 제1 전극층과 발광층 사이에 정공 수송층이 형성되어 있는 경우에는, 정공 수송층 및 발광층을 일괄하여 형성하는 것이 가능하고, 후술하는 바와 같이 정공 수송층 및 발광층을 상분리된 것으로 할 수 있다.
상기한 경우, 상기 정공 조작층과 상기 발광층이 상분리될 수도 있다. 이에 의해, 발광 효율 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 양자 도트가, 반도체 미립자로 이루어지는 코어부와, 상기 코어부를 피복하고 상기 반도체 미립자보다도 밴드 갭이 큰 재료로 이루어지는 쉘부를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 양자 도트를 안정화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 양자 도트의 배위자로서 실란 커플링제를 사용하므로, 양호한 수명 특성을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 EL 소자의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 도시하는 모식도.
도 3은, 도 1에 대응하는 도면이며, EL 소자의 변형예를 도시하는 단면도.
도 4는, EL 소자에 있어서의 정공 수송층 및 발광층의 상분리를 설명하기 위한 모식도.
이하, 본 발명에 의한 EL 소자의 일 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. EL 소자는, 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 상에 형성된 발광층과, 상기 발광층 상에 형성된 제2 전극층을 갖는 EL 소자이며, 상기 발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 실시 형태에 있어서의 EL 소자에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 EL 소자를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 1에 예시한 바와 같이, EL 소자(1)는, 기판(2) 상에 순서대로 적층된, 제1 전극층(3), 발광층(4) 및 제2 전극층(5)을 갖고 있다.
또한, 발광층(4)에는, 도 2에 예시한 바와 같은 주위에 실란 커플링제(11)가 배치된 양자 도트(12)가 사용되고 있다. 즉, 실란 커플링제(11)가 배위자로 되어, 양자 도트(12)의 표면에 부착되어 있다. 그리고, 이러한 실란 커플링제(11)가 표면에 부착된 양자 도트(12)가, 발광층(4)에 사용되고 있다. 양자 도트(12)와 실란 커플링제(11)는 배위 결합하고 있다. 양자 도트(12)가 화합물 반도체인 경우, 일반적으로 무기 재료의 표면은 친액성이다. 따라서, 가수 분해된 실란 커플링제의 Si-OH기의 -OH기는 양자 도트에 배위할 수 있다.
또한,「발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용한다」라 함은, 발광층에 있어서, 양자 도트의 주위에 배치된 실란 커플링제가, 실란 커플링제 자체인 경우, 실란 커플링제의 가수 분해물로 되어 있는 경우, 및 실란 커플링제의 가수 분해 축합물로 되어 있는 경우 모두 포함하는 것이다. 즉, 발광층에 있어서, 양자 도트의 주위에는, 실란 커플링제 자체가 배치될 수도 있고, 실란 커플링제의 가수 분해물이 배치될 수도 있고, 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이 배치될 수도 있다. 또한, 실란 커플링제 자체, 실란 커플링제의 가수 분해물, 및 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이 혼재될 수도 있다.
이와 같이 양자 도트의 배위자로서 실란 커플링제를 사용하므로, 발광층을 경화시킨 것으로 할 수 있다. 이에 의해, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있어, 수명 특성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하므로, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 발광층이, 실란 커플링제의 가수 분해 축합물을 함유하고, 경화된 것인 경우에는, 발광층 중의 실란 커플링제가, 발광층의 하지층(제1 전극층이나 정공 주입 수송층 등)과 결합 등을 함으로써, 발광층과 발광층의 하지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 발광층의 열안정성(Tg: 유리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다.
또한, 발광층 상에 도공액을 사용하여 정공 조작층(정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 수송층 등) 또는 전자 조작층(전자 주입층, 전자 수송층, 전자 주입 수송층 등) 등을 형성할 때, 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성하기 위한 도공액 중의 용제에 발광층이 용해 등이 되지 않고, 안정적으로 발광층 상에 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 적층할 수 있다.
이하, EL 소자의 각 구성에 대하여 설명한다.
1. 발광층
발광층(4)은, 제1 전극층(3) 및 제2 전극층(5) 사이에 형성되고, 주위에 실란 커플링제(11)가 배치된 양자 도트(12)를 사용한 것이며, 전자와 정공의 재결합의 장소를 제공하여 발광하는 기능을 갖는 것이다.
발광층은, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용한 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층이, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트만을 사용한 것일 수도 있고, 혹은, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용함과 함께, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 더 함유하는 것일 수도 있다. 발광층이, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하고, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 더 함유하는 경우에는, 발광층에, 발광 기능뿐만 아니라, 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능을 갖게 할 수 있다. 이에 의해, EL 소자의 층 구성을 간략화할 수 있다. 또한, 발광층으로의 전하 수송, 및 정공과 전자의 재결합에 의해 생성된 여기자의 에너지 이동을 효율적으로 행할 수 있어, 수명 특성의 향상을 도모할 수 있다.
이하, 발광층의 각 구성에 대하여 설명한다.
(1) 양자 도트
발광층에 사용되는 양자 도트로서는, 형광 또는 인광을 발하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 양자 도트는, 소위 화합물 반도체를 포함하는 것이 바람직하다. 화합물 반도체로서는, 예를 들어, IV족의 화합물, I-VII족의 화합물, II-VI족의 화합물, II-V족의 화합물, III-VI족의 화합물, III-V족의 화합물, IV-VI족의 화합물, I-III-VI족의 화합물, II-IV-VI족의 화합물, II-IV-V족의 화합물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe, PbTe, 또는 이들의 혼합물을 예로 들 수 있다. 그 중에서도, 범용성 및 광학 특성의 관점에서, CdSe가 바람직하다.
양자 도트는, 예를 들어, 반도체 미립자로 이루어지는 코어부만으로 될 수도 있다. 혹은, 양자 도트는, 반도체 미립자로 이루어지는 코어부와, 코어부를 피복하는 쉘부를 갖고, 쉘부가, 반도체 미립자보다도 큰 밴드 갭을 갖는 재료로 되어 있도록 할 수도 있다. 그 중에서도, 양자 도트는, 상기 코어부와 상기 쉘부를 갖는 형태인 것이 바람직하다. 즉, 양자 도트는, 코어 쉘 구조를 갖고, 코어 쉘형 양자 도트인 것이 바람직하다. 양자 도트의 안정성이 향상되기 때문이다.
코어부에 사용되는 반도체 미립자로서는, 상기 화합물 반도체의 미립자가 바람직하게 사용된다.
또한, 쉘부에 사용되는 재료로서는, 상기 반도체 미립자와 마찬가지로 상기 화합물 반도체이며, 또한, 상기 반도체 미립자보다도 밴드 갭이 큰 재료인 것이 바람직하다. 이 경우, 쉘부에 사용되는 화합물 반도체는, 코어부에 사용되는 화합물 반도체와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 코어 쉘형 양자 도트로서는, 예를 들어, 코어부/쉘부로 하면, CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdTe/CdS, InP/ZnS, GaP/ZnS, Si/ZnS, InN/GaN, InP/CdSSe, InP/ZnSeTe, GaInP/ZnSe, GaInP/ZnS, Si/AlP, InP/ZnSTe, GaInP/ZnSTe, GaInP/ZnSSe 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 범용성 및 광학 특성의 관점에서, CdSe/ZnS가 바람직하다.
또한, 양자 도트의 형상으로서는, 예를 들어, 구형, 막대 형상, 원반 형상 등을 들 수 있다. 또한, 양자 도트의 형상은, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 확인할 수 있다.
양자 도트의 입경은 20nm 미만인 것이 바람직하고, 그 중에서도 1nm 내지 15nm의 범위 내, 특히 1nm 내지 10nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 양자 도트의 입경이 지나치게 크면, 양자 크기 효과가 얻어지지 않을 가능성이 있기 때문이다. 양자 도트는, 그 입경에 따라 상이한 발광 스펙트럼을 나타내기 때문에, 목적으로 하는 색에 따라서 양자 도트의 입경이 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어 CdSe/ZnS로 이루어지는 코어 쉘형 양자 도트의 경우, 입경이 커짐에 따라서 발광 스펙트럼이 장파장측으로 시프트하고, 입경이 5.2nm인 경우에는 적색을 나타내고, 입경이 1.9nm인 경우에는 청색을 나타낸다. 또한, 양자 도트의 입경 분포는 비교적 좁은 것이 바람직하다. 또한, 양자 도트의 입경은, 투과형 전자 현미경(TEM), 분말 X선 회절(XRD) 패턴, 또는 UV/Vis 흡수 스펙트럼에 의해 확인할 수 있다.
발광층 중의 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트의 함유량으로서는, 발광이 얻어지면 특별히 한정되는 것이 아니고, 발광층에 포함되는 재료의 종류에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들어, 발광층이, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용한 것인 경우에는, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트의 발광층 중에 있어서의 함유량은, 50질량％ 내지 100질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 60질량％ 내지 100질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 함유량이 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않을 가능성이 있다. 또한, 상기 함유량이 지나치게 적으면, 발광층을 경화시킬 때에 발광층을 충분히 경화시킬 수 없을 가능성이 있다. 한편, 상기 함유량이 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지는 일도 있다.
또한 예를 들어, 발광층이, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 포함하고, 또한, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 함유하는 경우에는, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트의 발광층 중에 있어서의 함유량은, 10질량％ 내지 90질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 30질량％ 내지 70질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 함유량이 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않거나, 발광층을 경화시킬 때에 발광층을 충분히 경화시킬 수 없을 가능성이 있다. 또한, 상기 함유량이 지나치게 많으면, 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능 등을 발광층에 부여하는 것이 곤란해질 가능성이 있다.
양자 도트의 합성 방법으로서는, JP2008-522005A, JP2006-520077T, JP2007-21670A 등을 참조할 수 있다.
또한, 양자 도트의 표면에 부착되어 있는 배위자를, 다른 배위자로 교환하는 것이 가능하다. 예를 들어, 표면에 TOPO 등의 배위자가 부착된 양자 도트를 다량의 실란 커플링제와 혼합함으로써, TOPO 등의 배위자를 실란 커플링제로 치환할 수 있다. 배위자를 치환할 때의 온도는 실온 정도로 할 수 있다. 또한, 배위자의 치환 방법에 대해서는 JP2007-21670A 등을 참조할 수 있다.
TOPO 등의 배위자가 부착된 양자 도트의 시판품으로서는, 예를 들어, 에비던트 테크놀로지스(evident TECHNOLOGIES)사제의 형광성 반도체 나노크리스탈「에비도트」등을 사용할 수 있다.
(2) 실란 커플링제
다음으로, 발광층에 사용되는 실란 커플링제에 대하여 설명한다. 양자 도트에 배위하여 양자 도트를 안정화시킬 수 있음과 함께, 양자 도트의 수명 특성에 영향을 미치지 않는 실란 커플링제로서, 예를 들어, (a) 클로로 또는 알콕시실란 등이나, (b) 반응성 실리콘을 들 수 있다.
상기 (a)의 클로로 또는 알콕시실란 등으로서는, 일반식
YnSiX(4-n)
으로 나타내어지는 규소 화합물이 바람직하게 사용된다. 여기서, 상기 일반식 중의 Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타낸다. 또한, 상기 일반식 중의 X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타낸다. 상기 일반식 중의 n은 0 내지 3까지의 정수이다. 이 규소 화합물에 대해서는, 1종의 규소 화합물이 단독으로 사용될 수도 있고, 혹은, 2종 이상의 규소 화합물이 병용될 수도 있다.
상기 식으로 나타내어지는 규소 화합물에 있어서, X는 말단부, 및 양자 도트에 배위 결합하는 배위 결합부로 된다. 또한, 말단부는, 축합 반응이 일어나는 부위이며, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트간을 결합하거나, 발광층을 불용화시키거나, 발광층과 그 하지층의 밀착성 향상에 기여하는 부위이다.
X로 나타내어지는 알콕실기는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 식으로 나타내어지는 규소 화합물에 있어서, Y는 기능성부로 된다. 예를 들어, Y가 알킬기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 용해성에 기여하는 부위로 된다. Y가 플루오로알킬기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 발액성을 나타내는 부위로 된다. Y가 비닐기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, π 공액계를 나타내는 부위로 된다. Y가 아미노기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 친액성을 나타내는 부위로 된다. Y가 페닐기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 발수성을 나타내는 부위로 된다. Y가 에폭시기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 경화성에 기여하는 부위로 된다.
Y로 나타내어지는 기의 탄소수는 1 내지 20의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 식으로 나타내어지는 규소 화합물로서는, 구체적으로는, JP2000-249821A에 기재되어 있는 것 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 (a)의 클로로 또는 알콕시실란 등으로서, 일반식:
YnSiX(4-n)
으로 나타내어지는 다른 규소 화합물도 바람직하게 사용된다. 여기서, 상기 일반식 중의 Y는 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 혹은, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기를 나타낸다. 상기 식 중의 X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타낸다. n은 0 내지 3까지의 정수이다. 이 규소 화합물에 대해서는, 1종의 규소 화합물이 단독으로 사용될 수도 있고, 혹은, 2종 이상의 규소 화합물이 병용될 수도 있다.
상기 식으로 나타내어지는 규소 화합물에 있어서, X는 말단부, 및 양자 도트에 배위 결합하는 배위 결합부로 된다. 또한, 말단부는, 축합 반응이 일어나는 부위이며, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트간을 결합하거나, 발광층을 불용화시키거나, 발광층과 그 하지층의 밀착성 향상에 기여하는 부위이다.
X로 나타내어지는 알콕실기는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 식으로 나타내어지는 규소 화합물에 있어서, Y는 기능성부로 된다. 예를 들어, Y가, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 정공 수송성을 나타내는 부위로 된다. Y가, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 전자 수송성을 나타내는 부위로 된다. Y가, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기인 경우, 양자 도트간의 스페이서로 되어, 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 부위로 된다.
Y가, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 그 중에서도, 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기인 것이 바람직하다. 비닐기 및 페닐기는 π 공액계를 나타내는 부위이기 때문이다.
정공 수송성을 나타내는 관능기로서는, 예를 들어, N 원자를 1개 이상 포함하는 방향족 아민기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6 내지 16의 아릴기를 들 수 있다. N 원자를 1개 이상 포함하는 방향족 아민기로서는, N 원자를 1개 이상 포함하는 방향족 제3급 아민기가 바람직하다. 구체적으로는, N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘(α-NPD)이나, 4,4,4-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA) 등의 트리페닐아민을 예로 들 수 있다. 트리페닐아민으로서는, 하기 식으로 나타내어지는 구조를 갖는 것을 예로 들 수 있다.
Figure pct00001
또한, 탄소수 6 내지 16의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 크실릴기, 안트릴기, 페난트릴기, 비페닐기, 나프타세닐기, 펜타세닐기 등을 예로 들 수 있다.
Y가, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기인 것이 바람직하다. 비닐기 및 페닐기는 π 공액계를 나타내는 부위이기 때문이다. 전자 수송성을 나타내는 관능기로서는, 예를 들어, 페난트롤린, 트리아졸, 옥사디아졸, 알루미늄 퀴놀리놀 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn), 트리스(8-히드록시퀴놀리노레이토)알루미늄(Alq3) 등을 들 수 있다. 옥사디아졸, 트리아졸로서는, 하기 식으로 나타내어지는 구조를 갖는 것을 예로 들 수 있다.
Figure pct00002
또한, 전자 수송성을 나타내는 관능기로서, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6 내지 16의 아릴기도 예시된다. 또한, 탄소수 6 내지 16의 아릴기에 대해서는, 전술한 바와 같다.
Y가, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기인 경우, 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기인 것이 바람직하다. 비닐기 및 페닐기는 π 공액계를 나타내는 부위이기 때문이다. 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기로서는, 예를 들어, 디스티릴아렌, 다방향족, 방향족 축합환, 카르바졸, 복소환 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 하기 식으로 나타내어지는 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)디페닐(DPVBi), 4,4'-비스(카르바졸-9-일)비페닐(CBP), 4,4"-디(N-카르바졸릴)-2',3',5',6'-테트라페닐-p-터페닐(CzTT), 1,3-비스(카르바졸-9-일)-벤젠(m-CP), 9,10-디(나프타-2-일)안트라센(DNA) 등을 예로 들 수 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
또한, 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기로서, 하기 식으로 나타내어지는 구조를 갖는 것을 예로 들 수 있다.
Figure pct00005
또한, 정공 수송성 및 전자 수송성의 양쪽을 나타낼 수 있는 관능기로서는, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6 내지 16의 아릴기도 예시된다. 또한, 탄소수 6 내지 16의 아릴기에 대해서는, 상술한 바와 같다.
또한, 상기 (b)의 반응성 실리콘으로서는, 하기 화학식으로 나타내어지는 골격을 갖는 화합물을 예로 들 수 있다.
Figure pct00006
이 화학식 중의 n은 2 이상의 정수이다. 또한, 이 화학식 중의 R1, R2는, 각각, 탄소수 1 내지 10의 치환 혹은 비치환의 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 시아노알킬기이며, 몰비로 전체의 40％ 이하가 비닐, 페닐, 할로겐화 페닐이다. 또한, R1, R2가 메틸기인 것이 바람직하고, 몰비로 메틸기가 60％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 쇄 말단 혹은 측쇄에는, 분자쇄 중에 적어도 1개 이상의 수산기 등의 반응성기를 갖는다.
또한, 상기 실란 커플링제는, 전하 수송성을 가질 수도 있다. 전하 수송성을 갖는 실란 커플링제로 하기 위해서는, 상기 (a)의 경우의 상기 일반식에 있어서의 Y를, 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합하고, 정공 수송성 및 전자 수송성 중 적어도 한쪽을 나타낼 수 있는 관능기로 하면 된다.
발광층에 있어서, 양자 도트의 주위에 배치된 실란 커플링제는, 상술한 바와 같이, 실란 커플링제 자체일 수도 있고, 실란 커플링제의 가수 분해물이 될 수도 있고, 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이 될 수도 있다.
그 중에서도, 양자 도트의 주위에 배치된 실란 커플링제는, 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이 되는 것이 바람직하다. 즉, 발광층이, 실란 커플링제의 가수 분해 축합물을 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 발광층은 경화된 것으로 이루어진다. 발광층이 경화된 것인 경우에는, 상술한 바와 같이 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있어, 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광층 중의 실란 커플링제가, 발광층의 하지층(제1 전극층이나 정공 주입 수송층 등)과 결합 등을 함으로써, 발광층과 발광층의 하지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 발광층의 열안정성(Tg: 유리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다. 또한, 발광층 상에 도공액을 사용하여 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성할 때, 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성하기 위한 도공액 중의 용제에 발광층이 용해 등이 되지 않고, 안정적으로 발광층 상에 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 적층할 수 있다.
실란 커플링제의 가수 분해 축합물로서는, 예를 들어, (I) 졸겔 반응 등에 의해 상기 클로로 또는 알콕시실란 등을 가수 분해, 중축합하여 큰 강도를 발휘하는 오르가노폴리실록산, (II) 상기 반응성 실리콘을 가교한 오르가노폴리실록산 등의 오르가노폴리실록산을 예로 들 수 있다.
상기 (I)의 경우, 상술한 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수 분해 축합물 또는 공 가수 분해 축합물인 오르가노폴리실록산이 바람직하게 사용된다.
또한, 발광층은, 상기 오르가노폴리실록산과 함께, 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응을 하지 않는 안정된 오르가노실리콘 화합물을 함유할 수도 있다.
(3) 정공 수송 재료
발광층이 정공 수송 재료를 더 함유하는 경우에 사용되는 정공 수송 재료로서는, 예를 들어, 아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 카르바졸 유도체, 티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 스피로 화합물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(α-NPD), N,N'-비스-(3-메틸페닐)-N,N'-비스-(페닐)-벤지딘(TPD), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민(MTDATA), 9,10-디-2-나프틸안트라센(DNA), 4,4-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP), 1,4-비스(2,2-디페닐비닐)벤젠(DPVBi) 등을 예로 들 수 있다. 이들 재료가 단독으로 사용될 수도 있고, 혹은, 이들 2종 이상의 재료가 병용될 수도 있다.
발광층 중에서의, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와의 혼합비는, (주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트):(정공 수송 재료)=1:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않을 가능성이 있기 때문이다. 또한, 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 정공 수송 기능을 부여하는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문이다.
(4) 전자 수송 재료
발광층이 또한 전자 수송 재료를 함유하는 경우에 사용되는 전자 수송 재료로서는, 예를 들어, 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn) 등의 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 착체(Alq3) 등의 알루미늄 퀴놀리놀 착체 등을 들 수 있다.
발광층 중에서의, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와 전자 수송 재료와의 혼합비는, (주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트):(전자 수송 재료)=1:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않을 가능성이 있기 때문이다. 또한, 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 전자 수송 기능을 부여하는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 발광층이 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료의 양쪽을 더 함유하는 경우, 발광층 중에서의, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와 전자 수송 재료와의 혼합비는, (주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트):(정공 수송 재료):(전자 수송 재료)=1:0.1 내지 2:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않을 가능성이 있기 때문이다. 또한, 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능을 부여하는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 발광층이 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 더 함유하는 경우에 대해서는, JP2005-522005T 등에 상세하게 기재되어 있다.
(5) 발광층의 형성 방법
발광층은, 상기한 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 용제에 분산시켜 발광층 형성용 도공액을 제조하고, 이 발광층 형성용 도공액을 제1 전극층 상에 도포함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 발광층을 형성하는 경우에는, 적색, 녹색 및 청색의 각 색 발광층 형성용 도공액이 사용된다. 상술한 바와 같이, 양자 도트는, 그 입경에 따라 상이한 발광 스펙트럼을 나타내기 때문에, 각 색에 따라서 양자 도트의 입경이 조정된다.
이때, 발광층 형성용 도공액에 사용할 수 있는 용제로서는, 상기한 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트 등과 혼합 가능하고, 백탁이나 그 밖의 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 용제로서는, 예를 들어, 크실렌, 톨루엔, 시클로헥실벤젠, 디히드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매, 피리딘, 피라진, 푸란, 피롤, 티오펜, 메틸피롤리돈 등의 방향족 복소환 화합물계 용매, 헥산, 펜탄, 헵탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다. 이들 용제를 단독으로 사용할 수도 있고, 혹은, 이들 용제를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 발광층 형성용 도공액이, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 더 함유하는 경우에는, 예를 들어, 이하의 순서로 조정될 수 있다. 우선, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 용제에 용해시킨다. 다음으로, 이 용액에 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 분산시킨다.
또한, 발광층 형성용 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들어, 스핀 코팅법, 잉크젯법, 캐스트법, LB법, 디스펜서법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 블레이드 코팅법, 스프레이 코팅법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법 등을 들 수 있다.
상기 발광층 형성용 도공액의 도포 후, 도포막을 건조시킬 수도 있다. 건조 방법으로서는, 균일한 발광층을 형성하는 것이 가능한 방법이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 핫 플레이트, 적외선 히터, 오븐 등을 사용할 수 있다. 이러한 건조를 행함으로써, 가수 분해된 실란 커플링제의 축합 반응이 진행되어, 발광층이 경화된다.
또한, 도 3에 예시한 바와 같이, 후술하는 정공 수송층(정공 조작층)(6) 상에 발광층(4)이 형성되어 있는 경우에는, 정공 수송층(6)과 발광층(4)을 일괄하여 형성할 수도 있다. 예를 들어, 이하와 같이 하여, 정공 수송층(6)과 발광층(4)을 일괄하여 형성할 수 있다. 우선, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 함유하는 도공액을 제조한다. 다음으로, 이 도공액을 제1 전극층 상에 도포하고, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 상분리(수직 상분리)시킨다. 이러한 방법에 의해 발광층과 정공 수송층을 일괄 형성한 경우, 발광층과 정공 수송층이 상분리된 것으로 되어, 발광층과 정공 수송층 사이에 상분리 계면을 갖게 된다.
발광층과 정공 수송층 사이에 상분리 계면을 갖는 경우, 도 3에 예시한 바와 같이, 거시적으로는, 그 상분리 계면(21)이 제1 전극층(3)의 표면과 대략 평행해지고, 도 4에 예시한 바와 같이, 미시적으로는, 발광층(4) 및 정공 수송층(6)이 서로 요철 형상으로 인입된(중첩된) 상태로 된다. 이로 인해, 발광층과 정공 수송층의 접촉 면적이 커져, 전자와 정공의 재결합 부위가 확대된다. 그리고, 이 재결합 부위는, 제1 전극층으로부터 이격된 부분에 존재하므로, 결과적으로 발광하는 부위가 확대된다(발광에 기여하는 분자의 수가 증가함). 이로 인해, 발광 효율의 향상이나, 한층 더 장기 수명화를 도모할 수 있다.
또한, 발광층 및 정공 수송층의 계면이 균일(평탄)이 아닌, 요철 형상이기 때문에, 구동 전압량을 상승시켜도, 일제히 정공과 전자가 여기, 결합하는 것을 방지하여, 발광의 강도가 급격히 높게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 구동 전압량에 따라서 휘도를 온화하게 상승시킬 수 있다. 이에 의해, 발광 휘도의 제어나, 저휘도의 계조 제어를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 구동 전압을 미세하게 제어하기 위한 복잡한 주변 회로가 불필요해진다는 이점도 있다.
다음으로, 발광층 및 정공 수송층을 일괄하여 형성하는 구체적인 방법의 일례를 이하에 설명한다. 우선, 정공 수송 재료를 용제에 용해시키고, 또한, 이 용액에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 분산시켜, 도공액을 제조한다. 이때, 정공 수송 재료로서는, 상기한 정공 수송 재료를 사용할 수 있다. 또한, 이때에 사용되는 용제로서는, 비극성 용매가 적합하며, 예를 들어, 크실렌, 톨루엔, 시클로헥실벤젠, 디히드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매, 피리딘, 피라진, 푸란, 피롤, 티오펜, 메틸피롤리돈 등의 방향족 복소환 화합물계 용매, 헥산, 펜탄, 헵탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 사용할 수도 있고 혼합하여 사용할 수도 있다.
다음으로, 상기 도공액을 제1 전극층 상에 도포하여, 도포막을 형성한다. 상기 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들어, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등을 들 수 있다.
다음으로, 상기 도포막 중으로부터 용제를 제거한다. 용제가 제거되면, 도포막 중에서는, 도 4에 예시한 바와 같이, 정공 수송 재료(도시하지 않음)가 제1 전극층(3)측으로, 주위에 실란 커플링제(도시하지 않음)가 배치된 양자 도트(12)가 도포막의 최표면측으로, 상하 방향으로 분리되어, 도포막이 고화된다. 이와 같이 하여 정공 수송층 및 발광층이 일괄하여 형성된다. 즉, 상분리에 의해, 정공 수송층 및 발광층이 일괄하여 형성된다.
이때, 용제의 종류, 정공 수송 재료의 중량 평균 분자량, 도공액 중의 정공 수송 재료의 함유량, 도공액 중의 양자 도트 및 실란 커플링제의 함유량, 용제를 제거하는 속도, 용제를 제거할 때의 분위기, 도공액을 도포하는 하지층의 표면성 상태 등 중, 적어도 하나의 조건을 적절히 설정함으로써, 정공 수송 재료와 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트와의 상분리의 상태를 제어할 수 있다.
예를 들어, 용제를 제거할 때의 분위기를, 극성 용매의 증기를 함유한 분위기로 할 수 있다. 이에 의해, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 보다 확실하게 도포막 중에서 상측으로 모을 수 있다. 이 극성 용매로서는, 예를 들어, 물이나, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올과 같은 알코올류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 도공액의 도포 후, 도포막을 건조시킬 수도 있다. 건조를 행함으로써, 가수 분해된 실란 커플링제의 축합 반응이 진행되어, 발광층이 경화된다. 또한, 건조 방법에 대해서는, 상기와 마찬가지이므로, 여기서의 설명은 생략한다.
발광층의 두께로서는, 전자와 정공의 재결합의 부위를 제공하여 발광하는 기능을 발현할 수 있는 두께이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 1nm 내지 500nm 정도로 할 수 있다.
2. 정공 조작층(정공 주입 수송층)
또한, 발광층과 양극 사이에 정공 조작층이 형성될 수도 있다. 정공 조작층은, 발광층으로의 정공의 주입을 안정화시킴으로써, 및/또는 정공의 수송을 원활하게 함으로써, 발광 효율을 높이기 위해 설치된다. 예를 들어, 제1 전극층이 양극인 경우에는, 제1 전극층과 발광층 사이에 정공 조작층이 형성된다. 또한, 도 3을 참조하면서 설명한 정공 수송층(6)은, 정공 조작층의 일 형태라 할 수 있다.
정공 조작층은, 양극으로부터 주입된 정공을 안정적으로 발광층 내로 주입하는 정공 주입 기능을 갖는 정공 주입층일 수도 있고, 양극으로부터 주입된 정공을 발광층 내로 수송하는 정공 수송 기능을 갖는 정공 수송층일 수도 있고, 정공 주입층 및 정공 수송층이 적층된 것일 수도 있고, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능의 양쪽을 갖는 단일의 층일 수도 있다.
또한, 발광층이 정공 수송 재료를 더 함유하는 경우나, 정공 수송층과 발광층을 일괄하여 형성하는 경우에는, 정공 조작층이 정공 주입층인 것이 바람직하다.
정공 주입층으로서의 정공 조작층에 사용되는 정공 주입 재료는, 발광층 내로의 정공의 주입을 안정화시킬 수 있는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 페닐아민류, 스타버스트형 아민류, 프탈로시아닌류, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화알루미늄 등의 산화물, 아몰퍼스 카본, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌 및 이들의 유도체 등의 도전성 고분자 등을 정공 주입 재료로서 들 수 있다. 상기 도전성 고분자는, 산에 의해 도핑될 수도 있다. 구체적으로는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(α-NPD), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)-트리페닐아민(TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민(MTDATA), 폴리비닐카르바졸, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술폰산(PEDOT/PSS) 등을 예로 들 수 있다. 이들의 재료는 단독으로 사용될 수도 있고, 혹은, 2종 이상의 이들 재료가 병용될 수도 있다.
정공 주입층으로서의 정공 조작층의 막 두께는, 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 5nm 내지 200nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10nm 내지 100nm의 범위 내이다.
한편, 정공 수송층으로서의 정공 조작층에 사용되는 정공 수송 재료는, 주입된 정공을 안정적으로 발광층 내로 수송할 수 있는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 카르바졸 유도체, 티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 스피로 화합물 등을 정공 수송 재료로서 들 수 있다. 구체적으로는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(α-NPD), N,N'-비스-(3-메틸페닐)-N,N'-비스-(페닐)-벤지딘(TPD), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민(MTDATA), 9,10-디-2-나프틸안트라센(DNA), 4,4-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP), 1,4-비스(2,2-디페닐비닐)벤젠(DPVBi) 등을 정공 수송 재료로서 예로 들 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용될 수도 있고, 혹은, 2종 이상의 이들 재료가 병용될 수도 있다.
정공 수송층으로서의 정공 조작층의 막 두께는, 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 5nm 내지 200nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10nm 내지 100nm의 범위 내이다.
정공 조작층의 형성 방법은, 예를 들어, 진공 증착법 등의 건식 프로세스일 수도 있고, 스핀 코팅법 등의 습식 프로세스일 수도 있다.
3. 전자 조작층(전자 주입 수송층)
본 발명에 있어서는, 발광층과 음극 사이에 전자 조작층이 형성될 수도 있다. 전자 조작층은, 발광층으로의 전자의 주입을 안정화시킴으로써, 및/또는 전자의 수송을 원활하게 함으로써, 발광 효율을 높이기 위해 형성되는 층이다. 예를 들어, 제2 전극층이 음극인 경우에는, 제2 전극층과 발광층 사이에 전자 조작층이 형성된다.
전자 조작층은, 음극으로부터 주입된 전자를 안정적으로 발광층 내로 주입하는 전자 주입 기능을 갖는 전자 주입층일 수도 있고, 음극으로부터 주입된 전자를 발광층 내로 수송하는 전자 수송 기능을 갖는 전자 수송층일 수도 있고, 전자 주입층 및 전자 수송층이 적층된 것일 수도 있고, 전자 주입 기능 및 전자 수송 기능의 양쪽을 갖는 단일의 층일 수도 있다.
또한, 발광층이 전자 수송 재료를 더 함유하는 경우에는, 전자 조작층이 전자 주입층인 것이 바람직하다.
전자 주입층으로서의 전자 조작층에 사용되는 전자 주입 재료는, 발광층 내로의 전자의 주입을 안정화시킬 수 있는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, Ba, Ca, Li, Cs, Mg, Sr 등의 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속의 단체, 알루미늄 리튬 합금 등의 알칼리 금속의 합금, 산화마그네슘, 산화스트론튬 등의 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속의 산화물, 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화스트론튬, 불화바륨, 불화리튬, 불화세슘 등의 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속의 불화물, 폴리메틸메타크릴레이트 폴리스티렌술폰산 나트륨 등의 알칼리 금속의 유기 착체 등을 전자 주입 재료로서 들 수 있다. 또한, 이들 재료를 적층하여, 예를 들어 Ca/LiF와 같이 사용하는 것도 가능하다.
전자 주입층으로서의 전자 조작층의 막 두께는, 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 0.1nm 내지 200nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5nm 내지 100nm의 범위 내이다.
한편, 전자 수송층으로서의 전자 조작층에 사용되는 전자 수송 재료는, 주입된 전자를 발광층 내로 수송하는 것이 가능한 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn) 등의 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 착체(Alq3) 등의 알루미늄 퀴놀리놀 착체 등을 전자 수송 재료로서 들 수 있다.
전자 수송층으로서의 전자 조작층의 막 두께는, 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 1nm 내지 100nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1nm 내지 50nm의 범위 내이다.
또한, 전자 주입 기능 및 전자 수송 기능의 양쪽을 갖는 단일의 층의 형성 재료로서는, Li, Cs, Ba, Sr 등의 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속이 도프된 전자 수송 재료를 예로 들 수 있다. 전자 수송 재료로서는, 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn) 등의 페난트롤린 유도체를 예로 들 수 있다. 또한, 전자 수송 재료와 도프되는 금속과의 몰 비율은 1:1 내지 1:3의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:1 내지 1:2의 범위 내이다. 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속이 도프된 전자 수송 재료는, 전자 이동도가 비교적 크고, 금속 단체에 비해 투과율이 높다.
전자 주입 기능 및 전자 수송 기능의 양쪽을 갖는 단일의 층의 막 두께로서는, 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 0.1nm 내지 100nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1nm 내지 50nm의 범위 내이다.
전자 조작층의 형성 방법은, 예를 들어, 진공 증착법 등의 건식 프로세스일 수도 있고, 스핀 코팅법 등의 습식 프로세스일 수도 있다. 발광층이 경화된 것인 경우에는, 습식 프로세스의 경우이어도 안정적으로 발광층 상에 전자 조작층을 형성할 수 있다.
4. 제1 전극층
제1 전극층은 양극일 수도 있고, 혹은, 음극일 수도 있다.
제1 전극층을 형성하는 재료로서는, 도전성을 갖는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극층측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 제1 전극층은 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 도전성 및 투명성을 갖는 재료로서는, In-Zn-O(IZO), In-Sn-O(ITO), ZnO-Al, Zn-Sn-O 등을 바람직한 것으로서 예시할 수 있다. 한편, 제2 전극층측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 제1 전극층에 투명성은 요구되지 않는다. 이 경우, 도전성을 갖는 재료로서, 금속을 사용할 수 있고, 구체적으로는, Au, Ta, W, Pt, Ni, Pd, Cr, 혹은, Al 합금, Ni 합금, Cr 합금 등을 예로 들 수 있다.
제1 전극층의 성막 방법으로서는, 일반적인 전극의 성막 방법을 이용할 수 있고, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법 등을 예로 들 수 있다. 또한, 제1 전극층의 패터닝 방법으로서는, 포토리소그래피법을 예로 들 수 있다.
5. 제2 전극층
제1 전극층과 대향하는 전극으로서 기능하는 제2 전극층은 양극일 수도 있고, 혹은, 음극일 수도 있다.
제2 전극층을 형성하는 재료로서는, 도전성을 갖는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 전극층측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 제2 전극층은 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 제1 전극층측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 제2 전극층에 투명성은 요구되지 않는다. 또한, 도전성을 갖는 재료에 대해서는, 상기 제1 전극층의 항에 기재한 것과 마찬가지이므로, 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 제2 전극층의 성막 방법에 대해서는, 상기 제1 전극층의 성막 방법과 마찬가지이므로, 여기서의 설명은 생략한다.
6. 기판
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 전극층이 기판 상에 형성되도록 할 수도 있다. 기판은, 제1 전극층, 발광층 및 제2 전극층 등을 지지하는 것이다.
예를 들어, 기판측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 기판은 투명한 것이 바람직하다. 투명한 기판으로서는, 예를 들어, 석영, 유리 등을 예로 들 수 있다. 한편, 제2 전극층측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 기판에 투명성은 요구되지 않는다. 이 경우, 기판에는, 상기 재료 외에도, 알루미늄 및 그의 합금 등의 금속, 플라스틱, 직물, 부직포 등을 사용할 수 있다.
7. 절연층
기판 상에 제1 전극층이 패턴 형상으로 형성되어 있는 경우, 기판 상의 제1 전극층의 패턴의 개구부에 절연층이 형성될 수도 있다. 절연층은, 인접하는 제1 전극층의 패턴간에서의 도통이나, 제1 전극층 및 제2 전극층간에서의 도통을 방지하기 위해 형성되는 것이다. 이 절연층이 형성된 부분은 비발광 영역으로 된다.
절연층은, 기판 상이며, 제1 전극층의 패턴의 개구부에 형성되는 것이다. 절연층은, 통상, 제1 전극층의 패턴의 단부를 덮도록 형성된다.
이 절연층의 형성 재료로서, 절연성을 갖는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 감광성 폴리이미드 수지, 아크릴계 수지 등의 광경화형 수지, 열경화형 수지, 무기 재료 등을 사용할 수 있다.
또한, 절연층의 형성 방법으로서는, 포토리소그래피법, 인쇄법 등의 일반적인 방법을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 같은 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
<실시예>
이하, 본 발명에 대하여 실시예 및 비교예를 이용하여 구체적으로 설명한다.
[참고예 1] (배위자의 치환 방법)
TOPO로 보호된 양자 도트(CdSe/ZnS 코어 쉘형 나노 입자, 직경: 5.2nm)의 분산액(에비던트 테크놀로지스사제, 형광성 반도체 나노크리스탈「에비도트」)에, 실란 커플링제를 첨가하여, 배위자를 치환하였다.
구체적으로는, 우선, 테트라메톡시실란(LS-540, 신에쓰 가가꾸 고교제) 5g과, 페닐트리메톡시실란(LS-2750, 신에쓰 가가꾸 고교제) 1g과, 0.01N의 HCl 2g을 실온에서 12시간 교반하여, 공중합 화합물(실란 커플링제)을 얻었다. 이 공중합 화합물에 톨루엔을 첨가하여 교반하고 용해시켜, 실란 커플링제의 10중량％ 톨루엔 용액을 얻었다.
다음으로, 아르곤 가스 분위기에서, TOPO로 보호된 양자 도트의 분산액 1g을 교반하면서, 실온(26℃)에서 상기 실란 커플링제의 10중량％ 톨루엔 용액 2g을 적하하였다. 이 반응액을 12시간 교반한 후, 아르곤 가스 분위기로부터 대기 분위기로 변경하고, 증발 비산한 양의 톨루엔을 첨가한 후, 에탄올을 8g 적하하였다. 계속해서, 원심 분리에 의해 침전물을 반응액으로부터 분리한 후, 하기에 나타낸 수순으로 재침전에 의한 정제를 행하였다. 즉, 침전물을 톨루엔 4g과 혼합하여 분산액으로 하고, 이 분산액에 에탄올 10g을 적하함으로써 정제된 침전물을 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 재침전액을 원심 분리함으로써, 실란 커플링제로 보호된 양자 도트의 정제물을 얻었다.
[참고예 2] (배위자의 치환 방법)
참고예 1에 있어서, 페닐트리메톡시실란을 데실트리메톡시실란(LS-5258, 신에쓰 가가꾸 고교제)으로 변경한 것 이외에는, 참고예 1과 마찬가지로 하여, 실란 커플링제로 보호된 양자 도트의 정제물을 얻었다.
[참고예 3] (배위자의 치환 방법)
참고예 1에 있어서, 페닐트리메톡시실란을 사용하지 않고, 테트라메톡시실란만을 사용한 것 이외에는, 참고예 1과 마찬가지로 하여, 실란 커플링제로 보호된 양자 도트의 정제물을 얻었다.
[실시예 1]
우선, 상기 참고예 1의 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 톨루엔에 분산시켜 이루어지는 발광층 형성용 도공액을 제조하였다.
다음으로, ITO 전극이 패터닝된 유리 기판 상에, 상기 발광층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 성막하였다. 그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃로 가열하여, 양자 도트에 부착되어 있는 실란 커플링제를 반응시켜, 실란 커플링제끼리 및 실란 커플링제와 ITO 전극을 결합시켜, 발광층을 얻었다.
다음으로, 상기 발광층 상에, 진공 증착에 의해, LiF를 두께 1nm, Al을 두께 100nm로 성막하여, EL 소자를 제작하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 3V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌다.
[비교예 1]
우선, TOPO로 보호된 양자 도트(CdSe/ZnS 코어 쉘형 나노 입자, 직경: 5.2nm)의 현탁액(에비던트 테크놀로지스사제, 형광성 반도체 나노크리스탈「에비도트」)을 준비하였다. 다음으로, ITO 전극이 패터닝된 유리 기판 상에, 상기한 TOPO로 보호된 양자 도트의 현탁액을, 스핀 코팅법에 의해 성막하여, 발광층을 얻었다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지로 하여, EL 소자를 제작하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 7V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, TOPO의 융점이 약 50℃로 낮기 때문에, 안정성이 나쁘고, 효율 및 휘도가 낮았다.
[실시예 2]
우선, 상기 참고예 1의 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 톨루엔에 분산시킨 발광층 형성용 도공액을 제조하였다. 다음으로, ITO 전극이 패터닝된 유리 기판 상에, 상기 발광층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 성막하였다. 그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃로 가열하여, 양자 도트에 부착되어 있는 실란 커플링제를 반응시켜, 실란 커플링제끼리 및 실란 커플링제와 ITO 전극을 결합시켜, 발광층을 얻었다.
다음으로, 상기 발광층 상에, 진공 증착에 의해, 하기 식으로 나타내어지는 트리아졸 유도체를 성막하여, 전자 조작층으로서의 전자 수송층을 얻었다.
Figure pct00007
다음으로, 상기 전자 수송층 상에, 진공 증착에 의해, LiF를 두께 1nm, Al을 두께 100nm로 성막하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 3V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌다.
[실시예 3]
ITO 전극이 패터닝된 유리 기판 상에, 스핀 코팅법에 의해 PEDOT:PSS를 성막하고, 정공 조작층으로서의 정공 주입층을 형성하였다.
다음으로, 상기 참고예 1의 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 톨루엔에 분산시킨 발광층 형성용 도공액을 제조하였다. 계속해서, 상기 정공 주입층 상에, 상기 발광층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 성막하였다. 그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃로 가열하여, 양자 도트에 부착되어 있는 실란 커플링제를 반응시켜, 실란 커플링제끼리 및 실란 커플링제와 정공 주입층 중의 PEDOT:PSS를 결합시켜, 발광층을 얻었다.
다음으로, 상기 발광층 상에, 진공 증착에 의해, 상기 식으로 나타내어지는 트리아졸 유도체를 성막하여, 전자 조작층으로서의 전자 수송층을 얻었다. 계속해서, 상기 전자 수송층 상에, 진공 증착에 의해, LiF를 두께 1nm, Al을 두께 100nm로 성막하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 3V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌다.
[실시예 4]
우선, 상기 참고예 1의 실란 커플링제로 보호된 양자 도트와 TPD를, 1:1의 중량비로 톨루엔에 분산시킨 발광층 형성용 도공액을 제조하였다. 다음으로, ITO 전극이 패터닝된 유리 기판 상에, 상기 발광층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 성막하였다. 그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃로 가열하여, 양자 도트에 부착되어 있는 실란 커플링제를 반응시켜, 실란 커플링제끼리 및 실란 커플링제와 ITO 전극을 결합시켜, 발광층을 얻었다. 이 발광층은, AFM 표면 관찰에 의해, 양자 도트가 층 표면으로 배열되어, 층을 형성하고 있는 것이 확인되었다.
다음으로, 상기 발광층 상에, 진공 증착에 의해 상기 식으로 나타내어지는 트리아졸 유도체를 성막하고, 또한 진공 증착에 의해 Alq3을 성막하여, 전자 조작층으로서의 전자 수송층을 얻었다. 계속해서, 상기 전자 수송층 상에, 진공 증착에 의해, LiF를 두께 1nm, Al을 두께 100nm로 성막하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 3V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에서 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌다.
[실시예 5]
우선, 상기 참고예 2의 실란 커플링제로 보호된 양자 도트와, TPD와, 트리아졸을 톨루엔에 분산시킨 발광층 형성용 도공액을 제조하였다. 이때, 각 재료의 혼합비를, 실란 커플링제로 보호된 양자 도트 40질량부, TPD 30질량부, 트리아졸 30질량부로 하였다. 다음으로, ITO 전극이 패터닝된 유리 기판 상에, 상기 발광층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 성막하였다. 그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃로 가열하여, 양자 도트에 부착되어 있는 실란 커플링제를 반응시켜, 실란 커플링제끼리 및 실란 커플링제와 ITO 전극을 결합시켜, 발광층을 얻었다. 이 발광층은, AFM 표면 관찰에 의해, 층 표면에, 실란 커플링제로 보호된 양자 도트와 TPD와 트리아졸이 랜덤하게 존재하는 상태인 것이 확인되었다.
다음으로, 상기 발광층 상에, 진공 증착에 의해, LiF를 두께 1nm, Al을 두께 100nm로 성막하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 3V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌다.
[실시예 6]
ITO 전극이 패턴 형상으로 형성된 유리 기판을 세정하였다. 다음으로, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술폰산(PEDOT/PSS)의 수분산체(바이트론(Baytron) P CH8000; 스타르크사제)에, 실란 커플링제로서 γ-글리시독시프로필메톡시실란(TSL8350; 도시바 실리콘사제)을, 전체 고형분에 대한 실란 커플링제의 농도가 5％가 되도록 첨가하여, 정공 주입층 형성용 도공액을 제조하였다. 계속해서, 상기 정공 주입층 형성용 도공액을, 상기 기판의 중심부에 적하하여, 스핀 코팅을 행하였다. 계속해서, 얻어진 막을 핫 플레이트에 의해 150℃, 15분간 가열하여, 정공 조작층으로서의 정공 주입층을 얻었다.
다음으로, 상기 참고예 3의 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 톨루엔에 분산시킨 발광층 형성용 도공액을 제조하였다. 계속해서, 상기 정공 주입층 상에, 상기 발광층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 성막하였다. 그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃로 가열하여, 양자 도트에 부착되어 있는 실란 커플링제를 반응시켜, 실란 커플링제끼리 및 실란 커플링제와 정공 주입층 중의 PEDOT/PSS를 결합시켜, 발광층을 얻었다.
다음으로, 상기 발광층 상에, 진공 증착에 의해, 상기 식으로 나타내어지는 트리아졸 유도체를 두께 20nm, Alq3을 두께 20nm로 성막하여, 전자 조작층으로서의 전자 수송층을 얻었다. 계속해서, 상기 전자 수송층 상에, 진공 증착에 의해, LiF를 두께 1nm, Al을 두께 100nm로 성막하였다.
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있고, 이들을 전압원에 접속하였다. 3V를 상회하는 전압을 인가하면, 620nm에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 CdSe/ZnS 양자 도트(입경 5nm)의 포토루미네센스 스펙트럼과 같은 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자는, 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌다.

Claims (8)

  1. 제1 전극층과,
    상기 제1 전극층에 대향하여 배치된 제2 전극층과,
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치된 발광층을 구비하고,
    상기 발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광층이, 상기 실란 커플링제의 가수 분해 축합물을 함유하고, 경화된 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이, YnSiX(4-n)으로 나타내어지는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수 분해 축합물 또는 공 가수 분해 축합물인 오르가노폴리실록산이며,
    여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고,
    X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고,
    n은 0 내지 3까지의 정수인 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 실란 커플링제의 가수 분해 축합물이, YnSiX(4-n)으로 나타내어지는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수 분해 축합물 또는 공 가수 분해 축합물인 오르가노폴리실록산이며,
    여기서, Y는 직접 또는 비닐기 혹은 페닐기를 통해 결합하고, 정공 수송성 및 전자 수송성 중 적어도 어느 한쪽을 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고,
    X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고,
    n은 0 내지 3까지의 정수인 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광층이, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 한쪽을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극층과 상기 발광층 사이에, 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 어느 한쪽으로서 기능하는 층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 어느 한쪽으로서 기능하는 층과, 상기 발광층이 상분리되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 양자 도트가, 반도체 미립자로 이루어지는 코어부와, 상기 코어부를 피복하고 상기 반도체 미립자보다도 밴드 갭이 큰 재료로 이루어지는 쉘부를 갖는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네센스 소자.
KR1020107009177A 2007-09-28 2008-09-26 일렉트로루미네센스 소자 KR20100077179A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007256871A JP2009087783A (ja) 2007-09-28 2007-09-28 エレクトロルミネッセンス素子
JPJP-P-2007-256871 2007-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100077179A true KR20100077179A (ko) 2010-07-07

Family

ID=40511476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107009177A KR20100077179A (ko) 2007-09-28 2008-09-26 일렉트로루미네센스 소자

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8334527B2 (ko)
JP (1) JP2009087783A (ko)
KR (1) KR20100077179A (ko)
CN (1) CN101810054B (ko)
GB (1) GB2466403B (ko)
WO (1) WO2009041596A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120029096A (ko) * 2010-09-16 2012-03-26 엘지디스플레이 주식회사 양자점 발광 소자 및 이의 제조 방법

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007143197A2 (en) 2006-06-02 2007-12-13 Qd Vision, Inc. Light-emitting devices and displays with improved performance
KR101995369B1 (ko) 2008-04-03 2019-07-02 삼성 리서치 아메리카 인코포레이티드 양자점들을 포함하는 발광 소자
US9525148B2 (en) 2008-04-03 2016-12-20 Qd Vision, Inc. Device including quantum dots
JP5674285B2 (ja) * 2009-05-25 2015-02-25 株式会社日立製作所 レーザー誘起表面ナノ配列構造の作製方法及びそれを用いて作製したデバイス構造
KR101924080B1 (ko) 2009-11-11 2018-11-30 삼성 리서치 아메리카 인코포레이티드 양자점을 포함하는 디바이스
WO2011074492A1 (ja) * 2009-12-18 2011-06-23 株式会社 村田製作所 薄膜形成方法、及び量子ドットデバイス
WO2011076326A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-30 Merck Patent Gmbh Electroluminescent functional surfactants
CN102907176B (zh) 2010-05-24 2015-10-07 株式会社村田制作所 发光元件、发光元件的制造方法以及显示装置
CN102533257B (zh) * 2010-12-17 2014-05-07 中国科学院理化技术研究所 一种表面修饰的ZnO量子点及其制备方法
WO2012138410A1 (en) * 2011-04-02 2012-10-11 Qd Vision, Inc. Device including quantum dots
WO2013019299A2 (en) 2011-05-11 2013-02-07 Qd Vision, Inc. Method for processing devices including quantum dots and devices
TW201248894A (en) * 2011-05-16 2012-12-01 Qd Vision Inc Device including quantum dots and method for making same
US20130112942A1 (en) 2011-11-09 2013-05-09 Juanita Kurtin Composite having semiconductor structures embedded in a matrix
US8969856B2 (en) * 2012-08-29 2015-03-03 General Electric Company OLED devices with internal outcoupling
CN104755586B (zh) * 2012-10-25 2018-02-06 皇家飞利浦有限公司 用于硅酮中的量子点的基于pdms的配体
KR20150079720A (ko) 2012-10-25 2015-07-08 코닌클리케 필립스 엔.브이. 실리콘 내의 양자 점을 위한 pdms-기재 리간드
JP5964744B2 (ja) * 2012-12-26 2016-08-03 富士フイルム株式会社 半導体膜の製造方法
JP6230974B2 (ja) * 2013-08-26 2017-11-15 富士フイルム株式会社 光変換部材、バックライトユニット、および液晶表示装置、ならびに光変換部材の製造方法
KR102231279B1 (ko) * 2013-10-30 2021-03-25 삼성디스플레이 주식회사 영상 데이터 인코딩 장치 및 방법
EP2980018A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-03 Technische Universität München Silicon nanocrystals with functional surfaces
JP6643798B2 (ja) * 2014-10-24 2020-02-12 シャープ株式会社 半導体ナノ粒子蛍光体および半導体ナノ粒子蛍光体を含む発光素子
CN104516039B (zh) * 2014-12-23 2018-04-27 深圳市华星光电技术有限公司 量子点彩色滤光片的制作方法及液晶显示装置
CN105153807B (zh) 2015-07-21 2016-10-19 京东方科技集团股份有限公司 量子点墨水
JP6340616B2 (ja) * 2015-07-28 2018-06-13 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機ｅｌ素子、および有機ｅｌ表示パネル
JP6745897B2 (ja) * 2016-03-30 2020-08-26 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 半導体ナノ結晶を含む複合体及びその調製方法
CN110785473B (zh) * 2017-06-23 2022-12-16 住友化学株式会社 组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器
KR102134383B1 (ko) * 2017-12-12 2020-07-15 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자
JP7147408B2 (ja) * 2018-09-20 2022-10-05 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 半導体微粒子組成物、該組成物を用いてなる塗工液、インキ組成物、及びインクジェットインキ、塗工物、印刷物、波長変換フィルム、カラーフィルター、発光素子
JP2020126795A (ja) * 2019-02-06 2020-08-20 日本放送協会 量子ドット発光素子及び表示装置
US20220158108A1 (en) * 2019-02-27 2022-05-19 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting element and display device using light-emitting element
US20220190261A1 (en) * 2019-03-22 2022-06-16 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device
KR20210025159A (ko) 2019-08-26 2021-03-09 삼성디스플레이 주식회사 양자점 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법
CN113122061A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 Tcl集团股份有限公司 量子点墨水及量子点薄膜的制备方法
US20230066492A1 (en) * 2020-01-30 2023-03-02 Sharp Kabushiki Kaisha Display device and method for manufacturing display device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3679943B2 (ja) 1999-03-02 2005-08-03 大日本印刷株式会社 パターン形成体の製造方法
JP3343545B2 (ja) * 2000-03-28 2002-11-11 京セラミタ株式会社 電子写真感光体
WO2003021694A2 (en) * 2001-09-04 2003-03-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electroluminescent device comprising quantum dots
CA2480518C (en) 2002-03-29 2016-07-19 Massachusetts Institute Of Technology Light emitting device including semiconductor nanocrystals
US7319709B2 (en) * 2002-07-23 2008-01-15 Massachusetts Institute Of Technology Creating photon atoms
US20060170331A1 (en) 2003-03-11 2006-08-03 Dietrich Bertram Electroluminescent device with quantum dots
JP2004303592A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Mitsubishi Chemicals Corp 電界発光素子及び電界発光素子の製造方法
KR100619379B1 (ko) * 2003-06-27 2006-09-05 삼성전자주식회사 발광소자용 양자점 실리케이트 박막의 제조방법
JP2005053105A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Fuji Photo Film Co Ltd 光学フィルム、反射防止膜、偏光板及び表示装置
US20060122310A1 (en) 2004-12-03 2006-06-08 Matthijssen Johannes G M Conductive poly(arylene ether)-polyamide compositions, and related methods and articles
JP4830383B2 (ja) 2005-07-19 2011-12-07 大日本印刷株式会社 コアシェル型ナノ粒子および熱電変換材料
US7848021B2 (en) * 2006-02-17 2010-12-07 Fujifilm Corporation Optical film, antireflection film, polarizing plate and image display device
WO2007124445A2 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Innovalight, Inc. Organosilane-stabilized nanoparticles of si or ge in an oxide matrix
CN101037205A (zh) * 2007-02-08 2007-09-19 上海交通大学 以二氧化硅为壳的核/壳型功能纳米微球的制备方法
JP2009087781A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Dainippon Printing Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP2009087760A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Dainippon Printing Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
JP2009087782A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Dainippon Printing Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120029096A (ko) * 2010-09-16 2012-03-26 엘지디스플레이 주식회사 양자점 발광 소자 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN101810054B (zh) 2013-04-24
JP2009087783A (ja) 2009-04-23
GB2466403A (en) 2010-06-23
US8334527B2 (en) 2012-12-18
CN101810054A (zh) 2010-08-18
WO2009041596A1 (ja) 2009-04-02
GB2466403B (en) 2012-05-23
US20100224856A1 (en) 2010-09-09
GB201005173D0 (en) 2010-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100077179A (ko) 일렉트로루미네센스 소자
US8043793B2 (en) Method for manufacturing electroluminescence element
US10014438B2 (en) Light emitting device including semiconductor nanocrystals
JP7335710B2 (ja) 電界発光素子及びこれを含む表示装置
US9093657B2 (en) White light emitting devices
US20090085473A1 (en) Electroluminescent element and manufacturing method thereof
US10225906B2 (en) Light emitting device including semiconductor nanocrystals
US9505978B2 (en) Blue light emitting semiconductor nanocrystals and devices
US8563968B2 (en) Electroluminescent device
US20100132770A1 (en) Device including semiconductor nanocrystals and a layer including a doped organic material and methods
JP2006066395A (ja) 半導体ナノ結晶を含有する白色発光有機／無機ハイブリッド電界発光素子
KR20190110046A (ko) 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
WO2016091218A1 (zh) 一种显示器件及其制备方法
US8106420B2 (en) Light emitting device including semiconductor nanocrystals
KR20200028657A (ko) 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20190108504A (ko) 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20200059723A (ko) 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
JP7342679B2 (ja) インキ組成物、発光層及び電界発光素子
JP2023008585A (ja) 量子ドット発光素子の発光層形成用組成物、量子ドット発光素子、量子ドット表示装置及び量子ドット照明

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application