WO2019069738A1 - 発光層の形成方法および発光素子の製造方法 - Google Patents

発光層の形成方法および発光素子の製造方法 Download PDF

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WO2019069738A1
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pressure
nanocrystals
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ink
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徹 鶴田
秋山 英也
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Dic株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method of forming a light emitting layer and a method of manufacturing a light emitting device.
  • Devices utilizing electroluminescence are widely used as light sources for various display devices and the like.
  • a light emitting element using a semiconductor nanocrystal having a light emitting property such as a quantum dot or a quantum rod as a light emitting material has attracted attention.
  • the light emission obtained from the semiconductor nanocrystal has a smaller spectrum width and a wider color gamut than the organic EL element, and thus is excellent in color reproducibility.
  • the light emitting layer of this light emitting element apply
  • the coating film is dried at two stages of reduced pressure by using a dry pump and a turbo molecular pump.
  • the time for drying the coating film at a relatively low degree of reduced pressure by the dry pump is too short.
  • the dispersion medium is rapidly removed from the coating film by high pressure reduction by the turbo molecular pump, and the smoothness is impaired. Therefore, the semiconductor nanocrystals aggregate in the coating film, and a light emitting layer (light emitting element) having sufficient light emitting characteristics can not be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a light emitting layer excellent in light emitting characteristics and a method of manufacturing a light emitting element.
  • Such an object is achieved by the present invention of the following (1) to (6).
  • (1) Prepare an ink containing semiconductor nanocrystals having light-emitting properties, particles composed of a dispersant supported by the semiconductor nanocrystals, and a dispersion medium having a boiling point of 200 ° C. or higher at atmospheric pressure.
  • Process Supplying the ink to a support to form a coating on the support;
  • the support on which the coating is formed is housed in a chamber, the pressure in the chamber is reduced to a first pressure of 1 to 500 Pa, and the coating is held at the first pressure for 2 minutes or more, Removing the dispersion medium from Decompressing the inside of the chamber to a second pressure lower than the first pressure and maintaining the second pressure at a predetermined time for further removing the dispersion medium from the coating film.
  • (6) forming a light emitting layer by the method for forming a light emitting layer according to any one of (1) to (5) above; Forming an anode or a cathode before or after the step of forming the light emitting layer.
  • the ink used in the present invention contains particles composed of semiconductor nanocrystals having a light-emitting property, a dispersant supported by the semiconductor nanocrystals, and a dispersion medium for dispersing the particles.
  • the ink may contain, for example, a charge transport material, a surfactant, and the like, as necessary.
  • the particles are composed of semiconductor nanocrystals and a dispersant supported by the semiconductor nanocrystals.
  • Semiconductor nanocrystals (hereinafter, sometimes simply referred to as “nanocrystals”) are nanosized crystals (nanocrystal particles) that absorb excitation light and emit fluorescence or phosphorescence, and, for example, transmission type electrons It is a crystalline form having a maximum particle diameter of 100 nm or less measured by a microscope or a scanning electron microscope.
  • the nanocrystals can be excited, for example, by light energy or electrical energy of a predetermined wavelength to emit fluorescence or phosphorescence.
  • the nanocrystal may be a red light emitting crystal that emits light (red light) having an emission peak in the wavelength range of 605 to 665 nm, and emits light (green light) having an emission peak in the wavelength range of 500 to 560 nm It may be a green light emitting crystal, or may be a blue light emitting crystal which emits light (blue light) having an emission peak in the wavelength range of 420 to 480 nm. Also, in one embodiment, the ink preferably contains at least one of these nanocrystals. Note that the wavelength of the emission peak of the nanocrystal can be confirmed, for example, in a fluorescence spectrum or a phosphorescence spectrum measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer.
  • Red light emitting nanocrystals have a wavelength of 665 nm or less, 663 nm or less, 660 nm or less, 658 nm or less, 653 nm or less, 651 nm or less, 650 nm or less, 647 nm or less, 645 nm or less, 643 nm or less, 640 nm or less, 637 nm or less, It is preferable to have an emission peak in a wavelength range of 632 nm or less or 630 nm or less, and have an emission peak in a wavelength range of 628 nm or more, 625 nm or more, 623 nm or more, 620 nm or more, 615 nm or more, 610 nm or more, 607 nm or more, or 605 nm or more preferable.
  • These upper and lower limit values can be arbitrarily combined. Also in the following similar descriptions, the upper limit value and the lower limit value individually described can be
  • Green light-emitting nanocrystals have emission peaks in the wavelength range of 560 nm or less, 557 nm or less, 555 nm or less, 547 nm or less, 545 nm or less, 543 nm or less, 537 nm or less, 535 nm or less, 532 nm or less It is preferable to have an emission peak in a wavelength range of 528 nm or more, 525 nm or more, 523 nm or more, 520 nm or more, 515 nm or more, 510 nm or more, 507 nm or more, 505 nm or more, 503 nm or more, or 500 nm or more.
  • Blue light-emitting nanocrystals have emission peaks in the wavelength range of 480 nm or less, 477 nm or less, 475 nm or less, 470 nm or less, 467 nm or less, 463 nm or less, 460 nm or less, 457 nm or less, 455 nm or less It is preferable to have an emission peak in a wavelength range of 450 nm or more, 445 nm or more, 440 nm or more, 435 nm or more, 430 nm or more, 428 nm or more, 425 nm or more, 422 nm or more, or 420 nm or more.
  • the wavelength (emission color) of light emitted by the nanocrystals depends on the size (for example, particle diameter) of the nanocrystals according to the solution of the Schrodinger wave equation of the well potential model, but the energy gap of the nanocrystals is also Dependent. Therefore, the emission color of the nanocrystal can be selected (adjusted) by changing the constituent material and the size.
  • the nanocrystals may be formed of a semiconductor material and can have various structures.
  • the nanocrystal may be composed only of the core composed of the first semiconductor material, and the core composed of the first semiconductor material and at least a part of the core are covered with the first semiconductor It may be configured to have a material and a shell composed of a second semiconductor material different from the material.
  • the nanocrystal structure may be a structure consisting only of the core (core structure) or a structure consisting of the core and the shell (core / shell structure).
  • the nanocrystal covers at least a part of the shell and is a third semiconductor different from the first and second semiconductor materials. It may further have a shell (second shell) composed of a material.
  • the structure of the nanocrystals may be a structure (core / shell / shell structure) composed of the core, the first shell and the second shell.
  • each of the core and the shell may be composed of a mixed crystal (for example, CdSe + CdS, CIS + ZnS, etc.) containing two or more semiconductor materials.
  • the nanocrystal is at least one semiconductor material selected from the group consisting of II-VI semiconductors, III-V semiconductors, I-III-VI semiconductors, IV semiconductors and I-II-IV-VI semiconductors. It is preferable to be composed of
  • Specific semiconductor materials include, for example, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnTe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, CdSTe, ZnSeTe, ZnSeTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgTe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSe, CdHgSeCs, CdZnSe: CdHg
  • Semiconductor materials CdS, CdSe, CdTe, ZnS , ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, InP, InAs, InSb, GaP, GaAs, GaSb, AgInS 2, AgInSe 2, AgInTe 2, AgGaS 2, AgGaSe 2 It is preferable that at least one selected from the group consisting of AgGaTe 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , CuInTe 2 , CuGaS 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , CuGaTe 2 , Si, C, Ge, and Cu 2 ZnSnS 4 .
  • the nanocrystals composed of these semiconductor materials can easily control the emission spectrum, can reduce the production cost and improve the mass productivity while securing the reliability.
  • red light emitting nanocrystals include nanocrystals of CdSe; rod-like nanocrystals of CdSe; rod-like nanocrystals including a shell of CdS and a core of CdSe; a shell of CdS and a core of ZnSe Rod-like nanocrystals; nanocrystals with CdS shell and CdSe core; nanocrystals with CdS shell and ZnSe core; nanocrystals with ZnS shell and InP core; ZnS shell and CdSe Nanocrystals with a core of CdSe: ZnS mixed crystal nanocrystals; CdSe ZnS mixed crystal rodlike nanocrystals; InP nanocrystals; InP rodlike nanocrystals; CdSe and CdS and Mixed crystal nanocrystals; rod-like nanocrystals of mixed crystals of CdSe and CdS; nanocrystals of mixed crystals of
  • green light emitting nanocrystals include nanocrystals of CdSe; rod-like nanocrystals of CdSe; nanocrystals including a shell of ZnS and a core of InP; nanocrystals including a shell of ZnS and a core of CdSe; Nanocrystals of mixed crystals of CdSe and ZnS; rod-like nanocrystals of mixed crystals of CdSe and ZnS, and the like can be mentioned.
  • blue light emitting nanocrystals include nanocrystals of ZnSe; rod-like nanocrystals of ZnSe; nanocrystals of ZnS; rod-like nanocrystals of ZnS; nanocrystal comprising a shell of ZnSe and a core of ZnS; A rod-like nanocrystal provided with a shell of ZnSe and a core of ZnS; a nanocrystal of CdS; a rod-like nanocrystal of CdS, and the like.
  • nanocrystals are the same chemical composition, the color which should be light-emitted from a nanocrystal can be changed into red or green by designing the average particle diameter of itself.
  • the nanocrystals themselves have minimal adverse effects on the human body and the like. Therefore, if the nanocrystals containing as little as possible cadmium, selenium, etc. are selected and used alone or if the nanocrystals containing the above elements (cadmium, selenium etc.) are used, the above elements can be reduced as much as possible. It is preferable to use in combination with the nanocrystals of
  • the shape of the nanocrystal is not particularly limited, and may be any geometric shape or any irregular shape.
  • Examples of the shape of the nanocrystal include a sphere, a tetrahedron, an ellipsoid, a pyramid, a disc, a branch, a net, and a rod.
  • a shape with less directionality for example, spherical shape, tetrahedral shape, etc.
  • the uniformity and flowability of the ink can be further enhanced by using the nanocrystals of such shape.
  • the average particle diameter (volume average diameter) of the nanocrystals is preferably 40 nm or less, more preferably 30 nm or less, and still more preferably 20 nm or less. Nanocrystals having such an average particle size are preferable because they easily emit light of a desired wavelength.
  • the average particle diameter (volume average diameter) of the nanocrystals is preferably 1 nm or more, more preferably 1.5 nm or more, and still more preferably 2 nm or more.
  • the nanocrystals having such an average particle size are preferable not only because they easily emit light of a desired wavelength, but also because they can improve the dispersibility in ink and storage stability.
  • the average particle diameter (volume average diameter) of a nanocrystal is measured by a transmission electron microscope or a scanning electron microscope, and is obtained by computing a volume average diameter.
  • nanocrystals have high reactivity because they have surface atoms that can be coordination sites. Nanocrystals are prone to aggregation due to such high reactivity and large surface area as compared to common pigments. Nanocrystals produce luminescence due to quantum size effects. Therefore, when nanocrystals aggregate, a quenching phenomenon occurs, leading to a decrease in fluorescence quantum yield, and a decrease in luminance and color reproducibility. That is, the ink formed by dispersing the nanocrystals in the dispersion medium as in the present invention is likely to cause deterioration of the light emission characteristics due to aggregation unlike the ink formed by dissolving the organic light emitting material in the solvent. For this reason, in the ink of the present invention, preparation from the viewpoint of securing dispersion stability of nanocrystals is important.
  • a dispersant (organic ligand) compatible with the dispersion medium is supported (held) on the surface of the nanocrystal, in other words, the surface of the nanocrystal is inactive due to the dispersant. It has been The presence of the dispersant can improve the dispersion stability of the nanocrystals in the ink.
  • the dispersant is supported on the surface of the nanocrystal by, for example, covalent bond, coordinate bond, ionic bond, hydrogen bond, van der Waals bond, or the like.
  • the term "supported” is a general term for the state in which the dispersing agent is adsorbed, attached or bonded to the surface of the nanocrystal.
  • the dispersing agent can be detached from the surface of the nanocrystal, and the support by the nanocrystal and the detachment from the nanocrystal are in an equilibrium state, and these can be repeated.
  • the dispersant is not particularly limited as long as it is a compound that can improve the dispersion stability of the nanocrystals in the ink.
  • Dispersants are classified into low molecular weight dispersants and high molecular weight dispersants.
  • low molecular weight means a molecule having a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 or less
  • polymer means a molecule having a weight average molecular weight (Mw) of more than 5,000.
  • Weight average molecular weight (Mw)” is a value measured using gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance.
  • low molecular weight dispersants include oleic acid; triethyl phosphate, TOP (trioctyl phosphine), TOPO (trioctyl phosphine oxide), hexyl phosphonic acid (HPA), tetradecyl phosphonic acid (TDPA), octyl phosphine Phosphorus atom-containing compounds such as acid (OPA); nitrogen atom-containing compounds such as oleylamine, octylamine, trioctylamine and hexadecylamine; sulfur atoms such as 1-decanethiol, octanethiol, dodecanethiol and amyl sulfide Containing compounds etc. are mentioned.
  • a polymer compound having a functional group that can be supported on the surface of nanocrystals can be used.
  • functional groups primary amino group, secondary amino group, tertiary amino group, phosphoric acid group, phosphoric acid ester group, phosphonic acid group, phosphonic acid ester group, phosphinic acid group, phosphinic acid ester group, Thiol group, thioether group, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, carboxylic acid group, carboxylic acid ester group, hydroxyl group, ether group, imidazolyl group, triazinyl group, pyrrolidonyl group, isocyanuric acid group, boric acid ester group, boronic acid And the like.
  • a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a carboxylic acid ester group from the viewpoint of easy synthesis of a polymer compound having a plurality of functional groups combined to enhance the ability to support nanocrystals.
  • a phosphoric acid group, a phosphoric acid ester group, a phosphonic acid group, a phosphonic acid ester group, and a carboxylic acid group are preferable in that the hydroxyl group and the ether group have sufficient ability to support nanocrystals even if they are singly.
  • primary amino group, secondary amino group, tertiary amino group, phosphoric acid group, phosphonic acid group, and carboxylic acid group are more preferable in that they have high ability to support nanocrystals appropriately in the ink.
  • polymer dispersant having a primary amino group examples include linear amines such as polyalkylene glycol amines, polyester amines, urethane-modified polyester amines, polyalkylene glycol diamines, polyester diamines, urethane-modified polyester diamines, A comb-type polyamine having an amino group in the side chain of the acrylic polymer) may, for example, be mentioned.
  • a polymer dispersant having a secondary amino group for example, a comb type having a main chain including a linear polyethyleneimine skeleton having a large number of secondary amino groups, and a side chain of polyester, acrylic resin, polyurethane or the like Block copolymers and the like can be mentioned.
  • polymer dispersant having a tertiary amino group examples include star-shaped amines such as tri (polyalkylene glycol) amines, and the like.
  • polymer dispersants having a primary amino group for example, JP-A 2008-037884, JP-A 2008-037949, and JP-A 2008-03818.
  • polymer dispersant having a phosphoric acid group for example, polyalkylene glycol monophosphate ester, polyalkylene glycol monoalkyl ether monophosphate ester, perfluoroalkyl polyoxyalkylene phosphate ester, perfluoroalkyl sulfonamide polyoxyalkylene phosphorus Homopolymers obtained from monomers such as acid esters, acid phosphoxyethyl mono (meth) acrylates, acid phosphoxy propyl mono (meth) acrylates, acid phosphoxy polyoxyalkylene glycol mono (meth) acrylates, or these monomers and other monomers Copolymers obtained from comonomers and (meth) acrylic polymers having a phosphoric acid group obtained by the method described in Japanese Patent No. 4697356.
  • the polymer dispersant having a phosphoric acid group can also be adjusted in pH by forming a salt by reacting an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal
  • polymer dispersant having a phosphonic acid group for example, polyalkylene glycol monoalkyl phosphonate, polyalkylene glycol monoalkyl ether monoalkyl phosphonate, perfluoroalkyl polyoxyalkylene alkyl phosphonate, perfluoroalkyl sulfone Amide polyoxyalkylene alkyl phosphonates, polyethylene phosphonic acid; monomers such as vinyl phosphonic acid, (meth) acryloyl oxyethyl phosphonic acid, (meth) acryloyl oxy propyl phosphonic acid, (meth) acryloyl oxy polyoxy alkylene glycol phosphonic acid And homopolymers obtained from the monomers and copolymers obtained from the monomers and other comonomers.
  • the polymer dispersant having a phosphonic acid group can also be adjusted in pH by forming a salt by reacting an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide
  • polymer dispersant having a phosphinic acid group for example, polyalkylene glycol dialkyl phosphinate ester, perfluoroalkyl polyoxyalkylene dialkyl phosphinate ester, perfluoroalkyl sulfonamide polyoxyalkylene dialkyl phosphinate ester, polyethylene phosphinic acid; Homopolymers obtained from monomers such as vinylphosphinic acid, (meth) acryloyloxydialkylphosphinic acid, (meth) acryloyloxypolyoxyalkylene glycol dialkylphosphinic acids or copolymers obtained from this monomer and other comonomers .
  • the polymer dispersant having a phosphinic acid group can also be adjusted in pH by forming a salt by reacting an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide.
  • polymer dispersant having a thiol group examples include polyvinyl thiol, polyalkylene glycol ethylene thiol and the like.
  • polymer dispersant having a thioether group examples include polyalkylene glycol thioethers obtained by reacting mercaptopropionic acid and glycidyl-modified polyalkylene glycol described in JP-A-2013-60637.
  • polymer dispersant having a sulfonic acid group for example, polyalkylene glycol monoalkyl sulfonic acid ester, polyalkylene glycol monoalkyl ether monoalkyl sulfonic acid ester, perfluoroalkyl polyoxyalkylene alkyl sulfonic acid ester, perfluoroalkyl sulfone Amide polyoxyalkylene alkyl sulfonic acid ester, polyethylene sulfonic acid; homopolymer obtained from monomers such as vinyl sulfonic acid, (meth) acryloyloxy alkyl sulfonic acid, (meth) acryloyloxy polyoxy alkylene glycol sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid Or the copolymer etc.
  • the polymer dispersant having a sulfonic acid group can also be adjusted in pH by forming a salt by reacting an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide.
  • polymer dispersant having a carboxylic acid group for example, polyalkylene glycol carboxylic acid, perfluoroalkyl polyoxyalkylene carboxylic acid, polyethylene carboxylic acid, polyester monocarboxylic acid, polyester dicarboxylic acid, urethane modified polyester monocarboxylic acid, urethane Homopolymers obtained from monomers such as modified polyester dicarboxylic acids; vinyl carboxylic acids, (meth) acryloyloxyalkyl carboxylic acids, (meth) acryloyloxy polyoxyalkylene glycol carboxylic acids or copolymers obtained from this monomer and other comonomers Etc.
  • the polymer dispersant having a carboxylic acid group can also be adjusted in pH by forming a salt by reacting an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide.
  • the polymer dispersant having an ester group can be obtained, for example, by dehydration condensation of a monoalkyl alcohol to the polymer dispersant having a carboxylic acid group.
  • Examples of the polymer dispersant having a pyrrolidonyl group include polyvinyl pyrrolidone and the like.
  • the polymer dispersant having a specific functional group may be a synthetic product or a commercially available product.
  • a commercial item for example, DISPERBYK-102, DISPERBYK-103, DISPERBYK-108, DISPERBYK-109, DISPERBYK-110, DISPERBYK-110, DISPERBYK-111, DISPERBYK-118, DISPERBYK-118, DISPERBYK-140, DISPERBYK-140 included in the DISPERBYK series manufactured by Bick Chemie Ltd.
  • FLORENE flow Len series
  • FLOWLEN DOPA-15BHF Flowlen DOPA-33
  • Flowlen DOPA-44 include Flowlen DOPA-44, and the like.
  • One of these polymer dispersants may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the dispersant as described above may be supported in a state in which almost the whole molecule is in contact with the nanocrystal, or may be supported in a state in which only a part of the molecule is in contact with the nanocrystal. In any state, the dispersant suitably exerts a dispersing function to disperse the nanocrystals stably in the dispersion medium.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the dispersant is preferably 50,000 or less, and more preferably about 100 to 50,000.
  • Mw weight average molecular weight
  • the mass of the compound which is not a polymer among low molecular weight dispersing agents it replaces with a "weight average molecular weight" and uses "molecular weight.”
  • a dispersant having a weight average molecular weight equal to or more than the lower limit is excellent in the ability to support nanocrystals, and therefore, the dispersion stability of the nanocrystals in the ink can be sufficiently ensured.
  • a dispersant having a weight average molecular weight equal to or less than the above upper limit has a sufficient number of functional groups per unit weight and does not become too high in crystallinity, so that the dispersion stability of nanocrystals in the ink can be enhanced. it can.
  • the weight average molecular weight of the dispersant is not too high, the inhibition of charge transfer in the obtained light emitting layer can be prevented or suppressed.
  • the amount of the dispersant (in particular, the polymer dispersant) relative to the nanocrystals is preferably 50% by mass or less relative to 100% by mass of the nanocrystals.
  • the amount of the dispersant with respect to nanocrystals is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and still more preferably 5% by mass or more with respect to 100% by mass of nanocrystals. . Thereby, sufficient dispersion stability of the nanocrystals in the ink can be maintained.
  • the charge transport material usually has a function of transporting holes and electrons injected into the light emitting layer.
  • the charge transport material is not particularly limited as long as it has a function of transporting holes and electrons.
  • Charge transport materials are classified into polymeric charge transport materials and low molecular charge transport materials.
  • the polymer charge transport material is not particularly limited, and examples thereof include vinyl polymers such as poly (9-vinylcarbazole) (PVK); poly [N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N '-Bis (phenyl) -benzidine] (poly-TPA), polyfluorene (PF), poly [N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) -benzidine (Poly- TPD), poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (4,4 '-(N-(-sec-butylphenyl) diphenylamine)] (TFB), polyphenylene vinylene ( Conjugated compound polymers such as PPV), copolymers containing these monomer units, and the like can be mentioned.
  • PVK poly (9-vinylcarbazole)
  • PVK poly [N,
  • the low molecular charge transport material is not particularly limited.
  • CBP 4,4′-bis (9H-carbazol-9-yl) biphenyl
  • CBP 9,9 ′-(p-tert-butylphenyl) -3 , 3-Biscarbazole, 1,3-dicarbazolylbenzene (mCP), 4,4'-bis (9-carbazolyl) -2,2'-dimethylbiphenyl (CDBP), N, N'-dicarbazolyl-1
  • Carbazole derivatives such as 2,4-dimethylbenzene (DCB), 5,11-diphenyl-5,11-dihydroindolo [3,2-b] carbazole; bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- Aluminum complexes such as (phenylphenolato) aluminum (BAlq), 2,7-bis (diphenylphosphine oxide) -9,9-dimethylfluorene ( Phosphine oxide derivatives such as P06
  • surfactant for example, one or more of a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, a hydrocarbon-based surfactant and the like can be used in combination. Among these, silicone surfactants and / or hydrocarbon surfactants are preferable because they are difficult to trap charges.
  • silicone surfactant and the hydrocarbon surfactant low molecular weight or high molecular weight surfactants can be used. Specific examples thereof include, for example, BYK series manufactured by Big Chemie Co., Ltd., and Surfynol manufactured by Nisshin Chemical Industry Co., Ltd. Among these, since a coating film having high smoothness can be obtained when the ink is applied, a silicone-based surfactant made of organically modified siloxane can be suitably used.
  • Dispersion medium Particles of nanocrystals carrying such a dispersing agent are dispersed in a dispersion medium.
  • the dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include aromatic hydrocarbon compounds, aromatic ester compounds, aromatic ether compounds, aromatic ketone compounds, aliphatic hydrocarbon compounds, aliphatic ester compounds, aliphatic ether compounds, and fats. Group ketone compounds, alcohol compounds, amide compounds, other compounds, etc. may be mentioned, and one or more of these may be used in combination.
  • aromatic hydrocarbon compound As an aromatic hydrocarbon compound, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, mesitylene, tert-butylbenzene, indane, diethylbenzene, pentylbenzene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, naphthalene, hexylbenzene, heptylbenzene, cyclohexyl Examples thereof include benzene, 1-methylnaphthalene, biphenyl, 2-ethylnaphthalene, 1-ethylnaphthalene, octylbenzene, diphenylmethane, 1,4-dimethylnaphthalene, nonylbenzene, isopropylbiphenyl, 3-ethylbiphenyl, dodecylbenzene and the like.
  • aromatic ester compound phenyl acetate, methyl benzoate, ethyl benzoate, phenyl propionate, isopropyl benzoate, methyl 4-methylbenzoate, propyl benzoate, butyl benzoate, isopentyl benzoate, ethyl p-anisate, Dimethyl phthalate etc. are mentioned.
  • aromatic ether compounds dimethoxybenzene, methoxytoluene, ethylphenyl ether, dibenzyl ether, 4-methylanisole, 2,6-dimethylanisole, ethylphenyl ether, propylphenylether, 2,5-dimethylanisole, 3, 5-dimethylanisole, 4-ethylanisole, 2,3-dimethylanisole, butylphenylether, p-dimethoxybenzene, p-propylanisole, m-dimethoxybenzene, methyl 2-methoxybenzoate, 1,3-dipropoxybenzene Diphenyl ether, 1-methoxynaphthalene, 3-phenoxytoluene, 2-ethoxynaphthalene, 1-ethoxynaphthalene and the like.
  • aromatic ketone compound examples include acetophenone, propiophenone, 4′-methylacetophenone, 4′-ethylacetophenone, butylphenyl ketone and the like.
  • aliphatic hydrocarbon compounds include pentane, hexane, octane and cyclohexane.
  • aliphatic ester compounds include ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, hexyl acetate, butyl lactate, isoamyl lactate, amyl valerate, ethyl levrilate, ⁇ -valerolactone, ethyl octanoate, ⁇ -hexalactone, isoamyl hexahydrate , Amyl hexanate, nonyl acetate, methyl decanoate, diethyl glutarate, ⁇ -heptalactone, ⁇ -caprolactone, octalactone, propylene carbonate, ⁇ -nonanolactone, hexyl hexanoate, diisopropyl adipate, ⁇ -nonanolactone, glycerol tri Acetic acid, ⁇ -decanolactone, dipropyl adipate, ⁇ -undecal
  • aliphatic ether compounds include tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl methyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, dihexyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diheptyl ether, dioctyl ether and the like. .
  • aliphatic ketone compounds examples include diisobutyl ketone, cycloheptanone, isophorone, 6-undecanone and the like.
  • alcohol compounds methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 1-heptanol, 2-ethyl-1-hexanol, propylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, ethyl 3-hydroxyhexanate, triethylene Glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol, cyclohexanol, 2-butoxyethanol and the like can be mentioned.
  • amide compound examples include N, N-dimethylacetamide, 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and the like.
  • Other compounds include water, dimethyl sulfoxide, acetone, chloroform, methylene chloride and the like.
  • the viscosity at 25 ° C. of the dispersion medium as described above is preferably about 1 to 20 mPa ⁇ s, more preferably about 1.5 to 15 mPa ⁇ s, and about 2 to 10 mPa ⁇ s. More preferable. If the viscosity of the dispersion medium at normal temperature is within the above range, the droplets ejected from the nozzle holes of the droplet ejection head are separated into the main droplets and the small droplets when the ink is ejected by the droplet ejection method. Occurrence of the phenomenon (satellite phenomenon) can be prevented or suppressed. Therefore, it is possible to improve the landing accuracy of the droplets on the adherend.
  • the ink of the present invention when there is a possibility that particles containing nanocrystals are inactivated by oxygen, water, etc. and do not function stably, dissolved gas and water were removed as much as possible when preparing the ink.
  • a post-treatment to remove dissolved oxygen and water as much as possible from the ink.
  • the post-treatment include degassing treatment, treatment to saturate or supersaturate an inert gas, heat treatment, dehydration treatment to be performed by passing a drying agent, and the like.
  • the dissolved oxygen and moisture in the ink are preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and still more preferably 10 ppm or less.
  • the amount of particles contained in the ink is preferably 50% by mass or less, more preferably about 0.01 to 30% by mass, and still more preferably about 0.1 to 10% by mass.
  • the discharge stability can be further improved.
  • the particles (nanocrystals) are less likely to be aggregated with each other, and the light emission efficiency of the obtained light emitting layer can be enhanced.
  • the mass of the particles refers to the sum of the mass of the nanocrystals and the mass of the dispersant supported by the nanocrystals.
  • the amount of particles contained in the ink means, when the ink is composed of particles and a dispersion medium, the sum of the particles and the dispersion medium is 100% by mass.
  • the ink is composed of particles, nonvolatile components other than particles, and dispersion medium, it refers to mass% of particles when the total of particles, nonvolatile components, and dispersion medium is 100% by mass. .
  • a dispersant having a boiling point (hereinafter, also simply referred to as "boiling point") under atmospheric pressure (1 atm) of 200 ° C. or higher is used.
  • the dispersion medium having a boiling point in such a temperature range is difficult to evaporate (vaporize). Therefore, by using the ink containing the dispersion medium, when the ink is discharged by the droplet discharge method, the ink is suitably prevented from being dried in the vicinity of the nozzle hole of the droplet discharge head, and the nozzle hole is Not clogged. As a result, the ejection stability of the ink can be maintained for a long time, and the formation efficiency of the light emitting layer can be improved.
  • the boiling point of the dispersion medium may be 200 ° C. or higher, but is preferably about 200 to 340 ° C., and more preferably about 210 to 320 ° C.
  • the effect can be further improved by using a dispersion medium having a boiling point in such a temperature range.
  • a dispersion medium containing a polar compound having a polar group In particular, it is preferable to use a dispersion medium containing a polar compound having a polar group.
  • Polar compounds exhibit high adsorption power to nanocrystals at polar groups. For this reason, the polar compound is adsorbed (solvated) on the surface of the nanocrystal and exhibits a function of enhancing the dispersibility of the nanocrystal in the ink, that is, a function as a kind of dispersant. Therefore, the storage stability of the ink can be improved by using a polar compound.
  • the amount of the polar compound contained in the dispersion medium is preferably about 20 to 80% by mass, and more preferably about 30 to 70% by mass.
  • the amount of polar compound contained in the ink can be set appropriately. For this reason, when the coating film is dried when forming the light emitting layer, the polar compound is sufficiently removed from the inside of the light emitting layer. Therefore, the light emission life of the light emitting layer (light emitting element) can be improved. In particular, by properly adjusting the relationship with the amount of particles contained in the ink, the effect becomes more remarkable.
  • a polar group which a polar compound has a hydroxyl group, a carbonyl group, a thiol group, an amino group, a nitro group, a cyano group etc. are mentioned, for example.
  • the polar group is preferably at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group and a carbonyl group. These polar groups are preferred because of their particularly high affinity to nanocrystals.
  • the polar compounds are methyl benzoate, ethyl benzoate, phenyl propionate, isopropyl benzoate, methyl 4-methylbenzoate, propyl benzoate, butyl benzoate, isopentyl benzoate, ethyl p-anisate, dimethyl phthalate
  • Aromatic ester compounds such as: acetophenone, propiophenone, 4'-methylacetophenone, 4'-ethylacetophenone, aromatic ketone compounds such as butylphenyl ketone; hexyl acetate, isoamyl lactate, amyl valerate, ethyl levrilate ⁇ -valerolactone, ethyl octanoate, ⁇ -hexalactone, isoamyl hexanate, amyl hexanate, nonyl acetate, methyl decanoate, diethyl glutarate, ⁇ -
  • the weight-average molecular weight of the dispersing agent supported on the nanocrystals is preferably about 100 to 10,000, and more preferably about 250 to 5,000. Dispersants of such weight average molecular weight are easily desorbed from nanocrystals, so the types of compounds that can be used as dispersants are generally limited. If a dispersion medium containing a polar compound is used, even if the dispersant is desorbed from the nanocrystal in the ink, the polar compound is adsorbed to the nanocrystal so as to complement it and behave like a dispersant. Therefore, storage stability of the ink can be secured. On the other hand, when the light emitting layer is formed, the dispersant is surely removed from the coating film, so that the light emitting life of the light emitting layer (light emitting element) can be extended.
  • the light emitting device of the present invention comprises an anode and a cathode (a pair of electrodes), and a light emitting layer provided between them and comprising the dried product of the ink of the present invention, and at least one of the light emitting layer and the anode and the cathode And a charge transport layer provided therebetween.
  • the charge transport layer preferably includes at least one layer selected from the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the light emitting device of the present invention may further include a sealing member or the like.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a light emitting device of the present invention.
  • FIG. 1 for convenience, the dimensions of the respective parts and the ratio thereof are shown exaggeratingly, and may differ from the actual one.
  • the materials, dimensions, and the like described below are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and can be appropriately changed without changing the gist of the invention.
  • the upper side of FIG. 1 will be referred to as “upper side” or “upper side” and the upper side as “lower side” or “lower side”.
  • FIG. 1 in order to avoid that a drawing becomes complicated, the description of the hatching which shows a cross section is abbreviate
  • the light emitting device 1 shown in FIG. 1 includes a hole injection layer 4, a hole transport layer 5, and a light emitting layer 6 sequentially stacked from the anode 2 side between the anode 2, the cathode 3, and the anode 2 and the cathode 3. , The electron transport layer 7 and the electron injection layer 8. Each layer will be sequentially described below.
  • the anode 2 has a function of supplying holes from the external power source toward the light emitting layer 6.
  • the constituent material (anode material) of the anode 2 is not particularly limited.
  • a metal such as gold (Au)
  • a metal halide such as copper iodide (CuI)
  • oxide examples thereof include metal oxides such as tin (SnO 2 ) and zinc oxide (ZnO). These may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the anode 2 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 1,000 nm, and more preferably about 10 to 200 nm.
  • the anode 2 can be formed by, for example, a dry film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.
  • the anode 2 having a predetermined pattern may be formed by a photolithography method or a method using a mask.
  • the cathode 3 has a function of supplying electrons from an external power source toward the light emitting layer 6.
  • the constituent material (cathode material) of the cathode 3 is not particularly limited, but, for example, lithium, sodium, magnesium, aluminum, silver, sodium-potassium alloy, magnesium / aluminum mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, rare earth metals, etc. may be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the cathode 3 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 1,000 nm, and more preferably about 1 to 200 nm.
  • the cathode 3 can be formed by, for example, a dry film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method.
  • the hole injection layer 4 has a function of receiving holes supplied from the anode 2 and injecting the holes into the hole transport layer 5.
  • the hole injection layer 4 may be provided as necessary, and may be omitted.
  • the constituent material (hole injection material) of the hole injection layer 4 is not particularly limited.
  • phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine; 4,4 ', 4' '-tris [phenyl (m-tolyl) amino] Triphenylamine derivatives such as triphenylamine; 1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile, 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8- Cyano compounds such as tetracyano-quinodimethane; metal oxides such as vanadium oxide and molybdenum oxide; amorphous carbon; polyaniline (emeraldine), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrene sulfonic acid) (PEDOT -PSS), polymers such as polypyrrole, and the like.
  • the hole injection material is preferably a polymer, and more preferably PEDOT-PSS.
  • the above-described hole injection materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the hole injection layer 4 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 500 mm, more preferably about 1 to 300 nm, and still more preferably about 2 to 200 nm.
  • the hole injection layer 4 may have a single-layer structure or a stacked structure in which two or more layers are stacked. Such a hole injection layer 4 can be formed by a wet film formation method or a dry film formation method.
  • the hole injection layer 4 When the hole injection layer 4 is formed by a wet film formation method, an ink containing the above-described hole injection material is usually applied by various coating methods, and the obtained coating film is dried.
  • the application method is not particularly limited, and examples thereof include an inkjet method (droplet discharge method), a spin coat method, a cast method, an LB method, a letterpress printing method, a gravure printing method, a screen printing method, a nozzle printing method and the like.
  • a vacuum evaporation method, a sputtering method or the like can be suitably used.
  • the hole transport layer 5 has a function of receiving holes from the hole injection layer 4 and efficiently transporting the holes to the light emitting layer 6.
  • the hole transport layer 4 may have a function of preventing transport of electrons.
  • the hole transport layer 5 may be provided if necessary, and may be omitted.
  • the constituent material (hole transport material) of the hole transport layer 5 is not particularly limited, and, for example, TPD (N, N'-diphenyl-N, N'-di (3-methylphenyl) -1, 1 ' -Biphenyl-4,4'diamine), ⁇ -NPD (4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl), m-MTDATA (4,4 ', 4' '-) Low molecular weight triphenylamine derivatives such as tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine); polyvinylcarbazole; poly [N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) -Benzidine] (poly-TPA), polyfluorene (PF), poly [N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) -benz
  • the hole transport material is preferably a triphenylamine derivative, or a polymer compound obtained by polymerizing a triphenylamine derivative having a substituent introduced therein, and the substituent having a substituent introduced therein is preferable. More preferably, it is a polymer compound obtained by polymerizing a phenylamine derivative.
  • the above-mentioned hole transport materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the hole transport layer 5 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 500 nm, more preferably about 5 to 300 nm, and still more preferably about 10 to 200 nm.
  • the hole transport layer 5 may have a single-layer structure or a stacked structure in which two or more layers are stacked. Such a hole transport layer 5 can be formed by a wet film formation method or a dry film formation method.
  • the ink containing the above-mentioned hole transport material is applied by various coating methods, and the obtained coating film is dried.
  • the application method is not particularly limited, and examples thereof include an inkjet method (droplet discharge method), a spin coat method, a cast method, an LB method, a letterpress printing method, a gravure printing method, a screen printing method, a nozzle printing method and the like.
  • a vacuum evaporation method, a sputtering method or the like can be suitably used.
  • the electron injection layer 8 has a function of receiving the electrons supplied from the cathode 3 and injecting the electrons into the electron transport layer 7.
  • the electron injection layer 8 may be provided if necessary, and can be omitted.
  • the constituent material (electron injection material) of the electron injection layer 8 is not particularly limited, but, for example, alkali metal chalcogenides such as Li 2 O, LiO, Na 2 S, Na 2 Se, NaO; CaO, BaO, SrO, Alkaline earth metal chalcogenides such as BeO, BaS, MgO, CaSe; alkali metal halides such as CsF, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl, NaCl; alkalis such as 8-hydroxyquinolinolatolithium (Liq) Metal salts; alkaline earth metal halides such as CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , MgF 2 , BeF 2 and the like can be mentioned.
  • alkali metal chalcogenides such as Li 2 O, LiO, Na 2 S, Na 2 Se, NaO
  • CaO, BaO, SrO, Alkaline earth metal chalcogenides such as BeO, BaS, Mg
  • alkali metal chalcogenides alkaline earth metal halides and alkali metal salts are preferable.
  • the above-mentioned electron injection materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the electron injection layer 8 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 100 nm, more preferably about 0.2 to 50 nm, and still more preferably about 0.5 to 10 nm. preferable.
  • the electron injection layer 8 may have a single-layer structure or a stacked structure in which two or more layers are stacked. Such an electron injection layer 8 can be formed by a wet film formation method or a dry film formation method.
  • the ink containing the above-mentioned electron injection material is applied by various coating methods, and the obtained coating film is dried.
  • the application method is not particularly limited, and examples thereof include an inkjet method (droplet discharge method), a spin coat method, a cast method, an LB method, a letterpress printing method, a gravure printing method, a screen printing method, a nozzle printing method and the like.
  • an inkjet method droplet discharge method
  • a spin coat method a cast method
  • an LB method a letterpress printing method
  • a gravure printing method a screen printing method, a nozzle printing method and the like.
  • the electron transport layer 7 has a function of receiving electrons from the electron injection layer 8 and efficiently transporting it to the light emitting layer 6.
  • the electron transport layer 7 may have a function of preventing the transport of holes.
  • the electron transport layer 7 may be provided as necessary, and may be omitted.
  • the constituent material (electron transport material) of the electron transport layer 7 is not particularly limited.
  • an electron transport material it is preferable that they are an imidazole derivative, a pyridine derivative, a pyrimidine derivative, a triazine derivative, and a metal oxide (inorganic oxide).
  • the above-mentioned electron transporting materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the electron transport layer 7 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 500 nm, and more preferably about 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer 7 may be a single layer or a stack of two or more. Such an electron transport layer 7 can be formed by a wet film formation method or a dry film formation method.
  • the ink containing the above-mentioned electron transport material is applied by various coating methods, and the obtained coating film is dried.
  • the application method is not particularly limited, and examples thereof include an inkjet method (droplet discharge method), a spin coat method, a cast method, an LB method, a letterpress printing method, a gravure printing method, a screen printing method, a nozzle printing method and the like.
  • a vacuum evaporation method, a sputtering method or the like may be applied.
  • the light emitting layer 6 has a function of generating light emission using energy generated by recombination of holes and electrons injected into the light emitting layer 6.
  • the light emitting layer 6 is composed of the dried product of the ink of the present invention. Therefore, since the nanocrystals are uniformly dispersed and present in the light emitting layer 6, the light emitting layer 6 has excellent light emitting efficiency.
  • the thickness of the light emitting layer 6 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 nm, and more preferably about 1 to 50 nm.
  • the light emitting layer 8 applies the ink of this invention by various coating methods, and dries the obtained coating film.
  • the coating method is not particularly limited, and examples thereof include inkjet printing (piezo method or thermal droplet discharge method), spin coating, casting, LB method, letterpress printing, gravure printing, screen printing, The nozzle printing method etc. are mentioned.
  • the nozzle printing method is a method of applying ink in the form of stripes from the nozzle holes as liquid columns.
  • the ink of the present invention can be suitably applied by inkjet printing.
  • the ink of the present invention is preferably applied by a piezo inkjet printing method.
  • a preferred apparatus used for applying the ink of the present invention is an inkjet printer having a piezo inkjet head.
  • the light emitting element 1 may further include, for example, a bank (partition wall) that divides the hole injection layer 4, the hole transport layer 5, and the light emitting layer 6.
  • the height of the bank is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 5 ⁇ m, more preferably about 0.2 to 4 ⁇ m, and still more preferably about 0.2 to 3 ⁇ m.
  • the width of the bank opening is preferably about 10 to 200 ⁇ m, more preferably about 30 to 200 ⁇ m, and still more preferably about 50 to 100 ⁇ m.
  • the length of the opening of the bank is preferably about 10 to 400 ⁇ m, more preferably about 20 to 200 ⁇ m, and still more preferably about 50 to 200 ⁇ m.
  • the inclination angle of the bank is preferably about 10 to 100 °, more preferably about 10 to 90 °, and still more preferably about 10 to 80 °.
  • the method of manufacturing a light emitting device is a step of forming a light emitting layer by supplying an ink as described above onto a support to form a coated film, and drying the coated film (hereinafter also referred to as "light emitting layer forming step" )have.
  • the support is the hole transport layer 5 or the electron transport layer 7 in the configuration shown in FIG. 1, but it differs depending on the light emitting element to be manufactured.
  • the support in the case of producing a light emitting device composed of an anode, a hole transport layer, a light emitting layer and a cathode, the support is a hole transport layer or a cathode.
  • the support In the case of producing a light emitting device composed of an anode, a hole injection layer, a light emitting layer, an electron injection layer and a cathode, the support is a hole injection layer or an electron injection layer.
  • the support may be an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer or a cathode.
  • the support is preferably an anode, a hole injection layer or a hole transport layer, more preferably a hole injection layer or a hole transport layer, and still more preferably a hole transport layer.
  • the light emitting layer 6 is formed according to the method for forming a light emitting layer of the present invention.
  • the method of forming the light emitting layer includes the following: [1] a first step of preparing the ink as described above, [2] a second step of forming a coating of the ink on the support, and [3] the first And [4] a fourth step of further removing the dispersion medium from the coating film at a second pressure.
  • an ink is prepared by dispersing particles of nanocrystals carrying a dispersant in a dispersion medium.
  • a commercially available ink having such a configuration may be purchased.
  • a support Prior to the second step, a support is prepared.
  • the anode 2, the hole injection layer 4 and the hole transport layer 5 (support) are sequentially or the cathode 3, the electron injection layer 8 and the electron transport layer 7 (support) by the method as described above.
  • the above-mentioned bank may be formed on the support. By forming the bank, the light emitting layer 6 can be formed only at a desired position on the support.
  • the ink is supplied to the support (the hole transport layer 5 or the electron transport layer 7) by various coating methods as described above to form a coating film on the support.
  • ink is intermittently discharged from a nozzle hole of a droplet discharge head onto a support in a predetermined pattern.
  • drawing patterning can be performed with a high degree of freedom.
  • the piezoelectric droplet discharge method the selectivity of the dispersion medium can be enhanced, and the heat load on the ink can be reduced.
  • the ejection amount of the ink is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 pL / time, more preferably 1 to 30 pL / time, and still more preferably 1 to 20 pL / time.
  • the opening diameter of the nozzle hole is preferably about 5 to 50 ⁇ m, and more preferably about 10 to 30 ⁇ m.
  • the temperature for forming the coating film is not particularly limited, but is preferably about 10 to 50 ° C., more preferably about 15 to 40 ° C., and still more preferably about 15 to 30 ° C. By discharging droplets at such a temperature, crystallization of various components (such as nanocrystals, dispersants, charge transport materials, and the like) contained in the ink can be suppressed.
  • the relative humidity at the time of forming the coating film is not particularly limited, but is preferably about 0.01 ppm to 80%, more preferably about 0.05 ppm to 60%, and more preferably 0.1 ppm to 15 % Is more preferable, 1 ppm to 1% is particularly preferable, and 5 to 100 ppm is most preferable. It is preferable from the control of the conditions at the time of forming a coating film becoming easy for relative humidity to be more than the said lower limit. On the other hand, it is preferable from the ability to reduce the moisture content adsorbed to the coating film which may exert a bad influence on the light emitting layer 6 obtained as relative humidity is below the said upper limit.
  • the dispersion medium is removed from the coating (drying of the coating). Since the first pressure is a mild pressure, the dispersion medium can be slowly removed from the coating by adjusting the drying temperature of the coating. Therefore, the smoothness of the obtained light emitting layer 6 can be maintained.
  • particles (nanocrystals) are present uniformly and densely. Therefore, the light emission characteristics (low voltage drive, long luminance half life) of the light emitting layer (light emitting element) can be improved.
  • the first pressure may be about 1 to 500 Pa, but is preferably about 1 to 350 Pa, and more preferably about 1 to 200 Pa.
  • the pressure reduction rate in this step [3] is preferably about 1.7 ⁇ 10 2 to 1.7 ⁇ 10 3 Pa, and about 2 ⁇ 10 2 to 1.5 ⁇ 10 3 Pa More preferable. Thereby, the coating film can be dried more slowly.
  • the time for maintaining the inside of the chamber at the first pressure is set to 2 minutes or more, preferably about 3 to 30 minutes, and more preferably about 5 to 20 minutes.
  • the coating can be dried slowly and reliably, that is, the dispersion medium can be removed.
  • the smoothness of the light emitting layer 6 can be further improved.
  • the temperature (drying temperature) at which the pressure is maintained at the first pressure is not particularly limited, but is preferably about room temperature (25 ° C.) to 60 ° C., and more preferably about 30 to 50 ° C. By setting to such a drying temperature, the coating film can be more slowly dried in combination with the effect of the mild first pressure.
  • the pressure may be reduced to a predetermined first pressure in the range of 1 to 500 Pa, and then held at a constant first pressure for 2 minutes or more, or in the range of 1 to 500 Pa The first pressure may be maintained for 2 minutes or more while being lowered.
  • the second pressure may be lower than the first pressure, but is preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or less, and more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less.
  • the predetermined time (drying time) is also not particularly limited, but is preferably about 2 to 30 minutes, and more preferably about 3 to 20 minutes.
  • the temperature (drying temperature) at which the pressure is maintained at the second pressure is not particularly limited, but is preferably about room temperature (25 ° C.) to about 150 ° C., and more preferably about 30 to 100 ° C. By setting such a drying temperature, the coating film can be more reliably dried in combination with the effect of the second pressure lower than the first pressure.
  • the present step [4] may be held at a constant second pressure for a predetermined time, or may be held for a predetermined time while lowering the second pressure in a specific temperature range. You may hold it.
  • this invention is not limited to the structure of embodiment mentioned above.
  • one or more steps for any desired purpose may be added to the method of forming a light emitting layer and the method of manufacturing a light emitting device of the present invention.
  • Example 3 Production of Light Emitting Element (Example 1) First, a positive photoresist to which a fluorine surfactant was added was spin-coated on a glass substrate (40 mm ⁇ 70 mm) patterned with ITO in stripes. Thereafter, for the positive photoresist, by photolithography patterning, banks each defining a pixel of 300 ⁇ m long and 100 ⁇ m wide (vertical pitch 350 ⁇ m, horizontal pitch 150 ⁇ m) were formed. Thus, a banked support was obtained. The thickness of the bank was measured using an optical interference surface shape measuring apparatus (manufactured by Ryoka System Co., Ltd.) to confirm that a bank having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed.
  • an optical interference surface shape measuring apparatus manufactured by Ryoka System Co., Ltd.
  • the hole injection layer is PEDOT / PSS (CLEVIOUS P JET)
  • the hole transport layer is a tetralin solution of 1.0% by mass of TFB
  • the light emitting layer is the ink obtained above. It formed.
  • the light emitting layer was formed through the first drying step and the second drying step as follows.
  • the banked support on which the coating was formed was housed in a chamber, and the pressure in the chamber was reduced to 500 Pa (first pressure). Note that the pressure reduction rate at the time of pressure reduction in the chamber was 1 ⁇ 10 3 Pa / sec. Thereafter, the chamber was kept at room temperature (25 ° C.) and 500 Pa for 5 minutes. This removed the ⁇ -decanolactone from the coating.
  • the pressure in the chamber was reduced to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa (second pressure). Note that the pressure reduction rate at the time of pressure reduction in the chamber was 1 ⁇ 10 3 Pa / sec. Thereafter, the chamber was held at 40 ° C. and 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa for 10 minutes. This further removed the ⁇ -decanolactone from the coating.
  • the support formed up to the light emitting layer was conveyed to a vacuum deposition machine, and an electron transport layer of 40 nm, an electron injection layer of 0.5 nm, and a cathode of 100 nm were sequentially formed by vapor deposition.
  • the electron transporting layer was formed using TPBI
  • the electron injecting layer was formed using lithium fluoride
  • the cathode was formed using aluminum.
  • the support formed up to the cathode was transported to a glove box, and the sealing glass coated with the epoxy resin was attached to the support. Thus, a light emitting element was manufactured.
  • Examples 2 to 20, Comparative Examples 1 to 3 A light emitting device was manufactured in the same manner as Example 1, except that the conditions (pressure, holding time) of the first drying step and the second drying step were changed as shown in Tables 1 to 4.
  • Comparative example 4 A light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the second drying step was omitted.
  • the light emitting device obtained in each example was able to reduce the driving voltage and improve the luminance half life.
  • setting the first pressure of the first drying step to 1 to 500 Pa allows the light emitting layer to maintain smoothness by slowly and sufficiently removing the dispersion medium from the coating film. As a result, it is considered that this is because particles (nanocrystals) are uniformly and densely distributed in the light emitting layer.
  • the first pressure in the first drying step was set to less than 1 Pa as in Comparative Example 2, the driving voltage of the light emitting element was reduced, and the luminance half life could not be improved.
  • the driving voltage of the light emitting element can be further reduced and the luminance half life can be further improved by lengthening the time for which the first pressure is maintained in the first drying step.
  • the driving voltage is reduced and the luminance half life is improved. I could not.
  • the second drying step is essential, and the second pressure is further lowered to lower the effect. Was able to improve.
  • the driving voltage of the light emitting element can be further reduced and the luminance half life can be further improved by prolonging the time for which the second pressure is maintained in the drying process of Title 2.
  • the second pressure was 7 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa, no further increase in the effect could be expected even if the holding time was 30 minutes or more.
  • Example 5 Influence by difference in type of dispersion medium (Examples 21 to 25) An ink was prepared and a light emitting device was manufactured in the same manner as Example 15 except that the dispersion medium was changed as shown in Table 5. Further, with respect to the obtained light emitting element, evaluation of the drive voltage and the light emission lifetime was performed in the same manner as described above. The evaluation results are shown in Table 5.
  • the light emitting device obtained by changing the dispersion medium also had better driving voltage and light emitting life than the light emitting device obtained in Comparative Example 1.
  • a polar compound as a dispersion medium rather than a low polarity compound such as diphenyl ether, it is presumed that aggregation of nanocrystals is suppressed and better results are obtained.
  • the present invention provides an ink comprising a semiconductor nanocrystal having a light-emitting property, a particle composed of a dispersant supported by the semiconductor nanocrystal, and a dispersion medium having a boiling point of 200 ° C. or higher at atmospheric pressure. And the step of: supplying the ink to a support to form a coating on the support; and storing the support on which the coating is formed in a chamber; Reducing the pressure to a first pressure of 500 Pa and holding the pressure at the first pressure for 2 minutes or more to remove the dispersion medium from the coating, and secondly, the chamber is lower than the first pressure And reducing the pressure to the second pressure and further removing the dispersion medium from the coating film, and the light emitting layer is formed.
  • Light emitting layer and light emitting element excellent in characteristics It is possible to provide a method for producing.

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Abstract

発光特性に優れる発光層および発光素子を製造する方法を提供する。 本発明の発光層の形成方法は、発光性を有する半導体ナノ結晶と、該半導体ナノ結晶に担持された分散剤とから構成された粒子と、大気圧下における沸点が200℃以上である分散媒とを含むインクを用意する工程と、前記インクを支持体に供給して、前記支持体上に塗膜を形成する工程と、前記塗膜が形成された前記支持体をチャンバ内に収容し、前記チャンバ内を1~500Paの第1の圧力に減圧するとともに、該第1の圧力に2分間以上保持して、前記塗膜から前記分散媒を除去する工程と、前記チャンバ内を前記第1の圧力より低い第2の圧力に減圧するとともに、該第2の圧力に所定の時間保持して、前記塗膜から前記分散媒をさらに除去する工程とを有する。

Description

発光層の形成方法および発光素子の製造方法
 本発明は、発光層の形成方法および発光素子の製造方法に関する。
 LEDや有機EL素子などの電界発光を利用した素子は、各種表示装置等の光源として広く利用されている。近年では、発光材料に量子ドットや量子ロッドなどの発光性を有する半導体ナノ結晶を用いた発光素子が注目されている。半導体ナノ結晶から得られる発光は、有機EL素子よりスペクトル幅が小さく、色域が広がるため、色再現性に優れる。また、かかる発光素子の発光層は、半導体ナノ結晶を分散媒に分散させたインクを塗布して塗膜を形成し、この塗膜を乾燥することにより得られる。
 発光層(発光素子)の良好な発光特性を得るためには、発光層中において半導体ナノ結晶が均一かつ緻密に存在することが重要となる。例えば、特許文献1には、ドライポンプとターボ分子ポンプとを用いることにより、2段階での減圧で塗膜を乾燥している。しかしながら、特許文献1に記載の乾燥方法では、ドライポンプによる比較的低い減圧度で塗膜を乾燥する時間が短過ぎる。
 そのため、ターボ分子ポンプによる高度の減圧により、塗膜中から分散媒が急激に除去され、その平滑性が損なわれる。そのため、塗膜中で半導体ナノ結晶が凝集して、十分な発光特性を有する発光層(発光素子)を得ることができない。
特開2010-80167号公報
 本発明の目的は、発光特性に優れる発光層および発光素子を製造する方法を提供することにある。
 このような目的は、下記の(1)~(6)の本発明により達成される。
 (1) 発光性を有する半導体ナノ結晶と、該半導体ナノ結晶に担持された分散剤とから構成された粒子と、大気圧下における沸点が200℃以上である分散媒とを含むインクを用意する工程と、
 前記インクを支持体に供給して、前記支持体上に塗膜を形成する工程と、
 前記塗膜が形成された前記支持体をチャンバ内に収容し、前記チャンバ内を1~500Paの第1の圧力に減圧するとともに、該第1の圧力に2分間以上保持して、前記塗膜から前記分散媒を除去する工程と、
 前記チャンバ内を前記第1の圧力より低い第2の圧力に減圧するとともに、該第2の圧力に所定の時間保持して、前記塗膜から前記分散媒をさらに除去する工程とを有することを特徴とする発光層の形成方法。
 (2) 前記第1の圧力に保持する際の温度は、室温~60℃である上記(1)に記載の発光層の形成方法。
 (3) 前記第2の圧力は、5×10-2Pa以下である上記(1)または(2)に記載の発光層の形成方法。
 (4) 前記第2の圧力に保持する際の温度は、室温~150℃である上記(1)から(3)のいずれかに記載の発光層の形成方法。
 (5) 前記所定の時間は、2~30分間である上記(1)から(4)のいずれかに記載の発光層の形成方法。
 (6) 上記(1)から(5)のいずれかの発光層の形成方法により発光層を形成する工程と、
 該発光層を形成する工程の前または後に、陽極または陰極を形成する工程とを有することを特徴とする発光素子の製造方法。
 本発明によれば、発光特性に優れる発光層および発光素子を製造することができる。
本発明の発光素子の製造方法により製造される発光素子の一実施形態を示す断面図である。
 以下、本発明の発光層の製造方法および発光素子の製造方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
 <インク>
 本発明で用いられるインクは、発光性を有する半導体ナノ結晶と、該半導体ナノ結晶に担持された分散剤とから構成された粒子と、この粒子を分散する分散媒とを含有する。
 なお、インクは、必要に応じて、例えば、電荷輸送材料、界面活性剤等を含有してもよい。
 <<粒子>>
 粒子は、半導体ナノ結晶と、この半導体ナノ結晶に担持された分散剤とから構成されている。半導体ナノ結晶(以下、単に「ナノ結晶」と言うこともある。)は、励起光を吸収して蛍光または燐光を発光するナノサイズの結晶体(ナノ結晶粒子)であり、例えば、透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡によって測定される最大粒子径が100nm以下である結晶体である。
 ナノ結晶は、例えば、所定の波長の光エネルギーや電気エネルギーにより励起され、蛍光または燐光を発することができる。
 ナノ結晶は、605~665nmの波長範囲に発光ピークを有する光(赤色光)を発する赤色発光性の結晶であってよく、500~560nmの波長範囲に発光ピークを有する光(緑色光)を発する緑色発光性の結晶であってよく、420~480nmの波長範囲に発光ピークを有する光(青色光)を発する青色発光性の結晶であってもよい。また、一実施形態において、インクは、これらのナノ結晶のうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。
 なお、ナノ結晶の発光ピークの波長は、例えば、紫外可視分光光度計を用いて測定される蛍光スペクトルまたは燐光スペクトルにおいて確認することできる。
 赤色発光性のナノ結晶は、665nm以下、663nm以下、660nm以下、658nm以下、655nm以下、653nm以下、651nm以下、650nm以下、647nm以下、645nm以下、643nm以下、640nm以下、637nm以下、635nm以下、632nm以下または630nm以下の波長範囲に発光ピークを有することが好ましく、628nm以上、625nm以上、623nm以上、620nm以上、615nm以上、610nm以上、607nm以上または605nm以上の波長範囲に発光ピークを有することが好ましい。
 これらの上限値および下限値は、任意に組み合わせることができる。なお、以下の同様の記載においても、個別に記載した上限値および下限値は任意に組み合わせ可能である。
 緑色発光性のナノ結晶は、560nm以下、557nm以下、555nm以下、550nm以下、547nm以下、545nm以下、543nm以下、540nm以下、537nm以下、535nm以下、532nm以下または530nm以下の波長範囲に発光ピークを有することが好ましく、528nm以上、525nm以上、523nm以上、520nm以上、515nm以上、510nm以上、507nm以上、505nm以上、503nm以上または500nm以上の波長範囲に発光ピークを有することが好ましい。
 青色発光性のナノ結晶は、480nm以下、477nm以下、475nm以下、470nm以下、467nm以下、465nm以下、463nm以下、460nm以下、457nm以下、455nm以下、452nm以下または450nm以下の波長範囲に発光ピークを有することが好ましく、450nm以上、445nm以上、440nm以上、435nm以上、430nm以上、428nm以上、425nm以上、422nm以上または420nm以上の波長範囲に発光ピークを有することが好ましい。
 ナノ結晶が発する光の波長(発光色)は、井戸型ポテンシャルモデルのシュレディンガー波動方程式の解によれば、ナノ結晶のサイズ(例えば、粒子径)に依存するが、ナノ結晶が有するエネルギーギャップにも依存する。そのため、構成材料およびサイズを変更することにより、ナノ結晶の発光色を選択(調節)することができる。
 ナノ結晶は、半導体材料で構成されていればよく、各種構造とすることができる。例えば、ナノ結晶は、第1の半導体材料で構成されるコアのみから構成されてもよく、第1の半導体材料で構成されるコアと、このコアの少なくとも一部を被覆し、第1の半導体材料と異なる第2の半導体材料で構成されるシェルとを有する構成でもよい。換言すれば、ナノ結晶の構造は、コアのみからなる構造(コア構造)であってよく、コアとシェルとからなる構造(コア/シェル構造)であってもよい。
 また、ナノ結晶は、第2の半導体材料で構成されるシェル(第1のシェル)の他に、このシェルの少なくとも一部を被覆し、第1および第2の半導体材料と異なる第3の半導体材料で構成されるシェル(第2のシェル)をさらに有していてもよい。換言すれば、ナノ結晶の構造は、コアと第1のシェルと第2のシェルとからなる構造(コア/シェル/シェル構造)であってもよい。
 さらに、コアおよびシェルのそれぞれは、2種以上の半導体材料を含む混晶(例えば、CdSe+CdS、CIS+ZnS等)で構成されてもよい。
 ナノ結晶は、II-VI族半導体、III-V族半導体、I-III-VI族半導体、IV族半導体およびI-II-IV-VI族半導体からなる群より選択される少なくとも1種の半導体材料で構成されることが好ましい。
 具体的な半導体材料としては、例えば、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、CdHgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb;SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、Si、Ge、SiC、SiGe、AgInSe、CuGaSe、CuInS、CuGaS、CuInSe、AgInS、AgGaSe、AgGaSおよびC等が挙げられる。
 半導体材料は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、InP、InAs、InSb、GaP、GaAs、GaSb、AgInS、AgInSe、AgInTe、AgGaS、AgGaSe、AgGaTe、CuInS、CuInSe、CuInTe、CuGaS、CuGaSe、CuGaTe、Si、C、GeおよびCuZnSnSからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
 これらの半導体材料で構成されるナノ結晶は、発光スペクトルの制御が容易であり、信頼性を確保しつつ、生産コストを低減し、量産性を向上させることができる。
 赤色発光性のナノ結晶としては、例えば、CdSeのナノ結晶;CdSeのロッド状のナノ結晶;CdSのシェルとCdSeのコアとを備えるロッド状のナノ結晶;CdSのシェルとZnSeのコアとを備えるロッド状のナノ結晶;CdSのシェルとCdSeのコアとを備えるナノ結晶;CdSのシェルとZnSeのコアとを備えるナノ結晶;ZnSのシェルとInPのコアとを備えるナノ結晶;ZnSのシェルとCdSeのコアとを備えるナノ結晶;CdSeとZnSとの混晶のナノ結晶;CdSeとZnSとの混晶のロッド状のナノ結晶;InPのナノ結晶;InPのロッド状のナノ結晶;CdSeとCdSとの混晶のナノ結晶;CdSeとCdSとの混晶のロッド状のナノ結晶;ZnSeとCdSとの混晶のナノ結晶;ZnSeとCdSとの混晶のロッド状のナノ結晶等が挙げられる。
 緑色発光性のナノ結晶としては、例えば、CdSeのナノ結晶;CdSeのロッド状のナノ結晶;ZnSのシェルとInPのコアとを備えるナノ結晶;ZnSのシェルとCdSeのコアとを備えるナノ結晶;CdSeとZnSとの混晶のナノ結晶;CdSeとZnSとの混晶のロッド状のナノ結晶等が挙げられる。
 青色発光性のナノ結晶としては、例えば、ZnSeのナノ結晶;ZnSeのロッド状のナノ結晶;ZnSのナノ結晶;ZnSのロッド状のナノ結晶;ZnSeのシェルとZnSのコアとを備えるナノ結晶;ZnSeのシェルとZnSのコアとを備えるロッド状のナノ結晶;CdSのナノ結晶;CdSのロッド状のナノ結晶等が挙げられる。
 なお、ナノ結晶は、同一の化学組成であっても、それ自体の平均粒子径を設計することにより、ナノ結晶から発光させるべき色を赤色にも緑色にも変更することができる。
 また、ナノ結晶は、それ自体として、人体等に対する悪影響が極力低いことが好ましい。したがって、カドミウム、セレン等が極力含まれないナノ結晶を選択して単独で用いるか、上記元素(カドミウム、セレン等)を含有するナノ結晶を用いる場合には、上記元素が極力少なくなるようにその他のナノ結晶と組み合わせて用いることが好ましい。
 ナノ結晶の形状は、特に限定されず、任意の幾何学的形状であってもよく任意の不規則な形状であってもよい。ナノ結晶の形状としては、例えば、球状、正四面体状、楕円体状、角錐形状、ディスク状、枝状、網状、ロッド状等が挙げられる。しかしながら、ナノ結晶の形状としては、方向性の少ない形状(例えば、球状、正四面体状等)が好ましい。かかる形状のナノ結晶を用いることにより、インクの均一性および流動性をより高めることができる。
 ナノ結晶の平均粒子径(体積平均径)は、40nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、20nm以下であることがさらに好ましい。かかる平均粒子径を有するナノ結晶は、所望の波長の光を発し易いことから好ましい。
 また、ナノ結晶の平均粒子径(体積平均径)は、1nm以上であることが好ましく、1.5nm以上であることがより好ましく、2nm以上であることがさらに好ましい。かかる平均粒子径を有するナノ結晶は、所望の波長の光を発し易いのみならず、インクへの分散性および保存安定性を向上させ得ることからも好ましい。
 なお、ナノ結晶の平均粒子径(体積平均径)は、透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡により測定し、体積平均径を算出することにより得られる。
 ところで、ナノ結晶は、配位サイトとなりうる表面原子を有するため、高い反応性を有している。ナノ結晶は、このような高い反応性を有することや、一般の顔料に比べ大きい表面積を有することから、凝集を起こし易い。
 ナノ結晶は、量子サイズ効果によって発光を生じる。このため、ナノ結晶は、凝集すると消光現象が生じ、蛍光量子収率の低下を招き、輝度および色再現性が低下する。すなわち、本発明のようなナノ結晶を分散媒に分散してなるインクは、有機発光材料を溶媒に溶解してなるインクと異なり、凝集による発光特性の低下を生じ易い。このため、本発明のインクでは、ナノ結晶の分散安定性を確保する観点からの調製が重要となる。
 <<分散剤>>
 このようなことから、本発明では、ナノ結晶の表面に分散媒と相溶性のある分散剤(有機リガンド)が担持(保持)されて、換言すれば、ナノ結晶の表面が分散剤によって不活性化されている。この分散剤の存在により、ナノ結晶のインク中での分散安定性を向上させることができる。
 なお、分散剤は、ナノ結晶の表面に、例えば、共有結合、配位結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス結合等により担持されている。本明細書中において、「担持」とは、分散剤がナノ結晶の表面に吸着、付着または結合された状態を総称する用語である。また、分散剤は、ナノ結晶の表面から脱離することができ、ナノ結晶による担持とナノ結晶からの脱離とが平衡状態となり、これらを繰り返すことができる。
 分散剤は、ナノ結晶のインク中での分散安定性を向上させ得る化合物であれば、特に限定されない。分散剤は、低分子分散剤と高分子分散剤とに分類される。本明細書中において、「低分子」とは、重量平均分子量(Mw)が5,000以下の分子を意味し、「高分子」とは、重量平均分子量(Mw)が5,000超の分子を意味する。
 なお、本明細書中において、「重量平均分子量(Mw)」は、ポリスチレンを標準物質としたゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)を用いて測定された値を採用するものとする。
 低分子分散剤としては、例えば、オレイン酸;リン酸トリエチル、TOP(トリオクチルフォスフィン)、TOPO(トリオクチルフォスフィンオキサイド)、ヘキシルホスホン酸(HPA)、テトラデシルホスホン酸(TDPA)、オクチルホスフィン酸(OPA)のようなリン原子含有化合物;オレイルアミン、オクチルアミン、トリオクチルアミン、ヘキサデシルアミンのような窒素原子含有化合物;1-デカンチオール、オクタンチオール、ドデカンチオール、アミルスルフィドのような硫黄原子含有化合物等が挙げられる。
 高分子分散剤としては、例えば、ナノ結晶の表面に担持し得る官能基を有する高分子化合物を用いることができる。
 このような官能基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、リン酸基、リン酸エステル基、ホスホン酸基、ホスホン酸エステル基、ホスフィン酸基、ホスフィン酸エステル基、チオール基、チオエーテル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、ヒドロキシル基、エーテル基、イミダゾリル基、トリアジニル基、ピロリドニル基、イソシアヌル酸基、ホウ酸エステル基、ボロン酸基等が挙げられる。
 これらの中でも、複数の官能基を組み合わせ、ナノ結晶への担持能力を高めた高分子化合物を合成し易い点から、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、カルボン酸エステル基、ヒドロキシル基、エーテル基が、単独であっても十分なナノ結晶への担持能力を有する点から、リン酸基、リン酸エステル基、ホスホン酸基、ホスホン酸エステル基、カルボン酸基が好ましい。
 さらに、インク中で適切にナノ結晶への高い担持能力を有する点から、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、リン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基がより好ましい。
 1級アミノ基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリアルキレングリコールアミン、ポリエステルアミン、ウレタン変性ポリエステルアミン、ポリアルキレングリコールジアミン、ポリエステルジアミン、ウレタン変性ポリエステルジアミンのような直鎖型アミン、(メタ)アクリル系重合体の側鎖にアミノ基を有する櫛型ポリアミン等が挙げられる。
 2級アミノ基を有する高分子分散剤としては、例えば、多数の2級アミノ基を有する直鎖型ポリエチレンイミン骨格を含む主鎖と、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリウレタン等の側鎖とを有する櫛型ブロックコポリマー等が挙げられる。
 3級アミノ基を有する高分子分散剤としては、例えば、トリ(ポリアルキレングリコール)アミンのような星型アミン等が挙げられる。
 また、1級アミノ基、2級アミノ基および3級アミノ基を有する高分子分散剤としては、例えば、特開2008-037884号公報、特開2008-037949号公報、特開2008-03818号公報、特開2010-007124号公報に記載された直鎖型または多分岐型ポリエチレンイミンブロックとポリエチレングリコールブロックとを有する高分子化合物等が挙げられる。
 リン酸基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリアルキレングリコールモノリン酸エステル、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルモノリン酸エステル、パーフルオロアルキルポリオキシアルキレンリン酸エステル、パーフルオロアルキルスルホンアミドポリオキシアルキレンリン酸エステル、アシッドホスホキシエチルモノ(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシプロピルモノ(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシポリオキシアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートのようなモノマーから得られるホモポリマーまたはこのモノマーとその他のコモノマーとから得られるコポリマー;特許4697356号公報に記載された方法で得られるリン酸基を有する(メタ)アクリル重合体等が挙げられる。
 なお、リン酸基を有する高分子分散剤は、アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物を反応させることで塩を形成させ、pHを調整することも可能である。
 ホスホン酸基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリアルキレングリコールモノアルキルホスホン酸エステル、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルホスホン酸エステル、パーフルオロアルキルポリオキシアルキレンアルキルホスホン酸エステル、パーフルオロアルキルスルホンアミドポリオキシアルキレンアルキルホスホン酸エステル、ポリエチレンホスホン酸;ビニルホスホン酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホン酸、(メタ)アクリロイルオキシプロピルホスホン酸、(メタ)アクリロイルオキシポリオキシアルキレングリコールホスホン酸のようなモノマーから得られるホモポリマーまたはこのモノマーとその他のコモノマーとから得られるコポリマー等が挙げられる。
 なお、ホスホン酸基を有する高分子分散剤は、アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物を反応させることで塩を形成させ、pHを調整することも可能である。
 ホスフィン酸基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリアルキレングリコールジアルキルホスフィン酸エステル、パーフルオロアルキルポリオキシアルキレンジアルキルホスフィン酸エステル、パーフルオロアルキルスルホンアミドポリオキシアルキレンジアルキルホスフィン酸エステル、ポリエチレンホスフィン酸;ビニルホスフィン酸、(メタ)アクリロイルオキシジアルキルホスフィン酸、(メタ)アクリロイルオキシポリオキシアルキレングリコールジアルキルホスフィン酸のようなモノマーから得られるホモポリマーまたはこのモノマーとその他のコモノマーとから得られるコポリマー等が挙げられる。 なお、ホスフィン酸基を有する高分子分散剤は、アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物を反応させることで塩を形成させ、pHを調整することも可能である。
 チオール基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリビニルチオール、ポリアルキレングリコールエチレンチオール等が挙げられる。
 チオエーテル基を有する高分子分散剤としては、例えば、特開2013-60637号公報に記載されたメルカプトプロピオン酸とグリシジル変性ポリアルキレングリコールとを反応させて得られるポリアルキレングリコールチオエーテル等が挙げられる。
 スルホン酸基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリアルキレングリコールモノアルキルスルホン酸エステル、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルスルホン酸エステル、パーフルオロアルキルポリオキシアルキレンアルキルスルホン酸エステル、パーフルオロアルキルスルホンアミドポリオキシアルキレンアルキルスルホン酸エステル、ポリエチレンスルホン酸;ビニルスルホン酸、(メタ)アクリロイルオキシアルキルスルホン酸、(メタ)アクリロイルオキシポリオキシアルキレングリコールスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸のようなモノマーから得られるホモポリマーまたはこのモノマーとその他のコモノマーとから得られるコポリマー等が挙げられる。
 なお、スルホン酸基を有する高分子分散剤は、アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物を反応させることで塩を形成させ、pHを調整することも可能である。
 カルボン酸基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリアルキレングリコールカルボン酸、パーフルオロアルキルポリオキシアルキレンカルボン酸、ポリエチレンカルボン酸、ポリエステルモノカルボン酸、ポリエステルジカルボン酸、ウレタン変性ポリエステルモノカルボン酸、ウレタン変性ポリエステルジカルボン酸;ビニルカルボン酸、(メタ)アクリロイルオキシアルキルカルボン酸、(メタ)アクリロイルオキシポリオキシアルキレングリコールカルボン酸のようなモノマーから得られるホモポリマーまたはこのモノマーとその他のコモノマーとから得られるコポリマー等が挙げられる。
 なお、カルボン酸基を有する高分子分散剤は、アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物を反応させることで塩を形成させ、pHを調整することも可能である。
 エステル基を有する高分子分散剤は、前記カルボン酸基を有する高分子分散剤に、例えばモノアルキルアルコールを脱水縮合させることにより得ることができる。
 ピロリドニル基を有する高分子分散剤としては、例えば、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。
 なお、特定の官能基を有する高分子分散剤は、合成品であっても市販品であってもよい。
 市販品としては、例えば、ビックケミー社製のDISPERBYKシリーズに含まれるDISPERBYK-102、DISPERBYK-103、DISPERBYK-108、DISPERBYK-109、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-118、DISPERBYK-140、DISPERBYK-145、DISPERBYK-161、DISPERBYK-164、DISPERBYK-168、DISPERBYK-168、DISPERBYK-180、DISPERBYK-182、DISPERBYK-184、DISPERBYK-185、DISPERBYK-190、DISPERBYK-191、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2008、DISPERBYK-2009、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2012、DISPERBYK-2013、DISPERBYK-2022、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2050、DISPERBYK-2060、DISPERBYK-9070、DISPERBYK-9077;エボニック社製のTEGO Dispersシリーズに含まれるTEGO Dispers 610、TEGO Dispers 630、TEGO Dispers 650、TEGO Dispers 651、TEGO Dispers 652、TEGO Dispers 655、TEGO Dispers 660C、TEGO Dispers 662C、TEGO Dispers 670、TEGO Dispers 685、TEGO Dispers 700、TEGO Dispers 710、TEGO Dispers 715W、TEGO Dispers 740W、TEGO Dispers 750W、TEGO Dispers 752W、TEGO Dispers 755W、TEGO Dispers 760W;BASF社製のEFKAシリーズに含まれるEFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-4010、EFKA-4050、EFKA-4055、EFKA-4020、EFKA-4015、EFKA-4060、EFKA-4300、EFKA-4330、EFKA-4400、EFKA-4406、EFKA-4510、EFKA-4800;日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSEシリーズに含まれるSOLSPERS-3000、SOLSPERS-9000、SOLSPERS-16000、SOLSPERS-17000、SOLSPERS-18000、SOLSPERS-13940、SOLSPERS-20000、SOLSPERS-24000、SOLSPERS-32550、SOLSPERS-71000;味の素ファインテクノ社製のアジスパーシリーズに含まれるアジスパー(AJISPUR)PB-821、アジスパーPB-822、アジスパーPB-823;楠本化成製のDISPARLONシリーズに含まれるDISPARLON DA325、DISPARLON DA375、DISPARLON DA1800、DISPARLON DA7301;共栄社化学社製のフローレンシリーズに含まれるフローレン(FLORENE)DOPA-17HF、フローレンDOPA-15BHF、フローレンDOPA-33、フローレンDOPA-44等が挙げられる。
 なお、これら高分子分散剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 以上のような分散剤は、その分子のほぼ全体がナノ結晶に接触した状態で担持されていてもよいし、その分子の一部のみがナノ結晶に接触した状態で担持されていてもよい。いずれの状態であっても、分散剤は、ナノ結晶を安定的に分散媒に分散させる分散機能を好適に発揮する。
 かかる観点から、分散剤の重量平均分子量(Mw)は、50,000以下であることが好ましく、100~50,000程度であることがより好ましい。なお、低分子分散剤のうち重合体でない化合物の質量を表す場合には、「重量平均分子量」に代えて「分子量」を用いる。
 前記下限値以上の重量平均分子量を有する分散剤は、ナノ結晶に対する担持能力に優れるため、インク中におけるナノ結晶の分散安定性を十分に確保することができる。一方、前記上限値以下の重量平均分子量を有する分散剤は、その単位重量あたりの官能基数が十分であり、結晶性が高くなり過ぎないため、インク中におけるナノ結晶の分散安定性を高めることができる。また、分散剤の重量平均分子量が高か過ぎないため、得られる発光層において電荷移動が阻害されることも防止または抑制することができる。
 ナノ結晶に対する分散剤(特に、高分子分散剤)の量は、ナノ結晶100質量%に対して50質量%以下であることが好ましい。これにより、ナノ結晶に分散剤を担持させる際に、ナノ結晶の表面に不要な有機物が残留または析出し難い。このため、分散剤による層が電荷の移動を阻害する絶縁層となり難く、発光特性の悪化を防止することができる。
 一方、ナノ結晶に対する分散剤の量は、ナノ結晶100質量%に対して1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。これにより、インク中におけるナノ結晶の十分な分散安定性を保持することができる。
 <<電荷輸送材料>>
 電荷輸送材料は、通常、発光層に注入された正孔および電子を輸送する機能を有する。
 電荷輸送材料は、正孔および電子を輸送する機能を有するものであれば、特に限定されない。電荷輸送材料は、高分子電荷輸送材料と低分子電荷輸送材料とに分類される。
 高分子電荷輸送材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリ(9-ビニルカルバゾール)(PVK)のようなビニル重合体;ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン](poly-TPA)、ポリフルオレン(PF)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン(Poly-TPD)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-コ-(4,4’-(N-(-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)](TFB)、ポリフェニレンビニレン(PPV)のような共役系化合物重合体、これらのモノマー単位を含む共重合体等が挙げられる。
 低分子電荷輸送材料としては、特に限定されないが、例えば、4,4’-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル(CBP)、9,9’-(p-tert-ブチルフェニル)-3,3-ビスカルバゾール、1,3-ジカルバゾリルベンゼン(mCP)、4,4’-ビス(9-カルバゾリル)-2,2’-ジメチルビフェニル(CDBP)、N,N’-ジカルバゾリル-1,4-ジメチルベンゼン(DCB)、5,11-ジフェニル-5,11-ジハイドロインドロ[3,2-b]カルバゾールのようなカルバゾール誘導体;ビス(2-メチル-8-キノリノレート)-4-(フェニルフェノラト)アルミニウム(BAlq)のようなアルミニウム錯体、2,7-ビス(ジフェニルホスフィンオキシド)-9,9-ジメチルフルオレン(P06)のようなホスフィンオキシド誘導体;3,5-ビス(9-カルバゾリル)テトラフェニルシラン(SimCP)、1,3-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH3)のようなシラン誘導体;4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(α―NPD)のようなトリフェニルアミン誘導体、9-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-9H-カルバゾール、9-(2,6-ジフェニルピリミジン-4-イル)-9H-カルバゾールのような複素環誘導体、これらの化合物の誘導体等が挙げられる。
 <<界面活性剤>>
 界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、炭化水素系界面活性剤等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、電荷をトラップし難いことから、シリコーン系界面活性剤および/または炭化水素系界面活性剤が好ましい。
 シリコーン系界面活性剤および炭化水素系界面活性剤としては、低分子型または高分子型の界面活性剤を用いることができる。
 これらの具体例としては、例えば、ビックケミー社製のBYKシリーズ、日信化学工業株式会社製のサーフィノール等が挙げられる。これらの中でも、インクを塗布した際に平滑性の高い塗膜が得られることから、有機変性シロキサンからなるシリコーン系界面活性剤を好適に用いることができる。
 <<分散媒>>
 このような分散剤を担持したナノ結晶からなる粒子が分散媒に分散されている。
 分散媒としては、特に限定されないが、例えば、芳香族炭化水素化合物、芳香族エステル化合物、芳香族エーテル化合物、芳香族ケトン化合物、脂肪族炭化水素化合物、脂肪族エステル化合物、脂肪族エーテル化合物、脂肪族ケトン化合物、アルコール化合物、アミド化合物、他の化合物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 芳香族炭化水素化合物としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、メシチレン、tert-ブチルベンゼン、インダン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、1、2、3、4-テトラヒドロナフタレン、ナフタレン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、1-メチルナフタレン、ビフェニル、2-エチルナフタレン、1-エチルナフタレン、オクチルベンゼン、ジフェニルメタン、1,4-ジメチルナフタレン、ノニルベンゼン、イソプロピルビフェニル、3-エチルビフェニル、ドデシルベンゼン等が挙げられる。
 芳香族エステル化合物としては、酢酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、プロピオン酸フェニル、安息香酸イソプロピル、4-メチル安息香酸メチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸イソペンチル、エチル p-アニセート、フタル酸ジメチル等が挙げられる。
 芳香族エーテル化合物としては、ジメトキシベンゼン、メトキシトルエン、エチルフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、4-メチルアニソール、2,6-ジメチルアニソール、エチルフェニルエーテル、プロピルフェニルエーテル、2,5-ジメチルアニソール、3,5-ジメチルアニソール、4-エチルアニソール、2,3-ジメチルアニソール、ブチルフェニルエーテル、p-ジメトキシベンゼン、p-プロピルアニソール、m-ジメトキシベンゼン、2-メトキシ安息香酸メチル、1,3-ジプロポキシベンゼン、ジフェニルエーテル、1-メトキシナフタレン、3-フェノキシトルエン、2-エトキシナフタレン、1-エトキシナフタレン等が挙げられる。
 芳香族ケトン化合物としては、アセトフェノン、プロピオフェノン、4’-メチルアセトフェノン、4’-エチルアセトフェノン、ブチルフェニルケトン等が挙げられる。
 脂肪族炭化水素化合物としては、ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等が挙げられる。
 脂肪族エステル化合物としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、酢酸ヘキシル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、アミルバレラート、エチルレブリレート、γ-バレロラクトン、オクタン酸エチル、γ-ヘキサラクトン、イソアミルヘキサネート、アミルヘキサネート、酢酸ノニル、デカン酸メチル、グルタル酸ジエチル、γ-ヘプタラクトン、ε-カプロラクトン、オクタラクトン、炭酸プロピレン、γ-ノナノラクトン、ヘキサン酸ヘキシル、アジピン酸ジイソプロピル、δ-ノナノラクトン、グリセロール三酢酸、δ-デカノラクトン、アジピン酸ジプロピル、δ-ウンデカラクトン、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,3-ブタンジオールジアセテート、1,4-ブタンジオールジアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等が挙げられる。
 脂肪族エーテル化合物としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジヘプチルエーテル、ジオクチルエーテル等が挙げられる。
 脂肪族ケトン化合物としては、ジイソブチルケトン、シクロヘプタノン、イソホロン、6-ウンデカノン等が挙げられる。
 アルコール化合物としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1-ヘプタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、プロピレングリコ-ル、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチル 3-ヒドロキシヘキサネート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、シクロヘキサノール、2-ブトキシエタノール等が挙げられる。
 アミド化合物としてはN,N-ジメチルアセトアミド、2-ピロリドン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
 他の化合物としては、水、ジメチルスルホキシド、アセトン、クロロホルム、塩化メチレン等が挙げられる。
 以上のような分散媒の25℃における粘度は、1~20mPa・s程度であることが好ましく、1.5~15mPa・s程度であることがより好ましく、2~10mPa・s程度であることがさらに好ましい。分散媒の常温下における粘度が前記範囲であれば、インクを液滴吐出法により吐出する場合には、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出された液滴が主滴と小液滴とに分離される現象(サテライト現象)の発生を防止または抑制することができる。このため、液滴の被着体に対する着弾精度を向上させることができる。
 本発明のインクにおいて、ナノ結晶を含む粒子が酸素や水等により失活して、安定的に機能しない可能性がある場合、当該インクを調製する際に、溶存気体や水分を出来るだけ除去した分散媒を用いたり、インクを調製した後に、インク中から溶存酸素や水分を出来るだけ除去する後処理を行うことが好ましい。この後処理としては、例えば、脱気処理、不活性ガスを飽和または過飽和させる処理、加熱処理、乾燥剤を通過させて行う脱水処理等が挙げられる。
 なお、インク中の溶存酸素や水分は、200ppm以下にすることが好ましく、100ppm以下にすることがより好ましく、10ppm以下にすることがさらに好ましい。
 インク中に含まれる粒子の量は、50質量%以下であることが好ましく、0.01~30質量%程度であることがより好ましく、0.1~10質量%程度であることがさらに好ましい。インク中に含まれる粒子の量を前記範囲に設定することにより、インクを液滴吐出法により吐出する場合には、その吐出安定性をより向上させることができる。また、粒子(ナノ結晶)同士が凝集し難くなり、得られる発光層の発光効率を高めることもできる。
 ここで、粒子の質量は、ナノ結晶の質量とこのナノ結晶に担持された分散剤の質量との合計値を指す。
 なお、本明細書中において、「インク中に含まれる粒子の量」とは、インクが粒子と分散媒とから構成される場合、粒子と分散媒との合計を100質量%としたときの、粒子の質量%を指し、インクが粒子、粒子以外の不揮発成分および分散媒で構成される場合、粒子と不揮発成分と分散媒との合計を100質量%としたときの、粒子の質量%を指す。
 本発明では、大気圧(1気圧)下における沸点(以下、単に「沸点」とも言う。)が200℃以上の分散剤を用いる。このような温度範囲の沸点を有する分散媒は蒸発(気化)し難い。このため、かかる分散媒を含有するインクを用いることにより、インクを液滴吐出法により吐出する場合には、インクが液滴吐出ヘッドのノズル孔付近で乾燥することが好適に防止され、ノズル孔が目詰まりしない。その結果、インクの吐出安定性が長期にわたって維持され、発光層の形成効率を向上させることができる。
 分散媒の沸点は、200℃以上であればよいが、200~340℃程度であることが好ましく、210~320℃程度であることがより好ましい。このような温度範囲の沸点を有する分散媒を用いることにより、前記効果をより向上させることができる。
 特に、極性基を有する極性化合物を含む分散媒を用いることが好ましい。極性化合物は、極性基においてナノ結晶への高い吸着力を示す。このため、極性化合物は、ナノ結晶の表面に吸着(溶媒和)し、インク中でのナノ結晶の分散性を高める機能、すなわち、一種の分散剤としての機能を発揮する。したがって、極性化合物を用いることにより、インクの保存安定性を向上させることができる。
 分散媒中に含まれる極性化合物の量は、20~80質量%程度であることが好ましく、30~70質量%程度であることがより好ましい。これにより、インク中に含まれる極性化合物の量を適度に設定することができる。このため、発光層を形成する際に塗膜を乾燥すると、極性化合物が発光層中から十分に除去される。このため、発光層(発光素子)の発光寿命を向上させることができる。特に、インク中に含まれる粒子の量との関係を適切に調整することで、その効果がより顕著となる。
 極性化合物が有する極性基としては、例えば、水酸基、カルボニル基、チオール基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。これらの中でも、極性基は、水酸基およびカルボニル基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの極性基は、ナノ結晶に対する親和性が特に高いことから好ましい。
 したがって、極性化合物は、安息香酸メチル、安息香酸エチル、プロピオン酸フェニル、安息香酸イソプロピル、4-メチル安息香酸メチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸イソペンチル、エチル p-アニセート、フタル酸ジメチルのような芳香族エステル化合物;アセトフェノン、プロピオフェノン、4’-メチルアセトフェノン、4’-エチルアセトフェノン、ブチルフェニルケトンのような芳香族ケトン化合物;酢酸ヘキシル、乳酸イソアミル、アミルバレラート、エチルレブリレート、γ-バレロラクトン、オクタン酸エチル、γ-ヘキサラクトン、イソアミルヘキサネート、アミルヘキサネート、酢酸ノニル、デカン酸メチル、グルタル酸ジエチル、γ-ヘプタラクトン、ε-カプロラクトン、オクタラクトン、炭酸プロピレン、γ-ノナノラクトン、ヘキサン酸ヘキシル、アジピン酸ジイソプロピル、δ-ノナノラクトン、グリセロール三酢酸、δ-デカノラクトン、δ-ウンデカラクトン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,3-ブタンジオールジアセテート、1,4-ブタンジオールジアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートのような脂肪族エステル化合物;イソホロン、6-ウンデカノンのような脂肪族ケトン化合物;ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチル 3-ヒドロキシヘキサネート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールのようなアルコール化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。これらの極性化合物を用いることにより、発光層(発光素子)の発光寿命をさらに向上させることができる。
 なお、ナノ結晶に担持させる分散剤の重量平均分子量は、100~10,000程度であることが好ましく、250~5,000程度であることが好ましい。このような重量平均分子量の分散剤は、ナノ結晶から脱離し易いため、一般に、分散剤として使用可能な化合物の種類が限られる。極性化合物を含む分散媒を用いれば、仮に、インク中でナノ結晶から分散剤が脱離した場合でも、それを補完するように極性化合物がナノ結晶に吸着して、分散剤様に振る舞う。したがって、インクの保存安定性を確保することができる。一方で、発光層を形成する際には、塗膜中から確実に分散剤が除去されるため、発光層(発光素子)の発光寿命を延長させることができる。
 <発光素子>
 本発明の発光素子は、陽極および陰極(一対の電極)と、これらの間に設けられ、本発明のインクの乾燥物で構成された発光層と、発光層と陽極および陰極の少なくとも一方の電極との間に設けられた電荷輸送層とを備えている。
 なお、電荷輸送層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層からなる群より選択される少なくとも1層を含むことが好ましい。また、本発明の発光素子は、さらに、封止部材等を備えてもよい。
 図1は、本発明の発光素子の一実施形態を示す断面図である。
 なお、図1では、便宜上、各部の寸法およびそれらの比率を誇張して示し、実際とは異なる場合がある。また、以下に示す材料、寸法等は一例であって、本発明は、それらに限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更することが可能である。
 以下では、説明の都合上、図1の上側を「上側」または「上方」と、上側を「下側」または「下方」と言う。また、図1では、図面が煩雑になることを避けるため、断面を示すハッチングの記載を省略している。
 図1に示す発光素子1は、陽極2と、陰極3と、陽極2と陰極3との間に、陽極2側から順次積層された正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、電子輸送層7および電子注入層8とを有している。
 以下、各層について順次説明する。
 [陽極2]
 陽極2は、外部電源から発光層6に向かって正孔を供給する機能を有する。
 陽極2の構成材料(陽極材料)としては、特に限定されないが、例えば、金(Au)のような金属、ヨウ化銅(CuI)のようなハロゲン化金属、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)のような金属酸化物等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 陽極2の厚さは、特に制限されないが、10~1,000nm程度であることが好ましく、10~200nm程度であることがより好ましい。
 陽極2は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法のような乾式成膜法により形成することができる。この際、フォトリソグラフィー法やマスクを用いた方法により、所定のパターンを有する陽極2を形成してもよい。
 [陰極3]
 陰極3は、外部電源から発光層6に向かって電子を供給する機能を有する。
 陰極3の構成材料(陰極材料)としては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、銀、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、希土類金属等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 陰極3の厚さは、特に限定されないが、0.1~1,000nm程度であることが好ましく、1~200nm程度であることがより好ましい。
 陰極3は、例えば、蒸着法やスパッタリング法のような乾式成膜法により形成することができる。
 [正孔注入層4]
 正孔注入層4は、陽極2から供給された正孔を受け取り、正孔輸送層5に注入する機能を有する。なお、正孔注入層4は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略することもできる。
 正孔注入層4の構成材料(正孔注入材料)としては、特に限定されないが、例えば、銅フタロシアニンのようなフタロシアニン化合物;4,4’,4’’-トリス[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミンのようなトリフェニルアミン誘導体;1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル、2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノ-キノジメタンのようなシアノ化合物;酸化バナジウム、酸化モリブデンのような金属酸化物;アモルファスカーボン;ポリアニリン(エメラルディン)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT-PSS)、ポリピロールのような高分子等が挙げられる。
 これらの中でも、正孔注入材料としては、高分子であることが好ましく、PEDOT-PSSであることがより好ましい。
 また、上述の正孔注入材料は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 正孔注入層4の厚さは、特に限定されないが、0.1~500mm程度であることが好ましく、1~300nm程度であることがより好ましく、2~200nm程度であることがさらに好ましい。
 正孔注入層4は、単層構成であっても、2層以上が積層された積層構成であってもよい。
 このような正孔注入層4は、湿式成膜法または乾式成膜法により形成することができる。
 正孔注入層4を湿式成膜法で形成する場合には、通常、上述の正孔注入材料を含有するインクを各種塗布法により塗布し、得られた塗膜を乾燥する。塗布法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法、キャスト法、LB法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ノズルプリント印刷法等が挙げられる。
 一方、正孔注入層4を乾式成膜法で形成する場合には、真空蒸着法、スパッタリング法等を好適に用いることができる。
 [正孔輸送層5]
 正孔輸送層5は、正孔注入層4から正孔を受け取り、発光層6まで効率的に輸送する機能を有する。また、正孔輸送層4は、電子の輸送を防止する機能を有していてもよい。なお、正孔輸送層5は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略することもできる。
 正孔輸送層5の構成材料(正孔輸送材料)としては、特に限定されないが、例えば、TPD(N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’ジアミン)、α-NPD(4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル)、m-MTDATA(4、4’,4’’-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)のような低分子トリフェニルアミン誘導体;ポリビニルカルバゾール;ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン](poly-TPA)、ポリフルオレン(PF)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン(Poly-TPD)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-コー(4,4’-(N-(sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン))(TFB)、ポリフェニレンビニレン(PPV)のような共役系化合物重合体;およびこれらのモノマー単位を含む共重合体等が挙げられる。
 これらの中でも、正孔輸送材料としては、トリフェニルアミン誘導体、置換基が導入されたトリフェニルアミン誘導体を重合することにより得られた高分子化合物であることが好ましく、置換基が導入されたトリフェニルアミン誘導体を重合することにより得られた高分子化合物であることがより好ましい。
 また、上述の正孔輸送材料は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 正孔輸送層5の厚さは、特に限定されないが、1~500nm程度であることが好ましく、5~300nm程度であることがより好ましく、10~200nm程度であることがさらに好ましい。
 正孔輸送層5は、単層構成であっても、2層以上が積層された積層構成であってもよい。
 このような正孔輸送層5は、湿式成膜法または乾式成膜法により形成することができる。
 正孔輸送層5を湿式成膜法で形成する場合には、通常、上述の正孔輸送材料を含有するインクを各種塗布法により塗布し、得られた塗膜を乾燥する。塗布法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法、キャスト法、LB法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ノズルプリント印刷法等が挙げられる。
 一方、正孔輸送層5を乾式成膜法で形成する場合には、真空蒸着法、スパッタリング法等を好適に用いることができる。
 [電子注入層8]
 電子注入層8は、陰極3から供給された電子を受け取り、電子輸送層7に注入する機能を有する。なお、電子注入層8は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略することもできる。
 電子注入層8の構成材料(電子注入材料)としては、特に制限されないが、例えば、LiO、LiO、NaS、NaSe、NaOのようなアルカリ金属カルコゲナイド;CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSeのようなアルカリ土類金属カルコゲナイド;CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaClのようなアルカリ金属ハライド;8-ヒドロキシキノリノラトリチウム(Liq)のようなアルカリ金属塩;CaF、BaF、SrF、MgF、BeFのようなアルカリ土類金属ハライド等が挙げられる。
 これらの中でも、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属ハライド、アルカリ金属塩であることが好ましい。
 また、上述の電子注入材料は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 電子注入層8の厚さは、特に限定されないが、0.1~100nm程度であることが好ましく、0.2~50nm程度であることがより好ましく、0.5~10nm程度であることがさらに好ましい。
 電子注入層8は、単層構成であっても、2層以上が積層された積層構成であってもよい。
 このような電子注入層8は、湿式成膜法または乾式成膜法により形成することができる。
 電子注入層8を湿式成膜法で形成する場合には、通常、上述の電子注入材料を含有するインクを各種塗布法により塗布し、得られた塗膜を乾燥する。塗布法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法、キャスト法、LB法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ノズルプリント印刷法等が挙げられる。
 一方、電子注入層8を乾式成膜法で形成する場合には、真空蒸着法、スパッタリング法等が適用されうる。
 [電子輸送層7]
 電子輸送層7は、電子注入層8から電子を受け取り、発光層6まで効率的に輸送する機能を有する。また、電子輸送層7は、正孔の輸送を防止する機能を有していてもよい。なお、電子輸送層7は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略することもできる。
 電子輸送層7の構成材料(電子輸送材料)としては、特に制限されないが、例えば、トリス(8-キノリラート)アルミニウム(Alq3)、トリス(4-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム(Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム(BeBq2)、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(p-フェニルフェノラート)アルミニウム(BAlq)、ビス(8-キノリノラート)亜鉛(Znq)のようなキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体;ビス[2-(2’-ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラート]亜鉛(Zn(BOX)2)のようなベンズオキサゾリン骨格を有する金属錯体;ビス[2-(2’-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラート]亜鉛(Zn(BTZ)2)のようなベンゾチアゾリン骨格を有する金属錯体;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(PBD)、3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール(TAZ)、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(OXD-7)、9-[4-(5-フェニル-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル)フェニル]カルバゾール(CO11)のようなトリまたはジアゾール誘導体;2,2’,2’’-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール)(TPBI)、2-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール(mDBTBIm-II)のようなイミダゾール誘導体;キノリン誘導体;ペリレン誘導体;4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BPhen)のようなピリジン誘導体;ピリミジン誘導体;トリアジン誘導体;キノキサリン誘導体;ジフェニルキノン誘導体;ニトロ置換フルオレン誘導体;酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO)のような金属酸化物等が挙げられる。
 これらの中でも、電子輸送材料としては、イミダゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、金属酸化物(無機酸化物)であることが好ましい。
 また、上述の電子輸送材料は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 電子輸送層7の厚さは、特に限定されないが、5~500nm程度であることが好ましく、5~200nm程度であることがより好ましい。
 電子輸送層7は、単層であっても、2以上が積層されたものであってもよい。
 このような電子輸送層7は、湿式成膜法または乾式成膜法により形成することができる。
 電子輸送層7を湿式成膜法で形成する場合には、通常、上述の電子輸送材料を含有するインクを各種塗布法により塗布し、得られた塗膜を乾燥する。塗布法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法、キャスト法、LB法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ノズルプリント印刷法等が挙げられる。
 一方、電子輸送層7を乾式成膜法で形成する場合には、真空蒸着法、スパッタリング法等が適用されうる。
 [発光層6]
 発光層6は、発光層6に注入された正孔および電子の再結合により生じるエネルギーを利用して発光を生じさせる機能を有する。
 発光層6は、本発明のインクの乾燥物で構成される。したがって、発光層6中には、ナノ結晶が均一に分散して存在するため、発光層6は、優れた発光効率を有する。
 発光層6の厚さは、特に限定されないが、1~100nm程度であることが好ましく、1~50nm程度であることがより好ましい。
 発光層8は、本発明のインクを各種塗布法により塗布し、得られた塗膜を乾燥する。塗布法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット印刷法(ピエゾ方式またはサーマル方式の液滴吐出法)、スピンコート法、キャスト法、LB法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ノズルプリント印刷法等が挙げられる。
 ここで、ノズルプリント印刷法とは、インクをノズル孔から液柱としてストライプ状に塗布する方法である。
 本発明のインクは、インクジェット印刷法により好適に塗布することができる。特に、本発明のインクは、ピエゾ方式のインクジェット印刷法により塗布することが好ましい。これにより、インクを吐出する際の熱負荷を小さくすることができ、粒子(ナノ結晶)自体に不具合が発生し難い。したがって、本発明のインクの塗布に用いる好適な装置は、ピエゾ方式のインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンターである。
 なお、発光素子1は、さらに、例えば、正孔注入層4、正孔輸送層5および発光層6を区画するバンク(隔壁)を有していてもよい。
 バンクの高さは、特に限定されないが、0.1~5μm程度であることが好ましく、0.2~4μm程度であることがより好ましく、0.2~3μm程度であることがさらに好ましい。
 バンクの開口の幅は、10~200μm程度であることが好ましく、30~200μm程度であることがより好ましく、50~100μm程度であることがさらに好ましい。
 バンクの開口の長さは、10~400μm程度であることが好ましく、20~200μm程度であることがより好ましく、50~200μm程度であることがさらに好ましい。
 また、バンクの傾斜角度は、10~100°程度であることが好ましく、10~90°程度であることがより好ましく、10~80°程度であることがさらに好ましい。
 <発光素子の製造方法>
 発光素子の製造方法は、前述したようなインクを支持体上に供給して塗膜を形成し、塗膜を乾燥することにより発光層を形成する工程(以下、「発光層形成工程」とも称する)を有している。
 支持体は、図1に示す構成では、正孔輸送層5または電子輸送層7であるが、製造目的の発光素子によって異なる。
 例えば、陽極、正孔輸送層、発光層および陰極で構成される発光素子を製造する場合には、支持体は、正孔輸送層または陰極である。また、陽極、正孔注入層、発光層、電子注入層および陰極で構成される発光素子を製造する場合には、支持体は、正孔注入層または電子注入層である。
 このように、支持体としては、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層または陰極であり得る。なお、支持体は、好ましくは陽極、正孔注入層または正孔輸送層であり、より好ましくは正孔注入層または正孔輸送層であり、さらに好ましくは正孔輸送層である。
 発光層形成工程では、本発明の発光層の形成方法に従って、発光層6が形成される。
 この発光層の形成方法は、[1]前述したようなインクを用意する第1の工程と、[2]支持体上にインクの塗膜を形成する第2の工程と、[3]第1の圧力で塗膜から分散媒を除去する第3の工程と、[4]第2の圧力で塗膜から分散媒をさらに除去する第4の工程とを有している。
 [1] 第1の工程
 まず、分散剤を担持したナノ結晶からなる粒子を分散媒に分散させることにより、インクを調製する。なお、かかる構成の市販のインクを購入するようにしてもよい。
 [2] 第2の工程
 この第2の工程に先立って、支持体を用意する。本実施形態では、前述したような方法で、陽極2、正孔注入層4および正孔輸送層5(支持体)を順に、または陰極3、電子注入層8および電子輸送層7(支持体)を順に積層する。
 なお、支持体には、前述したようなバンクを形成してもよい。バンクを形成することにより、支持体上の所望の箇所にのみ発光層6を形成することができる。
 次に、前述したような各種塗布法により、インクを支持体(正孔輸送層5または電子輸送層7)に供給して、支持体上に塗膜を形成する。
 例えば、液滴吐出法では、インクを液滴吐出ヘッドのノズル孔から間欠的に支持体上に所定のパターンで吐出する。液滴吐出法によれば、高い自由度で描画パターニングを行うことができる。中でも、ピエゾ方式の液滴吐出法によれば、分散媒の選択性を高めることができるとともに、インクに対する熱負荷を低減することができる。
 この際、インクの吐出量は、特に限定されないが、1~50pL/回であることが好ましく、1~30pL/回であることがより好ましく、1~20pL/回であることがさらに好ましい。
 また、ノズル孔の開口径は、5~50μm程度であることが好ましく、10~30μm程度であることがより好ましい。これにより、ノズル孔の目詰まりを防止しつつ、吐出精度を高めることができる。
 塗膜を形成する際の温度は、特に限定されないが、10~50℃程度であることが好ましく、15~40℃程度であることがより好ましく、15~30℃程度であることがさらに好ましい。かかる温度で液滴を吐出するようにすれば、インク中に含まれる各種成分((ナノ結晶、分散剤、電荷輸送材料等)の結晶化を抑制することができる。
 また、塗膜を形成する際の相対湿度も、特に限定されないが、0.01ppm~80%程度であることが好ましく、0.05ppm~60%程度であることがより好ましく、0.1ppm~15%程度であることがさらに好ましく、1ppm~1%程度であることが特に好ましく、5~100ppm程度であることが最も好ましい。
 相対湿度が前記下限値以上であると、塗膜を形成する際の条件の制御が容易となることから好ましい。一方、相対湿度が前記上限値以下であると、得られる発光層6に悪影響を及ぼし得る塗膜に吸着する水分量を低減することができることから好ましい。
 [3] 第3の工程(第1の乾燥工程)
 次に、塗膜が形成された支持体をチャンバ(図示せず)内に収容し、チャンバ内を1~500Paの第1の圧力に減圧するとともに、この第1の圧力に2分間以上保持して、塗膜から分散媒を除去(塗膜を乾燥)する。
 第1の圧力は、穏和な圧力であるので、塗膜の乾燥温度を調整することにより、塗膜から緩徐に分散媒を除去することができる。このため、得られる発光層6の平滑性を維持することができる。平滑性の高い発光層6中では、粒子(ナノ結晶)が均一かつ緻密に存在する。このため、発光層(発光素子)の発光特性(低電圧駆動、長い輝度半減寿命)を向上させることができる。
 なお、第1の圧力は、1~500Pa程度であればよいが、1~350Pa程度であることが好ましく、1~200Pa程度であることがより好ましい。
 また、本工程[3]における減圧レートは、1.7×10~1.7×10Pa程度であることが好ましく、2×10~1.5×10Pa程度であることがより好ましい。これにより、塗膜をより緩徐に乾燥することができる。
 特に、本発明では、チャンバ内を第1の圧力に維持する時間を、2分間以上、好ましくは3~30分間程度、より好ましくは5~20分間程度に設定する。このように、十分な時間をかければ、塗膜の乾燥温度が低くとも、塗膜を緩徐かつ確実に乾燥すること、すなわち分散媒を除去することができる。また、塗膜を緩徐に乾燥すれば、発光層6の平滑性をより向上させることができる。
 第1の圧力に保持する際の温度(乾燥温度)は、特に限定されないが、室温(25℃)~60℃程度であることが好ましく、30~50℃程度であることがより好ましい。このような乾燥温度に設定することにより、温和な第1の圧力による効果と相俟って、塗膜をより緩徐に乾燥することができる。
 なお、本工程[3]は、1~500Paの範囲の所定の第1の圧力に減圧した後、一定の第1の圧力で2分間以上保持するようにしてもよいし、1~500Paの範囲で第1の圧力を低下させつつ2分間以上保持するようにしてもよい。
 [4]第4の工程(第2の乾燥工程)
 その後、チャンバ内を第1の圧力より低い第2の圧力に減圧するとともに。この第2の圧力に所定の時間保持して、塗膜から分散媒をさらに除去する。これにより、塗膜中に残存する分散媒をより確実に除去することができる。
 第2の圧力は、第1の圧力より低ければよいが、5×10-2Pa以下であることが好ましく、1×10-3~8×10-3Pa以下であることがより好ましい。
 また、所定の時間(乾燥時間)も、特に限定されないが、2~30分間程度であることが好ましく、3~20分間程度であることがより好ましい。
 このような条件で第2の乾燥工程を行うことにより、発光層6中に残存する分散媒の量を極めて少なくすることができる。
 第2の圧力に保持する際の温度(乾燥温度)は、特に限定されないが、室温(25℃)~150℃程度であることが好ましく、30~100℃程度であることがより好ましい。このような乾燥温度に設定することにより、第1の圧力より低い第2の圧力による効果と相俟って、塗膜をより確実に乾燥することができる。
 本工程[4]も前記工程[3]と同様に、一定の第2の圧力で所定の時間保持するようにしてもよいし、特定の温度範囲で第2の圧力を低下させつつ所定の時間保持するようにしてもよい。
 第1の乾燥工程および第2の乾燥工程を、以上のような乾燥条件で行うことにより、得られる発光層6中において粒子(ナノ結晶)を均一かつ緻密に分布させることができる。結果として、発光素子の低電圧駆動を実現することができる。また、分散媒のみならず、分散剤も確実に塗膜中から除去され、得られる発光層6は、実質的にナノ結晶のみから構成されるようになる。かかる発光層6は、その発光寿命を向上させることができる。
 以上、本発明の発光層の形成方法および発光素子の製造方法について説明したが、本発明は、前述した実施形態の構成に限定されるものではない。
 例えば、本発明の発光層の形成方法および発光素子の製造方法には、それぞれ任意の目的の1つ以上の工程が追加されてもよい。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 1.粒子の取出し
 粒子を含有するトルエン溶液(5mg/mL、Aldrich社製;製品番号776785-5ML)に、ヘキサンを加え、遠心分離した後、粒子を含む沈殿物を濾取した。なお、粒子は、ZnSのシェルとInPのコアとを備えるナノ結晶と、それに担持されたオレイルアミンとからなる。
 なお、沈殿物から複数のサンプルを取り出し、各サンプルを熱分解質量計で燃焼させ、その際の重量減少量を求めた。その結果、オレイルアミンの担持量は、ナノ結晶100質量%に対して10~30質量%程度であった。
 2.インクの調製
 1.0質量%になるように、得られた粒子を、δ-デカノラクトン(沸点267℃)に分散させることにより、インクを調製した。
 3.発光素子の製造
 (実施例1)
 まず、ITOがストライプ状にパターニングされたガラス基板(40mm×70mm)上に、フッ素界面活性剤を添加したポジ型フォトレジストをスピンコートした。その後、ポジ型フォトレジストに対して、フォトリソグラフィーによるパターニングにより、縦300μm、横100μm(縦ピッチ350μm、横ピッチ150μm)のピクセルを区画するバンクを形成した。これにより、バンク付き支持体を得た。
 なお、バンクの厚さを光干渉表面形状計測装置(株式会社菱化システム製)を用いて測定し、厚さ2.0μmのバンクが形成されていることを確認した。
 次に、インクジェットプリンター(DMP2831、カートリッジボックスDMC-11610、富士フイルム株式会社製)を用いて、バンク付き支持体のピクセル内に、45nmの正孔注入層と、30nmの正孔輸送層と、30nmの発光層とを順次を形成した。
 なお、正孔注入層は、PEDOT/PSS(CLEVIOUS P JET)を、正孔輸送層は、1.0質量%のTFBのテトラリン溶液を、発光層は、上記で得られたインクをそれぞれ用いて形成した。
 なお、発光層は、次のように、第1の乾燥工程および第2の乾燥工程を経て形成した。
 まず、インクを用いて、正孔輸送層上に塗膜を形成した。
 この塗膜が形成されたバンク付き支持体をチャンバ内に収容し、チャンバ内を500Pa(第1の圧力)に減圧した。なお、チャンバ内を減圧する際の減圧レートを1×10Pa/secとした。
 その後、チャンバ内を室温(25℃)、500Paにて5分間保持した。これにより、塗膜からδ-デカノラクトンを除去した。
 次いで、チャンバ内を8×10-3Pa(第2の圧力)に減圧した。なお、チャンバ内を減圧する際の減圧レートを1×10Pa/secとした。
 その後、チャンバ内を40℃、8×10-3Paにて10分間保持した。これにより、塗膜からδ-デカノラクトンをさらに除去した。
 次に、発光層まで形成された支持体を真空蒸着機に搬送し、40nmの電子輸送層と、0.5nmの電子注入層と、100nmの陰極とを蒸着により順次形成した。
 なお、電子輸送層は、TPBIを、電子注入層は、フッ化リチウムを、陰極は、アルミニウムをそれぞれ用いて形成した。
 さらに、陰極まで形成された支持体をグローブボックスに搬送し、エポキシ樹脂を塗布した封止ガラスを支持体に貼りあわせた。これにより、発光素子を製造した。
 (実施例2~実施例20、比較例1~比較例3)
 第1の乾燥工程および第2の乾燥工程の条件(圧力、保持時間)を表1~表4に示すように変更したこと以外は、前記実施例1と同様にして、発光素子を製造した。
 (比較例4)
 第2の乾燥工程を省略したこと以外は、前記実施例1と同様にして、発光素子を製造した。
 4.測定
 4-1.駆動電圧の評価
 各実施例および各比較例で得られた発光素子に電流を印加し、この際の駆動電圧を測定した。比較例1で得られた発光素子の駆動電圧を100%とし、比較例1以外で得られた発光素子の駆動電圧を相対値として求めた。なお、数値が小さいほど良好な結果であり、低電圧駆動が可能であることを示す。
 4-2.発光寿命の評価
 各実施例および各比較例で得られた発光素子に、フォトダイオード式寿命測定装置(システム技研株式会社製)を用いて、初期輝度が100cd/mとなるように電流を印加し、連続駆動させた。初期輝度が半減するまでの時間(輝度半減寿命)を測定し、比較例1で得られた発光素子の輝度半減寿命を100%とし、比較例1以外で得られた発光素子の輝度半減寿命を相対値として求めた。なお、数値が大きいほど良好な結果であり、耐久性に優れることを示す。
 これらの評価結果を表1~表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、各実施例で得られた発光素子は、駆動電圧を低下させ、輝度半減寿命を向上させることができた。これは、第1の乾燥工程の第1の圧力を1~500Paに設定することで、塗膜中から分散媒が緩徐かつ十分に除去されることで、発光層が平滑性を保持することができ、その結果、発光層中において粒子(ナノ結晶)が均一かつ緻密に分布するためであると考えられる。
 一方、比較例2のように、第1の乾燥工程の第1の圧力を1Pa未満に設定すると、発光素子の駆動電圧を低下させ、輝度半減寿命を向上させることができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、第1の乾燥工程において第1の圧力に保持する時間を長くすることにより、発光素子の駆動電圧をより低減させ、輝度半減寿命をより向上させることができた。
 一方、比較例3で得られた発光素子では、第1の乾燥工程が短過ぎ、第2の乾燥工程で塗膜が急激に乾燥される結果、駆動電圧を低下させ、輝度半減寿命を向上させることができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、発光素子の駆動電圧を低下させ、輝度半減寿命を向上させるためには、第2の乾燥工程が必須であり、また、第2の圧力をより低下させることでその効果を向上させることができた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、題2の乾燥工程において第2の圧力に保持する時間を長くすれば、発光素子の駆動電圧をより低下させ、輝度半減寿命をより向上させることができた。ただし、第2の圧力が7×10-3Paでは、保持時間を30分間以上としても、それ以上の効果の増大が期待できないようであった。
 5.分散媒の種類の違いによる影響
 (実施例21~実施例25)
 分散媒を表5に示すように変更したこと以外は、前記実施例15と同様にして、インクを調製し、発光素子を製造した。
 また、得られた発光素子について、前記と同様にして、駆動電圧および発光寿命の評価を行った。
 これらの評価結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示すように、分散媒を変更して得られた発光素子も、比較例1で得られた発光素子よりも駆動電圧および発光寿命が良好であった。特に、ジフェニルエーテルのような低極性化合物よりも極性化合物を分散媒に用いることにより、ナノ結晶の凝集が抑制され、より良好な結果が得られたものと推測される。
 本発明は、発光性を有する半導体ナノ結晶と、該半導体ナノ結晶に担持された分散剤とから構成された粒子と、大気圧下における沸点が200℃以上である分散媒とを含むインクを用意する工程と、前記インクを支持体に供給して、前記支持体上に塗膜を形成する工程と、前記塗膜が形成された前記支持体をチャンバ内に収容し、前記チャンバ内を1~500Paの第1の圧力に減圧するとともに、該第1の圧力に2分間以上保持して、前記塗膜から前記分散媒を除去する工程と、前記チャンバ内を前記第1の圧力より低い第2の圧力に減圧するとともに、該第2の圧力に所定の時間保持して、前記塗膜から前記分散媒をさらに除去する工程とを有することを特徴とする発光層の形成方法であるから、発光特性に優れる発光層および発光素子を製造する方法を提供することができる。
 1   発光素子
 2   陽極
 3   陰極
 4   正孔注入層
 5   正孔輸送層
 6   発光層
 7   電子輸送層
 8   電子注入層

Claims (6)

  1.  発光性を有する半導体ナノ結晶と、該半導体ナノ結晶に担持された分散剤とから構成された粒子と、大気圧下における沸点が200℃以上である分散媒とを含むインクを用意する工程と、
     前記インクを支持体に供給して、前記支持体上に塗膜を形成する工程と、
     前記塗膜が形成された前記支持体をチャンバ内に収容し、前記チャンバ内を1~500Paの第1の圧力に減圧するとともに、該第1の圧力に2分間以上保持して、前記塗膜から前記分散媒を除去する工程と、
     前記チャンバ内を前記第1の圧力より低い第2の圧力に減圧するとともに、該第2の圧力に所定の時間保持して、前記塗膜から前記分散媒をさらに除去する工程とを有することを特徴とする発光層の形成方法。
  2.  前記第1の圧力に保持する際の温度は、室温~60℃である請求項1に記載の発光層の形成方法。
  3.  前記第2の圧力は、5×10-2Pa以下である請求項1または2に記載の発光層の形成方法。
  4.  前記第2の圧力に保持する際の温度は、室温~150℃である請求項1から3のいずれかに記載の発光層の形成方法。
  5.  前記所定の時間は、2~30分間である請求項1から4のいずれかに記載の発光層の形成方法。
  6.  請求項1から5のいずれかの発光層の形成方法により発光層を形成する工程と、
     該発光層を形成する工程の前または後に、陽極または陰極を形成する工程とを有することを特徴とする発光素子の製造方法。
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