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WO2022003948A1 - 量子ドット分散液及びそれを用いた電界発光素子の製造方法 - Google Patents

量子ドット分散液及びそれを用いた電界発光素子の製造方法 Download PDF

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WO2022003948A1
WO2022003948A1 PCT/JP2020/026184 JP2020026184W WO2022003948A1 WO 2022003948 A1 WO2022003948 A1 WO 2022003948A1 JP 2020026184 W JP2020026184 W JP 2020026184W WO 2022003948 A1 WO2022003948 A1 WO 2022003948A1
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WO
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quantum dot
layer
dispersion liquid
electroluminescent element
phosphor particles
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PCT/JP2020/026184
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English (en)
French (fr)
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真樹 山本
一輝 後藤
裕真 矢口
惣一朗 荷方
佑子 小椋
雅典 田中
由香 高三潴
哲二 伊藤
幹大 ▲高▼▲崎▼
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Sharp Corp
NS Materials Inc
Original Assignee
Sharp Corp
NS Materials Inc
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Publication date
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Priority to US18/010,828 priority patent/US20230232647A1/en
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • HELECTRICITY
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    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots

Definitions

  • the present disclosure relates to a quantum dot dispersion liquid containing quantum dots (quantum dot phosphor particles) and a method for manufacturing an electroluminescent element using the same.
  • quantum dots quantum dot phosphor particles
  • An example of the electroluminescent device is a QLED (quantum dot light emitting diode).
  • the light emitting layer of the electroluminescent device is formed by applying a quantum dot dispersion liquid containing quantum dots (see, for example, Patent Document 1).
  • the quantum dot dispersion liquid When the quantum dot dispersion liquid is applied to form a light emitting layer, the quantum dot dispersion liquid is diluted so that the concentration of the quantum dots becomes the desired concentration in order to make the layer thickness of the light emitting layer a desired layer thickness. Is done.
  • the fluorescence quantum yield (PLQY) decreases as time passes after the quantum dot dispersion liquid is diluted.
  • the quantum dot dispersion is generally diluted immediately before forming the light emitting layer. Therefore, conventionally, since a step of diluting the quantum dot dispersion liquid is required in a series of manufacturing processes of the electric field light emitting element, the step of diluting the quantum dot dispersion liquid increases the tact time required for manufacturing the electric field light emitting element. It was one of the causes.
  • One aspect of the present disclosure has been made in view of the above problems, and provides a quantum dot dispersion liquid capable of suppressing a decrease in the fluorescence quantum yield after dilution of the quantum dot dispersion liquid as compared with the conventional case. With the goal.
  • Another object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing an electroluminescent device using the quantum dot dispersion liquid, which can shorten the tact time as compared with the conventional case.
  • the quantum dot dispersion liquid contains a quantum dot, a ligand, and a solvent, and the ligand is a functional group of at least one of an ester group and an ether group. It has a group and a thiol group, and the solvent is propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the method for manufacturing an electric field light emitting element is a method for manufacturing an electric field light emitting element provided with a quantum dot light emitting layer containing quantum dots, and the method is as follows.
  • the quantum dot light emitting layer forming step of forming the quantum dot light emitting layer by applying the quantum dot dispersion liquid containing the ligand and the solvent is included, and in the quantum dot light emitting layer forming step, the quantum dot light emitting layer is used as the quantum dot dispersion liquid.
  • the quantum dot dispersion liquid according to one aspect of the present disclosure is used.
  • a decrease in the fluorescence quantum yield after dilution of the quantum dot dispersion can be suppressed as compared with the conventional case, storage in a diluted state is possible, and a tact for manufacturing an electric field light emitting element. It is possible to provide a quantum dot dispersion liquid that can shorten the time as compared with the conventional case. Further, according to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a method for manufacturing an electroluminescent device using the quantum dot dispersion liquid, which can shorten the tact time as compared with the conventional case.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows typically the schematic structure of the electroluminescent element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the quantum dot dispersion liquid which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the electroluminescent element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows schematically the schematic structure of the main part of the display device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure for demonstrating one modification of the display device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure for demonstrating another modification of the display device of Embodiment 2.
  • It is a figure for demonstrating the display device of Embodiment 3.
  • It is a figure for demonstrating one modification of the display device of Embodiment 3.
  • An electric field light emitting element that emits light by applying a voltage to quantum dot phosphor particles (quantum dots: QD, also referred to as semiconductor nanoparticle phosphors) includes a quantum dot light emitting layer containing quantum dot phosphor particles. .. Such a quantum dot light emitting layer is produced by applying a quantum dot dispersion liquid containing quantum dot phosphor particles to the underlying layer.
  • quantum dot phosphor particles will be abbreviated as "QD phosphor particles". Further, the QD phosphor particles may be simply referred to as “quantum dots” or “QD”. Further, the description of "A to B" for the two numbers A and B shall mean “A or more and B or less” unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of an electroluminescent element 1 according to the present embodiment.
  • the electroluminescent element 1 shown in FIG. 1 is an element that emits light by applying a voltage to the QD phosphor particles.
  • Examples of the electroluminescent device 1 include a quantum dot light emitting diode (QLED).
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • the QD phosphor particles contained in the electroluminescent element 1 are blue QD phosphor particles.
  • the electric field light emitting element 1 is provided between an anode 12 (anode, first electrode), a cathode 17 (cathode, second electrode), and a QD layer 15 containing QD phosphor particles provided between the anode 12 and the cathode 17. It includes at least a functional layer including (quantum dot light emitting layer, blue quantum dot light emitting layer).
  • the layers between the anode 12 and the cathode 17 are collectively referred to as a functional layer.
  • the functional layer may be a single-layer type composed of only the QD layer 15 or a multi-layer type including a functional layer other than the QD layer 15.
  • Examples of the functional layer other than the QD layer 15 include a hole injection layer 13 (HIL), a hole transport layer 14 (HTL), an electron transport layer 16 (ETL), and the like.
  • the direction from the anode 12 to the cathode 17 in FIG. 1 is referred to as an upward direction, and the opposite direction is referred to as a downward direction.
  • the horizontal direction is a direction perpendicular to the vertical direction (the main surface direction of each part included in the electroluminescent element 1).
  • the vertical direction can also be said to be the normal direction of each of the above parts.
  • Each layer from the anode 12 to the cathode 17 is generally formed on a substrate as a support. Therefore, the electroluminescent element 1 may include a substrate as a support.
  • the electroluminescent device 1 shown in FIG. 1 has a substrate 11, an anode 12, a hole injection layer 13, a hole transport layer 14, a QD layer 15, an electron transport layer 16, and an electron transport layer 16 in the upward direction of FIG.
  • the cathode 17 has a structure in which the cathodes 17 are laminated in this order.
  • the configuration of the electroluminescent element 1 is not limited to the above configuration, and the cathode 17, the electron transport layer 16, the QD layer 15, the hole transport layer 14, the hole injection layer 13, and the hole injection layer 13 are placed on the substrate 11.
  • the anode 12 may have a structure in which the anodes 12 are laminated in this order.
  • the QD layer 15 is interposed between the anode 12 and the cathode 17.
  • the anode 12 and the cathode 17 are provided so as to sandwich the QD layer 15.
  • the electroluminescent device 1 may include an electron injection layer between the QD layer 15 and the cathode 17.
  • the electroluminescent device 1 may include an electron injection layer between the electron transport layer 16 and the cathode 17.
  • the substrate 11 is a support for forming each layer from the anode 12 to the cathode 17. As shown in FIG. 1, the substrate 11 supports the anode 12, the hole injection layer 13, the hole transport layer 14, the QD layer 15, the electron transport layer 16, and the cathode 17 above the anode 12.
  • the substrate 11 may be, for example, a glass substrate or a flexible substrate such as a plastic substrate.
  • the electroluminescent element 1 may be used as a light source for an electronic device such as a display device, for example.
  • the electroluminescent element 1 is, for example, a part of a display device, the substrate of the display device is used as the substrate 11. Therefore, the electroluminescent element 1 may be referred to as an electroluminescent element 1 including the substrate 11 or may be referred to as an electroluminescent element 1 without including the substrate 11.
  • the electroluminescent element 1 may itself include a substrate 11, and the substrate 11 included in the electroluminescent element 1 is an electronic device such as a display device provided with the electroluminescent element 1. It may be a substrate of.
  • the electroluminescent element 1 is, for example, a part of a display device, an array substrate on which a plurality of thin film transistors are formed may be used as the substrate 11.
  • the anode 12, which is the first electrode provided on the substrate 11 may be electrically connected to the thin film transistor of the array substrate.
  • the substrate 11 is provided with the electroluminescent element 1 for each pixel as a light source.
  • the red pixel (R pixel) is provided with an electroluminescent element (red electroluminescent element) that emits red light as a red light source.
  • the green pixel (G pixel) is provided with an electroluminescent element (green electroluminescent element) that emits green light as a green light source.
  • the blue pixel (B pixel) is provided with an electroluminescent element (blue electroluminescent element) that emits blue light as a blue light source. Therefore, the substrate 11 may be formed with a bank that partitions each pixel as a pixel separation film so that an electroluminescent element can be formed for each of these R pixels, G pixels, and B pixels. ..
  • the electroluminescent element 1 shown in FIG. 1 is a blue electroluminescent element using a QD layer 15 including blue quantum dots (blue QD phosphor particles)
  • the red electroluminescent element can be realized by providing the QD layer including the red quantum dots (red QD phosphor particles) as the QD layer 15.
  • the QD layer containing green quantum dots (green QD phosphor particles) as the QD layer 15, the green electroluminescent element can be realized.
  • the light emitted from the QD layer 15 is emitted downward (that is, the substrate 11 side).
  • the light emitted from the QD layer 15 is emitted upward (that is, on the side opposite to the substrate 11).
  • the double-sided electroluminescent element the light emitted from the QD layer 15 is emitted downward and upward.
  • the substrate 11 is composed of a translucent substrate made of a translucent material.
  • the substrate 11 may be made of a translucent material or a light-reflecting material.
  • the electrode on the light extraction surface side needs to have translucency.
  • the electrode on the side opposite to the light extraction surface may or may not have translucency.
  • the electroluminescent element 1 when the electroluminescent element 1 is a BE type electroluminescent element, the upper layer side electrode is a light reflecting electrode and the lower layer side electrode is a translucent electrode.
  • the electroluminescent element 1 is an TE-type electroluminescent element, the upper layer side electrode is a translucent electrode and the lower layer side electrode is a light reflecting electrode.
  • the light-reflecting electrode may be a laminate of a layer made of a translucent material and a layer made of a light-reflecting material.
  • the electroluminescent element 1 uses the anode 12 as the lower electrode and the cathode 17 as the upper electrode, and the blue light LB emitted from the QD layer 15 is emitted downward.
  • the anode 12 is used as a translucent electrode so that the blue light LB emitted from the QD layer 15 can pass through the anode 12.
  • the cathode 17 is used as a light-reflecting electrode so as to reflect the blue light LB emitted from the QD layer 15.
  • blue light LB is also simply abbreviated as "LB”.
  • Other members will be abbreviated in the same manner as appropriate.
  • the anode 12 is an electrode that supplies holes to the QD layer 15 by applying a voltage.
  • the anode 12 is made of, for example, a material having a relatively large work function. Examples of the material include tin-doped indium oxide (ITO), zinc-doped indium oxide (IZO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), gallium-doped zinc oxide (GZO), antimonated tin oxide (ATO), and the like. Only one kind of these materials may be used, or two or more kinds thereof may be mixed and used as appropriate.
  • the cathode 17 is an electrode that supplies electrons to the QD layer 15 by applying a voltage.
  • the cathode 17 is made of, for example, a material having a relatively small work function. Examples of the material include Al, silver (Ag), Ba, itterbium (Yb), calcium (Ca), lithium (Li) -Al alloy, Mg-Al alloy, Mg-Ag alloy, Mg-indium (In). Alloys and Al-aluminum oxide (Al 2 O 3 ) alloys can be mentioned.
  • a sputtering method for example, a film vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method, or a physical vapor deposition method (PVD) is used.
  • PVD physical vapor deposition method
  • the hole injection layer 13 is a layer that transports holes supplied from the anode 12 to the hole transport layer 14.
  • the hole injection layer 13 may be formed of an organic material or an inorganic material.
  • the organic material include a conductive polymer material.
  • the polymer material include poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and a composite of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PES).
  • PEDOT polystyrene sulfonic acid
  • the hole transport layer 14 is a layer that transports the holes supplied from the hole injection layer 13 to the QD layer 15.
  • the hole transport layer 14 may be formed of an organic material or an inorganic material.
  • the organic material include a conductive polymer material.
  • the polymer material include poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (4,4'-(N- (4-sec-butylphenyl) diphenylamine)). ] (TFB) and the like can be used. Only one kind of these polymer materials may be used, or two or more kinds may be mixed and used as appropriate.
  • the hole transport layer 14 is preferably formed so that the layer thickness is within the range of 10 nm or more and 57 nm or less. This makes it possible to obtain a higher EQE.
  • the hole injection layer 13 and the hole transport layer 14 for example, a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, a PVD, a spin coating method, or an inkjet method is used. If the hole transport layer 14 alone can sufficiently supply holes to the QD layer 15, the hole injection layer 13 may not be provided.
  • the electron transport layer 16 is a layer that transports electrons supplied from the cathode 17 to the QD layer 15.
  • the electron transport layer 16 may be formed of an organic material or an inorganic material.
  • the electron transport layer 16 may be used as an inorganic material, for example, Zn, magnesium (Mg), titanium (Ti), silicon (Si), tin (Sn), tungsten (W), and the like. It contains a metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of tantalum (Ta), barium (Ba), zirconium (Zr), aluminum (Al), yttrium (Y), and hafnium (Hf). May be good.
  • the electron transport layer 16 preferably contains ZnMgO. This makes it possible to obtain higher external quantum efficiency (EQE).
  • EQE external quantum efficiency
  • the electron transport layer 16 may be used as an organic material, for example, (i) 1,3,5-tris (1-phenyl-1H-benzoimidazol-2-yl) benzene. (TPBi), (ii) 3- (biphenyl-4-yl) -5- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ), (iii) vasofenantroline It may contain at least one compound selected from the group consisting of (Bphenyl) and (iv) tris (2,4,6-trimethyl-3- (pyridine-3-yl) phenyl) borane (3TPYMB). preferable.
  • the electron transport layer 16 is made of an organic material
  • a vacuum vapor deposition method may be used for film formation of the electron transport layer 16.
  • a spin coating method or an inkjet method may be used for film formation of the electron transport layer 16 as in the case where the material is an inorganic material.
  • the QD layer 15 coordinates with the QD phosphor particles (quantum dots) provided between the anode 12 and the cathode 17 and the surface of the QD phosphor particles to protect the surface of the QD phosphor particles.
  • the QD phosphor particles emit LB with the recombination of the holes supplied from the anode 12 and the electrons (free electrons) supplied from the cathode 17. That is, the QD layer 15 emits light by EL (electroluminescence). More specifically, the QD layer 15 emits light by the injection type EL.
  • a dispersion liquid (quantum dot dispersion liquid, liquid composition) in which QD phosphor particles and a ligand are dispersed in a dispersion medium by a solution method is placed on the base layer thereof (in the example shown in FIG. 1, positive). It is produced by applying it on the pore transport layer 14).
  • the dispersion liquid (hereinafter referred to as “QD dispersion liquid”) will be described in detail later together with the description of the QD phosphor particles and the ligand.
  • the QD layer 15 is preferably formed so that the layer thickness is, for example, 15 nm or more and 35 nm. This makes it possible to obtain a higher EQE.
  • a forward voltage is applied between the anode 12 and the cathode 17.
  • the anode 12 has a higher potential than the cathode 17.
  • (i) electrons can be supplied from the cathode 17 to the QD layer 15, and (ii) holes can be supplied from the anode 12 to the QD layer 15.
  • LB can be generated by the recombination of holes and electrons.
  • the application of the voltage may be controlled by a thin film transistor (TFT) (not shown).
  • TFT thin film transistor
  • a TFT layer containing a plurality of TFTs may be formed in the substrate 11.
  • the electroluminescent device 1 may be provided with a hole blocking layer (HBL) that suppresses the transport of holes as a functional layer.
  • HBL hole blocking layer
  • the hole blocking layer is provided between the anode 12 and the QD layer 15. By providing the hole blocking layer, the balance of carriers (that is, holes and electrons) supplied to the QD layer 15 can be adjusted.
  • the electroluminescent element 1 may be provided with an electron blocking layer (EBL) that suppresses the transport of electrons as a functional layer.
  • EBL electron blocking layer
  • the electron blocking layer is provided between the QD layer 15 and the cathode 17. By providing the electron blocking layer, the balance of carriers (that is, holes and electrons) supplied to the QD layer 15 can be adjusted.
  • the electroluminescent element 1 may be sealed after the film formation up to the cathode 17 is completed.
  • the sealing member for example, glass or plastic can be used.
  • the sealing member has, for example, a concave shape so that the laminate from the substrate 11 to the cathode 17 can be sealed.
  • the electroluminescent element 1 is manufactured by applying a sealing adhesive (for example, an epoxy-based adhesive) between the sealing member and the substrate 11 and then sealing in a nitrogen (N 2) atmosphere. Will be done.
  • a sealing adhesive for example, an epoxy-based adhesive
  • the electroluminescent element 1 is applied, for example, as a blue light source of a display device.
  • the light source including the electroluminescent element 1 may include an electroluminescent element as a red light source and an electroluminescent element as a green light source.
  • the light source functions as a light source for lighting the R pixel, the G pixel, and the B pixel, for example, as shown in the second embodiment described later.
  • a display device provided with this light source can express an image by a plurality of pixels including R pixel, G pixel, and B pixel.
  • the R pixel, the G pixel, and the B pixel are each formed by painting the substrate 11 provided with the bank separately by using an inkjet or the like.
  • the red QD phosphor particles and the green QD phosphor particles used for the R pixel and the G pixel for example, indium phosphide (InP) is preferably used if it is limited to non-Cd materials.
  • InP indium phosphide
  • the half width of fluorescence can be relatively narrowed, and high luminous efficiency can be obtained.
  • the electron transport layer 16 may be formed in a plurality of pixel units, or a plurality of the electron transport layer 16 may be formed in units of a plurality of pixels.
  • the film may be formed in common with respect to the pixels of.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the QD dispersion liquid 20 (quantum dot dispersion liquid, liquid composition) according to the present embodiment.
  • the QD dispersion liquid 20 contains QD phosphor particles 25, a ligand 21, and a solvent 27 (organic solvent) as a dispersion medium.
  • the QD dispersion liquid 20 is a so-called colloidal solution in which the QD phosphor particles 25 and the ligand 21 are dispersed (also referred to as “dissolved”) in the solvent 27.
  • a large number of ligands 21 are coordinated (adsorbed) on the surface of the QD phosphor particles 25.
  • the aggregation of the QD fluorescent particles 25 can be suppressed, so that the desired optical characteristics can be easily exhibited.
  • the QD phosphor particles 25 include at least the core 25a of the core 25a and the shell 25b covering the surface of the core 25a.
  • FIG. 2 shows, as an example, a case where the QD phosphor particles 25 have a core-shell structure having a core 25a and a shell 25b covering the surface of the core 25a.
  • the QD phosphor particle 25 may be only the core 25a.
  • the QD phosphor particles 25 fluoresce as LB with the recombination of holes and electrons even in the core 25a alone.
  • the shell 25b may be formed in a state of being solid-dissolved on the surface of the core 25a.
  • the boundary between the core 25a and the shell 25b is shown by a dotted line, which indicates that the boundary between the core 25a and the shell 25b may or may not be confirmed by analysis.
  • the QD fluorescent particle 25 is a nanocrystal containing no cadmium (Cd).
  • the "nanocrystal” refers to nanoparticles having a particle size of about several nm to several tens of nm.
  • Cd-free QD fluorescent particles having a core containing at least zinc (Zn) and selenium (Se) and not containing cadmium (Cd) are used.
  • does not contain Cd means that the QD phosphor particles 25 do not contain Cd of 1/30 or more in mass ratio with respect to Zn. Therefore, as described above, when the QD phosphor particles 25 have a core-shell structure, "does not contain Cd” means that both the core 25a and the shell 25b have a mass ratio of 1/30 or more with respect to Zn. It means that the Cd of is not included.
  • the QD phosphor particles 25 are preferably nanocrystals containing Zn and Se, Zn and Se and sulfur (S), Zn and Se and tellurium (Te), or Zn and Se and Te and S. Specifically, as the QD phosphor particles 25, ZnSe-based, ZnSeS-based, ZnSeTe-based, or ZnSeTeS-based QD fluorescent particles are used.
  • the core 25a is formed of, for example, ZnSe, ZnSeS, ZnSeTe, or ZnSeTeS.
  • the material of the core 25a is preferably ZnSe or ZnSeS, and more preferably ZnSe.
  • the shell 25b may be made of any material as long as it does not contain Cd, but is formed of, for example, ZnS, ZnSeS, or the like. Among these exemplified materials, ZnS is preferable as the material for the shell 25b.
  • the fluorescence quantum yield (PLQY) is increased by coating the core 25a made of nanocrystals such as ZnSe, ZnSeS, ZnSeTe, or ZnSeTeS with the shell 25b such as ZnS, ZnSeS. Can be made to.
  • Zn and Se, Zn and Se and S, Zn and Se and Te, or Zn and Se and Te and S contained in the QD phosphor particles 25 are the main components.
  • the QD phosphor particles 25 may contain elements other than these elements.
  • the QD phosphor particles 25 do not contain Cd and do not contain phosphorus (P).
  • Organophosphorus compounds are expensive. Further, since the organic phosphorus compound is easily oxidized in the air, the synthesis is destabilized, which tends to increase the cost, destabilize the fluorescence characteristics, and complicate the manufacturing process.
  • the QD phosphor particles 25 have fluorescence characteristics due to band-end emission, and the nano-sized particles exhibit a quantum size effect.
  • the particle size of the QD phosphor particles 25 Is preferably in the range of 3 nm or more and 20 nm or less regardless of whether or not the QD phosphor particle 25 has a core-shell structure. Further, the particle size of the QD fluorescent particle 25 is more preferably in the range of 5 nm or more and 20 nm or less regardless of whether or not the QD fluorescent particle 25 has a core-shell structure. Further, the particle size of the QD phosphor particles 25 is more preferably 15 nm or less, and further preferably 10 nm or less. In the present embodiment, the particle size of the QD phosphor particles 25 can be adjusted within the above range, and a large number of QD phosphor particles 25 can be produced with a substantially uniform particle size.
  • the particle size of the QD phosphor particles 25 is the particle size of the QD phosphor particles 25 in a state of being coated with the shell 25b (the particle size of the QD phosphor particles 25). Outer particle size) is shown.
  • the particle size of the QD phosphor particles 25 can be kept at 20 nm or less, although the particle size is slightly larger than the structure of the core 25a alone. can.
  • the particle size of the QD phosphor particles 25 can be reduced, and the variation in the particle size of each QD phosphor particle 25 can be reduced, and the QD phosphor particles having the same size can be reduced. 25 can be obtained.
  • the fluorescence half width of the QD phosphor particles 25 can be narrowed to 25 nm or less, and the high color gamut can be improved.
  • the "full width at half maximum of fluorescence” refers to the full width at half maximum (FWHM) indicating the spread of the fluorescence wavelength at half the intensity of the peak value of the fluorescence intensity in the fluorescence spectrum.
  • the fluorescence half width is preferably 23 nm or less, more preferably 20 nm or less, and further preferably 15 nm or less. In the present embodiment, since the fluorescence half width can be narrowed in this way, it is possible to improve the high color gamut.
  • the QD phosphor particles 25 according to the present embodiment are obtained by synthesizing copper chalcogenide as a precursor from a Cu raw material and an organic chalcogen compound (organic chalcogenide) as a Se raw material or a Te raw material, and then copper (copper chalcogenide). It is synthesized by exchanging metals between Cu) and Zn. An organic copper compound or an inorganic copper compound is used as the Cu raw material.
  • the present embodiment it is safe to synthesize the QD phosphor particles 25 based on an indirect synthetic reaction using such a material having relatively high stability (material having relatively low reactivity).
  • QD phosphor particles 25 having the same size as described above can be obtained.
  • the fluorescence half width can be narrowed, and the fluorescence half width of 25 nm or less can be achieved as described above.
  • the fluorescence lifetime of the QD phosphor particles 25 can be reduced to 50 ns or less.
  • the "fluorescence lifetime” means "the time until the initial intensity becomes 1 / e (about 37%)".
  • the fluorescence lifetime can be adjusted to 40 ns or less, further to 30 ns or less.
  • the fluorescence life can be shortened, but it can also be extended to about 50 ns, and the fluorescence life can be adjusted depending on the intended use.
  • the fluorescence wavelength can be freely controlled to about 410 nm or more and 470 nm or less.
  • the fluorescence peak wavelength of the QD phosphor particles 25 is in the range of 410 nm or more and 470 nm or less. According to this embodiment, it is possible to control the fluorescence wavelength by adjusting the particle size and composition of the QD phosphor particles 25.
  • the QD fluorescent particle 25 is, for example, a ZnSe-based or ZnSeS-based solid solution using a chalcogen element in addition to Zn.
  • the fluorescence wavelength can be preferably in the range of 430 nm or more and 470 nm or less, and more preferably in the range of 450 nm or more and 470 nm or less.
  • the fluorescence wavelength can be set within the range of 450 nm or more and 470 nm or less.
  • the fluorescence wavelength of the QD phosphor particles 25 can be controlled to be blue.
  • the fluorescence wavelength can be freely controlled to about 410 nm or more and 470 nm or less. That is, according to the present embodiment, it is possible to control the fluorescence wavelength to blue even when the QD phosphor particles 25 have a core-shell structure.
  • the above-mentioned fluorescence half width and fluorescence lifetime can be obtained.
  • the fluorescence lifetime can be further shortened by having the QD phosphor particles 25 having a core-shell structure as compared with the core 25a alone having the same composition and particle size.
  • the above-mentioned ranges can be applied to the preferable ranges of the fluorescence half width and the fluorescence lifetime.
  • the core 25a by covering the core 25a with the shell 25b, it is possible to shorten or lengthen the fluorescence peak wavelength as compared with the case of the core 25a alone.
  • the fluorescence peak wavelength tends to be lengthened by covering the core 25a with the shell 25b.
  • the particle size of the core 25a is small, the fluorescence peak wavelength tends to be shortened by covering the core 25a with the shell 25b.
  • the magnitude of the wavelength change value varies depending on the coating conditions of the shell 25b.
  • the thickness of the shell 25b is one of the most important factors that determine the efficiency and reliability of the electroluminescent element 1 (QLED). In order to obtain better light emission performance, it is desirable that the QD phosphor particles 25 have a core-shell structure. If the shell thickness is too thick, the fluorescence quantum yield (PLQY) will decrease.
  • the outermost particle size of the QD fluorescent particle 25 including the shell 25b is 3 nm or more and 20 nm or less, more preferably 5 nm or more and 20 nm or less, as described above. Is.
  • the thickness of the shell 25b less than 10 nm, a fluorescence wavelength of 50 ns or less can be obtained, and a high fluorescence quantum yield can be obtained.
  • PLQY fluorescence quantum yield
  • the external quantum efficiency (%) is expressed by carrier balance ⁇ emission luminescent exciter generation efficiency ⁇ fluorescence quantum yield ⁇ light extraction efficiency, and is proportional to the fluorescence quantum yield. Therefore, by making the thickness of the shell 25b less than 10 nm, it is possible to provide the electroluminescent element 1 capable of realizing high external emission quantum efficiency (EQE).
  • the thickness of the shell 25b is more preferably 0.3 nm or more, further preferably 0.5 nm or more, and even more preferably 0.8 nm or more. Is even more preferable, and 1.0 nm or more is even more preferable. Further, the thickness of the shell 25b is more preferably 3.3 nm or less, further preferably 2.8 nm or less, and further preferably 1.7 nm or less.
  • the wavelength of the light emitted by the QD phosphor particles 25 is proportional to the particle size of the core 25a, and the particle size of the shell 25b (the outermost particle size of the QD phosphor particles 25). ) Does not depend on.
  • Core diameter outermost particle size-shell thickness x 2, and is not particularly limited as long as it emits blue light, but is preferably in the range of, for example, 0.5 nm to 15 nm.
  • the ligand 21 is a surface modifying group (organic ligand) that modifies the surface of the QD phosphor particles 25.
  • the ligand 21 used in this embodiment is a thiol-based ligand having at least one functional group of an ester group and an ether group and a thiol group.
  • the thiol group (also referred to as a mercapto group) is a functional group coordinated to the surface of the quantum dots.
  • Examples of the ligand 21 include compounds represented by the following general formula (1).
  • R 1 may have a substituent-[(CH 2 ) q O] r- R 2 groups, and p represents an integer of 1 to 15.
  • Q represents an integer of 1 to 5
  • r represents an integer of 1 to 15.
  • R 1 represents an unsubstituted or substituent-[(CH 2 ) q O] r- R 2 group.
  • R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • substituents include at least one group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an ether group.
  • R 1 may be a linear-[(CH 2 ) q O] r- R 2 group, or a branched-chain- [(CH 2 ) q O] r- R 2 group. May be good.
  • Examples of the ligand 21 represented by the above general formula (1) include a compound represented by the following general formula (2).
  • Examples of the ligand 21 represented by the general formula (2) include compounds represented by the following structural formula (3) (following demonstrative formula).
  • the ligand 21 represented by the above general formula (2) may be, for example, a compound represented by the following structural formula (4) (following demonstrative formula).
  • the solvent 27 is a dispersion medium that disperses the QD phosphor particles 25 and the ligand 21.
  • the solvent 27 used in the QD dispersion 20 is propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA).
  • the QD layer 15 is formed by applying a QD dispersion liquid 20 in which the QD phosphor particles 25 and the ligand 21 are dispersed in PGMEA.
  • the QD layer 15 thus formed by the solution method contains spherical QD phosphor particles 25 and a ligand 21 coordinated to the surface of the QD phosphor particles 25.
  • a thiol-based ligand having at least one functional group of an ester group and an ether group and a thiol group is used as the ligand 21, and PGMEA is used as the solvent 27.
  • PLQY fluorescence quantum yield
  • the QD dispersion liquid 20 that can be stored in a state diluted to a desired concentration in advance.
  • the QD dispersion liquid 20 it is not necessary to dilute the QD dispersion liquid 20 immediately before forming the QD layer 15.
  • the concentration of the QD phosphor particles 25 in the QD dispersion 20 is preferably in the range of 0.2 mg / ml or more and 100 mg / ml or less. Further, as described above, the weight ratio of the ligand 21 to the QD phosphor particles 25 (ligand / QD phosphor particles) is preferably in the range of 0.01 times or more and 2 times or less.
  • the QD dispersion liquid 20 is diluted to the above concentration, the decrease in the fluorescence quantum yield (PLQY) with the passage of time after the dilution of the QD dispersion liquid 20 is prevented as compared with the conventional case. It can be suppressed.
  • the QD dispersion liquid 20 that can be stored in a state diluted to the above concentration in advance.
  • the QD layer 15 is formed by applying the QD dispersion liquid 20 in which the QD phosphor particles 25 and the ligand 21 are dispersed in the solvent 27.
  • the ligand 21 is a thiol-based ligand having at least one functional group of an ester group and an ether group and a thiol group which is a functional group coordinated to the surface of the QD phosphor particle 25.
  • PGMEA is used as the solvent 27. Except for this point, the method for manufacturing the electroluminescent device 1 according to the present embodiment is not particularly limited.
  • the electroluminescent element 1 has, for example, an anode 12, a hole injection layer 13, a hole transport layer 14, and a QD layer 15 on a substrate 11, as shown in FIG. ,
  • the electron transport layer 16 and the cathode 17 are formed by forming a film in this order.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the electroluminescent element 1 according to the present embodiment.
  • an anode 12 is first formed on a substrate 11 by sputtering (anode forming step, Step S1).
  • a solution containing, for example, PEDOT: PSS is applied onto the anode 12 by spin coating, and then the solvent is volatilized by baking to form the hole injection layer 13 (hole injection layer forming step, step S2).
  • a solution containing, for example, TFB is applied onto the hole injection layer 13 by spin coating, and then the solvent is volatilized by baking to form the hole transport layer 14 (hole transport layer forming step, step S3).
  • the QD layer 15 is formed on the hole transport layer 14 by the solution method. Specifically, the QD dispersion liquid 20 in which the QD phosphor particles 25 and the ligand 21 are dispersed in the solvent 27 is applied onto the hole transport layer 14 by spin coating. Then, the solvent 27 is volatilized by baking to form the QD layer 15 (quantum dot light emitting layer forming step, step S4). Next, a colloidal solution containing, for example, ZnO nanoparticles is applied onto the QD layer 15 by spin coating, and then the solvent is volatilized by baking to form the electron transport layer 16 (electron transport layer forming step, step S5). ).
  • a cathode 17 is formed on the electron transport layer 16 by vacuum vapor deposition (cathode forming step, step S6).
  • cathode forming step S6 After forming the cathode 17 in step S6, under N 2 atmosphere, and the substrate 11, the laminate formed on the substrate 11 and the (anode 12 to the cathode 17), it is sealed with a sealing member I do not care.
  • the method for manufacturing the electroluminescent element 1 includes a quantum dot synthesis step (step S11) and a quantum dot dispersion liquid preparation step (step S12, quantum dot dispersion liquid manufacturing) before step S4. Step) and further.
  • step S11 the QD phosphor particles 25 (quantum dots) used in the QD dispersion liquid 20 are synthesized.
  • copper chalcogenide as a precursor is synthesized from the organic copper compound or the inorganic copper compound and the organic chalcogen compound, and the QD phosphor particles 25 are synthesized using the copper chalcogenide. ..
  • step S12 the QD dispersion liquid 20 used in step S4 is prepared using the QD phosphor particles 25 synthesized in step S11. Specifically, in step S12, the QD phosphor particles 25 synthesized in step S11 and the ligand 21 are dispersed in the solvent 27 so as to have the above-mentioned predetermined concentrations. As a result, the QD dispersion liquid 20 used in step S4 is prepared.
  • step S4 as described above, the solvent 27 is volatilized after the QD dispersion liquid 20 is applied. As a result, the QD layer 15 containing the QD phosphor particles 25 and the ligand 21 contained in the QD dispersion liquid 20 is formed.
  • the quantum dot synthesis step also referred to as a QD phosphor particle synthesis step
  • the quantum dot dispersion liquid preparation step in step S12 will be described in more detail later.
  • step S11 ⁇ Quantum dot synthesis step (step S11)> Next, an example of the above step S11 will be described as a method for synthesizing the QD phosphor particles 25.
  • copper chalcogenide is synthesized as a precursor from a Cu raw material (organic copper compound or inorganic copper compound) and an organic chalcogen compound as a Se raw material or a Te raw material.
  • a Cu raw material organic copper compound or inorganic copper compound
  • an organic chalcogen compound as a Se raw material or a Te raw material.
  • the copper chalcogenide (precursor) for example, Cu 2 Se, Cu 2 SeS, Cu 2 SeTe, and Cu 2 SeTeS are preferable.
  • the organic copper compound (organic copper reagent) as a Cu raw material is not particularly limited, and examples thereof include acetates and fatty acid salts.
  • the inorganic copper compound (inorganic copper reagent) as a Cu raw material is not particularly limited, and examples thereof include halides (copper halide).
  • examples of the acetate include copper (I) acetate (Cu (OAc)) and copper (II) acetate (Cu (OAc) 2 ).
  • halide both monovalent or divalent compounds can be used.
  • the halide include copper (I) chloride (CuCl), copper (II) chloride (CuCl 2 ), copper (I) bromide (CuBr), copper (II) bromide (CuBr 2 ), and copper iodide.
  • CuI copper (II) iodide
  • CuI 2 copper (II) iodide
  • an organic selenium compound (organic chalcogen compound) is used as the Se raw material.
  • organic selenium compound examples include a solution (Se-ODE) in which Se is dissolved at a high temperature in a high boiling point solvent which is a long-chain hydrocarbon such as octadecene, and a mixture of oleylamine and dodecanethiol.
  • a solution in which Se is dissolved can also be used.
  • an organic tellurium compound (organic chalcogen compound) is used as the Te raw material.
  • organic tellurium compound organic tellurium compound
  • dialkyl ditelluride R 2 Te 2 ; in the formula, R has 1 to 6 carbon atoms ) such as diphenyl ditelluride ((C 6 H 5 ) 2 Te 2). (Indicating an alkyl group) can also be used.
  • an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound are mixed and dissolved in a solvent.
  • the solvent examples include saturated hydrocarbons having a high boiling point or unsaturated hydrocarbons.
  • saturated hydrocarbon having a high boiling point for example, n-dodecane, n-hexadecane, and n-octadecane can be used.
  • unsaturated hydrocarbon having a high boiling point for example, octadecene can be used.
  • solvent for example, a high boiling point aromatic solvent or a high boiling point ester solvent may be used.
  • aromatic solvent having a high boiling point for example, t-butylbenzene can be used.
  • ester-based solvent having a high boiling point for example, butyl butyrate (C 4 H 9 COOC 4 H 9 ), benzyl butylate (C 6 H 5 CH 2 COOC 4 H 9 ) and the like can be used.
  • an aliphatic amine-based compound, a fatty acid-based compound, an aliphatic phosphorus-based compound, or a mixture thereof can also be used as a solvent.
  • the reaction temperature is set within the range of 140 ° C. or higher and 250 ° C. or lower to synthesize copper chalcogenide (precursor).
  • the reaction temperature is preferably in the range of 140 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, which is a lower temperature, and more preferably in the range of 140 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, which is a lower temperature.
  • the copper chalcogenide can be synthesized at a low temperature, so that the copper chalcogenide can be safely synthesized. Moreover, since the reaction at the time of synthesis is gentle, it becomes easy to control the reaction.
  • the reaction method is not particularly limited, but in order to obtain the QD phosphor particles 25 having a narrow fluorescence half width, Cu 2 Se, Cu 2 SeS, Cu2 SeTe, and Cu 2 SeTeS having the same particle size are used. It is important to synthesize.
  • the particle size of the copper chalcogenide (precursor) such as Cu 2 Se, Cu 2 SeS, Cu 2 SeTe, and Cu 2 SeTeS is preferably 20 nm or less, more preferably 15 nm or less, still more preferably 10 nm or less.
  • the wavelength of the QD phosphor particles 25 such as ZnSe-based, ZnSeS-based, ZnSeTe-based, and ZnSeTeS-based can be controlled. Therefore, it is important to control the particle size appropriately.
  • the QD phosphor particles 25 having a narrower half-width of fluorescence as the core 25a it is important to dissolve S in the core 25a. Therefore, it is preferable to add thiol in the synthesis of the precursor, for example, Cu 2 Se or Cu 2 SeTe. Further, in order to obtain the QD phosphor particles 25 having a narrower fluorescence half width, it is more preferable to use the above-mentioned Se-DDT / OLAm as the Se raw material.
  • the thiol is not particularly limited, but examples of the thiol include octadecane thiol (C 18 H 37 SH), hexane decane thiol (C 16 H 33 SH), tetradecane thiol (C 14 H 29 SH), and dodecane thiol (C). 12 H 25 SH), decanethiol (C 10 H 21 SH), octane thiol (C 8 H 17 SH) and the like can be used.
  • Organozinc compounds or inorganic zinc compounds are raw materials that are stable in air and easy to handle.
  • the organozinc compound and the inorganic zinc compound are not particularly limited, but it is preferable to use a highly ionic zinc compound in order to efficiently carry out the metal exchange reaction.
  • Examples of the organozinc compound include acetates, nitrates and fatty acid salts.
  • Examples of the inorganic zinc compound include halides (zinc halides).
  • zinc acetate Zn (OAc) 2
  • nitrate zinc nitrate (Zn (NO 3 ) 2
  • Zn (NO 3 ) 2 zinc nitrate
  • zinc acetylacetonate Zn (acac) 2
  • the organozinc compound may be zinc carbamic acid.
  • halide for example, zinc chloride (ZnCl 2 ), zinc bromide (ZnBr 2 ), zinc iodide (ZnI 2 ) and the like can be used.
  • the above-mentioned organozinc compound or inorganic zinc compound is added to the reaction solution in which the copper chalcogenide (precursor) is synthesized.
  • This causes a metal exchange reaction between Cu of copper chalcogenide and Zn.
  • the metal exchange reaction is preferably carried out at 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. Further, the metal exchange reaction is more preferably generated at a lower temperature in the range of 150 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, and further preferably in the range of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
  • the metal exchange reaction can be carried out at a low temperature, so that the safety of the metal exchange reaction can be enhanced. It also facilitates control of the metal exchange reaction.
  • the metal exchange reaction between Cu and Zn proceeds quantitatively, and the nanocrystal does not contain the precursor Cu. If Cu of copper chalcogenide remains in the nanocrystal, Cu acts as a dopant and may emit light by another light emitting mechanism to widen the half width at half maximum of fluorescence.
  • the residual amount of Cu is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and ideally 10 ppm or less with respect to Zn.
  • the ZnSe-based QD fluorescent particle 25 synthesized by the cation exchange method tends to have a higher Cu remaining amount than the ZnSe-based QD fluorescent particle 25 synthesized by the direct method. However, good light emission characteristics can be obtained even if Cu is contained in an amount of about 1 to 10 ppm with respect to Zn. It is possible to determine that the QD phosphor particles 25 are the QD phosphor particles 25 synthesized by the cation exchange method based on the remaining amount of Cu. That is, by synthesizing by the cation exchange method, the particle size can be controlled by copper chalcogenide, and the QD phosphor particles 25 which are originally difficult to react can be synthesized. Therefore, the remaining amount of Cu can be used to determine whether or not the cation exchange method is used.
  • a compound having an auxiliary role of releasing the metal of copper chalcogenide into the reaction solution by coordination or chelation is required when exchanging the metal.
  • Examples of the compound having the above-mentioned role include a ligand (surface modifier) capable of forming a complex with Cu.
  • a ligand surface modifier capable of forming a complex with Cu.
  • a phosphine-based (phosphorus-based) ligand, an amine-based ligand, and a thiol-based (sulfur-based) ligand are preferable.
  • phosphine-based ligand examples include trioctylphosphine ((C 8 H 17 ) 3 P), triphenylphosphine ((C 6 H 5 ) 3 P), tributyl phosphine ((C 4 H 9 ) 3 P) and the like. Can be mentioned.
  • amine-based ligands examples include oleylamine (C 18 H 35 NH 2 ), stearyl (octadecyl) amine (C 18 H 37 NH 2 ), dodecyl (lauryl) amine (C 12 H 25 NH 2 ), and decyl amine (C). 10 H 21 NH 2 ), octylamine (C 8 H 17 NH 2 ) and the like can be mentioned.
  • thiol-based ligands examples include octadecanethiol (C 18 H 37 SH), hexane decane thiol (C 16 H 33 SH), tetradecane thiol (C 14 H 29 SH), dodecane thiol (C 12 H 25 SH), and the like. Examples thereof include decanethiol (C 10 H 21 SH) and octane thiol (C 8 H 17 SH).
  • the above-mentioned ligand may be a fatty acid-based ligand or a phosphine oxide-based ligand.
  • fatty acid-based ligands examples include oleic acid (C 17 H 33 COOH), stearic acid (C 17 H 35 COOH), palmitic acid (C 15 H 31 COOH), myristic acid (C 13 H 27 COOH), and lauryl. Examples thereof include (dodecane) acid (C 11 H 23 COOH), decanoic acid (C 9 H 19 COOH), and octanoic acid (C 7 H 15 COOH).
  • phosphine-based (phosphorus-based) ligands are more preferable in consideration of their high reaction efficiency.
  • metal exchange between Cu and Zn is appropriately performed, and QD phosphor particles having a narrow fluorescence half-value width based on Zn and Se can be produced.
  • the QD phosphor particles 25 can be mass-produced by the above-mentioned cation exchange method as compared with the direct synthesis method.
  • an organic zinc compound such as diethylzinc (Et 2 Zn) is used in order to enhance the reactivity of the Zn raw material.
  • Et 2 Zn diethylzinc
  • diethylzinc is highly reactive and ignites in the air, it is difficult to handle and store the raw materials because it must be handled under an inert gas stream, and the reaction using it also poses a risk of heat generation and ignition. Therefore, it is not suitable for mass production.
  • reaction or the like using hydrogen selenide (H 2 Se) is also toxic, not suitable for mass production from the viewpoint of safety.
  • copper chalcogenide is synthesized from an organic copper compound or an inorganic copper compound and an organic chalcogen compound as a precursor.
  • the QD phosphor particles 25 are synthesized by performing metal exchange using the precursor.
  • the QD fluorescent particle 25 is synthesized through the synthesis of the precursor, and the QD fluorescent particle 25 is not directly synthesized from the raw material. According to the present embodiment, due to such indirect synthesis, it is not necessary to use a reagent that is dangerous to handle due to its high reactivity, and the ZnSe-based QD phosphor particles 25 having a narrow fluorescence half width can be safely and stably produced. It is possible to synthesize the particles.
  • the precursor copper chalcogenide may be used after isolation and purification before the synthesis of the QD fluorescent particle 25.
  • the QD fluorescent particle 25 synthesized by the above method can exhibit predetermined fluorescent characteristics without performing various treatments such as washing, isolation and purification, coating treatment, and ligand exchange.
  • the fluorescence quantum yield can be further increased by coating the core 25a made of nanocrystals such as ZnSe, ZnSeS, ZnSeTe, and ZnSeTeS with the shell 25b such as ZnS and ZnSeS. Further, by adopting the core-shell structure, the fluorescence life can be shortened as compared with that before coating the shell.
  • the fluorescence peak wavelength can be shortened or lengthened as compared with the case of the core 25a alone.
  • the particle size is uniform. As it is, it is possible to obtain the core 25a of the QD phosphor particles 25 changed to an arbitrary particle size. Therefore, it is easy to control the wavelength of 410 nm or more and 470 nm or less while keeping the fluorescence half width at 25 nm or less.
  • a core-shell structure (core / shell structure) at the stage of synthesizing a precursor.
  • a precursor copper chalcogenide
  • a precursor having a core / shell structure of Cu 2 Se / Cu 2 S
  • QD phosphor particles 25 having a ZnSe / ZnS core / shell structure can be synthesized.
  • the S-based material used for the shell 25b is not particularly limited.
  • the S-based material thiols can be typically used.
  • thiols examples include octadecanethiol (C 18 H 37 SH), hexane decane thiol (C 16 H 33 SH), tetradecane thiol (C 14 H 29 SH), dodecan thiol (C 12 H 25 SH), and decane.
  • Sulfur in a high boiling solvent which is a long chain phosphine hydrocarbon such as thiol (C 10 H 21 SH), octane thiol (C 8 H 17 SH), benzene thiol (C 6 H 5 SH), trioctylphosphine.
  • Sulfur was dissolved in a dissolved solution (S-TOP), a solution in which sulfur was dissolved in a high boiling solvent such as octadecene, which is a long-chain hydrocarbon (S-ODE), and a mixture of oleylamine and dodecanethiol.
  • S-TOP a dissolved solution
  • S-ODE long-chain hydrocarbon
  • S-DDT / OLAm a solution in which is a long-chain hydrocarbon
  • the reactivity differs depending on the S raw material used, and as a result, the coating thickness of the shell 25b (for example, ZnS) can be different.
  • the thiol system is proportional to its decomposition rate, and the reactivity of S-TOP or S-ODE changes in proportion to its stability. From this, it is possible to control the coating thickness of the shell 25b by properly using the S raw material, and it is also possible to control the final fluorescence quantum yield.
  • the Zn raw material used for the core-shell structure the Zn raw material such as the above-mentioned organozinc compound or inorganic zinc compound can be used.
  • the solvent used for coating the shell 25b the smaller the amount of the amine-based solvent, the easier it is to coat the shell 25b, and it is possible to obtain good light emission characteristics. Further, the emission characteristics of the shell 25b after coating differ depending on the ratio of the amine-based solvent, the carboxylic acid-based solvent, or the phosphine-based solvent.
  • the QD phosphor particles 25 synthesized by the production method of the present embodiment aggregate by adding a polar solvent such as toluene, methanol, ethanol, or acetone.
  • the aggregated QD phosphor particles 25 can be separated from the unreacted raw material and recovered (in other words, isolated) by subjecting them to centrifugation, for example.
  • step S12 ⁇ Quantum dot dispersion liquid preparation step (step S12)> After the synthesis, the QD phosphor particles 25 are protected by the ligand 21 through the quantum dot dispersion preparation step of step S12.
  • the QD dispersion liquid 20 is prepared by dispersing the QD fluorescent particle 25 separated from the unreacted raw material and recovered (isolated) in the solvent 27 (dispersion medium) to which the ligand 21 is added (the QD dispersion liquid 20). (Manufacture).
  • a thiol-based ligand having at least one functional group of an ester group and an ether group and a thiol group is used.
  • the solvent 27 dispersion medium
  • PGMEA is used as described above.
  • the QD dispersion liquid 20 is prepared so that the concentration of the QD phosphor particles 25 in the QD dispersion liquid is in the range of 0.2 mg / ml or more and 100 mg / ml or less.
  • the QD dispersion liquid 20 is produced at the time of manufacturing the electroluminescent element 1 (in other words, in a series of manufacturing processes of the electroluminescent element 1).
  • the step of diluting is not required, and the tact time is improved.
  • the emission characteristics of the QD phosphor particles 25 can be improved and the stability of the emission characteristics can be improved.
  • the QD phosphor particles 25 recovered in step S11 can be dispersed again in the dispersion medium by adding the dispersion medium.
  • the QD dispersion liquid 20 may be prepared by adding a solvent serving as a ligand 21 to the dispersion liquid in which the recovered QD phosphor particles 25 are redistributed in a dispersion medium.
  • the change in luminescence characteristics due to the addition of the ligand 21 differs greatly depending on the presence or absence of the coating operation of the shell 25b.
  • the QD phosphor particles 25 coated with the shell 25b can be particularly improved in fluorescence stability by adding a thiol-based ligand 21.
  • the electroluminescent device 1 according to the present embodiment is not limited to the following examples.
  • Example 1 In a 300 mL reaction vessel, 543 mg of anhydrous copper acetate (Cu (OAc) 2 ) as a Cu raw material (organocopper compound), 28.5 mL of oleylamine (OLAm) as a ligand, and 46.5 mL of octadecene (ODE) as a solvent. I put in. Then, under the atmosphere of the inert gas (N 2 ), the raw material in the reaction vessel was heated and dissolved at 150 ° C. for 20 minutes with stirring to prepare a solution.
  • Cu (OAc) 2 anhydrous copper acetate
  • OOE oleylamine
  • a ZnSe-ODE dispersion was obtained by adding 72 ml of octadecene (ODE) as a solvent (dispersion medium) to the recovered precipitate and dispersing the precipitate.
  • ODE octadecene
  • ZnSe dispersion 47 ml of the above reaction solution (ZnSe dispersion) was collected, ethanol was added to generate a precipitate, and centrifugation was performed to recover the precipitate.
  • a ZnSe-ODE dispersion was obtained by adding 35 ml of octadecene (ODE) as a solvent (dispersion medium) to the recovered precipitate and dispersing the precipitate.
  • ODE octadecene
  • a thiol-based ligand represented by the structural formula (3) that is, SH (CH 2 ) 10 COO (CH 2 CH 2 O) 3 CH 3 ) was used.
  • the ligand coordinated to the QD phosphor particles is exchanged with the thiol-based ligand represented by the structural formula (3).
  • the particle size (outermost particle size) of the QD phosphor particles (ZnSe / ZnS) in the above QD dispersion liquid was 10.1 nm.
  • the particle size was calculated from the average value of the observed samples in the particle observation with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • As the scanning line electron microscope a scanning line electron microscope "SU9000" manufactured by Hitachi, Ltd. was used.
  • the above QD dispersion is overdiluted to about 0.2 mg / ml, which is a concentration thinner than the concentration of the QD dispersion generally used for manufacturing electric field light emitting elements.
  • the change over time in the fluorescence quantum yield (PLQY) of the QD dispersion was measured.
  • an absolute PL quantum yield measuring device "C9920-02G” manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. was used.
  • Example 1 The same reaction / operation as in Example 1 was carried out except that trioctylphosphine (TOP) was used as the ligand instead of the thiol-based ligand represented by the structural formula (3) and hexane was used instead of PEGMEA. A QD dispersion for comparison was prepared.
  • TOP trioctylphosphine
  • Example 1 the comparative QD dispersion is diluted to about 0.2 mg / ml, and the change over time in the fluorescence quantum yield (PLQY) of the QD dispersion is the same method as in Example 1. Measured in.
  • Comparative Example 2 A comparative QD dispersion was prepared by performing the same reaction and operation as in Example 1 except that oleic acid was used as the ligand in place of the thiol-based ligand represented by the structural formula (3).
  • Table 1 shows the results of comparing the changes over time in the fluorescence quantum yield (PLQY) of the QD dispersion obtained in Example 1 and the comparative QD dispersion obtained in Comparative Example 1.
  • the electroluminescent device 1 when the electroluminescent device 1 is manufactured, even 3 days have passed after diluting the QD dispersion liquid 20 to a desired concentration at which a QD layer 15 having a desired layer thickness can be obtained. Even if it is done, it can be seen that the PLQY hardly decreases and the product can be used as it is.
  • the present embodiment it is not necessary to dilute the QD dispersion immediately before forming the QD layer 15, and by using the QD dispersion 20 stored in a state of being diluted to a desired concentration in advance, electric field emission is performed.
  • the step of diluting the QD dispersion liquid 20 at the time of manufacturing the element 1 becomes unnecessary. Therefore, if the QD dispersion liquid 20 is used, the takt time at the time of manufacturing the electroluminescent element 1 can be improved.
  • the QD phosphor particles 25 coordinated with oleic acid as a ligand aggregated in PGMEA and did not disperse. Therefore, it was found that the QD dispersion liquid of Comparative Example 2 could not produce the QD layer 15 in which the QD phosphor particles 25 were uniformly dispersed, and could not produce an electroluminescent element having good element characteristics. ..
  • the BE type electroluminescent element 1 has been described.
  • the electroluminescent element 1 according to the present embodiment is not limited to this.
  • the electroluminescent element 1 may be a top emission (TE) type electroluminescent element.
  • TE top emission
  • An example of the TE-type electroluminescent device will be shown in the third embodiment described later.
  • the electroluminescent element 1 is TE type
  • the LB is emitted from the QD layer 15 in the upward direction of FIG. Therefore, a light-reflecting electrode is used for the anode 12, and a light-transmitting electrode is used for the cathode 17.
  • a substrate having low translucency for example, a plastic substrate may be used as the substrate 11.
  • the TE-type electroluminescent element 1 Compared to the BE-type electroluminescent element 1, the TE-type electroluminescent element 1 has fewer members on the light emitting surface side (emission direction) of the LB, such as a TFT, that obstruct the path of the LB. Therefore, since the aperture ratio becomes large, EQE can be further improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a main part of the display device 2000 according to the present embodiment.
  • the display device 2000 includes a light emitting device 200.
  • the light emitting device 200 includes an electroluminescent element 2, a wavelength conversion sheet 250 (wavelength conversion member), and a CF (color filter) sheet 260 (CF member).
  • the light emitting device 200 may be used as, for example, a backlight of the display device 2000.
  • the light emitting device 200 constitutes one picture element composed of an R pixel (PIXR), a G pixel (PIXG), and a B pixel (PIXB) in the display device 2000.
  • the display device 2000 has an R pixel (PIXR), a G pixel (PIXG), and a B pixel (PIXB).
  • the R pixel may be referred to as an R sub-pixel. The same applies to the G pixel and the B pixel in this respect.
  • the electroluminescent element 2 is a BE type electroluminescent element similar to the electroluminescent element 1.
  • a display unit (not shown) (for example, a display panel) of the display device 2000 is provided under the electroluminescent element 2.
  • the QD layer 15 (and the corresponding layers) is divided into three partial regions (SEC1 to SEC3) in the horizontal direction. More specifically, in the electroluminescent element 2, a plurality of TFTs (not shown) are provided in each of SEC1 to SEC3 so that individual voltages can be applied to the QD layer 15. Thereby, in each of SEC1 to SEC3, the light emitting state of the QD layer 15 can be individually controlled.
  • LB1 to LB3 the LBs emitted from SEC1 to SEC3 are also referred to as LB1 to LB3, respectively.
  • SEC1 is set to PIXR
  • SEC2 is set to PIXG
  • SEC3 is set to PIXB as corresponding partial regions.
  • the wavelength conversion sheet 250 is provided at a position corresponding to SEC1 to SEC3 below the electroluminescent element 2.
  • the wavelength conversion sheet 250 converts the wavelength of a part of LB (LB1 and LB2) emitted from the QD layer 15.
  • the wavelength conversion sheet 250 includes a red wavelength conversion layer 251R (red wavelength conversion member) and a green wavelength conversion layer 251G (green wavelength conversion member). Further, the wavelength conversion sheet 250 further includes a blue light transmitting layer 251B.
  • the red wavelength conversion layer 251R is provided at a position corresponding to SEC1. That is, PIXR has a red wavelength conversion layer 251R.
  • the red wavelength conversion layer 251R contains red QD phosphor particles (not shown) that emit red light (LR) as fluorescence by receiving LB1 as excitation light. That is, the red wavelength conversion layer 251R converts LB1 into LR.
  • the red wavelength conversion layer 251R may be referred to as a red quantum dot light emitting layer.
  • the red wavelength conversion layer 251R emits light by PL (photoluminescence). Further, the light amount of LR can be changed by adjusting the light amount of LB1 which is the excitation light. The same applies to the green wavelength conversion layer 251G described below in these respects.
  • the LR that has passed through the red CF261R is emitted toward the display unit.
  • the green wavelength conversion layer 251G is provided at a position corresponding to SEC2. That is, PIXG has a green wavelength conversion layer 251G.
  • the green wavelength conversion layer 251G contains green QD phosphor particles (not shown) that emit green light (LG) as fluorescence by receiving LB2 as excitation light. That is, the green wavelength conversion layer 251G converts LB2 into LG.
  • the green wavelength conversion layer 251G may be referred to as a green quantum dot light emitting layer. In SEC2, LG that has passed through the green CF261G is emitted toward the display unit.
  • the blue light transmitting layer 251B is provided at a position corresponding to SEC3. Further, the blue light transmitting layer 251B transmits LB3.
  • the material of the blue light transmitting layer 251B is not particularly limited. The material is preferably a material having a particularly high light transmittance (for example, glass or resin having light transmittance) at least in the blue wavelength band. With this configuration, in the SEC3, the LB3 transmitted through the blue light transmitting layer 251B is emitted toward the display unit.
  • the CF sheet 260 is also provided with a blue light transmitting layer (hereinafter referred to as a blue light transmitting layer 261B) similar to the blue light transmitting layer 251B.
  • the blue light transmitting layer 261B is also provided at a position corresponding to SEC3.
  • the material of the blue light transmitting layer 261B may be the same as or different from the material of the blue light transmitting layer 251B.
  • the LB3 that has passed through the blue light transmitting layer 251B further passes through the blue light transmitting layer 261B and heads toward the display unit.
  • a blue CF may be provided on the blue light transmitting layer 261B of the CF sheet 260.
  • the blue CF may be provided on the blue light transmitting layer 251B of the wavelength conversion sheet 250.
  • the light (mixed light) in which LR, LG, and LB3 are mixed can be supplied to the display unit. Therefore, by appropriately adjusting the respective light amounts of LR, LG, and LB3, a desired hue can be expressed by the mixed light.
  • the material of the red QD phosphor particles and the green QD phosphor particles is arbitrary. As described above, as an example, InP is preferably used as a non-Cd-based material. When InP is used, the fluorescence half width can be relatively narrowed, and high luminous efficiency can be obtained.
  • the QD layer 15 as a blue light source, the half width of blue light and the fluorescence peak wavelength can be controlled more precisely than before. That is, the monochromaticity of blue light (LB3) in PIXB can be improved.
  • the light emitting device 200 is provided with a wavelength conversion sheet 250 (more specifically, a red wavelength conversion layer 251R and a green wavelength conversion layer 251G) as a red light source and a green light source.
  • the monochromaticity of red light (LR) in PIXR can be improved.
  • the monochromaticity of green light (LG) in PIXG can be improved. Therefore, according to the light emitting device 200, it is possible to realize a display device 2000 having excellent display quality (particularly color reproducibility).
  • the wavelength conversion sheet 250 cannot always convert all of the LBs (LB1 and LB2) received in SEC1 and SEC2 into light having different wavelengths.
  • the red wavelength conversion layer 251R cannot necessarily convert all of LB1 into LR. That is, a part of LB1 is not absorbed by the red wavelength conversion layer 251R and passes through the red wavelength conversion layer 251R.
  • a part of LB2 is not absorbed by the green wavelength conversion layer 251G and passes through the green wavelength conversion layer 251G.
  • LB1 that has passed through the red wavelength conversion layer 251R is referred to as first residual blue light.
  • LB2 that has passed through the green wavelength conversion layer 251G is referred to as a second residual blue light.
  • the CF sheet 260 is provided at a position corresponding to the wavelength conversion sheet 250. Has been done.
  • the CF sheet 260 is provided below the wavelength conversion sheet 250. That is, the CF sheet 260 is provided so as to cover the wavelength conversion sheet 250 when viewed from the display surface.
  • the CF sheet 260 includes a red CF261R and a green CF261G. Further, as described above, the CF sheet 260 further includes a blue light transmitting layer 261B.
  • the red CF261R is provided at a position corresponding to SEC1 (a position corresponding to the red wavelength conversion layer 251R) in order to reduce the influence of the first residual blue light in PIXR.
  • the green CF261G is provided at a position corresponding to SEC2 (a position corresponding to the green wavelength conversion layer 251G) in order to reduce the influence of the second residual blue light in PIXG.
  • the red CF261R and the green CF261G selectively transmit red light and green light, respectively.
  • the red CF261R has a high light transmittance in the red wavelength band and a relatively low light transmittance in other wavelength bands.
  • the green CF261G has a high light transmittance in the green wavelength band and a relatively low light transmittance in other wavelength bands.
  • the red CF261R can block the first residual blue light that tends toward the display unit.
  • the green CF261G can block the second residual blue light heading toward the display unit.
  • the display quality of the display device 2000 can be further improved.
  • the CF sheet 260 may be omitted.
  • the wavelength conversion sheet 250 and the CF sheet 260 may be integrally formed.
  • an integrated sheet hereinafter referred to as "wavelength conversion / CF sheet”
  • the wavelength conversion / CF sheet may be arranged below the electroluminescent element 2 so that the CF sheet 260 side of the wavelength conversion / CF sheet faces the display surface.
  • the wavelength conversion / CF sheet may be manufactured by forming the wavelength conversion sheet 250 on the upper surface of the CF sheet 260 at the positions corresponding to SEC1 to SEC3.
  • a wavelength conversion / CF sheet may be manufactured by forming a red wavelength conversion layer 251R and a green wavelength conversion layer 251G on the upper surface of the CF sheet 260 at positions corresponding to SEC1 and SEC2, respectively. good. In this way, the wavelength conversion sheet can be provided only at the positions corresponding to SEC1 and SEC2. In this case, the formation of the blue light transmitting layer 251B can be omitted.
  • the Dt is preferably 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m. Further, in order to further improve the efficiency, it is particularly preferable that the Dt is 5 ⁇ m to 50 ⁇ m. As an example, Dt can be set to a desired value by forming the wavelength conversion sheet 250 using a binder.
  • the material of the binder is arbitrary, but an acrylic resin is preferably used as the material. This is because the acrylic resin has high transparency and can effectively disperse QD.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of the display device 2000 (hereinafter, display device 2000U).
  • the light emitting device and the electroluminescent element of the display device 2000U are referred to as a light emitting device 200U and an electroluminescent element 2U, respectively.
  • FIG. 5 for the sake of simplification of the illustration, the illustration of some of the members shown in FIG. 4 is omitted.
  • a first electrode (for example, an anode) is individually provided on PIXR, PIXG, and PIXB.
  • the first electrode provided in (i) PIXR is the red first electrode 12R
  • the first electrode provided in (ii) PIXG is the green first electrode 12G
  • the first electrode provided in (iii) PIXB is the first electrode. It is referred to as a blue first electrode 12B, respectively.
  • an edge cover 121 is provided at each end of the red first electrode 12R, the green first electrode 12G, and the blue first electrode 12B.
  • the QD layer 15 is interposed between (i) the red first electrode 12R, the green first electrode 12G, and the blue first electrode 12B, and (ii) the cathode 17 (second electrode). is doing.
  • the QD layer 15 is shared by PIXR, PIXG and PIXB.
  • the cathode 17 (second electrode) is also shared by PIXR, PIXG, and PIXB.
  • the display device 2000U can be said to be a specific example of the configuration of the display device 2000.
  • the configuration shown in FIG. 5 is also applicable to the configurations of FIGS. 6 to 8 described below.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining another modification of the display device 2000 (hereinafter, display device 2000V).
  • the light emitting device and the electroluminescent element of the display device 2000V are referred to as a light emitting device 200V and an electroluminescent element 2V, respectively.
  • the electroluminescent element 2V is a tandem type electroluminescent element configured based on the electroluminescent element 2.
  • the electroluminescent element 2V includes a lower light emitting unit (SECL) and an upper light emitting unit (SECU) as a pair of light emitting units.
  • SECL is formed on the upper surface of the anode 12.
  • SECU is formed on the lower surface of the cathode 17.
  • Each of the SECL and the SECU has the same layers as the hole injection layer 13 to the electron transport layer 16 of the electroluminescent element 2.
  • each layer of SECL and SECU is referred to as a hole injection layer 13L to an electron transport layer 16L and a hole injection layer 13U to an electron transport layer 16U, respectively.
  • a charge generation layer 35 is further provided between the SECL and the SEC.
  • An example of the method for manufacturing the electroluminescent element 2V is as follows. First, after the film formation of the anode 12, SECL (hole injection layer 13L to electron transport layer 16L) is formed on the upper surface of the anode 12 by the same method as in the first embodiment. Then, a charge generation layer 35 is formed on the upper surface of the electron transport layer 16L. After that, an SECU (hole injection layer 13U to electron transport layer 16U) is formed on the upper surface of the charge generation layer 35. Finally, the cathode 17 is formed on the upper surface of the electron transport layer 16U.
  • the electroluminescent element 2V is provided with two QD layers (QD layers 15L and 15U) as blue light sources. Therefore, according to the electroluminescent element 2V, the amount of light of the LB can be increased as compared with the electroluminescent element 2. Therefore, it is possible to increase the amount of light of LR / LG as compared with the electroluminescent element 2.
  • the emission intensity of the light emitting device 200V can be increased as compared with the light emitting device 200. Therefore, the visibility of the image displayed on the display device 2000V can be improved as compared with the display device 2000. That is, it is possible to realize a display device 2000V having better display quality.
  • the charge generation layer 35 in the electroluminescent device 2V is provided as a buffer layer between the electron transport layer 16L and the hole injection layer 13U.
  • the efficiency of recombination of holes and electrons in the QD layers 15L and 15U can be improved. That is, the amount of light in the LB can be increased more effectively.
  • the charge generation layer 35 may be omitted.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the display device 3000 of the third embodiment.
  • the light emitting device and the electroluminescent element of the display device 3000 are referred to as a light emitting device 300 and the electroluminescent element 3, respectively.
  • the electroluminescent element 3 has substantially the same configuration as the electroluminescent element 2. However, unlike the electroluminescent element 2, the electroluminescent element 3 is a TE-type electroluminescent element.
  • a display unit (not shown) of the display device 3000 is provided on the upper side of the electroluminescent element 3.
  • the anode (hereinafter referred to as the anode 32) (first electrode) of the electroluminescent element 3 is formed as a light-reflecting electrode (the same electrode as the cathode 17), unlike the anode 12.
  • the cathode (hereinafter referred to as the cathode 37) (second electrode) of the electroluminescent element 3 is formed as a translucent electrode (the same electrode as the anode 12) unlike the cathode 17.
  • the wavelength conversion sheet 350 and the CF sheet 360 shown in FIG. 7 are the wavelength conversion sheet and the CF sheet of the light emitting device 300, respectively.
  • the red wavelength conversion layer 351R and the green wavelength conversion layer 351G are the red wavelength conversion layer and the green wavelength conversion layer of the wavelength conversion sheet 350, respectively.
  • the blue light transmitting layer 351B is a blue light transmitting layer of the wavelength conversion sheet 350.
  • the red CF361R and the green CF361G are the red CF and the green CF of the CF sheet 360, respectively.
  • the blue light transmitting layer 361B is a blue light transmitting layer of the CF sheet 360.
  • the electroluminescent element 3 is an TE type, the wavelength conversion sheet 350 and the CF sheet 360 are arranged above the electroluminescent element 3.
  • the third embodiment also has the same effect as that of the second embodiment.
  • the EQE can be improved as compared with the electroluminescent element 2 (BE type electroluminescent element).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a modification of the display device 3000 (hereinafter, display device 3000V).
  • the light emitting device and the electroluminescent element of the display device 3000V are referred to as a light emitting device 300V and the electroluminescent element 3V, respectively.
  • the electroluminescent element 3V is a tandem type electroluminescent element configured based on the electroluminescent element 3. As described above, also in the TE type electroluminescent element, a tandem structure can be adopted as in the example shown in FIG. 6 (electroluminescent element 2V).
  • non-Cd materials are used for the red QD phosphor particles (red quantum dots), the green QD phosphor particles (green quantum dots), and the blue QD phosphor particles (quantum dots). This has the effect of making it possible to provide an environment-friendly display device.

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Abstract

QD分散液(20)は、QD蛍光体粒子(25)と、リガンド(21)と、溶媒(27)とを含んでいる。リガンド(21)は、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基と、チオール基とを有している。溶媒(27)は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。

Description

量子ドット分散液及びそれを用いた電界発光素子の製造方法
 本開示は、量子ドット(量子ドット蛍光体粒子)を含む量子ドット分散液及びそれを用いた電界発光素子の製造方法に関する。
 近年、量子ドット(量子ドット蛍光体粒子)を含む電界発光素子に関する様々な技術が開発されている。当該電界発光素子の一例としては、QLED(量子ドット発光ダイオード)が挙げられる。
 電界発光素子の発光層は、量子ドットを含む量子ドット分散液を塗布することにより形成される(例えば、特許文献1参照)。
日本国公開特許公報「特開2013-157180号」
 量子ドット分散液を塗布して発光層を形成する際には、発光層の層厚を所望の層厚にするために、量子ドットの濃度が所望の濃度となるように量子ドット分散液の希釈が行われる。しかしながら、量子ドット分散液の希釈後、時間が経過すると、蛍光量子収率(PLQY)が低下するという問題がある。
 このため、量子ドット分散液の希釈は、一般的には、発光層を形成する直前に行われる。したがって、従来は、電界発光素子の一連の製造過程において、量子ドット分散液の希釈工程を必要とすることから、量子ドット分散液の希釈工程が、電界発光素子の製造にかかるタクトタイムの増加の一因となっていた。
 本開示の一態様は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、量子ドット分散液の希釈後の蛍光量子収率の低下を従来よりも抑制することができる量子ドット分散液を提供することを目的とする。また、本開示の一態様は、上記量子ドット分散液を用いた、従来よりもタクトタイムを短縮することができる電界発光素子の製造方法を提供することを更なる目的とする。
 上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る量子ドット分散液は、量子ドットと、リガンドと、溶媒と、を含み、上記リガンドは、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基と、チオール基とを有し、上記溶媒は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。
 また、上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る電界発光素子の製造方法は、量子ドットを含む量子ドット発光層を備えた電界発光素子の製造方法であって、量子ドットと、リガンドと、溶媒と、を含む量子ドット分散液を塗布して上記量子ドット発光層を形成する量子ドット発光層形成工程を含み、上記量子ドット発光層形成工程では、上記量子ドット分散液として、本開示の一態様に係る上記量子ドット分散液を使用する。
 本開示の一態様によれば、量子ドット分散液の希釈後の蛍光量子収率の低下を従来よりも抑制することができ、希釈状態での保存が可能で、電界発光素子の製造にかかるタクトタイムを従来よりも短縮することができる量子ドット分散液を提供することができる。また、本開示の一態様によれば、上記量子ドット分散液を用いた、従来よりもタクトタイムを短縮することができる電界発光素子の製造方法を提供することができる。
実施形態1に係る電界発光素子の概略構成を模式的に示す断面図である。 実施形態1に係る量子ドット分散液の一例を示す模式図である。 実施形態1に係る電界発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態2に係る表示装置の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。 実施形態2に係る表示装置の一変形例について説明するための図である。 実施形態2の表示装置の他の変形例について説明するための図である。 実施形態3の表示装置について説明するための図である。 実施形態3の表示装置の一変形例について説明するための図である。
 〔実施形態1〕
 量子ドット蛍光体粒子(量子ドット:QD、半導体ナノ粒子蛍光体とも称される)に電圧を印加することにより発光する電界発光素子は、量子ドット蛍光体粒子を含む量子ドット発光層を備えている。このような量子ドット発光層は、その下地層に、量子ドット蛍光体粒子を含む量子ドット分散液を塗布することにより作製される。
 なお、以下、本開示では、量子ドット蛍光体粒子を、「QD蛍光体粒子」と略記する。また、QD蛍光体粒子を、単に「量子ドット」あるいは「QD」と称する場合もある。また、2つの数A及びBについての「A~B」という記載は、特に明示されない限り、「A以上かつB以下」を意味するものとする。
 以下では、本実施形態に係る量子ドット分散液について説明する前に、まず、該量子ドット分散液を用いた電界発光素子について説明する。
 <電界発光素子の構造例>
 図1は、本実施形態に係る電界発光素子1の概略構成を模式的に示す断面図である。
 図1に示す電界発光素子1は、QD蛍光体粒子に電圧を印加することにより発光する素子である。電界発光素子1としては、例えば量子ドット発光ダイオード(QLED)が挙げられる。本実施形態では、電界発光素子1に含まれるQD蛍光体粒子は、青色QD蛍光体粒子である。
 電界発光素子1は、陽極12(アノード、第1電極)と、陰極17(カソード、第2電極)と、陽極12と陰極17との間に設けられた、QD蛍光体粒子を含むQD層15(量子ドット発光層、青色量子ドット発光層)を少なくとも含む機能層と、を備えている。なお、本実施形態では、陽極12と陰極17との間の層を総称して機能層と称する。
 上記機能層は、QD層15のみからなる単層型であってもよいし、QD層15以外の機能層を含む多層型であってもよい。上記機能層のうちQD層15以外の機能層としては、例えば、正孔注入層13(HIL)、正孔輸送層14(HTL)、電子輸送層16(ETL)等が挙げられる。
 なお、本開示では、図1の陽極12から陰極17に向かう方向を上方向と称し、その反対方向を下方向と称する。また、本開示において、水平方向とは、上下方向に垂直な方向(電界発光素子1が備える各部の主面方向)である。上下方向は、上記各部の法線方向とも言える。
 陽極12から陰極17までの各層は、一般的に、支持体としての基板上に形成される。したがって、電界発光素子1は、支持体として、基板を備えていてもよい。
 図1に示す電界発光素子1は、一例として、図1の上方向に向かって、基板11、陽極12、正孔注入層13、正孔輸送層14、QD層15、電子輸送層16、及び陰極17が、この順に積層された構成を有している。
 但し、電界発光素子1の構成は、上記構成に限定されるものではなく、基板11上に、陰極17、電子輸送層16、QD層15、正孔輸送層14、正孔注入層13、及び陽極12が、この順に積層された構成を有していてもよい。
 このように、QD層15は、陽極12と陰極17との間に介在している。換言すれば、陽極12と陰極17とは、QD層15を挟むように設けられている。なお、電界発光素子1は、QD層15と陰極17との間に電子注入層を備えていてもよい。例えば、図1に示すように電界発光素子1が電子輸送層16を備えている場合、電界発光素子1は、電子輸送層16と陰極17との間に電子注入層を備えていてもよい。
 以下に、上記各層について、より詳細に説明する。
 基板11は、上述したように、陽極12から陰極17までの各層を形成するための支持体である。図1に示すように、基板11は、その上方において、陽極12、正孔注入層13、正孔輸送層14、QD層15、電子輸送層16、及び陰極17を支持する。
 基板11は、例えば、ガラス基板であってもよく、プラスチック基板等のフレキシブル基板であってもよい。
 なお、電界発光素子1は、例えば、表示装置等の電子機器の光源として用いられてよい。電界発光素子1が、例えば表示装置の一部である場合、基板11には、上記表示装置の基板が用いられる。したがって、電界発光素子1は、基板11を含めて電界発光素子1と称される場合もあれば、基板11を含めずに電界発光素子1と称される場合もある。
 このように、電界発光素子1は、それ自体、基板11を備えていてもよいし、電界発光素子1が備えている基板11は、当該電界発光素子1を備えた、表示装置等の電子機器の基板であってもよい。電界発光素子1が例えば表示装置の一部である場合、基板11には、例えば、複数の薄膜トランジスタが形成されたアレイ基板が用いられてもよい。この場合、基板11上に設けられた第1電極である陽極12は、アレイ基板の薄膜トランジスタと電気的に接続されていてもよい。
 このように電界発光素子1が例えば表示装置の一部である場合、基板11には、光源として、画素毎に電界発光素子1が設けられる。具体的には、赤色画素(R画素)には、赤色光源として、赤色光を発する電界発光素子(赤色電界発光素子)が設けられる。緑色画素(G画素)には、緑色光源として、緑色光を発する電界発光素子(緑色電界発光素子)が設けられる。青色画素(B画素)には、青色光源として、青色光を発する電界発光素子(青色電界発光素子)が設けられる。したがって、基板11には、これらR画素、G画素、及びB画素毎に電界発光素子を形成することが可能なように、画素分離膜として、各画素を仕切るバンクが形成されていても構わない。
 本実施形態では、上述したように、図1に示す電界発光素子1が、青色量子ドット(青色QD蛍光体粒子)を含むQD層15を用いた青色電界発光素子である場合について説明する。しかしながら、QD層15として赤色量子ドット(赤色QD蛍光体粒子)を含むQD層を設けることで、上記赤色電界発光素子を実現することができる。同様に、QD層15として緑色量子ドット(緑色QD蛍光体粒子)を含むQD層を設けることで、上記緑色電界発光素子を実現することができる。
 ボトムエミッション(BE)型の電界発光素子では、QD層15から発せられた光が、下方(つまり、基板11側)に向けて出射される。トップエミッション(TE)型の電界発光素子では、QD層15から発せられた光が、上方(つまり、基板11とは反対側側)に向けて出射される。両面発光型の電界発光素子では、QD層15から発せられた光が、下方及び上方に向けて出射される。
 電界発光素子1が、ボトムエミッション(BE)型の電界発光素子又は両面発光型の電界発光素子である場合、基板11は、透光性材料からなる透光性基板で構成される。電界発光素子1がトップエミッション(TE)型の電界発光素子である場合、基板11は、透光性材料によって構成されてもよいし、光反射性材料によって構成されてもよい。
 陽極12及び陰極17のうち、光の取出し面側となる電極は透光性を有している必要がある。なお、光の取出し面と反対側の電極は、透光性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
 例えば、電界発光素子1をBE型の電界発光素子とする場合、上層側の電極を光反射性電極とし、下層側の電極を透光性電極とする。電界発光素子1をTE型の電界発光素子とする場合、上層側の電極を透光性電極とし、下層側の電極を光反射性電極とする。なお、光反射性電極は、透光性材料からなる層と光反射性材料からなる層との積層体であってもよい。
 図1では、一例として、電界発光素子1が、陽極12を下層側の電極とし、陰極17を上層側の電極とし、QD層15から発せられた青色光LBが下方に向けて出射されるBE型の電界発光素子である場合を例に挙げて図示している。このため、QD層15から発せられた青色光LBが陽極12を透過できるように、陽極12を透光性電極としている。また、QD層15から発せられた青色光LBを反射するように、陰極17を光反射性電極としている。なお、以下の記載では、「青色光LB」を、単に「LB」とも略記する。その他の部材についても、適宜同様に略記する。
 陽極12は、電圧が印加されることにより、正孔(ホール)をQD層15に供給する電極である。陽極12は、例えば、仕事関数が比較的大きな材料によって構成される。当該材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)等が挙げられる。これら材料は、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いても構わない。
 陰極17は、電圧が印加されることにより、電子をQD層15に供給する電極である。陰極17は、例えば、仕事関数が比較的小さな材料によって構成される。当該材料としては、例えば、Al、銀(Ag)、Ba、イッテルビウム(Yb)、カルシウム(Ca)、リチウム(Li)-Al合金、Mg-Al合金、Mg-Ag合金、Mg-インジウム(In)合金、及びAl-酸化アルミニウム(Al)合金が挙げられる。
 これら陽極12及び陰極17の成膜には、例えば、スパッタリング法、フィルム蒸着法、真空蒸着法、物理的気相成長法(PVD)が用いられる。
 正孔注入層13は、陽極12から供給された正孔を正孔輸送層14に輸送する層である。正孔注入層13は、有機材料により形成されても構わないし、無機材料により形成されても構わない。当該有機材料としては、例えば、導電性の高分子材料が挙げられる。当該高分子材料としては、例えば、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸(PSS)との複合物(PEDOT:PSS)等を用いることができる。
 正孔輸送層14は、正孔注入層13から供給された正孔をQD層15に輸送する層である。正孔輸送層14は、有機材料により形成されても構わないし、無機材料により形成されても構わない。当該有機材料としては、例えば、導電性の高分子材料が挙げられる。当該高分子材料としては、例えば、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン))](TFB)等を用いることができる。これら高分子材料は、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いても構わない。また、正孔輸送層14は、その層厚が10nm以上、57nm以下の範囲内となるように形成されることが好ましい。これにより、より高いEQEを得ることが可能となる。
 正孔注入層13及び正孔輸送層14の成膜には、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、PVD、スピンコート法、又はインクジェット法が用いられる。なお、正孔輸送層14のみで正孔をQD層15に十分供給できる場合には、正孔注入層13を設けなくても構わない。
 電子輸送層16は、陰極17から供給された電子をQD層15に輸送する層である。電子輸送層16は、有機材料により形成されても構わないし、無機材料により形成されても構わない。電子輸送層16が無機材料からなる場合、電子輸送層16は、無機材料として、例えば、Zn、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、ケイ素(Si)、スズ(Sn)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、バリウム(Ba)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、及び、ハフニウム(Hf)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む金属酸化物を含んでいてもよい。このような金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛マグネシウム(ZnMgO)等が挙げられる。これら金属酸化物は、一種類のみを用いてもよいし、適宜二種類以上を混合して用いてもよい。また、上記無機材料には、ナノ粒子を用いてもよい。電子輸送層16は、上記無機材料のなかでも、ZnMgOを含んでいることが好ましい。これにより、より高い外部量子効率(EQE)を得ることが可能となる。電子輸送層16が無機材料からなる場合、電子輸送層16の成膜には、例えば、スピンコート法又はインクジェット法が用いられる。
 また、電子輸送層16が有機材料からなる場合、電子輸送層16は、有機材料として、例えば、(i)1,3,5-トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBi)、(ii)3-(ビフェニル-4-イル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-4H-1,2,4-トリアゾール(TAZ)、(iii)バソフェナントロリン(Bphen)、及び、(iv)トリス(2,4,6-トリメチル-3-(ピリジン-3-イル)フェニル)ボラン(3TPYMB)からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含んでいることが好ましい。電子輸送層16が有機材料からなる場合、電子輸送層16の成膜には、真空蒸着法が用いられてよい。また、上記材料が有機材料である場合にも、上記材料が無機材料の場合と同様に、電子輸送層16の成膜にスピンコート法又はインクジェット法が用いられてもよい。
 QD層15は、陽極12と陰極17との間に設けられた、QD蛍光体粒子(量子ドット)と、該QD蛍光体粒子の表面に配位し、該QD蛍光体粒子の表面を保護するリガンドと、を含む発光層(QD蛍光体粒子層)である。QD層15は、QD蛍光体粒子に対するリガンドの重量比(リガンド/QD蛍光体粒子)が、0.01倍以上、2倍以下の範囲内となるように、リガンドの量が調整されている。
 QD蛍光体粒子は、陽極12から供給された正孔と、陰極17から供給された電子(自由電子)との再結合に伴って、LBを発する。つまり、QD層15は、EL(エレクトロルミネッセンス)によって発光する。より具体的には、QD層15は、注入型ELによって発光する。
 QD層15は、溶液法により、QD蛍光体粒子とリガンドとが分散媒中に分散した分散液(量子ドット分散液、液体組成物)を、その下地層上(図1に示す例では、正孔輸送層14上)に塗布することにより作製される。なお、上記分散液(以下、「QD分散液」と記す)については、QD蛍光体粒子及びリガンドの説明と併せて後で詳述する。
 QD層15は、その層厚が、例えば、15nm以上、35nmとなるように形成されることが好ましい。これにより、より高いEQEを得ることが可能となる。
 電界発光素子1では、陽極12と陰極17との間に順方向の電圧を印加する。言い替えれば、陽極12を陰極17よりも高電位にする。これにより、(i)陰極17からQD層15へ電子を供給するとともに、(ii)陽極12からQD層15へ正孔を供給できる。その結果、QD層15において、正孔と電子との再結合に伴ってLBを発生させることができる。上記電圧の印加は、図示しない薄膜トランジスタ(TFT)によって制御されても構わない。一例として、複数のTFTを含むTFT層が、基板11内に形成されてよい。
 なお、電界発光素子1は、機能層として、正孔の輸送を抑制する正孔ブロッキング層(HBL)を備えていても構わない。正孔ブロッキング層は、陽極12とQD層15との間に設けられる。正孔ブロッキング層を設けることで、QD層15へ供給されるキャリア(すなわち、正孔及び電子)のバランスを調整できる。
 また、電界発光素子1は、機能層として、電子の輸送を抑制する電子ブロッキング層(EBL)を備えていても構わない。電子ブロッキング層は、QD層15と陰極17との間に設けられる。電子ブロッキング層を設けることでも、QD層15へ供給されるキャリア(すなわち、正孔及び電子)のバランスを調整できる。
 また、電界発光素子1は、陰極17までの成膜が完了した後に封止されても構わない。封止部材としては、例えば、ガラス又はプラスチックを用いることができる。封止部材は、基板11から陰極17までの積層体を封止できるように、例えば凹形状を有する。例えば、封止部材と基板11との間に封止接着剤(例えばエポキシ系の接着剤)を塗布した後、窒素(N)雰囲気下で封止されることで、電界発光素子1が製造される。
 <表示装置への適用>
 前述したように、電界発光素子1は、例えば、表示装置の青色光源として適用される。また、電界発光素子1を含む光源が、赤色光源としての電界発光素子と、緑色光源としての電界発光素子とを備えるものであっても構わない。この場合、上記光源は、例えば後述する実施形態2に示すように、R画素、G画素及びB画素を点灯させる光源として機能する。この光源を備えた表示装置は、R画素、G画素及びB画素を含む複数の画素によって画像を表現できる。
 例えば、R画素、G画素及びB画素は、それぞれ、バンクが設けられた基板11に、インクジェット等を用いて塗り分けることで形成される。R画素及びG画素にそれぞれ用いられる赤色QD蛍光体粒子及び緑色QD蛍光体粒子としては、非Cd系の材料に限定するのであれば、例えばリン化インジウム(InP)が好適に用いられる。InPを用いた場合、蛍光の半値幅を比較的狭くすることができ、かつ、高い発光効率が得られる。
 また、上記表示装置が、R画素、G画素、及びB画素のそれぞれの画素を個別に点灯できる構成であれば、電子輸送層16が複数の画素単位で成膜されていても構わないし、複数の画素に対して共通に成膜されていても構わない。
 <QD分散液>
 図2は、本実施形態に係るQD分散液20(量子ドット分散液、液体組成物)の一例を示す模式図である。
 図2に示すように、QD分散液20は、QD蛍光体粒子25と、リガンド21と、分散媒としての溶媒27(有機溶媒)とを含んでいる。QD分散液20は、QD蛍光体粒子25とリガンド21とが溶媒27中に分散(「溶解」とも言う)した、いわゆるコロイド溶液である。
 図2に示すように、QD蛍光体粒子25の表面には、多数のリガンド21が配位(吸着)している。QD蛍光体粒子25の表面にリガンド21を配位させることで、QD蛍光体粒子25同士の凝集を抑制できるので、目的とする光学特性を発現させ易い。
 QD蛍光体粒子25は、コア25a及び該コア25aの表面を覆うシェル25bのうち、少なくともコア25aを含んでいる。なお、図2では、一例として、QD蛍光体粒子25が、コア25aと、該コア25aの表面を覆うシェル25bとを有するコアシェル構造を有している場合を例に挙げて図示している。
 但し、上述したように、QD蛍光体粒子25は、コア25aのみであっても構わない。QD蛍光体粒子25は、コア25aのみでも、正孔と電子との再結合に伴って、LBとして蛍光を発する。なお、シェル25bは、コア25aの表面に固溶化した状態で形成されていても構わない。図2では、コア25aとシェル25bとの境界を点線で示したが、これは、コア25aとシェル25bとの境界を分析により確認できてもできなくてもどちらでもよいことを示す。
 本実施形態に係るQD蛍光体粒子25は、カドミウム(Cd)を含まないナノクリスタルである。本開示において「ナノクリスタル」とは、数nm~数十nm程度の粒径を有するナノ粒子を示す。
 QD蛍光体粒子25には、コアが少なくとも亜鉛(Zn)及びセレン(Se)を含み、カドミウム(Cd)を含まないCdフリーのQD蛍光体粒子が用いられる。なお、本開示において、「Cdを含まない」とは、上記QD蛍光体粒子25が、Znに対して、質量比で1/30以上のCdを含まないことを意味する。したがって、上述したようにQD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有している場合、「Cdを含まない」とは、コア25a及びシェル25bが、ともに、Znに対して質量比で1/30以上のCdを含まないことを意味する。
 QD蛍光体粒子25は、ZnとSe、ZnとSeと硫黄(S)、ZnとSeとテルル(Te)、又はZnとSeとTeとSを含有するナノクリスタルであることが好ましい。具体的には、QD蛍光体粒子25としては、ZnSe系、ZnSeS系、ZnSeTe系、又はZnSeTeS系のQD蛍光体粒子が用いられる。
 コア25aは、例えば、ZnSe、ZnSeS、ZnSeTe、又はZnSeTeSで形成される。これら例示の材料のなかでも、コア25aの材料としては、ZnSe又はZnSeSであることが好ましく、ZnSeであることがより好ましい。
 シェル25bは、Cdを含まなければどのような材料であっても構わないが、例えば、ZnS、又はZnSeS等で形成される。これら例示の材料のなかでも、シェル25bの材料としては、ZnSであることが好ましい。
 本実施形態によれば、このようにZnSe、ZnSeS、ZnSeTe、又はZnSeTeS等のナノクリスタルからなるコア25aを、ZnS、ZnSeS等のシェル25bで被覆することによって、蛍光量子収率(PLQY)を増大させることができる。
 なお、QD蛍光体粒子25に含まれる、ZnとSe、ZnとSeとS、ZnとSeとTe、又はZnとSeとTeとSは、主成分である。QD蛍光体粒子25には、これら元素以外の元素が含まれていてもよい。
 但し、QD蛍光体粒子25中に、Cdは含まず、また、リン(P)も含まないことが好適である。有機リン化合物は高価である。また、有機リン化合物は、空気中で酸化され易いため合成が不安定化し、コストの上昇、蛍光特性の不安定化、製造工程の煩雑性等を招き易くなる。
 QD蛍光体粒子25は、バンド端発光による蛍光特性を有し、その粒子がナノサイズであることにより、量子サイズ効果を発現する。
 QD蛍光体粒子25の構成元素の微妙な組成比によるピーク波長依存性があるとともに、粒径と波長依存度の大きさとの関係が粒径の領域によって異なるものの、QD蛍光体粒子25の粒径は、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有しているか否かに拘らず、3nm以上、20nm以下の範囲内であることが好ましい。また、QD蛍光体粒子25の粒径は、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有しているか否かに拘らず、5nm以上、20nm以下の範囲内であることがより好ましい。また、QD蛍光体粒子25の粒径は、15nm以下であることがより一層好ましく、10nm以下であることが更に好ましい。本実施形態では、QD蛍光体粒子25の粒径を上述した範囲内で調整することが可能であり、多数のQD蛍光体粒子25を、略均一の粒径にて生成することができる。
 なお、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有している場合、QD蛍光体粒子25の粒径は、シェル25bで被覆された状態のQD蛍光体粒子25の粒径(QD蛍光体粒子25の最外粒径)を示す。本実施形態によれば、QD蛍光体粒子25をコアシェル構造とすることで、コア25a単体の構造よりも多少粒径が大きくなるものの、QD蛍光体粒子25の粒径を20nm以下に保つことができる。このように、本実施形態によれば、非常に小さい粒径に揃えられたコアシェル構造のQD蛍光体粒子25を得ることができる。
 本実施形態では、上述したようにQD蛍光体粒子25の粒径を小さくすることができるとともに各QD蛍光体粒子25の粒径のばらつきを小さくすることができ、サイズの揃ったQD蛍光体粒子25を得ることができる。
 これにより、本実施形態では、QD蛍光体粒子25の蛍光半値幅を25nm以下に狭くすることができ、高色域化の向上を図ることができる。なお、本開示において、「蛍光半値幅」とは、蛍光スペクトルにおける蛍光強度のピーク値の半分の強度での蛍光波長の広がりを示す半値全幅(FWHM:Full Width at Half Maximum)を示す。
 上記蛍光半値幅は、23nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることが更に好ましい。本実施形態ではこのように蛍光半値幅を狭くすることができるため、高色域化の向上を図ることができる。
 特に、本実施形態に係るQD蛍光体粒子25は、Cu原料と、Se原料又はTe原料としての有機カルコゲン化合物(有機カルコゲニド)とから、銅カルコゲニドを前駆体として合成した後、銅カルコゲニドの銅(Cu)とZnとの金属交換を行うことで合成される。なお、Cu原料には、有機銅化合物又は無機銅化合物が用いられる。
 本実施形態によれば、このような比較的安定性が高い材料(比較的反応性が低い材料)を用いた間接的な合成反応に基づいてQD蛍光体粒子25を合成することにより、安全な合成を行うことができるとともに、上述したようにサイズの揃ったQD蛍光体粒子25を得ることができる。これにより、蛍光半値幅を狭くすることができ、上述したように25nm以下の蛍光半値幅を達成することができる。
 また、本実施形態によれば、QD蛍光体粒子25の蛍光寿命を、50ns以下にすることができる。なお、本開示において「蛍光寿命」とは、「初期強度が1/e(約37%)になるまでの時間」を示す。
 また、本実施の形態では、蛍光寿命を、40ns以下、更には30ns以下に調整することもできる。このように、本実施の形態では、蛍光寿命を短くすることができるが、50ns程度まで延ばすこともでき、使用用途により、蛍光寿命の調整が可能である。
 本実施形態では、蛍光波長を、410nm以上、470nm以下程度にまで自由に制御することができる。QD蛍光体粒子25の蛍光ピーク波長は、410nm以上、470nm以下の範囲内である。本実施形態によれば、QD蛍光体粒子25の粒径及び組成を調整することによって、蛍光波長を制御することが可能である。QD蛍光体粒子25は、Zn以外にカルコゲン元素を用いた、例えば、ZnSe系又はZnSeS系の固溶体である。この場合、蛍光波長を、好ましくは430nm以上、470nm以下の範囲内とすることができ、より好ましくは、450nm以上、470nm以下の範囲内とすることができる。また、ZnSeTe系又はZnSeTeS系のQD蛍光体粒子25では、蛍光波長を、450nm以上、470nm以下の範囲内とすることができる。このように、本実施形態では、QD蛍光体粒子25の蛍光波長を、青色に制御することが可能である。
 本実施形態では、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有する場合においても、蛍光波長を、410nm以上、470nm以下程度にまで自由に制御することができる。つまり、本実施形態によれば、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有する場合においても、蛍光波長を青色に制御することが可能である。
 また、本実施形態では、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有する場合においても、上記した蛍光半値幅及び蛍光寿命を得ることができる。特に、本実施形態によれば、組成及び粒径が同じコア25a単体に比べると、QD蛍光体粒子25をコアシェル構造とすることで、蛍光寿命をより短くすることができる。なお、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有する場合においても、蛍光半値幅及び蛍光寿命の好ましい範囲は、上述した範囲を適用することができる。
 また、コア25aをシェル25bで被覆することで、コア25a単独の場合よりも、蛍光ピーク波長を、短波長化、又は、長波長化することも可能である。例えば、コア25aの粒径が小さい場合は、コア25aをシェル25bで被覆することで、蛍光ピーク波長が長波長化する傾向がある。一方、コア25aの粒径が大きい場合は、コア25aをシェル25bで被覆することで、蛍光ピーク波長が短波長化する傾向がある。なお、シェル25bの被覆の条件によって、波長変化値の大きさは異なる。
 シェル25bの厚み(シェル厚)は、電界発光素子1(QLED)の効率及び信頼性を決定する最も重要な因子の1つである。より良好な発光性能を得るためには、QD蛍光体粒子25は、コアシェル構造を有していることが望ましい。シェル厚が厚すぎると、蛍光量子収率(PLQY)が低下する。
 QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有する場合、前述したようにシェル25bを含めたQD蛍光体粒子25の最外粒径は、3nm以上、20nm以下であり、より好ましくは、5nm以上、20nm以下である。
 本開示によれば、QD蛍光体粒子25がコア25aのみからなる場合を含めると、シェル25bの厚みを10nm未満とすることで、50ns以下の蛍光波長を得ることができ、高い蛍光量子収率(PLQY)を得ることができる。外部量子効率(%)は、キャリアバランス×発光性励起子の生成効率×蛍光量子収率×光取り出し効率で示され、蛍光量子収率に比例する。したがって、シェル25bの厚みを10nm未満とすることで、高い外部発光量子効率(EQE)を実現することができる電界発光素子1を提供することができる。
 なお、QD蛍光体粒子25がコアシェル構造を有する場合、シェル25bの厚みは、0.3nm以上であることがより好ましく、0.5nm以上であることがより一層好ましく、0.8nm以上であることが更に好ましく、1.0nm以上であることが、更に一層好ましい。また、シェル25bの厚みは、3.3nm以下であることがより好ましく、2.8nm以下であることがより一層好ましく、1.7nm以下であることが更に好ましい。
 なお、コアシェル型のQD蛍光体粒子25では、該QD蛍光体粒子25の発する光の波長は、コア25aの粒径に比例し、シェル25bの粒径(QD蛍光体粒子25の最外粒径)には依存しない。コア径=最外粒径-シェル厚×2であり、青色発光すれば特に限定されるものではないが、望ましくは、例えば、0.5nm~15nmの範囲内である。
 リガンド21は、QD蛍光体粒子25の表面を修飾する表面修飾基(有機配位子)である。本実施形態で用いられるリガンド21は、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基と、チオール基とを有する、チオール系のリガンドである。チオール基(メルカプト基とも言う)は、上記量子ドットの表面に配位する官能基である。
 上記リガンド21としては、下記一般式(1)で示される化合物が挙げられる。
 SH-(CH-COO-R・・(1)
 なお、上記一般式(1)中、Rは、置換基を有していてもよい-[(CHO]-R基を表し、pは、1~15の整数を表し、qは、1~5の整数を表し、rは、1~15の整数を表す。言い換えれば、上記一般式(1)中、Rは、無置換又は置換基を有する-[(CHO]-R基を表す。また、上記Rは、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。
 なお、ここで、「置換基を有していてもよい」とは、水素原子(-H)を1価の基で置換する場合及びメチレン基(-CH-)を2価の基で置換する場合の両方を含む。
 上記置換基としては、例えば、炭素数1~10のアルキル基、エーテル基からなる群より選ばれる少なくとも一種の基が挙げられる。
 上記Rは、直鎖状の-[(CHO]-R基であってもよく、分岐鎖状の-[(CHO]-R基であってもよい。
 上記一般式(1)で示されるリガンド21としては、例えば、下記一般式(2)で示される化合物が挙げられる。
 SH-(CH-COO(CHCHO)-R・・(2)
 なお、上記一般式(2)中、mは、5~11の整数を表し、nは、1~10の整数を表し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を表す。
 上記一般式(2)で示される化合物は、一般式(1)中、p=mであり、Rが、無置換又は置換基を有する(CHCHO)-R基である化合物である。つまり、一般式(2)で示される化合物は、一般式(1)中、Rが、無置換又は置換基を有する-[(CHO]-R基であり、Rが、炭素数1~6のアルキル基であり、pが5~11の整数であり、qが2であり、rが1~10の整数である化合物である。
 上記一般式(2)で示されるリガンド21としては、例えば、下記構造式(3)(下記示性式)で示される化合物が挙げられる。
 SH-(CH10-COO-(CHCHO)-CH・・(3)
 上記構造式(3)で示される化合物は、一般式(2)中、mで表される繰り返し単位が10であり、nで表される繰り返し単位が3であり、Rが、炭素数が1のメチル基である化合物である。
 また、上記一般式(2)で示されるリガンド21は、例えば、下記構造式(4)(下記示性式)で示される化合物であってもよい。
 SH-(CH-COO-(CHCHO)-CH・・(4)
 上記構造式(4)で示される化合物は、一般式(2)中、mで表される繰り返し単位が5であり、nで表される繰り返し単位が1であり、Rが、炭素数が1のメチル基である化合物である。
 溶媒27は、QD蛍光体粒子25及びリガンド21を分散させる分散媒である。QD分散液20に用いられる溶媒27は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)である。
 本実施形態に係るQD層15は、QD蛍光体粒子25とリガンド21とがPGMEA中に分散したQD分散液20を塗布することにより形成される。このように溶液法で形成されたQD層15は、球状のQD蛍光体粒子25と、該QD蛍光体粒子25の表面に配位したリガンド21とを含む。
 本実施形態によれば、上述したように、リガンド21に、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基とチオール基とを有するチオール系のリガンドを使用し、溶媒27にPGMEAを使用する。これにより、QD分散液20の希釈後の時間経過に伴う蛍光量子収率(PLQY)の低下を、従来よりも抑制することができる。
 このため、本実施形態によれば、予め所望の濃度まで希釈した状態で保存が可能なQD分散液20を提供することができる。上記QD分散液20を用いれば、QD層15を形成する直前に上記QD分散液20の希釈を行う必要がない。言い換えれば、電界発光素子1の製造時に、上記QD分散液20を使用(つまり、塗布)する直前に、上記QD分散液20の希釈を行う必要がない。したがって、電界発光素子1の製造にかかるタクトタイムを改善(短縮)することができる。
 本実施形態において、上記QD分散液20におけるQD蛍光体粒子25の濃度は、0.2mg/ml以上、100mg/ml以下の範囲内であることが好ましい。また、QD蛍光体粒子25に対するリガンド21の重量比(リガンド/QD蛍光体粒子)は、前述したように、0.01倍以上、2倍以下の範囲内であることが好ましい。
 本実施形態によれば、上記QD分散液20が上記濃度に希釈されていたとしても、上記QD分散液20の希釈後の時間経過に伴う蛍光量子収率(PLQY)の低下を、従来よりも抑制することができる。このように、本実施形態によれば、予め上記濃度まで希釈した状態で保存が可能なQD分散液20を提供することができる。
 <電界発光素子の製造方法>
 次に、電界発光素子1の製造方法の一例を示す。
 本実施形態に係る電界発光素子1の製造方法では、上述したように、QD蛍光体粒子25とリガンド21とが溶媒27中に分散したQD分散液20の塗布によりQD層15を形成する。リガンド21には、前述したように、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基と、QD蛍光体粒子25の表面に配位する官能基であるチオール基と、を有するチオール系のリガンドが用いられる。溶媒27には、PGMEAが用いられる。この点を除けば、本実施形態に係る電界発光素子1の製造方法は、特に限定されない。
 電界発光素子1の製造方法の一例として、電界発光素子1は、図1に示したように、例えば、基板11上に、陽極12、正孔注入層13、正孔輸送層14、QD層15、電子輸送層16、及び陰極17が、この順に成膜されることで製造される。
 図3は、本実施形態に係る電界発光素子1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
 図3に示すように、本実施形態に係る電界発光素子1の製造方法では、一例として、例えば、まず、基板11上に、陽極12をスパッタリングによって形成する(陽極形成工程、
ステップS1)。次いで、陽極12上に、例えばPEDOT:PSSを含む溶液をスピンコートで塗布した後、ベークで溶媒を揮発させることによって、正孔注入層13を形成する(正孔注入層形成工程、ステップS2)。次いで、正孔注入層13上に、例えばTFBを含む溶液をスピンコートで塗布した後、ベークで溶媒を揮発することによって、正孔輸送層14を形成する(正孔輸送層形成工程、ステップS3)。次いで、正孔輸送層14上に、溶液法を用いてQD層15を形成する。具体的には、正孔輸送層14上に、QD蛍光体粒子25とリガンド21とが溶媒27中に分散したQD分散液20をスピンコートで塗布する。その後、ベークで溶媒27を揮発させることによって、QD層15を形成する(量子ドット発光層形成工程、ステップS4)。次いで、QD層15上に、例えばZnOのナノ粒子を含むコロイド溶液をスピンコートによって塗布した後、ベークで溶媒を揮発させることによって、電子輸送層16を形成する(電子輸送層形成工程、ステップS5)。次いで、電子輸送層16上に、陰極17を真空蒸着によって形成する(陰極形成工程、ステップS6)。なお、ステップS6の陰極17の成膜後に、N雰囲気下において、基板11と、基板11上に形成された積層体(陽極12~陰極17)とを、封止部材で封止しても構わない。
 また、ステップS4で用いられるQD分散液20は、ステップS4を行う前に予め調製(製造)される。したがって、電界発光素子1の製造方法は、図3に示すように、ステップS4よりも前に、量子ドット合成工程(ステップS11)と、量子ドット分散液調製工程(ステップS12、量子ドット分散液製造工程)と、を更に含んでいる。
 ステップS11では、QD分散液20に用いられるQD蛍光体粒子25(量子ドット)を合成する。具体的には、ステップS11では、有機銅化合物又は無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから、前駆体としての銅カルコゲニドを合成し、当該銅カルコゲニドを用いて、上記QD蛍光体粒子25を合成する。
 ステップS12では、ステップS11で合成されたQD蛍光体粒子25を用いて、ステップS4で用いられるQD分散液20を調製する。具体的には、ステップS12では、ステップS11で合成されたQD蛍光体粒子25と、リガンド21とを、前述した所定の濃度となるように、溶媒27中に分散させる。これにより、ステップS4で用いられるQD分散液20を調製する。
 ステップS4では、上述したように、QD分散液20を塗布後に、溶媒27を揮発させる。これにより、QD分散液20中に含まれるQD蛍光体粒子25とリガンド21とを含むQD層15が形成される。なお、ステップS11の量子ドット合成工程(QD蛍光体粒子合成工程とも称する)及びステップS12の量子ドット分散液調製工程については、後で、より詳細に説明する。
 <量子ドット合成工程(ステップS11)>
 次に、QD蛍光体粒子25の合成方法として、上記ステップS11の一例について説明する。
 本実施形態では、まず、Cu原料(有機銅化合物又は無機銅化合物)と、Se原料又はTe原料としての有機カルコゲン化合物とから、銅カルコゲニドを前駆体として合成する。銅カルコゲニド(前駆体)としては、例えば、CuSe、CuSeS、CuSeTe、CuSeTeSが好ましい。
 Cu原料としての有機銅化合物(有機銅試薬)としては、特に限定されるものではないが、例えば、酢酸塩、脂肪酸塩等が挙げられる。また、Cu原料としての無機銅化合物(無機銅試薬)としては、特に限定されるものではないが、例えば、ハロゲン化物(ハロゲン化銅)が挙げられる。
 より具体的には、酢酸塩としては、例えば、酢酸銅(I)(Cu(OAc))、酢酸銅(II)(Cu(OAc))が挙げられる。
 脂肪酸塩としては、例えば、ステアリン酸銅(Cu(OC(=O)C1735)、オレイン酸銅(Cu(OC(=O)C1733)、ミリスチン酸銅(Cu(OC(=O)C1327)、ドデカン酸銅(Cu(OC(=O)C1123)、銅アセチルアセトネート(Cu(acac))等が挙げられる。
 ハロゲン化物としては、1価又は2価の両方の化合物が使用可能である。ハロゲン化物としては、例えば、塩化銅(I)(CuCl)、塩化銅(II)(CuCl)、臭化銅(I)(CuBr)、臭化銅(II)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(CuI)、ヨウ化銅(II)(CuI)等が挙げられる。
 本実施形態では、Se原料には、有機セレン化合物(有機カルコゲン化合物)を用いる。有機セレン化合物(有機カルコゲン化合物)としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリオクチルホスフィンにSeを溶解させたトリオクチルホスフィンセレニド((C17P=Se)、トリブチルホスフィンにSeを溶解させたトリブチルホスフィンセレニド((CP=Se)等を用いることができる。また、有機セレン化合物(有機カルコゲン化合物)としては、オクタデセンのような長鎖の炭化水素である高沸点溶媒にSeを高温で溶解させた溶液(Se-ODE)、オレイルアミンとドデカンチオールとの混合物にSeを溶解させた溶液(Se-DDT/OLAm)等を用いることもできる。
 また、本実施形態では、Te原料には、有機テルル化合物(有機カルコゲン化合物)を用いる。有機テルル化合物(有機カルコゲン化合物)としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリオクチルホスフィンにTeを溶解させたトリオクチルホスフィンテルリド((C17P=Te)、トリブチルホスフィンにTeを溶解させたトリブチルホスフィンテルリド((CP=Te)等を用いることができる。また、有機テルル化合物(有機カルコゲン化合物)として、ジフェニルジテルリド((CTe)等のジアルキルジテルリド(RTe;式中、Rは炭素数1~6のアルキル基を示す)を用いることも可能である。
 銅カルコゲニドを合成するには、まず、有機銅化合物又は無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とを混合し、溶媒に溶解させる。
 溶媒としては、高沸点の飽和炭化水素又は不飽和炭化水素が挙げられる。高沸点の飽和炭化水素としては、例えば、n-ドデカン、n-ヘキサデカン、n-オクタデカンを用いることができる。高沸点の不飽和炭化水素としては、例えば、オクタデセンを用いることができる。なお、溶媒としては、例えば、高沸点の芳香族系の溶媒、高沸点のエステル系の溶媒を用いてもよい。高沸点の芳香族系の溶媒としては、例えば、t-ブチルベンゼンを用いることができる。高沸点のエステル系の溶媒としては、例えば、ブチルブチレート(CCOOC)、ベンジルブチレート(CCHCOOC)等を用いることが可能である。但し、脂肪族アミン系、脂肪酸系の化合物、脂肪族リン系の化合物、又はこれらの混合物を、溶媒として用いることも可能である。
 次いで、反応温度を、140℃以上、250℃以下の範囲内に設定して、銅カルコゲニド(前駆体)を合成する。なお、反応温度は、より低温の、140℃以上、220℃以下の範囲内であることが好ましく、更に低温の、140℃以上、200℃以下の範囲内であることがより好ましい。このように、本実施形態によれば、銅カルコゲニドを低温で合成できるので、当該銅カルコゲニドを安全に合成できる。また、合成時の反応が穏やかであるため、当該反応を制御し易くなる。
 なお、本実施形態では、反応法に特に限定はないが、蛍光半値幅の狭いQD蛍光体粒子25を得るために、粒径の揃ったCuSe、CuSeS、Cu2SeTe、CuSeTeSを合成することが重要である。
 また、CuSe、CuSeS、CuSeTe、CuSeTeS等の銅カルコゲニド(前駆体)の粒径は、20nm以下が好ましく、15nm以下がより好ましく、10nm以下が更に好ましい。この銅カルコゲニドの組成及び粒径によって、ZnSe系、ZnSeS系、ZnSeTe系、ZnSeTeS系等のQD蛍光体粒子25の波長制御が可能となる。そのため、適切な粒径制御を行うことが重要である。
 また、コア25aとして、蛍光半値幅がより狭いQD蛍光体粒子25を得るためには、Sをコア25aに固溶させることが重要である。このため、前駆体である例えばCuSe又はCuSeTeの合成において、チオールを添加することが好ましい。また、蛍光半値幅がより狭いQD蛍光体粒子25を得るためには、Se原料として、前述したSe-DDT/OLAmを使用することがより好ましい。
 特にチオールを限定するものでないが、チオールとしては、例えば、オクタデカンチオール(C1837SH)、ヘキサンデカンチオール(C1633SH)、テトラデカンチオール(C1429SH)、ドデカンチオール(C1225SH)、デカンチオール(C1021SH)、オクタンチオール(C17SH)等を用いることができる。
 次に、ZnSe、ZnSeS、ZnSeTe、又はZnSeTeSのZn原料として、有機亜鉛化合物又は無機亜鉛化合物を用意する。有機亜鉛化合物又は無機亜鉛化合物は、空気中でも安定で、取り扱いが容易な原料である。有機亜鉛化合物及び無機亜鉛化合物は、特に限定されるものではないが、金属交換反応を効率良く行うためには、イオン性の高い亜鉛化合物を使用することが好ましい。有機亜鉛化合物としては、例えば、酢酸塩、硝酸塩、脂肪酸塩等が挙げられる。無機亜鉛化合物としては、例えば、ハロゲン化物(ハロゲン化亜鉛)が挙げられる。
 酢酸塩としては、酢酸亜鉛(Zn(OAc))を用いることができる。硝酸塩としては、硝酸亜鉛(Zn(NO)を用いることができる。
 より具体的には、脂肪酸塩としては、例えば、ステアリン酸亜鉛(Zn(OC(=O)C1735)、オレイン酸亜鉛(Zn(OC(=O)C1733)、パルミチン酸亜鉛(Zn(OC(=O)C1531)、ミリスチン酸亜鉛(Zn(OC(=O)C1327)、ドデカン酸亜鉛(Zn(OC(=O)C1123)、亜鉛アセチルアセトネート(Zn(acac))等を用いることができる。
 なお、有機亜鉛化合物は、カルバミン酸亜鉛であってもよい。カルバミン酸亜鉛としては、例えば、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛(Zn(SC(=S)N(C)、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛(Zn(SC(=S)N(CH)、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(Zn(SC(=S)N(C)等を用いることができる。
 ハロゲン化物としては、例えば、塩化亜鉛(ZnCl)、臭化亜鉛(ZnBr)、ヨウ化亜鉛(ZnI)等を用いることができる。
 続いて、上記有機亜鉛化合物又は無機亜鉛化合物を、銅カルコゲニド(前駆体)が合成された反応溶液に添加する。これにより、銅カルコゲニドのCuと、Znとの金属交換反応が生じる。金属交換反応は、150℃以上、300℃以下で生じさせることが好ましい。また、金属交換反応は、より低温の、150℃以上、280°以下の範囲内で生じさせることがより好ましく、150℃以上、250℃以下の範囲内で生じさせることが更に好ましい。このように、本実施形態では、金属交換反応を低温で行うことができるので、当該金属交換反応の安全性を高めることができる。また、金属交換反応を制御し易くなる。
 本実施形態では、CuとZnとの金属交換反応は、定量的に進行し、ナノクリスタルには前駆体のCuが含有されないことが好ましい。銅カルコゲニドのCuがナノクリスタルに残留すると、Cuがドーパントとして働き、別の発光機構で発光して蛍光半値幅が広がってしまうおそれがある。このCuの残存量は、Znに対して100ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、10ppm以下が理想的である。
 カチオン交換法で合成されたZnSe系のQD蛍光体粒子25は、直接法で合成されたZnSe系のQD蛍光体粒子25よりもCu残量が高くなる傾向がある。しかしながら、Znに対してCuが1~10ppm程度含まれていても良好な発光特性を得ることができる。なお、Cu残量により、カチオン交換法で合成されたQD蛍光体粒子25であることの判断を行うことが可能である。すなわち、カチオン交換法で合成することで、銅カルコゲニドで粒径制御でき、本来反応し難いQD蛍光体粒子25の合成が可能となる。このため、Cu残量は、カチオン交換法を用いたか否かの判断に使用可能である。
 また、本実施形態では、金属交換を行う際に、銅カルコゲニドの金属を配位又はキレート等により反応溶液中に遊離させる補助的な役割をもつ化合物が必要である。
 上述の役割を有する化合物としては、Cuと錯形成可能なリガンド(表面修飾剤)が挙げられる。上記リガンドとしては、例えば、ホスフィン系(リン系)のリガンド、アミン系のリガンド、チオール系(硫黄系)のリガンドが好ましい。
 ホスフィン系のリガンドとしては、例えば、トリオクチルホスフィン((C17P)、トリフェニルホスフィン((CP)、トリブチルホスフィン((CP)等が挙げられる。
 アミン系のリガンドとしては、例えば、オレイルアミン(C1835NH)、ステアリル(オクタデシル)アミン(C1837NH)、ドデシル(ラウリル)アミン(C1225NH)、デシルアミン(C1021NH)、オクチルアミン(C17NH)等が挙げられる。
 チオール系のリガンドとしては、例えば、オクタデカンチオール(C1837SH)、ヘキサンデカンチオール(C1633SH)、テトラデカンチオール(C1429SH)、ドデカンチオール(C1225SH)、デカンチオール(C1021SH)、オクタンチオール(C17SH)等が挙げられる。
 なお、上記リガンドは、脂肪酸系のリガンドあるいはホスフィンオキシド系のリガンドであってもよい。
 脂肪酸系のリガンドとしては、例えば、オレイン酸(C1733COOH)、ステアリン酸(C1735COOH)、パルミチン酸(C1531COOH)、ミリスチン酸(C1327COOH)、ラウリル(ドデカン)酸(C1123COOH)、デカン酸(C19COOH)、オクタン酸(C15COOH)等が挙げられる。
 ホスフィンオキシド系のリガンドとしては、例えば、トリオクチルホスフィンオキシド((C17P=O)、トリフェニルホスフィンオキシド((CP=O)、トリブチルホスフィンオキシドf((CP=O)等が挙げられる。
 これらリガンドの中でも、その反応効率の高さを考慮すれば、ホスフィン系(リン系)のリガンドがより好ましい。これにより、CuとZnとの金属交換が適切に行われ、ZnとSeとをベースとする、蛍光半値幅の狭いQD蛍光体粒子を製造することができる。本実施形態では、上記のカチオン交換法により、直接合成法に比べて、QD蛍光体粒子25を量産することができる。
 すなわち、直接合成法では、Zn原料の反応性を高めるために、例えば、ジエチル亜鉛(EtZn)等の有機亜鉛化合物を使用する。しかしながら、ジエチル亜鉛は反応性が高く、空気中で発火するため、不活性ガス気流下で取り扱わなければならない等、原料の取り扱いや保管が難しく、それを用いた反応も発熱、発火等の危険を伴うため、量産には不向きである。また同様に、Se原料の反応性を高めるために、例えば、水素化セレン(HSe)を用いた反応等も、毒性、安全性の観点から量産には適さない。
 また、上記のような反応性の高いZn原料やSe原料を用いた反応系では、ZnSeは生成するものの、粒子生成が制御されておらず、結果として生じたZnSeの蛍光半値幅が広くなる。
 これに対し、本実施形態では、上述したように、有機銅化合物、或いは、無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから、銅カルコゲニドを前駆体として合成している。そして、当該前駆体を用いて金属交換を行うことによって、QD蛍光体粒子25を合成している。このように、本実施形態では、前駆体の合成を経て、QD蛍光体粒子25を合成しており、原料から直接QD蛍光体粒子25を合成していない。本実施形態によれば、このような間接的な合成により、反応性が高いゆえに取り扱いが危険な試薬を使う必要がなく、蛍光半値幅の狭いZnSe系のQD蛍光体粒子25を、安全かつ安定的に合成することが可能となる。
 また、本実施形態では、前駆体を単離及び精製する必要は必ずしもない。このため、例えば、ワンポットでCuとZnとの金属交換を行って、所望のQD蛍光体粒子25を得ることが可能である。但し、前駆体である銅カルコゲニドを、QD蛍光体粒子25の合成前に、単離及び精製してから使用してもよい。
 上記手法によって合成されたQD蛍光体粒子25は、洗浄、単離精製、被覆処理、及びリガンド交換等の各種処理を行わずとも、所定の蛍光特性を発現できる。
 但し、前述したように、ZnSe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSeTeS等のナノクリスタルからなるコア25aを、ZnS、ZnSeS等のシェル25bで被覆することによって、蛍光量子収率を更に増大させることができる。更に、コアシェル構造とすることで、蛍光寿命を、シェルの被覆前よりも短くすることができる。
 また、コアシェル構造とすることで、前述したように、コア25a単独の場合よりも、蛍光ピーク波長を、短波長化、又は、長波長化することも可能である。
 更に、カチオン交換法で得られたZnSe、ZnSeS、ZnSeTe、又はZnSeTeS等のナノクリスタルからなるコア25aに、同原料であるZnSe、ZnSeS、ZnSeTe、又はZnSeTeSを添加することで、粒子サイズが均一なまま、任意の粒子サイズに変更したQD蛍光体粒子25のコア25aを得ることが可能である。そのため、蛍光半値幅を25nm以下に保持したまま、410nm以上、470nm以下の波長制御を行うことが容易である。
 また、本実施形態によれば、コアシェル構造(コア/シェル構造)を、前駆体を合成する段階で形成することが可能である。例えば、前駆体としてまずCuSeを合成し、その後、S原料を連続的に添加することによって、CuSe/CuSのコア/シェル構造を有する前駆体(銅カルコゲニド)を合成できる。その後、引き続き、CuとZnとの金属交換を行うことによって、ZnSe/ZnSのコア/シェル構造を有するQD蛍光体粒子25を合成できる。
 本実施形態において、シェル25bに用いられるS系の材料は、特に限定されない。例えば、S系の材料としては、代表的には、チオール類を用いることができる。
 上記チオール類としては、例えば、オクタデカンチオール(C1837SH)、ヘキサンデカンチオール(C1633SH)、テトラデカンチオール(C1429SH)、ドデカンチオール(C1225SH)、デカンチオール(C1021SH)、オクタンチオール(C17SH)、ベンゼンチオール(CSH)、トリオクチルホスフィンのような長鎖のホスフィン系炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させた溶液(S-TOP)、オクタデセンのような長鎖の炭化水素である高沸点溶媒に硫黄を溶解させた溶液(S-ODE)、オレイルアミンとドデカンチオールとの混合物に硫黄を溶解させた溶液(S-DDT/OLAm)等を用いることができる。
 使用するS原料によって、反応性が異なり、その結果、シェル25b(例えば、ZnS)の被覆厚を異ならせることができる。チオール系は、その分解速度に比例しており、S-TOP又はS-ODEはその安定性に比例して反応性が変化する。これより、S原料の使い分けによっても、シェル25bの被覆厚の制御が可能となり、最終的な蛍光量子収率も制御することができる。
 本実施形態では、コアシェル構造に用いるZn原料としては、前述した有機亜鉛化合物又は無機亜鉛化合物等のZn原料を用いることができる。
 また、シェル25bの被覆時に用いる溶媒は、アミン系の溶媒が少ないほど、シェル25bの被覆が容易になり、良好な発光特性を得ることができる。更に、アミン系溶媒、カルボン酸系溶媒又はホスフィン系溶媒の比率によって、シェル25bの被覆後の発光特性が異なる。
 更に、本実施形態の製造方法により合成したQD蛍光体粒子25は、トルエン、メタノール、エタノール、又はアセトン等の極性溶媒を加えることで凝集する。この凝集したQD蛍光体粒子25は、例えば遠心分離を施すことにより、未反応原料と分離して回収(言い替えれば、単離)することができる。
 <量子ドット分散液調製工程(ステップS12)>
 QD蛍光体粒子25は、合成後に、ステップS12の量子ドット分散液調製工程を経てリガンド21により保護される。
 ステップS12では、未反応原料と分離して回収(単離)されたQD蛍光体粒子25を、リガンド21を加えた溶媒27(分散媒)中に分散させることで、QD分散液20を調製(製造)する。
 このとき、リガンド21には、前述したように、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基とチオール基とを有するチオール系のリガンドを使用する。また、溶媒27(分散媒)には、前述したように、PGMEAを使用する。
 QD分散液20は、前述したように、該QD分散液におけるQD蛍光体粒子25の濃度が0.2mg/ml以上、100mg/ml以下の範囲内となるように調製される。
 本実施形態によれば、上記QD分散液20の塗布によりQD層15を作製することで、電界発光素子1の製造時に(言い替えれば、電界発光素子1の一連の製造過程において)QD分散液20を希釈する工程が不要となり、タクトタイムが改善される。
 また、チオール系のリガンド21を加えることで、QD蛍光体粒子25の発光特性を向上させたり、発光特性の安定性を向上させたりすることができる。
 なお、上述したように、ステップS11で回収されたQD蛍光体粒子25は、分散媒を加えることで分散媒に再び分散させることができる。上記QD分散液20は、回収されたQD蛍光体粒子25を分散媒に再分散させた分散液にリガンド21となる溶媒を加えることによって調製してもよい。
 リガンド21を加えることによる発光特性の変化は、シェル25bの被覆操作の有無で大きく異なる。シェル25bの被覆を行ったQD蛍光体粒子25は、チオール系のリガンド21を加えることで、特に蛍光安定性を向上させることができる。
 次に、実施例及び比較例により、本実施形態に係る電界発光素子1の効果について説明する。但し、本実施形態に係る電界発光素子1は、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 なお、以下の合成例において、オレイルアミンには、花王株式会社製の「ファーミン」を用いた。また、オレイン酸には、花王株式会社製の「ルナックO-V」を用いた。ドデカンチオール(DDT)には、花王株式会社製の「チオカルコール20」を用いた。また、無水酢酸銅には、和光純薬株式会社製の無水酢酸銅を用いた。オクタデセン(ODE)には、出光興産株式会社製のオクタデセンを用いた。トリオクチルホスフィンには、北興化学株式会社製のトリオクチルホスフィンを用いた。無水酢酸亜鉛には、キシダ化学株式会社製の無水酢酸亜鉛を用いた。
 〔実施例1〕
 300mL反応容器に、Cu原料(有機銅化合物)としての無水酢酸銅(Cu(OAc))543mgと、リガンドとしてのオレイルアミン(OLAm)28.5mLと、溶媒としてのオクタデセン(ODE)46.5mLとを入れた。そして、不活性ガス(N)雰囲気下で、上記反応容器内の原料を、150℃で20分間、攪拌しながら加熱して溶解させることにより、溶液とした。
 次いで、この溶液に、有機カルコゲン化合物としてのSe-DDT/OLAm溶液(0.285M)8.4mLを添加し、150℃で10分間、攪拌しつつ加熱した。これにより得られた反応溶液(CuSe反応液、銅カルコゲニド)を、室温まで冷却した。
 その後、このCuSe反応液に、有機亜鉛化合物としての無水酢酸亜鉛(Zn(OAc))4.092gと、溶媒としてのトリオクチルホスフィン(TOP)60mLと、リガンドとしてのオレイルアミン(OLAm)2.4mLとを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下、180℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。これにより、銅カルゴゲニドのCuとZnとの金属交換反応を行った。そして、これにより得られた反応溶液(ZnSe溶液)を、室温まで冷却した。
 次いで、室温まで冷却した上記反応溶液にエタノールを加えて沈殿物を発生させ、遠心分離を施して該沈殿物を回収した。この回収した沈殿物に、溶媒(分散媒)としてオクタデセン(ODE)72mlを加えて該沈殿物を分散させることにより、ZnSe-ODE分散液を得た。
 その後、このZnSe-ODE分散液72mlに、有機亜鉛化合物としての無水酢酸亜鉛(Zn(OAc))4.092gと、溶媒(分散媒)としてのトリオクチルホスフィン(TOP)30mLと、リガンドとしての、オレイルアミン(OLAm)3mL及びオレイン酸36mlとを入れ、不活性ガス(N)雰囲気下にて、280℃で30分間、攪拌しつつ加熱した。これにより得られた反応溶液(ZnSe分散液)を、室温まで冷却した。
 次いで、上記反応溶液(ZnSe分散液)を47ml採取し、エタノールを加えて沈殿物を発生させ、遠心分離を施して該沈殿物を回収した。この回収した沈殿物に、溶媒(分散媒)としてオクタデセン(ODE)35mlを加えて該沈殿物を分散させることにより、ZnSe-ODE分散液を得た。
 その後、このZnSe-ODE分散液35mLを不活性ガス(N)雰囲気下にて、310℃で20分間、攪拌しつつ加熱した。
 次いで、このZnSe-ODE分散液に、S原料としてのS-TOP溶液(2.2M)2.2mLと、有機亜鉛化合物としてのオレイン酸亜鉛(Zn(OLAc))溶液(0.8M)11mLとの混合液を1.1mL添加し、310℃で20分間、攪拌しつつ加熱することで、コアとしてのZnSeを、シェルとしてのZnSで被覆した。本合成例では、この操作(シェルの被覆操作)を繰り返し8回行った。
 続いて、この反応溶液(ZnSe/ZnS分散液)に対して3倍量のエタノールを加えて沈殿物を発生させ、遠心分離を施して、該沈殿物である、ZnSe/ZnSからなるQD蛍光体粒子を回収した。
 次いで、リガンド交換処理を行うために、得られたQD蛍光体粒子の固体重量の2倍量のリガンドと、10倍量のエタノールと、を加え、固体成分が完全に分散するまで攪拌した。なお、リガンドには、前記構造式(3)で示されるチオール系のリガンド(つまり、SH(CH10COO(CHCHO)CH)を使用した。これにより、QD蛍光体粒子に配位するリガンドが、前記構造式(3)で示されるチオール系のリガンドに交換される。
 その後、エタノールに対して5倍量のヘキサンを加え、遠心分離を施して、リガンド交換処理したQD蛍光体粒子を回収し、これをPEGMEAに分散することで、本実施形態に係るQD分散液を得た。
 また、上記QD分散液中のQD蛍光体粒子(ZnSe/ZnS)の粒径(最外粒径)を測定した結果、10.1nmであった。上記粒径は、走査線電子顕微鏡(SEM)による粒子観察において、観察サンプルの平均値より算出した。なお、上記走査線電子顕微鏡には、日立株式会社製の走査線電子顕微鏡「SU9000」を使用した。
 また、上記QD分散液を、効果をより明確にするために、電界発光素子の製造に一般的に用いられるQD分散液の濃度よりも薄い濃度である、約0.2mg/mlまで過剰希釈し、該QD分散液の蛍光量子収率(PLQY)の経時変化を測定した。なお、蛍光量子収率(PLQY)の測定には、浜松ホトニクス株式会社製の絶対PL量子収率測定装置「C9920-02G」を用いた。
 〔比較例1〕
 前記構造式(3)で示されるチオール系のリガンドに代えて、リガンドとしてトリオクチルホスフィン(TOP)を使用するとともに、PEGMEAに代えてヘキサンを使用した以外は、実施例1と同じ反応・操作を行って、比較用のQD分散液を調製した。
 また、実施例1と同じく、上記比較用のQD分散液を、約0.2mg/mlまで希釈し、該QD分散液の蛍光量子収率(PLQY)の経時変化を、実施例1と同じ方法で測定した。
 〔比較例2〕
 前記構造式(3)で示されるチオール系のリガンドに代えて、リガンドとしてオレイン酸を使用した以外は、実施例1と同じ反応・操作を行って、比較用のQD分散液を調製した。
 表1に、実施例1で得られたQD分散液及び比較例1で得られた比較用のQD分散液の蛍光量子収率(PLQY)の経時変化を比較した結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から判るように、比較例1では、希釈後1日経過しただけで、PLQYが、81.3→27.7%と、大きく低下してしまった。しかしながら、実施例1では、希釈後3日経過しても、PLQYが、71.5%→68.3%と、殆ど変化しないことが判る。
 このことから、本実施形態によれば、電界発光素子1を作製するに際し、QD分散液20を、所望の層厚のQD層15を得ることができる所望の濃度まで希釈後に、たとえ3日経過したとしても、PLQYが殆ど低下せず、そのまま使用が可能であることが判る。
 したがって本実施形態によれば、QD層15を形成する直前にQD分散液を希釈する必要がなく、予め所望の濃度に希釈した状態で保存されたQD分散液20を使用することで、電界発光素子1の製造時にQD分散液20を希釈する工程が不要となる。このため、上記QD分散液20を用いれば、電界発光素子1の製造時のタクトタイムを改善することができる。
 なお、比較例2のQD分散液は、リガンドとしてオレイン酸が配位したQD蛍光体粒子25が、PGMEA中で凝集してしまって分散しなかった。したがって、比較例2のQD分散液では、QD蛍光体粒子25が均一に分散したQD層15を作製することができず、素子特性の良好な電界発光素子を作製することができないことが判った。
 <変形例>
 上述した説明では、BE型の電界発光素子1について説明した。しかしながら、本実施形態に係る電界発光素子1は、これに限定されるものではない。前述したように、電界発光素子1は、トップエミッション(TE)型の電界発光素子であっても構わない。なお、TE型の電界発光素子の一例を、後述の実施形態3に示す。
 電界発光素子1がTE型である場合、LBは、図1の上方向に向かってQD層15から発せられる。そのため、陽極12には光反射性電極が用いられ、陰極17には透光性電極が用いられる。また、基板11としては、透光性の低い基板(例えばプラスチック基板)が用いられても構わない。
 TE型の電界発光素子1では、BE型の電界発光素子1に比べ、LBの発光面側(出射方向)に、例えばTFT等のように、LBの進路を遮ってしまう部材が少ない。そのため、開口率が大きくなるため、EQEを更に向上させることができる。
 〔実施形態2〕
 図4は、本実施形態に係る表示装置2000の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置2000は、発光装置200を備えている。発光装置200は、電界発光素子2と、波長変換シート250(波長変換部材)と、CF(カラーフィルタ)シート260(CF部材)とを備えている。発光装置200は、表示装置2000の例えばバックライトとして用いられてよい。発光装置200は、表示装置2000における、R画素(PIXR)とG画素(PIXG)とB画素(PIXB)とからなる1つの絵素を構成する。
 表示装置2000は、R画素(PIXR)とG画素(PIXG)とB画素(PIXB)とを有している。なお、R画素は、Rサブ画素と称されてもよい。この点については、G画素及びB画素も同様である。
 電界発光素子2は、電界発光素子1と同様の、BE型の電界発光素子である。図4に示す例では、電界発光素子2の下側に、表示装置2000の表示部(不図示)(例えば表示パネル)が設けられているものとする。
 電界発光素子2では、QD層15(及び対応する各層)が、水平方向において、3つの部分領域(SEC1~SEC3)に区分されている。より具体的には、電界発光素子2では、SEC1~SEC3のそれぞれにおいて、個別の電圧をQD層15に印加できるように、複数のTFT(不図示)が設けられている。これにより、SEC1~SEC3のそれぞれにおいて、QD層15の発光状態を個別に制御できる。
 以下、SEC1~SEC3から出射されるLBをそれぞれ、LB1~LB3とも称する。図4に示す例では、SEC1はPIXRに、SEC2はPIXGに、SEC3はPIXBに、それぞれ対応する部分領域として設定されている。
 波長変換シート250は、電界発光素子2の下方において、SEC1~SEC3に対応する位置に設けられている。波長変換シート250は、QD層15から発せられたLBの一部(LB1及びLB2)の波長を変換する。波長変換シート250は、赤色波長変換層251R(赤色波長変換部材)と、緑色波長変換層251G(緑色波長変換部材)とを備える。また、波長変換シート250は、青色光透過層251Bを更に備える。
 赤色波長変換層251Rは、SEC1に対応する位置に設けられている。つまり、PIXRは、赤色波長変換層251Rを有している。赤色波長変換層251Rは、LB1を励起光として受けることにより、蛍光としての赤色光(LR)を発する、赤色QD蛍光体粒子(不図示)を含んでいる。すなわち、赤色波長変換層251Rは、LB1をLRに変換する。赤色波長変換層251Rは、赤色量子ドット発光層と称されてもよい。
 このように、赤色波長変換層251Rは、QD層15とは異なり、PL(フォトルミネッセンス)によって発光する。また、LRの光量は、励起光であるLB1の光量を調整することにより、変化させることができる。これらの点については、以下に述べる緑色波長変換層251Gについても同様である。SEC1では、赤色CF261Rを通過したLRが、表示部に向けて出射される。
 緑色波長変換層251Gは、SEC2に対応する位置に設けられている。つまり、PIXGは、緑色波長変換層251Gを有している。緑色波長変換層251Gは、LB2を励起光として受けることにより、蛍光としての緑色光(LG)を発する、緑色QD蛍光体粒子(不図示)を含んでいる。すなわち、緑色波長変換層251Gは、LB2をLGに変換する。緑色波長変換層251Gは、緑色量子ドット発光層と称されてもよい。SEC2では、緑色CF261Gを通過したLGが、表示部に向けて出射される。
 青色光透過層251Bは、SEC3に対応する位置に設けられている。また、青色光透過層251Bは、LB3を透過させる。青色光透過層251Bの材料は特に限定されない。当該材料は、少なくとも青色波長帯において特に高い光透過率を有している材料(例えば、透光性を有するガラス又は樹脂)であることが好ましい。当該構成により、SEC3では、青色光透過層251Bを透過したLB3が、表示部に向けて出射される。
 また、本実施形態では、CFシート260にも、青色光透過層251Bと同様の青色光透過層(以下、青色光透過層261B)が設けられている。青色光透過層261Bも、SEC3に対応する位置に設けられている。青色光透過層261Bの材料は、青色光透過層251Bの材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、青色光透過層251Bを透過したLB3は、青色光透過層261Bを更に通過し、表示部に向かう。
 なお、CFシート260の青色光透過層261Bに、青色CFを設けてもよい。あるいは、CFシート260が設けられない場合、波長変換シート250の青色光透過層251Bに、青色CFを設けてもよい。
 このように、発光装置200によれば、表示部に対し、LR、LG、及びLB3が混合された光(混合光)を供給できる。従って、LR、LG、及びLB3のそれぞれの光量を適切に調整することにより、当該混合光によって所望の色合いを表現できる。
 赤色QD蛍光体粒子及び緑色QD蛍光体粒子の材料は、任意である。前述したように、一例として、非Cd系の材料としては、InPが好適に用いられる。InPを用いた場合、蛍光半値幅を比較的狭くすることができ、かつ、高い発光効率が得られる。
 実施形態1にて述べた通り、QD層15を青色光源として用いることにより、青色光の半値幅及び蛍光ピーク波長を、従来よりも精密に制御できる。すなわち、PIXBにおける青色光(LB3)の単色性を向上させることができる。この点を踏まえ、発光装置200では、赤色光源及び緑色光源として、波長変換シート250(より具体的には、赤色波長変換層251R及び緑色波長変換層251G)が設けられている。
 赤色波長変換層251Rによれば、PIXRにおける赤色光(LR)の単色性を向上させることができる。同様に、緑色波長変換層251Gによれば、PIXGにおける緑色光(LG)の単色性を向上させることができる。それゆえ、発光装置200によれば、表示品位(特に色再現性)に優れた表示装置2000を実現できる。
 ところで、波長変換シート250は、SEC1・SEC2において受光したLB(LB1及びLB2)の全てを、必ずしも異なる波長の光に変換できるわけではない。具体的には、赤色波長変換層251Rは、LB1の必ずしも全てをLRに変換できるわけではない。すなわち、LB1の一部は、赤色波長変換層251Rにおいて吸収されず、当該赤色波長変換層251Rを通過する。同様に、LB2の一部は、緑色波長変換層251Gにおいて吸収されず、当該緑色波長変換層251Gを通過する。以下、赤色波長変換層251Rを通過したLB1を、第1残余青色光と称する。また、緑色波長変換層251Gを通過したLB2を、第2残余青色光と称する。
 そこで、SEC1・SEC2において波長変換シート250を通過したLB(第1残余青色光及び第2残余青色光)の影響を低減するために、CFシート260が、波長変換シート250に対応する位置に設けられている。CFシート260は、波長変換シート250の下方に設けられている。すなわち、CFシート260は、表示面から見た場合に、波長変換シート250を覆うように設けられている。CFシート260は、赤色CF261Rと、緑色CF261Gとを備える。また、上述の通り、CFシート260は、青色光透過層261Bを更に備える。
 赤色CF261Rは、PIXRにおける第1残余青色光の影響を低減するために、SEC1に対応する位置(赤色波長変換層251Rに対応する位置)に設けられている。同様に、緑色CF261Gは、PIXGにおける第2残余青色光の影響を低減するために、SEC2に対応する位置(緑色波長変換層251Gに対応する位置)に設けられている。
 赤色CF261R及び緑色CF261Gはそれぞれ、赤色光及び緑色光を選択的に透過させる。具体的には、赤色CF261Rは、赤色波長帯において高い光透過率を有するとともに、その他の波長帯において比較的低い光透過率を有している。緑色CF261Gは、緑色波長帯において高い光透過率を有するとともに、その他の波長帯において比較的低い光透過率を有している。実施形態2では、赤色CF261R及び緑色CF261Gは何れも、青色波長帯において特に低い光透過率を有していることが好ましい。
 CFシート260を設けることにより、赤色CF261Rによって、表示部に向かおうとする第1残余青色光を遮断できる。同様に、緑色CF261Gによって、表示部に向かおうとする第2残余青色光を遮断できる。その結果、表示部におけるLR及びLGのそれぞれの単色性を、更に向上させることが可能となる。それゆえ、表示装置2000の表示品位を、より一層高めることができる。但し、表示装置2000に要求される表示品位次第では、CFシート260を省略することもできる。
 波長変換シート250とCFシート260とは、一体として形成されてもよい。例えば、SEC1~SEC3に対応する位置において、波長変換シート250の上面に、CFシート260を形成することにより、一体型のシート(以下、「波長変換・CFシート」と称する)を製造してもよい。そして、波長変換・CFシートのCFシート260側を表示面に向けるように、当該波長変換・CFシートを電界発光素子2の下方に配置すればよい。
 別の例として、SEC1~SEC3に対応する位置において、CFシート260の上面に、波長変換シート250を形成することにより、波長変換・CFシートを製造してもよい。
 更に別の例として、SEC1・SEC2に対応する位置において、CFシート260の上面に、赤色波長変換層251R及び緑色波長変換層251Gをそれぞれ形成することにより、波長変換・CFシートを製造してもよい。このように、SEC1・SEC2に対応する位置にのみ、波長変換シートを設けることもできる。この場合、青色光透過層251Bの形成を省略できる。
 (補足)
 波長変換シート250の膜厚(より具体的には、赤色波長変換層251R及び緑色波長変換層251Gのそれぞれの層厚;以下、「Dt」と記す)が小さすぎる場合(例えば0.1μm未満の場合)、波長変換シート250におけるLBの吸収が不十分となる。この結果、当該波長変換シート250の波長変換効率が低下する。他方、Dtが大きすぎる場合(例えば100μmを越える場合)、波長変換シート250における光取り出し効率が低下する。当該光取り出し効率の低下は、例えば、波長変換シート250において発生した蛍光(LR及びLG)が、波長変換シート250自身に散乱されることに起因する。
 以上のことから、発光装置200の効率向上の観点からは、Dtは、0.1μm~100μmであることが好ましい。また、更なる効率向上のためには、Dtは、5μm~50μmであることが、特に好ましい。一例として、バインダを用いて波長変換シート250を形成することにより、Dtを所望の値に設定できる。
 バインダの材料は任意であるが、当該材料としてはアクリル系樹脂が好適に用いられる。アクリル系樹脂は、高い透明性を有しており、かつ、QDを効果的に分散させることができるためである。
 〔変形例〕
 図5は、表示装置2000の一変形例(以下、表示装置2000U)について説明するための図である。表示装置2000Uの発光装置及び電界発光素子を、発光装置200U及び電界発光素子2Uとそれぞれ称する。図5では、図示の簡単化のために、図4において図示されていた一部の部材の図示が省略されている。
 表示装置2000Uでは、PIXRとPIXGとPIXBとに、第1電極(例えば陽極)が個別に設けられている。以下、(i)PIXRに設けられた第1電極を赤色第1電極12R、(ii)PIXGに設けられた第1電極を緑色第1電極12G、(iii)PIXBに設けられた第1電極を青色第1電極12Bと、それぞれ称する。図5に示す例では、赤色第1電極12R、緑色第1電極12G、及び青色第1電極12Bのそれぞれの端部には、エッジカバー121が設けられている。
 表示装置2000Uでは、QD層15は、(i)赤色第1電極12R、緑色第1電極12G、及び、青色第1電極12Bと、(ii)陰極17(第2電極)と、の間に介在している。加えて、QD層15は、PIXRとPIXGとPIXBとに共有されている。また、陰極17(第2電極)も、PIXRとPIXGとPIXBとに共有されている。その他の層についても同様である。表示装置2000Uは、表示装置2000の構成についての一具体例と言える。図5に示す構成は、以下に述べる図6~図8の構成に対しても適用可能である。
 〔変形例〕
 図6は、表示装置2000の別の変形例(以下、表示装置2000V)について説明するための図である。表示装置2000Vの発光装置及び電界発光素子を、発光装置200V及び電界発光素子2Vとそれぞれ称する。電界発光素子2Vは、電界発光素子2に基づき構成された、タンデム型の電界発光素子である。
 具体的には、電界発光素子2Vは、電界発光素子2とは異なり、1対の発光ユニットとして、下側発光ユニット(SECL)及び上側発光ユニット(SECU)を備える。SECLは、陽極12の上面に形成されている。他方、SECUは、陰極17の下面に形成されている。SECL及びSECUはそれぞれ、電界発光素子2の正孔注入層13~電子輸送層16と同様の各層を有する。図6に示す例では、SECL及びSECUの各層をそれぞれ、正孔注入層13L~電子輸送層16L及び正孔注入層13U~電子輸送層16Uと称する。また、電界発光素子2Vでは、SECLとSECUとの間に、電荷発生層35が更に設けられている。
 電界発光素子2Vの製造方法の一例は、次の通りである。まず、陽極12の成膜後、当該陽極12の上面に、実施形態1と同様の手法により、SECL(正孔注入層13L~電子輸送層16L)を形成する。そして、電子輸送層16Lの上面に、電荷発生層35を成膜する。その後、電荷発生層35の上面に、SECU(正孔注入層13U~電子輸送層16U)を形成する。最後に、電子輸送層16Uの上面に、陰極17を成膜する。
 電界発光素子2Vでは、青色光源として、2つのQD層(QD層15L・15U)が設けられている。このため、電界発光素子2Vによれば、電界発光素子2に比べ、LBの光量を増加させることができる。それゆえ、電界発光素子2に比べ、LR・LGの光量を増加させることもできる。
 このように、電界発光素子2Vによれば、発光装置200Vの発光強度を、発光装置200に比べて増加させることができる。それゆえ、表示装置2000Vに表示される画像の視認性を、表示装置2000に比べて高めることができる。すなわち、より表示品位に優れた表示装置2000Vを実現できる。
 電界発光素子2Vにおける電荷発生層35は、電子輸送層16Lと正孔注入層13Uとの間のバッファ層として設けられている。電荷発生層35を設けることにより、QD層15L・15Uにおける、正孔と電子との再結合の効率を向上させることができる。すなわち、LBの光量をより効果的に増加させることができる。但し、表示装置2000Vに要求される表示品位次第では、電荷発生層35を省略することもできる。
 〔実施形態3〕
 図7は、実施形態3の表示装置3000について説明するための図である。表示装置3000の発光装置及び電界発光素子を、発光装置300及び電界発光素子3とそれぞれ称する。電界発光素子3は、電界発光素子2と概ね同様の構成を有している。但し、電界発光素子3は、電界発光素子2とは異なり、TE型の電界発光素子である。図7に示す例では、電界発光素子3の上側に、表示装置3000の表示部(不図示)が設けられている。
 具体的には、電界発光素子3の陽極(以下、陽極32)(第1電極)は、陽極12とは異なり、光反射性電極(陰極17と同様の電極)として形成されている。これに対し、電界発光素子3の陰極(以下、陰極37)(第2電極)は、陰極17とは異なり、透光性電極(陽極12と同様の電極)として形成されている。このように陽極32及び陰極37を設けることにより、TE型の電界発光素子3を構成できる。電界発光素子3では、基板11として、低い透光性を有する基板(例えばプラスチック基板)を用いることができる。
 図7に示す波長変換シート350及びCFシート360はそれぞれ、発光装置300の波長変換シート及びCFシートである。赤色波長変換層351R及び緑色波長変換層351Gはそれぞれ、波長変換シート350の赤色波長変換層及び緑色波長変換層である。また、青色光透過層351Bは、波長変換シート350の青色光透過層である。赤色CF361R及び緑色CF361Gはそれぞれ、CFシート360の赤色CF及び緑色CFである。また、青色光透過層361Bは、CFシート360の青色光透過層である。
 発光装置300では、電界発光素子3がTE型であるため、波長変換シート350及びCFシート360は、当該電界発光素子3の上方に配置されている。実施形態3によっても、実施形態2と同様の効果を奏する。加えて、上述の通り、電界発光素子3によれば、電界発光素子2(BE型の電界発光素子)に比べ、EQEを向上させることもできる。
 〔変形例〕
 図8は、表示装置3000の一変形例(以下、表示装置3000V)について説明するための図である。表示装置3000Vの発光装置及び電界発光素子を、発光装置300V及び電界発光素子3Vとそれぞれ称する。電界発光素子3Vは、電界発光素子3に基づき構成された、タンデム型の電界発光素子である。このように、TE型の電界発光素子においても、図6に示す例(電界発光素子2V)と同様に、タンデム構造を採用することもできる。
 なお、以上に示した表示装置において、赤色QD蛍光体粒子(赤色量子ドット)、緑色QD蛍光体粒子(緑色量子ドット)、青色QD蛍光体粒子(量子ドット)に、非Cd系の材料を用いることで、環境に優しい表示装置が提供可能になるという効果を奏する。
 本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。更に、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 1、2、2U、2V、3、3V 電界発光素子
 12、32         陽極(アノード,第1電極)
 3、13L、13U     正孔注入層
 14            正孔輸送層
 15、15L、15U    QD層(量子ドット発光層)
 16、16L、16U    電子輸送層
 17、37         陰極
 20            分散液
 21            リガンド
 25            QD蛍光体粒子(量子ドット)
 25a           コア
 25b           シェル
 27            溶媒

Claims (11)

  1.  量子ドットと、リガンドと、溶媒と、を含み、
     上記リガンドは、エステル基及びエーテル基のうち少なくとも一方の官能基と、チオール基とを有し、
     上記溶媒は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートであることを特徴とする量子ドット分散液。
  2.  上記リガンドが、下記一般式(1)
     SH-(CH-COO-R・・(1)
     (式中、Rは、置換基を有していてもよい-[(CHO]-R基を表し、pは、1~15の整数を表し、qは、1~5の整数を表し、rは、1~15の整数を表し、Rは、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す)
    で示される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の量子ドット分散液。
  3.  上記リガンドが、下記一般式(2)
     SH-(CH-COO(CHCHO)-R・・(2)
     (式中、mは、5~11の整数を表し、nは、1~10の整数を表し、Rは、炭素数1~6のアルキル基を表す)
    で示される化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の量子ドット分散液。
  4.  上記リガンドが、下記構造式(2)
     SH-(CH10-COO-(CHCHO)-CH・・(3)
    で示される化合物であることを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の量子ドット分散液。
  5.  上記量子ドットに対する上記リガンドの重量比が0.01倍以上、2倍以下であることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の量子ドット分散液。
  6.  当該量子ドット分散液における上記量子ドットの濃度が0.2mg/ml以上、100mg/ml以下の範囲内であることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の量子ドット分散液。
  7.  上記量子ドットが、少なくともZn及びSeを含み、Znに対して質量比で1/30以上のCdを含まないCdフリーの量子ドットであり、
     上記量子ドットの粒径が、3nm以上、20nm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の量子ドット分散液。
  8.  量子ドットを含む量子ドット発光層を備えた電界発光素子の製造方法であって、
     量子ドットと、リガンドと、溶媒と、を含む量子ドット分散液を塗布して上記量子ドット発光層を形成する量子ドット発光層形成工程を含み、
     上記量子ドット発光層形成工程では、上記量子ドット分散液として、請求項1~7の何れか1項に記載の量子ドット分散液を使用することを特徴とする電界発光素子の製造方法。
  9.  上記量子ドット分散液を製造する量子ドット分散液製造工程を更に含み、
     上記量子ドット分散液製造工程は、上記量子ドットを合成する量子ドット合成工程を含み、
     上記量子ドット合成工程は、
     有機銅化合物あるいは無機銅化合物と、有機カルコゲン化合物とから、銅カルコゲニド前駆体を合成する銅カルコゲニド前駆体合成工程と、
     上記銅カルゴゲニド前駆体のCuとZnとを金属交換して上記量子ドットを合成する金属交換反応工程と、を含むことを特徴とする請求項8に記載の電界発光素子の製造方法。
  10.  上記金属交換反応工程では、150℃以上、300℃以下の温度範囲内で上記金属交換が行われることを特徴とする請求項9に記載の電界発光素子の製造方法。
  11.  上記銅カルコゲニド前駆体合成工程では、140℃以上、250℃以下の反応温度で上記銅カルコゲニド前駆体の合成が行われることを特徴とする請求項9又は10に記載の電界発光素子の製造方法。
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