(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、該電極間に配置され、少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、少なくとも１種の保護材料によりその表面が保護された量子ドットが、少なくとも１種の有機化合物を含有するマトリックス材料中に分散した構造を有しており、
前記少なくとも１種の保護材料として、以下の官能基：カルボキシル基、アミノ基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、スルホン酸基、アミド基、スルホンアミド基、リン酸基、ホスフィン基、及び、ホスフィンオキシド基よりなる群から選ばれる一つ以上の親水基が、以下の残基（１）乃至（３）：（１）３−（２−ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリンの残基、（２）５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンの残基、及び、（３）２，５，８，１１‐テトラ‐ｔｅｒｔ‐ブチルペリレンの残基よりなる群から選ばれる疎水基に直接結合してなる、第１の保護材料を用い、
前記少なくとも１種の有機化合物として、４,４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニルを用い、
前記量子ドットとして、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ微粒子を用いる組み合わせとすることにより、
前記第１の保護材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ｈ）、電子親和力の絶対値をＥａ（ｈ）、バンドギャップをＥｇ（ｈ）とし、前記マトリックス材料に含有される少なくとも１種の有機化合物のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ｍ）、電子親和力の絶対値をＥａ（ｍ）、バンドギャップをＥｇ（ｍ）とし、前記量子ドットのバンドギャップをＥｇ（ｑ）としたときに、
以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）；
（Ａ）Ｉｐ（ｈ）＜Ｉｐ（ｍ）＋０．１ｅＶ
（Ｂ）Ｅａ（ｈ）＞Ｅａ（ｍ）−０．１ｅＶ
（Ｃ）Ｅｇ（ｑ）＜Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ｍ）
を全て満たすことを特徴とする、エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記第１の保護材料は、さらに、バンドギャップＥｇ（ｈ）が、前記発光層に隣接する少なくとも１つの隣接層の構成材料のバンドギャップＥｇ（ａ）よりも狭い、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記保護材料として、さらに、電荷輸送性を有し、且つ、前記第１の保護材料よりも分子量が大きい、第２の保護材料を含む、請求項１又は２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記第２の保護材料の長鎖方向の鎖長が、前記第１の保護材料の長鎖方向の鎖長よりも長い、請求項３に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記量子ドットとして用いられるＣｄＳｅ／ＺｎＳ微粒子の発光波長が、６２０ｎｍ又は５２０ｎｍである、請求項１乃至４のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス素子
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光を利用したエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）は、各種表示装置等の発光素子への利用が注目されている。ＥＬ素子は、発光層に到達した電子と正孔とが再結合する際に生じる発光を利用した電荷注入型の自発光素子である。ＥＬ素子の基本構成は、陰極と陽極の間に、発光材料を含有する発光層が配置された構成である。ＥＬ素子には、発光材料として、無機化合物を用いる無機ＥＬ素子と、有機化合物を用いる有機ＥＬ素子とがある。
【０００３】
最近では、発光材料として量子ドットを用いるエレクトロルミネッセンス素子も提案されている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１など）。量子ドットは、半導体のナノメートルサイズの微粒子（半導体ナノ結晶）であり、電子や励起子がナノメートルサイズの小さな結晶内に閉じ込められる量子閉じ込め効果（量子サイズ効果）により、特異的な光学的、電気的性質を示し、幅広い分野でその利用が期待されている。量子ドットより放出される光は、その波長が量子ドットの粒径に依存しており、粒径の制御により種々の波長の光を得ることができる。また、量子ドットの発光は、スペクトル幅が狭いため、色純度に優れる。
【０００４】
量子ドットを含有する層は、該量子ドットを分散させた分散液を塗布する湿式法、或いは、量子ドット原料を蒸着法やスパッタリング等により膜化する乾式法により、形成することができるが、装置や工程の簡便性や、得られる層の平滑性等の観点から、湿式法が採用される傾向がある。
しかしながら、湿式法で量子ドット含有層を形成する場合、分散液中において、量子ドットが凝集しやすいという問題がある。そこで、溶液中における量子ドットの分散性、さらには、製造時における量子ドットの粒径の制御等を目的として、量子ドットの表面を保護材料で保護することが行われる。製造時の粒径の制御や溶液中の分散性向上に対して効果を有する代表的な保護材料としては、トリオクチルフォスフィン酸化物（ＴＯＰＯ：［ＣＨ３（ＣＨ２）７］３ＰＯ）が知られている。
【０００５】
量子ドットの保護材料について検討した技術として、例えば、特許文献２には、正孔の注入及び輸送ができる正孔処理手段と、量子ドットを有し、前記成功処理手段に接触する発光層であって、前記量子ドットの各々が前記量子ドットへの励起状態の注入を引き起こす機能ユニットを伴う少なくとも１つのキャッピング分子を前記量子ドットの表面に備えた発光層と、前記発光層に接触し、前記発光層に電子を注入及び輸送するための電子処理手段とを有するエレクトロルミネッセンス装置が記載されている。この特許文献２には、前記キャッピング分子として、電子輸送部分、正孔輸送部分、又は励起子輸送部分を有するものが挙げられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３８６３４号公報
【特許文献２】特表２００５−５０２１７６号公報
【特許文献３】特表２００６−５２００７７号公報
【非特許文献１】Seth Coe et al. Nature 420, 800-803(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１では、量子ドットの単分子層において、電子及び正孔の再結合を生じさせ、量子ドットを発光させているが、このような量子ドットでは、発光層が単分子層のため、膜方向での発光エリアが狭く、電子とホールの再結合の機会が制限される。また、このような量子ドットの単分子層は相分離により形成されているため、層間の密着性や駆動時の安定性、熱に対する安定性の観点から問題がある。また、単分子膜中での分子レベルの欠陥が直接発光不良箇所へとつながるため、成膜条件の制御が難しいといった問題もある。
また、ＴＯＰＯに代表される、量子ドットの分散性確保を主目的とした保護材料は、電荷輸送性に乏しく、量子ドットへの電子及び／又は正孔の注入や、電子と正孔の再結合の場としての機能はほとんど有していない。
【０００８】
特許文献２には、ＥＬ装置における発光メカニズムとして、量子ドットの表面上に備えられたキャッピング分子の電子輸送性部分及び／又は正孔輸送性部分によって、電子及び／又は正孔が量子ドットへ伝導され、量子ドットにおいてこれら電荷の再結合が生じ、光が放出される場合と、発光層、すなわち、量子ドット以外の場所において電子と正孔が再結合して励起子が形成され、量子ドットの表面上に備えられたキャッピング分子の励起子輸送部分によって、該励起子が発光層から量子ドットへ伝導され、量子ドットが発光する場合とが記載されている。
特許文献２のＥＬ装置において、発光層で電子と正孔の再結合が生じた場合、励起子輸送部分を有するキャッピング分子までの励起子の伝導性が確保されていないと、発光効率の低下を招くことが懸念される。
【０００９】
本発明は上記実情を鑑みて成し遂げられたものであり、発光材料である量子ドットへの励起子の移動性を高め、発光効率に優れたＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＥＬ素子は、一対の電極と、該電極間に配置され、少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、少なくとも１種の保護材料によりその表面が保護された量子ドットが、少なくとも１種の有機化合物を含有するマトリックス材料中に分散した構造を有しており、
前記少なくとも１種の保護材料として、以下の官能基：カルボキシル基、アミノ基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、スルホン酸基、アミド基、スルホンアミド基、リン酸基、ホスフィン基、及び、ホスフィンオキシド基よりなる群から選ばれる一つ以上の親水基が、以下の残基（１）乃至（３）：（１）３−（２−ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリンの残基、（２）５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンの残基、及び、（３）２，５，８，１１‐テトラ‐ｔｅｒｔ‐ブチルペリレンの残基よりなる群から選ばれる疎水基に直接結合してなる、第１の保護材料を用い、
前記少なくとも１種の有機化合物として、４,４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニルを用い、
前記量子ドットとして、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ微粒子を用いる組み合わせとすることにより、
前記第１の保護材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ｈ）、電子親和力の絶対値をＥａ（ｈ）、バンドギャップをＥｇ（ｈ）とし、前記マトリックス材料に含有される少なくとも１種の有機化合物のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ｍ）、電子親和力の絶対値をＥａ（ｍ）、バンドギャップをＥｇ（ｍ）とし、前記量子ドットのバンドギャップをＥｇ（ｑ）としたときに、
以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）；
（Ａ）Ｉｐ（ｈ）＜Ｉｐ（ｍ）＋０．１ｅＶ
（Ｂ）Ｅａ（ｈ）＞Ｅａ（ｍ）−０．１ｅＶ
（Ｃ）Ｅｇ（ｑ）＜Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ｍ）
を全て満たすことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のＥＬ素子において、電子と正孔の再結合は、量子ドットの表面に付着した保護材料において起こる。このように発光材料である量子ドットの表面に付着した分子において励起子を発生させることによって、量子ドットが分散した発光層のマトリックス内で励起子が発生する場合と比較して、励起子の量子ドットへの移動性を高めることができ、発光効率を向上させることができる。
【００１２】
前記第１の保護材料のバンドギャップＥｇ（ｈ）が、前記発光層に隣接する少なくとも１つの隣接層の構成材料のバンドギャップＥｇ（ａ）よりも狭い場合、発光層から該隣接層へのエネルギー移動を防止することができるため、さらに量子ドットの発光効率を向上させることが可能である。
【００１３】
前記保護材料として、電荷輸送性を有し、且つ、前記第１の保護材料よりも分子量が大きい第２の保護材料を、前記量子ドットの表面に、前記第１の保護材料と共に付着させることによって、前記第１の保護材料において形成された励起子の量子ドットへの移動性を確保しつつ、発光層における電荷輸送性を確保することができる。
【００１４】
発光層における電荷輸送性をより確実に高めるため、前記第２の保護材料の長鎖方向の鎖長は、前記第１の保護材料の長鎖方向の鎖長よりも長いことが好ましい。
【００１５】
前記量子ドットとして用いられるＣｄＳｅ／ＺｎＳ微粒子の発光波長は、６２０ｎｍ又は５２０ｎｍとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光材料である量子ドットへの励起子の移動性を高め、発光効率に優れたＥＬ素子を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）は、一対の電極と、該電極間に配置され、少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層は、少なくとも１種の保護材料によりその表面が保護された量子ドットが、少なくとも１種の有機化合物を含有するマトリックス材料中に分散した構造を有しており、
前記保護材料の少なくとも１種のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ｈ）、電子親和力の絶対値をＥａ（ｈ）、バンドギャップをＥｇ（ｈ）とし、前記マトリックス材料に含有される少なくとも１種の有機化合物のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ｍ）、電子親和力の絶対値をＥａ（ｍ）、バンドギャップをＥｇ（ｍ）とし、前記量子ドットのバンドギャップをＥｇ（ｑ）としたときに、
前記保護材料として、以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）；
（Ａ）Ｉｐ（ｈ）＜Ｉｐ（ｍ）＋０．１ｅＶ
（Ｂ）Ｅａ（ｈ）＞Ｅａ（ｍ）−０．１ｅＶ
（Ｃ）Ｅｇ（ｑ）＜Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ｍ）
を全て満たす第１の保護材料を含むことを特徴とする。
【００１８】
ここで、発光層を構成するマトリックス材料は、上記条件（Ａ）〜（Ｃ）を満たす少なくとも１種の有機化合物を含有していればよく、該有機化合物以外の有機化合物、さらには無機化合物等を含有していてもよい。
【００１９】
本発明のＥＬ素子は、発光材料として量子ドットを用いており、発光層は、量子ドットが少なくとも１種の有機化合物を含有するマトリックス材料中に分散した構造を有している。このように量子ドットがマトリックス材料中に分散した発光層において、発光材料である量子ドットの発光は、量子ドットに電子及び正孔が注入され、量子ドットにおいてこれら電荷が再結合し励起子が形成される場合や、量子ドットの外部、例えば、発光層のマトリックスにおいて電子と正孔が再結合して形成された励起子が量子ドットに移動する場合が考えられる。すなわち、量子ドットへの電子、正孔、励起子の移動性によって、ＥＬ素子の発光効率は大きく左右される。
【００２０】
本発明においては、量子ドットの表面を保護する保護材料として、電子と正孔の再結合の場となり、且つ、励起子を量子ドットへ輸送可能な第１の保護材料を用いることによって、電子と正孔の再結合を促進すると共に、これら電荷の再結合により生成した励起子の量子ドットへの輸送性を高め、発光効率の向上を可能とした。
【００２１】
すなわち、まず、保護材料と、該保護材料で保護された量子ドットを取り囲むマトリックス材料に含有される有機化合物との間に、上記条件（Ｃ）に示すエネルギーギャップの大小関係［Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ｍ）］が成り立つ場合、マトリックス材料から、該保護材料への電荷（電子、正孔）の注入が効率良く行われる。
【００２２】
さらに、上記保護材料が、該保護材料で保護された量子ドットを取り囲むマトリックス材料に含有される有機化合物との間に、上記条件（Ａ）及び（Ｂ）に示すイオン化ポテンシャル及び電子親和力の大小関係［Ｉｐ（ｈ）＜Ｉｐ（ｍ）＋０．１ｅＶ、且つ、Ｅａ（ｈ）＞Ｅａ（ｍ）−０．１ｅＶ］（図１参照）を有することによって、該保護材料上で直接、電子と正孔の再結合を生じさせることができる。上記（Ａ）及び（Ｂ）の条件を満たす、つまり、マトリックス材料中の有機化合物のイオン化ポテンシャル及び電子親和力のエネルギー準位が共に、そのエネルギーギャップ内に位置する（図１参照）保護材料は、電荷のトラップ性が高いため、該保護材料上で電子と正孔の再結合が効率良く起こる。このとき、保護材料と有機化合物におけるＩｐ、Ｅａの大小関係は、理論上、Ｉｐ（ｈ）≦Ｉｐ（ｍ）、Ｅａ（ｈ）≧Ｅａ（ｍ）であっても、該保護材料上での電荷の再結合が起こる。本発明においては、該保護材料上での再結合をより効率的に進行させるため、また、測定誤差や、熱エネルギー（０．０２５ｅＶ）による励起等を考慮して、Ｉｐ（ｈ）＜Ｉｐ（ｍ）＋０．１ｅＶ、Ｅａ（ｈ）＞Ｅａ（ｍ）−０．１ｅＶとしている。
【００２３】
そしてさらに、上記保護材料と、該保護材料で保護された量子ドットとの間に、上記条件（Ｃ）に示すエネルギーギャップの大小関係［Ｅｇ（ｑ）＜Ｅｇ（ｈ）］が成り立つことによって、該保護材料上で形成された励起子を、量子ドットへと高効率で輸送することができる。
【００２４】
以上のように、本発明に係るＥＬ素子の発光層においては、電子と正孔の再結合及び量子ドットへの励起子の移動が効率良く行われる。従って、本発明によれば発光効率に優れたＥＬ素子を提供することが可能である。
【００２５】
尚、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は、紫外線を試料に照射し、光電子が放出される閾値の励起エネルギーを測定することで算出することができ、例えば、大気中における光電子分光測定により測定することができる。
また、エネルギーギャップ（Ｅｇ）は、試料の吸収スペクトルを測定し、その吸収端のエネルギーとして算出することができる。
また、電子親和力の値は、光電子分光測定によって測定されたイオン化ポテンシャルの値から、吸収スペクトルの吸収端によって見積もられたエネルギーギャップの値を引くことによって、算出することができる。
イオン化ポテンシャル及び電子親和力は、実際には、真空準位を基準としているため負の値をとるが、本明細書において、Ｉｐ、Ｅａは絶対値で取り扱うこととする。
【００２６】
量子ドットとしては、半導体のナノメートルサイズの微粒子（半導体ナノ結晶）であり、量子閉じ込め効果（量子サイズ効果）を生じる発光材料であれば特に限定されない。具体的には、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ及びＨｇＴｅのようなＩＩ−ＶＩ族半導体化合物、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＴｉＮ、ＴｉＰ、ＴｉＡｓ及びＴｉＳｂのようなＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物、Ｓｉ、Ｇｅ及びＰｂのようなＩＶ族半導体等を含有する半導体結晶の他、ＩｎＧａＰのような３元素以上を含んだ半導体化合物が挙げられる。或いは、上記半導体化合物に、Ｅｕ３+、Ｔｂ３+、Ａｇ＋、Ｃｕ＋のような希土類金属のカチオン又は遷移金属のカチオンをドープしてなる半導体結晶を用いることができる。
中でも、作製の容易性、可視域での発光を得られる粒径の制御性、蛍光量子収率の観点から、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ、ＩｎＧａＰ等の半導体結晶が好適である。
【００２７】
量子ドットは、１種の半導体化合物からなるものであっても、２種以上の半導体化合物からなるものであってもよく、例えば、半導体化合物からなるコアと、該コアと異なる半導体化合物からなるシェルとを有するコアシェル型構造を有していてもよい。コアシェル型の量子ドットとしては、励起子が、コアに閉じ込められるように、シェルを構成する半導体化合物として、コアを形成する半導体化合物よりもバンドギャップの高い材料を用いることで、量子ドットの発光効率を高めることができる。このようなバンドギャップの大小関係を有するコアシェル構造（コア／シェル）としては、例えば、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ等が挙げられる。
【００２８】
量子ドットのサイズは、所望の波長の光が得られるように、量子ドットを構成する材料によって、適宜調節すればよい。量子ドットは粒径が小さくなるに従い、エネルギーバンドギャップが大きくなる。すなわち、結晶サイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へとシフトする。そのため、量子ドットのサイズを変化させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調節することができる。
【００２９】
一般的には、量子ドットの粒径（直径）は０．５〜２０ｎｍの範囲であることが好ましく、特に１〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。尚、量子ドットのサイズ分布が狭いほど、より鮮明な発光色を得ることができる。
また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。量子ドットの粒径は、量子ドットが球状でない場合、同体積を有する真球状であると仮定したときの値とすることができる。
【００３０】
量子ドットの粒径、形状、分散状態等の情報については、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により得ることができる。また、量子ドットの結晶構造、また粒径については、Ｘ線結晶回折（ＸＲＤ）により知ることができる。さらには、ＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルによって、量子ドットの粒径、表面に関する情報を得ることもできる。
【００３１】
本発明において、量子ドットは、その表面に保護材料が付着し、保護材料により保護された状態で発光層に含有される。この保護材料の少なくとも１種として、上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たす第１の保護材料を用いる点が本発明の大きな特徴である。
ここで、量子ドット表面が保護材料で保護されているとは、量子ドットの表面に保護材料が付着した状態である。そして、量子ドット表面に保護材料が付着しているとは、保護材料が量子ドットの表面に配位結合している他、量子ドット表面と保護材料間に相互作用（引力）が生じ、量子ドットの表面に保護材料が存在している状態を含む。尚、量子ドットの表面は、保護材料によって完全に被覆されていなくてもよく、量子ドットの表面の一部が露出していてもよい。
量子ドットの表面に保護材料が付着していることは、表面分析方法のひとつであるＸ線光電子分析（ＸＰＳ）を用いて、保護材料に含有される元素が含まれていることを調べることにより確認することができる。
【００３２】
量子ドットは、上記（Ａ）〜（Ｃ）の全条件を満たす第１の保護材料が少なくとも１種、その表面に付着していれば、２種以上の第１の保護材料が付着していてもよいし、第１の保護材料以外の保護材料が付着していてもよい。
【００３３】
第１の保護材料は、該保護材料で保護された量子ドットと、該量子ドットが分散する発光層のマトリックス材料中に含有される少なくとも１種の有機化合物（以下、マトリックス有機化合物ということがある）との間に、上記（Ａ）〜（Ｃ）に示すＩｐ、Ｅａ及びＥｇの大小関係を有するものであれば、特に限定されない。
【００３４】
第１の保護材料は、さらに、そのバンドギャップＥｇ（ｈ）が、発光層に隣接する少なくとも１つの隣接層の構成材料のバンドギャップＥｇ（ａ）より狭い、すなわち、Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ａ）であることが好ましい。
ここで、Ｅｇ（ｈ）が隣接層の構成材料のバンドギャップＥｇ（ａ）より狭いとは、隣接層を構成する材料の少なくとも１種のバンドギャップＥｇ（ａ）が、Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ａ）を満たせばよく、隣接層を構成する全材料が、上記式を満たさなくてもよい。また、発光層に隣接する２つの層のうち、少なくとも一方の隣接層との間で上記式が成り立てばよく、隣接層としては、後述するようなＥＬ層を構成する種々の層のいずれであってもよい。
隣接層の構成材料と、第１の保護材料との間に、上記Ｅｇ（ｈ）＜Ｅｇ（ａ）の関係があるとき、発光層から隣接層へのエネルギー移動が抑制されるため、量子ドットの発光効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
具体的な第１の保護材料は、量子ドット及びマトリックス材料を構成する有機化合物と上記（Ａ）〜（Ｃ）が成り立つように選択されるため、特に限定されないが、例えば、１分子中に親水基を１残基以上、及び、疎水基を有する有機化合物が挙げられる。このように１分子中に親水基と疎水基が共存する有機化合物（以下、第１の親水基含有保護材料ということがある）は、親水基が量子ドットを構成する金属との親和性を有しており、親水基によって、量子ドットの表面に付着することができる。該第１の親水基含有保護材料としては、疎水基の片末端又は両末端に親水基が結合している有機化合物が好ましい。
【００３６】
第１の親水基含有保護材料において、親水基としては、量子ドット表面に付着可能な官能基であれば特に限定されず、例えば、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、スルホン酸基、アミド基、スルホンアミド基、リン酸基、ホスフィン基、ホスフィンオキシド基などを挙げることができる。中でも、量子ドットとの親和性が高いことから、親水基は、カルボキシル基、アミノ基、水酸基又はホスフィンオキシド基から選ばれる１種であることが好ましい。
【００３７】
第１の親水基含有保護材料のＩｐ、Ｅａ及びＥｇは、主に、分子量が大きく、主たる成分である疎水基により左右されると考えられる。従って、第１の親水基含有保護材料の疎水基として、該第１の親水基含有保護材料のＩｐ、Ｅａ及びＥｇが上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たすような構造を選択することによって、上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たす第１の保護材料を得ることが可能であると考えられる。
【００３８】
このような疎水基としては、例えば、有機ＥＬ素子の発光層において、ドーパントとして使用される有機化合物及びその誘導体の残基を挙げることができる。
具体的には、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体等の残基を挙げることができる。ここで、誘導体とは、これら化合物のオリゴマーやポリマーも含む。
さらに具体的には、２，５，８，１１‐テトラ‐ｔｅｒｔ‐ブチルペリレン（ＴＢＰｅ）、３−（２−ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン［クマリン６］、ナイルレッド、１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ベンゼン（ＤＰＶＢｉ）、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（ルブレン）等の残基を挙げることができる。
【００３９】
さらに、疎水基として、白金やイリジウムなどの重金属イオンを中心に有し、燐光を示す有機金属錯体の残基を使用することもできる。具体的には、Ｉｒ（ｐｐｙ）3、（ｐｐｙ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＱ）3、（ＢＱ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＴＨＰ）3、（ＴＨＰ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＯ）3、（ＢＯ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＴ）3、（ＢＴ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＴＰ）3、（ＢＴＰ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＦＩｒ６、ＰｔＯＥＰ等の残基が挙げられる。
【００４０】
第１の保護材料の分子量は特に限定されないが、量子ドットへの励起子の移動性の観点から、低分子であることが好ましい。尚、ここで、低分子とは、分子量が１０００以下、高分子とは分子量１００００以上の化合物とする。
第１の保護材料で生成した励起子の量子ドットへの移動性の観点から、第１の保護材料は、その長鎖方向の鎖長が１０ｎｍ以下であることが好ましい。１０ｎｍ以下の距離ではフェルスター機構による励起子の移動が起こり得ると考えられるためである。ここで、長鎖方向の鎖長とは、各保護材料の分子内で最も離れた原子間の距離を示す。
【００４１】
第１の保護材料の量子ドット表面への付着量は、第１の保護材料による効果が得られれば特に限定されるものでなく、量子ドットや第１の保護材料の種類によって異なるが、量子ドットの保護材料として第１の保護材料のみを用いる場合には、第１の保護材料が量子ドットの表面を最密充填している状態が好ましい。第１の保護材料と共に第１の保護材料以外の保護材料を用いる場合には、これら保護材料全体で量子ドットの表面を最密充填することが好ましい。
【００４２】
第１の保護材料で保護された量子ドットは、さらに、電荷輸送性を有し、且つ、前記第１の保護材料よりも分子量が大きい、第２の保護材料によって保護されていることが好ましい。電荷輸送性を有する保護材料が量子ドットの表面に付着することで、該量子ドットが分散されてなる発光層内における電荷輸送性が確保されるからである。
【００４３】
発光層中に第１の保護材料が付着した量子ドットのみが存在する場合、電子、正孔等の電荷が第１の保護材料にトラップされやすくなるために、発光層の膜厚方向における導電性が確保されにくい。
そこで、量子ドットの表面に第１の保護材料と共に第２の保護材料を導入し、発光層の膜厚方向における電荷の移動性を高めることによって、膜厚方向の１つ目の量子ドットで発光に寄与できなかった電荷も、他の量子ドットに効率的に移動して発光に寄与できるようになり、発光効率を向上させることができる。すなわち、第２の保護材料によって、発光層全体の導電性を高め、発光層内に分散した量子ドットの発光サイトとしての有効利用率を向上させることができる。
【００４４】
さらに、第２の保護材料として、第１の保護材料よりも分子量が大きいものを用いることによって、量子ドット表面において、第１の保護材料は量子ドット表面の近傍に局在化させ、第２の保護材料は第１の保護材料に比べて、量子ドット表面から離れた領域に局在化させることができる。量子ドット表面において、第１及び第２の保護材料を上記のように分布させることによって、まず、第１の保護材料で生成した励起子を発光材料である量子ドットへ効率的に移動させることができ、さらに、第２の保護材料による電荷輸送が第１の保護材料を含む他の保護材料により阻害されることを抑制することができる。
第１の保護材料と第２の保護材料の具体的な分子量や分子量の差は、上記のような効果が得られれば特に限定されない。第２の保護材料の分子量は、第１の保護材料の分子量よりも大きければ特に限定されず、第２の保護材料は低分子でも高分子でもよい。
【００４５】
第２の保護材料は、上記第１及び第２の保護材料の分布（局在化）のため、第１の保護材料よりも長鎖方向の鎖長が長いことが好ましい。第１の保護材料と第２の保護材料の具体的な長鎖方向の鎖長やその差は、上記局在化の効果が得られれば特に限定されない。好ましくは、第１の保護材料の長鎖方向の鎖長が１０ｎｍ以下であり、第２の保護材料は該第１の保護材料よりもその長鎖方向の鎖長が長ければよい。
【００４６】
第２の保護材料の量子ドット表面への付着量は、第２の保護材料による効果が得られれば特に限定されるものでなく、量子ドットや第２の保護材料の種類によって異なるが、通常、第１の保護材料の付着量以上（第１の保護材料と第２の保護材料の合計量に対する第２の保護材料のモル比が５０％以上）であることが好ましい。
【００４７】
具体的な第２の保護材料は、特に限定されないが、例えば、１分子中に親水基を１残基以上、及び、疎水基を有する有機化合物が挙げられる。このように１分子中に親水基と疎水基が共存する有機化合物（第２の親水基含有保護材料）は、親水基が量子ドットを構成する金属との親和性を有しており、親水基によって、量子ドットの表面に付着することができる。第２の親水基含有保護材料としては、疎水基の片末端又は両末端に親水基が結合している有機化合物が好ましい。
【００４８】
第２の親水基含有保護材料において、親水基としては、量子ドット表面に付着可能な官能基であれば特に限定されず、例えば、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、チオール基、アルデヒド基、スルホン酸基、アミド基、スルホンアミド基、リン酸基、ホスフィン基、ホスフィンオキシド基などを挙げることができる。中でも、量子ドットとの親和性が高いことから、親水基として、カルボキシル基、アミノ基、水酸基又はホスフィンオキシド基から選ばれる１種であることが好ましい。
【００４９】
第２の親水基含有保護材料の電荷輸送性は、主に、分子量が大きく、主たる成分である疎水基により左右されると考えられる。従って、第２の親水基含有保護材料の疎水基として、電荷輸送性を示す基を選択することによって、電荷輸送性を有する第２の保護材料を得ることが可能であると考えられる。
【００５０】
このような電荷輸送性を付与する疎水基としては、例えば、有機ＥＬ素子のＥＬ層において、電荷輸送性材料として使用される有機化合物及びその誘導体の残基を挙げることができる。
【００５１】
正孔輸送性を有する基としては、例えば、アリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、ポルフィリン誘導体、フルオレン誘導体、フタロシアニン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スピロ化合物、さらにはポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体等の導電性高分子の残基等を挙げることができる。
【００５２】
具体的には、アリールアミン誘導体としては、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＤ）等が挙げられ、トリフェニルアミン誘導体としては、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、コポリ［３，３’−ヒドロキシ−テトラフェニルベンジジン／ジエチレングリコール］カーボネート（ＰＣ−ＴＰＤ−ＤＥＧ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
アントラセン誘導体の具体例としては、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（９，１０−アントラセン）］、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡ）等を挙げることができる。
【００５３】
カルバゾール誘導体としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）、４,４’−ビス（９−カルバゾイル）−２,２’−ジメチル−ビフェニル（ＣＤＢＰ）、４，４’‐ビス（カルバゾール‐９‐イル）‐９，９’‐ジメチル‐フルオレン（ＤＭＦＬ−ＣＢＰ）等が挙げられ、ポリチオフェン誘導体としてはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ビチオフェン）］等が挙げられる。
ジスチリルアリーレン誘導体の具体例としては、１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ベンゼン（ＤＰＶＢｉ）等を挙げることができる。
【００５４】
フルオレン誘導体の具体例としては、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）等を挙げることができる。
スピロ化合物の具体例としては、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（９，９’−スピロ−ビフルオレン−２，７−ジイル）］等を挙げることができる。
【００５５】
上記のポルフィリン誘導体およびアリールアミン誘導体等は、ルイス酸や四フッ化テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、塩化鉄、バナジウムやモリブデンなど無機の酸化物などが混合されていてもよい。
【００５６】
電子輸送性を有する基としては、例えば、オキサジアゾール類、トリアゾール類、フェナントロリン類、シロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アルミニウム錯体等の残基を挙げることができる。具体的には、オキサジアゾール誘導体としては（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）等が挙げられ、フェナントロリン類としてはバソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）等が挙げられ、アルミニウム錯体としてはトリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリラト）(ｐ−フェニルフェノラート)アルミニウム錯体（ＢＡｌｑ）等が挙げられる。
【００５７】
上記保護材料で保護された量子ドットの製造方法は、特に限定されないが、保護材料の量子ドット表面への導入容易性、量子ドットの粒径の制御性、製造工程の簡便性等の観点から、液相にて量子ドットの結晶を成長させる液相法が好適である。液相法としては、例えば、共沈法、逆ミセル法、ホットソープ法等を挙げることができ、特にホットソープ法が好適である。
ホットソープ法とは、目的とする量子ドットの前駆体の少なくとも１種を高温に加熱した分散剤中で熱分解させる結果、開始する反応により結晶の核生成と結晶成長とを進行させる方法である。この結晶の核生成及び結晶成長の過程の反応速度を制御する目的で、目的とする量子ドットの構成元素に配位力のある分散剤が液相媒体を構成する必須成分として使用される。ホットソープ法は、粒径分布の狭く、且つ、溶液中における分散性に優れた量子ドットを得ることができる。
【００５８】
以下、ホットソープ法による量子ドットの製造方法について詳しく説明する。
量子ドット前駆体としては、上述したような半導体化合物を含む量子ドットを形成することが可能なものであれば特に限定されない。例えば、上記したようなＩＩ−ＶＩ族半導体化合物、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物を含有する量子ドットを得るためには、該半導体化合物を構成する原子の供給源となる化合物、例えば、（１）ＩＩ族及び／又はＩＩＩ族を含有する無機化合物、有機金属化合物又は元素金属と、（２）ＶＩ族及び／又はＶ族を含有し、上記ＩＩ族及び／又はＩＩＩ族を含有する化合物或いは金属元素（１）と反応して上記半導体化合物を形成できる化合物とを組み合わせて用いたり、或いは、ＩＩ族及び／又はＩＩＩ族とＶＩ族及び／又はＶ族とを共に含有する化合物を用いることができる。
【００５９】
具体的には、化合物（２）として、ビス（トリメチルシリル）セレニド［（ＴＭＳ）２Ｓｅ］；（トリ−ｎ−オクチルホスフィン）セレニド［ＴＯＰＳｅ］やトリ−ｎ−ブチルホスフィン）セレニド［ＴＢＰＳｅ］等のトリアルキルホスフィンセレニド；（トリ−ｎ−オクチルホスフィン）テルリド［ＴＯＰＴｅ］やヘキサプロピルホスホラストリアミドテルリド［ＨＰＰＴＴｅ］等のトリアルキルホスフィンテルリド；ビス（トリメチルシリル）テルリド［（ＴＭＳ）２Ｔｅ］；ビス（トリメチルシリル）スルフィド［（ＴＭＳ２Ｓ）；（トリ−ｎ−オクチルホスフィン）スルフィド［ＴＯＰＳ］等のトリアルキルホスフィンスルフィド；ハロゲン化アンモニウム（例えば、ＮＨ４Ｃｌなど）等のアンモニウム塩；トリス（トリメチルシリル）ホスフィド［（ＴＭＳ）３Ｐ］；トリス（トリメチルシリル）アルセニド［（ＴＭＳ）３Ａｓ］；トリス（トリメチルシリル）アンチモニド［（ＴＭＳ）３Ｓｂ）等が挙げられる。
【００６０】
上記のような量子ドット前駆体は、上記分散剤を含有する液相に溶解可能であることが好ましい。このような液相を構成する溶媒としては、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン等のアルカン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、ジフェニルエーテル、ジ（ｎ−オクチル）エーテル等のエーテル、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系炭化水素、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−オクチルアミン、トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン等のアミン類、あるいは後述する分散剤に用いられる化合物等が挙げられる。これらの中でも、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン等のアルカン類、あるいはトリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、エーテル類が好ましく用いられる。
【００６１】
分散剤としては、高温液相において量子ドットの微結晶に配位して安定化する物質であれば特に限定されるものではないが、例えばトリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のω−アミノアルカン類、トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン等の第３級アミン類、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、１−アダマンタンカルボン酸等が挙げられる。
【００６２】
これらの中でも、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、トリブチルホスフィンオキシドやトリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）等のトリアルキルホスフィンオキシド類、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等の炭素数１２以上のω−アミノアルカン類等の分子構造中に窒素原子又はリン原子を含む化合物が好ましく用いられる。
より好ましいものとしては、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、トリブチルホスフィンオキシドやトリオクチルホスフィンオキシド等のトリアルキルホスフィンオキシド類等の炭素−リン単結合を有する化合物が挙げられる。特に、トリオクチルホスフィンオキシド等のトリアルキルホスフィンオキシド類は好適に用いられる。
これらの分散剤は、単独で用いても、必要に応じ複数種を混合して使用してもよい。
【００６３】
さらに、上記分散剤は、適当な有機溶剤（例えばトルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、オクタン、デカン、ドデカン、オクタデカン等の長鎖アルカン類、ジフェニルエーテル、ジ（ｎ−オクチル）エーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ハロゲン系炭化水素等）で希釈して使用してもよい。
【００６４】
分散剤を含有する液相の加熱温度としては、上記分散剤および量子ドット前駆体が溶解する温度であれば特に限定されるものではなく、圧力条件等によっても異なるものであるが、通常は１５０℃以上とする。また、この加熱温度は比較的高い方が好ましい。高温に設定することにより分散剤に注入された量子ドット前駆体が一斉に分解することで、多数の核が一気に生成するために、比較的粒径の小さい量子ドットが得られやすくなり、量子ドットの粒径制御が容易になるからである。
また、この加熱した分散剤への量子ドット前駆体の注入方法としては、特に限定されない。
【００６５】
上記量子ドット前駆体を加熱した分散剤に注入した後、量子ドットを形成する際の反応温度としては、上記分散剤および量子ドット前駆体が溶融または有機溶媒に溶解する温度であり、かつ、結晶成長が起こる温度であれば特に限定されるものではなく、圧力条件等によっても異なるものであるが、通常は１５０℃以上とする。
【００６６】
尚、コアシェル型の量子ドットを得る方法としては、上記ホットソープ法により、まず、コアとなる半導体化合物微粒子を調製し、該半導体化合物微粒子からなるコアの表面に、ホットソープ法によりシェルを形成する方法が挙げられる。
具体的には、分散剤を加熱し、この加熱した分散剤にコア部を形成する半導体化合物微粒子、及びシェル部の半導体化合物の前駆体を注入することによって、コア部がシェル部で被覆されたコアシェル型量子ドットを得ることができる。ホットソープ法において使用できる分散剤、溶媒は、上記と同様にすることができる。
【００６７】
コア部を形成する半導体微粒子及びシェル部の前駆体の分散剤への注入は、同時に注入しても、コア部微粒子を先に注入してもよいが、コア部微粒子を注入した後に、シェル部前駆体を徐々に注入することが好ましい。シェル部前駆体を先に注入したり、一度に大量に注入したりすると、シェル部前駆体による核生成が起こり、シェル部のみから構成される微粒子が形成される可能性があるからである。
上記コア部微粒子及びシェル部前駆体を加熱した分散剤に注入した後の、コア部をシェル部で被覆する際の反応温度としては、上記分散剤及びシェル部前駆体が溶融又は有機溶媒に溶解する温度であり、且つ、シェル部の構成材料の結晶成長が起こる温度であれば特に限定されるものではなく、圧力条件等によっても異なるものであるが、通常は１００℃以上とする。
尚、ホットソープ工程は、通常、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気下で行われる。
【００６８】
ホットソープ法により得られた量子ドットは、通常、上記分散剤と分離する。分離方法としては、例えば遠心分離、浮上分離、泡沫分離等の沈降分離法、ケークろ過、清澄ろ過等のろ過法、圧搾法が挙げられる。
【００６９】
以上のようにして、得られた量子ドットは、その表面に上記ホットソープ法において使用した上記分散剤の一部が付着した状態である。該分散剤として、上記第１の保護材料に該当するものを用いた場合、該分散剤が付着した量子ドットはそのまま使用することができる。
【００７０】
しかしながら、該分散剤が第１の保護材料としての機能を有していない場合には、該分散剤を、第１の保護材料で置換することによって、本発明のＥＬ素子において使用可能な第１の保護材料で保護された量子ドットを得ることができる。
第１の保護材料による置換方法としては、特に限定されず、例えば、多量の第１の保護材料と、量子ドットを、不活性ガス雰囲気下で、溶媒中、混合しながら加熱することで、量子ドットの表面に付着していた分散剤を、多量に存在する第１の保護材料に置換することができる。置換したい第１の保護材料の添加量は、特に限定されないが、通常は量子ドットに対して重量比で５倍以上であればよい。また、加熱時間は通常１〜４８時間である。
【００７１】
量子ドットは、ＴＯＰＯ等の一般的な従来の保護材料で保護されたものが市販品として入手可能であり、このような市販品の保護材料を、第１の保護材料に置換することにより、第１の保護材料で保護された量子ドットを得ることもできる。保護材料の置換方法は、上記した方法を採用することができる。
また、第１の保護材料と共に、第２の保護材料を量子ドット表面に導入する場合には、上記保護材料の置換方法において、第１の保護材料の代わりに、第１の保護材料と第２の保護材料の混合物を用いればよい。該混合物における第１の保護材料と第２の保護材料の混合比は、第１の保護材料及び第２の保護材料各々の量子ドットとの親和性、量子ドット表面への各保護材料の付着量比等を考慮して適宜選択すればよい。
【００７２】
尚、上記にて、量子ドット及び第１の保護材料として具体的な成分を例示したが、量子ドット及び第１の保護材料は上記例示したものに限定されず、上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件が満たされるように、量子ドット及び第１の保護材料、さらに、マトリックス材料中の有機化合物を選択し、組み合わせればよい。
量子ドット、第１の保護材料及びマトリックス有機化合物の組み合わせは、通常、所望の発光波長を示す量子ドットに対して、上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たす第１の保護材料及びマトリックス有機化合物を選択することになる。
上記保護材料で保護された量子ドットは、上記（Ａ）〜（Ｃ）を満たす少なくとも１種の有機化合物を含有するマトリックス材料中に分散される。該マトリックス有機化合物については、発光層のその他構成材料、構造等と共に後述する。
【００７３】
ここまでは、本発明のＥＬ素子に使用される保護材料で保護された量子ドットについて説明してきたが、以下、本発明のＥＬ素子について、図２〜図３を用いて説明する。図２〜図３は、本発明のＥＬ素子の一形態例を示す断面概略図である。
図２及び図３において、ＥＬ素子１は、基板２上に、第一電極３と、発光層４を含むＥＬ層６と、第一電極３の対極である第二電極７がこの順に積層された積層構造を有するものである。
【００７４】
ここで、後にも述べるように、ＥＬ層６は、少なくとも発光層４を含めば、発光層４のみの単層構造であっても、複数の層からなる積層構造を有する（図２及び図３参照）ものであってもよい。また、本発明のＥＬ素子は、電極及びＥＬ層以外の層を備えていてもよい。
以下、ＥＬ素子の各構成について説明する。
【００７５】
（基板）
基板２は、第一電極３以降の各層、すなわち、図２及び図３においては、第一電極３、ＥＬ層６及び第二電極７を支持するものである。基板は、基板２側から発光によって生じた光を取り出す場合には透明性を有することが好ましいが、第二電極７側から光を取り出す場合には、必ずしも透明性を有する必要はない。
【００７６】
透明性を有する基板としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、アルカリガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラス基板；フィルム状に成形が可能な樹脂基板；などを用いることができる。
【００７７】
樹脂基板に用いられる樹脂としては、耐溶剤性及び耐熱性の比較的高いものであることが好ましい。具体的には、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリミクロイキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル-スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。また、これらの共重合体を用いることもできる。さらに必要に応じて、水分や酸素等のガスを遮断するガスバリア性を有する基板を用いてもよい。
【００７８】
基板２の厚みとしては、基板２を構成する材料やＥＬ素子の用途により、それぞれ適切に選択されることが好ましいが、０．００５ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００７９】
（電極）
基板上に設けられる一対の電極（第一電極３及び第二電極７）は、基板２側に設けられる電極（第一電極）が陽極であっても陰極であってもよいが、一般に、ＥＬ素子を作製する際には、陽極側から積層する方が安定してＥＬ素子を作製することができるため、基板２側に形成される第一電極３が陽極であることが好ましい。
第一電極及び第二電極のうち、光の取出し面側となる電極は透明である必要がある。一方、光の取出し面と反対側の電極は、透明であってもなくてもよい。
また、第一電極及び第二電極は抵抗が小さいことが好ましく、一般には導電性材料である金属材料が用いられるが、有機化合物又は無機化合物を用いてもよい。
【００８０】
陽極に用いられる材料としては、正孔が注入しやすいように仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。例えば、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属；これらの金属の酸化物；ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のＡｌ合金、ＭｇＡｇ等のＭｇ合金、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金；酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム等の無機酸化物；金属ドープされたポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体等の導電性高分子；α−Ｓｉ、α−ＳｉＣ；などが挙げられる。これらの導電性材料は、単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。２種類以上を用いる場合には、各材料からなる層を積層してもよい。
【００８１】
陰極に用いられる材料としては、電子が注入しやすいように仕事関数の小さい導電性材料を用いることが好ましい。例えば、ＭｇＡｇ等のマグネシウム合金、ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のアルミニウム合金、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ等のアルカリ金属類およびアルカリ土類金属類の合金などが挙げられる。
【００８２】
第一電極及び第二電極の成膜方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、ＥＢ蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的蒸着（ＰＶＤ）法、あるいは、化学的蒸着（ＣＶＤ）法などを挙げることができる。また、第一電極及び第二電極のパターニング方法としては、所望のパターンに精度よく形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、具体的にはフォトリソグラフィー法等を挙げることができる。
【００８３】
（ＥＬ層）
ＥＬ層は、少なくとも発光層を含むものである。
ＥＬ層６は、発光層４（量子ドット含有層）単独で構成され得るが、電子や正孔の注入性、輸送性を向上させる目的で、発光層に加えて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等の種々の層を積層した積層構造とすることもできる。これらＥＬ層を構成する各層は、一層で複数の機能を併せ持つ層とすることもできる。例えば、正孔輸送層と正孔注入層の機能を併せ持つ正孔注入輸送層や、電子輸送層と電子注入層の機能を併せ持つ電子注入輸送層とすることができる。或いは、発光層に電子輸送層の機能を付与したり、発光層に正孔輸送層の機能を付与することもできる。
【００８４】
その他、ＥＬ層内に形成される層としては、キャリアブロック層のような正孔又は電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
【００８５】
ＥＬ層の具体的な積層構造としては、特に限定されず、発光層と上記したような各層とを適宜積層することができる。例えば、陽極側から順に、正孔輸送層５／発光層４（図２参照）、正孔輸送層５／発光層４／電子注入層８（図３参照）、正孔注入層／正孔輸送層／発光層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層、が積層したような積層構造が挙げられる。
【００８６】
以下に、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層の各層について説明する。
（１）発光層
発光層は、少なくとも第１の保護材料で保護された量子ドットが、マトリックス材料中に分散された構造を有し、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものである。発光層において、電子と正孔の再結合は、第１の保護材料上の他にも、量子ドットや、量子ドット及び保護材料以外の発光層構成材料（バインダー成分等）において起きてもよい。
【００８７】
発光層としては、青色、緑色、黄色、橙色、赤色等の単色発光するものであってもよく、複数色の混色により白色発光するものであってもよく、三原色の発光パターンが配列されたものであってもよい。白色発光は、複数の発光体からの発光の重ねあわせにより得ることができる。白色発光する発光層は、例えば、所定のピーク波長を有する２種類の発光体の２色発光の重ねあわせにより白色発光を得るものであってもよく、所定のピーク波長を有する３種類の発光体の３色発光の重ねあわせにより白色発光を得るものであってもよい。
【００８８】
量子ドット及びその保護材料については既述したため、ここでは説明を省略する。
発光層において、マトリックス材料は、上記（Ａ）〜（Ｃ）を満たす少なくとも１種の有機化合物（マトリックス有機化合物）を含有すればよく、該マトリックス有機化合物１種のみであっても、該マトリックス有機化合物を複数種含有するものであってもよく、また、その他の有機化合物、さらには、無機化合物を含有していてもよい。
マトリックス材料として含有され、上記（Ａ）〜（Ｃ）を満たすマトリックス有機化合物としては、特に限定されない。以下、マトリックス材料として発光層に含有可能な有機化合物を例示する。
マトリックス材料を構成する有機化合物としては、例えば、有機ＥＬ素子の発光層において、いわゆるホスト材料として使用されている発光材料が挙げられる。具体的には、以下のような、色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料を挙げることができる。
【００８９】
色素系発光材料としては、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、フェナントロリン類等を挙げることができる。
【００９０】
具体的に、トリフェニルアミン誘導体としては、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。アリールアミン誘導体としては、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン）（α−ＮＰＤ）等が挙げられる。オキサジアゾール誘導体としては、（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）等が挙げられる。ジナフチルアントラセン誘導体としては、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡ）等が挙げられる。カルバゾール誘導体としては、４，４−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）等が挙げられ、ジスチリルアリーレン誘導体としては、１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ベンゼン（ＤＰＶＢｉ）等が挙げられる。フェナントロリン類としては、バソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）等が挙げられる。これらの材料は単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００９１】
金属錯体系発光材料としては、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、イリジウム金属錯体、プラチナ金属錯体等、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔ等、またはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等を挙げることができる。
【００９２】
具体的には、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリラト）(ｐ−フェニルフェノラート)アルミニウム錯体（ＢＡｌｑ）、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（Ｂｅｂｑ）等を挙げることができる。これらの材料は単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００９３】
高分子系発光材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体、およびそれらの共重合体等を挙げることができる。また、上記色素系発光材料および金属錯体系発光材料を高分子化したものも挙げられる。
【００９４】
発光層のマトリックス材料としては、発光効率の向上、発光波長を変化させる等の目的で、上記ホスト材料と共に、蛍光発光又は燐光発光するドーパントが添加されていてもよい。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体等を挙げることができる。具体的には、２，５，８，１１‐テトラ‐ｔｅｒｔ‐ブチルペリレン（ＴＢＰｅ）、クマリン６、ナイルレッド、１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ベンゼン（ＤＰＶＢｉ）、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）等を挙げることができる。
【００９５】
さらに、燐光系のドーパントとして、白金やイリジウムなどの重金属イオンを中心に有し、燐光を示す有機金属錯体を使用することができる。具体的には、Ｉｒ（ｐｐｙ）3、（ｐｐｙ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＱ）3、（ＢＱ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＴＨＰ）3、（ＴＨＰ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＯ）3、（ＢＯ）2（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＴ）3、（ＢＴ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ＢＴＰ）3、（ＢＴＰ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＦＩｒ６、ＰｔＯＥＰ等を用いることができる。
【００９６】
また、発光層は、上記のような発光材料以外にも、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリエステル等のバインダー樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等の熱又は光により硬化する硬化性樹脂等を、マトリックス材料として含有していてもよい。また、その他材料をマトリックス材料として含有していてもよい。
【００９７】
上記（Ａ）〜（Ｃ）を満たす第１の保護材料、量子ドット及びマトリックス有機化合物は、上述した通り、適宜組み合わせればよいが、具体的な組み合わせの一例としては、以下のような組み合わせを挙げることができる。例えば、第１の保護材料が、一分子中に親水基を１残基以上及び疎水基を有している場合、該第１の保護材料の疎水基、有機化合物及び量子ドットの組み合わせとして、以下（１）〜（３）が挙げられる。
（１）第１の保護材料の疎水基［３−（２−ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリンの残基］／有機化合物［４,４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル］／量子ドット［ＣｄＳｅ／ＺｎＳ（発光波長６２０ｎｍ）］
（２）第１の保護材料の疎水基［５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンの残基］／有機化合物［４,４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル］／量子ドット［ＣｄＳｅ／ＺｎＳ（発光波長６２０ｎｍ）］
（３）第１の保護材料の疎水基［２，５，８，１１‐テトラ‐ｔｅｒｔ‐ブチルペリレンの残基］／有機化合物［４,４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル］／量子ドット［ＣｄＳｅ／ＺｎＳ（発光波長５２０ｎｍ）］
【００９８】
発光層の厚みとしては、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を発現することができる厚みであれば特に限定されなく、例えば１ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００９９】
発光層を形成する方法としては、ＥＬ素子に要求される微細なパターンの形成が可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、もしくは自己組織化法（交互吸着法、自己組織化単分子膜法）等を挙げることができる。中でも、蒸着法、スピンコート法、インクジェット法を用いることが好ましい。
蒸着法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられ、真空蒸着法の具体例としては、抵抗加熱蒸着法、フラッシュ蒸着法、アーク蒸着法、レーザー蒸着法、高周波加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法等が挙げられる。
スピンコート法やインクジェット法等の塗工液の塗布により発光層を形成する場合、塗工液の溶媒としては、発光層の各構成材料を溶解又は分散させることができれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、テトラリン、メシチレン、塩化メチレン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタン、クロロホルム等を挙げることができる。
【０１００】
ＥＬ素子を用いて、フルカラー表示若しくはマルチカラー表示のディスプレイを作製する際には、異なる色を発光する発光層を微細な形状に形成した上、所定の配列で並べる必要があることから、発光層のパターニングを要することがある。発光層のパターニングは、異なる発光色ごとに、マスキング法により塗り分けや蒸着を行なうか、印刷法若しくはインクジェット法によって行えばよい。
配列した発光層間には隔壁を有していてもよい。隔壁があると、インクジェット法等によって発光層を形成する際に、蛍光体が隣接した区域に広がらない利点が生じる。隔壁自体は、感光性ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂等の光硬化型樹脂、または熱硬化型樹脂、および無機材料等で形成できる。また、隔壁を形成する材料の表面エネルギー（濡れ性）を変化させる処理が行なわれてもよい。
【０１０１】
（２）正孔注入層
陽極と発光層の間、或いは、陽極と正孔輸送層の間には、正孔注入層が形成されていてもよい。正孔注入層の構成材料としては、発光層内への電子の注入を安定化させることができる正孔注入性材料であれば特に限定されるものではない。正孔注入性材料としては、例えば、アリールアミン誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、カルバゾール誘導体、さらにはポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体等の導電性高分子などを挙げることができる。
【０１０２】
具体的には、アリールアミン誘導体としては、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＤ）等が挙げられ、トリフェニルアミン誘導体としては、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、コポリ［３，３’−ヒドロキシ−テトラフェニルベンジジン／ジエチレングリコール］カーボネート（ＰＣ−ＴＰＤ−ＤＥＧ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。カルバゾール誘導体としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）等が挙げられ、ポリチオフェン誘導体としてはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等が挙げられる。
【０１０３】
上記のポルフィリン誘導体およびアリールアミン誘導体等は、ルイス酸や四フッ化テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、塩化鉄、バナジウムやモリブデンなど無機の酸化物などが混合されていてもよい。
さらに、正孔注入層には、金属酸化物、炭化物などの無機材料を用いることもできる。例えば、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムおよび酸化チタン等の金属酸化物；アモルファスカーボン、Ｃ６０、カーボンナノチューブ等の炭化物が挙げられる。
【０１０４】
また、正孔注入層には、電極との結合基をもつ材料を用いることもできる。電極との結合基をもつ材料としては、リン酸化合物、カルボン酸化合物、スルホン酸化合物、シランカップリング剤等を挙げることができる。具体的には、４−（トリフルオロメチル）ベンゼンスルホニルクロリド、４‐クロロフェニルホスホロジクロリダート、９−フルオレニルメチルクロロホーメート等が挙げられる。
正孔注入層の厚みとしては、正孔注入機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されるものではない。また、正孔注入層の形成方法としては、例えば蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、もしくは自己組織化法（交互吸着法、自己組織化単分子膜法）等を挙げることができるがこれに限定されない。中でも、蒸着法、スピンコート法、もしくはインクジェット法を用いることが好ましい。
【０１０５】
（３）正孔輸送層
陽極と発光層の間、或いは、正孔輸送層と発光層の間には、正孔輸送層が形成されていてもよい。正孔輸送層の構成材料としては、発光層内への電子の輸送を安定化させることができる正孔輸送性材料であれば特に限定されるものではない。
中でも、正孔輸送性材料は、正孔移動度が高いものであることが好ましい。さらに、正孔輸送性材料は、陰極から移動してきた電子の突き抜けを防止することが可能なもの（電子ブロック性材料）であることが好ましい。これにより、発光層内での正孔及び電子の再結合効率を高めることができるからである。
【０１０６】
このような正孔輸送性材料としては、例えば、アリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フルオレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スピロ化合物等を挙げることができる。
【０１０７】
アリールアミン誘導体の具体例としては、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）−ベンジジン（α−ＮＰＤ）等が挙げられ、トリフェニルアミン誘導体の具体例としては、コポリ［３，３’−ヒドロキシ−テトラフェニルベンジジン／ジエチレングリコール］カーボネート（ＰＣ−ＴＰＤ−ＤＥＧ）、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等を挙げることができる。
アントラセン誘導体の具体例としては、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（９，１０−アントラセン）］、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡ）等を挙げることができる。
【０１０８】
カルバゾール誘導体の具体例としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）、４,４’−ビス（９−カルバゾイル）−２,２’−ジメチル−ビフェニル（ＣＤＢＰ）、等を挙げることができる。
ジスチリルアリーレン誘導体の具体例としては、１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ベンゼン（ＤＰＶＢｉ）等を挙げることができる。
チオフェン誘導体の具体例としては、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ビチオフェン）］等を挙げることができる。
【０１０９】
フルオレン誘導体の具体例としては、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）等を挙げることができる。
スピロ化合物の具体例としては、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（９，９’−スピロ−ビフルオレン−２，７−ジイル）］等を挙げることができる。
これらの材料は単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【０１１０】
（４）電子輸送層
発光層と陰極の間、或いは、発光層と電子注入層の間には、電子輸送層が形成されていてもよい。電子輸送層の構成材料としては、陰極から注入された電子を発光層内へ輸送することが可能な電子輸送性材料であれば特に限定されるものではない。中でも、電子輸送性材料は、電子移動度が高いものであることが好ましい。さらに、電子輸送性材料は、正極から移動してきた正孔の突き抜けを防止することが可能なもの（正孔ブロック性材料）であることが好ましい。これにより、発光層内での正孔および電子の再結合効率を高めることができるからである。
【０１１１】
電子輸送性材料としては、例えば、オキサジアゾール類、トリアゾール類、フェナントロリン類、シロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アルミニウム錯体等を挙げることができる。具体的には、オキサジアゾール誘導体としては（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）等が挙げられ、フェナントロリン類としてはバソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）等が挙げられ、アルミニウム錯体としてはトリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリラト）(ｐ−フェニルフェノラート)アルミニウム錯体（ＢＡｌｑ）等が挙げられる。
【０１１２】
電子輸送層の厚みとしては、電子輸送機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されるものではない。また、電子輸送層の形成方法としては、蒸着法を用いることができる。
【０１１３】
（５）電子注入層
発光層と陰極の間、或いは、電子輸送層と陰極の間には、電子注入層が形成されていてもよい。電子注入層の構成材料は、発光層内への電子の注入を安定化させることができる電子注入性材料であれば特に限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、アルミニウム、ストロンチウム、カルシウム、リチウム、セシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化セシウム、ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム等のようなアルカリ金属またはアルカリ土類金属、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物、アルカリ金属の有機錯体等を挙げることができる。中でも、アルカリ土類金属のフッ化物を用いることが好ましい。アルカリ土類金属のフッ化物は、有機ＥＬ層の安定性および寿命を向上させることができるからである。
【０１１５】
電子注入層の厚みとしては、電子注入機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されるものではない。また、電子注入層の形成方法としては、蒸着法を用いることができる。
【０１１６】
以上、ＥＬ層を構成する層として、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層及び電子輸送層について説明したが、ＥＬ層はこれら層以外の種々の機能を備えていてもよい。
【実施例】
【０１１７】
［第１の保護材料（再結合用保護材料）の合成］
（合成例１）
３−２−（ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン［Ｃｏｕｍａｒｉｎ ６：Ｅａ＝３．２ｅＶ、Ｉｐ＝５．５ｅＶ、Ｅｇ＝２．３ｅＶ、分子量３５０］のベンゾチアゾール基へ、親水基としてホスフィンオキシドを有する基を付加したもの（下記式１）を合成した（ＣＡＰ−１ａとする）。
【０１１８】
【化１】
0005407242.tif 000002
【０１１９】
（合成例２）
５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン［ルブレン：Ｅａ＝３．２ｅＶ、Ｉｐ＝５．４ｅＶ、Ｅｇ＝２．２ｅＶ、分子量５３３］のテトラフェニル基へ、親水基としてホスフィンオキシドを有する基を付加したもの（下記式２）を合成した（ＣＡＰ−１ｂとする）。
【０１２０】
【化２】
0005407242.tif 000003
【０１２１】
（合成例３）
２，５，８，１１‐テトラ‐ｔｅｒｔ‐ブチルペリレン［ＴＢＰｅ：Ｅａ＝３．２ｅＶ、Ｉｐ＝５．９ｅＶ、Ｅｇ＝２．７ｅＶ、分子量４８８］のブチル基へ、親水基としてホスフィンオキシドを有する基を付加したもの（下記式３）を合成した（ＣＡＰ−１ｃとする）。
【０１２２】
【化３】
0005407242.tif 000004
【０１２３】
［第２の保護材料（電荷輸送用保護材料）の合成］
（合成例４）
４，４’−ビス（９−カルバゾールイル）−２，２’−ジメチル‐ビフェニル（ＣＤＢＰ：分子量５１３）のカルバゾール基へ、親水基としてホスフィンオキシドを有する基を付加したもの（下記式４）を合成した（ＣＡＰ−２ａとする）。
【０１２４】
【化４】
0005407242.tif 000005
【０１２５】
（合成例５）
４，４’‐ビス（カルバゾール‐９‐イル）‐９，９’‐ジメチル‐フルオレン（ＤＭＦＬ−ＣＢＰ：分子量５２５）のカルバゾール基へ、親水基としてホスフィンオキシドを有する基を付加したもの（下記式５）を合成した（ＣＡＰ−２ｂとする）。
【０１２６】
【化５】
0005407242.tif 000006
【０１２７】
［保護材料（再結合用保護材料）の合成］
（合成例６）
４，４’‐ビス（カルバゾール‐９‐イル）ビフェニル（ＣＢＰ：分子量４８５）のカルバゾール基へ、親水基としてホスフィンオキシドを有する基を付加したもの（下記式６）を合成した（ＣＡＰ−１ｄとする）。
【０１２８】
【化６】
0005407242.tif 000007
【０１２９】
［量子ドット表面への保護材料の付着］
（ＣＡＰ−１ａの付着）
まず、上記にて合成したＣＡＰ−１ａにトルエンを加えて攪拌、溶解し、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液を得た。
続いて、表面にＴＯＰＯが付着したコアシェル型量子ドット（エヴィデントテクノロジーズ社製、コア：ＣｄＳｅ、シェル：ＺｎＳ、発光波長：６２０ｎｍ、Ｅｇ＝約１．９ｅＶ）［ＱＤ１−ＴＯＰＯとする］のトルエン分散液へ、攪拌しながら、アルゴンガス雰囲気下、室温（２６℃）にて、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液を滴下した。この反応液を１２時間攪拌した後、アルゴンガス雰囲気から大気雰囲気へ変更し、蒸発飛散した量のトルエンを添加した後、エタノールを適量、滴下した。
【０１３０】
次いで、遠心分離によって沈殿物を反応液から分離した。さらに、得られた沈殿物をトルエンと混合して分散液とし、この分散液にエタノールを滴下することにより再沈殿させ、精製された沈殿物を得た。
得られた再沈殿液を遠心分離し、ＣＡＰ−１ａが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ａ１とする］を得た。
【０１３１】
（ＣＡＰ−１ｂの付着）
上記ＣＡＰ−１ａの付着において、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液の代わりに、ＣＡＰ−１ｂを含有するトルエン溶液を用いた以外は、同様にして、ＣＡＰ−１ｂが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ａ２とする］を得た。
【０１３２】
（ＣＡＰ−１ｃの付着）
上記ＣＡＰ−１ａの付着において、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液の代わりに、ＣＡＰ−１ｃを含有するトルエン溶液を用い、且つ、ＱＤ１−ＴＯＰＯの代わりに、表面にＴＯＰＯが付着したコアシェル型量子ドット（エヴィデントテクノロジーズ社製、コア：ＣｄＳｅ、シェル：ＺｎＳ、発光波長：５２０ｎｍ、Ｅｇ＝約２．２ｅＶ）［ＱＤ２−ＴＯＰＯとする］を用いた以外は、同様にして、ＣＡＰ−１ｃが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ａ３とする］を得た。
【０１３３】
（ＣＡＰ−１ａ及びＣＡＰ−２ａの付着）
上記ＣＡＰ−１ａの付着において、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液の代わりに、ＣＡＰ−１ａ及びＣＡＰ−２ａを含有するトルエン溶液を用いた以外は、同様にして、ＣＡＰ−１ａ及びＣＡＰ−２ａが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ｂ１とする］を得た。
【０１３４】
（ＣＡＰ−１ａ及びＣＡＰ−２ｂの付着）
上記ＣＡＰ−１ａの付着において、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液の代わりに、ＣＡＰ−１ａ及びＣＡＰ−２ｂを含有するトルエン溶液を用いた以外は、同様にして、ＣＡＰ−１ａ及びＣＡＰ−２ｂが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ｂ２とする］を得た。
【０１３５】
（ＣＡＰ−１ｄの付着）
上記ＣＡＰ−１ａの付着において、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液の代わりに、ＣＡＰ−１ｄを含有するトルエン溶液を用いた以外は、同様にして、ＣＡＰ−１ｄが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ｃ１とする］を得た。
【０１３６】
（ＣＡＰ−１ｄの付着）
上記ＣＡＰ−１ａの付着において、ＣＡＰ−１ａを含有するトルエン溶液の代わりに、ＣＡＰ−１ｄを含有するトルエン溶液を用い、且つ、ＱＤ１−ＴＯＰＯの代わりに、ＱＤ２−ＴＯＰＯを用いた以外は、同様にして、ＣＡＰ−１ｄが付着したコアシェル型量子ドットの精製物［ＱＤ−Ｃ２とする］を得た。
【０１３７】
（実施例１）
ガラス基板上に、まず、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜して、陽極を形成した。陽極が形成された基板を洗浄し、ＵＶオゾン処理を施した。
その後、大気中にて、ＩＴＯ薄膜上にポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の溶液をスピンコート法により塗布し、乾燥させて、正孔注入層（厚み：２０ｎｍ）を形成した。
【０１３８】
次に、低酸素（酸素濃度：０．１ｐｐｍ以下）、低湿度（水蒸気濃度：０．１ｐｐｍ以下）状態のグローブボックス中にて、上記正孔注入層上に４,４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル［ＣＢＰ：Ｅａ＝３．０ｅＶ、Ｉｐ＝６．１ｅＶ、Ｅｇ＝３．１ｅＶ］及びＱＤ−Ａ１をトルエンと混合した混合溶液をスピンコートし、発光層（厚み：４０ｎｍ）を形成した。上記混合溶液におけるＣＢＰとＱＤ−Ａ１の重量比は、ＣＢＰ／ＱＤ−Ａ１＝９／１となるようにした。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
【０１３９】
上記発光層まで形成された基板に対し、真空中（圧力：５×１０−５Ｐａ）にて、ビス（２−メチル−８−キノリラト）(ｐ−フェニルフェノラート)アルミニウム錯体（ＢＡｌｑ）を抵抗加熱蒸着法により成膜し、正孔ブロック層（厚み：６０ｎｍ）を形成した。
【０１４０】
さらに、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）（厚み：２０ｎｍ）、ＬｉＦ（厚み：０．５ｎｍ）、Ａｌ（厚み：１５０ｎｍ）をこの順で抵抗加熱蒸着法により成膜し、電子輸送層、電子注入層、陰極を形成した。
さらに、低酸素（酸素濃度：０．１ｐｐｍ以下）、低湿度（水蒸気濃度：０．１ｐｐｍ以下）状態のグローブボックス中にて、無アルカリガラスにより封止し、ＥＬ発光素子を得た。
【０１４１】
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した赤色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４２】
（実施例２）
量子ドットとしてＱＤ−Ａ１の代わりにＱＤ−Ａ２を用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した赤色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４３】
（実施例３）
量子ドットとしてＱＤ−Ａ１の代わりにＱＤ−Ａ３を用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した緑色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４４】
（実施例４）
量子ドットとしてＱＤ−Ａ１の代わりにＱＤ−Ｂ１を用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した赤色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４５】
（実施例５）
量子ドットとしてＱＤ−Ａ１の代わりにＱＤ−Ｂ２を用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した赤色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４６】
（比較例１）
量子ドットとしてＱＤ−Ａの代わりにＱＤ１−ＴＯＰＯを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した赤色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４７】
（比較例２）
量子ドットとしてＱＤ−Ａの代わりにＱＤ２−ＴＯＰＯを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した緑色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４８】
（比較例３）
ＱＤ−Ａ１の代わりにＱＤ−Ｃ１を用い、且つ、ＣＢＰの代わりにクマリン６（３−２−（ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン：Ｅａ＝３．２ｅＶ、Ｉｐ＝５．５ｅＶ、Ｅｇ＝２．３ｅＶ）を用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した赤色とクマリン６に由来した緑色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１４９】
（比較例４）
ＱＤ−Ａ１の代わりにＱＤ−Ｃ２を用い、且つ、ＣＢＰの代わりにクマリン６を用いたことを除いては、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作製した。発光層の構成材料及びその物性（Ｉｐ，Ｅａ，Ｅｇ）を表１に示す。
得られたＥＬ素子の陽極と陰極の間に電圧を印加し、基板平面に対して垂直な方向へ発光された光の輝度を測定したところ、量子ドットに起因した緑色とクマリン６に由来した緑色の発光が見られた。また、ＥＬ素子を肉眼で観察した範囲では、ダークスポット等の発光欠陥は生じていなかった。
【０１５０】
【表１】
0005407242.tif 000008
【０１５１】
（発光効率評価）
上記にて得られた実施例１〜５、比較例１〜４の素子に対して、輝度１００ｃｄ／ｍ２での電流効率、電圧を測定した。
【０１５２】
実施例１〜２の素子は、比較例１の素子に対して、輝度１００ｃｄ／ｍ２での電流効率が高かった。これは、実施例１〜２のＥＬ素子では、発光層における第１の保護材料（再結合用保護材料）により、電荷の再結合が促進される共に、該第１の保護材料で形成された励起子が効率良く量子ドットに移動したためである。
【０１５３】
また、実施例３と比較例２の対比においても、比較例２の素子に対して、実施例３の素子は輝度１００ｃｄ／ｍ２おいて高い電流効率を示した。これは、実施例３のＥＬ素子では、発光層における第１の保護材料（再結合用保護材料）により、電荷の再結合が促進される共に、該第１の保護材料で形成された励起子が効率良く量子ドットに移動したためである。
【０１５４】
さらに、本発明の条件（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）全てを満たさない比較例３及び比較例４の素子においては、上記したように、量子ドット由来の発光の他、保護材料由来の発光が見られ、量子ドットの寿命特性について評価することは出来なかった。
【０１５５】
第１の保護材料と共に第２の保護材料で保護された実施例４及び実施例５のＥＬ素子は、第１の保護材料のみで保護された実施例１のＥＬ素子よりも輝度１００ｃｄ／ｍ２となる電圧が低かった。これは、第２の保護材料（電荷輸送用保護材料、ＣＡＰ−２ａ又はＣＡＰ−２ｂ）が、第１の保護材料（再結合用保護材料）に阻害されることなく電荷を輸送できるためである。その結果、実施例４及び実施例５は実施例１と比べて、駆動電圧が低くなり、電力効率の高い発光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明に係るＥＬ素子の発光層における第１の保護材料と有機化合物のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）及び電子親和力（Ｅａ）の大小関係を示す図である。
【図２】本発明に係るＥＬ素子の一形態例を示す断面概略図である。
【図３】本発明に係るＥＬ素子の他の一形態例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１…ＥＬ素子
２…基板
３…陽極
４…発光層
５…正孔輸送層
６…ＥＬ層
７…陰極
８…電子注入層
【図１】
0005407242.tif 000009
【図２】
0005407242.tif 000010
【図３】
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