(57)【要約】      （修正有）【課題】量子ドットを含む発光層を有し、高い発光効率が得られる発光素子を提供する。【解決手段】トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、下記一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、量子ドットとを含有する発光層を備えた発光素子とする（一般式（１）中、実線の円弧は、窒素原子と炭素原子とを含む複素環骨格が形成されていることを示す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して置換基を有してもよいアリール基である。）。2019033005.tif 000019【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、
下記一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、
量子ドットとを含有する発光層を備えたことを特徴とする発光素子。
【化１】
2019033005.tif 000016
（一般式（１）中、実線の円弧は、窒素原子と炭素原子とを含む複素環骨格が形成されていることを示す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して置換基を有してもよいアリール基である。）
【請求項２】
前記トリフェニルアミン骨格を有する化合物が、トリフェニルアミン骨格とスピロビフルオレン骨格とが結合した構造であって、前記スピロビフルオレン骨格を形成しているベンゼン環のうちの少なくとも１つが、前記トリフェニルアミン骨格の有するフェニル基の１つによって形成されている構造を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記トリフェニルアミン骨格を有する化合物が、下記一般式（２−２）または下記一般式（２−４）で表される化合物であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【化２】
2019033005.tif 000017
【請求項４】
前記一般式（１）中の複素環骨格が１，３，４−オキサジアゾール環構造であり、１，３，４−オキサジアゾール環の２位と５位にそれぞれ、前記一般式（１）中のＲ１及びＲ２が結合していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物が、下記一般式（３−５）で表される化合物であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【化３】
2019033005.tif 000018
【請求項６】
前記量子ドットが、半導体結晶の微粒子であるコアと、前記コアの表面を被覆するシェルと、前記シェルの表面に形成されたキャッピング層とからなり、
前記コアがＩｎＰを含み、前記シェルがＺｎＳｅＳを含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記発光層が、前記正孔輸送材料と前記電子輸送材料とを含む混合有機層と、前記量子ドットを含む量子ドット層とを有し、前記混合有機層と前記量子ドット層とが接して配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記量子ドット層が２層設けられ、２層の量子ドット層間に前記混合有機層が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドットを含む発光層を備えた発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイに求められる重要な特性の一つに色再現性がある。特に２０１６年に試験放送が始まったスーパーハイビジョンの表色系は、自然界に実在するほぼすべての物体色および既存表色システムの色域を包含することを目指している。このため、スーパーハイビジョンを表示するディスプレイには、広い色域の色再現性が求められている。広い色域の色再現性を達成するためには、自発光型ディスプレイの場合、青、緑、赤各色の発光材料の色純度を高くする必要がある。
【０００３】
近年、半導体ナノ結晶からなる量子ドットを発光材料として用いた電界発光素子が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）。量子ドットは、結晶粒径を変えることにより発光色を制御でき、粒径分布を均一にすることにより発光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）を小さくできる。量子ドットは、ＦＷＨＭが小さい利点を生かして、ディスプレイ用の色純度の高い発光材料として利用できる可能性がある。
【０００４】
量子ドットを発光素子に応用する研究開発として、ＦＷＨＭ３０ｎｍ以下、外部量子効率で約１５％を実現した例がある（例えば、非特許文献２参照）。
また、ＩｎＰやＣｕＩｎＺｎＳを主成分として用いた量子ドットを、発光素子の発光材料として用いることが報告されている（例えば、非特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９４８７４７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】シラサキら，（Ｙ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ  ｅｔ．ａｌ）ネイチャー・フォトニクス（Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ），７，１３（２０１３）
【非特許文献２】Ｙ．ヤンら，（Ｙ．Ｙａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）ネイチャー・フォトニクス（Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ），９，２５９（２０１５）
【非特許文献３】Ｊ．リムら，（Ｊ．Ｌｉｍ  ｅｔ  ａｌ．）ケミストリー・オブ・マテリアルズ（ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ  ＯＦ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ），２３，４４５９（２０１１）
【非特許文献４】Ｚ．リウら，（Ｚ．Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．）オーガニック・エレクトロニクス（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ），３６，９７（２０１６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の量子ドットを含む発光層を備えた発光素子においては、より一層発光効率を向上させることが要求されていた。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、量子ドットを含む発光層を有し、高い発光効率が得られる発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、特定の複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、量子ドットとを含有する発光層を有する発光素子とすることで、高い発光効率が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の発明に関わるものである。
［１］トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、
下記一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、
量子ドットとを含有する発光層を備えたことを特徴とする発光素子。
【００１０】
【化１】
2019033005.tif 000002
（一般式（１）中、実線の円弧は、窒素原子と炭素原子とを含む複素環骨格が形成されていることを示す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して置換基を有してもよいアリール基である。）
【００１１】
［２］前記トリフェニルアミン骨格を有する化合物が、トリフェニルアミン骨格とスピロビフルオレン骨格とが結合した構造であって、前記スピロビフルオレン骨格を形成しているベンゼン環のうちの少なくとも１つが、前記トリフェニルアミン骨格の有するフェニル基の１つによって形成されている構造を有することを特徴とする［１］に記載の発光素子。
【００１２】
［３］前記トリフェニルアミン骨格を有する化合物が、下記一般式（２−２）または下記一般式（２−４）で表される化合物であることを特徴とする［２］に記載の発光素子。
【００１３】
【化２】
2019033005.tif 000003
【００１４】
［４］前記一般式（１）中の複素環骨格が１，３，４−オキサジアゾール環構造であり、１，３，４−オキサジアゾール環の２位と５位にそれぞれ、前記一般式（１）中のＲ１及びＲ２が結合していることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の発光素子。
【００１５】
［５］前記一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物が、下記一般式（３−５）で表される化合物であることを特徴とする［４］に記載の発光素子。
【００１６】
【化３】
2019033005.tif 000004
【００１７】
［６］前記量子ドットが、半導体結晶の微粒子であるコアと、前記コアの表面を被覆するシェルと、前記シェルの表面に形成されたキャッピング層とからなり、
前記コアがＩｎＰを含み、前記シェルがＺｎＳｅＳを含むことを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の発光素子。
【００１８】
［７］前記発光層が、前記正孔輸送材料と前記電子輸送材料とを含む混合有機層と、前記量子ドットを含む量子ドット層とを有し、前記混合有機層と前記量子ドット層とが接して配置されていることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の発光素子。
［８］前記量子ドット層が２層設けられ、２層の量子ドット層間に前記混合有機層が配置されていることを特徴とする［７］に記載の発光素子。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の発光素子は、トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、量子ドットとを含有する発光層を備える。このため、本発明の発光素子の発光層では、正孔輸送材料中を正孔が移動し、電子輸送材料中を電子が移動し、正孔輸送材料上または電子輸送材料上で正孔と電子とが速やかに再結合する。また、正孔輸送材料と電子輸送材料との相互作用によって、エキサイプレックスが形成される。そして、形成されたエキサイプレックスから量子ドットに効率よくエネルギー移動が起こり、量子ドットが発光する。これらのことから、本発明の発光素子は、高い発光効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態である発光素子の一例を示した概略図である。
【図２】混合有機層と量子ドット層とを有する積層構造の発光層の例を説明するための断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態において用いられる量子ドットの例を説明するための模式図であり、図３（ａ）はコア型、図３（ｂ）はコア／シェル型の量子ドットを示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得る。したがって、本発明は、以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２２】
「発光素子」
図１は、本発明の実施形態である発光素子の一例を示した概略図である。
本実施形態の発光素子は、一対の対向する電極（陽極、陰極）間に発光層を有する。本実施形態の発光素子は、図１に示すように、基板１０の上に、陽極９０、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０、電子注入層７０、陰極８０がこの順序で積層されたものである。
図１に示す発光素子は、基板１０側より光を取り出すボトムエミッション型素子であってもよいし、基板１０と反対側より光を取り出すトップエミッション型素子であってもよい。
【００２３】
＜基板＞
発光素子が、基板１０側より光を取り出すボトムエミッション型素子である場合、基板１０として、透明な材料からなるものを用いることが好ましい。具体的には、基板１０の材料として、ガラス、石英、その他プラスチックフィルムなどを例示できる。
発光素子が、基板１０と反対側より光を取り出すトップエミッション型素子である場合、基板１０として、必ずしも透明な材料を用いる必要はない。
また、基板１０として、プラスチックフィルムなどの可撓性基板を用いた場合には、容易に変形できるフレキシブル発光素子とすることができる。
【００２４】
＜陽極＞
発光素子が、基板１０側より光を取り出すボトムエミッション型素子である場合、陽極９０として、透明で導電性の高い材料からなるものを用いることが好ましい。具体的には、陽極９０の材料として、例えば、インジウム−錫−酸化物（以下、ＩＴＯ）あるいはインジウム−亜鉛−酸化物（以下、ＩＺＯ）などの導電性透明酸化物を用いることができる。
発光素子が、基板１０と反対側より光を取り出すトップエミッション型素子である場合、陽極９０として、必ずしも透明な材料である必要はない。
【００２５】
＜正孔注入層＞
正孔注入層３０は、陽極９０から発光層５０への正孔注入を容易にするために設けられる。正孔注入層３０の材料としては、無機材料を用いてもよいし、有機材料を用いてもよい。正孔注入層３０の材料として用いる有機材料は、正孔注入性の低分子材料であってもよいし、高分子材料であってもよい。正孔注入層３０としては、高分子材料であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコート法によって成膜した薄膜を用いることが好ましい。なお、ＰＥＤＯＴはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を示し、ＰＳＳはポリ（スチレンスルホン酸）を示す。
【００２６】
＜正孔輸送層＞
正孔注入層４０は、陽極９０から注入した正孔を発光層５０まで容易に輸送するために設けられる。正孔輸送層４０の材料としては、正孔輸送性を有する無機材料あるいは有機材料を用いることができ、正孔輸送性の有機材料を用いることが好ましい。
【００２７】
＜発光層＞
発光層５０は、トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、後述する一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、量子ドットとを含有する。発光層５０は、上記の正孔輸送材料と、上記の電子輸送材料と、量子ドットとを含有していればよく、必要に応じて、正孔輸送材料と電子輸送材料と量子ドット以外の材料を含有していてもよい。
【００２８】
本実施形態の発光層５０は、正孔輸送材料と電子輸送材料とを含む混合有機層と、量子ドットを含む量子ドット層とを有し、混合有機層と量子ドット層とが接して配置された積層構造を有することが好ましい。図２（ａ）〜（ｄ）は、混合有機層１と量子ドット層２とを有する積層構造の発光層の例を説明するための断面模式図である。
【００２９】
発光層５０が混合有機層１と量子ドット層２とからなる積層構造を有する場合、例えば、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、混合有機層１と量子ドット層２とがそれぞれ１層ずつ積層されていてもよい。この場合、図２（ａ）に示すように、混合有機層１が量子ドット層２の正孔輸送層４０側（図１における下側）に配置されていてもよいし、図２（ｂ）に示すように、混合有機層１が量子ドット層２の電子輸送層６０側（図１における上側）に配置されていてもよい。
発光層５０が、混合有機層１と量子ドット層２とが接して配置された積層構造を有する場合、混合有機層１で形成された励起エネルギーが、効率よく量子ドット層２の量子ドットに移動するため、より発光効率の高い発光素子となり、好ましい。
【００３０】
発光層５０が混合有機層１と量子ドット層２とからなる積層構造を有する場合、混合有機層１および／または量子ドット層２は複数層形成されていてもよい。例えば、図２（ｃ）に示すように、２層の量子ドット層２、２の間に１層の混合有機層１が配置されている積層構造であってもよいし、図２（ｄ）に示すように、２層の混合有機層１、１の間に１層の量子ドット層２が配置されている積層構造であってもよい。
【００３１】
発光層５０が、図２（ｃ）に示すように、２層の量子ドット層２、２の間に混合有機層１が配置されている構造である場合、塗布法により容易に発光層５０を形成できるため、好ましい。具体的には、正孔輸送層４０上に、正孔輸送材料と電子輸送材料と量子ドットとを含有する溶液を塗布すると、塗膜中で正孔輸送材料および電子輸送材料と、量子ドットとが相分離する。このため、塗膜を乾燥させると、図２（ｃ）に示すように、２層の量子ドット層２の間に、正孔輸送材料と電子輸送材料とが均一に混合された混合有機層１が配置された積層構造が形成される。
【００３２】
発光層５０が混合有機層１と量子ドット層２とを有する場合、混合有機層１の厚み（混合有機層１が複数設けられている場合には、複数の混合有機層の厚みの合計）は、５〜２００ｎｍであることが好ましく、１０〜１００ｎｍであることがより好ましい。混合有機層１の厚みが５ｎｍ以上であると、ピンホールのない緻密な膜となるため、発光層５０において漏れ電流が発生することなく電子と正孔の再結合が起こる。その結果、混合有機層１から量子ドット層２の量子ドットに効率よくエネルギー移動が起こり、より一層、高い発光効率が得られる。混合有機層１の厚みが２００ｎｍ以下であると、駆動電圧が低くなるため、好ましい。
【００３３】
発光層５０が混合有機層１と量子ドット層２とを有する場合、各量子ドット層２は、１層〜１０層の量子ドットのモノレイヤー層（単分子層）で構成されていることが好ましく、１層〜３層のモノレイヤー層で構成されていることがより好ましい。発光層５０に含まれる量子ドットの種類によって、各モノレイヤー層の厚みが異なるため、量子ドット層２の好ましい膜厚は量子ドットの粒径によって変化する。例えば、量子ドットの粒径が５ｎｍである場合、好ましい量子ドット層２の厚みは１層〜３層のモノレイヤー層の厚みであるため５〜１５ｎｍである。モノレイヤー層の数が１０層以下であると、モノレイヤー層の数が多すぎることによって量子ドット層２の導電性が不足して、発光素子の駆動電圧を上昇させることがなく、好ましい。
【００３４】
（正孔輸送材料）
発光層５０に含まれる正孔輸送材料は、トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる。
トリフェニルアミン骨格を有する化合物において、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基は、それぞれ置換基を有していてもよい。
【００３５】
置換基としては、特に限定されないが、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基から選ばれるいずれかであることが好ましい。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。
【００３６】
アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基などが挙げられる。
複素環基としては、カルバゾール基、チエニル基などが挙げられる。
これらの置換基の中でも特に、塗布法を用いて発光層５０を形成する場合に良好な成膜性が得られるため、メチル基、メトキシ基から選ばれるいずれかであることが好ましい。
【００３７】
トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうち少なくとも１つは、他のトリフェニルアミン骨格のフェニル基と結合していてもよい。この場合、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうち少なくとも１つは、連結基を介して、他のトリフェニルアミン骨格のフェニル基に結合していてもよい。
また、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうち少なくとも１つは、他の環構造と２つの原子を共有する縮合環構造とされていてもよいし、他の骨格を形成しているベンゼン環を兼ねていてもよい。他の骨格としては、スピロビフルオレン骨格などが挙げられる。
【００３８】
正孔輸送材料であるトリフェニルアミン骨格を有する化合物は、低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよい。本発明において低分子化合物とは、高分子化合物（重合体）ではない化合物を意味し、分子量が低い化合物を必ずしも意味するものではない。
【００３９】
トリフェニルアミン骨格を有する化合物は、トリフェニルアミン骨格とスピロビフルオレン骨格とが結合した構造であって、スピロビフルオレン骨格を形成しているベンゼン環のうちの少なくとも１つが、トリフェニルアミン骨格の有するフェニル基の１つによって形成されている構造であることが好ましい。このような構造を有する化合物は、正孔輸送性が良好であり、発光効率の高い発光素子が得られるため、好ましい。
【００４０】
トリフェニルアミン骨格を有する化合物におけるトリフェニルアミン骨格の数は、１つ以上であればよく、２つ〜４つであることが好ましく、正孔輸送性が良好であるため、４つであることが好ましい。
１つのトリフェニルアミン骨格を有する化合物としては、例えば、下記一般式（１−５）で表される化合物が挙げられる。式（１−５）で表される化合物は、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基におけるパラ位の水素原子が、それぞれカルバゾール基で置換された構造を有する。
【００４１】
【化４】
2019033005.tif 000005
【００４２】
２つのトリフェニルアミン骨格を有する化合物としては、例えば、下記一般式（１−１）〜下記一般式（１−３）で表される化合物が挙げられる。
式（１−１）、式（１−２）で表される化合物は、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうちの１つが、他のトリフェニルアミン骨格のフェニル基に結合した構造を有する。式（１−３）で表される化合物は、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうちの１つが、他のトリフェニルアミン骨格のフェニル基に、連結基を介して結合した構造を有する。
【００４３】
式（１−１）で表される化合物は、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうち、１つのフェニル基におけるメタ位の水素がメチル基で置換された構造を有する。式（１−３）で表される化合物は、トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうち、２つのフェニル基におけるパラ位の水素がメチル基で置換された構造を有する。式（１−２）で表される化合物では、トリフェニルアミン骨格を形成している１つのフェニル基が、ナフタレン環の一部を形成している。
【００４４】
【化５】
2019033005.tif 000006
【００４５】
３つのトリフェニルアミン骨格を有する化合物としては、例えば、下記一般式（１−４）、下記一般式（１−６）で表される化合物が挙げられる。
式（１−４）、式（１−６）で表される化合物は、各トリフェニルアミン骨格を形成している３つのフェニル基のうちの１つが、中心に配置された窒素原子に結合した構造を有する。言い換えると、中心に配置された窒素原子を有するトリフェニルアミン骨格が、これを形成している３つのフェニル基の全てにおけるパラ位の水素が、それぞれ第二級アミンで置換されている構造を有する。
【００４６】
【化６】
2019033005.tif 000007
【００４７】
４つのトリフェニルアミン骨格を有する化合物としては、特に、トリフェニルアミン骨格とスピロビフルオレン骨格とが結合した構造であって、スピロビフルオレン骨格を形成している４つのベンゼン環の全てが、トリフェニルアミン骨格の有するフェニル基の１つによって形成されている構造であることが好ましい。この化合物は、４つのトリフェニルアミン骨格を有しているため、正孔輸送性に優れる。さらに、この化合物は、電子輸送材料とエキサイプレックスを形成しやすい。このため、効率よく量子ドットへのエネルギー移動が起こり、より発光効率の高い発光素子が得られ、好ましい。また、この化合物は、スピロビフルオレン骨格を有しているため、この化合物からなる膜の耐熱性および安定性が良好であり、好ましい。このような４つのトリフェニルアミン骨格を有する化合物としては、例えば、下記一般式（２−１）〜下記一般式（２−１２）で表される化合物が挙げられる。
【００４８】
【化７】
2019033005.tif 000008
【００４９】
【化８】
2019033005.tif 000009
【００５０】
これらの４つのトリフェニルアミン骨格を有する化合物の中でも特に、トリフェニルアミン骨格を形成しているフェニル基のうち、スピロビフルオレン骨格を形成していない２つのフェニル基における１つの水素が、メトキシ基で置換された構造を有する式（２−２）〜式（２−６）で表される化合物を用いることが好ましく、式（２−２）、式（２−４）で表される化合物が最も好ましい。式（２−２）、式（２−４）で表される化合物は、正孔輸送性が良好であるため、より発光効率の高い発光素子が得られ、好ましい。また、式（２−２）、式（２−４）で表される化合物は、有機溶媒に対する溶解性が良好であり、塗布法を用いて発光層５０を形成する場合の成膜性に優れ、好ましい。
【００５１】
（電子輸送材料）
発光層５０に含まれる電子輸送材料は、下記一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる。
【００５２】
【化９】
2019033005.tif 000010
（一般式（１）中、実線の円弧は、窒素原子と炭素原子とを含む複素環骨格が形成されていることを示す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して置換基を有してもよいアリール基である。）
【００５３】
一般式（１）で表される複素環骨格は、窒素原子と炭素原子とを含む。複素環骨格は、窒素原子と炭素原子のみを含むものであってもよいし、窒素原子と炭素原子以外の他の原子を含むものであってもよい。窒素原子と炭素原子以外の他の原子としては、例えば、酸素原子が挙げられる。
式（１）で表される複素環骨格を形成する原子の数は３〜１０個であることが好ましく、特に、複素環骨格が５員環構造であることが好ましい。５員環構造としては、例えば、オキサジアゾール環構造、オキサゾール環構造、イミダゾリン環構造、トリアゾール環構造などが挙げられる。
式（１）で表される複素環骨格を有する化合物中に含まれる複素環骨格の数は、１つ以上であればよく、２つ〜３つであることが好ましく、２つであることが最も好ましい。
【００５４】
式（１）で表される複素環骨格におけるＲ１及びＲ２は、それぞれ独立して置換基を有してもよいアリール基である。
置換基を有してもよいアリール基は、置換基を有してもよいフェニル基であることが好ましい。置換基を有してもよいフェニル基において、置換基はパラ位に結合していることが好ましい。
置換基を有してもよいフェニル基における置換基としては、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基から選ばれるいずれかであることが好ましい。
【００５５】
直鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
分岐状のアルキル基としては、ｔｅｒｔ−ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。
アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、フェニル基におけるパラ位の水素原子がｔｅｒｔ−ブチル基で置換された基などが挙げられる。
これらの置換基の中でも特に、有機溶媒に対する溶解性に優れ、塗布法を用いて発光層５０を形成する場合に良好な成膜性が得られるため、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、フェニル基におけるパラ位の水素原子がｔｅｒｔ−ブチル基で置換された基から選ばれるいずれかであることが好ましい。
置換基を有するフェニル基は、フェニル基と２つの原子を共有して形成された縮合環構造であってもよい。縮合環構造としては、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンなどが挙げられる。
【００５６】
式（１）で表される複素環骨格を有する化合物中に含まれる複素環骨格の数が複数である場合、Ｒ１とＲ２のうち少なくとも１つは、隣接する２つの複素環骨格を結合する連結基として機能してもよい。
【００５７】
電子輸送材料である一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物は、低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよい。
【００５８】
式（１）で表される複素環骨格は、１，３，４−オキサジアゾール環構造であり、１，３，４−オキサジアゾール環の２位と５位にそれぞれ、式（１）中のＲ１及びＲ２が結合しているものであることが好ましい。この場合、有機溶媒に対する溶解性に優れ、塗布法を用いて発光層５０を形成する場合に良好な成膜性が得られるため、好ましい。
【００５９】
式（１）で表される複素環骨格が１，３，４−オキサジアゾール環構造であり、１，３，４−オキサジアゾール環の２位と５位にそれぞれ、Ｒ１及びＲ２が結合している化合物としては、例えば、式（３−１）〜式（３−１０）で表される化合物が挙げられる。
これらのうち、式（１）で表される複素環骨格を１つのみ有する化合物は、式（３−１）〜式（３−４）で表される化合物である。
式（３−１）〜式（３−４）で表される化合物は、いずれもＲ１及びＲ２が、それぞれ独立して置換基を有するフェニル基である。式（３−１）〜式（３−３）で表される化合物は、Ｒ１及びＲ２が、いずれもパラ位に置換基が結合しているフェニル基である。
【００６０】
【化１０】
2019033005.tif 000011
【００６１】
式（３−１）〜式（３−１０）で表される化合物のうち、式（１）で表される複素環骨格を２つ有する化合物は、式（３−５）〜式（３−９）で表される化合物である。
式（３−５）〜式（３−９）で表される化合物は、いずれもＲ１とＲ２のうち１つが、隣接する２つの複素環骨格を結合する連結基として機能している。
【００６２】
【化１１】
2019033005.tif 000012
【００６３】
式（３−１）〜式（３−１０）で表される化合物のうち、式（１）で表される複素環骨格を３つ有する化合物は、式（３−１０）で表される化合物である。
【００６４】
【化１２】
2019033005.tif 000013
【００６５】
式（３−１）〜式（３−１０）で表される化合物の中でも特に、Ｒ１とＲ２の一方がｔｅｒｔ−ブチル基を有するフェニル基であり、他方が隣接する２つの複素環骨格を結合する連結基として機能している２つの複素環骨格を有する式（３−５）で表される化合物が好ましい。式（３−５）で表される化合物は、電子輸送性が良好であり、２つの複素環骨格を有しているため、正孔輸送材料との相互作用によってエキサイプレックスが形成されやすく、より発光効率の高い発光素子が得られ、好ましい。また、式（３−５）で表される化合物は、有機溶媒に対する溶解性に優れ、塗布法を用いて発光層５０を形成する場合に良好な成膜性が得られるため、好ましい。
【００６６】
（量子ドット）
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態において発光層５０に用いられる量子ドットの例を説明するための模式図であり、図３（ａ）はコア型、図３（ｂ）はコア／シェル型の量子ドットを示すものである。
図３（ａ）に示す量子ドット２０は、半導体結晶の微粒子であるコア２１と、コア２１の表面に修飾（キャッピング）された有機配位子（リガンド）２２からなるキャッピング層とを有する。図３（ｂ）に示す量子ドット２０ａは、半導体結晶の微粒子であるコア２１の表面が、一層または複数層のシェル２３（図３（ｂ）には一層の場合を示す。）により被覆されているものである。シェル部分を構成する半導体としては、コア部分を構成する半導体と同様の組成の半導体を用いることができる。シェル２３の表面には、図３（ａ）に示す量子ドット２０と同様に、有機配位子２２を修飾してなるキャッピング層が形成されている。
【００６７】
コア２１（またはシェル２３）の表面には、通常、反応性の高いダングリングボンド（未結合手）が存在している。このため、コア２１（またはシェル２３）は、表面が化学的に不安定であり、凝集が生じやすい。これに対し、図３（ａ）および図３（ｂ）に示す量子ドット２０、２０ａでは、コア２１（またはシェル２３）の表面に、有機配位子２２からなるキャッピング層が形成されているので、量子ドット２０、２０ａの化学的安定性が高く、凝集が生じにくい。また、コア２１（またはシェル２３）の表面にキャッピング層を形成することで、有機溶剤に対する溶解性が良好なものとなる。
【００６８】
量子ドット２０、２０ａのコア２１の例としては、ＩＩ−ＶＩ族の化合物、ＩＩ−Ｖ族の化合物、ＩＩＩ−ＶＩ族の化合物、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物、ＩＶ−ＶＩ族の化合物、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族の化合物、ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ族の化合物、ＩＩ−ＩＶ−Ｖ族の化合物などからなるものが挙げられる。具体的には、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＳｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳからなるものが挙げられる。
【００６９】
量子ドット２０、２０ａのコア２１としては、上記の中でも特に、合成の容易さ、所望する波長の発光を得るための粒径および／または粒径分布の制御のしやすさ、発光の量子収率の点から、ＩｎＰ、ＣｕＩｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅを用いることが好ましく、特に、Ｃｄを含まないＩｎＰ、ＣｕＩｎＳを用いることが好ましい。
【００７０】
シェル２３は、半導体からなる。シェル２３に用いられる半導体としては、上述したコア２１に用いられるものと同様のものが挙げられる。
また、量子ドット２０ａのシェル２３は、被覆するコア２１に用いられる半導体に応じて決定されることが好ましい。すなわち、シェル２３としては、コア２１よりも大きなバンドギャップを有する半導体を用いることが望ましい。このことにより、コア２１の励起エネルギーが、シェル２３によって効率よくコア２１内に閉じ込められる。具体的には、例えばコア２１がＩｎＰからなるものである場合、シェル２３にはＩｎＰよりも大きなバンドギャップを有するＺｎＳｅＳを用いることが好ましい。
【００７１】
キャッピング層を形成している有機配位子（リガンド）２２としては、炭化水素基の結合したアミン、炭化水素基の結合したカルボン酸、炭化水素基の結合したフォスフィン、炭化水素基の結合した酸化フォスフィン、炭化水素基の結合したチオールなどが挙げられる。炭化水素基は、親油性の鎖状炭化水素基であることが好ましい。親油性の鎖状炭化水素基の結合したアミンとしては、例えばヘキシルデシルアミン、オレイルアミンが挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合したカルボン酸としては、オレイン酸が挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合したフォスフィンとしては、例えばトリオクチルフォスフィンが挙げられる。親油性の鎖状炭化水素基の結合した酸化フォスフィンとしては、例えばトリ−ｎ−オクチルフォスフィンオキシドが挙げられる。有機配位子２２が、親油性の鎖状炭化水素基の結合したものである場合、有機溶剤に対する量子ドット２０、２０ａの溶解性がより良好なものとなる。その結果、量子ドット２０、２０ａを有機溶媒に溶解させた量子ドット溶液を容易に調製できる。
【００７２】
発光層４の発光色は、発光層４中に発光材料として含まれる量子ドット２０、２０ａの半導体結晶の粒径によって変化する。量子ドット２０、２０ａの半導体結晶の粒径は、要求される発光層４の発光色に応じて、例えば１〜１０ｎｍの範囲で適宜決定される。
量子ドット２０、２０ａの半導体結晶の粒径は２〜９ｎｍ程度であることが好ましい。
発光層４に含まれる量子ドット２０、２０ａは、従来公知の方法により製造できる。
【００７３】
発光層５０中に、トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料とが含まれていることは、例えば、以下に示す方法により検出できる。
発光層５０から採取した試験体を、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）と、ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）のいずれか一方または両方を用いて分析する。この分析方法によって、トリフェニルアミン骨格を有する化合物と、発光層５０中に一般式（１）で表される複素環骨格を有する化合物が存在していることを確認できる。
発光層５０中に、量子ドットが含まれていることは、例えば、発光層５０の断面を、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて観察する方法により確認できる。
また、発光層５０が、正孔輸送材料と電子輸送材料とを含む混合有機層１と、量子ドット層２とからなる積層構造を有するものであることは、例えば、以下に示す方法により検出できる。
発光層５０の断面を、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて観察することにより、積層構造が形成されていることを確認し、混合有機層１から採取した試験体を、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）と、ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）のいずれか一方または両方を用いて分析する。
【００７４】
＜電子輸送層＞
電子輸送層６０は、陰極８０から注入した電子を発光層５０まで輸送するために設けられる。電子輸送層５０を構成する材料としては、電子輸送性の無機材料あるいは有機材料を用いることができ、電子輸送性の有機材料を用いることが好ましい。
【００７５】
＜電子注入層＞
電子注入層７０は、陰極８０からの電子注入を容易にするために設けられる。電子注入層７０の材料としては、有機材料を用いてもよいし、無機材料を用いてもよい。具体的には、電子注入層７０の材料として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウムなどが挙げられる。
【００７６】
＜陰極＞
陰極８０の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａなどの金属が挙げられる。陰極８０の材料としては、仕事関数が比較的小さい金属を用いることが好ましい。陰極８０の材料として、仕事関数の小さい金属を用いることにより、陰極８０からの電子注入障壁が低くなり、陰極８０からの電子注入が容易となる。
発光素子が、基板１０と反対側より光を取り出すトップエミッション型素子である場合、陰極８０として、透明で導電性の高い材料からなるものを用いることが好ましい。
発光素子が、基板１０側より光を取り出すボトムエミッション型素子である場合、陰極８０として、必ずしも透明な材料である必要はない。
【００７７】
「発光素子の製造方法」
次に、本発明の発光素子の製造方法の一例として、図１に示す発光素子の製造方法を例に挙げて説明する。
図１に示す発光素子を製造するには、まず、基板１０の上に、従来公知の方法を用いて陽極９０を形成する。
次いで、陽極９０上に、従来公知の方法を用いて正孔注入層３０と正孔輸送層４０とをこの順に形成する。
【００７８】
続いて、正孔輸送層４０上に、正孔輸送材料と電子輸送材料と量子ドットとを含有する発光層５０を形成する。
発光層５０の形成方法としては、特に限定されるものではないが、塗布法を用いることが好ましい。塗布法を用いることで、正孔輸送材料と電子輸送材料とを含む混合有機層１と、量子ドットを含む量子ドット層２との積層構造を有する発光層５０を容易に形成できる。
塗布法を用いて発光層５０を形成する場合、例えば、正孔輸送材料と電子輸送材料とを含有する溶液と、量子ドットを含有する溶液の２種類の溶液を用いてもよいし、正孔輸送材料と電子輸送材料と量子ドットとを含有する１種類の溶液を用いてもよい。
【００７９】
これらの溶液を作成する際に使用する溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ｎ−ヘキサンなどの有機溶媒を用いることができ、発光層５０に使用される材料などに応じて適宜決定できる。
上記いずれかの溶液を塗布する方法としては、スピンコート法、インクジェット法、印刷法などを用いることができ、特に限定されない。
塗布法を用いて発光層５０を形成する場合、上記いずれかの溶液を塗布して塗膜を形成した後、例えばホットプレートなどを用いて加熱することにより、塗膜を乾燥させることが好ましい。
【００８０】
塗布法を用いて、混合有機層１と量子ドット層２との積層構造を有する発光層５０を形成する方法としては、例えば、正孔輸送材料と電子輸送材料とを含有する溶液を用いて混合有機層１を形成する工程と、量子ドットを含有する溶液を用いて量子ドット層２を形成する工程とを、積層構造に対応する順序および回数で行う方法を用いることができる。
また、正孔輸送材料と電子輸送材料と量子ドットとを含有する溶液を塗布し、塗膜中での正孔輸送材料および電子輸送材料と量子ドットとの相分離を用いて、混合有機層１および量子ドット層２を形成してもよい。この場合、２層の量子ドット層２の間に、正孔輸送材料と電子輸送材料とが均一に混合された混合有機層１を有する積層構造が形成される。
【００８１】
続いて、発光層５０上に、従来公知の方法を用いて電子輸送層６０と電子注入層７０とをこの順に形成する。
その後、電子注入層７０上に、従来公知の方法を用い陰極８０を形成する。
以上の工程により、図１に示す発光素子が得られる。
本実施形態において、陽極９０、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、電子輸送層６０、電子注入層７０、陽極８０の各層の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、真空蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法などの方法を用いることができ、各層の材料、特性、生産性などを考慮して適宜決定できる。
【００８２】
本実施形態の発光素子は、トリフェニルアミン骨格を有する化合物からなる正孔輸送材料と、式（１）で表される複素環骨格を有する化合物からなる電子輸送材料と、量子ドットとを含有する発光層５０を備える。このため、本実施形態の発光素子の発光層５０では、正孔輸送材料中を正孔が移動し、電子輸送材料中を電子が移動し、正孔輸送材料上または電子輸送材料上で陽極９０から注入された正孔と陰極８０から注入された電子とが速やかに再結合する。また、正孔輸送材料と電子輸送材料との相互作用によって、エキサイプレックスが形成される。より詳細には、トリフェニルアミン骨格を有する化合物のような電子供与性（ドナー性）の強い物質と、式（１）で表される複素環骨格を有する化合物のような電子受容性（アクセプター性）の強い物質とが近接または接している状態で励起されると、エキサイプレックスが形成される。エキサイプレックスは、電荷移動励起状態であり、ドナー性の分子からアクセプター性の分子に電子が移動した状態の励起状態である。エキサイプレックスは、正孔輸送材料および電子輸送材料の単体での励起状態よりも安定であるため、形成される。本実施形態の発光素子では、形成されたエキサイプレックスから量子ドットに効率よくエネルギー移動が起こり、量子ドットが発光する。このことから、本実施形態の発光素子は、例えば、量子ドット単独で形成された正孔輸送材料および電子輸送材料を含まない発光層を有する発光素子と比較して、発光効率が高いものとなる。
【００８３】
本発明の発光素子は、上述した実施形態に限定されるものではない。
すなわち、一対の対向する電極間には、正孔輸送材料と電子輸送材料と量子ドットとを含有する発光層のみが配置されていてもよいし、発光層の他に必要に応じて、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、正孔輸送層、正孔注入層から選ばれる１層以上の層が配置されていてもよい。また、発光素子に設けられる陽極、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、正孔輸送層、正孔注入層、陰極の各層は、それぞれ１層からなるものであってもよいし、複数の材料を積層してなる複数層からなるものであってもよい。
【００８４】
また、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層は、それぞれ１層ずつ独立に成膜されていてもよいし、それぞれの層が複数の役割を受け持つ構造となっていてもよい。例えば、一つの層が、正孔注入層と正孔輸送層を兼用したり、電子注入層と電子輸送層を兼用したりしてもよい。
上述した実施形態においては、基板１０と発光層５０との間に陽極９０が配置された構造の発光素子を例に挙げて説明したが、本発明の発光素子は、基板と発光層との間に陰極が配置された構造のものであってもよい。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００８６】
「実施例１」
以下に示す方法により合成した量子ドットを用いて、以下に示す方法により図１に示す発光素子を作製した。
＜量子ドットの合成＞
以下に示す方法により、コアがＩｎＰを含み、シェルがＺｎＳｅＳを含み、キャッピング層がオレイン酸を含み、緑色発光を示す図３（ｂ）に示すコア／シェル型の量子ドット（以下「ＩｎＰ＠ＺｎＳｅＳ」と記す場合がある。）を合成した。
【００８７】
まず、以下の４種類の原料溶液を調製した。
（オレイン酸インジウム（Ｉｎ（ＯＡ）３）溶液）
酢酸インジウム１．１６７ｇとオレイン酸３．３９ｇを１００ｍＬの４つ口フラスコに入れた。４つ口フラスコ内を真空ポンプにより脱気した後、アルゴンをフローさせながら、１５０℃で２０分加熱して反応させた。約１００℃まで放冷後、２８．５ｇの１−オクタデセンを添加し、オレイン酸インジウム（Ｉｎ（ＯＡ）３）溶液を得た。
【００８８】
（オレイン酸亜鉛（Ｚｎ（ＯＡ）２）溶液）
酢酸亜鉛７．３４ｇとオレイン酸２２．６ｇを２００ｍＬの４つ口フラスコに入れた。４つ口フラスコ内を真空ポンプにより脱気した後、アルゴンをフローさせながら、１５０℃で２０分加熱して反応させた。約１００℃まで放冷後、５９．０ｇの１−オクタデセンを添加し、オレイン酸亜鉛（Ｚｎ（ＯＡ）２）溶液を得た。
【００８９】
（ＴＯＰＳｅ溶液）
０．３１５ｇのセレンを３．３２ｇのトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）に溶解させることにより、ＴＯＰＳｅ溶液を調製した。
（ＴＯＰＳ溶液）
０．６４１ｇの硫黄を１６．６ｇのトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）に溶解させることにより、ＴＯＰＳ溶液を調製した。
【００９０】
次に、調整した原料溶液を用いて、以下の手順で量子ドットを合成した。
１００ｍＬの４つ口フラスコに、あらかじめ加熱した５ｍＬのＩｎ（ＯＡ）３溶液と、１．２５ｍＬのＺｎ（ＯＡ）２溶液、および４３．８ｍＬの１−オクタデセンを投入した。マントルヒーターにて１２０℃に加熱し、真空ポンプにて脱気しながら１時間攪拌した。室温まで放冷した後、アルゴンでリークし、トリメチルシリルホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）１．２５ｇを添加した。その後、マントルヒーターにて３００℃まで１５分かけて加熱し、２２０℃以下になるまで放置した。
【００９１】
次に、以下の手順でシェル構造を取り入れた。２５ｍＬのＺｎ（ＯＡ）２溶液、０．５ｍＬのＴＯＰＳｅ溶液、９．５ｍＬのＴＯＰＳ溶液を添加し、３００℃まで１８分かけて加熱し、３００℃で２０分間保持した後、室温まで冷却した。
反応液を４５０ｍＬのサンプル管に移し替え、クロロホルム１０ｍＬ、エタノール５ｍＬ、アセトン２００ｍＬを添加した。遠心分離（１００００ｒｐｍ、１０分）により沈殿物を回収し、トルエンに再分散させた。このトルエン分散液にアセトンを加えて再沈殿し、トルエンに再分散させて精製した。再沈殿の工程を３回行った。
以上の工程により、コアがＩｎＰを含み、シェルがＺｎＳｅＳを含み、キャッピング層がオレイン酸を含むコア／シェル型の量子ドット（ＩｎＰ＠ＺｎＳｅＳ）を得た。
【００９２】
＜発光素子の作製＞
ガラスからなる基板１０上にＩＴＯ膜を形成し、これを複数のライン状にパターニングすることにより陽極９０を形成した。次に、陽極９０の形成された基板１０上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ヘレウス社、ＡＩ４０８３）をスピンコート法によって塗布し、１８０℃にて３０分間加熱して乾燥することにより、正孔注入層３０を兼ねる正孔輸送層４０を形成した。
【００９３】
次に、上述した方法により合成した量子ドット（ＩｎＰ＠ＺｎＳｅＳ）と、正孔輸送材料として式（２−４）で表される化合物と、電子輸送材料として式（３−５）で示される化合物とを、重量比1０：１４：６でトルエンに溶解させたトルエン溶液を調製した。このトルエン溶液を、正孔輸送層４０までの各層の形成された基板１０上に、スピンコート法により塗布して塗膜を形成した。その後、ホットプレートを用いて、窒素雰囲気中９０℃で３０分間加熱して塗膜を乾燥させ、発光層５０を得た。
【００９４】
このようにして得られた発光層５０の断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）により形成し、低加速の走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）にて観察した。量子ドット層は、比較的原子量の大きい元素で構成されている。このため、ＳＴＥＭでの断面観察像における量子ドット層と混合有機層とのコントラストは鮮明であり、ＳＴＥＭでの断面観察像から量子ドット層および混合有機層の厚みを容易に求めることができる。
その結果、発光層５０は、量子ドットからなる量子ドット層（１０ｎｍ）と、式（２−４）で表される化合物と式（３−５）で示される化合物との混合物からなる混合有機層（３０ｎｍ）と、量子ドットからなる量子ドット層（１０ｎｍ）の３層が、この順に積層された構造となっていることが確認された。
【００９５】
次に、発光層５０までの各層の形成された基板１０を真空蒸着成膜装置に入れ、真空蒸着法によって、下記構造式（４）で表される化合物からなる電子輸送層６０を成膜した。続いて、電子輸送層６０上に、真空蒸着によりＬｉＦからなる膜厚１ｎｍの電子注入層７０を成膜した。最後に、電子注入層７０までの各層の形成された基板１の上に、メタルマスクを用いて、真空蒸着法により、Ａｌからなる厚み１００ｎｍの複数のライン状の陰極８０を形成した。
以上の工程により、実施例１の発光素子を作製した。
【００９６】
【化１３】
2019033005.tif 000014
【００９７】
続いて、窒素ガスで満たされたグローブボックス中で、陰極８０上に封止用ガラス基板を配置し、その周縁部に紫外線硬化樹脂を塗布して、陰極８０までの各層の形成された基板１の周縁部に貼り合せ、封止した。
【００９８】
＜発光素子の特性評価＞
実施例１の発光素子に対し、陽極７側が正、陰極２側が負となるように電圧を印加して、電流−電圧−輝度特性を測定し、発光スペクトルを観測した。その結果、量子ドット由来のピーク波長５４１ｎｍの緑色発光が得られた。また、実施例１の発光素子の外部量子効率は最大で０．１３％であった。最高輝度は１４６ｃｄ／ｍ２であった。
【００９９】
「実施例２」
正孔輸送材料として式（２−４）で表される化合物に代えて、式（２−２）で表される化合物を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、発光層が、量子ドットからなる量子ドット層と、式（２−２）で表される化合物と式（３−５）で示される化合物との混合物からなる混合有機層と、量子ドットからなる量子ドット層の３層が、この順に積層された構造を有している発光素子を作製し、実施例１と同様にして特性を評価した。
その結果、量子ドット由来のピーク波長５４０ｎｍの緑色発光が観測された。また、実施例２の発光素子の外部量子効率は最大で０．１２％であった。最高輝度は２０７ｃｄ／ｍ２であった。
【０１００】
「比較例１」
トルエン溶液として、量子ドット（ＩｎＰ＠ＺｎＳｅＳ）と、正孔輸送材料として式（２−４）で表される化合物とを、重量比1０：２０でトルエンに溶解させた、電子輸送材料を含まないトルエン溶液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、発光素子を作製し、実施例１と同様にして特性を評価した。
その結果、量子ドット由来のピーク波長５４０ｎｍの緑色発光が観測された。また、比較例１の発光素子の外部量子効率は最大で０．０４％であった。最高輝度は１１８ｃｄ／ｍ２であった。
【０１０１】
また、比較例１の発光素子について、実施例１と同様にして、発光層の断面を形成し、観察した。その結果、発光層は、量子ドットからなる量子ドット層（１０ｎｍ）と、式（２−４）で表される化合物からなる層（３０ｎｍ）と、量子ドットからなる量子ドット層（１０ｎｍ）の３層が、この順に積層された構造となっていることが確認された。
【０１０２】
「比較例２」
トルエン溶液として、量子ドット（ＩｎＰ＠ＺｎＳｅＳ）をトルエンに溶解させた、正孔輸送材料および電子輸送材料を含まないトルエン溶液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、発光層が量子ドットからなる量子ドット層である発光素子を作製し、実施例１と同様にして特性を評価した。
その結果、量子ドット由来のピーク波長５４９ｎｍの緑色発光が観測された。また、比較例１の発光素子の外部量子効率は最大で０．００１％であった。最高輝度は２．４ｃｄ／ｍ２であった。
【０１０３】
表１に、実施例１、２および比較例１、２の発光素子における「ピーク波長」「最大の外部量子効率」「最高輝度」の結果を示す。
【０１０４】
【表１】
2019033005.tif 000015
【０１０５】
表１に示すように、量子ドットと正孔輸送材料と電子輸送材料とを含む発光層を有する実施例１、２では、電子輸送材料を含まない比較例１および、正孔輸送材料も電子輸送材料も含まない比較例２と比較して、高い外部量子効率および最高輝度が得られることが分かった。これは、実施例１、２の発光層では、正孔輸送材料中を正孔が移動し、電子輸送材料中を電子が移動して速やかに再結合し、正孔輸送材料と電子輸送材料との相互作用によって形成されたエキサイプレックスから量子ドットに、効率よくエネルギーが移動したためであると推定される。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、量子ドットを含有する発光層を備える発光素子、照明機器、ディスプレイ産業において利用可能性がある。本発明の発光素子は、色純度に優れる発光を必要とする様々なデバイス、製品に応用可能であり、ディスプレイなどの表示装置、バックライト、電子写真、照明光源、露出光源、標識、看板、インテリアなどの分野で好適に使用できる。特に、本発明の発光素子は、色再現性に優れるフラットパネルディスプレイに好適に使用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…基板、２０、２０ａ…量子ドット、２１…コア、２２…有機配位子、２３…シェル、３０…正孔注入層、４０…正孔輸送層、５０…発光層、６０…電子輸送層、７０…電子注入層、８０…陰極、９０…陽極。
【図１】
2019033005.tif 000020
【図２】
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【図３】
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