(57)【要約】【課題】量子ドットの単分子膜からなる発光層を有する発光素子において、その輝度と発光効率を高めた発光素子を提供する。【解決手段】少なくとも、陽極３と、正孔輸送材料及び量子ドット１１を含む材料からなる正孔輸送発光層５と、電子輸送層７と、陰極４とをその順で有する発光素子１であって、電子輸送層７の正孔移動度は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）の正孔移動度よりも小さく、正孔輸送発光層５は、電子輸送層７で発生した励起子がその発光層内に移動して発光するように構成して、上記課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、陽極と、正孔輸送材料及び量子ドットを含む材料からなる正孔輸送発光層と、電子輸送層と、陰極とをその順で有する発光素子であって、
前記電子輸送層の正孔移動度は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）の正孔移動度よりも小さく、
前記正孔輸送発光層は、前記電子輸送層で発生した励起子が該正孔輸送発光層内に移動して発光することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記電子輸送層を形成する電子輸送材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ＥＴＬ）とし、前記正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ＨＴＬ）としたとき、［Ｉｐ（ＥＴＬ）］＜［Ｉｐ（ＨＴＬ）＋１．０ｅＶ］を満たす、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記電子輸送層の正孔移動度が１０−７ｃｍ２／Ｖ／ｓｅｃ以下である、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記正孔移動度の測定は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＰＥＤＯＴ（２０ｎｍ）／αＮＰＤ（２０ｎｍ）／測定対象（１００ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）からなるテストピースを構成し、該テストピースに１０Ｖを印加した時のホールオンリー素子での電流値を測定して行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記電子輸送層の厚さが３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記電子輸送層がＢＡｌｑ２を電子輸送性材料として含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記電子輸送層の少なくとも前記正孔輸送発光層側の部位に、前記正孔輸送発光層側の部位での再結合確率を高めるためのドーパントが含まれている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記正孔輸送発光層は、正孔輸送材料と量子ドットとが互いに分散してなる層、正孔輸送性材料と量子ドットとが相分離して得られた正孔輸送層と量子ドット単分子膜とからなる層、及びこれらの中間状態からなる層のいずれかの層である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、更に詳しくは、量子ドットを含有するＥＬ発光層を備えた発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう。）は、陽極と陰極との間に有機発光層を挟んだ積層構造を有する発光素子であり、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが発光層内で起こる再結合に起因して生じる発光を利用した自発光デバイスである。こうした有機ＥＬ素子の課題は、有機発光層を構成する発光材料の長寿命化と発光効率の向上であり、現在、その課題克服のための研究が活発に行われている。
【０００３】
一方、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子（「量子ドット」と呼ばれている。）をＥＬ発光材料として用いた発光デバイスが提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。同文献には、量子ドットの代表例として、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とで構成されたコアシェル構造のものが例示されている。この量子ドットを発光材料として用いた発光素子は、上記の有機ＥＬ材料を用いた発光素子よりも発光スペクトルの幅が狭く、色純度を高められるという利点がある。
【０００４】
しかし、同文献の図１に示されているように、同文献で提案された発光素子が有する発光層は量子ドットの単分子膜であるので、両電極から注入された電荷が再結合して生じた励起子がその単分子膜に到達してＥＬ発光に消費される機会が乏しく、十分な輝度と発光効率を達成できないという問題がある。なお、同文献では、発光層と電子輸送層との間に正孔ブロック層を設けて発光層内での再結合の確率を上げようとした例も提案されているが、十分に高い輝度と発光効率をもたらしてはいない。
【０００５】
なお、下記特許文献１，２には、量子ドットをホスト材料内に分散させてなる発光層を有し、その発光層内での電荷の再結合の確率を上げようとした発光素子の例が提案されている。この発光素子は、生じた励起子が発光層内を移動して量子ドットをＥＬ発光させようとするものである。
【非特許文献１】Seth  Coe  et.al.,  Nature,  420,  800-803(2002)
【特許文献１】特表２００５−５０２１７６号公報
【特許文献２】特表２００７−５１３４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、十分な輝度と発光効率を達成できないという上記非特許文献１での課題を解決するものであって、その目的は、量子ドットをＥＬ発光材料とした発光層を備える発光素子において、輝度と発光効率を高めた発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の発光素子は、少なくとも、陽極と、正孔輸送材料及び量子ドットを含む材料からなる正孔輸送発光層と、電子輸送層と、陰極とをその順で有する発光素子であって、前記電子輸送層の正孔移動度は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）の正孔移動度よりも小さく、前記正孔輸送発光層は、前記電子輸送層で発生した励起子が該発光層内に移動して発光することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、電子輸送層の正孔移動度を、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）の正孔移動度よりも小さくしたので、陽極から正孔輸送発光層へ注入された正孔の一部は正孔輸送発光層内で電子と再結合し、その他の正孔は正孔輸送発光層を通過して正孔輸送発光層に近い側の電子輸送層内で電子と再結合することになる。その結果、電子輸送層内での再結合によって発生した励起子は容易に正孔輸送発光層内に移動して量子ドットをＥＬ発光させるように消費されるので、実質的に量子ドットの発光に寄与する再結合領域が広がり、発光効率が向上する。
【０００９】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記電子輸送層を形成する電子輸送材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ＥＴＬ）とし、前記正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ＨＴＬ）としたとき、［Ｉｐ（ＥＴＬ）］＜［Ｉｐ（ＨＴＬ）＋１．０ｅＶ］を満たすように構成する。
【００１０】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記電子輸送層の正孔移動度が１０−７ｃｍ２／Ｖ／ｓｅｃ以下であるように構成する。
【００１１】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記正孔移動度の測定は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＰＥＤＯＴ（２０ｎｍ）／αＮＰＤ（２０ｎｍ）／測定対象（１００ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）からなるテストピースを構成し、該テストピースに１０Ｖを印加した時のホールオンリー素子での電流値を測定して行うように構成する。
【００１２】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記電子輸送層の厚さが３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であるように構成する。
【００１３】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記電子輸送層がＢＡｌｑ２を電子輸送性材料として含むように構成する。
【００１４】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記電子輸送層の少なくとも前記正孔輸送発光層側の部位に、前記正孔輸送発光層側の部位での再結合確率を高めるためのドーパントが含まれているように構成する。
【００１５】
本発明の発光素子の好ましい態様として、前記正孔輸送発光層は、正孔輸送材料と量子ドットとが互いに分散してなる層、正孔輸送性材料と量子ドットとが相分離して得られた正孔輸送層と量子ドット単分子膜とからなる層、及びこれらの中間状態からなる層のいずれかの層であるように構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発光素子によれば、陽極から正孔輸送発光層へ注入された正孔の一部は正孔輸送発光層内で電子と再結合し、そこで再結合に寄与できなかった他の正孔は正孔輸送発光層を通過して正孔輸送発光層に近い側の電子輸送層内で電子と再結合し、いずれも量子ドットの発光に寄与することになる。そして、電子輸送層内での再結合によって発生した励起子は容易に正孔輸送発光層内に移動し、量子ドットをＥＬ発光させるように消費される。その結果、実質的に量子ドットの発光に寄与する再結合領域が広がり、発光効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の発光素子の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態及び図面に限定解釈されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の発光素子の一例を示す模式断面図であり、図２は、本発明の発光素子の他の一例を示す模式断面図であり、図３は、本発明の発光素子の発光原理を説明するための模式図である。本発明の発光素子１は、図１及び図２に示すように、少なくとも、陽極３と、正孔輸送材料及び量子ドットを含む材料からなる正孔輸送発光層５と、電子輸送層７と、陰極４とをその順で有するものである。そして、電子輸送層７の正孔移動度を、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）の正孔移動度よりも小さくし、正孔輸送発光層５を、電子輸送層７で発生した励起子がその正孔輸送発光層５内に移動して発光するように構成している。
【００１９】
ここでいう、「正孔輸送発光層５」とは、図１に示すように、正孔輸送材料と量子ドットとが互いに分散してなる単一層５Ａ、及び、図２に示すように、正孔輸送性材料と量子ドットとが相分離して得られた正孔輸送層６と量子ドット単分子膜５Ｂとからなる複合層のいずれも含むものとして定義し、さらに、これらの中間状態からなる層、すなわち完全に相分離はしていないが単一層とまでは言えないような層をも含むものとして定義する。なお、以下においては、この正孔輸送発光層５を単に「発光層５」と略記して説明する。
【００２０】
次に、本発明の発光素子の構成要素について詳しく説明するが、以下の具体例のみに限定解釈されるものではない。なお、以下において、「上」「下」との表現を使う場合、図１を平面視した場合における上側が「上」の意味であり、下側が「下」の意味である。
【００２１】
（基材）
基材２は、図１の例では陽極３の下地基材として設けられているが、特に図１の例に限定されず、陰極４の上側に設けられていてもよいし、その両方に設けられていてもよい。基材２の透明性は光の出射方向によって任意に選択され、ボトムエミッション型の発光素子とする場合には、図１に示す基材２は透明である必要がある。基材の種類や形状、大きさ、厚さ等の構造は特に限定されるものではなく、発光素子１の用途や基材上に積層する各層の材質等により適宜決めることができる。例えば、Ａｌ等の金属、ガラス、石英又は樹脂等の各種の材料からなるものを用いることができる。具体的には、例えば、ガラス、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート等を挙げることができる。また、基材２の形状としては、枚葉状でも連続状でもよく、具体的には、例えばカード状、フィルム状、ディスク状、チップ状等を挙げることができる。
【００２２】
（電極）
陽極３，陰極４は、ＥＬ発光材料である量子ドットを発光させるための正孔と電子を注入するための電極であり、通常は、図１に示すように、陽極３は基材２上に設けられ、陰極４は少なくとも発光層５と電子輸送層７を陽極３との間に挟んだ状態で、その陽極３に対向して設けられる。
【００２３】
陽極３としては、金属、導電性酸化物、導電性高分子等の薄膜が用いられる。具体的には、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜、金、クロムのようなホール注入性が良好な仕事関数の大きな金属、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、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等を挙げることができる。こうした陽極３は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空プロセスあるいは塗布により形成することができ、その膜厚は使用する材料等によっても異なるが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２４】
陰極４としては、金属、導電性酸化物、導電性高分子等の薄膜が用いられる。具体的には、例えば、アルミ、銀等の単体金属、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、Ｃａをはじめとするアルカリ金属類、それらアルカリ金属類の合金のような電子注入性が良好な仕事関数の小さな金属等を挙げることができる。陰極４は、上述した陽極３の場合と同様、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空プロセスあるいは塗布により形成され、その膜厚は使用する材料等によっても異なるが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２５】
（発光層）
発光層５は、陽極３と陰極４とに挟まれた態様で設けられ、陽極３から注入された正孔（ホール）が陰極４から注入された電子（エレクトロン）と再結合し、その再結合によって生じた励起子（エキシトン）によって、発光層５を構成するＥＬ材料である量子ドット１１が発光する。なお、上記したように、この発光層５は、図１に示すように、正孔輸送材料と量子ドットとが互いに分散してなる単一層５Ａであってもよいし、図２に示すように、正孔輸送性材料と量子ドットとが相分離して得られた正孔輸送層６と量子ドット単分子膜５Ｂとからなる複合層であってもよいし、さらに、これらの中間状態からなる層（完全に相分離はしていないが単一層とまでは言えないような層）であってもよい。
【００２６】
発光層５を構成する量子ドット（Quantum  dot）１１は、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子である。この量子ドット１１は、ナノ粒子（Nanoparticle）、ナノ結晶（Nanocrystal）とも呼ばれるものであり、その代表例としては、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とで構成されたものを例示できる。この量子ドット１１は、その粒径により発光色を異にするものであり、例えば、ＣｄＳｅからなるコアのみから構成される量子ドットの場合、粒経が２．３ｎｍ、３．０ｎｍ、３．８ｎｍ、４．６ｎｍの時の蛍光スペクトルのピーク波長は、５２８ｎｍ、５７０ｎｍ、５９２ｎｍ、６３７ｎｍである。
【００２７】
量子ドット１１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。
【００２８】
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。
【００２９】
量子ドット１１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、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＧａＰ／ＺｎＳ、Ｓｉ／ＺｎＳ、ＩｎＮ／ＧａＮ、ＩｎＰ／ＣｄＳＳｅ、ＩｎＰ/ＺｎＳｅＴｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳ、Ｓｉ／ＡｌＰ、ＩｎＰ／ＺｎＳＴｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳＴｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳＳｅ等が挙げられる。
【００３０】
量子ドット１１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制御すればよい。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。
【００３１】
一般的には、量子ドット１１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。なお、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。
【００３２】
また、量子ドット１１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。
【００３３】
量子ドット１１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。
【００３４】
量子ドット１１の一例としては、例えば、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とを基本構造としたＣｄＳｅ／ＺｎＳ型のコアシェル構造からなるものを好ましく例示できる。こうしたコアシェル構造において、コアは半導体化合物からなり、シェルは該コアと異なる半導体化合物からなり、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、励起子がコアに閉じ込められるように作用する。また、キャッピング化合物は分散剤として作用する。こうしたキャッピング化合物の具体例としては、例えば、ＴＯＰＯ（トリ−ｎ−オクチルフォスフィンオキシド）、ＴＯＰ（トリオクチルホスフィン）、ＴＢＰ（トリブチルホスフィン）等が挙げられ、そうした材料により、有機溶媒中に分散することができる。
【００３５】
発光層５は、図１に示す単一層５Ａからなるものであっても、図２に示す量子ドット単分子膜５Ｂを有するものであっても、通常、単一の量子ドット１１で構成され、所定の発光色を発するが、異なる発光色を発光させる２種以上の量子ドットを同時に用いて構成してもよい。また、図２に示すような量子ドット単分子膜５Ｂを形成した場合には、所定の発光色を発光する量子ドットで単分子膜を形成し、その上に、他の発光色を発光する量子ドットで単分子膜を形成するようにして、単分子膜の積層形態としてもよい。
【００３６】
発光層５の形成方法は特に限定されないが、例えば、図１に示す単一層５Ａを形成する場合には、ホスト材料となる正孔輸送材料と量子ドット１１との混合溶液を調整し、その混合溶液を塗布して形成することができる。一方、図２に示す量子ドット単分子膜５Ｂと正孔輸送層６とからなる複合層を形成する場合には、正孔輸送層６の形成と同時に形成することができる。具体的には、例えば、正孔輸送層形成用材料であるＴＰＤ（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）と量子ドットとの混合溶液を調製し、その混合溶液を塗布することによって正孔輸送層６を形成するとともに、その正孔輸送層６と相分離した量子ドット１１からなる単分子膜５Ｂを形成することができる。このときの相分離は、ＴＰＤが有するフェニル基と、量子ドット１１のキャッピング化合物であるアルキル基とが相溶しないことにより起こるので、この原理と同様にして、正孔輸送層形成用材料が有する基と量子ドットが有するキャッピング化合物とを選択すれば、相分離によって正孔輸送層６と量子ドット単分子膜５Ｂとを同時に形成することができる。こうした相分離による量子ドット単分子膜５Ｂと正孔輸送層６との同時形成は製造上、極めて有効である。
【００３７】
得られた発光層５の厚さは、例えば図１に示すような正孔輸送材料と量子ドット１１とを含む単一層５Ａの場合には、通常は、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。一方、図２に示す量子ドット単分子膜５Ｂが形成された場合には、その単分子膜５Ｂの厚さは、用いた量子ドット１１の粒径とほぼ同じであることが好ましく、通常、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００３８】
（正孔輸送材料、正孔輸送層）
図１に示す態様では発光層５を構成し、図２に示す態様では正孔輸送層６の構成材料となる正孔輸送材料について説明する。図１に示す発光層５においては、陽極３から注入された正孔（ホール）を内部に分散する量子ドット１１の輸送に寄与し、図１に示すように、陽極３上に、必要に応じて設けられた正孔注入層を介して設けられる。一方、図２に示す正孔輸送層６においては、陽極３から注入された正孔（ホール）を量子ドット単分子膜５Ｂ側に輸送するように作用し、陽極３上に、必要に応じて設けられた正孔注入層を介して設けられる。
【００３９】
正孔輸送材料としては、低分子であっても高分子であってもよく、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。上記の相分離によって正孔輸送層６と単分子膜５Ｂとを同時形成する場合は上記した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）を好ましく用いることができるが、これに限らず、例えば、アリールアミン誘導体の具体的としては、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）−ベンジジン（α−ＮＰＤ）、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）等を挙げることができる。カルバゾール類の具体例としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）等を挙げることができる。チオフェン誘導体類の具体例としては、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。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。
【００４０】
なお、図２に示す態様で正孔輸送層６を形成する場合、その正孔輸送層６は各種の方法で成膜でき、その厚さは使用する材料等によっても異なるが、例えば１ｎｍ〜２００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００４１】
（電子輸送層）
電子輸送層７は、発光層５と陰極４との間に設けられ、通常は、陰極４から注入された電子を発光層５側に輸送するように作用するが、本発明においては、図３に示すように、陰極４から注入された電子ｅと、陽極３から注入された正孔ｈとを、この電子輸送層７内で再結合させている。特に、発光層５に近い側で再結合させることが好ましい。
【００４２】
その理由を図２の態様を用いて説明する。すなわち、量子ドット単分子膜５Ｂを有する発光層５は、図３に示すように、量子ドット１１の単分子膜５Ｂが発光部位となるので、その単分子膜５Ｂの厚さＴ１は通常、量子ドット１１の粒径と同じ２ｎｍ〜６ｎｍ程度で、厚くても１０ｎｍ程度と極めて薄いため、陽極３から注入された正孔ｈは薄い単分子膜５Ｂを突き抜け易く、薄い単分子膜５Ｂ内でその正孔ｈと陰極４から注入された電子ｅとが再結合する確率は小さい。そのため、上記非特許文献１では、ホールブロック層を単分子膜と電子輸送層との間に設けている。本発明では、非特許文献１のような手段ではなく、図３に示すように、正孔ｈと電子ｅとを単分子膜５Ｂに近い側の電子輸送層７内で再結合させ、その再結合によって発生した励起子が近くの単分子膜５Ｂに移動することによって、単分子膜５Ｂを構成する量子ドット１１の効率的なＥＬ発光を可能にしている。
【００４３】
なお、同様のことは、図１に示す正孔輸送材料と量子ドット１１との単一層５Ａ（発光層５）でも同様のことが言える。すなわち、この単一層５Ａは、図２に示す単分子膜５Ｂほど薄くはないが、陽極３から注入された正孔ｈはその単一層５Ａを突き抜け易く、単一層５Ａ内でその正孔ｈと陰極４から注入された電子ｅとが再結合する確率は小さい。本発明では、正孔ｈと電子ｅとを単一層５Ａ（発光層５）に近い側の電子輸送層７内で再結合させ、その再結合によって発生した励起子が近くの単一層５Ａに移動することによって、単一層５Ａ内に分散する量子ドット１１の効率的なＥＬ発光を可能にしている。
【００４４】
例えば後述の実施例で示すように、ＢＡｌｑ２で形成した電子輸送層７は、Ａｌｑ３で形成した、１０−７ｃｍ２／Ｖ／ｓｅｃ以下の正孔移動度を持つ電子輸送層よりも正孔移動度が小さい。また、電子輸送層に使われる電子輸送材料は、一般的に、電子移動度が正孔移動度よりも高い。したがって、ＢＡｌｑ２で電子輸送層を形成した場合、Ａｌｑ３で電子輸送層を形成した場合よりも正孔と電子の移動度の差がより大きくなり、正孔と電子が電子輸送層中の発光層側の界面近傍で再結合する可能性が高い。この再結合は、電子輸送層７と発光層５の界面近くで起こることが好ましく、そして再結合によって生じた励起子が容易に量子ドット１１に供給されることが好ましく、そのためには、他の正孔輸送層６や他の電子輸送層等の厚さや電荷移動度等を考慮し、発光層５の近くの領域７Ａが再結合領域となるように、電子輸送層７内の全面又は一部分の正孔移動度を遅くし、再結合中心となるドーパントを添加してもよい。
【００４５】
ドーパントとして、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く、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、１−ｔｅｒｔ−ブチル−ペリレン（ＴＢＰ）、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。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。
【００４６】
この電子輸送層７の正孔移動度が、上記したような正孔移動度を持っているか否かは、以下の測定によって評価できる（詳しくは後述の実施例中で説明する）。すなわち、正孔移動度の測定として、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＰＥＤＯＴ（２０ｎｍ）／αＮＰＤ（２０ｎｍ）／測定対象（１００ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）からなるテストピースを構成する。ここでの「測定対象」とは、正孔移動度を測定しようとする対象材料である。こうした構成となるように作製したテストピースを準備し、そのテストピースの両電極間に１０Ｖを印加し、その時のホールオンリー素子での電流値を測定する。こうした測定から得られた結果を、例えばＡｌｑ３を測定対象とした結果と比較して、正孔移動度の大小について評価することができる。なお、こうした正孔移動度は、移動度を測定する一般的な手法である、Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ法（過渡光電流測定法、ＴＯＦ法）などを用いることも可能である。
【００４７】
その再結合領域７Ａの厚さＴ２は、例えば１ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましく、その結果、正孔ｈと電子ｅとの好ましい再結合位置を、例えば図３に示すように、量子ドット単分子膜５Ｂの厚さＴ１と再結合領域７Ａの厚さＴ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）とすることができ、例えば非特許文献１で記載のホールブロック層を設けた場合よりも著しく厚くすることができる。その結果、発光層５を構成する量子ドット１１の効率的なＥＬ発光を可能にし、輝度と発光効率の向上を実現できる。
【００４８】
なお、電子輸送層７が備える正孔移動度の下限は特に限定されない。また、電子輸送層７の厚さも同様に一概に決めることはできないが、通常、３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ〜１２０ｎｍであり、さらに好ましくは７０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００４９】
こうした電子輸送層７の形成材料としては、例えば金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、シリル化合物等が挙げられる。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。特に、ＢＡｌｑ２は好ましく用いられる。こうした電子輸送層７は、真空蒸着法あるいは上記材料を含有した電子輸送層形成用塗工液を用いた塗布法により形成される。
【００５０】
特に、電子輸送層７を形成する電子輸送材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ＥＴＬ）とし、正孔輸送層６を形成する正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルの絶対値をＩｐ（ＨＴＬ）としたとき、［Ｉｐ（ＥＴＬ）］＜［Ｉｐ（ＨＴＬ）＋１．０ｅＶ］を満たすことが好ましい。こうした関係を有する電子輸送材料と正孔輸送材料で、それぞれ電子輸送層７と正孔輸送層６とを構成したので、上記のような再結合領域７Ａを、電子輸送層７の発光層側に形成することができる。
【００５１】
なお、このときのイオン化ポテンシャルは、光電子分光装置ＡＣ−１（理研計器製）を用いて測定した仕事関数の値を適用した。測定は、洗浄済みのＩＴＯ付きガラス基板（三容真空社製）上に、測定しようとする材料で形成した層を単層として形成し、前記の光電子分光装置ＡＣ−１で光電子が放出されるエネルギー値で決定した。測定条件としては、５０ｎＷの光量で０．０５ｅＶ刻みで行った。
【００５２】
（その他の層）
電子注入層（図示しない）は、必要に応じて設けられ、陰極４から電子が注入され易いように作用する。電子注入層の形成材料としては、アルミニウム、フッ化リチウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、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、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カルシウム、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、リチウム、セシウム、フッ化セシウム等のようにアルカリ金属類、及びアルカリ金属類のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体等を挙げることができる。こうした電子注入層は、各種の方法で成膜でき、その厚さは使用する材料等によっても異なるが、例えば０．１ｎｍ〜３０ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００５３】
正孔注入層（図示しない）は、必要に応じて設けられ、陽極３から正孔（ホール）が注入され易いように作用する。正孔注入層の形成材料としては、例えばポリ（３、４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  ＣＨ８０００、水溶液として市販。）等、従来から正孔注入層形成用材料として知られているものを用いることができる。こうした正孔注入層は、各種の方法で成膜でき、その厚さは使用する材料等によっても異なるが、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００５４】
パッシペーション層（図示しない）も必要に応じて設けられ、形成した発光層５や電子輸送層７等が、水蒸気や酸素で劣化しないようにするために、素子全体を覆うように設けられる層である。こうしたパッシペーション層の形成材料としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等を挙げることができる。その厚さは、形成材料によっても異なるが、水蒸気や酸素で劣化しない程度の厚さで形成される。
【００５５】
反射層（図示しない）も必須の層ではないが、発光層５で生じた光を効率的に外部に取り出すための層であり、発光効率を高めるために設けられる層であるので好ましく設けられる。この反射層は独立の層として単独で設けてもよいし、全反射層と半透明反射層とのペアで構成した共振器構造として設けてもよい。こうした反射層は、通常、透明導電膜や、金、クロムのような金属層が好ましく用いられる。
【００５６】
（エネルギーダイアグラム）
次に、エネルギーダイアグラムにより本発明の発光素子の特徴を説明する。図４は、後述する実施例で用いた各層を構成する材料のイオン化ポテンシャルを示すエネルギーダイアグラムである。本願では、電子輸送層７としてＨＯＭＯのエネルギー値が５．８ｅＶのＢＡｌｑ２を用いたので、正孔輸送層６のＴＰＤのエネルギー値（５．４ｅＶ）との差が０．４ｅＶと小さい値であり、正孔輸送層６に供給された正孔ｈは電子輸送層７内に比較的入りやすく、上記のように、所定厚さＴ２の再結合領域７Ａを形成することができる。一方、例えば非特許文献１で記載のように、電子輸送層７としてＨＯＭＯのエネルギー値が６．５ｅＶのＴＡＺを用いた場合には、正孔輸送層６のＴＰＤのエネルギー値（５．４ｅＶ）との差が１．１ｅＶと大きく、そのＴＡＺからなる電子輸送層７はホールブロック層として作用し、本発明のような再結合領域７Ａを形成しにくく、電荷（正孔ｈ、電子ｅ）との再結合の機会が小さいものとなる。なお、電子輸送層７の形成材料として、ＢＡｌｑ２と同じＨＯＭＯのエネルギー値（５．８ｅＶ）を有するＡｌｑ３も使用可能であるが、そのＡｌｑ３は電荷移動度が比較的高いので、使用することができない。
【００５７】
以上説明したように、本発明の発光素子１によれば、電子輸送層７の正孔移動度を、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）の正孔移動度よりも小さくしたので、陽極３から注入された正孔は発光層５を通過し、発光層５に近い電子輸送層７内で陰極４から注入された電子と再結合する。そして、その再結合によって発生した励起子１２は容易に発光層５内に移動して量子ドット１１をＥＬ発光させるので、輝度と発光効率を向上させることができ、その結果、高い発光効率を実現できる。
【実施例】
【００５８】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定解釈されるものではない。
【００５９】
（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（厚さ：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（略称：「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（厚さ：２０ｎｍ）を形成した。
【００６０】
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、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）及び量子ドット（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）をトルエンと混合した混合溶液をスピンコートし、正孔輸送層及び発光層（合計厚さ：４０ｎｍ）を形成した。この正孔輸送層及び発光層は、ＴＰＤと量子ドットが相分離し、量子ドットからなる発光層が単分子膜となることで形成される。上記混合溶液におけるＴＰＤと量子ドットの重量比は、ＴＰＤ／量子ドット＝９／２となるようにした。
【００６１】
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、電子輸送層（厚さ：８０ｎｍ）を形成した。さらに、ＬｉＦ（厚さ：０．５ｎｍ）、Ａｌ（厚さ：１５０ｎｍ）をこの順で抵抗加熱蒸着法により成膜し、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、発光素子を得た。
【００６２】
得られた発光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発光が見られた。また、発光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。
【００６３】
（比較例１）
実施例１において、ＢＡｌｑからなる電子輸送層の代わりに、ＴＡＺ（３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール）からなる厚さ１０ｎｍの層と、Ａｌｑ３からなる厚さ４０ｎｍの電子輸送層とをその順で、真空中（圧力：５×１０−５Ｐａ）にて抵抗加熱蒸着法により形成した他は、実施例１と同様にして、比較例１の発光素子を作製した。
【００６４】
（比較例２）
実施例１において、ＢＡｌｑからなる電子輸送層の代わりに、Ａｌｑ３からなる厚さ４０ｎｍの電子輸送層を形成した他は、実施例１と同様にして、比較例２の発光素子を作製した。
【００６５】
（実施例２）
実施例１において、ＴＰＤと量子ドットとの調合割合を９：５とした混合溶液を正孔注入層上に塗布することによって正孔輸送層及び発光層を同時に形成し、さらにＢＡｌｑからなる電子輸送層の代わりに、ＢＡｌｑ２からなる厚さ６０ｎｍの電子輸送層を形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２の発光素子を作製した。
【００６６】
（実施例３）
実施例２において、ＢＡｌｑ２からなる電子輸送層の厚さを４０ｎｍに変更した他は、実施例２と同様にして、実施例３の発光素子を作製した。
【００６７】
（実施例４）
実施例２において、ＢＡｌｑ２からなる電子輸送層の厚さを２０ｎｍに変更した他は、実施例１と同様にして、実施例４の発光素子を作製した。
【００６８】
（膜厚の測定）
本発明で記述される各層の厚さは、特に記載がない限り、洗浄済みのＩＴＯ付きガラス基板（三容真空社製）上へ上記と同様の手順でＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを２０ｎｍ積層し、その上に各層を単膜で形成し、作製した段差からＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの膜厚を除いて測定することによって決定した。膜厚測定には、プローブ顕微鏡（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製、Ｎａｎｏｐｉｃｓ１０００）を用いた。
【００６９】
（発光素子の電流効率と電力効率）
得られた発光素子の電流効率と寿命特性を評価した。電流効率と電力効率は、電流−電圧−輝度（Ｉ−Ｖ−Ｌ）測定により算出した。Ｉ−Ｖ−Ｌ測定は、陰極を接地して陽極に正の直流電圧を１００ｍＶ刻みで走査（１ｓｅｃ．／ｄｉｖ．）して印加し、各電圧における電流と輝度を記録して行った。輝度はトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。得られた結果をもとに、発光効率（ｃｄ／Ａ）は発光面積と電流と輝度から計算して算出した。得られた結果を表１と表２に示した。
【００７０】
【表１】
2009087744.tif 000003
【００７１】
【表２】
2009087744.tif 000004
【００７２】
比較例２の発光素子では、量子ドットの発光よりもＡｌｑ３の発光の方が強かった。これは、発光層から電子輸送層へ抜けた正孔が、さらに発光層界面から遠い電子輸送層内で再結合することによって、電子輸送層内のＡｌｑ３が発光してしまっていると考えられる（非特許文献１と同じ結果）。一方、比較例１の発光素子では、ＴＡＺからなる層がホールブロック層として作用しているために、ＴＡＺの発光やＡｌｑ３の発光が抑えられ、量子ドットによる強い発光がみられた（非特許文献１と同じ結果）。
【００７３】
さらに、実施例１の発光素子では、比較例１の場合よりも高い発光効率を示した。これは、実施例１の発光素子を構成する電子輸送層（ＢＡｌｑ）に正孔が入り、再結合サイトとして利用できているためである。また、実施例２〜４の発光素子の結果を比較すると、ＢＡｌｑ２からなる電子輸送層の膜厚が厚いほど、再結合サイトが、その電子輸送層内でより発光層側へ偏り、生成した励起子が効率的に発光層へと移動できているために、効率が高くなっている。
【００７４】
（正孔移動度の測定）
正孔移動度を簡易的に相対評価する方法として、以下の方法により、Ａｌｑ３とＢＡｌｑ２の正孔移動度を間接的に相対評価した。移動度測定用素子は以下のように測定した。
【００７５】
ガラス基板上に、まず、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の薄膜（厚さ：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（略称：「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（厚さ：２０ｎｍ）を形成した。次に、真空中（圧力：５×１０−５Ｐａ）にて、α−ＮＰＤとＡｌｑ３をその順で抵抗加熱蒸着法により成膜し、正孔輸送層（厚さ：２０ｎｍ）と測定対象層（厚さ：１００ｎｍ）を順に形成した。さらに、Ａu（厚さ：１５０ｎｍ）を抵抗加熱蒸着法により成膜し、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、移動度測定用素子１を得た。
【００７６】
また、測定対象層としてＡｌｑ３の代わりにＢＡｌｑ２を用いた以外は、上記と同様にして、移動度測定用素子２を得た。
【００７７】
移動度測定用素子１、２に対して電圧を印加すると、発光が見られる電圧までは、電子が流れず、正孔のみが流れていると考えられる。さらに、高電圧下では、電流量は界面での注入障壁よりもバルクの移動度に大きく支配される。従って、高電圧下での電流量は、正孔輸送層と測定対象層の正孔移動度を反映しており、特に、測定対象層の正孔移動度がα−ＮＰＤ（１０−３ｃｍ２／Ｖ／ｓｅｃ）よりも低い場合には、より膜厚の厚い測定対象層の正孔移動度を反映する。例えば、移動度測定用素子１、２に対して、電圧を印加し、１０Ｖ時の電流密度を比較すると、移動度測定用素子２の方が電流密度が低く、ＢＡｌｑ２の正孔移動度がＡｌｑ３よりも低いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の発光素子の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の発光素子の一例を示す模式断面図である。
【図３】本発明の発光素子の発光原理を説明するための模式図である。
【図４】実施例で用いた各層を構成する材料のイオン化ポテンシャルを示すエネルギーダイアグラムである。
【符号の説明】
【００７９】
１  発光素子
２  基材
３  陽極
４  陰極
５  発光層
５Ａ  単一層
５Ｂ  量子ドット単分子膜
６  正孔輸送層
７  電子輸送層
７Ａ  再結合領域
１１  量子ドット
１２  励起子
【図１】
2009087744.tif 000005
【図２】
2009087744.tif 000006
【図３】
2009087744.tif 000007
【図４】
2009087744.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
こうした電子輸送層７の形成材料としては、例えば金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、シリル化合物等が挙げられる。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（ＢＡｌｑ２）等が挙げられる。特に、ＢＡｌｑ２は好ましく用いられる。こうした電子輸送層７は、真空蒸着法あるいは上記材料を含有した電子輸送層形成用塗工液を用いた塗布法により形成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
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（ＢＡｌｑ２）を抵抗加熱蒸着法により成膜し、電子輸送層（厚さ：８０ｎｍ）を形成した。さらに、ＬｉＦ（厚さ：０．５ｎｍ）、Ａｌ（厚さ：１５０ｎｍ）をこの順で抵抗加熱蒸着法により成膜し、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、発光素子を得た。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
（比較例１）
実施例１において、ＢＡｌｑ２からなる電子輸送層の代わりに、ＴＡＺ（３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール）からなる厚さ１０ｎｍの層と、Ａｌｑ３からなる厚さ４０ｎｍの電子輸送層とをその順で、真空中（圧力：５×１０−５Ｐａ）にて抵抗加熱蒸着法により形成した他は、実施例１と同様にして、比較例１の発光素子を作製した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
（比較例２）
実施例１において、ＢＡｌｑ２からなる電子輸送層の代わりに、Ａｌｑ３からなる厚さ４０ｎｍの電子輸送層を形成した他は、実施例１と同様にして、比較例２の発光素子を作製した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
（実施例２）
実施例１において、ＴＰＤと量子ドットとの調合割合を９：５とした混合溶液を正孔注入層上に塗布することによって正孔輸送層及び発光層を同時に形成し、さらにＢＡｌｑ２からなる厚さ８０ｎｍの電子輸送層の代わりに、ＢＡｌｑ２からなる厚さ６０ｎｍの電子輸送層を形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２の発光素子を作製した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
さらに、実施例１の発光素子では、比較例１の場合よりも高い発光効率を示した。これは、実施例１の発光素子を構成する電子輸送層（ＢＡｌｑ２）に正孔が入り、再結合サイトとして利用できているためである。また、実施例２〜４の発光素子の結果を比較すると、ＢＡｌｑ２からなる電子輸送層の膜厚が厚いほど、再結合サイトが、その電子輸送層内でより発光層側へ偏り、生成した励起子が効率的に発光層へと移動できているために、効率が高くなっている。