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TW202233806A - 發光性粒子及其製造方法、發光性粒子分散體、光轉換膜、積層體、光轉換層、濾色器以及發光元件 - Google Patents

發光性粒子及其製造方法、發光性粒子分散體、光轉換膜、積層體、光轉換層、濾色器以及發光元件 Download PDF

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TW202233806A
TW202233806A TW110141167A TW110141167A TW202233806A TW 202233806 A TW202233806 A TW 202233806A TW 110141167 A TW110141167 A TW 110141167A TW 110141167 A TW110141167 A TW 110141167A TW 202233806 A TW202233806 A TW 202233806A
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TW
Taiwan
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luminescent
particles
group
light
meth
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TW110141167A
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野中祐貴
林卓央
堀口雅弘
Original Assignee
日商Dic股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種發光性粒子之製造方法,該發光性粒子之分散性及穩定性優異且使用了由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子。本發明係一種發光性粒子之製造方法,該發光性粒子係於由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之表面具備含Si表面層者,該發光性粒子之製造方法具備下述步驟:藉由自含有半導體奈米結晶粒子之原料、具有鍵結性基及水解性矽基的矽烷化合物A、以及溶劑之溶液形成半導體奈米結晶粒子及聚矽氧烷鍵,而獲得前驅物粒子;將前驅物粒子、具備含有鹼性基之結構單元及親溶劑性結構單元的聚合物B、以及溶劑進行混合而獲得混合物;以及將具有水解性矽基之矽烷化合物C添加至混合物,獲得於前驅物粒子之表面具備包含聚合物B及矽烷化合物C之聚合物之層的發光性粒子。

Description

發光性粒子及其製造方法、發光性粒子分散體、光轉換膜、積層體、光轉換層、濾色器以及發光元件
本發明係關於一種發光性粒子及其製造方法、發光性粒子分散體、光轉換膜、積層體、光轉換層、濾色器以及發光元件。
近年來,發現一種由金屬鹵化物構成且具有鈣鈦礦型結晶結構之半導體奈米結晶,其備受關注(例如參照專利文獻1)。鈣鈦礦型半導體奈米結晶例如由CsPbX 3(X表示Cl、Br或I)所表示之化合物構成。鈣鈦礦型半導體奈米結晶除可調整其粒子尺寸以外,還可藉由調整鹵素原子之存在比率來控制發光波長。由於該調整操作簡單易行,故與核殼型等半導體奈米結晶相比,鈣鈦礦型半導體奈米結晶更容易控制發光波長,因此具有生產性較高之特徵。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-222851號公報
[發明所欲解決之課題]
然而,由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子存在以分散於分散介質中之狀態(例如以油墨組成物之形式)使用之情形。因此,該半導體奈米結晶粒子較理想為良好地分散於分散介質中。此外,該半導體奈米結晶粒子容易因熱或水等極性溶劑等而不穩定化,有導致半導體奈米結晶粒子之量子產率降低之虞。因此,要求提高使用由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之發光性粒子之穩定性。
因此,本發明之目的在於提供一種分散性及穩定性優異且使用了由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子的發光性粒子及其製造方法、包含該發光性粒子之發光性粒子分散體、光轉換膜、積層結構體、光轉換層、濾色器以及發光元件。 [解決課題之技術手段]
本發明之發光性粒子之製造方法係於由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之表面具備含Si表面層的發光性粒子之製造方法,且特徵在於具備下述步驟:藉由自含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物、具有能夠與半導體奈米結晶粒子表面鍵結之鍵結性基及水解性矽基的矽烷化合物A、以及溶劑之溶液,形成半導體奈米結晶粒子及位於其表面之聚矽氧烷鍵,而獲得於半導體奈米結晶粒子之表面具備包含矽烷化合物A之聚合物之層的前驅物粒子;將前驅物粒子、具備含有鹼性基之第一結構單元及不含鹼性基且為親溶劑性之第二結構單元的聚合物B、以及溶劑進行混合而獲得混合物;以及藉由將具有水解性矽基之矽烷化合物C添加至混合物,形成聚矽氧烷鍵,而獲得於前驅物粒子表面具備包含聚合物B及矽烷化合物C之聚合物之層的發光性粒子。
矽烷化合物A較佳為下述式(A1)所表示之化合物。
Figure 02_image001
式中,R A1、R A2及R A3分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1~6之烷基,R A4表示具有鍵結性基之1價基。
鍵結性基較佳為選自由羧基、巰基及胺基所組成之群中至少1種。
矽烷化合物C較佳為下述式(C1)所表示之化合物。
Figure 02_image003
式中,R C1及R C2分別獨立地表示烷基,R C3及R C4分別獨立地表示氫原子或烷基,n表示0或1,m表示1以上之整數。
本發明之發光性粒子之特徵在於,其係藉由上述製造方法所獲得之粒子。
本發明之發光性粒子分散體之特徵在於含有上述發光性粒子及分散體。於發光性粒子分散體中,上述分散介質較佳為溶劑或光聚合性化合物。於發光性粒子分散體中,較佳為至少含有光聚合性化合物作為上述分散體,且進而含有光聚合起始劑。
本發明之光轉換膜之特徵在於包含上述發光性粒子分散體之聚合物。
本發明之積層結構體之特徵在於具備上述光轉換膜。
本發明之發光元件之特徵在於具備上述積層結構體。
本發明之光轉換層之特徵在於具備複數個像素部及設置於該複數個像素部間之遮光部,且複數個像素部具有:包含上述發光性粒子分散體之硬化物之發光性像素部。
本發明之濾色器之特徵在於具備上述光轉換層。
本發明之發光元件之特徵在於具備上述濾色器。 [發明之效果]
根據本發明之一態樣,可提供一種分散性及穩定性優異且使用了由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之發光性粒子及其製造方法、包含該發光性粒子之發光性粒子分散體、光轉換膜、積層結構體、光轉換層、濾色器以及發光元件。
以下,對本發明之實施方式進行說明。本發明並未限於以下實施方式。
<發光性粒子之製造方法> 本發明之一實施方式係於由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之表面具備含Si表面層的發光性粒子之製造方法。一實施方式之製造方法具備下述步驟:步驟S1,其係藉由自含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物、具有能夠與半導體奈米結晶粒子表面鍵結之鍵結性基及水解性矽基的矽烷化合物A、以及溶劑之溶液,形成半導體奈米結晶粒子及位於其表面之聚矽氧烷鍵,而獲得於半導體奈米結晶粒子之表面具備包含矽烷化合物A之聚合物之層的前驅物粒子;步驟S2,其係將前驅物粒子、具備含有鹼性基之第一結構單元及不含鹼性基且為親溶劑性之第二結構單元的聚合物B、以及溶劑進行混合而獲得混合物;以及步驟S3,其係藉由將具有水解性矽基之矽烷化合物C添加至混合物,形成聚矽氧烷鍵,而獲得於前驅物粒子表面具備包含聚合物B及矽烷化合物C之聚合物之層的發光性粒子。
<<步驟S1>> 步驟S1中,例如藉由將含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物之第1溶液與包含矽烷化合物A之第2溶液進行混合,而生成由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子,並且使上述矽烷化合物A配位於該半導體奈米結晶粒子之表面。其後,使所配位之上述矽烷化合物A中之水解性矽基縮合而形成矽氧烷鍵。藉由以上操作,獲得於上述半導體奈米結晶之表面具備包含矽烷化合物A之聚合物之層的前驅物粒子。
步驟S1中,混合第1溶液與第2溶液時,可進行加熱,亦可不進行加熱。於混合第1溶液與第2溶液時進行加熱之情形時,例如可為第1溶液含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物之一部分,第2溶液除矽烷化合物A以外,還含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物之剩餘部分。繼而,將該等溶液於非活性氣體環境下進行混合,於例如130~260℃之溫度條件下進行反應。繼而,藉由冷卻至-20~30℃並加以攪拌,而生成半導體奈米結晶粒子,並且使矽烷化合物A鍵結於該半導體奈米結晶粒子之表面,其後使矽烷化合物A中之水解性矽基縮合,藉此可形成矽氧烷鍵。
具體而言,例如製備下述溶液,其含有作為原料化合物之一部分之碳酸銫、作為半導體奈米結晶粒子之配位體發揮作用之化合物、及有機溶劑。作為半導體奈米結晶粒子之配位體發揮作用之化合物可使用油酸、油胺等。有機溶劑可使用1-十八烯、二辛醚、二苯醚等。此時,較佳為相對於有機溶劑40 mL,以碳酸銫等原料化合物成為0.2~2 g、油酸等作為配位體發揮作用之化合物成為0.1~10 mL之方式調整各者之添加量。於90~150℃對所獲得之溶液進行10~180分鐘減壓乾燥後,於氬氣、氮氣等非活性氣體環境下加熱至100~200℃,藉此獲得銫-油酸溶液。
另一方面,製備下述溶液,其含有作為原料化合物之剩餘部分之溴化鉛(II)、作為半導體奈米結晶粒子之配位體發揮作用之化合物、及有機溶劑。作為半導體奈米結晶粒子之配位體發揮作用之化合物及有機溶劑與用於製備含有碳酸銫之溶液之有機溶劑相同。相對於有機溶劑5 mL,添加溴化鉛(II)等原料化合物20~100 mg,添加油酸等作為配位體發揮作用之化合物0.1~10 mL。於90~150℃對所獲得之溶液進行10~180分鐘減壓乾燥後,於氬氣、氮氣等非活性氣體環境下添加0.1~2 mL作為矽烷化合物A之3-胺基丙基三乙氧基矽烷。
然後,於將含有溴化鉛(II)及3-胺基丙基三乙氧基矽烷之溶液加熱至130~260℃之狀態,添加上述銫-油酸溶液,加熱攪拌1~10秒,藉此進行反應,之後用冰浴將所獲得之反應液冷卻。此時,較佳為相對於含有溴化鉛(II)、油酸及3-胺基丙基三乙氧基矽烷之溶液5 mL,添加銫-油酸溶液0.1~1 mL。於-20~30℃攪拌中,生成半導體奈米結晶粒子,並且3-胺基丙基三乙氧基矽烷及油酸配位於半導體奈米結晶粒子之表面。
其後,相對於所獲得之反應液,添加0.1~60 mL乙酸甲酯,藉此獲得懸濁液。於對所獲得之懸濁液進行離心分離之後將上清液去除,藉此獲得含前驅物粒子之固形物。
於混合第1溶液與第2溶液時不進行加熱之情形時,首先,將含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物之第1溶液與含有矽烷化合物A之第2溶液於大氣下混合。繼而,藉由對所獲得之混合物添加大量相對於半導體奈米結晶粒子為不良溶劑之有機溶劑,而生成半導體奈米結晶粒子。有機溶劑之使用量相對於半導體奈米結晶粒子以質量基準計較佳為10~1000倍量。又,於所生成之半導體奈米結晶粒子之表面形成基於矽烷化合物A之水解性矽基彼此之矽氧烷鍵。
具體而言,作為含有半導體奈米結晶粒子之原料化合物之第1溶液,例如製備含有作為原料化合物之一部分的溴化鉛(II)及甲胺氫溴酸鹽以及有機溶劑之溶液。有機溶劑只要是奈米結晶之良溶劑即可,就相容性方面而言,較佳為二甲基亞碸、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、及其等之混合溶劑。此時,較佳為相對於有機溶劑10 mL,以溴化鉛(II)成為50~200 mg、甲胺氫溴酸鹽成為10~100 mg之方式調整各者之添加量。
另一方面,作為含有矽烷化合物A之第2溶液,例如製備含有3-胺基丙基三乙氧基矽烷、作為半導體奈米結晶粒子發揮作用之配位體、及不良溶劑之溶液。作為半導體奈米結晶粒子發揮作用之配位體例如可使用油酸、油胺等。作為不良溶劑,可使用異丙醇、甲苯、己烷、環己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、乙腈等。此時,較佳為相對於不良溶劑5 mL,以3-胺基丙基三乙氧基矽烷等矽烷化合物A成為0.01~0.5 mL、油酸等配位體成為0.01~0.5 mL之方式調整各者之添加量。
然後,相對於上述包含溴化鉛(II)及甲胺氫溴酸鹽之溶液0.1~5 mL,於大氣下在0~60℃添加上述包含3-胺基丙基三乙氧基矽烷之溶液5 mL而獲得混合物。其後,立即將所獲得之混合物添加至大量不良溶劑中,進行離心分離之後,去除上清液,藉此獲得含前驅物粒子之固形物。於將混合物添加至大量不良溶劑時,半導體奈米結晶粒子析出,並且3-胺基丙基三乙氧基矽烷及油酸配位於半導體奈米結晶粒子之表面。然後,3-胺基丙基三乙氧基矽烷之烷氧基矽基縮合,於半導體奈米結晶粒子之表面形成基於矽烷化合物A之水解性矽基彼此之矽氧烷鍵。
步驟S1中生成之由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子係吸收激發光而發出螢光或磷光之奈米尺寸之結晶體(奈米結晶粒子)。半導體奈米結晶粒子係例如藉由穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡所測定之最大粒徑為100 nm以下之粒子。半導體奈米結晶粒子例如可被特定波長之光能或電能激發而發出螢光或磷光。
由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子係由通式:A aM bX c所表示之化合物構成。 式中,A係有機陽離子及金屬陽離子中之至少1種。作為有機陽離子,可例舉:銨、甲脒鎓、胍鎓、咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯啶鎓、質子化硫脲等,作為金屬陽離子,可例舉:Cs、Rb、K、Na、Li等陽離子。 M為至少1種金屬陽離子。作為金屬陽離子,可例舉選自1族、2族、3族、4族、5族、6族、7族、8族、9族、10族、11族、13族、14族、15族中之金屬陽離子。更佳可例舉Ag、Au、Bi、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、Eu、Fe、Ga、Ge、Hf、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Nd、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Sb、Sc、Sm、Sn、Sr、Ta、Te、Ti、V、W、Zn、Zr等陽離子。 X為至少1種陰離子。作為陰離子,可例舉氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子、氰化物離子等,包含至少1種鹵素。 a為1~7之整數,b為1~4之整數,c為3~16之整數。 半導體奈米結晶粒子中,藉由調整其粒子尺寸、X所表示之陰離子之種類及存在比率,可控制發光波長(發光色)。
為了使發光特性良好,上述通式A aM bX c所表示之由金屬鹵化物構成之化合物亦可為添加(摻雜)有與上述M晶格格位(site)所使用之金屬陽離子不同之Bi、Mn、Ca、Eu、Sb、Yb等金屬離子者。
上述通式A aM bX c所表示之金屬鹵化物中,具有鈣鈦礦型結晶結構之化合物就可藉由調整其粒子尺寸、構成M晶格格位之金屬陽離子之種類及存在比率,進而調整構成X晶格格位之陰離子之種類及存在比率而控制發光波長(發光色)之觀點而言,於用作發光性粒子之方面尤佳。由於該調整操作簡單易行,故鈣鈦礦型半導體奈米結晶與習知之核殼型半導體奈米結晶相比,更容易控制發光波長,因此具有生產性較高之特徵。
具體而言,較佳為AMX 3、A 3MX 5、A 3MX 6、A 4MX 6、A 2MX 6所表示之化合物。式中之A、M及X如上所述。又,具有鈣鈦礦型結晶結構之化合物亦可如上所述般為添加(摻雜)有與上述M晶格格位所使用之金屬陽離子不同之Bi、Mn、Ca、Eu、Sb、Yb等金屬離子者。
於顯示鈣鈦礦型結晶結構之化合物中,為了進一步表現出良好之發光特性,較佳為A為Cs、Rb、K、Na、Li,M為1種金屬陽離子(M 1)、或2種金屬陽離子(M 1 αM 2 β),X為氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子。其中,α與β分別表示0~1之實數,α+β=1。具體而言,較佳為M選自Ag、Au、Bi、Cu、Eu、Fe、Ge、K、In、Na、Mn、Pb、Pd、Sb、Si、Sn、Yb、Zn、Zr。
作為顯示鈣鈦礦型結晶結構之由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之具體組成,CsPbBr 3、CH 3NH 3PbBr 3、CHN 2H 4PbBr 3等使用Pb作為M之半導體奈米結晶粒子就光強度優異且量子效率優異之方面而言較佳。又,CsSnBr 3、CsEuBr 3CsYbI 3等使用Pb以外之金屬陽離子作為M之半導體奈米結晶粒子就毒性較低且對環境之影響較小之方面而言較佳。
半導體奈米結晶粒子可為發出於605~665 nm之波長範圍具有發光峰之光(紅色光)之紅色發光性結晶,可為發出於500~560 nm之波長範圍具有發光峰之光(綠色光)之綠色發光性結晶,亦可為發出於420~480 nm之波長範圍具有發光峰之光(藍色光)之藍色發光性結晶。又,一實施方式中,亦可為該等奈米結晶之組合。 再者,半導體奈米結晶粒子之發光峰之波長例如可於使用絕對PL量子產率測定裝置測定之螢光光譜或磷光光譜中進行確認。
紅色發光性之半導體奈米結晶粒子較佳為於665 nm以下、663 nm以下、660 nm以下、658 nm以下、655 nm以下、653 nm以下、651 nm以下、650 nm以下、647 nm以下、645 nm以下、643 nm以下、640 nm以下、637 nm以下、635 nm以下、632 nm以下或630 nm以下之波長範圍具有發光峰,較佳為於628 nm以上、625 nm以上、623 nm以上、620 nm以上、615 nm以上、610 nm以上、607 nm以上或605 nm以上之波長範圍具有發光峰。 該等上限值及下限值可任意組合。再者,以下同樣之記載中,亦可任意組合分別記載之上限值及下限值。
綠色發光性之半導體奈米結晶粒子較佳為於560 nm以下、557 nm以下、555 nm以下、550 nm以下、547 nm以下、545 nm以下、543 nm以下、540 nm以下、537 nm以下、535 nm以下、532 nm以下或530 nm以下之波長範圍具有發光峰,較佳為於528 nm以上、525 nm以上、523 nm以上、520 nm以上、515 nm以上、510 nm以上、507 nm以上、505 nm以上、503 nm以上或500 nm以上之波長範圍具有發光峰。
藍色發光性之半導體奈米結晶粒子較佳為於480 nm以下、477 nm以下、475 nm以下、470 nm以下、467 nm以下、465 nm以下、463 nm以下、460 nm以下、457 nm以下、455 nm以下、452 nm以下或450 nm以下之波長範圍具有發光峰,較佳為於450 nm以上、445 nm以上、440 nm以上、435 nm以上、430 nm以上、428 nm以上、425 nm以上、422 nm以上或420 nm以上之波長範圍具有發光峰。
半導體奈米結晶粒子之形狀並無特別限定,可為任意幾何形狀,亦可為任意不規則形狀。作為半導體奈米結晶粒子之形狀,例如可例舉長方體狀、立方體狀、球狀、正四面體狀、橢圓體狀、角錐形狀、盤狀、枝狀、網狀、棒狀等。再者,作為半導體奈米結晶粒子之形狀,較佳為方向性較少之形狀(例如球狀、正四面體狀等)。藉由使用該形狀之半導體奈米結晶粒子,可獲得反映出其形狀之發光性粒子,可進一步提高製備包含該發光性粒子之油墨組成物時之均勻分散性及流動性。
半導體奈米結晶粒子之平均粒徑(體積平均直徑)較佳為40 nm以下,更佳為30 nm以下,進而較佳為20 nm以下。又,半導體奈米結晶粒子之平均粒徑較佳為1 nm以上,更佳為1.5 nm以上,進而較佳為2 nm以上。具有該平均粒徑之半導體奈米結晶粒子由於容易發出所期望之波長之光,故較佳。再者,半導體奈米結晶粒子之平均粒徑係藉由利用穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡測定粒徑,算出體積平均直徑而獲得。
為了進一步提高穩定性,半導體奈米粒子較佳為於其表面配位有配位體。藉由預先於包含半導體奈米結晶粒子之原料化合物之第1溶液及/或第2溶液中添加配位體,可生成於表面配位有配位體之半導體奈米粒子。
配位體較佳為具有與半導體奈米結晶中所含之陽離子鍵結之鍵結性基之化合物。作為鍵結性基,例如較佳為羧基、羧酸酐基、胺基、銨基、巰基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基及硼酸基中之至少1種,更佳為羧基及胺基中之至少1種。
作為該配位體,可例舉含羧基或胺基之化合物等,可單獨使用該等中之1種,或併用2種以上。 作為含羧基之化合物,例如可例舉碳原子數1~30之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族羧酸。 作為該含羧基之化合物之具體例,例如可例舉:二十碳四烯酸、丁烯酸、反-2-癸烯酸、芥子酸、3-癸烯酸、順-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、4-癸烯酸、全順-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸、全順-8,11,14-二十碳三烯酸、順-9-十六碳烯酸、反-3-己烯酸、反-2-己烯酸、2-庚烯酸、3-庚烯酸、2-十六碳烯酸、次亞麻油酸、亞麻油酸、γ-次亞麻油酸、3-壬烯酸、2-壬烯酸、反-2-辛烯酸、岩芹酸、反油酸、油酸、3-辛烯酸、反-2-戊烯酸、反-3-戊烯酸、蓖麻油酸、山梨酸、2-十三碳烯酸、順-15-二十四烯酸、10-十一烯酸、2-十一烯酸、乙酸、丁酸、山萮酸、蠟酸、癸酸、二十酸、二十一酸、十七酸、庚酸、己酸、二十七酸、月桂酸、肉豆蔻酸、蜜蠟酸、二十八酸、十九酸、二十九酸、正辛酸、棕櫚酸、十五酸、丙酸、二十五酸、壬酸、硬脂酸、二十四酸、二十三酸、十三酸、十一酸、戊酸等。
作為含胺基之化合物,例如可例舉碳原子數1~30之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族胺。 作為該含胺基之化合物之具體例,例如可例舉:1-胺基十七烷、1-胺基十九烷、十七烷-9-胺、硬脂胺、油胺、2-正辛基-1-十二烷基胺、烯丙胺、戊胺、2-乙氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、異丁胺、異戊胺、3-甲氧基丙胺、2-甲氧基乙胺、2-甲基丁胺、新戊胺、丙胺、甲胺、乙胺、丁胺、己胺、庚胺、正辛胺、1-胺基癸烷、壬胺、1-胺基十一烷、十二烷基胺、1-胺基十五烷、1-胺基十三烷、十六烷基胺、十四烷基胺等。
矽烷化合物A係具有能夠與半導體奈米結晶粒子之表面鍵結之鍵結性基及水解性矽基之化合物,於步驟S1中可使用1種或2種以上。
作為鍵結性基,例如可例舉羧基、胺基、銨基、巰基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基、硼酸基等。鍵結性基包含選自由羧基、巰基及胺基所組成之群中至少1種。該等鍵結性基對半導體奈米結晶粒子所含之陽離子之親和性較高。
水解性矽基可容易地形成矽氧烷鍵。作為水解性矽基,可例舉矽烷醇基、碳原子數為1~6之烷氧基矽基等。
矽烷化合物A例如為下述式(A1)所表示之化合物。
Figure 02_image005
式中,R A1、R A2及R A3分別獨立地表示氫原子或碳原子數1~6之烷基,R A4表示具有上述鍵結性基之1價基。
此處,就水解速度之觀點而言,R A1、R A2及R A3分別獨立較佳為碳原子數1~3之烷基,進而更佳為碳原子數1~2之烷基。為了形成均勻之表面層,較佳為同等之水解速度,就該觀點而言,R A1、R A2及R A3較佳為相同之碳數。作為R A4中之上述鍵結性基,可例舉羧基、胺基、巰基等。
作為含有羧基作為鍵結性基之矽烷化合物A之具體例,例如可例舉:3-(三甲氧基矽基)丙酸、3-(三乙氧基矽基)丙酸、、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]-N'-羧基甲基乙二胺、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]鄰苯二甲醯胺、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺-N,N',N'-三乙酸、2-(2-側氧基-2-((3-(三乙氧基矽基)丙基)胺基)乙基)-5-(乙氧基矽基)戊酸等。
作為含有胺基作為鍵結性基之矽烷化合物A之具體例,例如可例舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三異丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-11-胺基十一烷基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基矽烷三醇、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺、(胺基乙基胺基乙基)苯基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三異丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三異丙氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)胺基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、甲基苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、二甲基苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、苄基胺基乙基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三異丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三異丙氧基矽烷、N-[2-[3-(三甲氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三乙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三丙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三異丙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺等。
作為含有巰基作為鍵結性基之矽烷化合物A之具體例,例如可例舉:3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、2-巰基乙基三甲氧基矽烷、2-巰基乙基三乙氧基矽烷等。
<<步驟S2>> 步驟S2中,例如於含上述前驅物粒子之固形物中添加聚合物B溶解於甲苯等溶劑中而成之聚合物溶液,上述聚合物B具備含有鹼性基之第一結構單元及不含鹼性基且為親溶劑性之第二結構單元。藉此,於前驅物粒子之表面形成聚合物B中之含有鹼性基之第一結構單元朝向該前驅物粒子一側聚集之狀態。
具體而言,例如首先將聚合物B以濃度成為0.1~100 mg/mL之方式添加至溶劑中,於20~80℃之溫度使其溶解。繼而,相對於含上述前驅物粒子之固形物1質量份,添加例如10~1000質量份之聚合物溶液,攪拌1~60分鐘。於將所獲得之溶液以例如3000~10000轉/分鐘、1~30分鐘之條件進行離心分離之後,回收其上清液(例如相對於溶液總量為70~100體積%之上清液),藉此,可獲得含有前驅物粒子及聚合物之分散液。
步驟S2中使用之聚合物B係兩親媒性化合物,係具備含有鹼性基之第一結構單元、及對分散介質之親和性優異之親溶劑性且不含鹼性基之第二結構單元的聚合物。此處所謂分散介質係指發光性粒子分散體中所含之分散介質。分散介質可為步驟S2中使用之溶劑,亦可為其他溶劑、或光聚合性化合物等樹脂。
上述聚合物B具有含有鹼性基之第一結構單元及親溶劑性之第二結構單元。
作為上述含有鹼性基之第一結構單元,就向半導體奈米結晶粒子之吸附性之觀點而言,更佳為具有下述式(B1-1)、(B1-2)所表示之結構單元。
Figure 02_image007
式中,R 1、R 2及R 3分別獨立地表示氫原子或甲基,R B1表示包含具有鹼性之1價基、例如一級胺基、二級胺基、三級胺基、四級銨基、亞胺基、吡啶基、嘧啶基、哌𠯤基、哌啶基、咪唑基、吡咯啶基、咪唑啶基之鹼性基,X 1及X 2分別獨立地表示可經-COO-、-OCO-、氮原子取代之碳原子數1~8之烷基鏈、單鍵。
作為提供上述式(B1-1)所表示之第一結構單元之化合物,具體而言,可例舉:2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、4-胺基苯乙烯、4-二甲胺基苯乙烯、1-乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲胺基丙酯、(甲基)丙烯酸二甲胺基丁酯、(甲基)丙烯酸二乙胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙胺基丙酯、二甲胺基丙基丙烯醯胺、二乙胺基丙基丙烯醯胺、烯丙胺等。再者,本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」意指甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯之一者或兩者。
作為提供上述式(B1-2)所表示之第一結構單元之化合物,可例舉伸乙基亞胺、伸丙基亞胺等。
作為上述親溶劑性之第二結構單元,就向半導體奈米結晶粒子之分散性之觀點而言,更佳為具有下述式(B2-1)、(B2-2)所表示之結構單元。
Figure 02_image009
式中,R 4及R 5表示氫原子或甲基,R B3表示直鏈狀或支鏈狀之碳數2~15之烷基、可具有取代基之碳數4~20之環烷基、末端為羥基或烷氧基之碳數10~50之聚環氧烷(polyalkylene oxide)基、可具有取代基之芳香族基、或通式(B3)所表示之基,X 3及X 4表示-COO-、-OCO-、碳原子數1~8之烷基鏈、單鍵, R B4表示通式(B3)所表示之基。
Figure 02_image011
R 6表示碳數1~20之直鏈狀或支鏈狀之飽和或不飽和之2價烴基,a表示0或1,b表示1~100。
通式(B3)中之聚酯骨架係藉由羥基羧酸、內酯之自縮合、或羥基羧酸與內酯之混合縮合而獲得。作為羥基羧酸,可例舉12-羥基硬脂酸等,作為內酯,可例舉ε-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯等,較佳為具有至少一個由12-羥基硬脂酸、戊內酯或己內酯衍生之結構單元。
作為提供上述式(B2-1)所表示之第二結構單元之化合物,例如可例舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯基乙酯等芳香族(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯等具有脂環式結構之(甲基)丙烯酸酯;甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、月桂氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、月桂氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、硬脂氧基聚乙二醇、硬脂氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、烯丙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、烯丙氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯等烷基封端聚伸烷基二醇(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯等(甲基)丙烯酸酯化合物;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-第三丁基苯乙烯、2,5-二甲基苯乙烯、對異丁基苯乙烯等苯乙烯衍生物單體、烯丙胺與聚酯之縮合物等。
作為提供上述式(B2-2)所表示之第二結構單元之化合物,可例舉伸乙基亞胺與聚酯之縮合物、伸丙基亞胺與聚酯之縮合物等。
上述聚合物B中,可使用式(B1)及式(B2)所表示之結構單元各1種,亦可各自併用2種以上。進而,上述聚合物B可為具有式(B1)所表示之第一結構單元作為第一聚合物嵌段,具有式(B2)所表示之第二結構單元作為第二聚合物嵌段之嵌段共聚物,可為無規地具有式(B1)所表示之第一結構單元及式(B2)所表示之第二結構單元之無規聚合物,亦可為具有式(B1)所表示之第一結構單元及式(B2)所表示之第二結構單元之接枝聚合物。就向步驟S1中所獲得之含上述前驅物粒子之固形物之表面的吸附性之觀點而言,上述聚合物B較佳為嵌段共聚物、接枝聚合物。
聚合物B中之第一結構單元之含量以構成聚合物B之全部結構單元作為基準,例如較佳為3莫耳%以上、4莫耳%以上、或5莫耳%以上,且較佳為50莫耳%以下、30莫耳%以下、或20莫耳%以下。
聚合物B中之第二結構單元之含量以構成聚合物B之全部結構單元作為基準,例如較佳為70莫耳%以上、75莫耳%以上、或80莫耳%以上,且較佳為97莫耳%以下、96莫耳%以下、或95莫耳%以下。
聚合物B亦可為除第一結構單元及第二結構單元以外,還包含其他結構單元者。於該情形時,聚合物B中之第一結構單元及第二結構單元之合計含量以構成聚合物B之全部結構單元作為基準,例如較佳為70莫耳%以上、80莫耳%以上、或90莫耳%以上。
例如,聚合物B亦可為除第一結構單元及第二結構單元以外,還具備含有酸性基之結構單元者。
作為酸性基,可例舉:羧基(-COOH)、磺基(-SO 3H)、硫酸基(-OSO 3H)、膦酸基(-PO(OH) 3)、磷酸基(-OPO(OH) 3)、次膦酸基(-PO(OH)-)、巰基(-SH)。 作為非離子性官能基,可例舉:羥基、醚基、硫醚基、亞磺醯基(-SO-)、磺醯基(-SO 2-)、羰基、甲醯基、酯基、碳酸酯基、醯胺基、胺甲醯基、脲基、硫代醯胺基、硫脲基、胺磺醯基、氰基、烯基、炔基、氧化膦基、硫膦基。
作為提供具有酸性基之結構單元之化合物,可例舉具有羧基之(甲基)丙烯酸酯、具有磷酸基之(甲基)丙烯酸酯、具有碸基之(甲基)丙烯酸酯。作為上述具有羧基之(甲基)丙烯酸酯,可例舉:使順丁烯二酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐等酸酐與(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、丁二酸2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯、順丁烯二酸2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯、鄰苯二甲酸2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯等具有羥基之(甲基)丙烯酸酯進行反應所得之單體、(甲基)丙烯酸等。作為上述具有磺酸基之(甲基)丙烯酸酯,可例舉(甲基)丙烯酸磺酸乙酯等。作為上述具有磷酸基之(甲基)丙烯酸酯,可例舉(甲基)丙烯酸2-(膦醯氧基)乙酯等。
聚合物B之重量平均分子量(Mw)係藉由凝膠滲透層析法(GPC)所測得之值,以標準聚苯乙烯換算值表示。就發光性粒子之分散性之觀點而言,較佳為3,000以上且200,000以下之範圍,更佳為4,000以上且100,000以下之範圍,進而更佳為5,000以上且80,000以下之範圍。測定條件設為與本說明書之實施例相同之條件。
<<步驟S3>> 步驟S3中,例如將步驟S2中所獲得之含有上述前驅物粒子、上述聚合物B及上述溶劑之聚合物溶液與含有矽烷化合物C之溶液進行混合。藉由使矽烷化合物C之水解性矽基縮合,形成矽氧烷鍵,而於前驅物粒子之表面形成包含聚合物B及矽烷化合物C之聚合物之層。其結果為,形成上述半導體奈米結晶粒子之表面具備含Si表面層的發光性粒子。上述表面層包含源自矽烷化合物A之聚矽氧烷、聚合物B及源自矽烷化合物C之聚矽氧烷。其後,對所獲得之反應液進行離心分離,並回收上清液,藉此可獲得上述發光性粒子分散於上述溶劑中而得之發光性粒子分散體。
具體而言,例如相對於步驟S2中所獲得之聚合物溶液中之前驅物粒子1質量份,以矽烷化合物C成為例如0.1~50質量份之方式於聚合物溶液添加包含矽烷化合物C之溶液,攪拌例如5~300分鐘。
於混合含有聚合物溶液與矽烷化合物C之溶液之後,就控制水解之觀點而言,亦可進而添加水(例如離子交換水)。水之添加量例如相對於矽烷化合物C 100質量份可為1~100質量份。於添加水後,攪拌例如5~300分鐘。
繼而,將所獲得之反應液以例如3000~15000轉/分鐘、1~30分鐘之條件進行離心分離後,回收其上清液(例如相對於反應液總量為70~100體積%之上清液),藉此可獲得發光性粒子分散於溶劑中而得之發光性粒子分散體。
步驟S3中使用之矽烷化合物C例如較佳為下述式(C1)所表示之化合物。
Figure 02_image013
式中,R C1及R C2分別獨立地表示烷基,R C3及R C4分別獨立地表示氫原子或烷基,n表示0或1,m表示1以上之整數。m較佳為10以下之整數。
作為式(C1)所表示之化合物,具體而言,例如可例舉:四丁氧基矽烷、四丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、異丙基三甲氧基矽烷、正丁基三乙氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、正己基三乙氧基矽烷、正辛基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、正癸基三甲氧基矽烷、正十二烷基三甲氧基矽烷、正十二烷基三乙氧基矽烷、正十六烷基三甲氧基矽烷、正十六烷基三乙氧基矽烷、正十八烷基三甲氧基矽烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)矽烷、三甲氧基(五氟苯基)矽烷、三甲氧基(11-五氟苯氧基十一烷基)矽烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)矽烷、四甲氧基矽烷之部分水解低聚物(製品名:Methyl Silicate51、Methyl Silicate53A(以上為Colcoat股份有限公司製造))、四乙氧基矽烷之部分水解低聚物(製品名:Ethyl Silicate40、Ethyl Silicate48(以上為Colcoat股份有限公司製造)、四甲氧基矽烷與四乙氧基矽烷混合物之部分水解低聚物(製品名:EMS-485(Colcoat股份有限公司製造))等。
作為矽烷化合物C,除上述式(C1)所表示之化合物以外,例如亦可併用下述式(C2)所表示之化合物及(C3)所表示之化合物。
Figure 02_image015
式中,R C21、R C22、R C31分別獨立地表示烷基,R C23、R C24、R C32、R C33、及R C34分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、苯基、環己基,上述烷基中之碳原子可被取代為氧原子或氮原子,m2表示1以上且10以下之整數。
作為式(C2)所表示之化合物及式(C3)所表示之化合物,具體而言,例如可例舉二甲基二乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、甲基乙基二甲氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷。式(C1)所表示之化合物可單獨使用1種,或亦可組合2種以上使用。式(C2)所表示之化合物及(C3)所表示之化合物可以1種或2種以上與通式(C1)所表示之化合物組合而使用。
藉由本實施方式之製造方法所獲得之發光性粒子分散體中,分散於溶劑中之發光性粒子所具備之含Si表面層包含源自矽烷化合物A之聚矽氧烷、聚合物B、及源自矽烷化合物C之聚矽氧烷。源自矽烷化合物A之聚矽氧烷由於藉由鍵結性基鍵結(配位)於半導體奈米結晶粒子,故認為其偏靠半導體奈米粒子側。聚合物B以第一結構單元中之鹼性基位於半導體奈米結晶粒子側之方式集合於源自A之聚矽氧烷之表面側。聚合物B之第一結構單元中之鹼性基可鍵結(配位)於半導體奈米結晶粒子,亦可鍵結(配位)於源自矽烷化合物A之聚矽氧烷。認為源自矽烷化合物C之聚矽氧烷於表面層較源自矽烷化合物A之聚矽氧烷偏靠外側。源自矽烷化合物C之聚矽氧烷亦可配位(鍵結)於聚合物B之第一結構單元中之鹼性基。認為源自矽烷化合物C之聚矽氧烷以聚合物B之具有鹼性基之第一結構單元作為模板而形成於該粒子之表面。根據上述內容,由於具有Si之層更牢固地被覆於發光性粒子表面,故可確保發光性粒子分散體對於氧、熱、水等極性溶劑之優異之穩定性。進而,藉由使聚合物B之第一結構單元中之鹼性基位於半導體奈米結晶粒子側,由於親溶劑性之第二結構單元配置於發光性粒子之表面外,故可對發光性粒子分散體中之發光性粒子賦予「對於該發光性粒子分散體中之分散介質之高分散性」。藉由以上,根據本實施方式之製造方法,可獲得分散性及穩定性優異之發光性粒子分散體。
表面層之厚度例如較佳為1 nm以上、2 nm以上、或3 nm以上,較佳為200 nm以下、100 nm以下、或50 nm以下。具備該表面層之厚度之發光性粒子可獲得優異之穩定性、及於分散介質中之優異之分散性。
發光性粒子之平均粒徑(體積平均直徑)例如較佳為10 nm以上、15 nm以上、或20 nm以上,較佳為400 nm以下、300 nm以下、或200 nm以下。發光性粒子之平均粒徑意指藉由動態光散射法所測定之體積平均直徑。
<發光性粒子分散體> 本發明之發光性粒子較佳為分散於分散介質中而以發光性粒子分散體之型態使用。較佳為使用溶劑或光聚合性化合物作為分散介質。發光性粒子分散體較佳為至少含有光聚合性化合物作為分散介質,進而含有光聚合性化合物。此種發光性粒子分散體尤其適宜作為光轉換膜用塗佈組成物或紫外線硬化型噴墨用之油墨組成物。此時,可包含溶劑,亦可不含溶劑。以下,對發光性粒子、光聚合性化合物、及包含光聚合性化合物之發光性分散體(以下,記載為「油墨組成物」)進行說明。
發光性粒子之詳細情況如上所述。油墨組成物中之發光性粒子之含量較佳為10質量%以上、15質量%以上、或20質量%以上,且較佳為50質量%以下、45質量%以下、或40質量%以下。藉由將發光性粒子之含量設定為上述範圍,於藉由噴墨印刷法噴出油墨組成物之情形時,可進一步提高其噴出穩定性。又,發光性粒子彼此不易凝聚,亦可提高所獲得之發光層(光轉換層)之外部量子效率。
<<光聚合性化合物>> 光聚合性化合物較佳為藉由光照射而聚合之光自由基聚合性化合物,可為光聚合性之單體或低聚物。其等可與光聚合起始劑一起使用。光聚合性化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
作為光自由基聚合性化合物,可例舉(甲基)丙烯酸酯化合物。(甲基)丙烯酸酯化合物可為具有1個(甲基)丙烯醯基之單官能(甲基)丙烯酸酯,亦可為具有複數個(甲基)丙烯醯基之多官能(甲基)丙烯酸酯。就製備油墨組成物時之流動性優異之觀點、噴出穩定性更優異之觀點及可抑制包含發光性粒子之塗膜製造時因硬化收縮導致之平滑性降低之觀點而言,較佳為組合單官能(甲基)丙烯酸酯與多官能(甲基)丙烯酸酯而使用。
作為單官能(甲基)丙烯酸酯,例如可例舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙胺基乙酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯基苄酯、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯、N-[2-(丙烯醯氧基)乙基]鄰苯二甲醯亞胺、N-[2-(丙烯醯氧基)乙基]四氫鄰苯二甲醯亞胺等。
多官能(甲基)丙烯酸酯可為二官能(甲基)丙烯酸酯、三官能(甲基)丙烯酸酯、四官能(甲基)丙烯酸酯、五官能(甲基)丙烯酸酯、六官能(甲基)丙烯酸酯等,例如可為二醇化合物之2個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二(甲基)丙烯酸酯、三醇化合物之2個或3個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二或三(甲基)丙烯酸酯等。
作為二官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇羥基新戊酸酯二丙烯酸酯(neopentylglycol hydroxypivalate diacrylate)、異氰尿酸三(2-羥基乙基)酯之2個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二(甲基)丙烯酸酯、對1莫耳之新戊二醇加成4莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之二醇之2個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二(甲基)丙烯酸酯、對1莫耳之雙酚A加成2莫耳之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之二醇之2個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二(甲基)丙烯酸酯、對1莫耳之三羥甲基丙烷加成3莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之三醇之2個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二(甲基)丙烯酸酯、對1莫耳之雙酚A加成4莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之二醇之2個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之二(甲基)丙烯酸酯等。
作為三官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、對1莫耳之三羥甲基丙烷加成3莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之三醇之3個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之三(甲基)丙烯酸酯等。 作為四官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等。 作為五官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等。 作為六官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
多官能(甲基)丙烯酸酯亦可為二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等二新戊四醇之複數個羥基經(甲基)丙烯醯氧基取代而成之聚(甲基)丙烯酸酯。 (甲基)丙烯酸酯化合物亦可為具有磷酸基之環氧乙烷改質磷酸(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷改質烷基磷酸(甲基)丙烯酸酯等。
光聚合性化合物之分子量例如為50以上,亦可為100以上或150以上。光聚合性化合物之分子量例如為500以下,亦可為400以下或300以下。於使用噴墨方式之印刷方式塗佈該組成物之情形時,就容易兼顧黏度與噴出後之油墨之耐揮發性之觀點而言,較佳為50~500,更佳為100~400。於使用輥式塗佈機、凹版塗佈機、柔性塗佈機、模塗機等印刷方式將該組成物塗佈於膜等基材之情形時,就容易兼顧黏度與調平性之觀點而言,較佳為100~500,更佳為150~400。
於油墨組成物中,將可硬化成分設為僅光聚合性化合物或以其為主成分而構成之情形時,就可進一步提高硬化物之耐久性(強度、耐熱性等)之方面而言,作為如上所述之光聚合性化合物,更佳為使用1分子中具有2個以上聚合性官能基之二官能以上之多官能光聚合性化合物作為必需成分。 油墨組成物中所含之光聚合性化合物之量較佳為40~80質量%,更佳為45~75質量%,進而較佳為50~70質量%。藉由將油墨組成物中所含之光聚合性化合物之量設定為上述範圍,所獲得之發光層(光轉換層)中之發光性粒子之分散狀態變得良好,因此亦可進一步提高外部量子效率。
<<光聚合起始劑>> 光聚合起始劑較佳為選自由烷基苯酮系化合物、醯基氧化膦系化合物及肟酯系化合物所組成之群中至少1種。 作為烷基苯酮系光聚合起始劑,例如可例舉式(b-1)所表示之化合物。
Figure 02_image017
式中,R 1a表示選自下述式(R 1a-1)~式(R 1a-6)中之基,R 2a、R 2b及R 2c分別獨立地表示選自下述式(R 2-1)~式(R 2-7)中之基。
Figure 02_image019
Figure 02_image021
作為上述式(b-1)所表示之化合物之具體例,較佳為下述式(b-1-1)~式(b-1-6)所表示之化合物,更佳為下述式(b-1-1)、式(b-1-5)或式(b-1-6)所表示之化合物。
Figure 02_image023
作為醯基氧化膦系光聚合起始劑,例如可例舉式(b-2)所表示之化合物。
Figure 02_image025
式中,R 24表示烷基、芳基或雜環基,R 25及R 26分別獨立地表示烷基、芳基、雜環基或烷醯基,該等基亦可經烷基、羥基、羧基、碸基、芳基、烷氧基、芳硫基取代。
作為上述式(b-2)所表示之化合物之具體例,較佳為下述式(b-2-1)~式(b-2-5)所表示之化合物,更佳為下述式(b-2-1)或式(b-2-5)所表示之化合物。
Figure 02_image027
作為肟酯系光聚合起始劑,例如可例舉下述式(b-3-1)或式(b-3-2)所表示之化合物。
Figure 02_image029
式中,R 27~R 31分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~12之環狀、直鏈狀或支鏈狀之烷基、或者苯基,各烷基及苯基可經選自由鹵素原子、碳原子數1~6之烷氧基及苯基所組成之群中之取代基取代,X 1表示氧原子或氮原子,X 2表示氧原子或NR,R表示碳原子數1~6之烷基。
作為上述式(b-3-1)及式(b-3-2)所表示之化合物之具體例,較佳為下述式(b-3-1-1)~式(b-3-1-2)及下述式(b-3-2-1)~(b-3-2-2)所表示之化合物,更佳為下述式(b-3-1-1)、式(b-3-2-1)或式(b-3-2-2)所表示之化合物。
Figure 02_image031
[化15]
Figure 02_image033
光聚合起始劑之含量相對於油墨組成物所含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.05~10質量%,更佳為0.1~8質量%,進而較佳為1~6質量%。再者,光聚合起始劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上使用。以該量含有光聚合起始劑之油墨組成物可充分維持光硬化時之感光度,並且於塗膜乾燥時不易析出光聚合起始劑之結晶,因此可抑制塗膜物性之劣化。
使光聚合起始劑溶解於油墨組成物中時,較佳為預先溶解於光聚合性化合物中後使用。 使光聚合起始劑溶解於光聚合性化合物時,較佳為藉由一面攪拌光聚合性化合物一面添加光聚合起始劑而使其均勻溶解,以免開始因熱引起之反應。 光聚合起始劑之溶解溫度只要考慮所使用之光聚合起始劑於光聚合性化合物中之溶解性、及光聚合性化合物之熱引起之聚合性而適當調節即可,就不使光聚合性化合物之聚合開始之觀點而言,較佳為10~50℃,更佳為10~40℃,進而較佳為10~30℃。
油墨組成物亦可於無損本發明之效果之範圍內含有發光性粒子、光聚合性化合物、光聚合起始劑以外之其他成分。作為該其他成分,可例舉聚合抑制劑、抗氧化劑、分散劑、調平劑、鏈轉移劑、分散助劑、熱塑性樹脂、敏化劑、光散射性粒子等。
<<聚合抑制劑>> 作為聚合抑制劑,例如可例舉:對甲氧基苯酚、甲酚、第三丁基兒茶酚、3,5-二第三丁基-4-羥基甲苯、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-乙基-6-第三丁基苯酚)、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、4-甲氧基-1-萘酚、4,4'-二烷氧基-2,2'-聯-1-萘酚之類的酚系化合物;對苯二酚、甲基對苯二酚、第三丁基對苯二酚、對苯醌、甲基對苯醌、第三丁基對苯醌、2,5-二苯基苯醌、2-羥基-1,4-萘醌、1,4-萘醌、2,3-二氯-1,4-萘醌、蒽醌、聯苯醌之類的醌系化合物;對苯二胺、4-胺基二苯胺、N,N'-二苯基-對苯二胺、N-異丙基-N'-苯基-對苯二胺、N-(1.3-二甲基丁基)-N'-苯基-對苯二胺、N,N'-二-2-萘基-對苯二胺、二苯胺、N-苯基-β-萘基胺、4,4'-二異丙苯基-二苯胺、4,4'-二辛基-二苯胺之類的胺系化合物;啡噻𠯤、硫代二丙酸二硬脂酯之類的硫醚系化合物;2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基之類的N-氧基化合物;N-亞硝基二苯胺、N-亞硝基苯基萘胺、N-亞硝基二萘胺、對亞硝基苯酚、亞硝基苯、對亞硝基二苯胺、α-亞硝基-β-萘酚、N,N-二甲基-對亞硝基苯胺、對亞硝基二苯胺、對硝酮二甲胺、對硝酮-N,N-二乙胺、N-亞硝基乙醇胺、N-亞硝基-二正丁胺、N-亞硝基-N-正丁基-4-丁醇胺、N-亞硝基-二異丙醇胺、N-亞硝基-N-乙基-4-丁醇胺、5-亞硝基-8-羥基喹啉、N-亞硝基嗎福啉、N-亞硝基-N-苯基羥基胺銨鹽(富士膠片和光純藥股份有限公司製造,「Q-1300」)、亞硝基苯、2,4,6-三-第三丁基硝酮苯、N-亞硝基-N-甲基-對甲苯碸醯胺、N-亞硝基-N-乙基胺基酯、N-亞硝基-N-正丙基胺酯、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、1-亞硝基-2-萘酚-3,6-磺酸鈉、2-亞硝基-1-萘酚-4-磺酸鈉、2-亞硝基-5-甲基胺基苯酚鹽酸鹽、2-亞硝基-5-甲基胺基苯酚鹽酸鹽、Q-1301(富士膠片和光純藥股份有限公司製造)之類的亞硝基系化合物等。 聚合抑制劑之添加量相對於油墨組成物中所含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.01~1.0質量%,更佳為0.02~0.5質量%。
<<抗氧化劑>> 作為抗氧化劑,例如可例舉:新戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯(「IRGANOX1010」)、硫代二伸乙基雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯(「IRGANOX1035」)、3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯(「IRGANOX1076」)、「IRGANOX1135」、「IRGANOX1330」、4,6-雙(辛基硫甲基)-鄰甲酚(「IRGANOX1520L」)、「IRGANOX1726」、「IRGANOX245」、「IRGANOX259」、「IRGANOX3114」、「IRGANOX3790」、「IRGANOX5057」、「IRGANOX565」(以上為BASF股份有限公司製造,IRGANOX為註冊商標);「ADK STAB AO-20」、「ADK STAB AO-30」、「ADK STAB AO-40」、「ADK STAB AO-50」、「ADK STAB AO-60」、「ADK STAB AO-80」(以上為ADEKA股份有限公司製造,ADK STAB為註冊商標);「JP-360」、「JP-308E」、「JPE-10」(以上為城北化學工業股份有限公司製造);「Sumilizer BHT」、「Sumilizer BBM-S」、「Sumilizer GA-80」(以上為住友化學股份有限公司製造,Sumilizer為註冊商標)等。 抗氧化劑之添加量相對於油墨組成物所含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.01~2.0質量%,更佳為0.02~1.0質量%。
<<分散劑>> 分散劑並無特別限定,只要是可提高發光性粒子於油墨組成物中之分散穩定性之化合物即可。分散劑分類為低分子分散劑與高分子分散劑。 本說明書中,「低分子」意指重量平均分子量(Mw)為5,000以下之分子,「高分子」意指重量平均分子量(Mw)超過5,000之分子。再者,本說明書中,「重量平均分子量(Mw)」可採用使用以聚苯乙烯作為標準物質之凝膠滲透層析法(GPC)所測得之值。 作為低分子分散劑,例如可例舉:油酸;磷酸三乙酯、TOP(三辛基膦)、TOPO(三辛基氧化膦)、己基膦酸(HPA)、十四烷基膦酸(TDPA)、辛基次膦酸(OPA)之類的含磷原子之化合物;油胺、辛胺、三辛胺、十六烷基胺之類的含氮原子之化合物;1-癸硫醇、辛硫醇、十二烷硫醇、戊基硫醚之類的含硫原子之化合物等。
另一方面,作為高分子分散劑,例如可例舉:丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、聚胺酯(polyurethane)系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醚系樹脂、苯酚系樹脂、聚矽氧系樹脂、聚脲系樹脂、胺基系樹脂、聚胺系樹脂(聚伸乙基亞胺、聚烯丙胺等)、環氧系樹脂、聚醯亞胺系樹脂;木松香、脂松香(gum rosin)、妥爾油松香之類的天然松香;聚合松香、歧化松香、氫化松香、氧化松香、馬來松香(maleated rosin)之類的改質松香;松香胺、石灰松香、松香環氧烷加成物、松香醇酸加成物、松香改質苯酚之類的松香衍生物等。 再者,作為高分子分散劑之市售品,例如可使用:BYK-Chemie公司製造之Disperbyk(註冊商標)系列、Evonik公司製造之TEGO(註冊商標)Dispers系列、BASF公司製造之EFKA(註冊商標)系列、Lubrizol Japan公司製造之SOLSPERSE(註冊商標)系列、Ajinomoto Fine-Techno公司製造之Ajisper(註冊商標)系列、楠本化成製造之DISPARLON(註冊商標)系列、共榮社化學公司製造之Flowlen系列等。 分散劑之摻合量相對於100質量份發光性粒子,較佳為0.05~10質量份,更佳為0.1~5質量份。
<<調平劑>> 作為調平劑,並無特別限定,於形成發光性粒子之薄膜之情形時,較佳為可減少膜厚不均之化合物。 作為該調平劑,例如可例舉烷基羧酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基磺酸鹽、氟烷基羧酸鹽、氟烷基磷酸鹽、氟烷基磺酸鹽、聚氧乙烯衍生物、氟烷基環氧乙烷衍生物、聚乙二醇衍生物、烷基銨鹽、氟烷基銨鹽類等。
作為調平劑之具體例,例如可例舉:「MEGAFACE F-114」、「MEGAFACE F-251」、「MEGAFACE F-281」、「MEGAFACE F-410」、「MEGAFACE F-430」、「MEGAFACE F-444」、「MEGAFACE F-472SF」、「MEGAFACE F-477」、「MEGAFACE F-510」、「MEGAFACE F-511」、「MEGAFACE F-552」、「MEGAFACE F-553」、「MEGAFACE F-554」、「MEGAFACE F-555」、「MEGAFACE F-556」、「MEGAFACE F-557」、「MEGAFACE F-558」、「MEGAFACE F-559」、「MEGAFACE F-560」、「MEGAFACE F-561」、「MEGAFACE F-562」、「MEGAFACE F-563」、「MEGAFACE F-565」、「MEGAFACE F-567」、「MEGAFACE F-568」、「MEGAFACE F-569」、「MEGAFACE F-570」、「MEGAFACE F-571」、「MEGAFACE R-40」、「MEGAFACE R-41」、「MEGAFACE R-43」、「MEGAFACE R-94」、「MEGAFACE RS-72-K」、「MEGAFACE RS-75」、「MEGAFACE RS-76-E」、「MEGAFACE RS-76-NS」、「MEGAFACE RS-90」、「MEGAFACE EXP.TF-1367」、「MEGAFACE EXP.TF1437」、「MEGAFACE EXP.TF1537」、「MEGAFACE EXP.TF-2066」(以上為DIC股份有限公司製造,MEGAFACE為註冊商標)等。
作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「FTERGENT 100」、「FTERGENT 100C」、「FTERGENT 110」、「FTERGENT 150」、「FTERGENT 150CH」、「FTERGENT 100A-K」、「FTERGENT 300」、「FTERGENT 310」、「FTERGENT 320」、「FTERGENT 400SW」、「FTERGENT 251」、「FTERGENT 215M」、「FTERGENT 212M」、「FTERGENT 215M」、「FTERGENT 250」、「FTERGENT 222F」、「FTERGENT 212D」、「FTX-218」、「FTERGENT 209F」、「FTERGENT 245F」、「FTERGENT 208G」、「FTERGENT 240G」、「FTERGENT 212P」、「FTERGENT 220P」、「FTERGENT 228P」、「DFX-18」、「FTERGENT 601AD」、「FTERGENT 602A」、「FTERGENT 650A」、「FTERGENT 750FM」、「FTX-730FM」、「FTERGENT 730FL」、「FTERGENT 710FS」、「FTERGENT 710FM」、「FTERGENT 710FL」、「FTERGENT 750LL」、「FTX-730LS」、「FTERGENT 730LM」(以上為NEOS股份有限公司製造,FTERGENT為註冊商標)等。
作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「BYK-300」、「BYK-302」、「BYK-306」、「BYK-307」、「BYK-310」、「BYK-315」、「BYK-320」、「BYK-322」、「BYK-323」、「BYK-325」、「BYK-330」、「BYK-331」、「BYK-333」、「BYK-337」、「BYK-340」、「BYK-344」、「BYK-370」、「BYK-375」、「BYK-377」、「BYK-350」、「BYK-352」、「BYK-354」、「BYK-355」、「BYK-356」、「BYK-358N」、「BYK-361N」、「BYK-357」、「BYK-390」、「BYK-392」、「BYK-UV3500」、「BYK-UV3510」、「BYK-UV3570」、「BYK-Silclean3700」(以上為BYK股份有限公司製造)等。
作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「TEGO Rad2100」、「TEGO Rad2011」、「TEGO Rad2200N」、「TEGO Rad2250」、「TEGO Rad2300」、「TEGO Rad2500」、「TEGO Rad2600」、「TEGO Rad2650」、「TEGO Rad2700」、「TEGO Flow300」、「TEGO Flow370」、「TEGO Flow425」、「TEGO Flow ATF2」、「TEGO Flow ZFS460」、「TEGO Glide100」、「TEGO Glide110」、「TEGO Glide130」、「TEGO Glide410」、「TEGO Glide411」、「TEGO Glide415」、「TEGO Glide432」、「TEGO Glide440」、「TEGO Glide450」、「TEGO Glide482」、「TEGO Glide A115」、「TEGO Glide B1484」、「TEGO Glide ZG400」、「TEGO Twin4000」、「TEGO Twin4100」、「TEGO Twin4200」、「TEGO Wet240」、「TEGO Wet250」、「TEGO Wet260」、「TEGO Wet265」、「TEGO Wet270」、「TEGO Wet280」、「TEGO Wet500」、「TEGO Wet505」、「TEGO Wet510」、「TEGO Wet520」、「TEGO Wet KL245」(以上為Evonik Industries股份有限公司製造)等。
作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「FC-4430」、「FC-4432」(以上為日本3M股份有限公司製造)、「Unidyne NS」(以上為大金工業股份有限公司製造,「Unidyne」為註冊商標);「Surflon S-241」、「Surflon S-242」、「Surflon S-243」、「Surflon S-420」、「Surflon S-611」、「Surflon S-651」、「Surflon S-386」(以上為AGC清美化學股份有限公司製造,Surflon為註冊商標)等。
作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「DISPARLON OX-880EF」、「DISPARLON OX-881」、「DISPARLON OX-883」、「DISPARLON OX-77EF」、「DISPARLON OX-710」、「DISPARLON 1922」、「DISPARLON 1927」、「DISPARLON 1958」、「DISPARLON P-410EF」、「DISPARLON P-420」、「DISPARLON P-425」、「DISPARLON PD-7」、「DISPARLON 1970」、「DISPARLON 230」、「DISPARLON LF-1980」、「DISPARLON LF-1982」、「DISPARLON LF-1983」、「DISPARLON LF-1084」、「DISPARLON LF-1985」、「DISPARLON LHP-90」、「DISPARLON LHP-91」、「DISPARLON LHP-95」、「DISPARLON LHP-96」、「DISPARLON OX-715」、「DISPARLON 1930N」、「DISPARLON 1931」、「DISPARLON 1933」、「DISPARLON 1934」、「DISPARLON 1711EF」、「DISPARLON 1751N」、「DISPARLON 1761」、「DISPARLON LS-009」、「DISPARLON LS-001」、「DISPARLON LS-050」(以上為楠本化成股份有限公司製造)等。
作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「PF-151N」、「PF-636」、「PF-6320」、「PF-656」、「PF-6520」、「PF-652-NF」、「PF-3320」(以上為OMNOVA SOLUTIONS公司製造);「Polyflow No.7」、「Polyflow No.50E」、「Polyflow No.50EHF」、「Polyflow No.54N」、「Polyflow No.75」、「Polyflow No.77」、「Polyflow No.85」、「Polyflow No.85HF」、「Polyflow No.90」、「Polyflow No.90D-50」、「Polyflow No.95」、「Polyflow No.99C」、「Polyflow KL-400K」、「Polyflow KL-400HF」、「Polyflow KL-401」、「Polyflow KL-402」、「Polyflow KL-403」、「Polyflow KL-404」、「Polyflow KL-100」、「Polyflow LE-604」、「Polyflow KL-700」、「Flowlen AC-300」、「Flowlen AC-303」、「Flowlen AC-324」、「Flowlen AC-326F」、「Flowlen AC-530」、「Flowlen AC-903」、「Flowlen AC-903HF」、「Flowlen AC-1160」、「Flowlen AC-1190」、「Flowlen AC-2000」、「Flowlen AC-2300C」、「Flowlen AO-82」、「Flowlen AO-98」、「Flowlen AO-108」(以上為共榮社化學股份有限公司製造)等。
又,作為調平劑之其他具體例,例如可例舉:「L-7001」、「L-7002」、「8032ADDITIVE」、「57ADDTIVE」、「L-7064」、「FZ-2110」、「FZ-2105」、「67ADDTIVE」、「8616ADDTIVE」(以上為Dow Toray Silicone股份有限公司製造)等。 調平劑之添加量相對於油墨組成物所含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.005~2質量%,更佳為0.01~0.5質量%。
<<鏈轉移劑>> 鏈轉移劑係以進一步提高油墨組成物與基材之密合性等為目的而使用之成分。 作為鏈轉移劑,例如可例舉:芳香族烴類;氯仿、四氯化碳、四溴化碳、溴三氯甲烷之類的鹵代烴類;辛基硫醇、正丁基硫醇、正戊基硫醇、正十六烷基硫醇、正十四烷基硫醇、正十二烷基硫醇、第三-十四烷基硫醇、第三-十二烷基硫醇之類的硫醇(mercaptan)化合物;己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇雙硫丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫乙酸酯、乙二醇雙硫乙酸酯、乙二醇雙硫丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫乙酸酯、三羥甲基丙烷三硫丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇四硫乙酸酯、新戊四醇四硫丙酸酯、三巰基丙酸三(2-羥基乙基)異氰尿酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基對稱三𠯤、2-(N,N-二丁胺基)-4,6-二巰基對稱三𠯤之類的硫醇(thiol)化合物;二硫化二甲基黃原酸酯、二硫化二乙基黃原酸酯、二硫化二異丙基黃原酸酯、二硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、二硫化四丁基秋蘭姆之類的硫化物化合物;N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙烯基苯胺、五苯基乙烷、α-甲基苯乙烯二聚物、丙烯醛、烯丙醇、異松油烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、雙戊烯等,較佳為2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、硫醇化合物。
作為鏈轉移劑之具體例,例如較佳為下述通式(9-1)~(9-12)所表示之化合物。
Figure 02_image035
Figure 02_image037
式中,R 95表示碳原子數2~18之烷基,該烷基可為直鏈亦可為支鏈,該烷基中之1個以上亞甲基可以氧原子及硫原子彼此不直接鍵結之方式被取代為氧原子、硫原子、-CO-、-OCO-、-COO-或-CH=CH-。 R 96表示碳原子數2~18之伸烷基,該伸烷基中之1個以上亞甲基能以氧原子及硫原子彼此不直接鍵結之方式被取代為氧原子、硫原子、-CO-、-OCO-、-COO-或-CH=CH-。鏈轉移劑之添加量相對於油墨組成物所含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.1~10質量%,更佳為1.0~5質量%。
<<分散助劑>> 作為分散助劑,例如可例舉:鄰苯二甲醯亞胺甲基衍生物、鄰苯二甲醯亞胺磺酸衍生物、鄰苯二甲醯亞胺N-(二烷基胺基)甲基衍生物、鄰苯二甲醯亞胺N-(二烷基胺基烷基)磺醯胺衍生物之類的有機顏料衍生物等。該等分散助劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 <<熱塑性樹脂>> 作為熱塑性樹脂,例如可例舉:胺酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、苯乙烯順丁烯二酸系樹脂、苯乙烯順丁烯二酸酐系樹脂、聚酯丙烯酸酯系樹脂等。 <<敏化劑>> 作為敏化劑,可使用不與光聚合性化合物發生加成反應之胺類。作為該敏化劑,例如可例舉:三甲胺、甲基二甲醇胺、三乙醇胺、對二乙胺基苯乙酮、對二甲胺基苯甲酸乙酯、對二甲胺基苯甲酸異戊酯、N,N-二甲基苄基胺、4,4'-雙(二乙胺基)二苯甲酮等。
<<光散射性粒子>> 光散射性粒子例如較佳為光學上為非活性之無機微粒子。光散射性粒子可使照射至發光層(光轉換層)之來自光源部之光散射。作為構成光散射性粒子之材料,例如可例舉:鎢、鋯、鈦、鉑、鉍、銠、鈀、銀、錫、鉑、金之類的單質金屬;二氧化矽(silica)、硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、滑石、氧化鈦、黏土、高嶺土、硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、鋁白、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋇、氧化鋁、氧化鉍、氧化鋯、氧化鋅之類的金屬氧化物;碳酸鎂、碳酸鋇、次碳酸鉍、碳酸鈣之類的金屬碳酸鹽;氫氧化鋁之類的金屬氫氧化物;鋯酸鋇、鋯酸鈣、鈦酸鈣、鈦酸鋇、鈦酸鍶等複合氧化物、次硝酸鉍之類的金屬鹽等。 其中,作為構成光散射性粒子之材料,就減少洩漏光之效果更優異之觀點而言,較佳為包含選自由氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、碳酸鈣、硫酸鋇及二氧化矽所組成之群中至少1種,更佳為包含選自由氧化鈦、硫酸鋇及碳酸鈣所組成之群中至少一種。
就噴墨印刷時之噴出穩定性之觀點而言,油墨組成物之黏度較佳為2~20 mPa・s之範圍,更佳為5~15 mPa・s之範圍,進而較佳為7~12 mPa・s之範圍。於該情形時,噴出頭之油墨噴出孔中之油墨組成物之彎月形較為穩定,因此容易進行油墨組成物之噴出控制(例如噴出量及噴出時刻之控制)。又,可從油墨噴出孔順利地噴出油墨組成物。再者,油墨組成物之黏度例如可藉由E型黏度計進行測定。 又,油墨組成物之表面張力較佳為適於噴墨印刷法之表面張力。表面張力之具體值較佳為20~40 mN/m之範圍,更佳為25~35 mN/m之範圍。藉由將表面張力設定為上述範圍,可抑制油墨組成物之液滴發生飛行偏移。再者,所謂飛行偏移係指使油墨組成物從油墨噴出孔噴出時油墨組成物之噴附位置相對於目標位置偏移30 μm以上。
如上所述之油墨組成物可使發光性粒子分散於混合有光聚合性化合物及光聚合起始劑等之溶液中而製備。發光性粒子之分散例如可藉由使用球磨機、砂磨機、珠磨機、三輥磨機、塗料調節器、磨碎機、分散攪拌機、超音波等分散機來進行。
<油墨組成物套組> 本發明之另一實施方式為油墨組成物套組。一實施方式之油墨組成物套組具備上述實施方式之油墨組成物。油墨組成物套組可除上述實施方式之油墨組成物(發光性油墨組成物)以外,還具備不含發光性粒子之油墨組成物(非發光性油墨組成物)。非發光性油墨組成物例如為硬化性油墨組成物。非發光性油墨組成物可為先前公知之油墨組成物,亦可為除不含發光性粒子以外,與上述實施方式之油墨組成物(發光性油墨組成物)相同之組成。
非發光性油墨組成物由於不含發光性粒子,故於使光入射至由非發光性油墨組成物所形成之像素部(包含非發光性油墨組成物之硬化物之像素部)之情形時,從像素部出射之光具有與入射光大致相同之波長。因此,非發光性油墨組成物適宜用以形成與來自光源之光同色之像素部。例如,於來自光源之光為具有420~480 nm之範圍之波長之光(藍色光)之情形時,由非發光性油墨組成物所形成之像素部可成為藍色像素部。
非發光性油墨組成物較佳為含有光散射性粒子。於非發光性油墨組成物含有光散射性粒子之情形時,藉由由該非發光性油墨組成物所形成之像素部,可使入射至像素部之光散射,藉此,可減小來自像素部之出射光於視角下之光強度差。
本發明之發光性粒子分散體進而亦適於光轉換膜用途。作為使本發明之發光性粒子分散體載持於基板上時之方法,可例舉:旋轉塗佈、模塗、擠壓塗佈、輥式塗佈、線棒塗佈、凹版塗佈、噴霧塗佈、浸漬、噴墨法、印刷法等。又,塗佈時,亦可於發光性粒子分散體中添加有機溶劑。作為有機溶劑,可例舉烴系溶劑、鹵代烴系溶劑、醚系溶劑、醇系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、非質子性溶劑,就發光性粒子之穩定性之觀點而言,較佳為烴系溶劑、鹵代烴系溶劑、酯系溶劑。作為有機溶劑,具體而言,可例舉甲苯、己烷、庚烷、環己烷、甲基環己烷。其等可單獨使用,亦可組合使用,只要考慮其蒸氣壓與含有發光性粒子之組成物之溶解性,適當選擇即可。作為使所添加之有機溶劑揮發之方法,可使用自然乾燥、加熱乾燥、減壓乾燥、減壓加熱乾燥。膜之膜厚可根據用途適當調整,例如較佳為0.1 μm以上且10 mm以下,尤佳為1 μm以上且1 mm以下。
作為使本發明之發光性粒子分散體載持於基板上時之基板之形狀,除平板以外,亦可具有曲面作為構成部分。構成基板之材料不論有機材料、無機材料均可使用。關於作為基板之材料的有機材料,例如可例舉:聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚芳酯、聚碸、三乙醯纖維素、纖維素、聚醚醚酮等,又,作為無機材料,例如可例舉矽、玻璃、方解石等。
於使本發明之發光性粒子分散體載持於基板上進行聚合時,較理想為迅速進行聚合,因此較佳為藉由照射紫外線或電子束等活性能量線進行聚合之方法。照射時之溫度較佳為在保持本發明之發光性粒子之粒子形狀之溫度範圍內。於欲藉由光聚合來製造膜之情形時,就避免誘發非預期之熱聚合之層面而言,亦較佳為於儘可能接近室溫之溫度、即典型為在25℃之溫度聚合。活性能量線之強度較佳為0.1 mW/cm 2以上且2.0 W/cm 2以下。於強度未達0.1 mW/cm 2之情形時,為完成光聚合需要大量時間,生產性變差,於高於2.0 W/cm 2之情形時,有發光性粒子或發光性粒子分散體劣化之風險。
藉由聚合所獲得之以本發明之發光性粒子分散體作為形成材料之光轉換膜亦可以減少初期之特性變化,表現穩定之特性為目的而實施熱處理。熱處理溫度較佳為50~250℃之範圍,熱處理時間較佳為30秒~12小時之範圍。
藉由此種方法所製造之以本發明之發光性粒子分散體作為形成材料之光轉換膜可從基板剝離後以單獨體使用,亦可不剝離而使用。又,可積層所獲得之光轉換膜,亦可貼合於其他基板而使用。
於將以本發明之發光性粒子分散體作為形成材料之光轉換膜用於積層結構體之情形時,積層結構體例如亦可具有基板、障壁層、光散射層等任意層。作為構成基板之材料,例如可例舉上述者。作為積層結構體之構成例,例如可例舉於2片基板間夾持有以本發明之發光性粒子分散體作為形成材料之光轉換膜之結構。於該情形時,為了保護以發光性粒子分散體作為形成材料之光轉換膜免受空氣中之水分或氧影響,亦可藉由密封材將基板間之外周部密封。又,作為障壁層,例如可例舉聚對苯二甲酸乙二酯、玻璃。為了使光均勻地散射,亦可具有光散射層。作為光散射層,例如可例舉含有上述光散射粒子之層及光擴散膜。圖1係示意性表示本實施方式之積層結構體之構成之剖面圖。圖1中,為了避免圖式變得繁雜,省略表示剖面之剖面線之記載。積層結構體50於第1基板51及第2基板52之間夾持有本實施方式之光轉換膜54。光學膜54係以含有光散射粒子541及發光性粒子542之發光性粒子分散體作為形成材料而形成,光散射粒子541及發光性粒子542均勻地分散於光轉換膜中。光轉換膜54被由密封材所形成之密封層53密封。
包含本發明之發光性粒子之積層結構體適於發光裝置用途。作為發光裝置之構成例,例如可例舉具有稜鏡片材、導光板、包含本發明之發光性粒子之積層結構體及光源之結構。作為光源,例如可例舉發光二極體、雷射、電場發光裝置。
包含本發明之發光性粒子之積層結構體較佳為用作顯示器用波長轉換構件。作為用作波長轉換構件之情形時之構成例,例如可例舉將於2片障壁層之間密封有以含有本發明之發光性粒子之組成物作為形成材料之光轉換膜的積層結構體設置於導光板上之結構。於此情形時,藉由使來自設置於導光板側面之發光二極體之藍色光通過上述積層結構體,可轉換成綠色光或紅色光,可用作顯示器用背光源。
<光轉換層、濾色器及發光元件> 本發明之另一實施方式係光轉換層、濾色器及發光元件。以下,參照圖式,對使用上述實施方式之油墨組成物或油墨組成物套組所獲得之光轉換層及濾色器之詳細情況進行說明。其中,以下之實施方式係油墨組成物含有光散射性粒子之情形時之實施方式。再者,以下說明中,對相同或相當之要素使用相同符號,省略重複之說明。
圖2係一實施方式之濾色器之示意剖面圖。如圖2所示,濾色器100具備基材40及設置於基材40上之光轉換層30。光轉換層30具備複數個像素部10及遮光部20。
光轉換層30具有第1像素部10a、第2像素部10b、及第3像素部10c作為像素部10。第1像素部10a、第2像素部10b、及第3像素部10c按此順序重複排列成格子狀。遮光部20設置於相鄰之像素部之間,即第1像素部10a與第2像素部10b之間、第2像素部10b與第3像素部10c之間、第3像素部10c與第1像素部10a之間。換言之,該等相鄰之像素部之間藉由遮光部20而分開。
第1像素部10a及第2像素部10b分別為包含上述實施方式之油墨組成物之硬化物的發光性之像素部(發光性像素部)。圖1所示之硬化物含有發光性粒子、硬化成分及光散射性粒子。第1像素部10a包含第1硬化成分13a、以及分別分散於第1硬化成分13a中之第1發光性粒子11a及第1光散射性粒子12a。同樣,第2像素部10b包含第2硬化成分13b以及分別分散於第2硬化成分13b中之第2發光性粒子11b及第2光散射性粒子12b。硬化成分係藉由光聚合性化合物之聚合而獲得之成分,包含光聚合性化合物之聚合物。硬化成分中,除上述聚合物以外,亦可含有油墨組成物中所含之有機溶劑以外之成分。第1像素部10a及第2像素部10b中,第1硬化成分13a與第2硬化成分13b可相同亦可不同,第1光散射性粒子12a與第2光散射性粒子12b可相同亦可不同。
第1發光性粒子11a係紅色發光性之奈米結晶粒子,其吸收420~480 nm之範圍之波長之光,發出於605~665 nm之範圍具有發光峰波長之光。即,第1像素部10a可改稱為用以將藍色光轉換成紅色光之紅色像素部。又,第2發光性粒子11b係綠色發光性之奈米結晶粒子,其吸收420~480 nm之範圍之波長之光,發出於500~560 nm之範圍具有發光峰波長之光。即,第2像素部10b可改稱為用以將藍色光轉換成綠色光之綠色像素部。
就提高外部量子效率之效果更優異之觀點及獲得優異之發光強度之觀點而言,發光性像素部中之發光性粒子之含量以發光性油墨組成物之硬化物之總質量為基準,較佳為1質量%以上、2質量%以上、或3質量%以上。就像素部之可靠性優異之觀點及獲得優異之發光強度之觀點而言,發光性粒子之含量以發光性油墨組成物之硬化物之總質量作為基準,較佳為15質量%以下、10質量%以下、或7質量%以下。
就提高外部量子效率之效果更優異之觀點而言,發光性像素部中之光散射性粒子之含量以發光性油墨組成物之硬化物之總質量為基準,可為0.1質量%以上、1質量%以上或3質量%以上。就提高外部量子效率之效果更優異之觀點及像素部之可靠性優異之觀點而言,光散射性粒子之含量以發光性油墨組成物之硬化物之總質量為基準,可為30質量%以下、25質量%以下、20質量份%以下、15質量份%以下或10質量%以下。
第3像素部10c係包含上述非發光性油墨組成物之硬化物之非發光性之像素部(非發光性像素部)。硬化物不含發光性粒子,且含有光散射性粒子及硬化成分。即,第3像素部10c包含第3硬化成分13c及分散於第3硬化成分13c中之第3光散射性粒子12c。第3硬化成分13c係例如藉由聚合性化合物之聚合所獲得之成分,包含聚合性化合物之聚合物。第3光散射性粒子12c與第1光散射性粒子12a及第2光散射性粒子12b可相同亦可不同。
第3像素部10c例如對於420~480 nm之範圍之波長之光具有30%以上之穿透率。因此,於使用發出420~480 nm之範圍之波長之光之光源之情形時,第3像素部10c作為藍色像素部發揮功能。再者,第3像素部10c之穿透率可藉由顯微分光裝置進行測定。
就可進一步減小視角下之光強度差之觀點而言,非發光性像素部中之光散射性粒子之含量以非發光性油墨組成物之硬化物之總質量作為基準,可為1質量%以上,可為5質量%以上,亦可為10質量%以上。就可進一步減少光反射之觀點而言,光散射性粒子之含量以非發光性油墨組成物之硬化物之總質量作為基準,可為80質量%以下,可為75質量%以下,亦可為70質量%以下。
像素部(第1像素部10a、第2像素部10b及第3像素部10c)之厚度例如可為1 μm以上,可為2 μm以上,亦可為3 μm以上。像素部(第1像素部10a、第2像素部10b及第3像素部10c)之厚度例如可為30 μm以下,可為20 μm以下,亦可為15 μm以下。
遮光部20係以將相鄰之像素部分開來防止混色及防止來自光源之光洩漏為目的而設置的所謂黑矩陣。構成遮光部20之材料並無特別限定,除鉻等金屬以外,可使用黏合劑聚合物中含有碳微粒子、金屬氧化物、無機顏料、有機顏料等遮光性粒子之樹脂組成物之硬化物等。作為此處所使用之黏合劑聚合物,可使用聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、明膠、酪蛋白、纖維素等樹脂之1種或2種以上之混合物、感光性樹脂、O/W乳液型樹脂組成物(例如使反應性聚矽氧乳液化而成者)等。遮光部20之厚度例如可為0.5 μm以上,可為10 μm以下。
基材40係具有透光性之透明基材,例如可使用石英玻璃、Pyrex(註冊商標)玻璃、合成石英板等透明之玻璃基板、透明樹脂膜、光學用樹脂膜等透明之可撓性基材等。該等中,較佳為使用玻璃中不含鹼成分之無鹼玻璃所構成之玻璃基板。具體而言,較佳為康寧公司製造之「7059 glass」、「1737 glass」、「Eagle 200」及「Eagle XG」、旭硝子公司製造之「AN100」、日本電氣硝子公司製造之「OA-10G」及「OA-11」。其等係熱膨脹率較小之素材,尺寸穩定性及高溫加熱處理中之作業性優異。
以上之具備光轉換層30之濾色器100適宜用於使用發出420~480 nm之範圍之波長之光之光源的情形。
濾色器100例如可藉由如下方式製造,即,於基材40上圖案狀地形成遮光部20後,在基材40上之藉由遮光部20所劃分之像素部形成區域形成像素部10。像素部10可藉由具備下述步驟之方法來形成:藉由噴墨方式使油墨組成物(噴墨油墨)選擇性附著於基材40上之像素部形成區域;及對油墨組成物照射活性能量線(例如紫外線),使油墨組成物硬化而獲得發光性像素部。藉由使用上述發光性油墨組成物作為油墨組成物,可獲得發光性像素部,藉由使用非發光性油墨組成物作為油墨組成物,可獲得非發光性像素部。
作為形成遮光部20之方法,可例舉:於基材40之一面側之作為複數個像素部間之邊界的區域形成鉻等之金屬薄膜、或含有遮光性粒子之樹脂組成物之薄膜,使該薄膜圖案化之方法等。金屬薄膜例如可藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等而形成,含有遮光性粒子之樹脂組成物之薄膜例如可藉由塗佈、印刷等方法而形成。作為進行圖案化之方法,可例舉光微影法等。
作為噴墨方式,可例舉使用電熱轉換體作為能量產生元件之氣泡噴墨(註冊商標)方式、或使用壓電元件之壓電噴墨方式等。
油墨組成物之硬化例如可使用水銀燈、金屬鹵化物燈、氙氣燈、LED等。照射光之波長例如可為200 nm以上,可為440 nm以下。曝光量例如可為10 mJ/cm 2以上,可為4000 mJ/cm 2以下。
例如,光轉換層亦可除第3像素部10c以外,具備包含含有藍色發光性之奈米結晶粒子之發光性油墨組成物之硬化物的像素部(藍色像素部),或以此代替第3像素部10c。又,光轉換層亦可具備發出紅、綠、藍以外之其他顏色之光的包含含有奈米結晶粒子之發光性油墨組成物之硬化物之像素部(例如黃色像素部)。於該等情形時,光轉換層之各像素部所含有之發光性粒子各者較佳為於相同之波長區域具有吸收極大波長。
又,光轉換層之像素部之至少一部分亦可為包含含有發光性粒子以外之顏料之組成物之硬化物者。
又,濾色器亦可於遮光部之圖案上具備寬度小於遮光部之由具有撥油墨性之材料所構成之撥油墨層。又,亦可不設置撥油墨層,而於包含像素部形成區域之區域,在以滿塗佈狀形成作為潤濕性可變層之含光觸媒層之後,介隔光罩對該含光觸媒層照射光進行曝光,選擇性增大像素部形成區域之親油墨性。作為光觸媒,可例舉氧化鈦、氧化鋅等。
又,濾色器亦可於基材與像素部之間具備包含羥丙基纖維素、聚乙烯醇、明膠等之油墨接受層。
又,濾色器亦可於像素部上具備保護層。該保護層係為了使濾色器平坦化,並且防止像素部所含有之成分、或像素部所含有之成分及含光觸媒層所含有之成分向液晶層之溶出而設置。構成保護層之材料可使用作為公知之濾色器用保護層使用者。
又,濾色器及光轉換層之製造中,亦可藉由光微影方式而非噴墨方式來形成像素部。於此情形時,首先於基材呈層狀塗敷油墨組成物,形成油墨組成物層。繼而,於呈圖案狀曝光油墨組成物層後,使用顯影液進行顯影。如此,形成由油墨組成物之硬化物所構成之像素部。顯影液由於通常為鹼性,故使用鹼可溶性材料作為油墨組成物之材料。但是,就材料之使用效率之觀點而言,噴墨方式優於光微影方式。其原因在於,光微影方式在其原理上,去除材料之大約2/3以上,會造成材料浪費。因此,本實施方式中較佳為使用噴墨油墨藉由噴墨方式形成像素部。
又,本實施方式之光轉換層之像素部中,除上述發光性粒子以外,還可進而含有與發光性粒子之發光色大致同色之顏料。為了使像素部含有顏料,亦可使油墨組成物含有顏料。
又,亦可將本實施方式之光轉換層中之紅色像素部(R)、綠色像素部(G)、及藍色像素部(B)中之1種或2種發光性像素部作為不含發光性粒子而含有色材之像素部。作為此處可使用之色材,可使用公知之色材,例如作為用於紅色像素部(R)之色材,可例舉吡咯并吡咯二酮顏料及/或陰離子性紅色有機染料。作為用於綠色像素部(G)之色材,可例舉選自由鹵化銅酞菁顏料、酞菁系綠色染料、酞菁系藍色染料與偶氮系黃色有機染料之混合物所組成之群中至少1種。作為用於藍色像素部(B)之色材,可例舉ε型銅酞菁顏料及/或陽離子性藍色有機染料。關於該等色材之使用量,於使其含有於光轉換層之情形時,就可防止穿透率降低之觀點而言,較佳為以像素部(油墨組成物之硬化物)之總質量作為基準為1~5質量%。
上述濾色器可用於作為發光元件之有機EL元件(OLED)、液晶顯示元件等濾色器。本發明中,尤其作為有機EL元件(OLED)有用,以下對有機EL元件之構成進行簡單說明。
作為有機EL元件之發光元件係於基板上具有以像素為單位劃分之有機EL光源部,且於該有機EL光源部之上部配設濾色器而成的發光元件,上述濾色器將從該有機EL光源部發出之藍色光轉換成紅色(R)、綠色(G)。以像素為單位劃分之有機EL光源部亦可與有機EL發光構件一同具有填充層及保護層。
該發光元件可將從有機EL光源部(EL層)發出之光利用上述濾色器進行吸收及再放出或使上述光穿透,從上基板側以紅色光、綠色光、藍色光之形式提取至外部。 [實施例]
以下,例舉實施例對本發明進行具體說明,但本發明並不限定於該等。再者,若無特別說明,「份」及「%」為質量基準。
[聚合物B之合成] <合成例1> 於反應容器中加入12羥基硬脂酸15份、ε-己內酯285份、及作為觸媒之氧化單丁基錫0.05份,用氮氣進行置換後,於120℃加熱攪拌4小時,獲得聚酯中間物。其次,於反應容器中,於160℃攪拌聚烯丙胺10%水溶液(日東紡股份有限公司製造之「PAA-1LV」,數量平均分子量約3,000)100份,使用分離裝置將水蒸餾去除,並且於其中加入將聚酯中間物200份升溫至160℃所得者,於160℃進行2小時反應,獲得接枝共聚物B4。藉由下述條件之凝膠滲透層析(GPC)測定而求出所獲得之聚合物之重量平均分子量(Mw),結果以聚苯乙烯標準計為44,000,於常溫為淡黃色固體。
<合成例2> 於反應容器中混合聚伸乙基亞胺(日本觸媒股份有限公司製造之「Epomin SP-018」)6份、ε-己內酯60份、δ-戊內酯40份、12羥基硬脂酸15份、二月桂酸二丁基錫0.05份,於170℃進行5小時反應,獲得接枝共聚物B5。藉由下述條件之凝膠滲透層析(GPC)測定而求出所獲得之聚合物之重量平均分子量(Mw),結果以聚苯乙烯標準計為25,000,於常溫為褐色液體。 [使用GPC之重量平均分子量(Mw)之測定條件] 於N,N-二甲基甲醯胺中以成為10 mmol/L之濃度之方式溶解溴化鋰,將所得液體作為溶析液,藉由凝膠滲透層析(GPC)測定[Tosoh股份有限公司製造,GPC裝置(HLC-8220GPC),Tosoh股份有限公司製造之管柱(TSK-GEL super AWM-H×2根),流速:0.6 mL/min],使用聚苯乙烯作為標準物質進行測定。
<實施例1> [發光性粒子分散體之製備] (步驟S1) 首先,將0.12 g碳酸銫、5 mL之1-十八烯及0.5 mL之油酸進行混合而獲得混合液。其次,將該混合液於120℃減壓乾燥30分鐘後,於氬氣環境下以150℃進行加熱。藉此,獲得銫-油酸溶液。
另一方面,將0.1 g溴化鉛(II)、7.5 mL之1-十八烯及0.75 mL之油酸進行混合而獲得混合液。其次,將該混合液於90℃減壓乾燥10分鐘後,於氬氣環境下向混合液中添加0.75 mL之3-胺基丙基三乙氧基矽烷(APTES)。其後,進一步進行20分鐘減壓乾燥後,於氬氣環境下以140℃進行加熱。
其後,於150℃向上述含溴化鉛(II)之混合液中添加0.75 mL之上述銫-油酸溶液,加熱攪拌5秒,藉此進行反應後,用冰浴進行冷卻。繼而,添加60 mL之乙酸甲酯。將所獲得之懸濁液進行離心分離(10,000轉/分鐘、1分鐘)後,去除上清液,藉此獲得含前驅物粒子P1之固形物。再者,構成前驅物粒子P1之奈米結晶為鈣鈦礦型三溴化鉛銫結晶,藉由掃描穿透電子顯微鏡觀察進行分析,結果其平均粒徑為10 nm。
(步驟S2) 將作為聚合物B之具有下述式(B6)所表示之結構之嵌段共聚物(S2VP,Polymer Source.公司製造)800 mg添加至甲苯80 mL中,於60℃加熱使其溶解。於含上述前驅物粒子P1之固形物中,添加溶解有嵌段共聚物之甲苯80 mL,攪拌15分鐘後進行離心分離,回收上清液,藉此獲得含有前驅物粒子及嵌段共聚物之甲苯分散液。
Figure 02_image039
(步驟S3) 相對於上述甲苯分散液2 mL,添加下述式(C4)所表示之化合物(MS-51,Colcoat股份有限公司製造,式(C4)中之m之平均值為4)10 μL,攪拌5分鐘,繼而,進而添加離子交換水5 μL,攪拌2小時。
Figure 02_image041
於9,000轉/分鐘、5分鐘之條件對所獲得之溶液進行離心分離後,回收上清液2 mL,藉此獲得發光性粒子分散於甲苯中而成之發光性粒子分散體1。針對分散於發光性粒子分散體中之發光性粒子,使用動態光散射式Nanotrac粒度分佈計測定平均粒徑,結果為109 nm。針對上述發光性粒子,藉由使用掃描穿透電子顯微鏡之能量分散型X射線分析法(STEM-EDS)評價元素分佈,將結果示於圖3。如圖3所示,確認到發光性粒子之表面層含有Si。又,測定該表面層之厚度,結果為約4 nm。
<實施例2> 於步驟S1中,進而添加3-巰基丙基三乙氧基矽烷(MPTES)0.15 mL,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體2。
<實施例3> 於步驟S1中,進而添加3-三乙氧基矽基丙基琥珀酸酐(SAPTES)0.15 mL,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體3。
<實施例4> 於步驟S2中,添加「EFKA(註冊商標)PX4701」(BASF Japan股份有限公司製造)代替S2VP作為聚合物B,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體4。上述EFKA PX4701係含有乙烯基吡啶作為鹼性之第一結構單元,且含有聚乙二醇結構作為親溶劑性之第二結構單元的嵌段共聚物。
<實施例5> 於步驟S2中,添加合成例1中所合成之聚合物B4代替S2VP作為聚合物B,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體5。
<實施例6> 於步驟S2中,添加合成例2中所合成之聚合物B5代替S2VP作為聚合物B,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體6。
<比較例1> 於步驟S2中,不添加聚合物B,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體7。
<比較例2> 於步驟S3中,不添加式(C4)所表示之化合物及離子交換水,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體8。
<比較例3> 於步驟S2中不添加聚合物B,於步驟S3中不添加式(C4)所表示之化合物及離子交換水,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體9。
<比較例4> 於步驟S1中,添加油胺代替3-胺基丙基三乙氧基矽烷,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體10。
<比較例5> 於步驟S1中添加油胺代替3-胺基丙基三乙氧基矽烷,於步驟S2中不添加聚合物B,於步驟S3中不添加式(C4)所表示之化合物及離子交換水,除此以外,藉由與實施例1相同之方式製備發光性粒子分散體11。
下述表1中,關於所獲得之發光性粒子分散體1~11,顯示半導體奈米結晶組成、所使用之矽烷化合物A、聚合物B、矽烷化合物C。
[表1]
   發光性粒子分散體 發光粒子 半導體奈米結晶組成 矽烷化合物A 聚合物B 矽烷化合物C
實施例1 1 X-1 CsPbBr 3 APTES S2VP MS-51
實施例2 2 X-2 CsPbBr 3 APTES MPTES S2VP MS-51
實施例3 3 X-3 CsPbBr 3 APTES SAPTES S2VP MS-51
實施例4 4 X-4 CsPbBr 3 APTES PX4701 MS-51
實施例5 5 X-5 CsPbBr 3 APTES 聚合物B4 MS-51
實施例6 6 X-6 CsPbBr 3 APTES 聚合物B5 MS-51
比較例1 7 X-7 CsPbBr 3 APTES MS-51
比較例2 8 X-8 CsPbBr 3 APTES S2VP
比較例3 9 X-9 CsPbBr 3 APTES MS-51
比較例4 10 X-10 CsPbBr 3 S2VP MS-51
比較例5 11 X-11 CsPbBr 3
[分散性之評價] 針對實施例及比較例之各發光性粒子分散體,目視確認剛進行步驟S3之離心分離後及保管1週後該分散體之顏色及狀態。將結果示於表1。評價基準如下所述。再者,比較例1之評價為C,發光性粒子因離心分離而沈澱,認為於離心分離後之上清液中實質上不存在發光性粒子,因此未進行其後之評價。 A:剛進行步驟S3之離心分離後及保管1週後均著色為黃綠色,保管1週後亦未確認到沈澱。 B:剛進行步驟S3之離心分離後著色為黃綠色,但保管1週後變化成無色,產生了沈澱。 C:剛進行步驟S3之離心分離後為無色。
[初期之量子產率之測定] 針對實施例及比較例之各發光性粒子分散體,使用絕對PL量子產率測定裝置(濱松光子股份有限公司製造,「Quantaurus-QY」)測定初期之量子產率QY 0。將結果示於表1。
[對乙醇之穩定性之評價] 如上所述,鈣鈦礦型半導體奈米結晶對於水等極性溶劑容易不穩定化,因此有導致量子產率降低之虞。因此,使用乙醇作為極性溶劑,評價分散於發光性粒子分散體中之發光性粒子對極性溶劑之穩定性。相對於實施例及比較例之各發光性粒子分散體,以成為10體積%之方式添加乙醇,攪拌均勻後,以與上述相同之方式測定乙醇添加後之量子產率QY 1。乙醇添加前後之量子產率保持率(%)藉由以下之式(1)而算出。將結果示於表2。 乙醇添加前後之量子產率保持率(%)=QY 1/QY 0×100…(1)
[對加熱之穩定性之評價] 藉由使用蒸發器使實施例及比較例之各發光性粒子分散體中之甲苯揮發,以固體之形式回收各發光性粒子,測定初期之量子產率QY 2。進而,測定於100℃加熱1小時後之量子產率QY 3。加熱前後之量子產率保持率(%)藉由以下之式(2)而算出。將結果示於表2。 加熱前後之量子產率保持率(%)=QY 3/QY 2×100…(2)
[表2]
   發光性粒子分散體    分散性 初期之量子產率 (%) 量子產率保持率(%)
乙醇 添加 加熱
實施例1 1 A 81 100 78
實施例2 2 A 71 100 70
實施例3 3 A 81 100 78
實施例4 4 A 72 95 75
實施例5 5 A 82 100 80
實施例6 6 A 80 100 73
比較例1 7 C - - -
比較例2 8 A 65 82 45
比較例3 9 A 57 81 47
比較例4 10 A 74 38 41
比較例5 11 A 46 13 15
如表2所示,與比較例1~5相比,實施例1~6之發光性粒子分散體對溶劑之分散性及分散穩定性優異。又,由於初期之量子產率較高,故可獲得良好之發光強度。進而,對極性溶劑即乙醇之穩定性及耐熱性優異。
<實施例7> [含有發光性粒子之膜之製造] 將實施例1中所製備之發光性粒子分散體1 2 mL與己烷4 mL混合,以4,000 rpm對所獲得之懸濁液進行1分鐘離心分離。藉由去除上清液,獲得含有發光性粒子之固形物(X-1)。
於截止波長500 nm以下之光之無塵室內,向具備攪拌棒之玻璃製小瓶中加入Light acrylate IB-XA(共榮社化學公司製造)26.7質量份、Light acrylate DCP-A(共榮社化學公司製造)50質量份、MIRAMER M-3130(MIWON Specialty Chemical公司製造)20質量份及Omnirad TPO(IGM Resin公司製造)3質量份,於室溫進行攪拌使其溶解。加入含有發光性粒子之固形物(X-1)0.3質量份,於室溫進行攪拌使其溶解,利用膜濾器(孔徑0.50 μm)進行過濾,藉此製備發光性粒子分散體12。利用膜濾器(孔徑0.50 μm)對所獲得之發光性粒子分散體12進行過濾。將所獲得之過濾後之發光性粒子分散體滴加至附50 μm隔片之玻璃基板EagleXG(康寧公司製造),重疊另一片玻璃基板EagleXG,於氮氣環境下,以累計光量成為10 J/cm 2之方式照射主波長為395 nm之UV光,藉此製造含有發光性粒子之厚度50 μm之膜。
[耐熱性之評價] 針對所獲得之含有發光性粒子之各膜,於遮光下在空氣中以80℃、50%RH加熱5小時。測定加熱前後之膜之絕對量子產率(PLQY),求出加熱後PLQY保持率(%)。加熱後PLQY保持率(%)藉由下述式(3)而算出。 加熱後PLQY保持率(%)=(加熱後之膜之PLQY)/(加熱前之膜之PLQY)×100…(3)
[耐光性之評價] 針對所獲得之含有發光性粒子之各膜,使用耐光性試驗機(CCS公司製造),於空氣中,在載台溫度30℃以60 mW/cm 2照射峰發光波長450 nm之藍色光2小時。測定光照射前後之膜之絕對量子產率(PLQY),求出光照射後PLQY保持率(%)。光照射後PLQY保持率(%)藉由下述式(4)而算出。 光照射後PLQY保持率(%)=(光照射後之膜之PLQY)/(光照射前之膜之PLQY)×100…(4) 針對所獲得之含有發光性粒子之各膜,將加熱後PLQY保持率(%)及光照射後PLQY保持率(%)示於下述表3。
<實施例8~12及比較例6~9> 將發光性粒子分散體1變更為下述表2所示之發光性粒子分散體,除此以外,於與發光性粒子分散體12之製備相同之條件,獲得實施例8~12之發光性粒子分散體12~17及比較例6~9之發光性粒子分散體18~21。 使用所製備之發光性粒子分散體,與實施例7同樣地製作膜,進行絕對量子產率及絕對量子產率保持率(%)之評價。將結果示於表3。
[表3]
   發光性粒子分散體 發光粒子 加熱後 PLQY保持率 光照射後 PLQY保持率
實施例7 12 X-1 83% 78%
實施例8 13 X-2 81% 75%
實施例9 14 X-3 85% 75%
實施例10 15 X-4 79% 74%
實施例11 16 X-5 86% 82%
實施例12 17 X-6 80% 78%
比較例6 18 X-8 45% 37%
比較例7 19 X-9 36% 29%
比較例8 20 X-10 30% 21%
比較例9 21 X-11 27% 12%
如實施例7~12所示,含有本發明之發光性粒子之膜與比較例6至比較例9所示之含有發光性粒子之膜相比,加熱後PLQY保持率(%)及光照射後PLQY保持率(%)均較高,因此可知對於水分、光及熱之穩定性較高。推定其原因在於,本發明之發光性粒子不易發生粒子彼此之凝聚,因此於形成膜之情形時,凹凸變少,可能與水分子或氧自由基接觸之表面積較小,不易發生劣化。
<實施例13> [光散射粒子分散液1之製備] 於填滿氮氣之容器內,將氧化鈦(石原產業股份有限公司製造之「CR60-2」)10.0質量份、高分子分散劑「Efka PX4701」(胺值:40.0 mgKOH/g,BASF Japan股份有限公司製造)1.0質量份、及丙烯酸苯氧基乙酯(Lightester PO-A,共榮社化學股份有限公司製造)14.0質量份進行混合。進而,於所獲得之摻合物中加入氧化鋯珠(直徑:1.25 mm),塞緊上述容器,使用塗料調節器振盪2小時而進行摻合物之分散處理,藉此獲得光擴散粒子分散體1。分散處理後之光擴散粒子之平均粒徑係使用NANOTRAC WAVE II進行測定,結果為0.245 μm。
[含有發光性粒子之光轉換層之製造] 於截止波長500 nm以下之光之無塵室內,向具備攪拌棒之玻璃製小瓶中加入Light acrylate IB-XA(共榮社化學公司製造)58.5質量份、Lightester 1,6HX(共榮社化學公司製造)29.5質量份及Omnirad TPO(IGM Resin公司製造)3質量份,於室溫進行攪拌使其溶解。其次,加入1.5質量份之含有發光性粒子之固形物(X-1),於室溫進行攪拌使其溶解。進而,加入8質量份之光散射粒子分散液1,進行攪拌使其成為均勻溶液,利用膜濾器(孔徑0.6 μm)進行過濾,藉此製備發光性粒子分散體22。
將本發明之發光性粒子分散體22以乾燥後之膜厚成為10 μm之方式利用旋轉塗佈機於大氣中塗佈於玻璃基板上。於氮氣環境下,藉由使用主波長395 nm之LED燈之UV照射裝置,以累計光量成為10 J/cm 2之方式對塗佈膜照射UV使其硬化之後,於氧濃度1體積%以下之手套箱中以180℃加熱30分鐘,於玻璃基板上形成由該分散體之硬化物所構成之光轉換層。以如下方式對外部量子效率保持率進行評價。
[外部量子效率(EQE)之評價] 於作為面發光光源之CCS股份有限公司公司製造之藍色LED(峰發光波長:450 nm)之上方設置積分球,於該積分球連接大塚電子股份有限公司製造之輻射分光光度計(商品名「MCPD-9800」)。其次,於藍色LED與積分球之間插入上述評價用試樣1,使藍色LED點亮,利用輻射分光光度計測定所觀測到之光譜及各波長下之照度。根據所獲得之光譜及照度,以如下方式求出外部量子效率(EQE)。
外部量子效率係表示入射至光轉換層之光(光子)中以何種程度之比率作為螢光輻射至觀測者側的值。因此,若該值較大,則表示光轉換層之發光特性優異,為重要之評價指標。外部量子效率(EQE)係藉由以下式(5)而算出。 EQE[%]=P2/E(Blue)×100…(5) 式中,E(Blue)表示380~490 nm之波長區域之「照度×波長÷hc」之合計值,P2表示500~650 nm之波長區域之「照度×波長÷hc」之合計值,其等係相當於所觀測到之光子數之值。再者,h表示普朗克常數,c表示光速。
[耐熱性之評價] 針對所獲得之光轉換層,於遮光下,在空氣中以80℃、50%RH加熱100小時。測定加熱前後之光轉換層之外部量子效率(EQE),求出加熱後EQE保持率(%)。加熱後EQE保持率(%)係藉由下述式(6)而算出。 加熱後EQE保持率(%)=(加熱後之光轉換層之EQE)/(加熱前之光轉換層之EQE)×100…(6)
[耐光性之評價] 針對所獲得之光轉換層,使用耐光性試驗機(CCS公司製造),於空氣中,在載台溫度30℃之條件以100 mW/cm 2照射峰發光波長450 nm之藍色光100小時。測定光照射前後之光轉換層之外部量子效率(EQE),藉由下述式(7)算出光照射後EQE保持率(%)。 光照射後EQE保持率(%)=(光照射後之光轉換層之EQE)/(光照射前之光轉換層之EQE)×100             式(7) 針對所獲得之含有發光性粒子之各光轉換層,將加熱後EQE保持率(%)及光照射後EQE保持率(%)示於下述表4。
<實施例13~18及比較例10~13> 除將發光性粒子分散體1變更為下述表2所示之發光性粒子分散體以外,於與發光性粒子分散體22之製備相同之條件,獲得實施例14~18之發光性粒子分散體23~27及比較例10~13之發光性粒子分散體28~31。 使用所製備之發光性粒子分散體,與實施例13同樣地,製作光轉換層,進行外部量子效率及外部量子效率保持率(%)之評價。將結果示於表4。
[表4]
   發光性粒子 分散體 發光 粒子 加熱後 EQE保持率 光照射後 EQE保持率
實施例13 22 X-1 91% 90%
實施例14 23 X-2 90% 75%
實施例15 24 X-3 91% 75%
實施例16 25 X-4 85% 74%
實施例17 26 X-5 92% 82%
實施例18 27 X-6 87% 78%
比較例10 28 X-8 61% 55%
比較例11 29 X-9 50% 40%
比較例12 30 X-10 44% 32%
比較例13 31 X-11 32% 19%
如實施例13~18所示,含有本發明之發光性粒子之光轉換層與比較例10至比較例13所示之含有發光性粒子之光轉換層相比,加熱後EQE保持率(%)及光照射後EQE保持率(%)均較高,因此可知對於水分、光及熱之穩定性較高。
根據以上結果,於使用含有本發明之發光性粒子之光轉換層構成發光元件之濾色器像素部之情形時,可期待能夠獲得優異之發光特性及穩定性。
10:像素部 10a:第1像素部 10b:第2像素部 10c:第3像素部 11a:第1發光性粒子 11b:第2發光性粒子 12a:第1光散射性粒子 12b:第2光散射性粒子 12c:第3光散射性粒子 20:遮光部 30:光轉換層 40:基材 50:積層結構體 51:第1基板 52:第2基板 53:密封層 54:光轉換膜 541:光散射粒子 542:發光性粒子 100:濾色器
[圖1]係示意性表示本實施方式之積層結構體之構成之剖面圖。 [圖2]係本發明之一實施方式之濾色器之示意剖面圖。 [圖3]係表示發光性粒子之藉由STEM-EDS獲得之元素分佈之圖像。

Claims (14)

  1. 一種發光性粒子之製造方法,該發光性粒子係於由金屬鹵化物構成之半導體奈米結晶粒子之表面具備含Si表面層者,該發光性粒子之製造方法具備下述步驟: 藉由自含有上述半導體奈米結晶粒子之原料化合物、具有能夠與上述半導體奈米結晶粒子之表面鍵結之鍵結性基及水解性矽基的矽烷化合物A、以及溶劑之溶液,形成上述半導體奈米結晶粒子及位於其表面之聚矽氧烷鍵,而獲得於上述半導體奈米結晶粒子之表面具備包含上述矽烷化合物A之聚合物之層的前驅物粒子; 將上述前驅物粒子、具備含有鹼性基之第一結構單元及不含鹼性基且為親溶劑性之第二結構單元的聚合物B、以及溶劑進行混合,而獲得混合物;以及 藉由將具有水解性矽基之矽烷化合物C添加至上述混合物,形成聚矽氧烷鍵,而獲得於上述前驅物粒子之表面具備包含上述聚合物B及上述矽烷化合物C之聚合物之層的發光性粒子。
  2. 如請求項1之發光性粒子之製造方法,其中,上述矽烷化合物A為下述式(A1)所表示之化合物,
    Figure 03_image043
    [式中,R A1、R A2及R A3分別獨立地表示氫原子或碳原子數1~6之烷基,R A4表示具有上述鍵結性基之1價基]。
  3. 如請求項1或2之發光性粒子之製造方法,其中,上述鍵結性基為選自由羧基、巰基及胺基所組成之群中至少1種。
  4. 如請求項1或2之發光性粒子之製造方法,其中,上述矽烷化合物C為下述式(C1)所表示之化合物,
    Figure 03_image045
    [式中,R C1及R C2分別獨立地表示烷基,R C3及R C4分別獨立地表示氫原子或烷基,n表示0或1,m表示1以上之整數]。
  5. 一種發光性粒子,其藉由請求項1至4中任一項之製造方法而獲得。
  6. 一種發光性粒子分散體,其含有請求項5之發光性粒子及分散介質。
  7. 如請求項6之發光性粒子分散體,其中,上述分散介質為溶劑或光聚合性化合物。
  8. 如請求項6或7之發光性粒子分散體,其至少含有光聚合性化合物作為上述分散介質,且進而含有光聚合起始劑。
  9. 一種光轉換膜,其包含請求項8之發光性粒子分散體之聚合物。
  10. 一種積層結構體,其具備請求項9之光轉換膜。
  11. 一種發光元件,其具備請求項10之積層結構體。
  12. 一種光轉換層,其具備複數個像素部及設置於該複數個像素部間之遮光部,且 上述複數個像素部具有:包含請求項8之發光性粒子分散體之硬化物的發光性像素部。
  13. 一種濾色器,其具備請求項12之光轉換層。
  14. 一種發光元件,其具備請求項13之濾色器。
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