CN109661599A - 颜色转换组合物、颜色转换片、包含其的发光体、照明装置、背光模组及显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明一个实施方式的颜色转换组合物含有以下的有机发光材料(A)及树脂(B),且将入射光转换为波长比该入射光更长的光。该颜色转换组合物及包含其的颜色转换片可用于发光体、照明装置、背光模组、显示器。有机发光材料(A):在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下,树脂(B):具有脂环式结构,该树脂中具有脂环式结构的重复单元的比例在该树脂总量中为50重量%以上。
Description
技术领域
本发明涉及颜色转换组合物、颜色转换片、包含其的发光体、照明装置、背光模组及显示器。
背景技术
将基于颜色转换方式的多色化技术应用于液晶显示器、有机EL显示器、照明装置等的研究正广泛展开。所谓颜色转换,是表示将由发光体发出的光转换为波长更长的光,例如将蓝色发光转换为绿色发光、红色发光。
通过将具有该颜色转换功能的组合物(以下称为“颜色转换组合物”)制成片,并与例如蓝色光源组合,由此能够由蓝色光源取出蓝色、绿色、红色的三原色,即,能够取出白色光。通过将组合这样的蓝色光源和具有颜色转换功能的片而得到的白色光源作为背光模组,并将该背光模组、液晶驱动部分和彩色滤光片组合,由此能够制作全彩显示器。另外,如果没有液晶驱动部分,则可以直接用作白色光源,例如可以用作使用发光二极管(LED)的LED照明等的白色光源。
作为利用颜色转换方式的发光体、照明装置、液晶显示器的课题,可列举提高色彩再现性及耐久性。作为提高色彩再现性的方法,有如下方法:使背光模组的蓝色、绿色、红色的各发射光谱向长波长侧或短波长侧位移,提高蓝色、绿色、红色各色的色彩纯度。
具体而言,提出了如下技术:使选自由苝系、酞菁系、四氮杂卟啉系及卟啉系组成的组中的至少一种色素化合物分散于树脂并制成波长转换部件,在此基础上,控制树脂的介电常数,从而控制发射光谱的峰值波长(例如,参见专利文献1)。另外,作为将有机发光材料用作颜色转换组合物的成分的例子,公开了使用菁化合物的技术(例如,参见专利文献2),使用亚甲基吡咯化合物的技术(例如,参见专利文献3),使用罗丹明化合物的技术(例如,参见专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-111208号公报
专利文献2:日本特开2011-102841号公报
专利文献3:日本特开2014-136771号公报
专利文献4:日本特开2013-87243号公报
发明内容
然而,即使使有机发光材料的发射光谱的峰值波长位移,仅如此时,色彩再现性的提高仍然不充分。另外,在上述有机发光材料中也有色彩再现性良好的有机发光材料,但用于发光体、照明装置、液晶显示器时,耐久性并不充分。
本发明鉴于上述情况而开展,目的在于在用于显示器、照明装置等的颜色转换组合物、具有颜色转换组合物的颜色转换片中,同时实现色彩再现性的提高和高耐久性。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并达到目的,本发明涉及的颜色转换组合物将入射光转换为波长比该入射光更长的光,其特征在于,含有以下的有机发光材料(A)及树脂(B)。
有机发光材料(A):在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下,
树脂(B):具有脂环式结构,该树脂中具有脂环式结构的重复单元的比例在该树脂总量中为50重量%以上。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,上述树脂(B)中具有脂环式结构的重复单元的比例在上述树脂(B)的总量中为90重量%以上。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,上述树脂(B)在主链及侧链中的至少一部分具有环烯烃结构。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,所述树脂(B)的玻璃化转变温度为80℃以上且130℃以下。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,还含有叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物中的至少1种以上,上述叔胺、上述邻苯二酚衍生物及上述镍化合物的摩尔吸光系数ε在波长400nm以上且800nm以下的整个波长区域中为100L/(mol·cm)以下。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,在500nm以上且580nm以下的区域中观测到上述有机发光材料(A)的显示上述最大辐射强度的峰值波长。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,上述有机发光材料(A)为亚甲基吡咯衍生物。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,上述有机发光材料(A)为通式(1)表示的化合物。
[化学式1]
(X为C-R7或N。R1~R9各自可以相同也可以不同,选自氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环。)
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,上述通式(1)的X为C-R7,上述R7为通式(2)表示的基团。
[化学式2]
(r选自由氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基组成的组。k为1~3的整数。k为2以上时,r各自可以相同也可以不同。)
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,上述通式(1)的R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同,为取代或者未取代的烷基。
另外,就本发明涉及的颜色转换组合物而言,其特征在于,在上述的发明中,还含有与所述树脂(B)不同的热塑性树脂。
另外,就本发明涉及的颜色转换片而言,其特征在于,具备含有上述发明中任一项所述的颜色转换组合物的颜色转换层。
另外,就本发明涉及的颜色转换片而言,其特征在于,上述的发明中,上述颜色转换层为以下的颜色转换层(X),该颜色转换片还具备以下的颜色转换层(Y),
颜色转换层(X):含有以下的有机发光材料(A)及树脂(B),就有机发光材料(A)而言,在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下,树脂(B)具有脂环式结构,且该树脂中具有脂环式结构的重复单元的比例在该树脂总量中为50重量%以上;通过使用波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光,在500nm以上且580nm以下的区域观测到具有最大辐射强度的峰值波长。
颜色转换层(Y):含有有机发光材料(E)和与所述树脂(B)不同的热塑性树脂(C),就有机发光材料(E)而言,通过被波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光和来自所述有机发光材料(A)的发光中的至少一方激发,从而呈现出在580nm以上且750nm以下的区域中观测到峰值波长的发光。
另外,就本发明涉及的颜色转换片而言,其特征在于,在上述的发明中,使上述颜色转换层(X)所包含的上述树脂(B)的溶解度参数为SPB(cal/cm3)0.5,且使所述颜色转换层(Y)所包含的上述热塑性树脂(C)的溶解度参数为SPC(cal/cm3)0.5时,SPB≤SPC。
另外,就本发明涉及的发光体而言,其特征在于,具备蓝色发光二极管和上述的发明中任一项所述的颜色转换组合物。
另外,就本发明涉及的发光体而言,其特征在于,具备蓝色发光二极管和上述的发明中任一项所述的颜色转换片。
另外,就本发明涉及的发光体而言,其特征在于,在上述的发明中,在上述蓝色发光二极管和上述颜色转换片之间还具备树脂层。
另外,就本发明涉及的照明装置而言,其特征在于,具备上述的发明中任一项所述的发光体。
另外,就本发明涉及的背光灯而言,其特征在于,具备上述的发明中任一项所述的照明装置。
另外,就本发明涉及的显示器而言,其特征在于,具备上述的发明中任一项所述的背光模组。
发明的效果
根据本发明可实现如下效果:可提供能够同时实现色彩再现性的提高和高耐久性的颜色转换组合物及颜色转换片。另外,根据本发明涉及的颜色转换组合物及颜色转换片,可实现如下效果:可得到色彩再现性和耐久性优异的发光体、照明装置、背光模组及显示器。
附图说明
[图1]图1为表示本发明的实施方式涉及的颜色转换片的一例的截面示意图。
[图2]图2为表示本发明的实施方式涉及的颜色转换片的另一例的截面示意图。
[图3]图3为表示本发明的实施方式涉及的颜色转换片的再一例的截面示意图。
[图4A]图4A为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例1的侧面图。
[图4B]图4B为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例2的侧面图。
[图4C]图4C为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例3的侧面图。
[图4D]图4D为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例4的侧面图。
[图4E]图4E为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例5的侧面图。
[图5A]图5A为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的一例的侧面图。
[图5B]图5B为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的另一例的侧面图。
[图6]图6为表示具有本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的制造方法的一例的工序图。
具体实施方式
以下,详细说明本发明涉及的颜色转换组合物、颜色转换片、包含其的发光体、照明装置、背光模组及显示器的适合的实施方式。但是,本发明并不限定于以下的实施方式,可根据目的、用途进行各种改变来实施。
<颜色转换组合物>
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物将入射光转换为波长比该入射光更长的光,含有有机发光材料(A)及树脂(B)。就有机发光材料(A)而言,在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下。就树脂(B)而言,具有脂环式结构,该树脂中具有脂环式结构的重复单元的比例在该树脂总量中为50重量%以上。
<有机发光材料>
就本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物而言,作为有机发光材料,至少含有上述的有机发光材料(A)。有机发光材料为有机物的发光材料。此处,本发明中的发光材料是指被某些光照射时发出波长与该光不同的光的材料。通常,作为发光材料,可列举无机荧光体、荧光颜料、荧光染料及量子点等,从可得到高色彩再现性的观点出发,优选有机发光材料。
为了得到高色彩再现性,在发光材料的发射光谱中,优选显示最大辐射强度的峰的半峰宽更窄。半峰宽是指在某个峰中成为峰值强度的一半的波长两点间的宽度,是指半峰全宽(FWHM:Full width at half maximum)。
在有机发光材料(A)的发射光谱中,显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下。该半峰宽更优选为15nm以上,进一步优选为20nm以上。另外,该半峰宽更优选为45nm以下,进一步优选为40nm以下。只要显示最大辐射强度的峰的半峰宽在上述范围内,则可得到高色彩纯度。据此,可提高色彩再现性。另一方面,在上述半峰宽小于10nm的情况下或超过50nm的情况下,色彩纯度降低,无法得到高色彩再现性。
就有机发光材料(A)而言,优选呈现出下述发光:在其发射光谱中显示最大辐射强度的峰值波长在500nm以上且580nm以下的区域被观测到。以下,将在500nm以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光称为“绿色发光”。就该绿色发光的激发光而言,优选为波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光。通常而言,激发光的能量越大越容易引起发光材料的分解。但波长为400nm以上且500nm以下的范围的激发光是激发能量较小的激发光。因此,只要绿色发光的激发光在上述范围内,则可得到色彩纯度良好的绿色发光而不会引起颜色转换组合物中的发光材料的分解。
为了扩大色域、提高色彩再现性,优选蓝色、绿色、红色的各色的发射光谱的重合较少。例如,将具有适当的激发能量的波长400nm以上且500nm以下的范围的蓝色光用作激发光时,优选将在500nm以上的区域观测到峰值波长的发光用作绿色发光。其理由在于,此时蓝色光和绿色光的各发射光谱的重合较少从而色彩再现性提高。从进一步提高该效果的观点出发,就有机发光材料(A)的峰值波长的下限值而言,更优选为510nm以上,进一步优选为515nm以上,特别优选为520nm以上。
另外,为了使绿色光和红色光的各发射光谱的重合减少,优选将在580nm以下的区域观测到峰值波长的发光用作绿色发光。从进一步提高该效果的观点出发,就有机发光材料(A)的峰值波长的上限值而言,更优选为550nm以下,进一步优选为540nm以下,特别优选为530nm以下。
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物还可含有其它的有机发光材料(E)。有机发光材料(E)是与上述的有机发光材料(A)不同的有机发光材料,呈现出峰值波长在580nm以上且750nm以下的区域被观测到的发光。以下,将峰值波长在580nm以上且750nm以下的区域被观测到的发光称作“红色发光”。就该红色发光的激发光而言,优选波长为400nm以上且500nm以下的范围的激发光和来自有机发光材料(A)的发光中的至少一种。
就波长在400nm以上且500nm以下的范围内的激发光的一部分而言,会透过含有本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的颜色转换片,因此,在使用发光峰尖锐的蓝色LED的情况下,在蓝色、绿色、红色的各色中均显示出尖锐形状的发射光谱,能够得到色彩纯度良好的白色光。其结果,特别是在显示器中,可有效地制作色彩更鲜明且更大的色域。另外,在照明用途中,与当今成为主流的将蓝色LED与黄色荧光体组合而成的白色LED相比,特别是绿色区域和红色区域的发光特性得到改善,因此可得到彩色再现特性提高的理想的白色光源。
将在500nm以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光用作绿色发光时,优选将在580nm以上的区域观测到峰值波长的发光用作红色发光。其理由在于,此时绿色光和红色光的各发射光谱的重合较少从而色彩再现性提高。从进一步提高该效果的观点出发,有机发光材料(E)的峰值波长的下限值更优选为620nm以上,进一步优选为630nm以上,特别优选为635nm以上。
就红色光的峰值波长的上限而言,只要在可见光区域的上限附近即750nm以下即可,为700nm以下时视感度(Visibility)增强,因此更优选。从进一步提高该效果的观点出发,有机发光材料(E)的峰值波长的上限值进一步优选为680nm以下,特别优选为660nm以下。
即,将波长400nm以上且500nm以下的范围的蓝色光用作激发光时,优选绿色光的峰值波长在500nm以上且580nm以下的区域被观测到,更优选为510nm以上且550nm以下,进一步优选为515nm以上且540nm以下,特别优选为520nm以上且530nm以下。另外,优选红色光的峰值波长在580nm以上且750nm以下的区域被观测到,更优选为620nm以上且700nm以下,进一步优选为630nm以上且680nm以下,特别优选为635nm以上且660nm以下。
作为本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中含有的有机发光材料(A)及有机发光材料(E),具体而言,可列举具有稠合芳环的化合物或其衍生物、具有杂芳环的化合物或其衍生物、硼烷衍生物、茋衍生物、芳香族乙炔衍生物、四苯基丁二烯衍生物、醛连氮衍生物、亚甲基吡咯衍生物、二酮吡咯并[3,4-c]吡咯衍生物、香豆素衍生物、唑衍生物及其金属络合物、菁系化合物、呫吨系化合物、噻吨系化合物、聚苯撑系化合物、萘二甲酰亚胺衍生物、酞菁衍生物及其金属络合物、卟啉衍生物及其金属络合物、噁嗪系化合物、螺烯系化合物、芳香族胺衍生物、及有机金属络合物化合物等。
作为具有稠合芳环的化合物或其衍生物,例如可列举萘、蒽、菲、芘、并四苯、三亚苯、苝、荧蒽、芴、茚等。作为具有杂芳环的化合物或其衍生物,例如可列举呋喃、吡咯、噻吩、噻咯(silole)、9-硅杂芴(9-silafluorene)、9,9’-螺二硅杂芴(9,9’-spirobisilafluorene)、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咪唑并吡啶、菲咯啉、吡啶、吡嗪、萘啶、喹喔啉、吡咯并吡啶等。作为茋衍生物,例如可列举1,4-二苯乙烯基苯、4,4’-双(2-(4-二苯基氨基苯基)乙烯基)联苯、4,4’-双(N-(茋-4-基)-N-苯基氨基)茋等。作为香豆素衍生物,例如可列举香豆素6、香豆素7、香豆素153等。作为唑衍生物及其金属络合物,例如可列举咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、噁唑、噁二唑、三唑等。作为菁系化合物,例如可列举吲哚菁绿等。作为呫吨系化合物、噻吨系化合物,例如可列举荧光素、曙红、罗丹明等。作为噁嗪系化合物,例如可列举尼罗红、尼罗蓝等。作为芳香族胺衍生物,例如可列举N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-4,4’-二苯基-1,1’-二胺等。作为有机金属络合物化合物,例如可列举铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)及铼(Re)等。
有机发光材料(A)及有机发光材料(E)并不限定于上述的有机发光材料。进而,本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中只要包含选自上述有机发光材料中的至少1种即可,也可包含2种以上。
有机发光材料(A)及有机发光材料(E)可以是荧光发光材料,也可以是磷光发光材料,从实现高色彩再现性的观点出发,优选荧光发光材料。其中,从热稳定性及光稳定性高的观点出发,优选具有稠合芳环的化合物或其衍生物。特别是,从半峰宽窄、可得到高发光量子收率的方面出发,优选有机发光材料(A)及有机发光材料(E)为亚甲基吡咯衍生物。作为亚甲基吡咯衍生物,可列举通式(1)表示的化合物,但并不限定于此。
[化学式3]
通式(1)中,X为C-R7或N。R1~R9各自可以相同也可以不同,选自氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环。在上述的全部基团中,氢也可以是氘。这在以下说明的化合物或其部分结构中也是同样的。
另外,在以下的说明中,例如“碳原子数6~40的取代或未取代的芳基”是指也包括在芳基上取代的取代基所含的碳原子数在内的全部碳原子数为6~40的芳基。规定了碳原子数的其它取代基也同样。
另外,在上述的全部基团中,作为取代时的取代基,优选为烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基,进一步优选为在各取代基的说明中作为优选的具体取代基。另外,这些取代基还可以进一步被上述取代基取代。
“取代或未取代的”的情况下的“未取代”是指氢原子或氘原子进行取代。在以下说明的化合物或其部分结构中,“取代或未取代的”的情况也与上述同样。
上述全部基团中,烷基表示例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等饱和脂肪族烃基,该饱和脂肪族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。取代的情况下的追加的取代基没有特殊限制,例如可列举烷基、卤素、芳基、杂芳基等。这一点在以下的记载中也是共通的。另外,烷基的碳原子数没有特殊限定,从获取的容易性及成本的方面出发,优选为1以上且20以下、更优选为1以上且8以下的范围。
环烷基表示例如环丙基、环己基、降冰片基、金刚烷基等饱和脂环式烃基。该饱和脂环式烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。烷基部分的碳原子数没有特殊限定,优选为3以上且20以下的范围。
杂环基表示例如吡喃环、哌啶环、环状酰胺等在环内具有碳以外的原子的脂肪族环。该杂环基既可以具有取代基也可以不具有取代基。杂环基的碳原子数没有特殊限定,优选为2以上且20以下的范围。
链烯基表示例如乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含双键的不饱和脂肪族烃基。该不饱和脂肪族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。链烯基的碳原子数没有特殊限定,优选为2以上且20以下的范围。
环烯基表示例如环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基等包含双键的不饱和脂环式烃基。该不饱和脂环式烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。
炔基表示例如乙炔基等包含三键的不饱和脂肪族烃基。该不饱和脂肪族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。炔基的碳原子数没有特殊限定,优选为2以上且20以下的范围。
烷氧基表示例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等介由醚键而键合有脂肪族烃基的官能团。该脂肪族烃基即可以具有取代基也可以不具有取代基。烷氧基的碳原子数没有特殊限定,优选为1以上且20以下的范围。
烷基硫基是指烷氧基的醚键的氧原子被硫原子替代而得到的基团。烷基硫基的烃基即可以具有取代基也可以不具有取代基。烷基硫基的碳原子数没有特殊限定,优选为1以上且20以下的范围。
芳基醚基表示例如苯氧基等介由醚键而键合有芳香族烃基的官能团。该芳香族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。芳基醚基的碳原子数没有特殊限定,优选为6以上且40以下的范围。
芳基硫醚基是指芳基醚基的醚键的氧原子被硫原子替代而得到的基团。芳基硫醚基中的芳香族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。芳基硫醚基的碳原子数没有特殊限定,优选为6以上且40以下的范围。
芳基表示例如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、苯并芴基、二苯并芴基、菲基、蒽基、苯并菲基、苯并蒽基、基、芘基、荧蒽基、三亚苯基、苯并荧蒽基、二苯并蒽基、苝基、螺烯基等芳香族烃基。其中,优选苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基、芘基、荧蒽基、三亚苯基。芳基既可以具有取代基也可以不具有取代基。芳基的碳原子数没有特殊限定,优选为6以上且40以下、更优选在6以上且30以下的范围。
R1~R9为取代或未取代的芳基的情况下,作为该芳基,优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基,更优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基。进一步优选为苯基、联苯基、三联苯基,特别优选为苯基。
在R1~R9的各个取代基进一步被芳基取代的情况下,作为芳基,优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基,更优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基。特别优选为苯基。
杂芳基表示例如吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、萘啶基、噌啉基、酞嗪基、喹喔啉基、喹唑啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咔唑基、咔啉基、吲哚并咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、二氢茚并咔唑基、苯并喹啉基、吖啶基、二苯并吖啶基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基等在一个或多个环内具有碳以外的原子的环状芳香族基团。其中,萘啶基表示1,5-萘啶基、1,6-萘啶基、1,7-萘啶基、1,8-萘啶基、2,6-萘啶基、2,7-萘啶基中的任意基团。杂芳基既可以具有取代基也可以不具有取代基。杂芳基的碳原子数没有特殊限定,优选为2以上且40以下、更优选在2以上且30以下的范围。
R1~R9为取代或未取代的杂芳基的情况下,作为该杂芳基,优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基,更优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基。特别优选为吡啶基。
在R1~R9的各个取代基进一步被杂芳基取代的情况下,作为该杂芳基,优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基,更优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基。特别优选为吡啶基。
卤素表示选自氟、氯、溴及碘中的原子。羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基既可以具有取代基也可以不具有取代基。在此,作为取代基,例如可列举烷基、环烷基、芳基、杂芳基等,这些取代基也可以进一步被取代。
氨基为取代或未取代的氨基。作为取代的情况下的取代基,例如可列举:芳基、杂芳基、直链烷基、支链烷基等。作为芳基、杂芳基,优选为苯基、萘基、吡啶基、喹啉基。这些取代基也可以进一步被取代。氨基的碳原子数没有特殊限定,优选为2以上且50以下、更优选为6以上且40以下、特别优选为6以上且30以下的范围。
甲硅烷基表示例如三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基等烷基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三萘基甲硅烷基等芳基甲硅烷基。甲硅烷基的硅上的取代基也可以进一步被取代。甲硅烷基的碳原子数没有特殊限定,优选为1以上且30以下的范围。
硅氧烷基表示例如三甲基硅氧烷基等介由醚键而形成的硅化合物基团。硅氧烷基的硅上的取代基也可以进一步被取代。
硼烷基是取代或未取代的硼烷基。作为取代的情况下的取代基,例如可列举:芳基、杂芳基、直链烷基、支链烷基、芳基醚基、烷氧基、羟基等。其中,优选芳基、芳基醚基。
氧化膦基是-P(=O)R10R11表示的基团。R10R11选自与R1~R9同样的组。
与相邻取代基之间形成的稠环是指,任意相邻的2个取代基(例如通式(1)的R1和R2)相互键合而形成共轭或非共轭的环状骨架。作为稠环的构成元素,除了碳以外,还可以包含选自氮、氧、硫、磷及硅中的元素。另外,稠环还可以进一步与其它环稠合。关于这方面,与相邻取代基之间形成的脂肪族环也同样。
就通式(1)表示的化合物而言,在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下,且可得到高发光量子收率,因此可实现高色彩再现性和有效的颜色转换。
此外,对于通式(1)表示的化合物而言,通过在适当的位置导入适当的取代基,可以调整发光效率、色彩纯度、热稳定性、光稳定性及分散性等各种特性及物性。
例如,与R1、R3、R4及R6全部为氢的情况相比,在R1、R3、R4及R6中的至少1个为取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基的情况下,会显示出更好的热稳定性及光稳定性。
在R1、R3、R4及R6中的至少1个为取代或未取代的烷基的情况下,作为该烷基,优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基这样的碳原子数1~6的烷基。其中,从热稳定性优异这样的观点出发,优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基。另外,从防止浓度淬灭、提高发光量子收率的观点出发,作为该烷基,更优选为空间上体积大的叔丁基。另外,从合成的容易性、原料获取的容易性这样的观点出发,作为该烷基,还优选使用甲基。
在R1、R3、R4及R6中的至少1个为取代或未取代的芳基的情况下,作为该芳基,优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基,进一步优选为苯基、联苯基,特别优选为苯基。
在R1、R3、R4及R6中的至少1个为取代或未取代的杂芳基的情况下,作为该杂芳基,优选为吡啶基、喹啉基、噻吩基,进一步优选为吡啶基、喹啉基,特别优选为吡啶基。
在R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的烷基的情况下,由于在粘结剂树脂、溶剂中的溶解性良好,故优选。作为该烷基,从合成的容易性、原料获取的容易性这样的观点出发,优选为甲基。
在R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的芳基或者取代或未取代的杂芳基的情况下,由于会显示出更好的热稳定性及光稳定性,故优选。特别是,更优选为R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的芳基。
虽然也存在使发光效率、色彩纯度、热稳定性、光稳定性、分散性等多种性质提高的取代基,但在全部方面均显示出充分性能的取代基较为有限。特别是,高发光效率与高色彩纯度难以同时实现。因此,通过向通式(1)表示的化合物导入多种取代基,能够得到在发光特性、色彩纯度等方面取得平衡的化合物。
特别是,在R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的芳基的情况下,优选以使例如R1≠R4、R3≠R6、R1≠R3或R4≠R6等的方式导入多种取代基。在此,“≠”表示不同结构的基团。例如,R1≠R4表示R1与R4相互为不同结构的基团。通过导入这样的多种取代基,能够向通式(1)表示的化合物同时导入对色彩纯度带来影响的芳基和会对发光效率带来影响的芳基。因此能够实现色彩纯度及发光效率细微的调节。
其中,从使发光效率和色彩纯度均衡性良好地提高这样的观点出发,优选R1≠R3或R4≠R6。此时,对于通式(1)表示的化合物而言,能够在两侧的吡咯环上分别导入1个以上会对色彩纯度带来影响的芳基,并能够在除此以外的位置上导入会对发光效率带来影响的芳基。因此能够最大限度地提高这两方面的性质。另外,在R1≠R3或R4≠R6的情况下,从使耐热性和色彩纯度这两者均提高的观点出发,更优选为R1=R4及R3=R6。
作为主要对色彩纯度带来影响的芳基,优选为被供电子性基团取代的芳基。供电子性基团是指,在有机电子理论中,通过诱导效应、共振效应而对取代的原子团供与电子的原子团。作为供电子性基团,例如可列举烷基、烷氧基等。特别是,优选为碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基,更优选为甲基、乙基、叔丁基、甲氧基。从分散性的观点出发,特别优选为叔丁基、甲氧基,在将这些基团作为上述的供电子性基团的情况下,在通式(1)表示的化合物中,可以防止由分子彼此的凝集引起的淬灭。取代基的取代位置没有特殊限定,但为了提高通式(1)表示的化合物的光稳定性而需要抑制键的扭转,因此优选在相对于与亚甲基吡咯骨架的键合位置而言为间位或对位的位置键合取代基。
另一方面,作为主要对发光效率带来影响的芳基,优选为具有叔丁基、金刚烷基、甲氧基等体积大的取代基的芳基。
在R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地为取代或未取代的芳基的情况下,优选R1、R3、R4及R6分别选自以下的Ar-1~Ar-6。这种情况下,作为R1、R3、R4及R6的优选组合,可列举表1-1~表1-11所示那样的组合,但并不限定于这些组合。
[化学式4]
[表1-1]
(表1-1)
[表1-2]
(表1-2)
[表1-3]
(表1-3)
[表1-4]
(表1-4)
[表1-5]
(表1-5)
[表1-6]
(表1-6)
[表1-7]
(表1-7)
[表1-8]
(表1-8)
[表1-9]
(表1-9)
[表1-10]
(表1-10)
[表1-11]
(表1-11)
R2及R5优选为氢、烷基、羰基、氧基羰基、芳基中的任意基团,其中,从热稳定性的观点出发,R2及R5优选为氢或烷基,从在发射光谱中容易得到窄的半峰宽这样的观点出发,更优选R2及R5为氢。
R8及R9优选为烷基、芳基、杂芳基、氟、含氟烷基、含氟杂芳基或含氟芳基中的任意基团。其中,从相对于激发光稳定且可获得更高的荧光量子收率的方面出发,更优选R8及R9为氟或含氟芳基。此外,从合成容易性的方面出发,R8及R9特别优选为氟。
在此,含氟芳基是指包含氟的芳基,例如可列举氟苯基、三氟甲基苯基及五氟苯基等。含氟杂芳基是指包含氟的杂芳基,例如可列举氟吡啶基、三氟甲基吡啶基及三氟吡啶基等。含氟烷基是指包含氟的烷基,例如可列举三氟甲基、五氟乙基等。
另外,在通式(1)中,从光稳定性的观点出发,优选X为C-R7。X为C-R7时,取代基R7会对通式(1)表示的化合物的耐久性、即该化合物的发光强度的经时性降低带来显著影响。具体而言,在R7为氢的情况下,该氢的反应性高,因此该氢容易与空气中的水分、氧反应。这会引起通式(1)表示的化合物的分解。另外,在R7为例如烷基这样的分子链运动的自由度大的取代基的情况下,确实会使得反应性降低,但在组合物中化合物彼此发生经时凝集,结果导致因浓度淬灭而引起的发光强度降低。因此,R7优选为刚直且运动的自由度小、不易引发凝集的基团,具体而言,优选为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基中的任意基团。
从可获得更高的发光量子收率、更不易发生热分解的观点以及光稳定性的观点出发,优选X为C-R7,且R7为取代或未取代的芳基。作为芳基,从不损害发光波长这样的观点出发,优选苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基。
为了进一步提高通式(1)表示的化合物的光稳定性,需要适度地抑制R7与亚甲基吡咯骨架的碳-碳键的扭转。其理由在于,如果扭转过大,则会导致相对于激发光的反应性提高等光稳定性的降低。从这样的观点出发,作为R7,优选为取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的萘基,更优选为取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基。特别优选为取代或未取代的苯基。
另外,R7优选为体积适度大的取代基。通过使R7具有一定程度的大体积,可以防止分子的凝集。结果可进一步提高通式(1)表示的化合物的发光效率、耐久性。
作为这样的体积大的取代基的进一步优选例,可列举下述通式(2)表示的R7的结构。即,在通式(1)中,更优选X为C-R7,R7为通式(2)表示的基团。
[化学式5]
在通式(2)中,r选自由氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基组成的组。k为1~3的整数。k为2以上的情况下,r各自可以相同也可以不同。
从能够获得更高的发光量子收率的观点出发,r优选为取代或未取代的芳基。在该芳基中,作为优选例可特别列举苯基、萘基。r为芳基的情况下,通式(2)的k优选为1或2。其中,从进一步防止分子的凝集这样的观点出发,更优选该k为2。此外,在k为2以上的情况下,优选r中的至少1个被烷基取代。作为此时的烷基,从热稳定性的观点出发,可列举甲基、乙基及叔丁基作为特别优选例。
另外,从控制荧光波长及吸收波长、提高与溶剂的相容性这样的观点出发,r优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基或者卤素,更优选为甲基、乙基、叔丁基、甲氧基。从分散性的观点出发,特别优选为叔丁基、甲氧基。r为叔丁基或甲氧基时,对于防止由分子彼此的凝集而引起的淬灭更为有效。
另外,作为通式(1)表示的化合物的另一方式,优选R1~R7中的至少1个为吸电子基团。特别优选的是:(1)R1~R6中的至少1个为吸电子基团;(2)R7为吸电子基团;或(3)R1~R6中的至少1个为吸电子基团,且R7为吸电子基团。通过如上所述地向上述化合物的亚甲基吡咯骨架中导入吸电子基团,可以大幅减小亚甲基吡咯骨架的电子密度。由此,上述化合物相对于氧的稳定性进一步提高,其结果能够使上述化合物的耐久性进一步提高。
吸电子基团也称为受电子性基团,在有机电子理论中,是通过诱导效应、共振效应而从取代的原子团吸引电子的原子团。作为吸电子基团,可列举作为哈米特方程的取代基常数(σp(para))而取正值的基团。哈米特方程的取代基常数(σp(para))可引用自化学手册基础修订第5版(II-380页)(化学便覧基礎编改訂5版(II-380頁))。需要说明的是,还存在苯基也取如上所述的正值的例子,但在本发明中,吸电子基团不包括苯基。
作为吸电子基团的例子,例如可列举-F(σp:+0.06)、-Cl(σp:+0.23)、-Br(σp:+0.23)、-I(σp:+0.18)、-CO2R12(σp:R12为乙基时为+0.45)、-CONH2(σp:+0.38)、-COR12(σp:R12为甲基时为+0.49)、-CF3(σp:+0.50)、-SO2R12(σp:R12为甲基时为+0.69)、-NO2(σp:+0.81)等。R12各自独立地表示氢原子、取代或未取代的成环碳原子数6~30的芳香族烃基、取代或未取代的成环原子数5~30的杂环基、取代或未取代的碳原子数1~30的烷基、取代或未取代的碳原子数1~30的环烷基。作为上述各基团的具体例,可列举与上述同样的例子。
作为优选的吸电子基团,可列举氟、含氟芳基、含氟杂芳基、含氟烷基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基或者氰基。其理由在于,这些基团不易发生化学分解。
作为更优选的吸电子基团,可列举含氟烷基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基或氰基。其理由在于,这些基团可带来防止浓度淬灭、使发光量子收率提高的效果。特别优选的吸电子基团为取代或未取代的酯基。
作为通式(1)表示的化合物的特别优选例之一,可列举R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的烷基,且X为C-R7,R7为通式(2)表示的基团的情况。此时,特别优选R7为r以取代或未取代的苯基的形式被包含的通式(2)表示的基团。其作为有机发光材料(E)特别优选。
另外,作为通式(1)表示的化合物的特别优选例的另一例,可列举R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部选自上述的Ar-1~Ar-6,且X为C-R7,R7为通式(2)表示的基团的情况。此时,R7更优选为r以叔丁基、甲氧基的形式被包含的通式(2)表示的基团,特别优选为r以甲氧基的形式被包含的通式(2)表示的基团。其作为有机发光材料(A)特别优选。
通式(1)表示的化合物的一例如下所示,但并不限定于此。
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
[化学式19]
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
通式(1)表示的化合物可以利用例如日本特表平8-509471号公报、日本特开2000-208262号公报中记载的方法制造。即,通过使亚甲基吡咯化合物与金属盐在碱共存下反应,可得到目标的亚甲基吡咯系金属络合物。
另外,关于亚甲基吡咯-氟化硼络合物的合成,可参照在J.Org.Chem.,vol.64,No.21,pp.7813-7819(1999)、Angew.Chem.,Int.Ed.Engl.,vol.36,pp.1333-1335(1997)等中记载的方法来合成通式(1)表示的化合物。例如可列举下述方法:将下述通式(3)表示的化合物和下述通式(4)表示的化合物在磷酰氯存在下,在1,2-二氯乙烷中进行加热之后,使下述通式(5)表示的化合物在三乙胺存在下在1,2-二氯乙烷中反应,由此得到通式(1)表示的化合物。然而,本发明并不限定于此。在此,R1~R9与上述的说明相同。J表示卤素。
[化学式31]
此外,在导入芳基、杂芳基时,可列举采用卤代衍生物与硼酸或硼酸酯化衍生物的偶联反应来生成碳-碳键的方法,但本发明并不限定于此。同样地,在导入氨基、咔唑基时,例如也可列举采用在钯等金属催化剂的存在下卤代衍生物与胺或咔唑衍生物的偶联反应来生成碳-氮键的方法,但本发明并不限定于此。
就本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物而言,除了含有通式(1)表示的化合物以外,还可以根据需要含有其它的化合物。例如,为了进一步提高从激发光向通式(1)表示的化合物的能量传递效率,可以含有红荧烯等辅助掺杂剂。另外,在想要掺入除通式(1)表示的化合物的发光色以外的发光色的情况下,可添加期望的有机发光材料,例如香豆素系色素、罗丹明系色素等有机发光材料。此外,除了这些有机发光材料以外,还可以组合添加无机荧光体、荧光颜料、荧光染料、量子点等已知的发光材料。其中,从半峰宽窄及耐久性的观点出发,更优选无机荧光体。
作为无机荧光体,有绿色发光的荧光体、蓝色发光的荧光体、黄色发光的荧光体、红色发光的荧光体等。在相对于本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物可优选使用的无机荧光体中,作为绿色发光的荧光体,例如有SrAl2O4:Eu、Y2SiO5:Ce,Tb、MgAl11O19:Ce,Tb、Sr7Al12O25:Eu、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种以上)Ga2S4:Eu、β型赛隆荧光体等。
β型赛隆荧光体为β型氮化硅的固溶体,铝(Al)在β型氮化硅结晶的硅(Si)位置上进行取代固溶,氧(O)在氮(N)位置上进行取代固溶。在β型赛隆的晶胞(单元格)中有2式量的原子,因此作为β型赛隆的通式,可使用Si6-zAlzOzN8-z。此处,组成z为0~4.2,固溶范围非常广,另外,(Si、Al)/(N、O)的摩尔比需要维持为3/4。
在上述无机荧光体中,作为蓝色发光的荧光体,例如有Sr5(PO4)3Cl:Eu、(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu、(BaCa)5(PO4)3Cl:Eu、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种以上)2B5O9Cl:Eu,Mn、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种以上)(PO4)6Cl2:Eu,Mn等。
在上述无机荧光体中,作为绿色~黄色发光的荧光体,例如可列举YAG系荧光体。作为YAG系荧光体,有至少被铈活化的钇·铝氧化物荧光体、至少被铈活化的钇·钆·铝氧化物荧光体、至少被铈活化的钇·铝·石榴石氧化物荧光体、及至少被铈活化的钇·镓·铝氧化物荧光体等。具体而言,作为YAG系荧光体,可使用Ln3M5O12:R、(Y1-xGax)3(Al1-yGay)5O12:R。在Ln3M5O12:R中,Ln为选自Y、Gd、La中的至少1种以上。M包含Al及Ca中的至少一方。R为镧系。另外,在(Y1-xGax)3(Al1-yGay)5O12:R中,R为选自Ce、Tb、Pr、Sm、Eu、Dy、Ho中的至少1种以上。组成x、y为0<x<0.5、0<y<0.5。
在上述无机荧光体中,作为红色发光的荧光体,例如有Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、Y2O3:Eu、Gd2O2S:Eu、A2MF6:Mn等。在该荧光体中,A为选自由Li、Na、K、Rb及Cs组成的组,且至少包含Na及K中的至少一方的1种以上的碱金属。M为选自由Si、Ti、Zr、Hf、Ge及Sn组成的组中的1种以上的4价元素。
另外,作为应对当今主流的蓝色LED而发光的无机荧光体,可列举Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce、Y3Al5O12:Ce等YAG系荧光体,Tb3Al5O12:Ce等TAG系荧光体,(Ba,Sr)2SiO4:Eu系荧光体或Ca3Sc2Si3O12:Ce系荧光体,(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu等硅酸盐系荧光体,(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu、CaSiAlN3:Eu等氮化物系荧光体,Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu等氮氧化物系荧光体,还可列举(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu系荧光体、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu系荧光体、SrAl2O4:Eu、Sr4Al14O25:Eu、K2SiF6:Mn等Mn活化多氟化物络合物荧光体(KSF荧光体)等。
其中,从发光效率、亮度等观点出发,优选使用YAG系荧光体、TAG系荧光体、硅酸盐系荧光体及KSF荧光体。除上述以外,根据用途、成为目标的发光色,还可使用已知的荧光体。
关于有机发光材料的发射光谱的形状,没有特殊限制,但从可有效利用激发能量,色彩纯度也变高的方面出发,优选单峰。此处,单峰表示如下状态:在形成峰的波长区域中,除强度最强的峰以外,不存在具有相对于该峰的强度而言为5%以上的强度的峰。
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中有机发光材料(A)的含量虽然也取决于化合物的摩尔吸光系数、发光量子收率及激发波长处的吸收强度、以及所制作的颜色转换片的厚度、透过率,但通常相对于树脂(B)成分100重量份而言,为1.0×10-4重量份~30重量份。相对于树脂(B)100重量份而言,该有机发光材料(A)的含量进一步优选为1.0×10-3重量份~10重量份、特别优选为1.0×10-2重量份~5重量份。
另外,在颜色转换组合物中含有呈现出绿色发光的有机发光材料(A)和呈现出红色发光的有机发光材料(E)这两者的情况下,绿色发光的一部分被转换为红色发光。因此,颜色转换组合物中有机发光材料(A)的含量wa与有机发光材料(E)的含量we优选为Wa≥We的关系。另外,上述有机发光材料(A)和有机发光材料(E)的含有比率优选为Wa∶We=1000∶1~1∶1、进一步优选为500∶1~2∶1、特别优选为200∶1~3∶1。其中,含量wa及含量we为相对于树脂(B)的重量而言的重量%。
<树脂>
(具有脂环式结构的树脂)
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物至少含有上述的有机发光材料(A)和树脂(B)。树脂(B)为具有脂环式结构的树脂。就颜色转换组合物中包含的树脂(B)中具有脂环式结构的重复单元的比例而言,在该树脂(B)的总量中为50重量%以上。就上述有机发光材料(A)而言,因来自树脂官能团、吸湿水分的自由基的原因,易于受到自由基氧化,从而有时会分解、劣化。因此,就含有有机发光材料(A)的颜色转换组合物的含有成分而言,优选有机官能团少、吸湿性小的含有成分。就该颜色转换组合物包含的树脂(B)而言,如上所述,因是具有脂环式结构、且树脂(B)中具有脂环式结构的重复单元的比例在树脂(B)总量中为50重量%以上的树脂,从而使得树脂结构刚直,自由体积小。因此,由于该颜色转换组合物中的树脂(B)的吸湿性小,从而可提高有机发光材料(A)的耐久性。就具有脂环式结构的树脂(B)中具有脂环式结构的重复单元的比例而言,在该树脂(B)总量中为50重量%以上,更优选为70重量%以上,特别优选为90重量%以上。通过使用具有脂环式结构的重复单元的比例为50重量%以上的树脂作为树脂(B),可获得耐久性更高的颜色转换组合物。
具有脂环式结构的树脂(B)为在主链及侧链的至少一部分上具有脂环式结构的聚合物。作为脂环式结构,可列举饱和环状烃(环烯烃)结构、不饱和环状烃(环烯)结构等。其中,从耐久性的观点出发,优选环烯烃结构。
在上述这样具有脂环式结构的树脂中,优选在主链及侧链中的至少一部分上具有环烯烃结构的树脂。以下,将这样的树脂称为环烯烃树脂。
脂环式结构可在树脂(B)的主链上,也可在侧链上,从进一步抑制吸湿性这样的观点出发,优选在主链上具有脂环式结构的树脂(B)。构成脂环式结构的碳原子数没有特殊限定,通常为4~30个,优选为5~20个,更优选为5~15个的范围。通过构成脂环式结构的碳原子数在上述范围内,可确保树脂(B)与有机发光材料(A)的相容性,同时可获得颜色转换组合物的高耐久性。
就具有脂环式结构的树脂(B)的重均分子量(Mw)而言,作为下限值,例如为5,000以上,优选15,000以上,更优选为20,000以上。另外,就该重均分子量而言,作为上限值,例如为500,000以下,优选为100,000以下,更优选为50,000以下。只要该重均分子量在上述范围内,则树脂(B)与有机发光材料(A)的相容性良好,且可得到具有更高耐久性的颜色转换组合物。
本发明中的重均分子量是通过凝胶渗透色谱法(GPC法)而测定的值。具体而言,将样品用孔径为0.45μm的膜滤器过滤后,使用GPC法(东曹公司制HLC-82A)在规定条件(展开溶剂:环己烷,展开速度:1.0mL/分钟,色谱柱:东曹公司制TSKgelG2000HXL),通过聚苯乙烯换算而求出的值为本发明中的重均分子量。
就具有脂环式结构的树脂(B)的玻璃化转变温度(Tg)而言,优选为50℃以上且200℃以下,更优选为80℃以上且130℃以下,进一步优选为100℃以上且125℃以下。只要树脂(B)的玻璃化转变温度在上述范围内,则在由含有该树脂(B)等的颜色转换组合物形成的颜色转换片中,可得到更高的耐久性。就玻璃化转变温度而言,为使用差示扫描量热仪在升温速度0.5℃/min的条件下测定所求得的值。作为具体的测定仪器,例如可列举精工电子工业公司制的差示扫描量热仪(商品名DSC6220)。
作为具有脂环式结构的树脂(B)的具体例,可列举(1)降冰片烯树脂、(2)单环的环烯烃树脂、(3)环状共轭二烯树脂、(4)乙烯基脂环式烃树脂等。其中,从耐久性的观点出发,优选降冰片烯树脂及单环的环烯烃树脂。特别是,更优选为在树脂结构的主链及侧链中的至少一部分上具有降冰片烯树脂及单环的环烯烃树脂中的至少一方的环烯烃树脂。需要说明的是,在本发明中,上述树脂不仅为聚合反应产物,也指其氢化物。
(降冰片烯树脂)
降冰片烯树脂为降冰片烯系单体的聚合物或其氢化物。作为降冰片烯树脂,例如可列举降冰片烯系单体的开环聚合物、降冰片烯系单体与可开环共聚的单体的开环聚合物、上述开环聚合物的氢化物、降冰片烯系单体的加聚物、降冰片烯系单体与可加成共聚的单体的加聚物等。其中,从耐久性的观点出发,优选降冰片烯系单体的开环聚合物的氢化物。上述可开环共聚的单体为与降冰片烯系单体不同的单体(其它的单体),其可与降冰片烯系单体开环共聚。上述可加成共聚的单体为与降冰片烯系单体不同的单体,其可与降冰片烯系单体加成共聚。
作为降冰片烯系单体,例如可列举双环[2.2.1]庚-2-烯(通用名:降冰片烯)及其衍生物(在环上具有取代基)、三环[4.3.01,6.12,5]癸-3,7-二烯(通用名:双环戊二烯)及其衍生物、7,8-苯并三环[4.3.0.12,5]癸-3-烯(通用名:亚甲基四氢芴(也称作1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴))及其衍生物、四环[4.4.0.12,5.17,10]十二烷-3-烯(通用名:四环十二烯)及其衍生物等。作为取代基,例如可列举烷基、亚烷基、乙烯基、烷氧基羰基、烷叉基等。
作为具有取代基的降冰片烯系单体,例如可列举8-甲氧基羰基-四环[4.4.0.12,5.17,10]十二烷-3-烯、8-甲基-8-甲氧基羰基-四环[4.4.0.12,5.17,10]十二烷-3-烯、8-乙叉基-四环[4.4.0.12,5.17,10]十二烷-3-烯等。
上述降冰片烯系单体可单独使用1种,也可组合2种以上使用。作为可与降冰片烯系单体开环共聚的其它的单体(上述可开环共聚的单体),例如可列举单环的环烯烃系单体等。作为单环的环烯烃系单体,例如可列举环己烯、环庚烯、环辛烯等。
作为可与降冰片烯系单体加成共聚的其它的单体(上述的可加成共聚的单体),例如可列举碳原子数2~20的α-烯烃及其衍生物、环烯烃及其衍生物、非共轭二烯等。作为碳原子数2~20的α-烯烃,例如可列举乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯等。作为环烯烃,例如可列举环丁烯、环戊烯、环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚等。作为非共轭二烯,例如可列举1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等。其中,优选α-烯烃,特别是更优选为乙烯。
就降冰片烯系单体的开环聚合物、或降冰片烯系单体与可开环共聚的单体的开环聚合物而言,可使单体成分在已知的开环聚合催化剂的存在下聚合来合成。作为开环聚合催化剂,例如可列举钌、锇等金属的卤化物与硝酸盐或乙酰丙酮化合物及还原剂形成的催化剂,或由钛、锆、钨、钼等金属的卤化物或乙酰丙酮化合物与有机铝化合物形成的催化剂等。就降冰片烯系单体的开环聚合物的氢化物而言,通常可在上述开环聚合物的聚合溶液中添加包含镍、钯等过渡金属的已知的氢化催化剂,并将碳-碳不饱和键进行氢化来得到。
就降冰片烯系单体的加聚物、或降冰片烯系单体与可加成共聚的单体的加聚物而言,可使单体成分在已知的加聚催化剂的存在下聚合来合成。作为加聚催化剂,例如可列举由钛、锆或钒化合物与有机铝化合物形成的催化剂等,但并不限定于此。
(单环的环烯烃树脂)
作为单环的环烯烃树脂,例如可列举环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环烯烃系单体的加聚物。上述加聚物的合成方法没有特殊限定,可适当利用已知的方法。
(环状共轭二烯树脂)
作为环状共轭二烯树脂,例如可使用将环戊二烯、环己二烯等环状共轭二烯系单体进行1,2-加聚或1,4-加聚而成的聚合物及其氢化物等。上述加聚物的合成方法没有特殊限定,可适当利用已知的方法。
(乙烯基脂环式烃树脂)
作为乙烯基脂环式烃树脂,例如可列举乙烯基脂环式烃系单体的聚合物及其氢化物、乙烯基芳香族系单体的聚合物的芳香环部分的氢化物等。作为乙烯基脂环式烃系单体,例如可列举乙烯基环己烯、乙烯基环己烷等。作为乙烯基芳香族系单体,例如可列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。另外,作为乙烯基脂环式烃树脂,还可为乙烯基脂环式烃单体、乙烯基芳香族单体和可与上述单体共聚的其它单体形成的共聚物。作为这样的共聚物,例如可列举无规共聚物、嵌段共聚物等。
上述树脂的合成方法没有特殊限定,可适当利用已知的方法。另外,作为具有脂环式结构的树脂(B),可利用市售品。作为市售品,例如可列举三井化学公司制的APEL(注册商标)、JSR公司制的ARTON(注册商标)、Polyplastics公司制的TOPAS(注册商标)等。作为三井化学公司制的APEL(注册商标),例如可列举APL5014DP、APL6011T、APL6013T、APL6015T、APL5514ML、APL6013T等。作为JSR公司制的ARTON(注册商标),例如可列举D5450、D4540、D4531、D4531F、D4532、D4520、F5023、F4520、G7810、RH5200、FX4727等。作为Polyplastics公司制的TOPAS(注册商标),例如可列举TOPAS6017S、TOPAS6015S、TOPAS6013S、TOPAS6013F、TOPAS6013M、TOPAS5013S、TOPAS5013F、TOPAS8007F、TOPAS8007S、TOPAS8007X、TOPAS9506F、TOPAS9903D等。然而,本发明并不限定于此。
(热塑性树脂)
就本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物而言,优选还包含与上述树脂(B)不同的热塑性树脂(C)。作为热塑性树脂(C)的具体例,可使用丙烯酸系、甲基丙烯酸系、聚肉桂酸乙烯酯系、聚酰亚胺系、环化橡胶系等具有反应性乙烯基的光固化型抗蚀剂材料、环氧树脂、有机硅树脂(包括有机硅橡胶、硅胶等有机聚硅氧烷固化物(交联物))、脲树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、氨基甲酸酯树脂、三聚氰胺树脂、聚乙烯树脂、聚酰胺树脂、苯酚树脂、聚乙烯醇树脂、纤维素树脂、脂肪族酯树脂、芳香族酯树脂、脂肪族聚烯烃树脂、芳香族聚烯烃树脂等已知的树脂。另外,作为热塑性树脂(C),还可使用它们的共聚树脂,还可为将上述树脂中的2种以上混合的树脂。在上述树脂中,从透明性、耐热性等的观点出发,还可适合地使用丙烯酸树脂。
就热塑性树脂(C)的含量而言,将树脂(B)的含量作为100重量份时,优选为1重量份以上且2000重量份以下,更优选为5重量份以上且500重量份以下,特别优选为10重量份以上且50重量份以下。只要热塑性树脂(C)的含量在上述范围内,则通过控制有机发光材料(A)的峰值波长及半峰宽中的至少一方,即可进一步提高颜色转换组合物的色彩再现性。
<叔胺、邻苯二酚衍生物、镍化合物>
就本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物而言,除含有上述的有机发光材料(A)及树脂(B)等以外,还优选含有特定的叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物中的至少1种以上。通过含有这些化合物,可防止颜色转换组合物所含有的有机发光材料(A)的劣化,其结果,可进一步提高有机发光材料(A)的耐久性(乃至颜色转换组合物的耐久性)。这些化合物具有光稳定化剂的功能,特别是具有作为单线态氧淬灭剂的功能。
单线态氧淬灭剂是对单线态氧进行捕获而使其失活的材料,该单线态氧是氧分子在光的能量的作用下发生活化而产生的。通过在颜色转换组合物中使有机发光材料(A)和单线态氧淬灭剂共存,可以防止有机发光材料(A)因单线态氧而发生劣化。
已知单线态氧是通过在玫瑰红、亚甲基蓝这样的色素的三线态激发态与基态的氧分子之间发生电子和能量的交换而产生的。对于本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物而言,通过所含有的有机发光材料(A)被激发光激发而发出波长与激发光不同的光,从而进行光的颜色转换。由于重复进行该激发-发光的循环,因此因所产生的激发态物质(excitedspecies)与颜色转换组合物中所含的氧之间的相互作用而使生成单线态氧的概率提高。由此,有机发光材料(A)与单线态氧之间的碰撞概率也提高,因此容易发生有机发光材料(A)的劣化。
因此,通过在颜色转换组合物中含有具有作为单线态氧淬灭剂的功能的特定的叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物中的至少1种以上,且利用该单线态氧淬灭剂使所产生的单线态氧迅速失活,从而能够使有机发光材料(A)的耐久性提高。
由于无法抑制来自光源的光、有机发光材料(A)的发光,因此优选上述叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物在可见光区域的吸光系数小。具体而言,优选在波长400nm以上且800nm以下的整个波长区域中,上述叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物的摩尔吸光系数ε为1000[L/(mol·cm)]以下,更优选为500[L/(mol·cm)]以下。进而,更进一步优选摩尔吸光系数ε为200[L/(mol·cm)]以下,特别优选为100[L/(mol·cm)]以下。
所谓叔胺,是表示具有氨的N-H键均被置换为N-C键的结构的化合物。作为氮原子上的取代基,可选自烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、芳基、杂芳基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环。另外,这些取代基还可以进一步被上述取代基所取代。
作为上述叔胺的氮原子上的取代基,从光稳定性的观点出发,优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基,更优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基。
作为此时的芳基,优选为苯基或萘基,这是因为它们不会阻碍来自光源的光、有机发光材料(A)的发光,更优选为苯基。另外,氮原子上的芳基增加时,存在可见光区域中的光吸收增加的可能,因此在氮原子上的3个取代基中,芳基优选为2个以下,更优选为1个以下。在氮原子上的3个取代基中的至少1个是取代或未取代的烷基的情况下,能够更有效地捕获单线态氧,故而优选。其中,优选3个取代基中的2个以上为取代或未取代的烷基。
作为优选的叔胺,可列举三乙胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、三正丁胺、N,N-二乙基苯胺、2,2,6,6-四甲基哌啶等,但并不特别限定于这些叔胺。
所谓邻苯二酚衍生物表示包括间苯二酚、对苯二酚等异构体在内的在苯环上具有2个以上羟基的化合物。这些化合物与苯环上的羟基为1个的苯酚衍生物相比,能够更有效地捕获单线态氧。
作为邻苯二酚衍生物的苯环上的取代基,除了羟基以外,还可从氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环中选择。另外,这些取代基还可以进一步被上述取代基所取代。
其中,从光稳定性的观点出发,优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、卤素,更优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、卤素。此外,从与单线态氧淬灭剂的反应后的变色小的观点出发,更优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、卤素。特别优选为取代或未取代的烷基。
作为邻苯二酚衍生物中的苯环上的羟基的位置,优选至少2个羟基相邻。其原因在于,与间苯二酚(1,3-取代)、对苯二酚(1,4-取代)相比,至少2个羟基相邻时更不易发生光氧化。另外,由于在被氧化后对可见光区域的光的吸收也少,因此可以防止颜色转换组合物的变色。
作为优选的邻苯二酚衍生物,可列举4-叔丁基苯-1,2-二醇、3,5-二叔丁基苯-1,2-二醇等,但并不特殊限定于这些。
所谓镍化合物是包含镍的化合物。作为镍化合物,例如可列举氯化镍等无机盐、双乙酰丙酮镍等络合物、氨基甲酸镍盐等有机酸盐等,但并不特殊限定于这些。在此,有机酸表示具有羧基、磺酰基、酚式羟基、巯基的有机化合物。其中,作为镍化合物,从在颜色转换组合物中均匀分散这样的观点出发,优选络合物及有机酸盐。
作为能够适宜用作单线态氧淬灭剂的镍络合物及有机酸的镍盐,例如可列举乙酰丙酮盐系镍络合物、双二硫代-α-二酮系镍络合物、二硫醇盐系镍络合物、氨基硫醇盐系镍络合物、硫代邻苯二酚系镍络合物、水杨醛肟系镍络合物、硫代双酚盐系镍络合物、靛苯胺系镍化合物、羧酸系镍盐、磺酸系镍盐、酚系镍盐、氨基甲酸系镍盐、二硫代氨基甲酸系镍盐等,但并不特殊限定于这些。特别是,从合成的容易性以及廉价这样的观点出发,优选有机酸的镍盐。
此外,从在可见光区域中的摩尔吸光系数小,不会吸收光源、有机发光材料(A)的发光的观点考虑,磺酸系镍盐是优选的。此外,从显示出更好的单线态氧淬灭效果这样的观点出发,更优选为芳基磺酸的镍盐,从在多种溶剂中的溶解性的观点出发,优选烷基磺酸的镍盐。作为芳基磺酸的芳基,优选为取代或未取代的苯基,从在溶剂中的溶解性及分散性的观点出发,更优选为经烷基取代的苯基。
可在本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中使用的叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物的添加量虽然也取决于化合物的摩尔吸光系数、发光量子收率及激发波长处的吸收强度、以及要制作的颜色转换片的厚度、透过率,但通常相对于100重量份的树脂(B)而言为1.0×10-3重量份以上且30重量份以下。上述叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物的添加量进一步优选为1.0×10-2重量份以上且15重量份以下,特别优选为1.0×10-1重量份以上且10重量份以下。
另外,在颜色转换组合物中添加镍化合物时,镍化合物的添加量过多时,存在当由颜色转换组合物向颜色转换片等进行加工成型时添加的镍化合物对强度、热稳定性等产生不良影响的可能性。因此,其添加量相对于树脂(B)100重量份,优选为1.0×10-3重量份以上且15重量份以下,进一步优选为1.0×10-2重量份以上且10重量份以下,特别优选为1.0×10-1重量份以上且10重量份以下。
<溶剂>
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物也可以包含溶剂。该溶剂只要能够调整流动状态的树脂(例如树脂(B)等)的粘度且不会对有机发光材料(例如有机发光材料(A)等)的发光及耐久性造成过度影响,则没有特殊限定。作为这样的溶剂,例如可列举甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、异戊醇、甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、苄醇、对甲酚、环己酮、甲基环己烷、己烷、丙酮、松油醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(Texanol)、甲基溶纤剂、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、甘油、丙二醇、2-甲氧基乙醇、二乙基醚、二异丙基醚、1,2-二甲氧基乙烷、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、四氢呋喃、1,4-二氧杂环己烷、苯甲醚、糠醛、乙基甲基酮、γ-丁内酯等。
另外,上述溶剂也可2种以上混合来用于颜色转换组合物。在上述溶剂中,从可溶解有机发光材料(A)和树脂(B)这两者,且不会对有机发光材料(A)的劣化产生影响,干燥后的残留溶剂少这样的观点出发,可特别适合地使用甲苯。
<其它添加剂>
在不损害本发明效果的范围内,还可在本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中加入添加剂。具体而言,作为添加剂,还可在颜色转换组合物中添加耐候性改善剂、分散稳定化剂、流平剂、抗氧化剂、增塑剂、阻燃剂、脱泡剂、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、交联剂、固化剂、密合性改善剂等。
另外,出于提高由颜色转换组合物形成的颜色转换层(例如包含有机发光材料(A)的颜色转换层)的光取出效率的目的,还可在颜色转换组合物中添加无机粒子。具体而言,作为该无机粒子,可列举由玻璃、氧化钛、二氧化硅、氧化铝、有机硅、氧化锆、氧化铈、氮化铝、碳化硅、氮化硅、钛酸钡等构成的微粒。它们可单独使用1种,也可合用2种以上。作为这样的无机粒子,从容易获得这样的观点,优选二氧化硅微粒、氧化铝微粒、有机硅微粒,进而从易于控制折射率、粒径这样的观点出发,特别优选氧化铝微粒。
<离子含量>
可将本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的离子含量调整在适当的范围。具体而言,就颜色转换组合物所包含的卤化物离子、钠离子、钾离子及铵离子的合计量而言,优选为15ppm以下,更优选为10ppm以下,特别优选为5ppm以下。
上述离子量的值为通过离子色谱分析法测定的值。具体而言,在10g颜色转换组合物中添加30mL甲苯,将该溶液用振荡器振荡1小时后,使其流过膜过滤器(Merck公司制,PVDF,孔径0.45μm)及固相萃取用滤筒(GL Sciences公司制,InertSep Slim-JPLS-3)进行处理。在得到的甲苯溶液中添加30mL超纯水,将该溶液用振荡器振荡1小时后,使其水相流过反相滤筒(东曹公司制,TSKgel ODS-120H)进行处理,将得到的水溶液按照以下的条件进行分析。其结果,可得到颜色转换组合物中含有的离子量的测定值。
例如,测定对象的离子为阴离子时,上述离子量的测定条件如下,测定装置为Dionex公司制的ICS-3000,进样量为100μL,洗脱液为KOH梯度,分离柱为IonPac AS23(2mmΦ×250mm),检测器为电导率仪。测定对象的离子为阳离子时,上述离子量的测定条件如下,测定装置为Dionex公司制的DX-500,进样量为100μL,洗脱液为10mM的甲磺酸,分离柱为IonPac CS14(2mmΦ×250mm),检测器为电导率仪。
<含有水分率>
可将本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的含有水分率调整在适当的范围。本实施方式中,就颜色转换组合物的含有水分率而言,优选为0.001重量%以上且0.05重量%以下,更优选为0.001重量%以上且0.03重量%以下,特别优选为0.001重量%以上且0.01重量%以下。只要颜色转换组合物的含有水分率在上述范围内,则可抑制颜色转换组合物中含有的有机发光材料(例如有机发光材料(A)等)的分解、成为劣化要因的自由基的产生,其结果,可得到颜色转换组合物的更高的耐久性。
需要说明的是,上述含有水分率为通过卡尔费休法测定的值。具体而言,将1g颜色转换组合物加入Metrohm公司制的卡尔费休水分仪852Titrando(电量法KF水分仪)进行测定,由此可得到上述含有水分率。
<颜色转换组合物的制造方法>
以下,对本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的制造方法的一例进行说明。在该制造方法中,将上述的有机发光材料(A)、树脂(B)、溶剂等以规定量进行混合。将上述成分混合而使其成为规定组成之后,利用均化器、自转公转型搅拌机、三辊磨机、球磨机、行星式球磨机、珠磨机等搅拌·混炼机均质地进行混合分散,由此得到颜色转换组合物。在混合分散后或者混合分散的过程中,还优选在真空或减压条件下进行脱泡。另外,也可以预先混合某些特定的成分、或进行熟化等处理。还可以利用蒸发仪将溶剂除去而成为期望的固态成分浓度。需要说明的是,上述的制造方法是颜色转换组合物的制造方法的一例,本发明并不限定于此。
<颜色转换片的制作方法>
以下,对本发明的实施方式涉及的颜色转换片的制作方法的一例进行说明。上述颜色转换组合物还可加工成片状来使用。即,在该颜色转换片的制作方法中,将上述方法制造的颜色转换组合物涂布在基材上,并使其干燥,由此可得到目标的颜色转换片。此时,颜色转换组合物在颜色转换片中相当于颜色转换层。颜色转换片可仅由颜色转换层形成,也可包含其它层。
颜色转换组合物在基材上的涂布可通过逆向辊涂机、刮涂机、唇模涂布机、缝模涂布机、直接槽辊涂布机、补偿槽辊涂布机、、吻合式涂布机、丝网印刷机、自然辊涂机、气刀涂布机、辊式刮涂机、逆向辊式刮涂机(Reverse roll blade coater)、双流涂布机、棒涂机、线棒涂布机、涂敷器、浸涂机、幕涂机、旋涂机、刮涂机等进行。其中,为了获得颜色转换层的膜厚的均匀性,优选利用缝模涂布机进行涂布。需要说明的是,上述的涂布方法为颜色转换片的制造方法中的一例,并不限定于此。
颜色转换层的干燥可以使用热风干燥机、红外线干燥机等常规的加热装置进行。此时,用于干燥的加热固化条件通常为于40℃~200℃加热1分钟~3小时,优选为于80℃~150℃加热2分钟~1小时。颜色转换片只要包含将颜色转换组合物固化得到的颜色转换层即可,并不限定于该构成。
从提高耐热性这样的观点出发,颜色转换层的厚度优选为500μm以下、更优选为300μm以下、进一步优选为200μm以下。关于本发明中的颜色转换片的各层的膜厚的测定方法,是指基于JISK7130(1999)塑料膜及片厚度测定方法中的利用机械扫描的厚度测定方法A法而测得的膜厚(平均膜厚)。
<基材>
作为本发明的实施方式涉及的颜色转换片所使用的基材,可以无特殊限制地使用已知的金属、膜、玻璃、陶瓷、纸等。具体而言,作为基材,例如可列举:金属板或箔、塑料的膜、层压有塑料的纸、或利用塑料进行了涂覆的纸、层压或蒸镀有金属的纸、层压或蒸镀有金属的塑料膜等。作为上述金属、金属板或箔,例如可列举:铝(还包含铝合金)、锌、铜、铁等。作为上述的塑料,例如可列举纤维素乙酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛、芳族聚酰胺、有机硅、聚烯烃、热塑性氟树脂、四氟乙烯与乙烯的共聚物(ETFE)等。另外,作为上述的塑料膜,例如可列举由α-聚烯烃树脂、聚己内酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂以及它们与乙烯的共聚树脂形成的膜。另外,在基材为金属板的情况下,也可以对其表面实施铬系、镍系等的镀敷处理、陶瓷处理。
其中,从颜色转换片的制作、成型的容易度考虑,可优选使用玻璃、树脂膜。另外,为了消除在对膜状的基材进行处理时发生断裂等的担忧,优选强度高的膜。从它们的要求特性、经济性的方面出发,优选树脂膜,在这些树脂膜中,从经济性、操作性的方面出发,优选为选自由PET、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚丙烯组成的组中的塑料膜。另外,也可利用挤出机将颜色转换片于200℃以上的高温进行压接成型。在该情况下,从耐热性的方面考虑,优选聚酰亚胺膜。从颜色转换片的剥离的容易度方面出发,还可以预先对基材的表面进行脱模处理。
基材的厚度没有特殊限制,作为下限,优选为25μm以上、更优选为38μm以上。另外,作为上限,优选为5000μm以下、更优选为3000μm以下。
<阻隔层>
就本发明的实施方式涉及的颜色转换片而言,出于对该颜色转换片赋予阻气性且可提高含有的颜色转换层的耐久性的目的,优选具备阻隔层。作为阻隔层,例如可列举:氧化硅、氧化铝、氧化锡、氧化铟、氧化钇、氧化镁等、或它们的混合物、或在它们中添加其它元素而成的金属氧化物薄膜;或者由聚偏二氯乙烯、丙烯酸树脂、有机硅树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、氟树脂等各种树脂形成的膜。另外,作为相对于水分具有阻隔功能的膜,例如可列举由聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯与氯乙烯的共聚物、偏二氯乙烯与丙烯腈的共聚物、氟树脂等各种树脂形成的膜。需要说明的是,本发明中的阻隔层并不限定于上述物质。
另外,根据颜色转换片所需的功能,还可在颜色转换片上进一步设置具有防反射功能、防眩功能、防反射防眩功能、硬涂层功能(耐摩擦功能)、抗静电功能、防污功能、电磁波屏蔽功能、红外线拦截功能、紫外线拦截功能、偏光功能、调色功能的辅助层来作为其它层。
<颜色转换层>
本发明的实施方式涉及的颜色转换片至少具备含有上述颜色转换组合物的颜色转换层(X)。本实施方式中,就颜色转换片而言,优选除具备颜色转换层(X)以外,还具备与该颜色转换层(X)不同的颜色转换层(Y)。就颜色转换层(X)而言,含有上述的有机发光材料(A)及树脂(B),通过使用波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光,可在500nm以上且580nm以下的区域中观测到具有最大辐射强度的峰值波长。就颜色转换层(Y)而言,含有有机发光材料(E)和与所述树脂(B)不同的热塑性树脂(C),就有机发光材料(E)而言,通过被波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光和来自有机发光材料(A)的发光中的至少一方激发,从而呈现出在580nm以上且750nm以下的区域中观测到峰值波长的发光。以下,根据需要将颜色转换层(X)仅简写为“(X)层”,将颜色转换层(Y)仅简写为“(Y)层”。
颜色转换片中,由于有机发光材料(A)及有机发光材料(E)分别在彼此不同的颜色转换层中含有,从而可抑制材料间的相互作用。因此,与有机发光材料(A)及有机发光材料(E)分散在同一颜色转换层中的情况相比,可得到更窄的半峰宽,可显示出高色彩纯度的发光。另外,通过抑制上述材料间的相互作用,有机发光材料(A)及有机发光材料(E)在各颜色转换层中分别独立地发光,因此可易于调整绿色及红色的发光峰值波长、发光强度。因此,在这样的颜色转换片中,不会扩宽显示高色彩纯度的发光的有机发光材料的半峰宽,从而可设计蓝色、绿色、红色的各色光的最适发光峰值波长、发光强度,可得到色彩再现性高的白色光。
<颜色转换片的结构例>
本发明的实施方式涉及的颜色转换片只要至少具备将上述颜色转换组合物固化所得到的颜色转换层(X)即可,对其构成并无限定。作为这样的颜色转换片的代表性结构例,可列举以下3个。
图1为表示本发明的实施方式涉及的颜色转换片的一例的剖面示意图。如图1所示,作为本实施方式的一例的颜色转换片1a具备基材层10和2种颜色转换层((X)层16及(Y)层18),形成为上述2个层的层叠体。在该颜色转换片1a的结构例中,在基材层10上层叠有(X)层16,在该(X)层16上层叠有(Y)层18。
图2为表示本发明的实施方式涉及的颜色转换片的另一例的剖面示意图。如图2所示,就作为本实施方式的另一例的颜色转换片1b而言,具备多个(本实施方式中为3个)基材层10、和(X)层16及(Y)层18,形成为(X)层16及(Y)层18被多个基材层10夹持的层叠体。在该颜色转换片1b的结构例中,在第1基材层10上层叠(X)层16,在该(X)层16上层叠第2基材层10,在该基材层10上层叠(Y)层18,在该(Y)层18上层叠第3基材层10。
图3为表示本发明的实施方式涉及的颜色转换片的再一例的截面示意图。如图3所示,就作为本实施方式的再一例的颜色转换片1c而言,具备多个(本实施方式中为2个)基材层10、和(X)层16、以及多个(本实施方式中为2个)阻隔膜11。在该颜色转换片1c的结构例中,形成由上述多个基材层10及阻隔膜11夹持(X)层16的层叠体。具体而言,(X)层16被多个阻隔膜11夹持,此外,上述(X)层16和多个阻隔膜11的层叠体被多个基材层10夹持。即,在该颜色转换片1c中,为了防止(X)层16因氧、水分或热而引起劣化,如图3的示例,设置了阻隔膜11。
在上述图1~3中,示例了作为颜色转换层具备(X)层16及(Y)层18各1个的颜色转换片1a、1b,或作为颜色转换层具备1个(X)层16的颜色转换片1c,本发明涉及的颜色转换片的具体构成不限于此。例如,在颜色转换片内,还可分别设置多个的(X)层16及(Y)层18。此时,多个(X)层16各自的组成、形态可以彼此相同,也可以彼此不同。同样地,多个(Y)层18各自的组成、形态可以彼此相同,也可以彼此不同。另外,就颜色转换片内的(X)层16及(Y)层18的层叠结构而言,例如可以如(Y)层/(X)层/(X)层、(Y)层/(Y)层/(X)层、(Y)层/(Y)层/(X)层/(X)层这样,(X)层16、(Y)层18在层叠方向上连续。
<树脂的溶解度参数>
对本发明的实施方式涉及的颜色转换片的颜色转换层(X)、(Y)中的各树脂的溶解度参数(以下称为SP值)进行说明。在该颜色转换片中,将颜色转换层(X)所包含的树脂(B)的SP值作为SPB(cal/cm3)0.5,颜色转换层(Y)所包含的热塑性树脂(C)的SP值作为SPC(cal/cm3)0.5时,优选SPB≤SPC。
在颜色转换层中树脂的SP值与有机发光材料的发光峰值波长之间确认到相关性。在SP值高的树脂中,通过该树脂与有机发光材料间的相互作用,使有机发光材料的激发状态稳定化。因此,与SP值低的树脂中相比,该有机发光材料的发光峰值波长向长波长侧位移。因此,通过使显示最适SP值的树脂中含有有机发光材料,可进行有机发光材料的发光峰值波长的优化。
SPB(cal/cm3)0.5及SPC(cal/cm3)0.5成为上述关系时,颜色转换层(X)、(Y)中的绿色光和红色光的发光峰值波长之差大于在单一的树脂中含有有机发光材料的情况,其结果色域扩大。其中,优选SPC≥10.0。此时,颜色转换层(Y)中的红色光的发光峰值波长更大而长波长化,其结果可发出深红色的光。从进一步增强该效果的观点出发,更优选SPC≥10.2,进一步优选SPC≥10.4,特别优选SPC≥10.6。
SPC的上限值没有特殊限定,就SPC≤15.0的树脂(具体而言,热塑性树脂(C))而言,有机发光材料的分散性良好,因此可适合地使用。从进一步增强该效果的观点出发,更优选SPC≤14.0,进一步优选SPC≤13.0,特别优选SPC≤12.0。
另外,为SPB≤10.0时,颜色转换层(X)中的绿色光的发光峰值波长的长波长化被抑制,其结果,颜色转换层(X)、(Y)中的绿色光与红色光的发光峰值波长之差变大,因此优选。从进一步增强该效果的观点出发,更优选SPB≤9.8,进一步优选SPB≤9.7,特别优选SPB≤9.6。
SPB的下限值没有特殊限定,就SPB≥7.0的树脂(具体而言为树脂(B))而言,有机发光材料的分散性良好,因此可适合地使用。从进一步增强该效果的观点出发,更优选SPB≥7.4,进一步优选SPB≥7.8,特别优选SPB≥8.0。
此处提到的SP值为使用通常使用的Poly.Eng.Sci.,vol.14,No.2,pp.147-154(1974)等记载的Fedors推算法,由构成树脂的单体的种类和比率算出的值。关于多种树脂的混合物,也可通过同样的方法算出。例如,可算出聚甲基丙烯酸甲酯的SP值为9.5(cal/cm3)0.5,可算出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的SP值为10.7(cal/cm3)0.5,可算出双酚A系环氧树脂的SP值为10.9(cal/cm3)0.5。
颜色转换层(X)、(Y)中的树脂没有特殊限定,适合在颜色转换层(X)中使用的树脂(B)及适合在颜色转换层(Y)中使用的热塑性树脂(C)的种类、及各个树脂的代表性的SP值如表2所示。就颜色转换层(X)、(Y)中的树脂而言,例如优选从表2所示的树脂中任意组合来使用。
[表2]
(表2)
<发光体>
本发明的实施方式涉及的发光体具备发光的机构(光源)和进行光的颜色转换的机构,只要具备这些机构即可,没有特殊限制。在本实施方式中,发光体优选具备作为光源的蓝色LED(也称作蓝色LED光源)、以及上述颜色转换组合物或颜色转换片。该蓝色LED的发光峰值波长优选为400nm以上且500nm以下。另外,发光体具备颜色转换片时,为了提高发光特性及可靠性,优选在蓝色LED和颜色转换片之间还具备树脂层。
作为使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的优选例,可列举如下发光体:除颜色转换组合物以外还具备蓝色LED、基板以及反射板,且在基板上由反射板形成的凹部中具有上述蓝色LED及颜色转换组合物。就这样的发光体而言,例如可如下制造:在基板上的由反射板包围的凹部中配置发光峰值波长处于400nm~500nm范围的蓝色LED,进一步分配上述颜色转换组合物来形成颜色转换层。本实施方式涉及的发光体的制造方法的详细内容如后所述。
图4A~图4E为表示本发明的实施方式涉及的发光体、且为通过分配法形成颜色转换层时的发光体的适合例的侧面图。图4A为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例1的侧面图。如图4A所示,该例1的发光体20a具备基板2、反射板3、LED元件4、及颜色转换层6。基板2为电路基板。LED元件4为放射蓝色光的光源(蓝色LED),安装于基板2上。上述基板2和LED元件4通过金属制的导线5进行电连接。反射板3设置在基板2上且设置在LED元件4的周围。即,在基板2上由反射板3形成凹部,在该凹部内配置LED元件4。进而,在该凹部内通过分配法填充上述颜色转换组合物,通过使该填充的颜色转换组合物加热固化等来形成颜色转换层6。在该发光体20a中,颜色转换层6兼具将来自LED元件4的蓝色光转换成绿色光、红色光的颜色转换功能、以及将在基板2上由反射板3形成的凹部(具体而言为LED元件4等)封固的封固功能。即,该颜色转换组合物具备作为封固剂的功能。
图4B为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例2的侧面图。如图4B所示,该例2的发光体20b在图4A所示的发光体20a的上部,具体而言在反射板3及颜色转换层6的上端部还具备透镜7。其它的构成与上述发光体20a相同,在同一构成部分上附上相同的符号。
图4C为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例3的侧面图。如图4C所示,该例3的发光体20c在颜色转换层6的上部还具备封固树脂层8。其它的构成与图4A所示的发光体20a相同,在同一构成部分上附上相同的符号。
详细而言,在发光体20c中,以同时覆盖被反射板3包围在凹部内的LED元件4与导线5的程度,将上述的颜色转换组合物通过分配法注入在该凹部内。颜色转换层6由该注入的颜色转换组合物形成,在从该凹部的底面到中间部分的区域形成。在该凹部内且在颜色转换层6的上部进一步填充相对于可见光为透明的树脂(以下称为透明树脂)。封固树脂层8由该填充的透明树脂形成,将该凹部(具体而言为LED元件4等)封固。上述颜色转换组合物及透明树脂可以分别加热固化,也可以一并加热固化。
图4D为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例4的侧面图。如图4D所示,就该例4的发光体20d而言,在颜色转换层6的上下两侧还具备封固树脂层8。其它的构成与图4A所示的发光体20a相同,在同一构成部分上附上相同的符号。
详细而言,发光体20d中,以同时覆盖被反射板3包围在凹部内的LED元件4与导线5的程度,将上述的透明树脂注入在该凹部内。在由该透明树脂形成的封固树脂层8上注入上述颜色转换组合物,形成由该颜色转换组合物形成的颜色转换层6。进一步在该颜色转换层6上填充透明树脂,由该透明树脂形成的封固树脂层8以将该凹部内的LED元件4及颜色转换层6等封固的方式形成。上述颜色转换组合物及透明树脂可以分别加热固化,也可以一并加热固化。这样一来,在上述凹部内可形成从膜厚方向的两侧(上下两侧)由封固树脂层8夹持颜色转换层6的层叠结构的层叠体。
图4E为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的例5的侧面图。如图4E所示,就该例5的发光体20e而言,具备多个颜色转换层6a、6b来代替单一的颜色转换层6。其它的构成与图4A所示的发光体20a相同,在同一构成部分上附上相同的符号。
详细而言,以同时覆盖被反射板3包围在凹部内的LED元件4与导线5的程度,将上述的颜色转换组合物通过分配法注入在该凹部内。颜色转换层6a由该注入的颜色转换组合物形成,在从该凹部的底面到中间部分的区域形成。在该凹部内且在颜色转换层6a的上部进一步填充与颜色转换层6a不同的颜色转换组合物。颜色转换层6b由该填充的颜色转换组合物形成,具有在将该凹部(具体而言,LED元件4及颜色转换层6a等)封固的同时,将来自LED元件4的蓝色光及来自颜色转换层6a的绿色光等的光转换成红色光等的颜色转换功能。上述颜色转换组合物可以分别加热固化,也可以一并加热固化。例如,在上述颜色转换层6a、6b中,一方的颜色转换层6a与上述的颜色转换层(X)相同,另一方的颜色转换层6b与上述的颜色转换层(Y)相同。
在上述的图4A~4E中,示例了搭载有引线接合型LED元件作为LED元件4的发光体,但作为LED元件4,使用倒装芯片型LED元件也不会损害本发明的效果。作为搭载有倒装芯片型LED元件作为LED元件4的发光体的优选例,可列举在蓝色LED(LED元件4)的发光面上具有本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体。就这样的发光体而言,可通过预先制作含有颜色转换组合物的颜色转换片,将该颜色转换片贴附在蓝色LED上等来制造。关于该类型的发光体的详细的制造方法,如后所述。
图5A、5B为表示如下发光体的适合例的侧面图,其为本发明的实施方式涉及的发光体,且为通过具备含有上述颜色转换组合物的颜色转换层的颜色转换片来形成颜色转换层时的发光体。
图5A为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的一例的侧面图。如图5A所示,该发光体21a具备基板2、反射板3、LED元件4、封固树脂层8、及颜色转换片9。发光体21a中,LED元件4为倒装芯片型的蓝色LED,安装(倒装芯片安装)于基板2上。上述基板2与LED元件4介由金属制球(未图示)等进行电连接。另外,在该安装的LED元件4的发光面上贴附颜色转换片9。颜色转换片9具备含有上述颜色转换组合物的颜色转换层。就颜色转换片9而言,作为该颜色转换层,例如如图1~3的示例,可具备颜色转换层(X)这1种,也可具备颜色转换层(X)及颜色转换层(Y)这2种。就反射板3而言,与上述的发光体20a(参见图4A)的情况相同,被设置在基板2上且设置在LED元件4的周围。在由该反射板3形成的凹部内,以覆盖基板2上的LED元件4及颜色转换片9的方式填充透明树脂。就封固树脂层8而言,将该填充的透明树脂加热固化等来形成,将该凹部内的LED元件4及颜色转换片9等封固。
在图5A中没有特别图示,就发光体21a而言,在LED元件4和颜色转换片9之间还可具备树脂层。该树脂层还可作为将LED元件4和颜色转换片9粘接的粘接剂使用。
图5B为表示使用本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的另一例的侧面图。如图5B所示,在该发光体21b中,颜色转换片9至少设置在封固树脂层8的上部(例如反射板3及封固树脂层8的上端部)。即,发光体21b中,在LED元件4和颜色转换片9之间具备以封固LED元件4为目的树脂层(封固树脂层8)。另外,在颜色转换片9和封固树脂层8之间,还可使用将它们粘接的粘接剂(未图示)。其它的构成与图5A所示的发光体21a相同,在同一构成部分上附上相同的符号。
在上述的图5A、5B中,示例了使用颜色转换片9作为颜色转换层,搭载有倒装芯片型LED元件作为LED元件4的发光体,在该类型的发光体中,还可搭载引线接合型LED元件。然而,此时为了能够进行基板2和LED元件4的引线接合,相对于颜色转换片9需要预先实施使LED元件4的电极焊盘露出的开孔加工。
就本发明的实施方式涉及的颜色转换片(例如如图5A、5B所示的颜色转换片9)的厚度而言,从提高耐热性的观点出发,优选为500μm以下,更优选为300μm以下,进一步优选为200μm以下。在该颜色转换片中,在颜色转换层等各层之间还可根据需要设置粘接层。作为粘接层,只要不对颜色转换片的发光及耐久性产生过度影响,则可没有特殊限制地使用已知的材料。需要将上述各层牢固粘接时,作为粘接层,可优选使用光固化材料、热固化材料、厌氧固化材料、热塑性材料。其中,更优选为热固化材料,特别优选在0℃~150℃这样的加热条件下可固化的热固化材料。
粘接层的厚度没有特殊限制,优选为0.01μm以上且100μm以下,更优选为0.01μm以上且25μm以下。粘接层的厚度进一步优选为0.05μm以上且5μm以下,特别优选为0.05μm以上且1μm以下。
<发光体的制造方法>
对本发明的实施方式涉及的发光体的制造方法进行说明。以下,首先说明具有本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的制造方法,其后说明具有本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的制造方法。需要说明的是,以下说明的各制造方法仅为一例,本发明的实施方式涉及的发光体的制造方法并不限定于此。
(具有颜色转换组合物的发光体的制造方法)
对具有本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的发光体的制造方法进行说明。就该发光体的制造方法而言,使用上述的颜色转换组合物,通过分配法形成颜色转换层来制造发光体。具体而言,首先,通过已知的方法在基板2上设置反射板3,在由该反射板3在基板2上形成的凹部中安装LED元件4(LED芯片),将基板2与LED元件4布线连接。
LED元件4在发光面侧具有电极焊盘时,将LED元件4以发光面朝上的方式通过焊片件等固定于基板2,其后,将LED元件4的上表面的电极焊盘和基板2的电路布线通过引线接合进行连接。另一方面,LED元件4在发光面的相对面具有电极焊盘时,即LED元件4为倒装芯片型LED元件时,使LED元件4的电极面与基板2的电路布线相对,将LED元件4的电极焊盘与基板2的电路布线以一并接合的方式连接。
接着,将通过前述方法制作的颜色转换组合物使用点胶机等注入基板2上的由反射板3形成的凹部。接着,通过将该注入的颜色转换组合物加热,从而在该凹部内形成颜色转换层(例如1种的颜色转换层6或2种的颜色转换层6a、6b等)。此时,如图4C示例的那样形成颜色转换层6,其后,在该颜色转换层6上分配已知的封固材料(透明树脂)使其热固化,据此也可形成封固树脂层8。或者,如图4A、4E示例的那样形成1种的颜色转换层6或2种的颜色转换层6a、6b,上述颜色转换层6或颜色转换层6a、6b还兼具作为封固树脂层的功能。由此,可得到上述具有颜色转换组合物的发光体(例如图4A、4C、4E所示的发光体20a、20c、20e等)。
另外,在使颜色转换组合物加热干燥的工序之前,可适合地进行如下工序,将处于在凹部注入有该颜色转换组合物的状态的基板2在真空气氛下静置,除去在该颜色转换组合物中溶入的水分、氧。上述颜色转换组合物及封固用的透明树脂的热固化工序可在大气中进行,也可在氮气等非活性气体气氛下进行。
(具有颜色转换片的发光体的制造方法)
对具有本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的制造方法进行说明。就该发光体的制造方法而言,将含有上述颜色转换组合物的颜色转换片用作颜色转换层来制造发光体。具体而言,该发光体的制造方法包括大体上划分的3个工序。第1工序为将颜色转换片单片化的单片化工序。第2工序为将单片化的颜色转换片进行拾取的拾取工序。第3工序为将拾取后的颜色转换片(经单片化工序进行了单片化的颜色转换片)贴附于蓝色LED光源的贴附工序。另外,该发光体的制造方法根据需要还可包括其它工序。
图6为表示具有本发明的实施方式涉及的颜色转换片的发光体的制造方法的一例的工序图。首先,在单片化工序中,就颜色转换片的单片化而言,可通过模具冲压、激光加工、刀具切割等方法进行。在上述方法中,由于激光加工会给颜色转换片的颜色转换层赋予高能量,因此避免该颜色转换层中的树脂(例如树脂(B))的烧灼、有机发光材料(例如有机发光材料(A))的劣化是非常困难的。因此,作为颜色转换片的单片化方法,期望为刀具切割。
例如,如图6所示,颜色转换片1为在基材层10上形成颜色转换层6的片。在单片化工序中,颜色转换片1利用刀具12被切割成期望的尺寸(状态S1)。据此,颜色转换片1的颜色转换层6及基材层10被单片化为多个,从而被加工成期望尺寸的单片片材13(状态S2)。单片片材13为单片化的基材层10和单片化的颜色转换层6的层叠体。
作为利用刀具12的切割方法,有简单的通过压入刀具来切割对象物的方法、及通过旋转刀片来切割对象物的方法,均可适合地使用。作为将颜色转换片1通过旋转刀片进行切割的装置,可适合地利用被称作切片机(Dicer)的用于将半导体基板切割(切片)成单个芯片的装置。只要使用切片机,通过旋转刀片的厚度、条件设定,即可精密控制颜色转换片1的分割线的宽度,与简单的通过压入刀具来切割颜色转换片1相比,可得到更好的加工精度。在任一切割方法的情况下,就颜色转换片1而言,能够以将颜色转换层6连同基材层10进行单片化的方式来切割。或者,也可在将颜色转换层6单片化的同时不切断基材层10。此时,优选进行所谓的半切即针对基材层10施加不贯穿的切入线。
就颜色转换片1而言,在单片化工序的前后或与单片化工序同时,还可实施颜色转换层6的开孔加工。作为该开孔加工,可适合地使用激光加工、由模具进行的冲压等已知的方法,就激光加工而言,会引起颜色转换层6中树脂的烧灼、有机发光材料的劣化,因此更期望利用模具进行冲压加工。实施由模具进行的冲压加工时,将单片片材13贴附于LED元件后,无法相对于该单片片材13的颜色转换层6等实施冲压加工,因此需要在将单片片材13贴附于LED元件前,相对于颜色转换片1或单片片材13实施冲压加工。就由模具进行的冲压加工而言,可根据贴附单片片材13的LED元件的电极形状等,在颜色转换层6等中开设任意形状、大小的孔。
就上述孔的大小、形状而言,只要设计模具则可形成任意的大小、形状。具体而言,就1mm见方内外的LED元件上的电极接合部分而言,为了减少发光面的面积,期望为200μm以下。因此,上述孔可根据其大小而在200μm以下形成。另外,就进行引线接合等的电极焊盘而言,需要为某种程度的大小,至少为50μm左右的大小(长度、宽度等)。因此,期望上述孔根据其大小而形成为50μm左右。其理由在于,当上述孔与电极焊盘相比过大时,LED元件的发光面露出而发生漏光,从而导致具有LED元件的发光体的颜色特性降低。另外,上述孔与电极焊盘相比过小时,引线接合时导线与颜色转换层6等接触,会引起电极焊盘与导线的接合不良也是其理由之一。
就通过上述的单片化工序而单片化的颜色转换片1(即单片片材13)而言,通过作为单片化工序的下一工序的拾取工序进行拾取。例如,如图6所示,拾取工序中,单片片材13经具备筒夹14等吸引装置的拾取装置(未图示)来拾取(状态S3)。
就经上述拾取工序进行了拾取的单片片材13而言,通过作为拾取工序的下一工序的贴附工序而被贴附于蓝色LED光源。例如,如图6所示,单片片材13处于被筒夹14拾取的状态。就筒夹14而言,与单片片材13一同运送至安装于基板2上(详细而言,由反射板3形成的凹部内)的LED元件15(蓝色LED光源的一例)的位置,由此,使LED元件15的电极形成面的相对侧的面(光取出面)与单片片材13的粘接面相对。接着,筒夹14将单片片材13的粘接面按压于LED元件15的光取出面并贴附(状态S4)。
在贴附工序中的单片片材13与LED元件15贴附时,优选使用粘接剂(未图示)。作为该粘接剂,可使用已知的焊片剂、粘接剂。例如可使用丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、有机硅树脂、改性有机硅树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂的粘接剂。单片片材13的颜色转换层或基材层(状态S4的例中为基材层)具有粘接性时,还可利用该粘接性将单片片材13和LED元件15贴附。另外,单片片材13为半固化状态的颜色转换片时,还可利用该单片片材13的基于加热的固化将单片片材13与LED元件15贴附。或者,单片片材13的颜色转换层在固化后具有热软化性时,通过该颜色转换层的热融接,还可将单片片材13的颜色转换层与LED元件15粘接。
另外,贴附工序为将单片片材13加热而贴附于LED元件15的工序时,在大气中进行该贴附工序时,在LED元件15和单片片材13之间会进入气泡。进入气泡时,在气泡与LED元件15的界面、以及气泡与单片片材13的界面中,会发生光的漫反射。据此,从LED元件15的光取出效率降低,其结果,使用颜色转换片1所制造的发光体(例如如图6所示的发光体22)的亮度降低。从防止这样的气泡进入的观点出发,优选该贴附工序在真空气氛下进行。
(其它的工序)
在上述发光体的制造方法中,作为其它的工序,还可包括将LED元件15与基板2进行电连接的连接工序。在该连接工序中,通过已知的方法将LED元件15的电极与基板2的电路布线进行电连接。据此,可得到如图6所示的发光体22。LED元件15在发光面侧具有电极焊盘时,通过焊片件等将LED元件15以发光面朝上的方式固定于基板2后,LED元件15的上表面的电极焊盘与基板2的电路布线通过引线接合进行连接。另外,LED元件15为在发光面的相对面具有电极焊盘的倒装芯片型的LED元件时,使LED元件15的电极面与基板2的电路布线相对,将它们一并接合进行连接。此时,就基板2与LED元件15的连接而言,还可在将单片片材13贴附于LED元件15前进行。
单片片材13的颜色转换层6以半固化状态与LED元件15贴附时,可在上述连接工序之前或者之后的适合时机使颜色转换层6固化。例如,进行为了将倒装芯片型的LED元件15一并接合于基板2的热压接的接合时,通过该加热还可同时使颜色转换层6固化。另外,将连接LED元件15与基板2的封装体在更大的电路基板上进行表面安装时,还可在通过回流焊进行焊接的同时使单片片材13固化。
颜色转换层6在固化的状态下与LED元件15贴附时,在将单片片材13与LED元件15贴附后,不需要设置颜色转换层6的固化过程。颜色转换层6在固化的状态下与LED元件15贴附的情况是指,例如在固化的颜色转换层6上另外形成粘接层的情况、颜色转换层6为在固化后具有热融接性的颜色转换层的情况等。
另外,在上述发光体的制造方法中,作为其它的工序,还可包括将进行了贴附工序后的LED元件15及颜色转换层6等进行封固的封固工序。例如,如图6所示,在封固工序中,就封固树脂层8而言,以覆盖贴附单片片材13后的LED元件15的方式在基板2上(详细而言,在由反射板3形成的凹部内)形成。需要说明的是,封固树脂层8由填充在该凹部内的透明树脂形成。上述LED元件15及单片片材13(颜色转换层6及基材层10)由该封固树脂层8封固(状态S5)。这样可制造图6所示的发光体22。作为构成封固树脂层8的透明树脂,从透明性、耐热性的观点出发,可适合地使用有机硅树脂。另外,还可在LED元件15上不贴附单片片材13而通过封固树脂层8将LED元件15封固,其后,在该封固树脂层8上贴附颜色转换片来制造发光体(例如,如图5B所示的发光体21b)。
另一方面,作为LED元件15,应用Face-Up型的LED元件时,与上述同样地将颜色转换片1单片化后,在LED元件15的光取出面上贴附单片片材13。此处,在Face-Up型的LED元件中,在光取出面的同侧的元件面上至少形成1个电极。如后所述,通过引线接合等从该LED元件15的电极焊盘取得导通。因此,就单片片材13而言,以该LED元件15中的电极焊盘的至少一部分露出的方式进行贴附。当然,单片片材13也可仅贴附于该LED元件15的光取出面。或者,就颜色转换片1而言,也可以该LED元件15中的电极焊盘的一部分露出的方式,单片化为经图案化的形状。其后,将该LED元件15的光取出面的相对侧的面固定于基板2,通过引线接合等已知的方法将LED元件15的电极焊盘与基板2的电路布线进行电连接,由此可得到发光体。
就上述发光体的制造方法中使用的颜色转换片1而言,如图6示例的那样,可为由颜色转换层6与基材层10的层叠体形成的颜色转换片,也可为由颜色转换层6形成的颜色转换片,还可为进一步具备上述阻隔膜等其它层的颜色转换片。另外,颜色转换层6还可包含上述2种的颜色转换层(X)、(Y)。
另外,颜色转换片1可为半固化状态的颜色转换片,也可为预先经固化的颜色转换片。就LED元件15而言,可在贴附单片片材13后安装于基板2进行布线,也可在安装于基板2后贴附单片片材13。另外,还有如下发光体的制造方法:将颜色转换片1贴附于在表面形成有LED的半导体晶片后,将该半导体晶片与颜色转换片1同时切割成单个的LED元件15,将该带颜色转换片1的LED元件15安装于基板2。
<反射板>
在本发明的实施方式涉及的发光体中,就形成电路基板上的凹部的反射板(例如图6等示例的反射板3)而言,为了高效反射光,优选以朝向开口侧(远离LED搭载面的一侧)变广的方式倾斜。此时,反射板的凹部侧面的倾斜角度没有特殊限定,例如相对于蓝色LED光源等发光元件的上表面为45°~90°左右。作为用于构成反射板的优选材料,例如可列举热固性树脂、热塑性树脂等树脂。具体而言,可列举环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、改性聚酰亚胺树脂、聚邻苯二甲酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、液晶聚合物树脂、ABS树脂、苯酚树脂、丙烯酸树脂、PBT树脂等树脂。
特别是,通过利用热固性树脂来形成反射板,由此可得到具有优异的耐久性的发光体。从该观点出发,作为热固性树脂,优选环氧树脂、改性环氧树脂、有机硅树脂、改性有机硅树脂等树脂。另外,为了提高反射率,构成反射板的树脂还可包含二氧化钛等无机粒子。反射板的反射率优选为80%以上,更优选90%以上,进一步优选为95%以上。
<凹部>
由上述反射板形成的凹部的形状没有特殊限定,可为圆柱、圆锥、多棱柱、多棱锥或与它们近似的形状等任一形状。在上述形状中,在侧发光型的发光体中,从小型化的观点出发,优选凹部为在长轴方向上延伸的形状。特别是,更优选凹部在长轴方向延长且凹部的平面图呈四边形、近似四边形的多边形或近似多边形的形状。凹部的长轴方向的长度称为凹部的长度,凹部的短轴方向(相对于长轴方向为垂直的方向)的长度称为凹部的宽度。就凹部的宽度而言,可沿着其长轴方向而不同。此时,就凹部的宽度而言,优选随着从该凹部的底面朝向长轴方向的中央而逐渐变宽。
上述凹部的长度及宽度没有特殊限制,为了配置LED元件并安装于基板,只要具有足够的尺寸即可。具体而言,优选上述凹部的长度为0.5mm以上且10mm以下,优选上述凹部的宽度为0.05mm以上且5mm以下。另外,上述凹部的深度可通过搭载的LED元件的厚度、接合(Bonding)方法等进行适当调整。例如,作为其深度,优选0.1mm以上且3mm以下。
<激发光>
就激发光的种类而言,只要为有机发光材料(A)所能够吸收的波长区域的激发光即可,在该波长区域显示发光的LED元件为适合的激发光的光源。特别是,在显示器、照明用途中,从可提高蓝色光的色彩纯度的观点出发,具有400nm以上且500nm以下范围的激发光的蓝色LED是更为适宜的激发光的光源。
<照明装置>
本发明的实施方式涉及的照明装置至少具备上述的发光体。使用该发光体的照明装置没有特殊限制,可应用于各种照明用途。作为该照明装置的应用例,例如可列举建筑物空间中使用的照明装置、车等中的室内灯或前灯等照明装置、照相机的闪光灯等照明装置、显示器的背光灯或前光灯等照明装置等。
<背光模组>
本发明的实施方式涉及的背光模组具有上述的颜色转换组合物。即,该背光模组具备使用本发明的实施方式涉及的发光体的照明装置。具体而言,该背光模组至少具备发光峰值波长处于400nm以上且500nm以下的范围的蓝色LED光源,及含有有机发光材料(A)及树脂(B)的颜色转换组合物或颜色转换片。另外,出于提高亮度的目的,该背光模组还具备增亮膜(BEF、BEFRP、DBEF),出于提高色彩纯度的目的,还可具备彩色滤光片。具有这样构成的背光模组可用于显示器、室内装饰、标识、广告牌等用途。
<显示器>
本发明的实施方式涉及的显示器(例如液晶显示器)具备上述的背光模组。即,具有本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的背光模组可应用于显示器。该背光模组可同时实现高色彩再现性和高耐久性,因此适用于显示器用途。
实施例
以下,列举实施例来说明本发明,本发明不受下述实施例的限定。在下述的实施例及比较例中,化合物G-1、G-2、G-3、G-4、R-1、Q-1、Q-2、Q-3为以下所示的化合物。另外,作为树脂(B)的一例所使用的树脂(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)及作为热塑性树脂(C)的一例所使用的树脂(C-1)、(C-2)如以下所示。需要说明的是,在下述的实施例及比较例中,有时将上述的树脂(B)及热塑性树脂(C)统称而简写为“树脂”。
[化学式32]
<树脂>
树脂(B-1)为JSR公司制的环烯烃树脂“ARTON D5450”(玻璃化转变温度128℃,SP值=7.8(cal/cm3)0.5)。树脂(B-2)为Polyplastics公司制的环烯烃树脂“TOPAS5013S”(玻璃化转变温度136℃,SP值=7.8(cal/cm3)0.5)。树脂(B-3)为Polyplastics公司制的环烯烃树脂“TOPAS8007F”(玻璃化转变温度78℃,SP值=8.8(cal/cm3)0.5)。树脂(B-4)为三井化学公司制的环烯烃树脂“APL5014DP”(玻璃化转变温度135℃,SP值=7.8(cal/cm3)0.5)。
树脂(C-1)为东洋纺公司制的聚酯树脂“VYLON630”(玻璃化转变温度7℃,SP值=10.7(cal/cm3)0.5)。树脂(C-2)为Toray Dow Corning公司制的有机硅树脂“OE-6630A/B”(玻璃化转变温度32℃,SP值=7.6(cal/cm3)0.5)。
另外,实施例及比较例中的各种测定方法及评价方法如下所示。
<1H-NMR的测定>
化合物的1H-NMR使用超导FTNMR EX-270(日本电子公司制),利用氘代氯仿溶液进行了测定。
<发射光谱的测定>
对于化合物的发射光谱而言,使用F-2500型荧光分光光度计(日立制作所公司制),将化合物以1×10-6mol/L的浓度溶解于甲苯中,测定了以波长460nm进行激发时的发射光谱。
<含有水分率的测定>
就颜色转换组合物的含有水分率而言,将1g颜色转换组合物加入Metrohm公司制的卡尔费休水分仪852Titrando(电量法KF水分仪)进行测定。
<颜色转换特性的测定>
在颜色转换特性的测定中,在搭载有各颜色转换片及蓝色LED元件(ProLight公司制;型号为PM2B-3LBE-SD,发光峰值波长:460nm)的发光体中流过10mA的电流而点亮该蓝色LED元件,使用分光辐射亮度计(CS-1000,Konica Minolta公司制)测定了发射光谱、峰值波长处的发光强度及色度。需要说明的是,将各颜色转换片与蓝色LED元件之间的距离设为了3cm。
<色彩再现性的测定>
在色彩再现性的测定中,在上述颜色转换特性的测定中得到的发光体上,分别配置通过已知的方法制作的红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片、蓝色彩色滤光片,测定通过彩色滤光片使色彩纯度提高时的(u’、v’)颜色空间中的色度。在该色度的测定中使用分光辐射亮度计(CS-1000)。由所得到色度值算出将BT.2020规格的色域面积作为100%时的(u’、v’)颜色空间中的色域面积的比例。色彩再现性基于该算出的色域面积的比例进行评价。
<耐久性的测试>
在耐久性的测试中,在搭载有各颜色转换片及蓝色LED元件(ProLight公司制;型号为PM2B-3LBE-SD,发光峰值波长:460nm)的发光体中流过10mA的电流而点亮该蓝色LED芯片,于调整为温度50℃、湿度60%RH的室内静置。接下来,使用分光辐射亮度计(CS-1000,Konica Minolta公司制)测定了初始亮度。需要说明的是,将各颜色转换片与蓝色LED元件之间的距离设为了3cm。其后,连续照射来自蓝色LED元件的光,1000小时后再次测定亮度,算出从初始值开始的亮度变化率,以所得到的亮度变化率为基础,按照以下基准评价耐久性。作为该耐久性的评价结果,“A”表示上述变化率小于10%。“B”表示上述变化率为10%以上且小于20%。“C”表示上述变化率为20%以上且小于30%。“D”表示上述变化率为30%以上。
(合成例1)
以下,对本发明中的合成例1的化合物G-1的合成方法进行说明。在化合物G-1的合成方法中,将3,5-二溴苯甲醛(3.0g)、4-叔丁基苯基硼酸(5.3g)、四(三苯基膦)钯(0)(0.4g)、碳酸钾(2.0g)加入烧瓶中,并进行了氮置换。向其中加入经过了脱气的甲苯(30mL)及经过了脱气的水(10mL),进行了4小时回流。将该反应溶液冷却至室温,进行分液之后利用饱和食盐水洗涤有机相。将该有机相利用硫酸镁进行干燥,并进行过滤之后,蒸馏除去溶剂。利用硅胶柱色谱法纯化所得到的反应产物,作为白色固体得到了3,5-双(4-叔丁基苯基)苯甲醛(3.5g)。
接着,将3,5-双(4-叔丁基苯基)苯甲醛(1.5g)和2,4-二甲基吡咯(0.7g)加入到反应溶液中,并加入脱水二氯甲烷(200mL)及三氟乙酸(1滴),在氮气氛中进行了4小时搅拌。接着,加入2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(0.85g)的脱水二氯甲烷溶液,继续进行了1小时搅拌。反应结束后,加入三氟化硼乙醚络合物(7.0mL)及二异丙基乙胺(7.0mL)并搅拌4小时之后,进一步加入水(100mL)并进行搅拌,分液得到有机相。将该有机相利用硫酸镁进行干燥,并进行过滤之后,蒸馏除去溶剂。利用硅胶柱色谱法纯化所得到的反应产物,得到了化合物(0.4g)(收率18%)。该得到的化合物的1H-NMR分析结果如下所示,可确认其为化合物G-1。
1H-NMR(CDCl3,ppm):7.95(s,1H)、7.63-7.48(m,10H)、6.00(s,2H)、2.58(s,6H)、1.50(s,6H)、1.37(s,18H)
需要说明的是,该化合物G-1的发射光谱中显示最大辐射强度的峰值波长为528nm。另外,该峰的半峰宽为25nm。
(合成例2)
以下,对本发明中的合成例2的化合物R-1的合成方法进行说明。在化合物R-1的合成方法中,于120℃将4-(4-叔丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯(300mg)、2-甲氧基苯甲酰氯(201mg)和甲苯(10mL)的混合溶液在氮气流下加热6小时。将该加热溶液冷却至室温后,进行了蒸发。接着,利用乙醇(20mL)进行洗涤,并进行真空干燥之后,得到了2-(2-甲氧基苯甲酰基)-3-(4-叔丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯(260mg)。
接着,于125℃将2-(2-甲氧基苯甲酰基)-3-(4-叔丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯(260mg)、4-(4-叔丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯(180mg)、甲磺酸酐(206mg)和经过了脱气的甲苯(10mL)的混合溶液在氮气流下加热7小时。将该加热溶液冷却至室温后,注入水(20mL),并利用二氯甲烷(30mL)对有机相进行了萃取。将该有机相利用水(20mL)洗涤2次,进行蒸发,并进行了真空干燥,得到了亚甲基吡咯体。
接着,在氮气流下,在所得到的亚甲基吡咯体和甲苯(10mL)的混合溶液中加入二异丙基乙胺(305mg)及三氟化硼乙醚络合物(670mg),于室温进行了3小时搅拌。其后,注入水(20mL),利用二氯甲烷(30mL)对有机相进行了萃取。将该有机相利用水(20mL)洗涤2次,利用硫酸镁进行干燥之后,进行了蒸发。接着,利用硅胶柱色谱法进行纯化,并进行真空干燥之后,得到了紫红色粉末(0.27g)。所得到的紫红色粉末的1H-NMR分析结果如下所示,可确认上述得到的紫红色粉末为化合物R-1。
1H-NMR(CDCl3,ppm):1.19(s,18H)、3.42(s,3H)、3.85(s,6H)、5.72(d,1H)、6.20(t,1H)、6.42-6.97(m,16H)、7.89(d,4H)
需要说明的是,该化合物R-1的发射光谱中显示最大辐射强度的峰值波长为635nm。另外,该峰的半峰宽为48nm。
(实施例1)
在本发明的实施例1中,作为树脂使用树脂(B-1),且相对于该树脂(B-1)的100重量份,添加了0.25重量份作为有机发光材料(A)的化合物G-1、0.005重量份作为有机发光材料(E)的化合物R-1、20重量份作为溶剂的甲苯。将这些混合物加热至50℃并搅拌后,使用行星式搅拌·脱泡装置“MAZERUSTAR KK-400”(Kurabo公司制)以1000rpm进行5分钟搅拌、脱泡,据此得到了颜色转换组合物。测定该颜色转换组合物的含有水分率的结果为0.005重量%。
接着,使用缝模涂布机将上述颜色转换组合物涂布在作为基材层的“Cerapeel”BLK(Toray膜加工公司制)上,于130℃进行1小时加热、干燥,得到了膜厚为200μm的颜色转换片。
关于使用该颜色转换片的发光体,测定颜色转换特性、色彩再现性及耐久性,结果绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为89%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为7.5%,其评价结果为“A”。关于实施例1的发光体的评价结果、颜色转换组合物的各成分等,如后述的表3所示。
(实施例2、3及比较例1~3)
在本发明的实施例2、3及相对于本发明的比较例1~3中,除了作为颜色转换层的有机发光材料(A)、树脂、有机发光材料(E)及溶剂适合地使用表3中记载的物质(化合物G-1、G-2、G-3、G-4、树脂(B-1)、树脂(B-4)、树脂(C-2)等)以外,与实施例1同样地操作,得到了颜色转换片及发光体。实施例2、3及比较例1~3分别得到的评价结果如表3所示。
需要说明的是,化合物G-2的发射光谱中显示最大辐射强度的峰值波长为530nm。另外,其峰的半峰宽为42nm。化合物G-3的发射光谱中显示最大辐射强度的峰值波长为530nm。另外,其峰的半峰宽为47nm。化合物G-4的发射光谱中显示最大辐射强度的峰值波长为493nm。另外,其峰的半峰宽为55nm。
在实施例2得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为532nm,该峰的半峰宽为42nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为80%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为8.0%,其评价结果为“A”。
在实施例3得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为532nm,该峰的半峰宽为47nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为75%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为8.7%,其评价结果为“A”。
在比较例1得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为495nm,该峰的半峰宽为55nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为50%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为40%,其评价结果为“D”。
在比较例2得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为92%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为58%,其评价结果为“D”。
在比较例3得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为92%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为35%,其评价结果为“D”。
就实施例1~3而言,有机发光材料(A)、(E)的发射光谱中的峰的半峰宽为10~50nm,且树脂具有脂环式结构,因此发光体的色彩再现性和耐久性的两者均良好。
[表3]
(实施例4)
在本发明的实施例4中,作为树脂使用树脂(B-1),且相对于该树脂(B-1)100重量份,添加了0.25重量份作为有机发光材料(A)的化合物G-1、20重量份作为溶剂的甲苯。将这些混合物加热至50℃并搅拌后,使用行星式搅拌·脱泡装置“MAZERUSTAR KK-400”(Kurabo公司制)以1000rpm进行5分钟搅拌、脱泡,据此得到了(X)层制作用的颜色转换组合物。测定该(X)层制作用的颜色转换组合物的含有水分率的结果为0.005重量%。
同样地,作为树脂使用树脂(C-1),且相对于该树脂(C-1)100重量份,混合了0.005重量份作为有机发光材料(E)的化合物R-1、20重量份作为溶剂的甲苯。其后,将这些混合物使用行星式搅拌·脱泡装置“MAZERUSTAR KK-400”(Kurabo公司制)以300rpm进行20分钟搅拌、脱泡,据此得到了(Y)层制作用的颜色转换组合物。测定该(Y)层制作用的颜色转换组合物的含有水分率的结果为0.14重量%。
接着,使用缝模涂布机将上述(X)层制作用的颜色转换组合物涂布在作为第1基材层的“LUMIRROR”U48(Toray公司制,厚度50μm)上,于100℃进行20分钟加热、干燥,形成了平均膜厚为16μm的(X)层。
同样地,使用缝模涂布机将上述(Y)层制作用的颜色转换组合物涂布在作为第2基材层的光扩散膜“Chemical Matte”125PW(KIMOTO公司制、厚度138μm)的PET基材层侧,于100℃进行20分钟加热、干燥,形成了平均膜厚为48μm的(Y)层。
接着,通过以(X)层和(Y)层直接层叠的方式将上述2个层进行加热层压,制作了“光扩散层/第2基材层/(Y)层/(X)层/第1基材层”这样的构成的颜色转换片。
关于使用该颜色转换片的发光体,测定色彩再现性及耐久性,结果绿色光的峰值波长为528nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。色彩再现性为92%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为7.0%,其评价结果为“A”。关于实施例4的发光体的评价结果、颜色转换组合物的各成分等,如后述的表4所示。
(实施例5~11)
在本发明的实施例5~11中,除了作为(X)层的有机发光材料(A)、(Y)层的有机发光材料(E)、树脂、添加剂及溶剂适合地使用表4中记载的物质(化合物G-1、R-1、树脂(B-1)、树脂(B-2)、树脂(B-3)、树脂(B-4)、树脂(C-1)、树脂(C-2)等)以外,与实施例4同样地操作,得到了颜色转换片及发光体。实施例5~11中分别得到的评价结果如表4所示。
在实施例5得到的发光体中,绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为90%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为16.0%,其评价结果为“B”。
在实施例6得到的发光体中,绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为90%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为5.5%,其评价结果为“A”。
在实施例7得到的发光体中,绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为90%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为5.2%,其评价结果为“A”。
实施例8得到的发光体中,绿色光的峰值波长为530nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为90%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为5.4%,其评价结果为“A”。
在实施例9中,关于(X)层,将树脂(B-1)和树脂(C-2)以重量比2∶1进行混合。因此,在得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为526nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为94%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为25.6%,其评价结果为“C”。
在实施例10中,关于(X)层使用树脂(B-3)。因此,在得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为535nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为637nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为78%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为16.0%,其评价结果为“B”。
在实施例11中,关于(X)层,将树脂(B-1)和树脂(B-4)以重量比8.3∶1进行混合。因此,在得到的颜色转换片中,绿色光的峰值波长为526nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。另外,色彩再现性为94%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为9.5%,其评价结果为“A”。
[表4]
(实施例12)
在本发明的实施例12中,对具有使用颜色转换组合物通过分配法制作的颜色转换层的发光体进行评价。具体而言,通过将基板用传递模用的模具夹持,在模具内流入热固性树脂并使其固化,从而在该基板上使反射板成型。此时,由反射板形成的凹部的形状呈底面为1mm见方的矩形且深度为0.5mm的长方体状。在由该反射板形成的凹部中配置倒装芯片型的蓝色LED,将该蓝色LED的电极与基板的电路布线进行电连接。
接着,使用点胶机将通过与实施例1同样的操作制作的颜色转换组合物注入由反射板形成的凹部,于120℃加热1小时,由此在该凹部形成颜色转换层,从而得到发光体。在该发光体中流过10mA的电流而点亮蓝色LED,使用分光辐射亮度计(CS-1000,KonicaMinolta公司制)测定了发射光谱、峰值波长处的发光强度及色度。
测定该发光体的颜色转换特性、色彩再现性及耐久性,结果绿色光的峰值波长为528nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。色彩再现性为89%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为8.5%,其评价结果为“A”。
(实施例13)
在本发明的实施例13中,对通过使用颜色转换片的片材法(Sheet method)制作的发光体进行评价。具体而言,通过切割装置(UHT公司制GCUT)将通过与实施例4同样的操作制作的颜色转换片进行切割。接着,使用管芯焊接(die bonding)装置(Toray Engineering公司制)将该切割后的颜色转换片(单片片材)用筒夹进行真空吸附,对准倒装芯片型的蓝色LED的上表面进行贴附。此时,预先在倒装芯片型的蓝色LED上涂布粘接剂,介由粘接剂来贴附颜色转换片。该粘接剂使用有机硅树脂(OE-6630,Toray Dow Corning公司制)。接着,通过与实施例12相同的方法在基板上形成反射板,在由该反射板形成的凹部中配置贴附有上述颜色转换片的状态的蓝色LED,将该蓝色LED的电极与基板的电路布线进行电连接。其后,使用点胶机将有机硅树脂(OE-6630)注入由该反射板形成的凹部,于150℃加热3小时,由此使该有机硅树脂热固化。其结果,得到发光体。
通过与实施例12同样的方法测定该发光体的颜色转换特性、色彩再现性及耐久性,结果绿色光的峰值波长为528nm,该峰的半峰宽为25nm。红色光的峰值波长为640nm,该峰的半峰宽为48nm。色彩再现性为89%。在耐久性的评价中,从初始值开始的亮度变化率为8.0%,其评价结果为“A”。
产业上的可利用性。
如上所示,本发明涉及的颜色转换组合物、颜色转换片、包含其的发光体、照明装置、背光模组及显示器适合于可同时实现色彩再现性的提高和高耐久性的颜色转换组合物、颜色转换片、发光体、照明装置、背光模组及显示器。
符号说明
1、1a、1b、1c、颜色转换片
2、基板
3、反射板
4、LED元件
5、导线
6、6a、6b、颜色转换层
7、透镜
8、封固树脂层
9、颜色转换片
10、基材层
11、阻隔膜
12、刀具
13、单片片材
14、筒夹
15、LED元件
16、(X)层
18、(Y)层
20a、20b、20c、20d、20e、21a、21b、22、发光体
Claims (20)
1.颜色转换组合物,其将入射光转换为波长比该入射光更长的光,其特征在于,
含有以下的有机发光材料(A)及树脂(B),
有机发光材料(A):在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下,
树脂(B):具有脂环式结构,且该树脂中具有脂环式结构的重复单元的比例在该树脂总量中为50重量%以上。
2.如权利要求1所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述树脂(B)中具有脂环式结构的重复单元的比例在所述树脂(B)的总量中为90重量%以上。
3.如权利要求1或2所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述树脂(B)在主链及侧链中的至少一部分具有环烯烃结构。
4.如权利要求1~3中任一项所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述树脂(B)的玻璃化转变温度为80℃以上且130℃以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的颜色转换组合物,其特征在于,还含有叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物中的至少1种以上,
所述叔胺、所述邻苯二酚衍生物及所述镍化合物的摩尔吸光系数ε在波长400nm以上且800nm以下的整个波长区域中为100L/(mol·cm)以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的颜色转换组合物,其特征在于,在500nm以上且580nm以下的区域中观测到所述有机发光材料(A)的显示所述最大辐射强度的峰值波长。
7.如权利要求1~6中任一项所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述有机发光材料(A)为亚甲基吡咯衍生物。
8.如权利要求1~7中任一项所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述有机发光材料(A)为通式(1)表示的化合物,
[化学式1]
X为C-R7或N;R1~R9各自可以相同也可以不同,选自氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环中。
9.如权利要求8所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述通式(1)的X为C-R7,所述R7为通式(2)表示的基团,
[化学式2]
r选自由氢、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基组成的组;k为1~3的整数;k为2以上时,r各自可以相同也可以不同。
10.如权利要求8或9所述的颜色转换组合物,其特征在于,所述通式(1)的R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同,为取代或者未取代的烷基。
11.如权利要求1~10中任一项所述的颜色转换组合物,其特征在于,还含有与所述树脂(B)不同的热塑性树脂。
12.颜色转换片,其特征在于,具备含有权利要求1~11中任一项所述的颜色转换组合物的颜色转换层。
13.如权利要求12所述的颜色转换片,其特征在于,所述颜色转换层为以下的颜色转换层(X),该颜色转换片还具备以下的颜色转换层(Y),
颜色转换层(X):含有以下的有机发光材料(A)及树脂(B),就所述有机发光材料(A)而言,在发射光谱中显示最大辐射强度的峰的半峰宽为10nm以上且50nm以下,所述树脂(B)具有脂环式结构,且该树脂中具有脂环式结构的重复单元的比例在该树脂总量中为50重量%以上;通过使用波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光,在500nm以上且580nm以下的区域观测到具有最大辐射强度的峰值波长,
颜色转换层(Y):含有有机发光材料(E)和与所述树脂(B)不同的热塑性树脂(C),就所述有机发光材料(E)而言,通过被波长400nm以上且500nm以下的范围的激发光和来自所述有机发光材料(A)的发光中的至少一方激发,从而呈现出在580nm以上且750nm以下的区域中观测到峰值波长的发光。
14.如权利要求13所述的颜色转换片,其特征在于,使所述颜色转换层(X)所包含的所述树脂(B)的溶解度参数为SPB(cal/cm3)0.5,且使所述颜色转换层(Y)所包含的所述热塑性树脂(C)的溶解度参数为SPC(cal/cm3)0.5时,SPB≤SPC。
15.发光体,其特征在于,具备蓝色发光二极管和权利要求1~11中任一项所述的颜色转换组合物。
16.发光体,其特征在于,具备蓝色发光二极管和权利要求12~14中任一项所述的颜色转换片。
17.如权利要求16所述的发光体,其特征在于,在所述蓝色发光二极管和所述颜色转换片之间还具备树脂层。
18.照明装置,其特征在于,具备权利要求15~17中任一项所述的发光体。
19.背光模组,其特征在于,具备权利要求18所述的照明装置。
20.显示器,其特征在于,具备权利要求19所述的背光模组。
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