CN109749733B - 量子点组合物、量子点聚合物复合物、以及包括其的层状结构体和电子装置 - Google Patents
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Abstract
公开量子点组合物、量子点聚合物复合物、以及包括其的层状结构体和电子装置。所述量子点组合物包括量子点、金属硫醇盐化合物、和溶剂,其中所述金属硫醇盐化合物包括疏水性部分、硫醚部分(‑S‑)、和多价金属,和其中所述疏水性部分包括氟化的有机基团、包含多个芳族环的基团、或其组合,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月3日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0145916的优先权、以及由其产生的所有权益,将其内容全部引入本文中作为参考。
技术领域
公开了量子点组合物、由其制备的量子点聚合物复合物、以及包括它的层状结构体和电子装置。
背景技术
具有不同的能带隙的量子点(例如,纳米尺寸的半导体纳米晶体)可通过控制它们的尺寸和组成而获得。这样的量子点可发射具有各种波长的光。在胶体合成中,有机材料例如分散剂或溶剂可在半导体的生长期间配位例如结合至所述半导体的表面。结果,可制备具有受控的尺寸且显示出期望的发光性质和稳定性的量子点。
然而,仍然存在在用于制备具有改善的工艺稳定性的量子点复合物的组合物方面的需要。
发明内容
一种实施方式涉及用于制备能够实现改善的工艺稳定性的量子点聚合物复合物的组合物。
一种实施方式涉及由其制备的量子点复合体(complex)。
一种实施方式涉及由所述实施方式的组合物制备的量子点聚合物复合物或其图案。
一种实施方式提供包括所述量子点-聚合物复合物或其图案的电子装置。
在一种实施方式中,量子点组合物包括:
量子点,
金属硫醇盐化合物,和
溶剂(例如,有机溶剂)。
所述金属硫醇盐化合物包括疏水性部分、硫醚部分(-S-)、和多价金属。所述疏水性部分包括氟化的有机基团(例如,全氟烃基团)、包含多个芳族环的基团、或其组合,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构。
所述金属硫醇盐化合物可结合至所述量子点的表面,由此作为量子点复合体的一部分存在。
所述多价金属可包括Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合。
所述金属硫醇盐化合物可包括由*-S-M-S-*表示的亚二硫醇基(dithiolene)部分(也称作二硫醇盐部分)(其中*为连接至构成所述金属硫醇盐化合物的原子的部分)。
在所述金属硫醇盐化合物中,所述多价金属可直接连接至所述硫醚部分。
所述多价金属可将所述金属硫醇盐化合物结合至所述量子点(例如,所述量子点的表面)。
所述金属硫醇盐化合物可由化学式1表示:
化学式1
其中,
R1为氢、取代或未取代的C1-C30线型或支化的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30杂环烷基、C1-C10烷氧基、羟基、-NH2、取代或未取代的C1-C30胺基(-NRR',其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C30线型或支化的烷基,且条件是R和R'不同时为氢)、异氰酸酯基团、卤素、-ROR'(其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、酰基卤基团(-RC(=O)X,其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且X为卤素)、-C(=O)OR'(其中R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、-CN、-C(=O)ONRR'(其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、或其组合,
L1为碳原子,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Y1为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,
A为-M(R2)a-1、-CR=CR3-Y2-R4、或-CHRCHR3-Y2-R4,其中R为氢或者甲基,M为Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合,a为M的化合价,R2为选自如下的基团:包含硫醇根的有机基团、卤根、(甲基)丙烯酸根基团、二烷基二硫代氨基甲酸根基团、乙酸根基团、丙酸根基团、丁酸根基团、戊酸根基团、和丙烯酸羧基乙酯基团,R3为氢、-COOH、或C1-C10烷基,Y2为单键、取代或未取代的C1-C10二价亚烷基、磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合,且R4为氟化的有机基团或包含多个芳族环的基团,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构,条件是A的至少一个为-M(R2)a-1且A的至少一个为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4,
m为至少1(一)的整数,
k1为0或1或更大的整数且k2为1或更大的整数,
m与k2之和为大于或等于3的整数,
m不超过Y1的化合价;和
k1与k2之和不超过L1的化合价。
在化学式1中,Y2可为酯基团。
所述氟化的有机基团可为氟化的(例如,全氟化的)烃基团。
所述氟化的烃基团可为线型或支化的C1-C50烃基团。
所述氟化的烃基团可为C1-C50氟化的线型或支化的烷基或者C2-C50氟化的线型或支化的烯基。
所述包含多个芳族环的基团的所述骨架结构可为由化学式A表示的部分:
化学式A
其中
*表示连接至相邻原子的部分,
R1和R2各自独立地为氢、卤素(例如,F、Cl、Br、I)、或者取代或未取代的C1-C20烷基,
m1和m2相同或不同,且独立地为范围0-4的整数,
Z1为由化学式A-1至A-6的任一个表示的连接部分,且在化学式A-1至A-6中,*表示连接至所述芳族环中的相邻原子的部分:
化学式A-1
化学式A-2
化学式A-3
化学式A-4
化学式A-5
其中Ra为氢、乙基、-C2H4Cl、-C2H4OH、-CH2CH=CH2、或苯基,
化学式A-6
所述金属硫醇盐化合物可由化学式1-1表示:
化学式1-1
其中
L1'为碳,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Ya-Yd相同或不同,且独立地为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,和
Ra-Rd各自独立地为化学式1的R1或*-SA,条件是它们的至少两个为*-SA,
A为-M(R2)a-1、-CR=CR3-Y2-R4、或-CHRCHR3-Y2-R4(其中M为Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合,a为M的化合价,R为氢或者甲基,R2为选自如下的基团:包含硫醇根的有机基团、卤根、(甲基)丙烯酸根基团、二烷基二硫代氨基甲酸根基团、乙酸根基团、丙酸根基团、丁酸根基团、戊酸根基团、和丙烯酸羧基乙酯基团,R3为氢、-COOH、或C1-C10烷基,Y2为单键、取代或未取代的C1-C10二价亚烷基、磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合,且R4为氟化的有机基团或包含多个芳族环的基团,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构,条件是在由化学式1-1表示的化合物中,A的至少一个为-M(R2)a-1且A的至少一个为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4。
所述金属硫醇盐化合物可包括由化学式1-1-1表示的部分:
化学式1-1-1
其中
M为Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合,
L1'为碳,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Ya-Yd相同或不同,且独立地为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,和
Rb和Rc各自独立地为化学式1的R1或*-SA,条件是它们的至少一个为*-SA,
A为-M(R2)a-1、-CR=CR3-Y2-R4、或-CHRCHR3-Y2-R4(其中R为氢或者甲基,M与以上定义的相同,a为M的化合价,R2为选自如下的基团:包含硫醇根的有机基团、卤根、(甲基)丙烯酸根基团、二烷基二硫代氨基甲酸根基团、乙酸根基团、丙酸根基团、丁酸根基团、戊酸根基团、和丙烯酸羧基乙酯基团,R3为氢、-COOH、或C1-C10烷基,Y2为单键、取代或未取代的C1-C10二价亚烷基、磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合,且R4为氟化的有机基团或包含多个芳族环的基团,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构,条件是A的至少一个为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4,和
*表示连接至所述芳族环中的相邻原子的部分。
所述金属硫醇盐化合物可包括在(例如,在其末端处)具有至少两个硫醇基团的硫醇化合物、具有所述疏水性部分和碳-碳双键的烯化合物、和包括前述金属的金属盐之间的反应产物。
所述硫醇化合物可包括二醇二-3-巯基丙酸酯、二醇二巯基乙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、1,6-己二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、包括2-10个乙二醇重复单元的聚乙二醇二硫醇、或其组合。
所述烯化合物可包括具有所述疏水性部分的单(甲基)丙烯酸酯化合物、具有所述疏水性部分的单(甲基)丙烯酸、具有两个(甲基)丙烯酰基部分的包含多个芳族环的化合物、具有所述疏水性部分的单乙烯基乙酸酯化合物、具有所述疏水性部分的单乙烯基化合物、或其组合。
所述金属盐可包括卤化锌、卤化铟、或其组合。
所述金属硫醇盐化合物可具有大于或等于约200道尔顿(或g/mol)的重均分子量。
所述金属硫醇盐化合物可具有小于或等于约5000道尔顿的重均分子量。
所述量子点可包括II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、IV族元素或化合物、I-III-VI族化合物、I-II-IV-VI族化合物、或其组合。
所述量子点可包括包含第一半导体纳米晶体的芯和设置在所述芯上且包含第二半导体纳米晶体的壳。
所述多价金属可包括与存在于所述量子点的表面处的金属相同的金属。
所述量子点可包括RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、R3PO、R3P、ROH、RCOOR'、RPO(OH)2、R2POOH(其中R和R'相同或不同,且独立地为C1-C24脂族烃基或C5-C20芳族烃基)、或其组合。
所述组合物可进一步包括粘结剂聚合物、能聚合的(例如,能光聚合的)单体、引发剂(例如,光引发剂)、或其组合。
所述粘结剂聚合物可具有大于或等于约50毫克KOH/克所述聚合物(mg KOH/g)且小于或等于约240mg KOH/g的酸值。
所述粘结剂聚合物可包括:
包括第一单体、第二单体、和任选的第三单体的单体组合的共聚物,所述第一单体具有羧酸基团和碳-碳双键,所述第二单体具有碳-碳双键和疏水性部分且不包括具有羧酸基团,所述第三单体具有碳-碳双键和亲水性部分且不具有羧酸基团;
包括羧酸基团(-COOH)且在主链中具有骨架结构(例如,引入主链中的骨架结构)的包含多个芳族环的聚合物,其中所述骨架结构包括作为环状基团的一部分的季碳原子、和结合至所述季碳原子的两个芳族环;
或其组合。
所述共聚物可包括得自所述第一单体的第一重复单元、得自所述第二单体的第二重复单元、和任选的得自所述第三单体的第三重复单元。
所述组合物的固含量可大于或等于约1重量百分数且小于或等于约90重量百分数。
在一些实施方式中,量子点聚合物复合物可包括
聚合物基体;以及分散在所述聚合物基体中的多个量子点和前述金属硫醇盐化合物。
所述聚合物基体可包括硫醇-烯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、氨基甲酸酯聚合物、环氧聚合物、乙烯基聚合物、有机硅聚合物、或其组合。
所述聚合物基体可包括交联聚合物和包括羧酸基团的聚合物。
所述交联聚合物可包括硫醇-烯聚合物、交联聚(甲基)丙烯酸酯、或其组合。
在一些实施方式中,层状结构体可包括(例如,透明)基板和设置在所述基板上的发光层,其中所述发光层包括至少一个发射预定波长的光的重复段且所述重复段包括量子点聚合物复合物。
所述重复段可包括发射第一种光的第一重复段和/或发射第二种光的第二重复段,其中所述第二种光的峰值波长(也称作最大峰发射波长)不同于所述第一种光的峰值波长。所述发光层可进一步包括发射第三种光的第三重复段,其中所述第三种光的峰值波长不同于所述第一种光和所述第二种光的那些。
在实施方式中,显示装置包括前述层状结构体和配置成向所述层状结构体(例如,所述层状结构体的所述发光层)提供入射光的光源。
所述光源可包括至少一个发光装置(例如,发光二极管)。
所述光源可包括包含发光装置和任选的导光板的背光单元。
所述显示装置可包括下部基板和液晶层。
所述液晶层可存在于所述下部基板和所述层状结构体之间,其中所述层状结构体的所述发光层面对所述液晶层。
所述实施方式的量子点组合物或量子点复合体以及由其制备的量子点聚合物复合物可呈现出改善的工艺稳定性。
附图说明
由结合附图考虑的实施方式的以下描述,这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解,其中:
图1为说明制造量子点聚合物复合物图案的方法的示例性实施方式的示意图;
图2为显示层状结构体的横截面的示例性实施方式的示意图;
图3为根据示例性实施方式的装置的横截面图;
图4为强度(任意单位,a.u.)对拉曼位移(厘米的倒数,cm-1)的图,其为显示对于在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物和其前体的拉曼光谱分析的结果的图;
图5为显示对于在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物和其前体的NMR波谱分析的结果的图;
图6呈现强度(任意单位,a.u.)对化学位移(百万分率,ppm)的图,其为显示对于在制备实施例5中所使用的反应物季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)和三氟甲基丙烯酸以及所制备的包封(encap)材料的NMR分析的结果的图;
图7为在实施例7中制备的图案的横截面图;
图8为在实施例8中制备的图案的横截面图;
图9为在实施例9中制备的图案的横截面图;
图10为在实施例10中制备的图案的横截面图;
图11为在实施例11中制备的图案的横截面图;
图12为在实施例12中制备的图案的横截面图;和
图13为显示在实验实施例1中测量的如在实施例7和对比例3中所描述地制备的光敏组合物的粘度(厘泊,cP)的变化的图。
具体实施方式
参照以下实例实施方式连同附于此的附图,本公开内容的优点和特性、以及用于实现其的方法将变得明晰。然而,所述实施方式不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。如果未另外定义,本说明书中的所有术语(包括技术和科学术语)可如本领域技术人员通常理解地定义。在常用字典中定义的术语不可被理想化地或夸大地解释,除非清楚地定义。另外,除非明确地相反描述,否则词语“包括”和变型例如“包含”将被理解为暗示包括所陈述的要素,但不排除任何另外的要素。
此外,单数包括复数,除非另外提及。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“取代(的)”指的是这样的化合物或基团或部分:其中它的氢原子的至少一个被包括如下的取代基代替:C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C6-C30芳基、C7-C30烷芳基、C1-C30烷氧基、C1-C30杂烷基、C3-C30杂烷芳基、C3-C30环烷基、C3-C15环烯基、C6-C30环炔基、C2-C30杂环烷基、卤素(-F、-Cl、-Br、或-I)、羟基(-OH)、硝基(-NO2)、氰基(-CN)、氨基(-NRR',其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C6烷基)、叠氮基(-N3)、脒基(-C(=NH)NH2)、肼基(-NHNH2)、腙基(=N(NH2))、醛基(-C(=O)H)、氨基甲酰基(-C(O)NH2)、硫醇基团(-SH)、酯基团(-C(=O)OR,其中R为C1-C6烷基或C6-C12芳基)、羧酸基团(-COOH)或其盐(-C(=O)OM,其中M为有机或无机阳离子)、磺酸基团(-SO3H)或其盐(-SO3M,其中M为有机或无机阳离子)、磷酸基团(-PO3H2)或其盐(-PO3MH或-PO3M2,其中M为有机或无机阳离子)、或其组合。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“单价有机官能团”指的是C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C6-C30芳基、C7-C30烷芳基、C1-C30烷氧基、C1-C30杂烷基、C3-C30杂烷芳基、C3-C30环烷基、C3-C15环烯基、C6-C30环炔基、或C2-C30杂环烷基。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“杂”指的是包括至少一个(例如,一至三个)包括N、O、S、Si、或P的杂原子。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“亚烷基”指的是具有至少二的化合价的直链或支化的饱和脂族烃基团,其任选地被一个或多个取代基取代。如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“亚芳基”指的是通过除去芳族环中的至少两个氢而获得的具有至少二的化合价的官能团,其任选地被一个或多个取代基取代。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“脂族有机基团”包括C1-C30线型或支化的烷基、C2-C30线型或支化的烯基、和C2-C30线型或支化的炔基,术语“芳族有机基团”包括C6-C30芳基或C2-C30杂芳基,且术语“脂环族有机基团”包括C3-C30环烷基、C3-C30环烯基、和C3-C30环炔基。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“(甲基)丙烯酸酯(根)”指的是丙烯酸酯(根)和/或甲基丙烯酸酯(根)。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语“分散体”可指的是这样的分散体:其中分散相为包括量子点的固体且连续相包括液体。例如,在说明书中,术语“分散体”可指的是其中分散相具有大于或等于约1纳米(nm)(例如,大于或等于约2nm、大于或等于约3nm、大于或等于约4nm、或者大于或等于约5nm)且小于或等于约几微米(μm)(例如,小于或等于约2μm、小于或等于约1μm、小于或等于约900nm、小于或等于约800nm、小于或等于约700nm、小于或等于约600nm、或者小于或等于约500nm)的尺寸的胶体分散体。所述分散体可为胶体分散体。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,术语III族、II族等中的术语“族”指的是元素周期表的族。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,“II族”指的是IIA族和IIB族,且II族金属的实例可为Cd、Zn、Hg和Mg,但不限于此。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,“III族”指的是IIIA族和IIIB族,且III族金属的实例可为Al、In、Ga、和Tl,但不限于此。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,“IV族”指的是IVA族和IVB族,且IV族金属的实例可为Si、Ge、和Sn,但不限于此。如本文中所使用的,术语“金属”可包括半金属例如Si。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,“I族”指的是IA族和IB族,且实例可包括Li、Na、K、Rb、和Cs,但不限于此。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,“V族”指的是VA族,且实例可包括N、P、As、Sb、和Bi,但不限于此。
如本文中所使用的,当未另外提供定义时,“VI族”指的是VIA族,且实例可包括S、Se、和Te,但不限于此。
纳米尺寸的量子点的发光性质易受外部环境的影响。因此,为了用在各种电子装置例如不同的显示装置和照明装置中,量子点与固态基体(例如,聚合物基体)混合(例如,分散于其中)以形成量子点聚合物复合物。量子点的混合或包括其的装置的制备过程可涉及例如可不利地影响量子点的内在发光性质的热处理的一些过程。因此,仍然存在开发用于将量子点混合到介质中或者制造包括其的装置而不涉及量子点的内在性质的恶化的技术的需要。
实施方式的组合物包括量子点(在下文中,也称作半导体纳米晶体)、金属硫醇盐化合物、和溶剂。所述金属硫醇盐化合物可作为如下状态存在于所述组合物中:结合(例如,附着)至所述量子点的表面以形成量子点复合体。例如,所述组合物可包括用金属硫醇盐化合物包封的量子点。如本文中所使用的,表述“结合(附着)至量子点的表面”可指的是如下情况:其中当将包括结合至其的给定的化合物的量子点在其制备过程(例如,包括通过使用非溶剂的沉淀以及分离)之后分散在用于分散所述量子点的有机溶剂(例如乙酸环己酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)、氯仿、二氯乙烷、甲苯等)中时,所述给定的化合物不与所述量子点分离(例如,脱离)。在一种实施方式中,所述组合物可不包括吸收型染料、吸收型颜料、或其组合。在一种实施方式中,所述组合物可包括吸收型染料、吸收型颜料、或其组合。
实施方式的金属硫醇盐化合物可为配位化合物(complex compound,复合化合物)(即,金属硫醇盐配位化合物(金属硫醇盐复合化合物))的形式。
所述金属硫醇盐化合物包括疏水性部分、硫醚部分(-S-)、和多价金属。
所述多价金属可形成二价或更高价(例如,三价或四价)阳离子。所述多价金属包括Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合。在一些实施方式中,所述多价金属可包括锌、铟、铝、或其组合。
在所述金属硫醇盐化合物中,所述多价金属可直接连接至所述硫醚部分(-S-)。所述金属可将所述金属硫醇盐化合物结合至所述量子点(例如,所述量子点的表面)。所述金属硫醇盐化合物可包括由*-S-M-S-*表示的亚二硫醇基部分(其中*为连接至构成所述金属硫醇盐化合物的原子的部分)。
所述金属硫醇盐化合物可由化学式1表示:
化学式1
其中,
R1为氢、取代或未取代的C1-C30线型或支化的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30杂环烷基、C1-C10烷氧基、羟基、-NH2、取代或未取代的C1-C30胺基(-NRR',其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C30线型或支化的烷基,且条件是R和R'不同时为氢)、异氰酸酯基团、卤素、-ROR'(其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、酰基卤基团(-RC(=O)X,其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且X为卤素)、-C(=O)OR'(其中R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、-CN、-C(=O)ONRR'(其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、或其组合,
L1为碳原子,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,取代或未取代的C6-C30亚芳基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,
Y1为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,
A为-M(R2)a-1、-CR=CR3-Y2-R4、或-CHRCHR3-Y2-R4,其中R为氢或者甲基,M为Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合,a为M的化合价,R2为选自如下的基团:包含硫醇根的有机基团、卤根、(甲基)丙烯酸根基团、二烷基二硫代氨基甲酸根基团、乙酸根基团、丙酸根基团、丁酸根基团、戊酸根基团、和丙烯酸羧基乙酯基团,R3为氢、-COOH、或C1-C10烷基,Y2为单键、取代或未取代的C1-C10二价亚烷基、磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合,且R4为氟化的有机基团或包含多个芳族环的基团,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构,条件是A的至少一个为-M(R2)a-1且A的至少一个为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4,
m为至少1的整数(例如,1、2、或3),
k1为0或1或更大的整数(例如,1、2、或3)且k2为1或更大的整数(例如,1、2、或3),
m与k2之和为大于或等于3的整数,
m不超过Y1的化合价;和
k1与k2之和不超过L1的化合价。
所述丙烯酸羧基乙酯基团具有下列结构,如本领域中已知的:
在所述金属硫醇盐化合物的化学式中,Y2可为磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、和酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)的至少一个与C1-C10亚烷基的组合。在所述金属硫醇盐化合物的化学式中,Y2可为单键。
在一些实施方式中,化学式1的R1可为氢,C1-C30线型或支化的烷基,羟基,或者被C1-C30线型或支化的烷基、羟基、或其组合取代的C1-C30线型或支化的烷基。
在一些实施方式中,化学式1的L1可为碳原子、取代或未取代的C2-C30亚烷基、取代或未取代的C3-C30亚环烷基或亚环烯基(例如,环己烷部分、降冰片烯部分、降莰烷部分、双环烷烃(dicycloalkane)部分、三环烷烃(tricycloalkane)部分等)、取代或未取代的C6-C30亚芳基(芳烃部分例如萘部分)、取代或未取代的C3-C30亚杂芳基、或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基。
在一些实施方式中,化学式1的Y1可为单键,C1-C30二价亚烷基,C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团。
在一些实施方式中,R2的包含硫醇根的有机基团可包括由化学式1-A表示的部分:
化学式1-A
R1、k1、L1、和Y1与在化学式1中定义的相同,
k3为0或至少1的整数(例如,0、1、2、3、或4),
k1与k3之和小于L1的化合价,
A为-M(R2)a-1、-CR=CR3-Y2-R4、或-CHRCHR3-Y2-R4,其中R、M、a、
R2、R3、Y2、和R4与在化学式1中阐述的相同,
*为连接至相邻的多价金属M的部分。
在上式中,Y2可为如下的至少一个(或至少两个的组合):单键、C1-C10亚烷基、磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合,
所述金属硫醇盐化合物的所述疏水性部分可包括氟化的有机基团(例如,全氟烃基团);包含多个芳族环的基团,其具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构;或其组合。
当所述金属硫醇盐化合物包括前述疏水性部分时,所述组合物可在用于制造量子点聚合物复合物的图案化过程期间保证改善的再溶解性,由此形成拥有不具有任何实质缺陷例如凹进(undercut)的横截面的图案。
所述氟化的有机基团可包括具有大于或等于一(例如大于或等于二或者大于或等于三)的碳数的氟化的烃基团。所述氟化的烃基团可包括C1-C50氟化的(例如,全氟化的)线型或支化的烷基(例如,三氟甲基)。在一些实施方式中,所述氟化的烃基团可包括包含2-50个碳原子(例如,大于或等于2个、大于或等于3个、大于或等于4个、大于或等于5个、大于或等于6个、大于或等于7个、大于或等于8个、大于或等于9个、或者大于或等于10个且小于或等于50个、小于或等于40个、小于或等于30个、小于或等于20个、或者小于或等于15个的碳原子)的线型或支化的单价烃基团(例如,烷基、烯基、或炔基)。所述氟化的烃基团可为全氟化的烃(例如,烷基)基团。所述氟化的烃基团可由下式表示:
*-(CR2)n-CFR2
其中R相同或不同且各自独立地为氢、氟、C1-C3烷基、或C1-C3氟化的(例如,全氟化的)烷基(例如,三氟甲基),n为0-20的整数。
所述包含多个芳族环的基团的所述骨架结构可包括由化学式A表示的部分:
化学式A
其中
*表示连接至相邻原子的部分,
R1和R2各自独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的C1-C20烷基,
m1和m2相同或不同,且独立地为范围0-4的整数,
Z1为由化学式A-1至A-6的任一个表示的连接部分,且在化学式A-1至A-6中,*表示连接至所述芳族环中的相邻原子的部分:
化学式A-1
化学式A-2
化学式A-3
化学式A-4
化学式A-5
其中Ra为氢、乙基、-C2H4Cl、-C2H4OH、-CH2CH=CH2、或苯基,化学式A-6
所述金属硫醇盐化合物可包括在(例如,在其末端处)具有至少两个硫醇基团的多硫醇化合物、具有所述疏水性部分和碳-碳双键的烯化合物、和包括前述金属的金属盐之间的反应产物。
所述多硫醇化合物可由化学式6表示:
化学式6
/>
其中
R1包括氢、取代或未取代的C1-C30线型或支化的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30杂环烷基、C1-C10烷氧基、羟基、-NH2、取代或未取代的C1-C30胺基(-NRR',其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C30线型或支化的烷基,且条件是R和R'不同时为氢)、异氰酸酯基团、卤素、-ROR'(其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、酰基卤基团(-RC(=O)X,其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且X为卤素)、-C(=O)OR'(其中R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、-CN、-C(=O)ONRR'(其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C20线型或支化的烷基)、或其组合,
L1包括碳原子,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,
Y1包括单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,
m为1或更大的整数,
k1为0或1或更大的整数,
k2为1或更大的整数,和
m与k2之和为3或更大的整数,
条件是当Y1不是单键时,m不超过Y1的化合价,和
条件是k1与k2之和不超过L1的化合价。
所述多硫醇化合物可包括化学式6-1的化合物:
化学式6-1
其中
L1'为碳、取代或未取代的C2-C20亚烷基、取代或未取代的C6-C30亚芳基、取代或未取代的C3-C30亚杂芳基、取代或未取代的C3-C30亚环烷基、或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Ya-Yd相同或不同,且独立地为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,和
Ra-Rd各自独立地为化学式6的R1或SH,条件是它们的至少两个为SH。
所述多硫醇化合物可包括二醇二-3-巯基丙酸酯(例如,C2-C10亚烷基二醇二-3-巯基丙酸酯,例如乙二醇二-3-巯基丙酸酯)、二醇二巯基乙酸酯(例如,C2-C10亚烷基二醇二巯基乙酸酯,例如乙二醇二巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、1,6-己二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、包括2-10个乙二醇重复单元的聚乙二醇二硫醇、或其组合。
所述金属盐可包括卤化锌(例如,氟化锌、氯化锌、溴化锌、碘化锌)、卤化铟(例如,氟化铟、氯化铟、溴化铟、碘化铟)、或其组合。
所述烯化合物可包括具有前述疏水性部分的单(甲基)丙烯酸酯化合物,具有所述疏水性部分的单(甲基)丙烯酸、(例如,在其末端处)具有两个(甲基)丙烯酰基部分的包含多个芳族环的化合物、具有前述疏水性部分的单乙烯基乙酸酯化合物(其中R为包括所述疏水性部分的基团)、具有前述疏水性部分的单乙烯基化合物、或其组合。
在一些实施方式中,所述烯化合物可包括由以下化学式的任一个表示的化合物:
其中R独立地为氢或者甲基;L为单键、-COO-、或-OCO-;L1各自独立地为-ORO-,其中R为未取代的或羟基取代的C1-C10亚烷基部分;R4或R4'为氟化的有机基团或包含多个芳族环的基团,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构。所述氟化的有机基团和所述包含多个芳族环的基团的细节与以上阐述的相同。
所述烯化合物可包括(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸六氟异丙酯、(甲基)丙烯酸十三氟辛酯、(甲基)丙烯酸十五氟正辛酯、三氟甲基(甲基)丙烯酸、双[(甲基)丙烯酰氧乙基氧基]芴、或其组合。
所述多硫醇化合物、烯化合物、和金属盐是可商购获得的或者可通过任何已知的方法制造。
例如,具有前述包含多个芳族环的基团的所述烯化合物可通过使适当的芴衍生物(例如,9,9-二[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-二(4-羟基苯基)芴、9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴等)与具有适当的官能团和碳-碳双键的化合物(例如,(甲基)丙烯酸化合物等)反应而制备,或者是可商购获得的。具有前述包含多个芳族环的基团的所述烯化合物的实例可包括9,9-二[4-(2-丙烯酰氧乙基氧基)苯基]芴,但不限于此。
具有期望的化学结构和分子量的所述金属硫醇盐化合物可通过采用适当结构的所述多硫醇化合物、烯化合物、和金属盐化合物并且控制在它们之间的摩尔比而获得。
用于在所述多硫醇化合物、烯化合物、和金属盐之间的反应的条件没有特别限制并且考虑所述反应物的类型以及所述金属硫醇盐化合物的期望的结构和分子量适当地选择。在一些实施方式中,所述反应可在大于或等于约50℃且小于或等于约80℃的温度下进行,但其不限于此。所述反应可进行大于或等于约10分钟、例如大于或等于约30分钟、大于或等于约40分钟、或者大于或等于约50分钟的时间,但其不限于此。所述反应可在适当的溶剂(例如,具有脂族、脂环族、和/或芳族烃基团的酯溶剂例如乙酸环己酯)中进行,但其不限于此。
所述金属硫醇盐化合物可由化学式1-1表示:
化学式1-1
其中
L1'为碳,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Ya-Yd相同或不同,且独立地为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,和
Ra-Rd各自独立地为化学式6的R1或*-SA,条件是它们的至少两个为*-SA,
A与以上定义的相同,条件是A的至少一个为-M(R2)a-1且A的至少一个为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4。
所述金属硫醇盐化合物可包括由化学式1-1-1表示的部分:
化学式1-1-1
其中
L1'为碳,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10烷基)、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Ya-Yd相同或不同,且独立地为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、醚基团(-O-)、硫醚基团(-S-)、亚砜基团(-S(=O)-)、酯基团(-C(=O)O-)、酰胺基团(-C(=O)NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、亚胺基团(-NR-)(其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基)、或其组合代替而获得的基团,和
Rb和Rc各自独立地为化学式6的R1或*-SA,条件是它们的至少两个为*-SA,
A与以上定义的相同且A的至少一个为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4,
M为Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合,和
*表示连接至相邻原子的部分。
所述金属硫醇盐化合物可具有大于或等于约200道尔顿(Da)、例如大于或等于约300Da、大于或等于约400Da、大于或等于约500Da、大于或等于约600Da、大于或等于约700Da、大于或等于约800Da、大于或等于约900Da的重均分子量。所述金属硫醇盐化合物可具有小于或等于约5000Da、例如小于或等于约4500Da、小于或等于约4000Da、小于或等于约3500Da、或者小于或等于约3000Da的重均分子量。
量子点可通过调节它们的组成和/或尺寸而发射具有受控的波长的光并且作为下一代材料(例如用于显示装置的发光材料)引起注意。例如,所述量子点的光致发光波长可存在于从紫外区域到近红外区域的范围内。例如,所述量子点可具有可存在于从约420nm到约700nm的范围内的光致发光峰值波长(或光致发光中心波长)。所述量子点可具有大于或等于约10%、例如大于或等于约20%、大于或等于约30%、大于或等于约40%、大于或等于约50%、大于或等于约60%、大于或等于约70%、大于或等于约80%、大于或等于约90%、或甚至约100%的量子产率。
所述量子点可显示具有相对窄的半宽度(FWHM)的光致发光光谱。在一些实施方式中,所述量子点可具有小于或等于约45nm、例如小于或等于约40nm、或者小于或等于约30nm的半宽度(FWHM)。尽管不希望受理论束缚,但是理解,在这样的范围内,包括所述纳米晶体的装置可具有提升的色纯度或改善的颜色再现性。
为了将量子点用在装置中,可将它们与有机和/或无机基体混合。这样的用于制备装置的混合和/或制造过程可引起在量子点原始所具有的发光性质方面的严重恶化。例如,为了制备量子点聚合物复合物而与聚合物的混合和/或热/光处理可导致发光效率的降低。不希望受任何理论束缚,所述混合和/或所述处理可导致存在于量子点的表面上的配体的损失且这可导致性质的恶化。
为了用在装置中,量子点聚合物复合物可需要被图案化。图案化过程(例如,光刻过程)可涉及膜形成、在暴露于光(曝光)之后的显影、和热处理。所述图案化过程可对发光性质具有强地不利的影响。不希望受任何理论束缚,在图案化过程中涉及的各种处理(例如,分散在介质中、热处理等)可引起存在于量子点的表面上的有机配体从其脱离,这可增加在量子点的表面上的缺陷的数量和降低其发光效率。在量子点的表面上的缺陷可充当猝灭陷阱并且可变成量子点的氧化的起始点。
另外,目前,具有可用在电子装置中的性质的量子点的大部分为基于镉的量子点。然而,镉对健康和环境造成严重威胁,且因此,是在许多国家中被限制的元素之一。基于III-V族的量子点为不含镉的量子点类型。然而,不含镉的量子点(例如基于III-V族的量子点或具有III-V族芯的量子点)的稳定性(例如,化学稳定性、热稳定性、和/或光稳定性)可比基于镉的量子点差。因此,在用于向电子装置中的应用的各种过程中,不含镉的量子点的发光性质可显著恶化。
可使用利用有机化合物或有机/无机混杂化合物的钝化来防止或抑制量子点性质的恶化。然而,所述钝化可趋向于涉及复杂的过程且不能提供对于量子点表面的期望的保护水平。此外,由所述钝化制备的表面改性的量子点可彼此严重地聚集,且因此,它们在装置中的应用可被大大限制。
在一些实施方式中,所述量子点组合物包括量子点和前述金属硫醇盐化合物,由此提供改善的稳定性。例如,在所述量子点组合物中,前述金属硫醇盐化合物可容易地将所述量子点钝化。所述金属硫醇盐化合物可结合(或连接)至所述量子点的表面且由此作为量子点复合体的一部分存在。在一些实施方式中,前述金属硫醇盐化合物可经由在相对简单和温和的条件下进行相对短的时间的表面交换反应而结合至所述量子点的表面。所获得的量子点复合体可呈现出改善的稳定性(例如,化学和/或热稳定性等)。另外,实施方式的组合物可在图案化过程的显影步骤期间显示出提升的再溶解性,这使得可实现大尺寸的图案的制造。
在一些实施方式中,所述量子点组合物包括所述金属硫醇盐化合物(例如,附着至所述量子点的表面)且因此即使当它与聚合物和/或单体混合时也具有合适的粘度)。当如上制备所述量子点组合物时,可抑制其粘度随着时间的变化(例如,其粘度随着时间的增加),且因此,所述组合物可呈现出提升的储存稳定性。
在实施方式的组合物中,前述金属硫醇盐化合物可使所述量子点的表面稳定地钝化,从而对量子点的发光性质相对于外部环境的稳定性的改善作贡献。因此,采用实施方式的组合物使得可抑制否则在用于制造包括所述量子点的装置的过程(例如,热处理)期间可趋向于发生的效率的降低。通过由在实施方式的组合物中的所述金属硫醇盐化合物所提供的钝化,在一些实施方式中,所述量子点(或所述量子点复合体)可显示出如通过其热重分析所测定的小于或等于约300℃、例如小于或等于约290℃、或者小于或等于约280℃的5%重量损失温度。另外,当通过热重分析(TGA)测定时,实施方式的量子点(或量子点复合体)可包括较大量的有机物。在一些实施方式中,当将实施方式的量子点(或量子点复合体)用非溶剂洗涤两次之后,它可包括大于或等于约25重量%、大于或等于约26重量%、大于或等于约27重量%、大于或等于约28重量%、或者大于或等于约29重量%的量的有机物。相反,以常规的湿化学方法制备的量子点可包括15重量%-20重量%的有机物。
在一些实施方式中,所述量子点或所述量子点复合体可通过在以湿化学方法制备的胶体量子点和前述金属硫醇盐化合物之间进行反应(例如,表面交换反应)而制备。在一些实施方式中,在所述量子点和所述金属硫醇盐化合物之间的反应可鉴于温度和时间以相对温和的条件实施。
在一些实施方式中,所述表面交换反应可通过使前述金属硫醇盐化合物与所述量子点在有机溶剂中接触而实施。接触气氛、温度、和时间没有特别限制且可适当地选择。例如,所述接触可在空气中或在惰性气氛中实施,所述接触可在大于或等于约40℃、大于或等于约50℃、大于或等于约55℃且小于或等于约90℃、小于或等于约80℃、小于或等于约70℃、或者小于或等于约65℃的温度下实施大于或等于约10分钟、例如大于或等于约20分钟、大于或等于约30分钟、或者大于或等于约40分钟的时间。在一些实施方式中,表面交换温度可在约40℃-约80℃的范围内。
在所述有机溶剂中,所述量子点的浓度和所述金属硫醇盐化合物的浓度可适当地选择且没有特别限制。
所述有机溶剂可包括卤代(例如,氯化)烃例如氯仿、二氯乙烷等,C6-C40取代或未取代的芳族烃例如甲苯、二甲苯等,C6-C40取代或未取代的脂环族烃或其衍生物例如环己烷、乙酸环己酯等,C1-C10醇例如乙醇,或其组合,但不限于此。
所述量子点(半导体纳米晶体颗粒)的类型没有特别限制。所述量子点可通过任何已知的方法制备或者是可商购获得的。例如,所述量子点(例如,所述第一半导体纳米晶体和/或所述第二半导体纳米晶体)可包括II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、IV族元素或化合物、I-III-VI族化合物、I-II-IV-VI族化合物、或其组合。在一些实施方式中,所述量子点不包括镉、铅、汞、或其组合。
所述II-VI族化合物可包括:
包括如下的二元化合物:CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、或其组合;
包括如下的三元化合物:CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、或其组合;和
包括如下的四元化合物:HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、或其组合。
所述II-VI族化合物可进一步包括III族金属。
所述III-V族化合物可包括:
包括如下的二元化合物:GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、或其组合;
包括如下的三元化合物:GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、InZnP、或其组合;和
包括如下的四元化合物:GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、或其组合。
所述III-V族化合物可进一步包括II族金属(例如,InZnP)。
所述IV-VI族化合物可包括:
包括如下的二元化合物:SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、或其组合;
包括如下的三元化合物:SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、或其组合;和
包括如下的四元化合物:SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、或其组合。
所述I-III-VI族化合物的实例可包括CuInSe2、CuInS2、CuInGaSe、和CuInGaS,但不限于此。
所述I-II-IV-VI族化合物的实例可包括CuZnSnSe和CuZnSnS,但不限于此。
所述IV族元素或化合物可包括:
包括如下的单质:Si、Ge、或其组合;和
包括如下的二元化合物:SiC、SiGe、或其组合。
所述二元化合物、三元化合物、或四元化合物可分别以均匀的浓度包括在相同的颗粒中或者以局部不同的浓度包括在相同的颗粒中。所述量子点可包括包含第一半导体纳米晶体的芯和设置在所述芯的表面的至少一部分(或全部)上并且包括具有与所述第一半导体纳米晶体的组成不同的组成的第二半导体纳米晶体的壳。在所述芯和所述壳之间的界面处,可存在或可不存在合金化的中间层。所述合金化的层可包括均匀的(均相)合金。所述合金化的层可具有浓度梯度。在所述梯度合金中,元素的浓度从壳朝着芯在径向上变化(例如,降低或增加)。另外,所述壳可包括具有至少两个层的多层壳,其中相邻的层具有彼此不同的组成。在所述多层壳中,各层可具有单一组成。在所述多层壳中,各层可具有合金。在所述多层壳中,各层可具有按照半导体纳米晶体的组成在径向上变化的浓度梯度。
在所述芯-壳半导体纳米晶体颗粒中,所述壳的材料可具有比所述芯的能带隙大的能带隙,但其不限于此。所述壳的材料可具有比所述芯的能带隙小的能带隙。在所述多层壳的情况中,所述壳的最外层材料的能带隙可大于所述芯和所述壳的内层材料(更接近于所述芯的层)的能带隙。在所述多层壳的情况中,将各层的半导体纳米晶体选择成具有适当的能带隙,由此有效地显示出量子限制效应。
所述量子点可具有约1nm-约100nm的尺寸(例如,粒径,或者在非球形形状的颗粒的情况中,由所述颗粒的电子显微镜图像的二维面积计算的等效直径)。在一些实施方式中,所述量子点可具有约1nm到约50nm、例如从2nm(或从3nm)到35nm的颗粒尺寸。在一些实施方式中,所述量子点具有大于或等于约1nm、大于或等于约2nm、大于或等于约3nm、大于或等于约4nm、或者大于或等于约5nm的尺寸。在一些实施方式中,所述量子点具有小于或等于约50nm、小于或等于约45nm、小于或等于约40nm、小于或等于约35nm、小于或等于约30nm、小于或等于约25nm、小于或等于约20nm、或者小于或等于约15nm的尺寸。
所述量子点可具有在本领域中通常使用的形状,且没有特别限制。例如,所述量子点可包括球形、棱锥形、多臂的、或立方的纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米纤维、纳米片颗粒、其组合等。
所述量子点可为可商购获得的或者可以任意方法合成。例如,几纳米尺寸的量子点可通过湿化学过程合成。在所述湿化学过程中,前体在有机溶剂中反应以生长半导体纳米晶体颗粒,且所述有机溶剂或配体化合物可配位(或结合)至半导体纳米晶体颗粒的表面,由此控制所述半导体纳米晶体颗粒的生长。所述有机溶剂和配体化合物的实例是已知的。
如所制备的量子点可通过如下收取:将过量的量的非溶剂倒到包括所述量子点的反应溶液并且将所得混合物离心。所述非溶剂的实例包括丙酮、乙醇、甲醇等,但不限于此。
所述量子点(例如,通过湿化学方法制备的)可具有结合(键合)至其表面的有机配体。在一种实施方式中,所述有机配体可包括RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、R3PO、R3P、ROH、RCOOR'、RPO(OH)2、R2POOH(其中R和R'相同或不同,且独立地为C5-C24脂族烃基或C5-C20芳族烃基)、或其组合。
所述有机配体化合物的实例可包括:
硫醇化合物例如甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、丁硫醇、戊硫醇、己硫醇、辛硫醇、十二烷硫醇、十六烷硫醇、十八烷硫醇、苯甲硫醇、或其组合;
胺化合物例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二烷胺、十六烷胺、十八烷胺、二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、三丁基胺、三辛基胺、或其组合;
羧酸化合物例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、十二烷酸、十六烷酸、十八烷酸、油酸、苯甲酸、或其组合;
膦化合物例如甲基膦、乙基膦、丙基膦、丁基膦、戊基膦、辛基膦、二辛基膦、三丁基膦、三辛基膦、或其组合;
膦氧化物化合物例如甲基膦氧化物、乙基膦氧化物、丙基膦氧化物、丁基膦氧化物、戊基膦氧化物、三丁基膦氧化物、辛基膦氧化物、二辛基膦氧化物、三辛基膦氧化物、或其组合;
二苯基膦、三苯基膦、其氧化物化合物、或其组合;
C5-C20烷基次膦酸例如己基次膦酸、辛基次膦酸、十二烷基次膦酸、十四烷基次膦酸、十六烷基次膦酸、十八烷基次膦酸、或其组合;或
它们的组合,但不限于此。
所述量子点可包括单独的或者以至少两种配体的混合物形式的所述有机配体。
与前述金属硫醇盐化合物进行了表面交换(或用其包封)的量子点,与没有被包封的量子点相比,可显示出改善的在介质中的分散性。可考虑在分散性方面的这样的变化来选择用于经包封的量子点的非溶剂。在一些实施方式中,可例如经由添加合适的有机非溶剂来收取经包封的量子点。
所述组合物可包括有机溶剂。
可在所述组合物中使用的所述有机溶剂的类型没有特别限制。可考虑所述组合物的主要组分(例如,所述量子点,包含COOH的粘结剂,能聚合的(例如,能光聚合的)单体,(光)引发剂,如果存在的话,硫醇化合物)和将在下面描述的其它另外的添加剂来选择所述有机溶剂的类型和量。所述组合物可以除固含量(例如,非挥发分的量)之外的余量包括溶剂。所述组合物的总的固含量没有特别限制。所述组合物的总的固含量可大于或等于约1重量%、例如大于或等于约5重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约15重量%、或者大于或等于约20重量%且小于或等于约99重量%、例如小于或等于约95重量%、小于或等于约90重量%、小于或等于约80重量%、小于或等于约70重量%、小于或等于约60重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约40重量%、或者小于或等于约30重量%。
所述溶剂的类型可鉴于其与所述组合物的其它组分(例如,粘结剂、能光聚合的单体、光引发剂、其它添加剂)的亲和性、其与碱性显影剂的亲和性、和/或其沸点而适当地选择。所述溶剂的实例可包括:3-乙氧基丙酸乙酯;乙二醇类例如乙二醇、一缩二乙二醇、或聚乙二醇;乙二醇醚类例如乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、一缩二乙二醇单甲基醚、乙二醇二乙基醚、和一缩二乙二醇二甲基醚;乙二醇醚乙酸酯类例如乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、一缩二乙二醇单乙基醚乙酸酯、和一缩二乙二醇单丁基醚乙酸酯;丙二醇类例如丙二醇;丙二醇醚类例如丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇二甲基醚、一缩二丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、和一缩二丙二醇二乙基醚;丙二醇醚乙酸酯类例如丙二醇单甲基醚乙酸酯和一缩二丙二醇单乙基醚乙酸酯;酰胺例如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、和二甲基乙酰胺;酮例如甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、和环己酮;芳族烃或其衍生物例如甲苯、二甲苯、1,2,4,5-四甲基苯、3-苯氧基甲苯、十二烷基苯、环己基苯、萘满、丁基苯基醚、二苯基醚、和被卤素取代的芳族烃;石油产品例如溶剂石脑油;酯例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、和乳酸乙酯;醚例如二乙基醚、二丙基醚、和二丁基醚;取代或未取代的脂族烃例如C5-C20烷烃或C5-C40烯烃例如庚烷、壬烷等;内酯例如γ-丁内酯、γ-戊内酯、e-己内酯、γ-己内酯、和δ-戊内酯;或其混合物。
在所述组合物中,所述金属硫醇盐化合物可钝化和/或包封所述量子点且因此改善所述量子点的稳定性(例如,化学和/或热稳定性)和使得可避免否则在制备所述组合物的过程或所述量子点的图案化期间可发生的显著的光学效率降低。
在所述组合物中,可鉴于所述组合物或复合物的最终用途或者其它组分的量适当地控制所述量子点和所述金属硫醇盐化合物的量。
在一些实施方式中,在所述组合物中的所述量子点的量可为,基于所述组合物的总重量,大于或等于约1重量%、例如大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约6重量%、大于或等于约7重量%、大于或等于约8重量%、大于或等于约9重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约11重量%、大于或等于约12重量%、大于或等于约13重量%、大于或等于约14重量%、大于或等于约15重量%、大于或等于约16重量%、大于或等于约17重量%、大于或等于约18重量%、大于或等于约19重量%、或者大于或等于约20重量%。在所述组合物中,所述量子点的量可为,基于所述组合物的总重量,小于或等于约60重量%、例如小于或等于约59重量%、小于或等于约58重量%、小于或等于约57重量%、小于或等于约56重量%、小于或等于约55重量%、小于或等于约54重量%、小于或等于约53重量%、小于或等于约52重量%、小于或等于约51重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约49重量%、小于或等于约48重量%、小于或等于约47重量%、小于或等于约46重量%、小于或等于约45重量%、小于或等于约44重量%、小于或等于约43重量%、小于或等于约42重量%、小于或等于约41重量%、小于或等于约40重量%、小于或等于约39重量%、小于或等于约38重量%、小于或等于约37重量%、小于或等于约36重量%、小于或等于约35重量%、小于或等于约34重量%、小于或等于约33重量%、小于或等于约32重量%、小于或等于约31重量%、或者小于或等于约30重量%。
因此,在一些实施方式中,在所述组合物中的所述量子点的量(或者在所述复合物中的所述量子点的量)可为,基于所述组合物的固体内容物(非挥发分)的总重量(或所述复合物的总重量),大于或等于约1重量%、例如大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约6重量%、大于或等于约7重量%、大于或等于约8重量%、大于或等于约9重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约11重量%、大于或等于约12重量%、大于或等于约13重量%、大于或等于约14重量%、大于或等于约15重量%、大于或等于约16重量%、大于或等于约17重量%、大于或等于约18重量%、大于或等于约19重量%、或者大于或等于约20重量%且小于或等于约70重量%、例如小于或等于约69重量%、小于或等于约68重量%、小于或等于约67重量%、小于或等于约66重量%、小于或等于约65重量%、小于或等于约64重量%、小于或等于约63重量%、小于或等于约62重量%、小于或等于约61重量%、小于或等于约60重量%、小于或等于约59重量%、小于或等于约58重量%、小于或等于约57重量%、小于或等于约56重量%、小于或等于约55重量%、小于或等于约54重量%、小于或等于约53重量%、小于或等于约52重量%、小于或等于约51重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约49重量%、小于或等于约48重量%、小于或等于约47重量%、小于或等于约46重量%、小于或等于约45重量%、小于或等于约44重量%、小于或等于约43重量%、小于或等于约42重量%、小于或等于约41重量%、小于或等于约40重量%、小于或等于约39重量%、小于或等于约38重量%、小于或等于约37重量%、小于或等于约36重量%、小于或等于约35重量%、小于或等于约34重量%、小于或等于约33重量%、小于或等于约32重量%、小于或等于约31重量%、或者小于或等于约30重量%。
所述金属硫醇盐化合物的量可为,基于所述组合物的总重量或所述组合物的固体内容物的总重量(或所述复合物的总重量),大于或等于约1重量%、例如大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约7重量%、或者大于或等于约9重量%且小于或等于约55重量%、例如小于或等于约50重量%、小于或等于约47重量%、小于或等于约45重量%、小于或等于约40重量%、小于或等于约37重量%、小于或等于约35重量%、小于或等于约30重量%、小于或等于约29重量%、小于或等于约28重量%、小于或等于约27重量%、小于或等于约26重量%、小于或等于约25重量%、小于或等于约24重量%、小于或等于约23重量%、小于或等于约22重量%、小于或等于约20重量%、小于或等于约19重量%、小于或等于约18重量%、小于或等于约17重量%、小于或等于约16重量%、小于或等于约15重量%、小于或等于约14重量%、小于或等于约13重量%、小于或等于约12重量%、小于或等于约11重量%、小于或等于约10重量%、小于或等于约9重量%、小于或等于约8重量%、小于或等于约7重量%、小于或等于约6重量%、小于或等于约5重量%、小于或等于约4重量%、或者小于或等于约3重量%。
在一些实施方式中,所述量子点组合物进一步包括粘结剂聚合物、具有碳-碳双键的能聚合的单体、和光引发剂。所述组合物可包括(例如,在其末端处)具有至少一个硫醇基团的多硫醇化合物。
所述粘结剂聚合物可包括包含具有羧酸基团的重复单元的聚合物。所述粘结剂聚合物可包括:
包括第一单体、第二单体、和任选的第三单体的单体组合的共聚物,所述第一单体具有羧酸基团和碳-碳双键,所述第二单体具有碳-碳双键和疏水性部分且不具有羧酸基团,所述第三单体具有碳-碳双键和亲水性部分且不具有羧酸基团;
包括羧酸基团(-COOH)且在主链中具有骨架结构(例如,引入主链中的骨架结构)的包含多个芳族环的聚合物,其中所述骨架结构包括作为环状基团的一部分的季碳原子、和结合至所述季碳原子的两个芳族环;
或其组合。
所述共聚物可包括得自所述第一单体的第一重复单元、得自所述第二单体的第二重复单元、和任选的得自所述第三单体的第三重复单元。
所述第一重复单元可包括由化学式3-1表示的单元、由化学式3-2表示的单元、或其组合:
化学式3-1
其中
R1为氢、C1-C3烷基、或-(CH2)n-COOH(其中n为0-2),
R2为氢、C1-C3烷基、或-COOH,
L为单键、C1-C15脂族烃基团、C6-C30芳族烃基团、C6-C30脂环族烃基团、或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,和
*表示连接至相邻原子的部分;
化学式3-2
其中R1为氢、C1-C3烷基、或-(CH2)m-COOH(其中m为0-2),
R2为氢或者C1-C3烷基,
L为C1-C15亚烷基,通过将C2-C15亚烷基的至少一个亚甲基用-C(=O)-、-O-、或-C(=O)O-代替而获得的基团,C6-C30芳族烃基团,C6-C30脂环族烃基团,或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,
n为1-3的整数,和
*表示连接至相邻原子的部分。
如本文中所使用的,C3-C30脂环族烃基团和C6-C30脂环族烃基团的实例包括环烷基例如环己基、降莰烷基,环烯基例如降冰片烯基等,亚环烷基例如亚环己基基团、降莰烷基团等,亚环烯基例如降冰片烯基团,但不限于此。如本文中所使用的,C6-C30芳族烃基团的实例包括C6-C30芳基例如苯基、萘基等,C6-C30亚芳基,但不限于此。如本文中所使用的,C1-C15脂族烃基团的实例包括例如C1-C15烷基例如甲基、乙基、和丙基,以及C1-C15亚烷基,但不限于此。
所述第二重复单元可包括由化学式4-1表示的单元、由化学式4-2表示的单元、由化学式4-3表示的单元、由化学式4-4表示的单元、或其组合:
化学式4-1
其中
R1为氢或者C1-C3烷基,
R2为C1-C15脂族烃基团、C6-C30芳族烃基团、C6-C30脂环族烃基团、或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,
R3为氢或者C1-C3烷基,和
*表示连接至相邻原子的部分;
化学式4-2
其中
R1为氢或者C1-C3烷基,
L为C1-C15亚烷基,通过将C2-C15亚烷基的至少一个亚甲基用-C(=O)-、-O-、或-C(=O)O-代替而获得的基团,C6-C30芳族烃基团,C6-C30脂环族烃基团,或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,
R为C1-C15脂族烃基团、C6-C30芳族烃基团、C3-C30脂环族烃基团、或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,
R2为氢或者C1-C3烷基,
n为1-3的整数,和
*表示连接至相邻原子的部分;
化学式4-3
其中
R1和R2各自独立地为氢或者C1-C3烷基,
Ar为取代或未取代的C6-C30芳族烃基团或者取代或未取代的C6-C30脂环族烃基团,和
*表示连接至相邻原子的部分;
化学式4-4
其中
R1为氢或者C1-C3烷基,
R2为C1-C15脂族烃基团、C6-C30芳族烃基团、C3-C30脂环族烃基团、或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,
R3为氢或者C1-C3烷基,和
*表示连接至相邻原子的部分。
得自所述第三单体的第三重复单元可由化学式5表示:
化学式5
其中
R1和R2各自独立地为氢或者C1-C3烷基,
L为C1-C15亚烷基,通过将C2-C15亚烷基的至少一个亚甲基用-C(=O)-、-O-、或-C(=O)O-代替而获得的基团,C6-C30芳族烃基团,C6-C30脂环族烃基团,或者被C6-C30芳族烃基团或C3-C30脂环族烃基团取代的C1-C15脂族烃基团,
Z为羟基(-OH)、巯基(-SH)、或氨基(-NHR,其中R为氢或者C1-C5烷基)和
*表示连接至相邻原子的部分。
所述第一单体的实例可包括,但不限于,丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、3-丁烯酸、羧酸乙烯酯化合物例如乙酸乙烯酯、和苯甲酸乙烯酯。所述第一单体可包括一种或多种化合物。
所述第二单体的实例可包括,但不限于:
烯基芳族化合物例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、或乙烯基苄基醚;
不饱和羧酸酯化合物例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、或甲基丙烯酸苯酯;
不饱和羧酸氨基烷基酯化合物例如丙烯酸2-氨基乙酯、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸2-二甲氨基乙酯、或甲基丙烯酸2-二甲氨基乙基酯;
马来酰亚胺类例如N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-烷基马来酰亚胺;
不饱和羧酸缩水甘油酯化合物例如丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯;
乙烯基氰化物化合物例如丙烯腈或甲基丙烯腈;和
不饱和酰胺化合物例如丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺,
但不限于此。
作为所述第二单体,可使用至少一种化合物。
如果存在,则所述第三单体的实例可包括丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、和甲基丙烯酸羟丁酯,但不限于此。所述第三单体可包括一种或多种化合物。
在所述粘结剂聚合物中,得自所述第一单体的第一重复单元的量可大于或等于约10摩尔百分数(摩尔%)、例如大于或等于约15摩尔%、大于或等于约25摩尔%、或者大于或等于约35摩尔%。在所述粘结剂聚合物中,所述第一重复单元的量可小于或等于约90摩尔%、例如小于或等于约89摩尔%、小于或等于约80摩尔%、小于或等于约70摩尔%、小于或等于约60摩尔%、小于或等于约50摩尔%、小于或等于约40摩尔%、小于或等于约35摩尔%、或者小于或等于约25摩尔%。
在所述粘结剂聚合物中,得自所述第二单体的第二重复单元的量可大于或等于约10摩尔%、例如大于或等于约15摩尔%、大于或等于约25摩尔%、或者大于或等于约35摩尔%。在所述粘结剂聚合物中,所述第二重复单元的量可小于或等于约90摩尔%、例如小于或等于约89摩尔%、小于或等于约80摩尔%、小于或等于约70摩尔%、小于或等于约60摩尔%、小于或等于约50摩尔%、小于或等于约40摩尔%、小于或等于约35摩尔%、或者小于或等于约25摩尔%。
在所述粘结剂聚合物中,如果存在,则得自所述第三单体的第三重复单元的量可大于或等于约1摩尔%、例如大于或等于约5摩尔%、大于或等于约10摩尔%、或者大于或等于约15摩尔%。在所述粘结剂聚合物中,所述第三重复单元的量可小于或等于约20摩尔%、例如小于或等于约15摩尔%、或者小于或等于约10摩尔%。
在一种实施方式中,所述粘结剂聚合物可为(甲基)丙烯酸(即,所述第一单体)与包括(甲基)丙烯酸芳烷基酯和苯乙烯的至少一种第二单体和任选的(甲基)丙烯酸羟基烷基酯(即,所述第三单体)的共聚物。例如,所述粘结剂聚合物可包括甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄基酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄基酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸2-羟基乙酯共聚物、或甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄基酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-羟基乙酯共聚物。
在一种实施方式中,所述粘结剂聚合物可包括包含多个芳族环的聚合物,所述包含多个芳族环的聚合物包括羧酸基团(-COOH)和包含引入其中的骨架结构的主链,其中所述骨架结构包括作为环状基团的一部分的季碳原子、和结合至所述季碳原子的两个芳族环。所述羧酸基团可键合至所述主链。
在所述包含多个芳族环的聚合物中,所述骨架结构可包括由化学式A表示的单元:
化学式A
其中
*表示连接至所述粘结剂的主链的相邻原子的部分,
Z1为由化学式A-1至A-6的任一个表示的连接部分,且在化学式A-1至A-6中,*表示连接至所述芳族环中的相邻原子的部分:
化学式A-1
化学式A-2
化学式A-3
化学式A-4
化学式A-5
其中Ra为氢、乙基、-C2H4Cl、-C2H4OH、-CH2CH=CH2、或苯基,化学式A-6
所述包含多个芳族环的聚合物可包括由化学式B表示的结构单元:
化学式B
其中
Z1为由化学式A-1至A-6的任一个表示的连接部分,
L为单键、C1-C10亚烷基、具有包括碳-碳双键的取代基的C1-C10亚烷基、C1-C10氧基亚烷基、或具有包括碳-碳双键的取代基的C1-C10氧基亚烷基,
A为-NH-、-O-、或C1-C10亚烷基,
Z2为C6-C40芳族有机基团,
R1和R2各自独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的C1-C20烷基,
m1和m2相同或不同,且独立地为范围0-4的整数,和
*表示连接至相邻原子的部分。
在化学式B中,Z2可为化学式B-1、化学式B-2、和化学式B-3的任一个:
化学式B-1
其中*表示连接至相邻的羰基碳的部分,
化学式B-2
其中*表示连接至相邻的羰基碳的部分,
化学式B-3
其中*表示连接至相邻的羰基碳的部分,
L为单键、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-(其
中1≤p≤10)、-(CF2)q-(其中1≤q≤10)、-CR2-(其中R独立地为氢、C1-C10脂族烃基团、C6-C20芳族烃基团、或C3-C20脂环族烃基团)、-C(CF3)2-、-C(CF3)(C6H5)-、或-C(=O)NH-。
所述包含多个芳族环的聚合物可包括由化学式C表示的结构单元:
化学式C
其中
R1和R2各自独立地为氢或者取代或未取代的(甲基)丙烯酰氧基烷基,
R3和R4各自独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的C1-C20烷基,
Z1为由化学式A-1至A-6的任一个表示的连接部分,
Z2为C6-C40芳族有机基团例如以上阐述的由化学式B-1至B-3的任一个表示的部分,
m1和m2相同或不同,且独立地为范围0-4的整数,和
*表示连接至相邻原子的部分。
在一些实施方式中,所述包含多个芳族环的聚合物可为双酚芴环氧丙烯酸酯单体的酸加合物。例如,所述双酚芴环氧丙烯酸酯可通过如下制备:使4,4-(9-亚芴基)-二苯酚和环氧氯丙烷反应以获得具有芴部分的环氧化合物,并且使所述环氧化合物与丙烯酸反应以获得芴基环氧丙烯酸酯,其然后进一步与联苯二酐和/或邻苯二甲酸酐或四氢邻苯二甲酸酐反应。前述反应方案可总结如下:
所述包含多个芳族环的聚合物可在一个或两个末端处包括由化学式D表示的官能团:
化学式D
其中
*表示连接至相邻原子的部分,和
Z3为由化学式D-1至D-7之一表示的部分:
化学式D-1
其中Rb和Rc各自独立地为氢,取代或未取代的C1-C20烷基,通过将C2-C20烷基的至少一个亚甲基用酯基团(-C(=O)O-)、醚基团(-O-)、或其组合代替而获得的基团,和
*表示连接至相邻原子的部分。
化学式D-2
化学式D-3
化学式D-4
化学式D-5
其中Rd为O、S、NH、取代或未取代的C1-C20亚烷基、C1-C20烷基胺基、或C2-C20烯基胺基。
化学式D-6
化学式D-7
所述包含多个芳族环的聚合物可通过已知的方法合成或者是可商购获得的(例如,从Nippon Steel Chemical Co.,Ltd.)。
作为非限制性实例,所述包含多个芳族环的聚合物可包括得自芴化合物与能够与所述芴化合物反应的适当的化合物的反应产物的结构单元,所述芴化合物例如9,9-二(4-羟基苯基)芴、9,9-二(4-氨基苯基)芴、9,9-二[4-(缩水甘油氧基)苯基]芴、9,9-二[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-二-(3,4-二羧基苯基)芴二酐、或其组合。所述能够与所述芴化合物反应的适当的化合物可包括,但不限于,芳族二酐例如均苯四甲酸二酐(PMDA)、联苯四羧酸二酐(BPDA)、二苯甲酮四羧酸二酐、和萘四羧酸二酐;C2-C30二醇化合物;环氧氯丙烷;或其组合。
所述芴化合物、二酐、二醇化合物等是可商购获得的,且其间的反应条件是本领域中已知的。
所述粘结剂聚合物可具有大于或等于约50毫克KOH/克所述聚合物(mg KOH/g)的酸值。例如,所述粘结剂聚合物可具有大于或等于约60mg KOH/g、大于或等于约70mg KOH/g、大于或等于约80mg KOH/g、大于或等于约90mg KOH/g、大于或等于约100mg KOH/g、大于或等于约110mg KOH/g、大于或等于约120mg KOH/g、大于或等于约125mg KOH/g、或者大于或等于约130mg KOH/g的酸值。所述粘结剂聚合物可具有例如小于或等于约240mg KOH/g、小于或等于约230mg KOH/g、小于或等于约220mg KOH/g、小于或等于约210mg KOH/g、小于或等于约200mg KOH/g、小于或等于约190mg KOH/g、小于或等于约180mg KOH/g,小于或等于约170mg KOH/g、或者小于或等于约160mg KOH/g的酸值,但其不限于此。
尽管不希望受理论束缚,但是理解,当将所述量子点与具有在前述范围内的酸值的粘结剂的溶液混合以提供量子点-粘结剂分散体时,所获得的量子点-粘结剂分散体可具有改善的与实施方式的组合物的其它组分(例如,能光聚合的单体、光引发剂、溶剂等)的相容性,且由此所述量子点可相对均匀地分散在最终的组合物(例如,光敏组合物例如光刻胶组合物)中。
所述粘结剂聚合物(例如,包含羧酸基团)可具有大于或等于约1,000克/摩尔(g/mol)、例如大于或等于约2,000g/mol、大于或等于约3,000g/mol、或者大于或等于约5,000g/mol的分子量。所述粘结剂聚合物可具有小于或等于约100,000g/mol、例如小于或等于约90,000g/mol、小于或等于约80,000g/mol、小于或等于约70,000g/mol、小于或等于约60,000g/mol、小于或等于约50,000g/mol、小于或等于约40,000g/mol、小于或等于约30,000g/mol、或者小于或等于约20,000g/mol、或者小于或等于约10,000g/mol的分子量。
在所述组合物中,可考虑所述组合物的最终用途和其它组分来控制所述粘结剂的量。在实施方式中,所述粘结剂的量可为,基于所述组合物的固体内容物的总重量(或所述复合物的总重量),大于或等于约1重量%、例如大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约6重量%、大于或等于约7重量%、大于或等于约8重量%、大于或等于约9重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约11重量%、大于或等于约12重量%、大于或等于约13重量%、大于或等于约14重量%、大于或等于约15重量%、大于或等于约16重量%、大于或等于约17重量%、大于或等于约18重量%、大于或等于约19重量%、或者大于或等于约20重量%且小于或等于约70重量%、例如小于或等于约65重量%、小于或等于约60重量%、小于或等于约59重量%、小于或等于约58重量%、小于或等于约57重量%、小于或等于约56重量%、小于或等于约55重量%、小于或等于约54重量%、小于或等于约53重量%、小于或等于约52重量%、小于或等于约51重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约49重量%、小于或等于约48重量%、小于或等于约47重量%、小于或等于约46重量%、小于或等于约45重量%、小于或等于约44重量%、小于或等于约43重量%、小于或等于约42重量%、小于或等于约41重量%、小于或等于约40重量%、小于或等于约39重量%、小于或等于约38重量%、小于或等于约37重量%、小于或等于约36重量%、小于或等于约35重量%、小于或等于约34重量%、小于或等于约33重量%、小于或等于约32重量%、小于或等于约31重量%、或者小于或等于约30重量%。
在所述组合物中,所述具有碳-碳双键的能(光)聚合的单体可包括(甲基)丙烯酸酯单体。所述能光聚合的(甲基)丙烯酸酯单体可包括,但不限于,(甲基)丙烯酸烷基酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、一缩二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、一缩二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、一缩二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、一缩二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、一缩二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇单甲基醚(甲基)丙烯酸酯、线型酚醛(navolac)环氧(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、磷酸三(甲基)丙烯酰氧基乙酯、或其组合。
在一些实施方式中,所述能(光)聚合的单体的量可为,基于所述组合物的固体内容物的总重量(或所述复合物的总重量),大于或等于约0.5重量%、例如大于或等于约1重量%、大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约6重量%、大于或等于约7重量%、大于或等于约8重量%、大于或等于约9重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约11重量%、大于或等于约12重量%、大于或等于约13重量%、大于或等于约14重量%、大于或等于约15重量%、大于或等于约16重量%、大于或等于约17重量%、大于或等于约18重量%、大于或等于约19重量%、或者大于或等于约20重量%且小于或等于约70重量%、例如小于或等于约65重量%、小于或等于约59重量%、小于或等于约58重量%、小于或等于约57重量%、小于或等于约56重量%、小于或等于约55重量%、小于或等于约54重量%、小于或等于约53重量%、小于或等于约52重量%、小于或等于约51重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约49重量%、小于或等于约48重量%、小于或等于约47重量%、小于或等于约46重量%、小于或等于约45重量%、小于或等于约44重量%、小于或等于约43重量%、小于或等于约42重量%、小于或等于约41重量%、小于或等于约40重量%、小于或等于约39重量%、小于或等于约38重量%、小于或等于约37重量%、小于或等于约36重量%、小于或等于约35重量%、小于或等于约34重量%、小于或等于约33重量%、小于或等于约32重量%、小于或等于约31重量%、或者小于或等于约30重量%。
在所述组合物中,包括在所述组合物中的所述引发剂(例如,光引发剂)为能够(例如,通过光)引发所述能(光)聚合的单体(例如,无环单体例如(甲基)丙烯酸酯单体或乙烯基单体)和/或硫醇化合物(其将在下面说明)的自由基聚合的化合物。所述光引发剂的类型没有特别限制。例如,可利用的(光)聚合引发剂可包括三嗪化合物、乙酰苯化合物、二苯甲酮化合物、噻吨酮化合物、安息香化合物、肟化合物、氨基酮化合物、膦或膦氧化物化合物、咔唑化合物、二酮化合物、硼酸锍化合物、重氮或偶氮化合物、联咪唑化合物、或其组合,但其不限于此。
在非限制性实例中,所述三嗪化合物的实例可包括2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3',4'-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4'-甲氧基萘基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对-甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对-甲苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-联苯基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-(胡椒基)-s-三嗪、和2,4-二(三氯甲基)-6-(4'-甲氧基苯乙烯基)-s-三嗪,但不限于此。
所述乙酰苯化合物的实例可为2,2'-二乙氧基乙酰苯、2,2'-二丁氧基乙酰苯、2-羟基-2-甲基丙酰苯(苯丙酮)、对-叔丁基三氯乙酰苯、对-叔丁基二氯乙酰苯、4-氯乙酰苯、2,2'-二氯-4-苯氧基乙酰苯、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉基丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁-1-酮等,但不限于此。
所述二苯甲酮化合物的实例可为二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸酯例如苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸类改性的二苯甲酮、4,4'-二(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3'-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮等,但不限于此。
所述噻吨酮化合物的实例可为噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮等,但不限于此。
所述安息香化合物的实例可包括安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香异丁基醚、苄基二甲基缩酮等,但不限于此。
所述肟化合物的实例可为2-(O-苯甲酰基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、1-(O-乙酰基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮等,但不限于此。
在所述组合物中,所述光引发剂的量可大于或等于约0.01重量%、例如大于或等于约0.1重量%、或者大于或等于约1重量%,基于所述组合物的总重量。所述光引发剂的量可小于或等于约10重量%、例如小于或等于约5重量%,基于所述组合物的总重量。然而,所述光引发剂的量不限于此。
在一些实施方式中,所述组合物可进一步包括(例如,在其末端处)具有至少两个硫醇基团的多硫醇化合物。所述多硫醇化合物可包括由如上定义的化学式6表示的化合物。所述多硫醇化合物可包括如上定义的化学式6-1的化合物。
所述多硫醇化合物可在对所述量子点的分散性没有不利影响的情况下参与同所述能光聚合的单体的反应以形成聚合产物(即,硫醇-烯聚合物)。
所述多硫醇化合物可包括二硫醇化合物(除顺式二硫醇之外)、三硫醇化合物、四硫醇化合物、或其组合。例如,所述硫醇化合物可包括二醇二-3-巯基丙酸酯(例如,C2-C10亚烷基二醇二-3-巯基丙酸酯,例如乙二醇二-3-巯基丙酸酯)、二醇二巯基乙酸酯(例如,C2-C10亚烷基二醇二巯基乙酸酯,例如乙二醇二巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、1,6-己二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、包括2-10个乙二醇重复单元的聚乙二醇二硫醇、或其组合。
所述多硫醇化合物的量可为,基于所述组合物的固体内容物的总重量(或所述复合物的总重量),小于或等于约65重量%、小于或等于约60重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约40重量%、小于或等于约30重量%、小于或等于约25重量%、小于或等于约20重量%、小于或等于约19重量%、小于或等于约18重量%、小于或等于约17重量%、小于或等于约15重量%、小于或等于约14重量%、小于或等于约13重量%、小于或等于约12重量%、小于或等于约11重量%、小于或等于约10重量%、小于或等于约9重量%、小于或等于约8重量%、小于或等于约7重量%、小于或等于约6重量%、小于或等于约5重量%。所述多硫醇化合物的量可为,基于所述组合物的总重量或所述组合物的固体内容物的总重量(或所述复合物的总重量),大于或等于约0.1重量%、例如大于或等于约0.5重量%、大于或等于约1重量%、大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、或者大于或等于约4.5重量%。
如果期望,除前述组分之外,所述组合物可进一步包括各种添加剂例如光扩散剂(漫射剂)、流平剂、或偶联剂。所述添加剂的量没有特别限制,并且可在其中所述添加剂不对所述组合物的制备、所述量子点聚合物复合物的制备、和任选的所述复合物的图案化造成不利影响的适当范围内选择。
所述光扩散剂可增加所述组合物的折射率以增加入射光与量子点相遇的机会。所述光扩散剂可包括无机氧化物颗粒例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、或氧化锌颗粒,以及金属颗粒例如金、银、铜、或铂,但不限于此。
所述流平剂可防止瑕疵或斑点以及改善膜的平坦化和流平特性,且其实例可包括以下但不限于此。例如,含氟的流平剂可包括商业产品例如BM Chemie Inc.的和/>Dainippon Ink Kagaku Kogyo Co.,Ltd.的MEGAFACE F/>F/>F和F/>Sumitomo 3M Co.,Ltd.的/>和Asahi Glass Co.,Ltd.的SURFLON/>SURFLON/>SURFLON/>SURFLON/>和SURFLON/>以及Toray Silicone Co.,Ltd的 等。
所述偶联剂可增强对于基板的粘附,且其实例可包括硅烷偶联剂。所述硅烷偶联剂的实例可为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基硅烷)、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。如果期望,可调节所述添加剂的类型和量。
如果存在,则所述添加剂的量可为,基于所述组合物的总重量(或者所述组合物的固含量),大于或等于约0.1重量%、例如大于或等于约0.5重量%、大于或等于约1重量%、大于或等于约2重量%、或者大于或等于约5重量%,但其不限于此。如果存在,则所述添加剂的量可小于或等于约20重量%、例如小于或等于约19重量%、小于或等于约18重量%、小于或等于约17重量%、小于或等于约16重量%、或者小于或等于约15重量%,但其不限于此。
实施方式的组合物可通过包括如下的方法制备:
制备包括所述量子点、所述多价金属硫醇盐化合物(例如,结合至所述量子点的表面)、有机溶剂、和任选的所述粘结剂聚合物(例如,可包含羧酸基团(COOH))的量子点粘结剂分散体;和
将所述量子点粘结剂分散体与如下混合:(光)引发剂;所述能(光)聚合的单体(例如,(甲基)丙烯酸酯单体);任选的所述硫醇化合物;和任选的前述添加剂的至少一种。
所述量子点和所述金属硫醇盐化合物可以作为复合体的经包封的量子点(例如,如表面交换的量子点)(即,量子点-金属硫醇盐化合物复合体,也称为量子点复合体)形式包括在所述分散体中。所述量子点粘结剂分散体可通过将所述量子点(例如,经所述金属硫醇盐化合物包封的)与所述粘结剂聚合物溶液混合而制备。可将所述多价金属硫醇盐化合物原样溶解在与所述组合物中的其它组分可混溶的溶剂中。
前述组分可以任何顺序或同时混合,且混合的顺序没有特别限制。
所述组合物在约23℃-25℃的温度下可具有小于或等于约10厘泊(cP)、例如小于10cP或者小于或等于约9cP、小于或等于约8cP的剪切粘度。所述组合物在约23℃-25℃的温度下可具有大于或等于约2cP、例如大于或等于约3cP的剪切粘度。在一些实施方式中,在约23℃-25℃的温度下所述组合物的剪切粘度可在4-6cP的范围内。如本文中所使用的,所述剪切粘度为可通过使用旋转同心圆筒粘度计、旋转锥板式粘度计、或旋转平行圆盘式粘度计测量的粘度。
在所述组合物中,所述量子点可具有改善的稳定性而在预定时间之后没有凝胶化的发生,且因此,所述组合物可提供提升的加工性能。在一些实施方式中,当将所述组合物在大于或等于约4℃的温度下(例如,在室温下)放置至少120小时(h)时,其不显示在粘度方面的显著变化。例如,当将所述组合物在4℃的温度下放置144小时时,相对于其初始粘度,所述组合物的粘度增加可小于或等于约10%、例如小于约10%、小于或等于约9%、小于或等于约8%、小于或等于约7%、小于或等于约6%、小于或等于约5%、小于或等于约4%、小于或等于约3%、小于或等于约2%、或者甚至小于或等于约1%。
所述组合物可经由聚合(例如,通过光引发的)提供量子点聚合物复合物。当所述聚合在选定的区域中发生时,可获得所述量子点聚合物复合物的图案。如果期望,由此获得的复合物可例如在150℃-230℃(例如,180℃)的温度下经历后加热或后烘烤过程预定的时间(例如,10分钟(min)或更长或者20分钟或更长)。
因此,在一些实施方式中,量子点聚合物复合物可包括聚合物基体;和(多个)前述量子点和前述金属硫醇盐化合物。所述金属硫醇盐化合物可附着到所述量子点的表面。在其表面上具有所述金属硫醇盐化合物的量子点的细节与以上阐述的相同。
在一些实施方式中,所述量子点聚合物复合物可由前述组合物制备。在另外的实施方式,所述聚合物基体可包括硫醇-烯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、氨基甲酸酯聚合物、环氧聚合物、乙烯基聚合物、有机硅聚合物、或其组合。所述聚合物基体可包括前述添加剂。
所述聚合物基体可包括交联聚合物;和具有包含羧酸基团的重复单元的粘结剂聚合物。所述交联聚合物可包括硫醇-烯聚合物、交联聚(甲基)丙烯酸酯、或其组合。在一些实施方式中,所述交联聚合物可包括前述能光聚合的单体和任选的所述多硫醇化合物的聚合产物。所述粘结剂聚合物的细节与以上阐述的相同。
所述量子点聚合物复合物可显示出提升的稳定性(例如,化学和/或热稳定性),且因此,即使当将其在180℃下加热约30分钟时也可保持提高的光转换水平。
在所述量子点聚合物复合物中,所述量子点的量没有特别限制,且因此,可适当地选择。例如,在所述量子点聚合物复合物中,所述量子点的量可为,基于所述复合物的总重量,大于或等于约1重量%、例如大于或等于约2重量%、大于或等于约3重量%、大于或等于约4重量%、或者大于或等于约5重量%,但不限于此。在所述量子点聚合物复合物中,所述量子点的量可为,基于所述复合物的总重量,小于或等于约70重量%、例如小于或等于约60重量%、小于或等于约55重量%、小于或等于约50重量%、小于或等于约45重量%、或者小于或等于约40重量%,但不限于此。
所述聚合物基体的量可为,基于所述复合物的总重量,大于或等于约1重量%、大于或等于约2重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约20重量%、或者大于或等于约30重量%。所述聚合物基体的量可为,基于所述复合物的总重量,小于或等于约99重量%、小于或等于约80重量%、或者小于或等于约70重量%。
在另外的实施方式中,层状结构体包括基板和设置在所述基板上的发光层(例如光致发光层)。所述发光层可包括至少一个发射预定峰值波长的光的重复段。所述重复段可包括前述量子点聚合物复合物。在一些实施方式中,所述发光层可包括前述量子点聚合物复合物的图案。所述重复段可包括发射第一种光的第一段、发射第二种光的第二段、发射第三种光或者使第三种光通过的第三段,其中所述第二种光具有与所述第一种光的峰值波长不同的峰值波长且所述第三光具有与所述第一种光和所述第二种光的峰值波长不同的峰值波长。
所述第一种光和所述第二种光在光致发光光谱中具有不同的峰值波长。在一些实施方式中,所述第一种光可为在620nm-650nm(例如,约630nm-约640nm)的范围处具有峰值波长的红色光,和所述第二种光可为在500nm-550nm(例如,约510nm-约540nm)的范围处具有峰值波长的绿色光。
所述基板可为包括绝缘材料的基板。所述基板可包括玻璃;各种聚合物(例如,聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、硫醇-烯聚合物、和聚(甲基)丙烯酸;聚硅氧烷(例如,PDMS);无机材料例如Al2O3或ZnO;或其组合,但不限于此。如本文中所使用的,术语“透明(的)”指的是其中对于预定波长的光(例如,从所述量子点发射的光),光透射率大于或等于约80%、例如大于或等于约85%或者大于或等于约90%的情况。所述透明基板的厚度可考虑基板材料适当地选择而没有特别限制。所述透明基板可具有柔性。
在实施方式中,制造前述层状结构体的方法包括
在基板上形成前述组合物的膜;
将所述膜的选定区域暴露于光(例如,具有小于或等于约400nm的波长);和
用碱性显影剂(例如碱水溶液)将经曝光的膜显影以获得量子点聚合物复合物的图案,所述图案可形成发光层例如光致发光层。
所述基板和所述组合物的细节与以上阐述的相同。参照图1说明形成图案的非限制性方法。
将所述组合物以适当的方式例如旋涂或狭缝涂布涂覆在透明基板上以形成预定厚度(例如,小于或等于约30μm例如小于或等于约10μm、小于或等于约8μm、小于或等于约7μm且大于约3μm、例如大于或等于约3.5μm、或者大于或等于约4μm的厚度)的膜。如果期望,可将所形成的膜预烘烤。用于所述预烘烤的温度、时间和气氛是已知的且可适当地选择。
将所形成的(和任选地预烘烤的)膜在具有预定图案的掩模下暴露于具有预定波长的光。可考虑光引发剂的类型和量、量子点的类型和量等选择所述光的波长和强度。
当用碱性显影剂(例如,碱性水溶液)处理(例如,浸渍或喷射)经曝光的膜时,所述膜的未曝光的区域被溶解以形成期望的图案。如果期望,可将所获得的图案例如在约150℃-约230℃的温度下后烘烤预定的时间(例如,大于或等于约10分钟或者大于或等于约20分钟),以改善所述图案的抗开裂性和耐溶剂性。
不同于常规的量子点(光敏例如光刻胶)组合物,实施方式的量子点(光敏例如光刻胶)组合物可在其制造期间仅显示出最小化的化学损伤并且使用它制备的复合物或其图案可即使在其于相对高的温度下热处理之后也将其发光性质保持在改善的水平。
另外,实施方式的组合物的粘度可被保持在期望的水平达相对长的时间并且在于暴露于光之后的显影过程期间,由其制备的量子点聚合物复合物的再溶解性是优异的。如本文中所使用的,术语“再溶解性”指的是通过如下测定的组合物的性质:在暴露于光之后在显影过程期间由其制备的复合物是否可再溶解而没有任何显著的剥离或撕裂。为了实现图案的大规模生产,保证这样的再溶解性可为关键的。
不希望受任何理论束缚,实施方式的量子点组合物包括前述金属硫醇盐化合物(例如,连接至所述量子点的表面)且因此所述化合物的疏水性部分可参与提升水平的相互作用,例如与所述粘结剂聚合物的疏水性部分的相互作用,这又使得所述粘结剂的羧酸基团可更活跃地参与显影过程。因此,由实施方式的组合物制备的量子点聚合物复合物在显影过程期间可溶解在显影剂(例如,含水碱性显影剂)中。
另外,本发明人已经发现,将金属盐(例如,锌盐)以及硫醇、能(光)聚合的单体、和粘结剂聚合物直接与量子点混合引起组合物的聚集和凝胶化。不希望受任何理论束缚,在金属盐、硫醇、能(光)聚合的单体、和粘结剂聚合物之间的相互作用可对组合物的粘度具有副作用,由此粘度可随着时间急剧增加。然而,在实施方式的量子点组合物中,所述金属硫醇盐化合物(例如,包封所述量子点)可实现改善水平的化学稳定性且由此可使粘度的增加或量子点的不期望的聚集最小化。
当量子点-聚合物复合物将具有多种重复段时,制备各自包括具有期望的发光性质(例如,期望的光致发光峰值波长)的量子点的多种组合物用于形成所述重复段的每一种并且对于各组合物将图案化过程重复如所需要地多的次数(例如,两次或三次)以提供具有合乎需要的图案的量子点-聚合物复合物。例如,可将所述量子点聚合物复合物处理成具有拥有至少两种不同颜色段(例如,RGB颜色段)的重复图案。所述量子点聚合物复合物的图案可代替吸收型滤色器且因此可用作显示装置中的光致发光滤色器。所述显示装置可为液晶显示装置。所述显示装置可为包括至少一个有机发光二极管(OLED)作为光源的显示器。
在一些实施方式中,液晶显示器包括包含用于提供第三种光的光源的背光单元,设置在所述背光单元上的下部基板;前述层状结构体;以及介于所述下部基板和所述层状结构体之间的液晶层,其中所述层状结构体设置成使光致发光层面对所述液晶层。可在所述下部基板下面设置偏振器板。
图2为示意性地说明根据非限制性实施方式的显示装置的横截面图。参照图2,实施方式的显示装置可包括液晶面板200、设置在液晶面板200下面的偏振器300、和设置在偏振器300下面的背光单元(BLU)。
液晶面板200包括下部基板210、层状结构体、设置在下部基板和所述层状结构体之间的液晶层220。所述层状结构体包括透明基板240和包含量子点聚合物复合物的图案的光致发光层230。
下部基板210,也称作阵列基板,可为透明绝缘材料基板(例如,玻璃基板,包括聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、和/或聚丙烯酸酯的聚合物基板,聚硅氧烷、Al2O3、或ZnO的无机材料基板)。线路板(wire plate)211设置在下部基板210上。线路板211可包括限定像素区域的多根栅极线(未示出)和数据线(未示出)、设置成与栅极线和数据线的交叉区域相邻的薄膜晶体管、和用于各像素区域的像素电极,但不限于此。这样的线路板的细节是已知的且没有特别限制。
液晶层220设置在线路板211上。液晶层220可包括在液晶层220上和下面的定向层221以将其中包括的液晶材料初始定向。液晶材料和定向层的细节(例如,液晶材料、定向层材料、形成液晶层的方法、液晶层的厚度等)是已知的且没有特别限制。
下部偏振器300可提供在下部基板210下面。下部偏振器300的材料和结构是已知的且没有特别限制。背光单元(例如,发射蓝色光)可设置在下部偏振器300下面。上部光学元件300例如上部偏振器可提供在液晶层220和透明基板240之间,但其不限于此。例如,上部偏振器可设置在液晶层220和光致发光层230之间。所述偏振器可为可用于液晶显示器装置中的任何偏振器。所述偏振器可为具有小于或等于约200μm的厚度的TAC(三乙酰基纤维素),但不限于此。在一种实施方式中,上部光学元件可为控制折射率而没有偏振功能的涂层。
背光单元包括光源110。光源可发射蓝色光或白色光。光源可包括蓝色LED、白色LED、白色OLED、或其组合,但不限于此。
背光单元可包括导光板120。在一种实施方式中,背光单元可为边缘型照明设备。例如,背光单元可包括反射器(未示出)、提供在反射器上并且向液晶面板200提供平面光源的光导(未示出)、和/或在光导上的至少一个光学片材(未示出)例如扩散板(漫射板)、棱镜片等,但不限于此。背光单元可不具有导光板。在一些实施方式中,背光单元可为直接型照明设备。例如,背光单元可具有反射器(未示出),并且可具有以规则的间隔设置在反射器的上侧上的多个荧光灯,或者可具有LED操作基板,在其上设置有多个发光二极管,并且在它们上方,可提供扩散板和任选的至少一个光学片材。这样的背光单元的细节(例如,光导和多种光学片材、反射器等各部件))是已知的且没有特别限制。
在透明基板240的底部表面上,可提供具有开口且将在下部基板210上的线路板211的栅极线、数据线和薄膜晶体管隐藏的黑色矩阵241。例如,黑色矩阵241可具有格子形状。在黑色矩阵241的开口中,提供的是具有量子点聚合物复合物的图案的光致发光层230,所述量子点聚合物复合物的图案包括配置成发射第一种光(例如,红色光)的第一段(R)、配置成发射第二种光(例如,绿色光)的第二段(G)、和配置成发射/透射第三种光(例如,蓝色光)的第三段(B)。如果期望,光致发光层可进一步包括至少一个第四段。第四段可包括发射与从第一到第三段发射的光不同的颜色(例如,青色、品红色、和黄色)的光的量子点。
在光致发光层230中,可对应于在下部基板上形成的像素区域重复所述构成图案的段。透明公共电极231可提供在光致发光层230的底表面上。
配置成发射/透射蓝色光的第三段(B)可为不改变光源的发光光谱的透明滤色器。在这种情况中,从背光单元发射的蓝色光可通过偏振器和液晶层,然后作为经偏振的光进入并且照现在的样子出去。如果期望,第三段可包括发射蓝色光的量子点。
如果期望,显示装置可进一步包括蓝色光阻挡层(例如,蓝色截止滤波器)。蓝色截止滤波器可设置在第一段(R)和第二段(G)的表面与透明基板240之间或者在透明基板240上方(未示出)。蓝色截止滤波器可为片材形式,所述片材在对应于显示蓝色的像素区域的区域(第三段)中具有开口且可在对应于第一(即,红色)和第二(即,绿色)段的区域中形成。在一种实施方式中,蓝色截止滤波器可通过将至少两个具有不同折射率的层交替堆叠而形成,且因此,可阻挡在蓝色光波长区域中的光且透射在其它波长区域中的光。被阻挡的蓝色光可被反射和再循环。蓝色截止滤波器可阻止从蓝色光源发射的光被直接发射到外部。
实施方式提供包括前述量子点聚合物复合物的电子装置。所述电子装置可包括发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、传感器、太阳能电池装置、图像传感器、或液晶显示装置,但其不限于此。
在一些非限制性实施方式中,包括量子点片材的液晶显示装置的示意性层状结构示于图3中。液晶显示器(LCD)的通常结构是本领域中已知的且图3示意性地显示其。
参照图3,所述液晶显示器可包括反射器,导光板(LGP),蓝色LED,量子点聚合物复合物片材(QD片材),多种光学片材例如棱镜片、双倍增亮膜(DBEF),其层叠以形成层状结构体,且液晶模块(LCM)或液晶面板可设置在所述层状结构体上面。
在下文中,参照实施例更详细地说明实施方式。然而,本公开内容不限于此。
实施例
分析方法
[1]光致发光分析
使用Hitachi F-7000光谱仪用458纳米(nm)的照射光进行光致发光光谱分析。获得量子点的光致发光光谱。
[2]光转换效率(CE)
(1)术语“光转换效率”指的是发射的光(例如,正面光)相对于入射光的比率。量子点的光转换效率是量子点的发射光量相对于由其(例如,作为分散在组合物中或以聚合物复合物的形式)从激发光(例如,蓝色光)吸收的光量的比率。激发光的总量(例如,蓝色光的总量,B)可通过对激发光的光致发光光谱进行积分而获得。获得量子点聚合物复合物的PL光谱并且由所获得的PL光谱,分别测量蓝色光的量(B’)和从量子点聚合物复合物发射并且具有绿色和/或红色波长范围的光的量(A)。然后,通过以下方程计算光转换效率:
A/(B-B')×100=光转换效率(%)。
为了获得量子点聚合物复合物的光转换效率,将量子点聚合物复合物膜插入装备有具有449nm的峰值波长的蓝色LED的60英寸电视(TV)的导光板和光学膜之间。然后,运行TV并且通过使用放置在TV前面30厘米的光谱辐射计(Konica Minolta,CS-2000)分析发光性质以获得所发射的光的光致发光光谱。
[3]粘度
通过使用Brookfield LVDV-II-Rheometer或HAAKE Rheostress 600测量组合物的粘度。
[4]热重分析
通过使用TA Q5000(Q5000IR)(由TA instruments Co.Ltd.制造)实施热重分析。
[5]核磁共振(NMR)分析
通过使用NMR波谱仪(Bruker的FT-NMR(500MHz)(ASCEND 500))实施化合物和量子点的NMR分析。
[6]拉曼光谱法分析
通过使用由Via,Renishaw Co.Ltd制造的拉曼光谱仪进行拉曼光谱法分析。
[7]分子量分析
通过使用由Thermo ScientificTM制造的Vanquish UHPLC System分析包封材料的分子量。
[8]显影类型的分析
将所获得的复合物膜在氢氧化钾溶液(浓度:0.038重量%,pH:11)中在搅动下显影600秒,并且观察显影溶液的状态。
在显影之后的溶液中,如果存在通过肉眼可注意到的颗粒(例如,具有1mm或更大的尺寸的颗粒),则其被称为强的层离(剥离)型。
如果在显影之后的溶液中通过肉眼未观察到颗粒,则其被称为再溶解型。
不含镉的芯-壳量子点的制备
根据以下程序制备发射绿色光的量子点。
参考例1:发射绿色光的无镉量子点的制造
(1)将0.2毫摩尔(mmol)乙酸铟、0.1mmol乙酸锌、0.6mmol棕榈酸、和10毫升(mL)1-十八碳烯置于烧瓶中,使其在120℃下经历真空状态一小时,并且在将烧瓶中的气氛用N2交换之后加热至280℃。然后,快速注入0.1mmol三(三甲基甲硅烷基)膦(TMS3P)和0.5mL三辛基膦(TOP)的混合溶液,且反应进行预定的时间(例如,20分钟)。然后将反应混合物快速冷却并且向其添加丙酮以产生InZnP芯纳米晶体,然后将所述InZnP芯纳米晶体通过离心分离并分散在甲苯中以获得InZnP芯纳米晶体的甲苯分散体。
将0.3mmol(0.056克,g)乙酸锌、0.6mmol(0.189g)油酸、和10mL三辛基胺置于烧瓶中,使其在120℃下经历真空状态10分钟,然后在将烧瓶中的气氛用N2交换之后加热至220℃。然后,向烧瓶添加如上所述制备的芯纳米晶体的甲苯分散体(光学密度:0.15)以及0.6mmol S/TOP(即,溶解或分散在三辛基膦中的硫)和Se/TOP(即,溶解或分散在三辛基膦中的硒),然后,将所得混合物加热至280℃,同时反应进行30分钟。在反应之后,将反应溶液快速冷却至室温以获得包括芯/壳(InZnP/ZnSeS)半导体纳米晶体的反应混合物。
(2)将过量的量的乙醇添加到包括所述芯/壳半导体纳米晶体的反应混合物,然后将其离心以从反应混合物除去多余的有机材料。在离心之后,将上清液丢弃并且将沉淀物干燥和分散在氯仿中以获得量子点溶液(在下文中,QD溶液或量子点氯仿分散体)。测量所述QD溶液的UV-vis吸收光谱和光致发光光谱。
所制备的芯/壳量子点吸收预定波长(例如在350nm和500nm之间)的光以发射具有约520nm-550nm的波长的绿色光。所制备的量子点的量子产率为约65%。
金属硫醇盐化合物的制备
制备实施例1:
将4.5g季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(在下文中,4T)、5.2g丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、和2.99g氯化锌(ZnCl2)溶解在2.25g丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)和16.9g的乙酸环己酯(CHA)中。使所得溶液在60℃下反应12小时以合成具有2,2,3,3-四氟丙基部分、硫醚部分、和多价金属的金属硫醇盐化合物。所获得的金属硫醇盐化合物(在下文中,也称作TFPA)包括由化学式7表示的部分:
化学式7
在上式中,R为2,2,3,3-四氟丙基。
所获得的金属硫醇盐化合物具有1,678g/mol的重均分子量。
进行对于4T和所获得的金属硫醇盐化合物的拉曼光谱分析且结果示于图4中。图4的结果证实,4T显示出归属于-SH部分的峰,其在所获得的金属硫醇盐化合物中消失,且所述金属硫醇盐化合物具有由于在锌和硫之间的键所致的峰。
进行对于4T和所获得的金属硫醇盐化合物的NMR分析且结果示于图5中。图5的结果证实,4T显示出归属于-SH部分的峰,其在所获得的金属硫醇盐化合物中消失。
制备实施例2:
以与在制备实施例1中阐述的相同的方式制备具有1,1,1,3,3,3-六氟异丙基部分、硫醚部分、和多价金属的金属硫醇盐化合物(在下文中,也称作HFIA),除了如下之外:使用6.21g丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯代替5.2g丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯。所述金属硫醇盐化合物包括由化学式7(其中R为1,1,1,3,3,3-六氟异丙基)表示的部分。所获得的金属硫醇盐化合物具有1,950g/mol的重均分子量。
制备实施例3:
以与在制备实施例1中阐述的相同的方式制备具有3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基部分、硫醚部分、和多价金属的金属硫醇盐化合物(在下文中,也称作TDFA),除了如下之外:使用11.7g丙烯酸3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛酯代替5.2g丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯。所述金属硫醇盐化合物包括由化学式7(其中R为3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)表示的部分。所获得的金属硫醇盐化合物具有1,996g/mol的重均分子量。
制备实施例4
以与在制备实施例1中阐述的相同的方式制备具有1H,1H-十五氟-正辛基部分、硫醚部分、和多价金属的金属硫醇盐化合物(在下文中,也称作PDFA),除了如下之外:使用13.41g丙烯酸1H,1H-十五氟-正辛酯代替5.2g丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯。所述金属硫醇盐化合物包括由化学式7(其中R为1H,1H-十五氟-正辛基)表示的部分。所获得的金属硫醇盐化合物具有1,975g/mol的重均分子量。
制备实施例5:
以与在制备实施例1中阐述的相同的方式制备具有三氟甲基部分、硫醚部分、和多价金属的金属硫醇盐化合物(在下文中,也称作TAA),除了如下之外:使用3.92g三氟甲基丙烯酸代替5.2g丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯。所述金属硫醇盐化合物包括由化学式8表示的部分。所获得的金属硫醇盐化合物具有980g/mol的重均分子量。
化学式8
在上式中,R为H,R'为三氟甲基。
为了证实前述包封材料的合成,结果示于图6中。
制备实施例6:
以与在制备实施例1中相同的方式制备具有二苯基芴部分、硫醚部分、和多价金属的金属硫醇盐化合物(在下文中,也称作cardoA),除了如下之外:使用15.3g 9,9-二[4-(2-丙烯酰氧乙基氧基)苯基]芴代替5.2g丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯。所述金属硫醇盐化合物包括由化学式9表示的部分。所获得的金属硫醇盐化合物具有8,986g/mol的重均分子量。
化学式9
在所述式中,R为基团,R'为H。
包括量子点和金属硫醇盐化合物(其任选地连接至所述量子点的表面)的量子点组合物的制备
实施例1
[1]将在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物的乙酸环己酯溶液(0.2126克的所述溶液,浓度:40重量%)和7.4g在参考例1中制备的发射绿色光的量子点的氯仿分散体(浓度:25%)混合以提供量子点组合物。
[2]将所述量子点组合物在60℃下搅拌24小时以反应。在反应之后,添加乙醇以析出产物,然后将所述产物离心和真空干燥以提供具有连接至其表面的金属硫醇盐化合物的量子点(在下文中,经包封的量子点)。
实施例2
[1]以与在实施例1中阐述的相同的方式制备量子点组合物和经包封的量子点,除了如下之外:使用在制备实施例2中制备的金属硫醇盐化合物(HFIA)的乙酸环己酯溶液(0.2292克,浓度:40重量%)代替在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物的乙酸环己酯溶液(0.2126克,浓度:40重量%)。
实施例3
以与在实施例1中阐述的相同的方式制备量子点组合物和经包封的量子点,除了如下之外:使用在制备实施例3中制备的金属硫醇盐化合物(TDFA)的乙酸环己酯溶液(0.321克,浓度:40重量%)代替在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物的乙酸环己酯溶液(0.2126克,浓度:40重量%)。
实施例4
以与在实施例1中阐述的相同的方式制备量子点组合物和经包封的量子点,除了如下之外:使用在制备实施例4中制备的金属硫醇盐化合物(PDFA)的乙酸环己酯溶液(0.35克,浓度:40重量%)代替在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物的乙酸环己酯溶液(0.2126克,浓度:40重量%)。
实施例5
以与在实施例1中阐述的相同的方式制备量子点组合物和经包封的量子点,除了如下之外:使用在制备实施例5中制备的金属硫醇盐化合物(TAA)的乙酸环己酯溶液(0.389克,浓度:20重量%)代替在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物的乙酸环己酯溶液(0.2126克,浓度:40重量%)。
实施例6
以与在实施例1中阐述的相同的方式制备量子点组合物和经包封的量子点,除了如下之外:使用在制备实施例6中制备的金属硫醇盐化合物(cardoA)的乙酸环己酯溶液(0.780克,浓度:20重量%)代替在制备实施例1中制备的金属硫醇盐化合物的乙酸环己酯溶液(0.2126克,浓度:40重量%)。
对比例1
以与在实施例1中阐述的相同的方式制备具有连接至其表面的锌盐的经包封的量子点,除了如下之外:使用0.020g ZnCl2代替金属硫醇盐化合物。
对比例2
以与在实施例1中阐述的相同的方式制备具有连接至其表面的锌盐的经包封的量子点,除了如下之外:使用0.064g的在九氟丁基碘化物(CF3CF2CF2CF2l)与ZnCl2之间的反应产物代替金属硫醇盐化合物。所述在九氟丁基碘化物与ZnCl2之间的反应产物不包括硫醚部分。
量子点聚合物复合物的图案形成
实施例7
[1]量子点-粘结剂分散体的制备
将包括在实施例1中制备的经包封的量子点的乙酸环己酯分散体与粘结剂聚合物(双酚芴环氧丙烯酸酯酸加合物,由AEchem Scientific制造(Cas#:161182-73-6),酸值:130毫克(mg)KOH/克(mg KOH/g))的PGMEA溶液(溶剂:丙二醇单甲基醚乙酸酯,PGMEA,30重量百分数,重量%的浓度)混合以形成量子点-粘结剂分散体。
[2]光敏组合物的制备
向在条目[1]中制备的量子点-粘结剂分散体,添加具有下列结构的六丙烯酸酯(作为能光聚合的单体)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯(在下文中,2T,作为多硫醇化合物)、肟酯化合物(作为引发剂)、TiO2(作为光扩散剂)、和PGMEA(作为溶剂)以获得组合物。
其中
所制备的组合物包括12重量%经包封的量子点、28重量%所述粘结剂聚合物、4.5重量%2T、2重量%所述能光聚合的单体、和0.5重量%所述光引发剂、3重量%所述光扩散剂、和余量的所述溶剂,基于所述组合物的总重量。固体内容物的总量为约50重量%。
[3]量子点-聚合物复合物的形成
将从条目[2]获得的组合物以150转/分钟旋涂在玻璃基板上5秒(s)以提供膜。将所获得的膜在100℃下预烘烤(PRB)。将经预烘烤的膜在具有预定图案(例如,方形点或条纹图案)的掩模下暴露于光(波长:365纳米(nm),强度:60毫焦,mJ)1s(EXP)并且用氢氧化钾水溶液(浓度:0.043%)显影50秒(DEV)以获得量子点聚合物复合物。
[4]后烘烤(POB)处理
通过将在条目[3]中制备的经图案化的膜在180℃下加热30分钟而进行POB处理。
对于经显影的图案的横截面,进行透射电子显微镜分析且结果示于图7中。图7显示实施了显影过程而没有膜的任何显著层离。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
实施例8
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用包括在实施例2中制备的经包封的量子点的乙酸环己酯分散体。
证实,所制备的量子点组合物以再溶解型显影。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对于经显影的图案的横截面,进行透射电子显微镜分析且结果示于图8中。图8显示实施了显影过程而没有膜的任何显著的层离。
实施例9
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用包括在实施例3中制备的经包封的量子点的乙酸环己酯分散体。
证实,所制备的量子点组合物以再溶解型显影。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对于经显影的图案的横截面,进行透射电子显微镜分析且结果示于图9中。图9显示实施了显影过程而没有膜的任何显著的层离。
实施例10
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用包括在实施例4中制备的经包封的量子点的乙酸环己酯分散体。
证实,所制备的量子点组合物以再溶解型显影。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对于经显影的图案的横截面,进行透射电子显微镜分析且结果示于图10中。图10显示实施了显影过程而没有膜的任何显著的层离。
实施例11
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用包括在实施例5中制备的经包封的量子点的乙酸环己酯分散体。
证实,所制备的量子点组合物以再溶解型显影。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对于经显影的图案的横截面,进行透射电子显微镜分析且结果示于图11中。图11显示实施了显影过程而没有膜的任何显著的层离。
实施例12
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用包括在实施例6中制备的经包封的量子点的乙酸环己酯分散体。
证实,所制备的量子点组合物以再溶解型显影。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对于经显影的图案的横截面,进行透射电子显微镜分析且结果示于图12中。图12显示实施了显影过程而没有膜的任何显著的层离。
对比例3
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用在对比例1中制备的经包封的量子点制备量子点分散体并且由其获得光敏组合物。如所制备的光敏组合物的初始粘度为约5厘泊(cp)。
在显影过程期间,量子点聚合物复合物层离且图案消失,这证实,将由组合物制备的复合物显影是以强的层离型进行的。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对比例4
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用在参考例1中制备的发射绿色光的量子点制备量子点分散体并且由其获得光敏组合物。所述组合物的显影类型被证实为强的层离型。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
对比例5
以与在实施例7中阐述的相同的方式制备量子点聚合物复合物图案,除了如下之外:使用在参考例1中制备的量子点制备量子点分散体并且由其获得光敏组合物。复合物以强的层离型图案化(显影)。
对于经预烘烤的膜和经后烘烤的膜的每一个,测量光致发光性质和光转换效率且结果汇集于表1中。
表1
PRB CE:经预烘烤的膜的光转换效率
POB CE:经后烘烤的膜的光转换效率
保持率:POB CE对PRB CE的比率
表1的结果证实,实施例7至12的量子点聚合物复合物图案可保持改善的发光性质,同时其显示出良好的图案化性能和提升的再溶解性。相反,对比例3和4的量子点聚合物复合物不能形成图案,且对比例3至5的量子点聚合物复合物以强的层离型显影。
实验实施例1
将在实施例7和对比例3中制备的光敏组合物各自保持在室温下五天。在开始时、在3天之后、和在5天之后测量粘度。粘度的变化示于图13中。
图13的结果证实,对比例3的光敏组合物在5天之后显示出为其初始值的10倍高的粘度,但是实施例7的光敏组合物即使在5天之后也具有从其初始值基本上没有显著增加的粘度。
尽管已经关于当前被认为是实践性的示例性实施方式的内容描述了本公开内容,但是将理解,本发明不限于所公开的实施方式,而是相反,意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同布置。
Claims (23)
1.量子点组合物,其包括:
量子点,
金属硫醇盐化合物,和
溶剂,
其中所述金属硫醇盐化合物包括疏水性部分、硫醚部分(-S-)、和多价金属,和
其中所述疏水性部分包括氟化的有机基团、包含多个芳族环的基团、或其组合,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构,
其中所述金属硫醇盐化合物包括由化学式1-1-1表示的部分:
化学式1-1-1
其中
M为Al、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Ba、Au、Hg、Tl、或其组合,
L1'为碳,取代或未取代的C2-C30亚烷基,通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、-O-、-S-、-S(=O)-、-C(=O)O-、其中R为氢或者C1-C10烷基的-C(=O)NR-、或其组合代替而获得的基团,取代或未取代的C6-C30亚芳基,取代或未取代的C3-C30亚杂芳基,取代或未取代的C3-C30亚环烷基,或者取代或未取代的C3-C30亚杂环烷基,
Ya-Yd相同或不同,且独立地为单键,取代或未取代的C1-C30亚烷基,取代或未取代的C2-C30亚烯基,或者通过将取代或未取代的C2-C30亚烷基或者取代或未取代的C3-C30亚烯基的至少一个亚甲基(-CH2-)用磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、-O-、-S-、-S(=O)-、-C(=O)O-、其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基的-C(=O)NR-、其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基的-NR-、或其组合代替而获得的基团,和
Rb和Rc各自独立地为R1或*-SA,条件是它们的至少一个为*-SA,
R1为氢;取代或未取代的C1-C30线型或支化的烷基;取代或未取代的C6-C30芳基;取代或未取代的C3-C30杂芳基;取代或未取代的C3-C30环烷基;取代或未取代的C3-C30杂环烷基;C1-C10烷氧基;羟基;-NH2;取代或未取代的C1-C30胺基-NRR',其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C30线型或支化的烷基,且条件是R和R'不同时为氢;异氰酸酯基团;卤素;-ROR',其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基;酰基卤基团-RC(=O)X,其中R为取代或未取代的C1-C20亚烷基且X为卤素;-C(=O)OR',其中R'为氢或者C1-C20线型或支化的烷基;-CN;-C(=O)ONRR',其中R和R'相同或不同,且独立地为氢或者C1-C20线型或支化的烷基;或其组合,
A为-CR=CR3-Y2-R4或-CHRCHR3-Y2-R4,其中R为氢或者甲基,R3为氢、-COOH、或C1-C10烷基,Y2为单键、取代或未取代的C1-C10二价亚烷基、磺酰基(-S(=O)2-)、羰基(-C(=O)-)、-O-、-S-、-S(=O)-、-C(=O)O-、其中R为氢或者C1-C10线型或支化的烷基的-C(=O)NR-、或其组合,且R4为氟化的烃基团或包含多个芳族环的基团,所述包含多个芳族环的基团具有包括作为环状基团的一部分的季碳原子以及结合至所述季碳原子的两个芳族环的骨架结构,和
*表示连接至相邻原子的部分。
2.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述金属硫醇盐化合物结合至所述量子点的表面并且作为量子点复合体的一部分存在。
3.如权利要求2所述的量子点组合物,其中在所述量子点复合体中,所述多价金属将所述金属硫醇盐化合物结合至所述量子点。
4.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述包含多个芳族环的基团的所述骨架结构包括由化学式A表示的部分:
化学式A
其中
*表示连接至相邻原子的部分,
R1和R2各自独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的C1-C20烷基,
m1和m2相同或不同,且独立地为范围0-4的整数,
Z1为由化学式A-1至A-6的任一个表示的连接部分,且在化学式A-1至A-6中,*表示连接至所述芳族环中的相邻原子的部分:
化学式A-1
化学式A-2
化学式A-3
化学式A-4
化学式A-5
其中Ra为氢、乙基、-C2H4Cl、-C2H4OH、-CH2CH=CH2、或苯基,
化学式A-6
5.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述氟化的烃基团包括C1-C50氟化的线型或支化的烷基或者C2-C50氟化的线型或支化的烯基。
6.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述金属硫醇盐化合物包括在具有多于两个硫醇基团的硫醇化合物、具有所述疏水性部分和碳-碳双键的烯化合物、和包括前述金属的金属盐之间的反应产物。
7.如权利要求6所述的量子点组合物,其中所述硫醇化合物包括三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、或其组合,
其中所述烯化合物包括具有所述疏水性部分的单(甲基)丙烯酸酯化合物、具有所述疏水性部分的单(甲基)丙烯酸、具有两个(甲基)丙烯酰基部分的包含多个芳族环的化合物、具有所述疏水性部分的单乙烯基乙酸酯化合物、具有所述疏水性部分的单乙烯基化合物、或其组合,和
其中所述金属盐包括卤化锌、卤化铟、或其组合。
8.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述金属硫醇盐化合物具有大于或等于200道尔顿且小于或等于5000道尔顿的重均分子量。
9.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述量子点包括II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、IV族元素或化合物、I-III-VI族化合物、I-II-IV-VI族化合物、或其组合。
10.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述量子点包括包含第一半导体纳米晶体的芯和设置在所述芯上且包含第二半导体纳米晶体的壳。
11.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述多价金属包括与存在于所述量子点的表面处的金属相同的金属。
12.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述量子点包括RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、R3PO、R3P、ROH、RCOOR'、RPO(OH)2、R2POOH、或其组合,和其中R和R'相同或不同,且独立地为C1-C24脂族烃基或C5-C20芳族烃基。
13.如权利要求1所述的量子点组合物,其中所述溶剂包括乙二醇、乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、丙二醇、丙二醇醚、丙二醇乙酸酯、酰胺溶剂、酮溶剂、取代或未取代的芳族烃、石油溶剂、乙酸酯、烷基醚溶剂、取代或未取代的脂族烃溶剂、内酯溶剂、或其组合。
14.如权利要求1所述的量子点组合物,其进一步包括
粘结剂聚合物;
包括碳-碳双键的能聚合的单体;和
引发剂。
15.如权利要求14所述的量子点组合物,其中所述粘结剂聚合物具有大于或等于50mgKOH/g且小于或等于250mg KOH/g的酸值,和
其中所述粘结剂聚合物包括:
包括第一单体、第二单体、和任选的第三单体的单体组合的共聚物,所述第一单体包括羧酸基团和碳-碳双键,所述第二单体包括碳-碳双键和疏水性部分且不包括羧酸基团,所述第三单体包括碳-碳双键和亲水性部分且不包括羧酸基团;
包括羧酸基团且在主链中包括骨架结构的包含多个芳族环的聚合物,其中所述骨架结构包括作为环状基团的一部分的季碳原子、和结合至所述季碳原子的两个芳族环;或
其组合。
16.如权利要求14所述的量子点组合物,其中所述组合物进一步包括具有至少两个硫醇基团的多硫醇化合物。
17.量子点聚合物复合物,包括:
聚合物基体;和
分散在所述聚合物基体中的多个量子点和金属硫醇盐化合物,
其中所述金属硫醇盐化合物如权利要求1-16任一项中所描述的。
18.如权利要求17所述的量子点聚合物复合物,其中所述聚合物基体包括交联聚合物和包含羧酸基团的粘结剂聚合物。
19.层状结构体,包括:
基板;和
设置在所述基板上的发光层,
其中所述发光层包括至少一个发射预定波长的光的重复段,和
其中所述重复段包括如权利要求17或18所述的量子点聚合物复合物。
20.如权利要求19所述的层状结构体,其中所述重复段包括配置成发射第一种光的第一段和配置成发射第二种光的第二段,其中所述第二种光的峰值波长不同于所述第一种光的峰值波长。
21.显示装置,包括:
如权利要求19或20所述的层状结构体;和
配置成向所述层状结构体的所述发光层提供入射光的光源。
22.如权利要求21所述的显示装置,其中所述光源包括至少一个发光二极管。
23.如权利要求21所述的显示装置,其中所述显示装置进一步包括下部基板和液晶层,其中所述液晶层设置在所述下部基板和所述层状结构体之间以面对所述发光层。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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