CN110998376B - 组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含有下述(1)成分和下述(2)成分的具有发光性的组合物。(1)成分是以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物,(2)成分是比表面积为0.01m2/g以上、150m2/g以下的无机微粒,A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子,X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的8面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的至少1种阴离子,B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的6面体和将X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子。
Description
技术领域
本发明涉及组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器。
本申请根据在2017年7月28日于日本申请的特愿2017-146318号要求优先权,在此引用其内容。
背景技术
正在开发具备蓝色LED和具有发光性的组合物的LED背光。近年来,作为上述组合物中含有的具有发光性的化合物,对钙钛矿化合物的关注正在提高(非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
[非专利文献1]L.Protesescu,S.Yakunin,M.I.Bodnarchuk,F.Krieg,R.Caputo,C.H.Hendon,R.X.Yang,A.Walsh,and M.V.Kovalenko,Nano Letters,15,p.3692―3696(2015)
发明内容
发明要解决的课题
但是,如上述非专利文献1中记载的含有钙钛矿化合物的组合物,在作为发光材料应用于产业领域时,要求进一步提高量子产率。
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于,提供含有钙钛矿化合物的量子产率高的组合物、以及使用了上述组合物的膜、层叠结构体、发光装置、以及显示器。
解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明人等进行了深入研究,结果发现,含有钙钛矿化合物和比表面积为0.01m2/g以上150m2/g以下的无机微粒的组合物的量子产率高。
即,本发明的实施方式包括下述[1]~[22]的发明。
[1]一种具有发光性的组合物,其含有下述(1)成分和下述(2)成分。
(1)成分:以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物
(A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的8面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的至少1种阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的6面体和将X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子。)
(2)成分:比表面积为0.01m2/g以上150m2/g以下的无机微粒
[2]根据[1]所述的组合物,其中,所述无机微粒的比表面积为0.1m2/g以上70m2/g以下。
[3]根据[2]所述的组合物,其中,所述无机微粒的比表面积为0.4m2/g以上10m2/g以下。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的组合物,其中,所述无机微粒的平均粒径为100nm以上100μm以下。
[5]根据[4]所述的组合物,其中,所述无机微粒的平均粒径为150nm以上30μm以下。
[6]根据[5]所述的组合物,其中,所述无机微粒的平均粒径为170nm以上5μm以下。
[7]根据[1]~[6]中任一项所述的组合物,其中,所述(2)成分是氧化物无机微粒。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的组合物,其中,所述(2)成分为结晶性无机微粒。
[9]根据[8]所述的组合物,其中,所述氧化物为选自氧化铝、氧化锌和氧化铌中的至少1种。
[10]根据[8]所述的组合物,其中,所述氧化物为选自氧化铝和氧化铌中的至少1种。
[11]根据[8]所述的组合物,其中,所述氧化物为氧化铌。
[12]根据[1]~[11]中任一项所述的组合物,其中,所述(1)成分是具有三维结构的钙钛矿化合物。
[13]根据[1]~[12]中任一项所述的组合物,其中,所述(1)成分是含有铯离子作为A成分的钙钛矿化合物。
[14]根据[1]~[13]中任一项所述的组合物,其中,还含有选自下述(3)成分和下述(4)成分中的至少1种。
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物或其聚合物
[15]根据[1]~[13]中任一项所述的组合物,其中,还含有下述(4’)成分;(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于所述组合物的总质量为90质量%以上。
(4’)成分:聚合物
[16]根据[1]~[15]中任一项所述的组合物,其进一步含有下述(5)成分。
(5)成分:选自氨、胺和羧酸以及它们的盐或离子中的至少1种
[17]根据[1]~[16]中任一项所述的组合物,其进一步含有下述(6)成分。
(6)成分:硅氮烷或其改性体
[18]根据[17]所述的组合物,其中,所述(6)成分为聚硅氮烷或其改性体。
[19]一种膜,由[15]所述的组合物形成。
[20]一种层叠结构体,包含[19]所述的膜。
[21]一种发光装置,具备[20]所述的层叠结构体。
[22]一种显示器,具备[20]所述的层叠结构体。
根据本发明,可以提供含有钙钛矿化合物的量子产率高的组合物、以及使用了上述组合物的膜、层叠结构体、发光装置、以及显示器。
附图说明
图1是表示本发明的层叠结构体的一个实施方式的剖视图。
图2是表示本发明的显示器的一个实施方式的剖视图。
附图标记:1a···第1层叠结构体、1b···第2层叠结构体、10···膜、20···第一基板、21···第二基板、22···密封层、2···发光装置、3···显示器、30···光源、40···液晶面板、50···棱镜片、60···导光板
具体实施方式
<组合物>
本实施方式的组合物具有发光性。“组合物的发光性”是指组合物发出光的性质。组合物优选具有通过吸收激发能量而发光的性质,更优选由于激发光导致的激发而发光的性质。激发光的波长例如可以为200nm以上800nm以下,也可以为250nm以上750nm以下,也可以为300nm以上700nm以下。
本实施方式的组合物含有下述(1)成分和下述(2)成分。
(1)以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物。以下记载为“(1)成分”。
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的8面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的至少1种阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的6面体和将X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子。
(2)成分:比表面积为0.01m2/g以上150m2/g以下的无机微粒。以下记载为“(2)成分”。
本实施方式的组合物通过含有(2)成分,不会使钙钛矿化合物劣化,钙钛矿化合物高效地吸收通过组合物中的光,进而减少钙钛矿化合物的缺陷位点数,减少激发的电子俘获到缺陷位点的概率,由此提高光的吸收效率和量子产率。
本实施方式的组合物优选进一步含有选自由下述(3)成分和下述(4)成分组成的组中的至少1种。
(3)成分:溶剂。以下记载为“(3)成分”。
(4)成分:聚合性化合物或其聚合物。以下记载为“(4)成分”。
在本实施方式中,(1)成分优选在选自(3)成分和(4)成分中的至少一种成分中分散。
本实施方式的组合物还可以含有下述(5)成分。
(5)成分:选自氨、胺和羧酸以及它们的盐或离子中的至少1种化合物或离子。以下记载为“(5)成分”。
本实施方式的组合物还可以含有下述(6)成分。
(6)成分:硅氮烷或其改性体。
在本说明书中,“硅氮烷的改性体”是指通过对硅氮烷进行改性处理而生成的化合物。稍后将描述改性处理方法。
本实施方式的组合物也可以具有上述(1)成分~(6)成分以外的其他成分。
作为其他成分,例如,可以举出若干杂质以及具有由构成钙钛矿化合物的元素成分构成的非晶结构的化合物、聚合引发剂。
相对于组合物的总质量,其他成分的含有比例优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为1质量%以下,特别优选为0质量%。
本实施方式的组合物优选还含有下述(4’)成分;(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量为90质量%以上。
(4’)成分:聚合物。
在本实施方式的组合物中,(1)成分优选分散在(4’)成分中。
在本实施方式的组合物中,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量可以为95质量%以上,也可以为99质量%以上,也可以为100质量%。
本实施方式的组合物还可以含有上述(5)成分和上述(6)成分中的任一种或两种。作为(1)成分、(2)成分、(4’)成分、(5)成分和(6)成分以外的成分,可以举出与上述其他成分相同的成分。
在以(1)成分和(2)成分为必须构成,还含有选自(3)成分和(4)成分中的至少1种的实施方式的组合物中,只要具有本发明的效果,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例就没有特别限定。在本实施方式的组合物中,从难以使钙钛矿化合物凝聚的观点以及防止浓度猝灭的观点出发,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为下述范围。
具体而言,优选为50质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下。另外,从得到良好的量子产率的观点出发,优选为0.0001质量%以上,更优选为0.0005质量%以上,进一步优选为0.001质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例通常为0.0001质量%以上且50质量%以下。
(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上1质量%以下,更优选为0.0005质量%以上1质量%以下,进一步优选为0.001质量%以上0.5质量%以下。
在本实施方式的组合物中,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发挥高发光性的方面考虑是优选的。
在以(1)成分和(2)成分为必须构成,还含有选自(3)成分和(4)成分中的至少1种的实施方式的组合物中,只要具有本发明的效果,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例就没有特别限定。在本实施方式的组合物中,从得到高量子产率的观点和得到高吸收率的观点出发,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为下述范围。
具体而言,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下。另外,从得到高量子产率的观点和得到高吸收率的观点出发,优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例通常为0.01质量%以上30质量%以下。
(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.1质量%以上20质量%以下,更优选为0.5质量%以上10质量%以下,进一步优选为1质量%以上8质量%以下。
在本实施方式的组合物中,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物,从得到高量子产率的观点和得到高吸收率的观点出发是优选的。
只要具有本发明的效果,在以(1)成分和(2)成分为必须构成,还含有选自(3)成分和(4)成分中的至少1种的实施方式的组合物中,(1)成分和(2)成分相对于组合物的总质量的总含有比例就没有特别限定。在本实施方式中,从难以使钙钛矿化合物凝聚的观点以及防止浓度猝灭的观点出发,相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例优选为下述范围。
具体而言,优选为60质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为30质量%以下,特别优选为20质量%以下。另外,从得到良好的量子产率的观点出发,优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为4质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例通常为1质量%以上60质量%以下。
相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例优选为2质量%以上40质量%以下,更优选为3质量%以上30质量%以下,进一步优选为4质量%以上20质量%以下。
在本实施方式的组合物中,相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
在含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分作为必须构成,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量为90质量%以上的实施方式的组合物中,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例只要具有本发明的效果,则没有特别限定。在本实施方式中,从使(1)成分难以凝聚的观点以及防止浓度猝灭的观点出发,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为50质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下。另外,从得到良好的发光强度的观点出发,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上,更优选为0.0005质量%以上,进一步优选为0.001质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例通常为0.0001质量%以上且50质量%以下。
(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上1质量%以下,更优选为0.0005质量%以上1质量%以下,进一步优选为0.001质量%以上0.5质量%以下。
在本实施方式的组合物中,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物,在良好地发挥发光性方面是优选的。
在含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分作为必须构成,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量为90质量%以上的实施方式的组合物中,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例只要具有本发明的效果,则没有特别限定。在本实施方式中,从得到高量子产率的观点和得到高吸收率的观点出发,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下。
另外,从得到高量子产率的观点和得到高吸收率的观点出发,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例通常为0.01质量%以上30质量%以下。
(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例优选为0.1质量%以上20质量%以下,更优选为0.5质量%以上10质量%以下,进一步优选为1质量%以上8质量%以下。
在本实施方式的组合物中,(2)成分相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物,从得到高量子产率的观点和得到高光吸收率的观点出发是优选的。
在含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分作为必须构成,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量为90质量%以上的实施方式的组合物中,只要具有本发明的效果,(1)成分和(2)成分相对于组合物的总质量的的总含有比例就没有特别限定。在本实施方式中,从使(1)成分难以凝聚的观点和防止浓度猝灭的观点出发,相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例优选为60质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为30质量%以下,特别优选为20质量%以下。另外,从得到良好的量子产率的观点出发,相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,进一步优选为4质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例通常为1质量%以上60质量%以下。
相对于组合物的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例优选为2质量%以上40质量%以下,更优选为3质量%以上30质量%以下,进一步优选为4质量%以上20质量%以下。
在本实施方式的组合物中,(1)成分和(2)成分相对于组合物的总质量的总含有比例在上述范围内的组合物,从良好地发挥发光性的观点出发是优选的。
以下,对本发明中的组合物以实施方式进行说明。
《(1)成分》
(1)成分是以A、B和X为构成成分的具有钙钛矿型晶体结构的化合物(以下记载为“钙钛矿化合物”)。以下,对(1)成分进行说明。
本实施方式的组合物中含有的钙钛矿化合物是以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物。
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的8面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的至少1种阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的6面体和将X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子。
作为以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物,只要具有本发明的效果,就没有特别限定,可以是具有三维结构、二维结构、准二维结构中的任一种结构的化合物。
作为本发明的一个方面,作为以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物,优选具有三维结构的化合物。
在三维结构的情况下,钙钛矿化合物的组成式用ABX(3+δ)表示。
在二维结构的情况下,钙钛矿化合物的组成式用A2BX(4+δ)表示。
在此,δ是能够根据B的电荷平衡而适当变更的数,为-0.7以上0.7以下,从使晶体结构稳定的观点出发,优选-0.3以上0.3以下、更优选-0.1以上0.1以下,进一步优选为0。
钙钛矿化合物优选为下述通式(1)所示的钙钛矿化合物。
ABX(3+δ)(-0.7≦δ≦0.7)…(1)
上述A是在钙钛矿型晶体结构中位于以上述B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
上述X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以上述B为中心的8面体的各顶点的成分,是选自由卤化物离子和硫氰酸根离子构成的组中的1种以上的阴离子。
所述B是在钙钛矿型晶体结构中位于将所述A配置在顶点的6面体及将所述X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子。
[A]
在钙钛矿化合物中,A是在上述钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。作为1价阳离子,可以举出铯离子、有机铵离子或脒鎓离子。
在钙钛矿化合物中,A为铯离子、碳原子数为3以下的有机铵离子或碳原子数为3以下的脒鎓离子时,一般钙钛矿化合物具有ABX(3+δ)表示的三维结构。
钙钛矿化合物中的A优选铯离子或有机铵离子,更优选铯离子。
以钙钛矿化合物中的A的总摩尔数为100摩尔%时,铯离子的含有比例优选为10~130摩尔%,更优选为70~120摩尔%。
作为A的有机铵离子,具体地可以举出下述通式(A3)所示的阳离子。
[化1]
通式(A3)中,R6~R9分别独立地表示氢原子、可以具有氨基作为取代基的烷基或可以具有烷基或氨基作为取代基的环烷基。但是,R6~R9不会同时成为氢原子。
R6~R9所示的烷基分别独立地可以为直链状,也可以为支链状,也可以具有氨基作为取代基。
R6~R9为烷基时,碳原子数各自独立地通常为1~20,优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1。
R6~R9表示的环烷基各自独立地,作为取代基可以具有烷基,也可以具有氨基。
R6~R9表示的环烷基的碳原子数各自独立地通常为3~30,优选为3~11,更优选为3~8。碳原子数也包括取代基的碳原子数。
作为R6~R9所示的基团,优选各自独立地为氢原子或烷基。
通过减少通式(A3)所含的烷基和环烷基的数量,以及通过减少烷基和环烷基的碳原子数,可以得到具有发光强度高的三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物。
当烷基或环烷基的碳原子数为4以上时,可以得到部分或全部具有二维和/或准二维(quasi-2D)的钙钛矿型晶体结构的化合物。如果二维钙钛矿型晶体结构无限大地层叠,则与三维钙钛矿型晶体结构同等(参考文献:P.P.Boix等,J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907等)。
R6~R9所表示的烷基中所含的碳原子数的合计优选为1~4,R6~R9所表示的环烷基中所含的碳原子数的合计优选为3~4。更优选R6~R9中的1个为碳原子数1~3的烷基,R6~R9中的3个为氢原子。
作为R6~R9的烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
其中,作为R6~R9的烷基,优选甲基、乙基,更优选乙基。
作为R6~R9的环烷基,可以分别独立地举出R6~R9的烷基中示例的碳原子数为3以上的烷基形成环的环烷基,作为一例,可以示例环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、降冰片基、异冰片基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、三环癸基等。
作为由A表示的有机铵离子,优选CH3NH3 +(也称为甲基铵离子)、C2H5NH3 +(也称为乙基铵离子)或者C3H7NH3 +(也称为丙基铵离子),更优选CH3NH3 +或C2H5NH3 +,进一步优选CH3NH3 +。
作为由A表示的脒鎓离子,例如可以举出下述通式(A4)所示的脒鎓离子。
(R10R11N=CH-NR12R13)+···(A4)
通式(A4)中,R10~R13分别独立地表示氢原子、可以具有氨基作为取代基的烷基或可以具有烷基或氨基作为取代基的环烷基。
由R10~R13表示的烷基可以各自独立地为直链状,也可以为支链状,也可以具有氨基作为取代基。
由R10~R13表示的烷基的碳原子数各自独立地通常为1~20,优选为1~4,更优选为1~3。
由R10~R13表示的环烷基各自独立地,作为取代基可以具有烷基,也可以具有氨基。
由R10~R13表示的环烷基的碳原子数各自独立地通常为3~30,优选为3~11,更优选为3~8。碳原子数包括取代基的碳原子数。
作为R10~R13的烷基的具体例,可以分别独立地举出R6~R9中示例的烷基。
其中,作为R10~R13的烷基,优选甲基、乙基,更优选甲基。
作为R10~R13的环烷基的具体例,可以分别独立地举出R6~R9中示例的环烷基。
作为由R10~R13表示的基团,各自独立地优选氢原子或烷基。
通过减少通式(A4)中所含的烷基和环烷基的数量、以及减少烷基和环烷基的碳原子数,可以得到发光强度高的三维结构的钙钛矿化合物。
当烷基或环烷基的碳原子数为4以上时,可以得到部分或全部具有二维和/或准二维(quasi-2D)的钙钛矿型晶体结构的化合物。另外,由R10~R13表示的烷基中所含的碳原子数的合计优选为1~4,由R10~R13表示的环烷基中所含的碳原子数的合计优选为3~4。更优选R10为碳原子数1~3的烷基,R11~R13为氢原子。
[B]
在钙钛矿化合物中,B是在上述钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的6面体和将X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子。B成分的金属离子可以是由选自1价的金属离子、2价的金属离子和3价的金属离子中的至少1种构成的金属离子。B优选含有2价的金属离子,更优选含有选自铅和锡中的至少1种金属离子。
[X]
在钙钛矿化合物中,X表示在上述钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的8面体的各顶点的成分,表示选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的至少1种阴离子。X可以是选自由氯化物离子、溴化物离子、氟化物离子、碘化物离子和硫氰酸根离子组成的组中的至少一种阴离子。
X可以根据所希望的发光波长适当选择,例如X可以含有溴化物离子。
在X为2种以上的卤化物离子的情况下,上述卤化物离子的含有比率可以根据发光波长适当选择,例如,可以是溴化物离子和氯化物离子的组合、或者溴化物离子和碘化物离子的组合。
在钙钛矿化合物为三维结构的情况下,具有以B为中心、以顶点为X的、由BX6表示的顶点共有8面体的三维网络。
在钙钛矿化合物为二维结构的情况下,以B为中心,以顶点为X的,由BX6表示的8面体共有同一平面的4个顶点的X,由此形成由二维连接的BX6构成的层和由A构成的层交替层叠的结构。
B是能够相对于X取8面体配位的金属阳离子。
在本说明书中,钙钛矿结构可以通过X射线衍射图来确认。
在具有上述三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物的情况下,在用CuKα射线测定的X射线衍射图中,通常在2θ=12~18°的位置确认到来自(hkl)=(001)的峰,或者在2θ=18~25°的位置确认到来自(hkl)=(110)的峰。更优选在2θ=13~16°的位置上确认到来自(hkl)=(001)的峰,或者在2θ=20~23°的位置上确认到来自(hkl)=(110)的峰。
作为本发明的一个方面,具有三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物相对于作为(1)成分的钙钛矿化合物的总质量的含有比例优选为10~100质量%,更优选为70~100质量%。
在具有上述二维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物的情况下,在用CuKα射线测定的X射线衍射图中,通常在2θ=1~10°的位置上确认到来自(hkl)=(002)的峰,更优选在2θ=2~8°的位置上确认到来自(hkl)=(002)的峰。
作为钙钛矿化合物,ABX(3+δ)表示的具有三维结构的钙钛矿型的晶体结构的化合物的具体例,可举出以下优选例:
CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、(H2N=CH-NH2)PbBr3、(H2N=CH-NH2)PbCl3、(H2N=CH-NH2)PbI3、
CH3NH3Pb(1-a)CaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)DyaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、
CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、
CsPb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、CsPb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、
CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、
(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CsPbBr(3-y)Cly(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、
CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr3(0<a≦0.7)、
CsPb(1-a)ZnaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CsPb(1-a)CoaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)MnaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)MgaBr3(0<a≦0.7)、
CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,0<δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,0<δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)、
(H2N=CH-NH2)ZnaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)MgaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<3)等。
作为钙钛矿化合物,作为以A2BX(4+δ)表示的具有二维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物的具体例,可以举以下优选例:
(C4H9NH3)2PbBr4、(C4H9NH3)2PbCl4、(C4H9NH3)2PbI4、(C7H15NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbCl4、(C7H15NH3)2PbI4、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、
(C7H15NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<4)、
(C4H9NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbBr4、
(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Cly(0<y<4)、(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Iy(0<y<4)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr4(0<a≦0.7)、
(C7H15NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MgaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MnaBr4(0<a≦0.7)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<4)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7,0<y<4)等。
作为本发明的一个方面,是钙钛矿化合物,作为以ABX(3+δ)表示的具有三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物,优选CsPbBr3。
·发光光谱
钙钛矿化合物是能够在可见光波长区域发出荧光的发光体。
X为溴化物离子时,钙钛矿化合物通常可以发出480nm以上、优选为500nm以上、更优选为510nm以上,并且,通常在700nm以下、优选为600nm以下、更优选为580nm以下的波长区域的范围内具有发光强度的最大峰的荧光。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,在X为溴化物离子的情况下,钙钛矿化合物通常可以发出在480nm以上700nm以下、优选500nm以上600nm以下、更优选510nm以上580nm以下的波长区域的范围内具有发光强度的最大峰的荧光。
X为碘化物离子时,钙钛矿化合物可以发出在通常为520nm以上、优选为530nm以上、更优选为540nm以上,并且,通常为800nm以下、优选为750nm以下、更优选为730nm以下的波长范围内具有发光强度的最大峰的荧光。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,在X为碘化物离子的情况下,钙钛矿化合物通常可以发出在520nm以上800nm以下、优选530nm以上750nm以下、更优选540nm以上730nm以下的波长区域的范围内具有发光强度的最大峰的荧光。
X为氯化物离子时,钙钛矿化合物通常可以发出300nm以上、优选为310nm以上、更优选为330nm以上,并且,通常为600nm以下、优选为580nm以下、更优选为550nm以下的波长范围内具有发光强度的最大峰的荧光。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,在X为氯化物离子的情况下,钙钛矿化合物通常可以发出在300nm以上600nm、优选310nm以上580nm以下、更优选330nm以上550nm以下的波长区域的范围内具有发光强度的最大峰的荧光。
本实施方式的组合物中含有的(1)成分(一次粒子)的平均粒径只要具有本发明的效果,则没有特别限定。在本实施方式的组合物中,从良好地维持(1)成分的晶体结构的观点出发,(1)成分的平均粒径优选为1nm以上,更优选为2nm以上,进一步优选为3nm以上。另外,在本实施方式的组合物中,从(1)成分难以沉降的观点出发,(1)成分的平均粒径优选为10μm以下,更优选为1μm以下,进一步优选为500nm以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
本实施方式的组合物中所含的(1)成分(一次粒子)的平均粒径没有特别限定,但从在组合物中(1)成分难以沉降的观点以及良好地维持晶体结构的观点出发,优选平均粒径为1nm以上10μm以下,更优选为2nm以上1μm以下,进一步优选为3nm以上500nm以下。
作为上述(1)成分(一次粒子)的平均粒径,可以采用20个一次粒子的粒径的平均值。各一次粒子的粒径为通过透射型电子显微镜(以下也称为“TEM”)测定外接于一次粒子外周部图形的长方形的长和宽的长度,取较大的值(在本说明书中,有时记载为“费雷特直径”)。
本实施方式的组合物中所含的(1)成分(一次粒子)的中值粒径(D50)只要具有本发明的效果,则没有特别限定。在本实施方式的组合物中,从良好地保持晶体结构的观点出发,(1)成分的中值粒径D50优选为3nm以上,更优选为4nm以上,进一步优选为5nm以上。另外,在本实施方式的组合物中,从(1)成分难以沉降的观点出发,(1)成分的中值粒径(D50)优选为5μm以下,更优选为500nm以下,进一步优选为100nm以下。
作为本发明的另一方面,优选组合物中所含的(1)成分的中值粒径(D50)为3nm~5μm,更优选为4nm~500nm,进一步优选为5nm~100nm。
在本说明书中,组合物中所含的(1)成分的中值粒径例如可以通过TEM、扫描型电子显微镜(以下也称为“SEM”。)测定。具体而言,可以通过TEM或SEM,观察所述组合物中所含的20个(1)成分的费雷特直径,由它们的分布求出所述中值直径(D50)。
《(2)成分》
(2)成分是比表面积为0.01m2/g以上150m2/g以下的无机微粒。
从使通过组合物中的光有效地被钙钛矿化合物吸收的观点、以及不使钙钛矿化合物劣化而减少表面的缺陷位点数、减少激发的电子在缺陷位点俘获的概率的观点出发,上述比表面积优选为0.05m2/g以上100m2/g以下,更优选为0.1m2/g以上70m2/g以下,进一步优选为0.1m2/g以上30m2/g以下,特别优选为0.4m2/g以上15m2/g以下,最优选为0.4m2/g以上10m2/g以下。
上述(2)成分的比表面积可以通过以下的BET法,使用比表面积测定装置(例如,可以使用Macsorb、mountech制)测定。
(2)成分的无机微粒优选为结晶性无机微粒。其中,(2)成分与(1)成分不同。即,(2)成分是以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物以外的比表面积为0.01m2/g以上150m2/g以下的无机微粒。在此,结晶性无机微粒是指构成无机微粒的元素有规则地排列而具有晶体结构的无机微粒。
无机微粒可以是市售品。
在无机微粒为氮化物的情况下,可以将构成无机微粒的硝酸盐、氯化物盐、硫酸盐等原料与含有氮的原料混合后烧成,使其氮化,得到氮化物。
在无机微粒为碳化物的情况下,可以将构成无机微粒的硝酸盐、氯化物盐、硫酸盐等原料与含有碳的原料混合后烧成,使其碳化,得到碳化物。
在无机微粒为氧化物的情况下,可以将构成无机微粒的硝酸盐、氯化物盐、硫酸盐等原料烧成,使其氧化而得到氧化物。
无机微粒为氧化铝的情况下,可以是市售品。也可以将硝酸铝、氯化铝、氢氧化铝和铝醇盐等原料烧成,得到氧化铝。
无机微粒为氧化铌的情况下,可以是市售品。也可以将氯化铌、铌醇盐等原料烧成,得到氧化铌。
无机微粒为氧化锌的情况下,可以是市售品。也可以将氯化锌、硝酸锌、硫酸锌等原料烧成,得到氧化锌。
作为使(2)成分的无机粒子的比表面积为0.01m2/g以上150m2/g的方法,例如可以举出在(2)成分的无机粒子的制造中,在烧成温度为100℃以上1900℃以下的范围内进行的例子。
从充分氧化的观点出发,烧成温度优选为200℃以上1800℃以下,优选为500℃以上1300℃以下。
从充分氧化的观点出发,烧成气氛优选为含氧的气氛。
另外,已确认作为(2)成分的无机微粒的比表面积在通过后述的制造方法制成组合物的前后没有变化。组合物中的(2)成分的比表面积可以在与(1)成分、(3)成分、(4)成分、(4’)成分等进行分离后测定。作为与(1)成分分离的例子,可以举出下例:使用N,N-二甲基甲酰胺等良溶剂溶解(1)成分,然后通过过滤等进行固液分离,根据需要进行洗涤、干燥的方法。作为与(3)成分、(4)成分分离的例子,可以举出下例:通过过滤等进行固液分离,根据需要进行洗涤、干燥的方法。作为与(4’)成分分离的例子,可以举出通过进行烧成来除去(4’)成分的方法。
在本说明书中,无机微粒的结晶性可以通过例如利用X射线衍射的衍射图像,根据来自晶体结构的峰的有无来确认,可以使用X射线衍射测定装置(XRD、Cu Kα射线、X’pertPRO MPD、思百吉公司制)来测定。
结晶性无机微粒含有氧化铝(α-氧化铝)时,在2θ=35°、43°、57°的位置可以确认α-氧化铝来源的峰。
结晶性无机微粒含有氧化锌(ZnO)时,可以在2θ=32°、34°、36°的位置可确认结晶性氧化锌来源的峰。
结晶性无机微粒含有氧化铌(Nb2O5)时,可以在2θ=27°、28°、37°的位置可确认结晶性氧化铌来源的峰。
作为本发明的一个方面,结晶性无机微粒相对于(2)成分的总质量的含量优选为10~100质量%,更优选为30~100质量%,进一步优选为80~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒,例如可以举出含有氧化物、氢氧化物、硫化物、氮化物、碳化物、氯化物、溴化物、碘化物及氟化物等公知的无机化合物的微粒,从使钙钛矿化合物有效地吸收通过组合物中的光的观点以及不使钙钛矿化合物劣化,减少表面的缺陷位点数,减少激发的电子在缺陷位点俘获的概率的观点出发,优选氧化物。
上述(2)成分除了主成分的无机化合物以外,作为杂质,还可以含有微量的吸附水分、层间水分、结晶水分、合成无机化合物时的原料来源的未反应物、热分解物质、燃烧物质等有机物。
相对于(2)成分的总质量,上述无机化合物的含量优选为30~100质量%,更优选为50~100质量%,进一步优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的氧化物,可以举出氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化铌、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化铈、氧化钇、氧化锶、氧化钡、氧化钙、氧化钨、氧化铟及氧化镓等公知的氧化物或它们的混合物,优选氧化铝、氧化锌、氧化铌,更优选氧化铝、氧化铌,最优选氧化铌。
相对于所述(2)成分的总质量,所述氧化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
(2)成分含有氧化铝时,氧化铝相对于(2)成分的总质量的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
(2)成分含有氧化锌时,氧化锌相对于(2)成分的总质量的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
(2)成分含有氧化铌时,氧化铌相对于(2)成分的总质量的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的氧化铝,可以举出α-氧化铝、γ-氧化铝、θ-氧化铝、δ-氧化铝、η-氧化铝、κ-氧化铝和χ-氧化铝等公知的氧化铝,从抑制上述(1)成分的劣化的观点出发,优选α-氧化铝、γ-氧化铝,更优选α-氧化铝。
在上述(2)成分中,氧化铝可以是市售品,也可以将硝酸铝、氯化铝及铝醇盐等原料烧成,得到氧化铝。作为市售品的氧化铝,可以举出AKP-20(住友化学公司制)、AKP-30(住友化学公司制)、AKP-50(住友化学公司制)、AKP-53(住友化学公司制)、AKP-3000(住友化学公司制)、AA-02(住友化学公司制)、AA-03(住友化学公司制)、AA-04(住友化学公司制)、AA-05(住友化学公司制)、AA-07(住友化学公司制)、AA-1.5(住友化学公司制)、AA-3(住友化学公司制)和AA-18(住友化学公司制),从量子产率和吸收率的观点出发,优选AA-02(住友化学公司制)、AA-3(住友化学公司制)、AA-18(住友化学公司制)、AKP-20(住友化学公司制)、AKP-3000(住友化学公司制)、AKP-53(住友化学公司制)、AKP-30(住友化学公司制)、AKP-50(住友化学公司制),更优选AA-02(住友化学公司制)、AA-3(住友化学公司制)、AKP-53(住友化学公司制)、AKP-3000(住友化学公司制)、AKP-30(住友化学公司制)、AKP-50(住友化学公司制)。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的氢氧化物,可以举出氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铈、氢氧化钇、氢氧化锶、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铟和氢氧化镓等公知的氧化物,或者它们的混合物,优选氢氧化铝、氢氧化锌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述氢氧化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的硫化物,可以举出硫化硅、硫化铝、硫化锌、硫化铌、硫化锆、硫化钛、硫化镁、硫化铈、硫化钇、硫化锶、硫化钡、硫化钙、硫化钨、硫化铟、以及硫化镓等公知的硫化物,或者它们的混合物,优选硫化铝、硫化锌、硫化铌,更优选硫化锌、硫化铌,最优选硫化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述硫化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的氮化物,可以举出氮化硅、氮化铝、氮化锌、氮化铌、氮化锆、氮化钛、氮化镁、氮化铈、氮化钇、氮化锶、氮化钡、氮化钙、氮化钨、氮化铟、以及氮化镓等公知的氮化物,或者它们的混合物,优选氮化铝、氮化锌、氮化铌,更优选氮化铝、氮化铌,最优选氮化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述氮化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的碳化物,可以举出碳化硅、碳化铝、碳化锌、碳化铌、碳化锆、碳化钛、碳化镁、碳化铈、碳化钇、碳化锶、碳化钡、碳化钙、碳化钨、碳化铟、以及碳化镓等公知的碳化物,或者它们的混合物,优选碳化铝、碳化锌、碳化铌,更优选碳化铝、碳化铌,最优选碳化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述碳化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的氯化物,可以举出氯化硅、氯化铝、氯化锌、氯化铌、氯化锆、氯化钛、氯化镁、氯化铈、氯化钇、氯化锶、氯化钡、氯化钙、氯化钨、氯化铟和氯化镓等公知的氯化物、或它们的混合物,优选氯化铝、氯化锌、氯化铌,更优选氯化铝、氯化铌,最优选氯化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述氯化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为30~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的溴化物,可以举出溴化硅、溴化铝、溴化锌、溴化铌、溴化锆、溴化钛、溴化镁、溴化铈、溴化钇、溴化锶、溴化钡、溴化钙、溴化钨、溴化铟和溴化镓等公知的溴化物或它们的混合物,优选溴化铝、溴化锌、溴化铌,更优选溴化铝、溴化铌,最优选溴化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述溴化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的碘化物,可以举出碘化硅、碘化铝、碘化锌、碘化铌、碘化锆、碘化钛、碘化镁、以及碘化镓、碘化铈、碘化钇、碘化锶、碘化钡、碘化钙、碘化钨、碘化铟等公知的碘化物或其混合物,优选碘化铝、碘化锌、碘化铌,更优选碘化铝、碘化铌,最优选碘化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述碘化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
在上述(2)成分中,作为无机微粒中所含的氟化物,可以举出氟化硅、氟化铝、氟化锌、氟化铌、氟化锆、氟化钛、氟化镁、氟化铈、氟化钇、氟化锶、氟化钡、氟化钙、氟化钨、氟化铟、以及氟化镓等公知的氟化物,或者它们的混合物,优选氟化铝、氟化锌、氟化铌,更优选氟化铝、氟化铌,最优选氟化铌。
相对于上述(2)成分的总质量,上述氟化物的含有比例优选为30~100质量%,更优选为70~100质量%。
本发明的实施方式的组合物中使用的(2)成分的平均粒径没有特别限制,优选为100nm以上100μm以下,从使通过组合物中的光有效地被钙钛矿化合物吸收的观点、以及不使钙钛矿化合物劣化而减少表面的缺陷位点数、减少激发的电子在缺陷位点俘获的概率的观点出发,更优选为150nm以上30μm以下,进一步优选为160nm以上10μm以下,特别优选为170nm以上5μm以下。
(2)成分的形状没有特别限制。
(2)成分的平均粒径是指多个(2)成分的粒子的粒径的平均值,作为取平均值的粒径,对于(2)成分的1个粒子单独存在下的状态的粒子(以下,有时记载为一次粒子),采用一次粒子的粒径,对于(2)成分的粒子凝聚的状态下的粒子(以下,有时记载为二次粒子),采用二次粒子的粒径。
组合物中使用的(2)成分的平均粒径可以使用散射式粒度分布测定装置进行测定。例如,(2)成分的平均粒径可以是使用散射式粒度分布测定装置测定粒度分布时的d50的粒径。
作为测定本发明的实施方式的组合物中的上述(2)成分的平均粒径的方法,例如可以举出使用扫描型电子显微镜(SEM)或TEM等进行观察的方法。进而,通过使用SEM或TEM的EDX测定,可以分析详细的元素分布。
本发明的实施方式的组合物中使用的(2)成分的堆积密度(振实)没有特别限制,可以为0.01g/cm3以上且5g/cm3以下,从提高发光特性的观点出发,可以为0.4g/cm3以上且4g/cm3以下,也可以为0.7g/cm3以上且2.5g/cm3以下。
在上述(2)成分中,堆积密度(振实)例如可以用振实堆积密度(JIS R 9301-2-3,1999)的方法测定。
在上述(2)成分中,无机微粒的吸附水分、层间水分、结晶水分、热分解物质、燃烧物质的全部质量相对于试样质量的比(L.O.I,%)没有特别限制,可以为20%以下,从抑制上述(1)成分的劣化的观点出发,优选为0.1%以下,更优选为0.08%以下,进一步优选为0.05%以下。
在上述(2)成分中,无机微粒的L.O.I可以使用1100±25℃烧失量法(ignitionloss method)(JIS R 9301-3-2,1999)测定。
《(3)成分》
(3)成分为溶剂。溶剂只要是能够使上述(1)成分分散的介质,则没有特别限定,优选难以溶解(1)成分的溶剂。
在本说明书中,“溶剂”是指在1个大气压、25℃下呈液体状态的物质(其中,聚合性化合物和聚合物除外)。
在本说明书中,“分散”是指(1)成分浮游或悬浮在溶剂、聚合性化合物、聚合物等中的状态,也可以是部分沉降。
作为溶剂可举例如:甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯等酯;γ-丁内酯、丙酮、二甲基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮等酮;二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二恶烷、1,3-二氧戊环、4-甲基二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、茴香醚和苯乙醚等醚;甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、甲氧基丙醇、双丙酮醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇等醇;乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚等二醇醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等具有酰胺基的有机溶剂;乙腈、异丁腈、丙腈、甲氧基乙腈等具有腈基的有机溶剂;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等具有碳酸酯基的有机溶剂;二氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂;正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯等具有烃基的有机溶剂;二甲亚砜、1-十八碳烯等。
其中,甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯等酯;γ-丁内酯、丙酮、二甲基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮等酮;二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二恶烷、1,3-二氧戊环、4-甲基二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、茴香醚、苯乙醚等醚;乙腈、异丁腈、丙腈、甲氧基乙腈等具有腈基的有机溶剂;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等具有碳酸酯基的有机溶剂;二氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂;正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯等具有烃基的有机溶剂,考虑到极性低、难以溶解(1)成分是优选的,更优选二氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂;正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯等具有烃基的有机溶剂。
《(4)成分》
(4)成分是聚合性化合物或聚合物。
本实施方式的组合物中含有的聚合性化合物只要具有本发明的效果,则没有特别限定,可以是一种也可以是两种。作为聚合性化合物,优选在制造本实施方式的组合物的温度下,(1)成分的溶解度低的聚合性化合物。
在本说明书中,“聚合性化合物”是指具有聚合性基团的单体的化合物。
例如,在室温、常压下制造本实施方式的组合物时,作为聚合性化合物没有特别限制,例如可以举出苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈等公知的聚合性化合物。其中,作为聚合性化合物,优选作为丙烯酸系树脂的单体成分的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种。
本实施方式的组合物中含有的上述聚合物没有特别限定,可以是一种也可以是两种。作为聚合物,优选在制造本实施方式的组合物的温度下,(1)成分的溶解度低的聚合物。
例如,在室温、常压下制造本实施方式的组合物时,作为聚合物没有特别限制,例如可以举出聚苯乙烯、丙烯酸系树脂、环氧树脂等公知的聚合物。其中,作为聚合物,优选丙烯酸系树脂。丙烯酸系树脂含有来源于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种的结构单元。
在本实施方式的组合物中,相对于(4)成分的聚合性化合物或聚合物中所含的全部结构单元,丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种、以及来源于它们的结构单元以摩尔%表示时,可以为10摩尔%以上,也可以为30摩尔%以上,也可以为50摩尔%以上,也可以为80摩尔%以上,也可以为100摩尔%。
所述聚合物的重均分子量优选为100~1200,000,更优选为1,000~800,000,进一步优选为5,000~150,000。
在本说明书中,“重均分子量”是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)法测定的聚苯乙烯换算值。
《(5)成分》
(5)成分是选自氨、胺和羧酸、以及它们的盐或离子中的至少1种化合物或离子。
作为(5)成分,可列举出氨、胺及羧酸以及作为上述化合物可获得的形态的、选自这些盐或离子中的至少1种化合物或离子。
即,(5)成分可以举出选自氨、胺、羧酸、氨的盐、胺的盐、羧酸的盐、氨的离子、胺的离子及羧酸的离子中的至少1种化合物或离子。
氨、胺和羧酸、以及它们的盐或离子,通常作为带帽配体发挥作用。“带帽配体”是具有吸附于(1)成分的表面,使(1)成分稳定地分散于组合物中的作用的化合物。作为氨或胺的离子或盐(铵盐等),可以列举出后述的通式(A1)所示的铵阳离子和含有其的铵盐。作为羧酸的离子或盐(羧酸盐等),可以举出后述的通式(A2)所示的羧酸根阴离子和含有其的羧酸盐。本实施方式的组合物可以含有铵盐等和羧酸盐等中的任一种,也可以含有两者。
(5)成分可以是通过通式(A1)所示的铵阳离子、从通式(A1)所示的铵阳离子中除去R1~R4中的任一个基团而得到的胺或含有其的铵盐。
[化2]
通式(A1)中,R1~R3表示氢原子,R4表示氢原子或1价烃基。R4表示的烃基可以是饱和烃基(即,烷基或环烷基),也可以是不饱和烃基。
R4表示的烷基可以是直链状,也可以是支链状。
R4表示的烷基的碳原子数通常为1~20,优选为5~20,更优选为8~20。
由R4表示的环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数通常为3~30,优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数包括取代基的碳原子数。
R4的不饱和烃基可以是直链状,也可以是支链状。
R4的不饱和烃基的碳原子数通常为2~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R4优选为氢原子、烷基或不饱和烃基。作为不饱和烃基,优选烯基。R4优选为碳原子数8~20的烯基。
作为R4的烷基的具体例,可以列举R6~R9中示例的烷基。
作为R4的环烷基的具体例,可以列举R6~R9中示例的环烷基。
作为R4的烯基,可以示例R6~R9中示例的上述直链状或支链状的烷基中,任意一个碳原子间的单键(C-C)被双键(C=C)取代的烯基,双键的位置没有限定。
作为这样的烯基的优选物,可以列举例如乙烯基、丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基、2-壬烯基、2-十二烯基、9-十八烯基。
铵阳离子形成盐时,作为抗衡阴离子,没有特别限制,作为优选的例子,可以举出Br-、Cl-、I-、F-的卤化物离子、羧酸根离子等。
作为具有通式(A1)所示的铵阳离子和抗衡阴离子的铵盐,作为优选例,可以举出正辛基铵盐、油基铵盐。
(5)成分也可以是通式(A2)所示的羧酸根阴离子、在通式(A2)所示的羧酸根阴离子上结合有质子的羧酸、或含有其的羧酸盐。
R5—CO2 -···(A2)
通式(A2)中,R5表示一价烃基。R5表示的烃基可以是饱和烃基(即,烷基、环烷基),也可以是不饱和烃基。
R5表示的烷基可以是直链状也可以是支链状。R5表示的烷基的碳原子数通常为1~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R5表示的环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数通常为3~30,优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数也包括取代基的碳原子数。
R5表示的不饱和烃基可以是直链状,也可以是支链状。
R5表示的不饱和烃基的碳原子数通常为2~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R5优选为烷基或不饱和烃基。作为不饱和烃基,优选烯基。
作为R5的烷基的具体例,可以列举R6~R9中示例的烷基。
作为R5的环烷基的具体例,可以列举R6~R9中示例的环烷基。
作为R5的烯基的具体例,可以举出R4中示例的烯基。
其中,作为R5的烯基,优选9-十八碳烯基。
通式(A2)所示的羧酸根阴离子优选为油酸阴离子。
在羧酸根阴离子形成盐的情况下,作为抗衡阳离子,没有特别限制,作为优选的例子,可以举出碱金属阳离子、碱土类金属阳离子、铵阳离子等。
《(6)成分》
(6)成分是硅氮烷或其改性体。
从提高量子产率和吸收率的观点出发,本发明的组合物优选含有硅氮烷或其改性体。
硅氮烷是具有Si-N-Si键的化合物。
硅氮烷可以是直链状、支链状或环状中的任一种。另外,硅氮烷可以是低分子,也可以是高分子(在本说明书中,有时记载为聚硅氮烷)。
在本说明书中,“低分子”是指数均分子量小于600,“高分子”是指数均分子量为600以上2000以下。
在本说明书中,“数均分子量”是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)法测定的聚苯乙烯换算值。
例如,优选为下述通式(B1)或(B2)所示的低分子的硅氮烷和具有通式(B3)所示的结构单元或通式(B4)所示的结构的聚硅氮烷。
也可以用后述的方法对硅氮烷进行改性,进行二氧化硅改性后使用。
实施方式的组合物中所含的硅氮烷也可以是通过后述的方法改性的硅氮烷的改性体。
改性是指在硅氮烷中所含的至少一部分Si-N-Si键中,用O取代N,形成Si-O-Si键,硅氮烷的改性体是含有Si-O-Si键的化合物。
作为硅氮烷的改性体,例如优选上述通式(B1)或(B2)中所含的至少1个N被O取代的低分子的化合物、以及具有通式(B3)所示的结构单元的聚硅氮烷中所含的至少1个N被O取代的高分子的化合物、或者具有通式(B4)所示的结构的聚硅氮烷中所含的至少1个N被O取代的高分子的化合物。
被取代的O的数量相对于通式(B2)中所含的N的总量的比例优选为0.1~100%,更优选为10~98%,进一步优选为30~95%。
被取代的O的数量相对于通式(B3)中所含的N的总量的比例优选为0.1~100%,更优选为10~98%,进一步优选为30~95%。
被取代的O的数量相对于通式(B4)中所含的N的总量的比例优选为0.1~99%,更优选为10~97%,进一步优选为30~95%。
硅氮烷的改性体可以是1种,也可以是2种以上的混合物。
硅氮烷及其改性体中所含的Si原子数、N原子数、O原子数可以通过核磁共振光谱法(NMR)、X射线光电子能谱法(XPS)、或使用透射型电子显微镜(TEM)的能量色散型X射线分析(EDX)等算出。
作为特别优选的方法,可以通过利用X射线光电子能谱法(XPS)测定组合物中的Si原子数、N原子数、O原子数来算出。
通过上述方法测定的硅氮烷及其改性体中所含的O原子数相对于N原子数的比例优选为0.1~99%,更优选为10~95%,进一步优选为30~90%。
硅氮烷或其改性体的至少一部分可以吸附在组合物中所含的钙钛矿化合物上,也可以分散在组合物中。
[化3]
通式(B1)中,R14和多个R15各自独立地表示氢原子、碳原子数1以上20以下的烷基、碳原子数1以上20以下的烯基、碳原子数3以上20以下的环烷基、碳原子数6以上20以下的芳基、或碳原子数1以上20以下的烷基甲硅烷基。碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为1以上20以下的烯基、碳原子数为3以上20以下的环烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、或碳原子数为1以上20以下的烷基甲硅烷基可以具有氨基等取代基。多个R15可以相同,也可以不同。
作为通式(B1)所示的低分子的硅氮烷,可列举出1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、1,3-二苯基四甲基二硅氮烷和1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷。
[化4]
通式(B2)中,R14和R15与上述相同。
多个R14可以相同,也可以不同。
多个R15可以相同,也可以不同。
n表示1以上20以下的整数。n可以是1以上10以下的整数,也可以是1或2。
作为通式(B2)所示的低分子的硅氮烷,可列举出八甲基环四硅氮烷、2,2,4,4,6,6-六甲基环三硅氮烷和2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷。
作为低分子的硅氮烷,优选八甲基环四硅氮烷和1,3-二苯基四甲基二硅氮烷,更优选八甲基环四硅氮烷。
聚硅氮烷是具有Si-N-Si键的高分子化合物,没有特别限制,例如可以举出具有下述通式(B3)表示的结构单元的高分子化合物。聚硅氮烷中所含的通式(B3)所示的结构单元可以是1种,也可以是多种。
[化5]
通式(B3)中,R14和R15与上述相同。
多个R14可以相同,也可以不同。
多个R15可以相同,也可以不同。
m表示2以上、10000以下的整数。
具有通式(B3)所示的结构单元的聚硅氮烷,例如可以是R14和R15全部为氢原子的全氢聚硅氮烷。
另外,具有通式(B3)所示的结构单元的聚硅氮烷,例如可以是至少1个R15为氢原子以外的基团的有机聚硅氮烷。根据用途,可以适当选择全氢聚硅氮烷和有机聚硅氮烷,也可以混合使用。
聚硅氮烷可以在分子内的一部分具有环结构,例如可以具有通式(B4)所示的结构。
[化6]
n2表示1以上、10000以下的整数。n2可以为1以上10以下,也可以为1或2。
硅氮烷或其改性体没有特别限制,从提高分散性、抑制凝聚的观点出发,优选有机聚硅氮烷或其改性体。有机聚硅氮烷可以是例如具有通式(B3)所示的结构单元的有机聚硅氮烷,其中通式(B3)中的R14和R15中的至少一个为碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为1以上20以下的烯基、碳原子数为3以上20以下的环烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、或碳原子数为1以上20以下的烷基甲硅烷基。另外,也可以是含有通式(B4)表示的结构的有机聚硅氮烷,其中通式(B4)中的至少1个结合键与R14或R15键合,上述R14和R15中的至少1个为碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为1以上20以下的烯基、碳原子数为3以上20以下的环烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、或碳原子数为1以上20以下的烷基甲硅烷基。
有机聚硅氮烷优选为具有通式(B3)所示的结构单元的有机聚硅氮烷或者具有通式(B4)所示的结构的聚硅氮烷,其中通式(B3)中的R14和R15中的至少一个为甲基,通式(B4)中的至少一个结合键与R14或R15键合,所述R14和R15中的至少一个为甲基。
一般的聚硅氮烷是例如存在直链结构和6元环或8元环等环结构的结构。如上所述,其分子量以数均分子量(Mn)计为600~2000(聚苯乙烯换算),根据分子量可以是液体或固体的物质。上述聚硅氮烷可以使用市售品,作为市售品,可以列举出NN 120-10、NN 120-20、NAX 120-20、NN 110、NAX 120、NAX 110、NL 120A、NL 110A、NL 150A、NP 110、NP 140(AZElectronic Materials株式会社制)以及AZNN-120-20、Durazane(注册商标)1500SlowCure、Durazane(注册商标)1500Rapid Cure、Durazane(注册商标)1800(默克高性能材料株式会社制)及Durazane(注册商标)1033(默克高性能材料株式会社制)等。
具有通式(B3)表示的结构单元的聚硅氮烷优选为AZNN-120-20、Durazane(注册商标)1500Slow Cure、Durazane(注册商标)1500Rapid Cure,更优选为Durazane(注册商标)1500Slow Cure。
<各成分的配合比>
在本实施方式的组合物中,(1)成分和(2)成分的配合比只要是能够得到充分的光吸收量和量子产率的程度即可,可以根据(1)成分和(2)成分的种类等适当确定。
在本实施方式的组合物中,(1)成分与(2)成分的重量比[(1)/(2)]为0.001以上10以下,也可以是0.005以上1以下,也可以是0.01以上也可以为0.1以下。
(1)成分和(2)成分的配合比的范围在上述范围内的组合物,从可以得到充分的光吸收量和量子产率的观点出发是优选的。
在本实施方式的组合物中,(1)成分与(3)成分和(4)成分的合计的配合比只要是能够良好地发挥基于(1)成分的发光作用的程度即可,可以根据(1)成分~(4)成分的种类等适当确定。
在含有(1)成分、(2)成分、和选自(3)成分和(4)成分中的至少1种的实施方式的组合物中,(1)成分与(3)成分和(4)成分的合计的质量比[(1)/((3)和(4)的合计)]为0.00001以上10以下,也可以是0.0001以上2以下,也可以是0.0005以上1以下。
(1)成分与(3)成分和(4)成分的合计的配合比的范围在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
在本实施方式的组合物中,(1)成分和(5)成分的配合比只要是能够良好地发挥基于(1)成分的发光作用的程度即可,可以根据(1)成分~(5)成分的种类等适当确定。
含有(1)成分、(2)成分、(5)成分和选自(3)成分和(4)成分中的至少一种成分的实施方式的组合物,以及含有(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于组合物的总质量为90质量%以上的实施方式的组合物中,(1)成分、(5)成分的摩尔比[(1)/(5)]为0.0001以上1000以下,也可以是0.01以上100以下。
(1)成分与(5)成分的配合比所涉及的范围在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
在实施方式的组合物中,(1)成分和(6)成分的配合比只要是能够良好地发挥基于(1)成分的发光作用的程度即可,可以根据(1)成分~(6)成分的种类等适当确定。
含有(1)成分、(2)成分、(5)成分、(6)成分、和选自(3)成分和(4)成分中的至少1种成分的实施方式的组合物,以及含有(1)成分、(2)成分、(4’)成分、(5)成分和(6)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于组合物的总质量为90质量%以上的实施方式的组合物中,作为(1)成分的B成分的金属离子与(6)成分的Si元素的摩尔比[Si/B]为0.001以上、2000以下,也可以是0.01以上500以下。
(1)成分与(6)成分的配合比所涉及的范围在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
《(1)成分的制备方法》
以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物可参考已知文献(Nano Lett.2015,15,3692-3696,ACSNano,2015,9,4533-4542),通过以下所述的第1实施方式或第2实施方式的方法来制造。
(以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法的第1实施方式)
例如,作为本发明所涉及的钙钛矿化合物的制造方法,可以举出包括如下工序的制造方法:使B成分、X成分及A成分溶解于溶剂x中而得到溶液g的工序;将得到的溶液g和钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度比在得到溶液g的工序中使用的溶剂x低的溶剂y混合的工序。更具体地说,可以举出包括如下工序的制造方法:将含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物溶解于溶剂x中,得到溶液g的工序;和将得到的溶液g与钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度比在得到溶液g的工序中使用的溶剂x低的溶剂y混合的工序。
通过将溶液g与钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度比在得到溶液g的工序中使用的溶剂x低的溶剂y混合,析出钙钛矿化合物。
以下,对包含如下工序的制造方法进行说明:使含有B成分和X成分的化合物、和含有A成分或A成分和X成分的化合物溶解于溶剂x中,得到溶液g的工序;和将得到的溶液g与钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度比在得到溶液g的工序中使用的溶剂x低的溶剂y混合的工序。
另外,溶解度是指进行混合工序的温度下的溶解度。
从能够稳定地分散钙钛矿化合物的观点出发,优选包括添加带帽配体的工序。优选在上述混合工序之前添加带帽配体,可以将带帽配体添加到溶解了A成分、B成分和X成分的溶液g中,也可以添加到钙钛矿化合物在溶剂的溶解度比在得到溶液g的工序中使用的溶剂x低的溶剂y中,也可以添加到溶剂x和溶剂y两者中。
上述制造方法优选在上述混合工序之后,包括通过离心分离、过滤等方法除去粗大粒子的工序。通过上述除去工序除去的粗大粒子的尺寸优选为10μm以上,更优选为1μm以上,特别优选为500nm以上。
上述的混合溶液g和溶剂y的工序可以是(I)将溶液g滴加到溶剂y中的工序,也可以是(II)将溶剂y滴加到溶液g中的工序,但从提高(1)成分的分散性的观点出发,优选为(I)。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,优选在滴加时进行搅拌。
在混合溶液g和溶剂y的工序中,对温度没有特别限制,从确保(1)成分的析出容易度的观点出发,优选为-20℃以上40℃以下的范围,更优选为-5℃以上30℃以下的范围。
作为在上述制造方法中使用的钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度不同的2种溶剂x和y,没有特别限定,可举例如以下中选择的2种溶剂。甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、甲氧基丙醇、双丙酮醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇等醇;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚等二醇醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等具有酰胺基的有机溶剂;甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯等酯;γ-丁内酯、丙酮、二甲基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮等酮;二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二恶烷、1,3-二氧戊环、4-甲基二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、茴香醚、苯乙醚等醚;乙腈、异丁腈、丙腈、甲氧基乙腈等具有腈基的有机溶剂;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等具有碳酸酯基的有机溶剂;二氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂;正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯等具有烃基的有机溶剂;二甲亚砜。
作为上述制造方法中所含的在得到溶液g的工序中使用的溶剂x,优选钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度高的溶剂,例如,在室温(10℃以上30℃以下)下进行上述工序时,可以举出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、甲氧基丙醇、双丙酮醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇等醇;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚等二醇醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等具有酰胺基的有机溶剂;二甲基亚砜。
作为上述制造方法中所含的混合工序中使用的溶剂y,优选钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度低的溶剂,例如,在室温(10℃以上30℃以下)下进行上述工序的情况下,可以列举甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯等酯;γ-丁内酯、丙酮、二甲基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮等酮;二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二恶烷、1,3-二氧戊环、4-甲基二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、茴香醚、苯乙醚等醚;乙腈、异丁腈、丙腈、甲氧基乙腈等具有腈基的有机溶剂;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等具有碳酸酯基的有机溶剂;氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂;正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯等具有烃基的有机溶剂。
在溶解度不同的2种溶剂中,溶解度的差优选为(100μg/溶剂100g)以上(90g/溶剂100g)以下,更优选为(1mg/溶剂100g)以上(90g/溶剂100g)以下。从使溶解度的差为(100μg/溶剂100g)以上(90g/溶剂100g)以下的观点出发,例如在室温(10℃以上30℃以下)下进行混合的工序的情况下,优选在得到溶液的工序中使用的溶剂x为N,N-二甲基乙酰胺等具有酰胺基的有机溶剂或二甲亚砜,在混合的工序中使用的溶剂y为二氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂;正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯等具有烃基的有机溶剂。
作为从得到的含有钙钛矿化合物的分散液中取出钙钛矿化合物的方法,可以举出通过进行固液分离而仅回收钙钛矿化合物的方法。
上述固液分离方法可以举出过滤等方法、利用溶剂蒸发的方法等。
(以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法的第2实施方式)
钙钛矿化合物的制造方法也可以是包括将B成分、X成分及A成分添加到高温的溶剂z中使其溶解而得到溶液h的工序、和将得到的溶液h冷却的工序的制造方法。更具体地说,可以举出包括如下工序的制造方法:将含有B成分和X成分的化合物,和含有A成分的化合物或含有A成分和X成分的化合物添加到高温的溶剂z中使其溶解而得到溶液h的工序;和将得到的溶液h冷却的工序。
将含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物添加到高温溶剂z中使其溶解,得到溶液h的工序可以是将含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物添加到溶剂z中后,通过升温得到溶液h的工序。
在上述制造方法中,通过由温度差引起的溶解度的差使本发明的钙钛矿化合物析出,可以制造本发明的钙钛矿化合物。
从能够稳定地分散钙钛矿化合物的观点出发,上述制造方法优选包括添加带帽配体的工序。优选的是,在上述冷却工序之前,在溶液h中包含带帽配体。
上述制造方法优选包括在冷却工序之后,通过离心分离、过滤等方法除去粗大粒子的工序。通过上述除去工序除去的粗大粒子的尺寸优选为10μm以上,更优选为1μm以上,特别优选为500nm以上。
在此,高温的溶剂z是指,只要是含有B成分及X成分的化合物和含有A成分或A成分及X成分的化合物溶解的温度的溶剂即可,例如,优选为60℃以上600℃以下的溶剂,更优选为80℃以上400℃以下的溶剂。
作为冷却的温度,优选-20℃以上50℃以下,更优选-10℃以上30℃以下。
作为冷却速度,优选为0.1~1500℃/分,更优选为10~150℃/分。
作为上述制造方法中使用的溶剂z,只要是能够溶解含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物的溶剂即可,没有特别限定。例如,可以使用作为上述(3)成分记载的溶剂。
作为从得到的含有钙钛矿化合物的分散液中取出钙钛矿化合物的方法,可以举出通过进行固液分离而仅回收钙钛矿化合物的方法。
上述固液分离方法可以举出过滤等方法、利用溶剂蒸发的方法等。
[对硅氮烷进行改性的方法]
作为对硅氮烷进行改性的方法,可以举出利用准分子灯等照射真空紫外线进行改性的方法、用水等进行加湿处理的方法等公知的改性方法。其中,从形成更牢固的保护层的观点出发,优选利用加湿处理的改性处理。
照射紫外线的方法中使用的紫外线的波长通常为10~400nm,优选为10~350nm,更优选为100~180nm。作为产生紫外线的光源,例如可以举出金属卤化物灯、高压水银灯、低压水银灯、氙弧灯、碳弧灯、准分子灯、UV激光等。
加湿处理的方法只要是使水蒸气与硅氮烷反应的方法即可。
在通过加湿处理对组合物中的(2)成分或硅氮烷进行改性的情况下,例如可以在后述的温度和湿度条件下将组合物静置或搅拌一定时间。
从提高组合物中所含的硅氮烷的分散性的观点出发,优选进行搅拌。
加湿处理中的温度只要是充分进行改性的温度即可,例如优选为5~150℃,更优选为10~100℃,进一步优选为15~80℃。
加湿处理中的湿度只要是向组合物中的具有硅氮烷的化合物充分供给水分的湿度即可,例如为30%~100%,优选为40%~95%,更优选为60%~90%。
在本说明书中,“湿度”是指进行加湿处理的温度下的相对湿度。
加湿处理所需的时间只要是充分进行改性的时间即可,例如为10分钟以上1周以下,优选为1小时以上5天以下,更优选为12小时以上3天以下。
<组合物的制造方法>
以下,关于本发明中的组合物的制造方法,示出实施方式进行说明。根据本实施方式的组合物的制造方法,可以制造本发明的实施方式的组合物。需要说明的是,本发明的组合物并不限定于通过以下的实施方式的组合物的制造方法制造的组合物。
[含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法]
作为含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法,例如可以是下述制造方法(a1),也可以是下述制造方法(a2)。
制备方法(a1)是包括以下工序的组合物的制备方法:将(1)成分和(3)成分混合的工序和将(1)成分和(3)成分的混合物与(2)成分混合的工序。
制备方法(a2)是包括以下工序的组合物的制备方法:将(1)成分和(2)成分混合的工序和将(1)成分和(2)成分的混合物与(3)成分混合的工序。
上述制造方法(a1)优选将(1)成分分散到(3)成分中。上述制造方法(a1)可以是例如包含使(1)成分分散在(3)成分中而得到分散液的工序、和将上述分散液与(2)成分混合的工序的组合物的制造方法。
在上述制造方法中所含的混合工序中,从提高分散性的观点出发,优选进行搅拌。
在上述制造方法中所含的混合工序中,对温度没有特别限制,从均匀混合的观点出发,优选为0℃以上100℃以下的范围,更优选为10℃以上80℃以下的范围。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,组合物的制造方法优选为制造方法(a1)。
在本实施方式中,(2)成分和(3)成分可以在上述(1)成分的制造方法中所包含的任一工序中混合。例如,可以是下述制造方法(a3)或下述制造方法(a4)。
制造方法(a3)是包含以下工序的制造方法:将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物和(2)成分溶解于溶剂x((3)成分)中,得到溶液g的工序;将得到的溶液g与钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度比得到溶液g的工序中使用的溶剂x低的溶剂y((3)成分)混合的工序。
制备方法(a4)是包含以下工序的制造方法:通过将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2)成分和高温的(3)成分混合,在(3)成分中溶解(1)成分和(2)成分,得到溶液h的工序;冷却得到的溶液h的工序。
这些制造方法中所含的各工序的条件与上述钙钛矿化合物的制造方法的第1和第2实施方式中记载的条件相同。
[含有(1)成分、(2)成分、(3)成分和(5)成分的组合物的制造方法]
例如,含有(1)成分、(2)成分、(3)成分和(5)成分的组合物的制造方法,除了在上述的制造方法(a1)~(a4)中含有的任一工序中混合(5)成分以外,可以采用与含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法相同的方法。
在本实施方式中,从提高(1)成分的分散性的观点出发,优选在上述(1)成分的以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法中所含的任一工序中混合(5)成分。例如,优选通过下述制造方法(b1)或制造方法(b2)进行制造。
制备方法(b1)是包含以下工序的制造方法:将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2)成分和(5)成分溶解于溶剂x((3)成分)中,得到溶液g的工序;将得到的溶液g与钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度比得到溶液g的工序中使用的溶剂x成分低的溶剂y((3)成分)混合的工序。
制备方法(b2)是包含以下工序的制造方法:通过将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2)成分、(5)成分和高温的(3)成分混合,在(3)成分中溶解(1)成分、(2)成分和(5)成分,得到溶液h的工序;冷却得到的溶液h的工序。
[含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法]
作为含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法,可以举出将(1)成分、(2)成分和(4)成分混合的方法。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,混合(1)成分、(2)成分和(4)成分的工序优选边搅拌边进行。
在将(1)成分、(2)成分和(4)成分混合的工序中,对温度没有特别限制,从均匀混合的观点出发,优选为0℃以上100℃以下的范围,更优选为10℃以上80℃以下的范围。
作为含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法,例如可以举出下述制造方法(c1)、(c2)和(c3)。
制造方法(c1)是包含以下工序的制造方法:在(4)成分中分散(1)成分,得到分散体的工序;将得到的分散体和(2)成分混合的工序。
制造方法(c2)是包含以下工序的制造方法:在(4)成分中分散(2)成分,得到分散体的工序;将得到的分散体和(1)成分混合的工序。
制造方法(c3)是包含以下工序的制造方法:在(4)成分中分散(1)成分和(2)成分的混合物的工序。
(c1)~(c3)的制造方法中,从提高(1)成分的分散性的观点出发,优选(c1)的制造方法。通过上述方法,可以将(1)成分分散于(4)成分中的分散体与(2)成分的混合物作为本发明的组合物而得到。
获得(c1)~(c3)的制造方法中所含的各分散体的工序中,可以将(4)成分滴加到(1)成分和/或(2)成分中,也可以将(1)成分和(2)成分的任一方或双方滴加到(4)成分中。
从提高分散性的观点出发,优选将(1)成分或(2)成分的任一方或双方滴加到(4)成分中。
在(c1)~(c2)的制备方法中所包含的各混合工序中,可以将(1)成分或(2)成分滴入分散体中,或者可以将分散体滴入(1)成分或(2)成分中。
从提高分散性的观点出发,优选将(1)成分或(2)成分成分滴加到分散体中。
作为(4)成分,在采用聚合物的情况下,聚合物可以是溶解于溶剂中的聚合物。
溶解有上述聚合物的溶剂只要是能够溶解聚合物(树脂)的溶剂即可,没有特别限定,优选难以溶解上述本发明中使用的(1)成分的溶剂。
作为溶解有上述聚合物的溶剂,例如可以使用作为上述(3)成分记载的溶剂。
另外,含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法可以是下述制造方法(c4)。
制备方法(c4)是具有以下工序的制造方法:将(1)成分分散在(3)成分中以获得分散液的工序;将所获得的分散液与(4)成分混合以获得混合液的工序;以及将所获得的混合液与(2)成分混合的工序。
[含有(1)成分、(2)成分、(4)成分和(5)成分的组合物的制造方法]
含有(1)成分、(2)成分、(4)成分和(5)成分的组合物的制造方法,除了添加(5)成分以外,可以采用与已经说明的含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法相同的方法。
(5)成分可以在上述(1)成分的以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法中所含的任一工序中添加,也可以在含有上述(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法中所含的任一工序中添加。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,(5)成分优选在(1)成分的以A、B及X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法中所含的任一工序中添加。
在含有(1)成分、(2)成分、(4)成分和(5)成分的组合物的制造方法中,可以使用(3)成分。
通过上述制造方法得到的本实施方式的组合物例如可以是至少一部分被(5)成分包覆的、(1)成分分散于(3)成分的分散体与(2)成分分散于(3)成分的分散体与(4)成分的混合物,也可以是至少一部分被(5)成分包覆的、(1)成分分散于(3)成分的分散体与(2)成分及(4)成分分散于(3)成分的分散体的混合物,也可以是至少一部分被(5)成分包覆的、(1)成分及(2)成分分散于(3)成分的分散体与(4)成分的混合物。
[含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,相对于组合物的总质量,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法]
作为含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法,例如可以举出下述的制造方法(d)。
制造方法(d):包含将(1)成分、(2)成分和聚合性化合物混合的工序、和使聚合性化合物聚合的工序的制造方法,以及包含将(1)成分、(2)成分与溶解于溶剂的聚合物混合的工序、和除去溶剂的工序的制造方法。
在上述制造方法中所含的混合工序中,可以使用与已经说明的含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法同样的混合方法。
上述制造方法例如可以举出下述制造方法(d1)~(d6)。
制备方法(d1)是包括以下工序的制造方法:使(1)成分分散在聚合性化合物中得到分散体的工序;将得到的分散体与(2)成分混合的工序;以及使聚合性化合物聚合的工序。
制备方法(d2)是包括以下工序的制造方法:在溶解于溶剂中的聚合物中分散(1)成分得到分散体的工序;将得到的分散体与(2)成分混合的工序;以及除去溶剂的工序。
制备方法(d3)是包括以下工序的制造方法:使(2)成分分散在聚合性化合物中得到分散体的工序;将得到的分散体与(1)成分混合的工序;以及使聚合性化合物聚合的工序。
制备方法(d4)是包括以下工序的制造方法:将(2)成分分散在溶解于溶剂中的聚合物中获得分散体的工序;将所获得的分散体与(1)成分混合的工序;以及除去溶剂的工序。
制造方法(d5)是包括以下工序的制造方法:在聚合性化合物中分散(1)成分和(2)成分的混合物的工序,以及使聚合性化合物聚合的工序。
制备方法(d6)是包括以下工序的制造方法:在溶解于溶剂中的聚合物中分散(1)成分和(2)成分的混合物的工序,以及除去溶剂的工序。
上述制造方法中所含的除去溶剂的工序可以是在室温下静置,使其自然干燥的工序,也可以是通过使用真空干燥机的减压干燥或加热使溶剂蒸发的工序。
例如,可以通过在0℃以上300℃以下干燥1分钟以上7天以下来除去溶剂。
上述制造方法中所含的使聚合性化合物聚合的工序可以通过适当使用自由基聚合等公知的聚合反应来进行。
例如,在自由基聚合的情况下,可以通过在(1)成分、(2)成分和聚合性化合物的混合物中添加自由基聚合引发剂,产生自由基来进行聚合反应。
自由基聚合引发剂没有特别限定,例如可以举出光自由基聚合引发剂等。
作为上述光自由基聚合引发剂,可以列举出例如双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦等。
[含有(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分,(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分相对于组合物总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法]
含有(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分,(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法,例如,除了在含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法中所含的任一工序中添加(5)成分以外,可以采用与已经说明的、含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法相同的方法。
(5)成分可以在上述(1)成分的以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法中所含的任一工序中添加,也可以在混合上述(1)成分、(2)成分和聚合性化合物的工序中添加,也可以在混合上述(1)成分、(2)成分和溶解于溶剂的聚合物的工序中添加。
从提高钙钛矿化合物的分散性的观点出发,(5)成分优选在(1)成分的以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物的制造方法中所含的任一工序中添加。
[进一步含有(6)成分的组合物的制造方法]
进而,除了混合(6)成分以外,可以采用与上述组合物的制造方法相同的方法。在将(1)成分与(2)成分混合之前,优选将(1)成分与(6)成分混合,例如,可以使用以下制备方法(a1-1),或者可以使用以下制备方法(a2-1)。
制备方法(a1-1)是包括以下工序的组合物的制造方法:将(1)成分和(3)成分混合的工序;将(1)成分和(3)成分的混合物与(6)成分混合的工序;以及将(2)成分与包含(1)成分、(3)成分和(6)成分的混合物混合的工序。
制备方法(a2-1)是包括以下工序的组合物的制造方法:将(1)成分和(6)成分混合的工序;将(1)成分和(6)成分的混合物与(2)成分混合的工序;以及将(1)成分、(2)成分和(6)成分的混合物与(3)成分混合的工序。
《钙钛矿化合物的浓度测定》
本发明的组合物中所含的钙钛矿化合物的量使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS(例如PerkinElmer公司制,ELAN DRCII)和离子色谱仪(例如Thermo Fisher Scientific公司制,Integrion)进行测定。
使用N,N-二甲基甲酰胺等良溶剂溶解钙钛矿化合物后进行测定。
《量子产率及吸收率的测定》
本发明的组合物的量子产率和吸收率(absorption)使用绝对PL量子产率测定装置(例如,滨松光子学(Hamamatsu Photonics)株式会社制,C9920-02),在激发光450nm、室温、大气下测定。这里,吸收率是指在光通过某物质层的期间通过吸收,其强度从I0变为I时(I0-I)/I0所表示的值。
在含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物中调整混合比,使组合物中所含的钙钛矿化合物的浓度为500ppm(μg/g)或300ppm(μg/g),并进行测定。
含有(1)成分和(2)成分、且不含有硅氮烷和硅氮烷改性体的具有发光性的本实施方式的组合物,通过上述测定方法测定的量子产率优选为27~95%,更优选为30~95%,进一步优选为32~95%。
含有(1)成分和(2)成分、且不含有硅氮烷和硅氮烷改性体的具有发光性的本实施方式的组合物,通过上述测定方法测定的吸收率优选为0.147~0.600,更优选0.150~0.600,进一步优选为0.160~0.600。
含有(1)成分、(2)成分和硅氮烷、且不含硅氮烷改性体的具有发光性的本实施方式的组合物,通过上述测定方法测定的量子产率优选为44~95%,更优选为49~95%,进一步优选为50~95%。
含有(1)成分、(2)成分和硅氮烷、且不含硅氮烷改性体的具有发光性的本实施方式的组合物,通过上述测定方法测定的吸收率优选为0.146~0.600,更优选0.200~0.600,进一步优选为0.220~0.600。
含有(1)成分、(2)成分和硅氮烷改性体的具有发光性的本实施方式的组合物,通过上述测定方法测定的量子产率优选为68~95%,更优选为69~95%,进一步优选为71~95%。
含有(1)成分、(2)成分和硅氮烷改性体的具有发光性的本实施方式的组合物,通过上述测定方法测定的吸收率优选为0.114~0.600,更优选0.140~0.600,进一步优选为0.149~0.600。
<膜>
本发明的膜是含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分的组合物,是由(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于组合物的总质量为90质量%以上的组合物形成的膜。所述组合物可以含有(5)成分和/或(6)成分。
膜的形状没有特别限定,可以是片状、棒状等任意形状。在本说明书中,“棒状的形状”是指例如具有各向异性的形状。作为具有各向异性的形状,示例各边的长度不同的板状的形状。
膜的厚度可以为0.01μm以上10mm以下,也可以为0.1μm以上1mm以下,也可以为1μm以上0.5mm以下。
在本说明书中,上述膜的厚度可以通过用千分尺在任意3点测定,算出其平均值而得到。
膜可以是单层,也可以是多层。在多层的情况下,各层可以使用相同种类的实施方式的组合物,也可以使用互不相同种类的实施方式的组合物。
膜例如可以通过后述的层叠结构体的制造方法(i)~(iv)的制造方法,得到在基板上形成的膜。另外,膜可以从基板上剥离而得到。
<层叠结构体>
本发明的层叠结构体具有多层,至少一层是上述的膜。
层叠结构体所具有的多个层中,作为上述膜以外的层,可以举出基板、阻挡层、光散射层等任意的层。
层叠的膜的形状没有特别限定,可以是片状、棒状等任意的形状。
(基板)
作为本发明的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出基板。
基板没有特别限制,可以是膜,从取出发出的光的观点出发,优选透明的基板。作为基板,例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物、玻璃等公知的基材。
例如,在层叠结构体中,可以在基板上设置上述膜。
图1是示意性地表示本实施方式的层叠结构体的结构的剖视图。第1层叠结构体1a在第一基板20和第二基板21之间设置有本实施方式的膜10。膜10由密封层22密封。
本发明的一个侧面是一种层叠结构体1a,该层叠结构体1a具有第一基板20、第二基板21、位于第一基板20和第二基板21之间的本实施方式的膜10、密封层22,其特征在于,所述密封层配置在所述膜10的不与所述第一基板20及第二基板21接触的面上。
(阻挡层)
作为本发明的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出阻挡层。从保护上述组合物不受外部气体的水蒸气和大气中的空气的影响的观点出发,可以含有阻挡层。
阻挡层没有特别限制,但从取出发出的光的观点出发,优选透明的阻挡层。作为阻挡层,例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物、玻璃膜等公知的阻挡层。
(光散射层)
作为本发明的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出光散射层。从有效利用入射光的观点出发,也可以包含光散射层。
光散射层没有特别限制,但从取出发出的光的观点出发,优选透明的层。作为光散射层,可以使用二氧化硅粒子等光散射粒子、增强扩散膜等公知的光散射层。
<发光装置>
本发明的发光装置可以通过将本发明的实施方式的组合物或层叠结构体与光源组合而得到。发光装置是通过将从光源发出的光照射到设置于后段的组合物或层叠结构体而使组合物或层叠结构体发光并取出光的装置。在上述发光装置中的层叠结构体所具有的多个层中,作为上述膜、基板、阻挡层、光散射层以外的层,可以举出光反射部件、亮度增强部、棱镜片、导光板、元素间的介质材料层等任意的层。
本发明的一个侧面是将棱镜片50、导光板60、上述第1层叠结构体1a和光源30按该顺序层叠而成的发光装置2。
(光源)
构成本发明的发光装置的光源没有特别限制,从使上述组合物或层叠结构体中的(1)成分发光的观点出发,优选具有600nm以下的发光波长的光源。作为光源,例如可以使用蓝色发光二极管等发光二极管(LED)、激光器、EL等公知的光源。
(光反射部件)
作为构成本发明的发光装置的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出光反射部件。从向上述组成物或层叠结构体照射光源的光的观点出发,可以含有光反射部件。光反射部件没有特别限制,但也可以是反射膜。
作为反射膜,例如可以使用反射镜、反射粒子膜、反射金属膜或反射体等公知的反射膜。
(亮度增强部)
作为构成本发明的发光装置的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出亮度增强部。从将光的一部分朝向光被传送的方向反射回去的观点出发,也可以包含亮度增强部。
(棱镜片)
作为构成本发明的发光装置的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以列举棱镜片。棱镜片代表性地具有基材部和棱镜部。另外,基材部也可以根据邻接的部件而省略。棱镜片可以经由任意适当的粘接层(例如,粘接剂层、粘合剂层)贴合于邻接的部件。棱镜片是将向与观看侧相反的一侧(背面侧)凸出的多个单位棱镜并列而构成的。通过将棱镜片的凸部朝向背面侧配置,透过棱镜片的光容易聚光。另外,如果将棱镜片的凸部朝向背面侧配置,则与将凸部朝向观看侧配置的情况相比,不入射到棱镜片而反射的光少,能够得到亮度高的显示器。
(导光板)
作为构成本发明的发光装置的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出导光板。作为导光板,例如可以使用在背面侧形成有透镜图案的导光板以使来自横向的光能够向厚度方向偏转、在背面侧和/或观看侧形成有棱镜形状等的导光板等任意适当的导光板。
(元素间的介质材料层)
作为构成本发明的发光装置的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出在邻接的元素(层)间的光路上由1个以上的介质材料构成的层(元素间的介质材料层)。
对元素间的介质材料层中所含的1个以上的介质没有特别限制,包括真空、空气、气体、光学材料、粘接剂、光学粘接剂、玻璃、聚合物、固体、液体、凝胶、固化材料、光学结合材料、折射率匹配或折射率不匹配材料、梯度折射率材料、包覆或抗包覆材料、间隔物、硅胶、亮度强化材料、散射或扩散材料、反射或抗反射材料、波长选择性材料、波长选择性抗反射材料、滤色器、或上述技术领域中已知的合适的介质。
作为本发明的发光装置的具体例,例如可以举出具备EL显示器或液晶显示器用的波长转换材料的发光装置。
作为发光装置,可以列举出将本发明的实施方式的组合物成型,配置在作为光源的蓝色发光二极管的后段,将蓝色光转换为绿色光或红色光而发出白色光的照明,具体而言,可以列举出(E1)~(E4)的实施方式。
(E1)将本发明的组合物放入玻璃管等中进行密封,将其以沿着导光板的端面(侧面)的方式配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间,将蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源(边缘型背光源)。
(E2)将本发明的组合物片材化,用2张阻挡膜将其夹持密封成膜,将其设置在导光板上,将从置于导光板的端面(侧面)的蓝色发光二极管通过导光板照射到上述片材上的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源(表面贴装型背光源)。
(E3)将本发明的组合物分散在树脂等中,设置在蓝色发光二极管的发光部附近,将照射的蓝色的光转换为绿色光或红色光的背光源(芯片封装型背光源)。
(E4)将本发明的组合物分散于抗蚀剂中,设置于滤色器上,将从光源照射的蓝色的光转换为绿色光或红色光的背光源。
<显示器>
如图2所示,本实施方式的显示器3从观看侧依次具备液晶面板40和上述的发光装置2。发光装置2具备第2层叠构造体1b和光源30。第2层叠结构体1b是上述第1层叠结构体1a上还具备棱镜片50和导光板60的层叠结构体。显示器还可以具备任意适当的其他部件。
本发明的一个侧面是液晶面板40、棱镜片50、导光板60、上述第1层叠结构体1a和光源30依次层叠而成的液晶显示器3。
(液晶面板)
上述液晶面板代表性地具备液晶单元、配置在上述液晶单元的观看侧的观看侧偏振板、和配置在上述液晶单元的背面侧的背面侧偏振板。观看侧偏振板及背面侧偏振板能够以各自的吸收轴实质上正交或平行的方式配置。
(液晶单元)
液晶单元具有一对基板和夹持在所述基板之间的作为显示介质的液晶层。在一般的结构中,在一个基板上设置有滤色器和黑矩阵,在另一个基板上设置有控制液晶的光电特性的开关元件、向该开关元件提供栅极信号的扫描线和提供源极信号的信号线、像素电极和对电极。上述基板的间隔(单元间隙)可以通过间隔物等进行控制。在上述基板的与液晶层接触的一侧,例如可以设置由聚酰亚胺构成的取向膜等。
(偏振板)
偏振板代表性地具有偏振片和配置在偏振片的两侧的保护层。偏振片代表性的是吸收型偏振片。
作为上述偏振片,可以使用任意适当的偏振片。例如,可以举出在聚乙烯醇系膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等亲水性高分子膜上吸附碘或二色性染料等二色性物质并单轴拉伸而成的膜、聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向膜等。其中,在聚乙烯醇系膜上吸附碘等二色性物质并进行单轴拉伸而得到的偏振片的偏光二色性比高,是特别优选的。
作为本发明的组合物的用途,例如可以举出发光二极管(LED)用的波长转换材料。
<LED>
本发明的组合物可以用作例如LED的发光层的材料。
作为含有本发明的组合物的LED,例如可以举出如下方式:混合本发明的组合物和ZnS等导电性粒子,层叠为膜状,在一面层叠n型传输层,在另一面层叠p型传输层,通过流通电流,在接合面的组合物中所含的(1)成分和(2)成分的粒子中,p型半导体的空穴和n型半导体的电子将电荷抵消,由此进行发光。
<太阳能电池>
本发明的组合物可以用作太阳能电池的活性层中所含的电子传输性材料。
作为上述太阳能电池,对构成没有特别限定,例如可以举出依次具有氟掺杂的氧化锡(FTO)基板、氧化钛致密层、多孔氧化铝层、含有本发明的组合物的活性层、2,2’,7,7’-四(N,N’-二对甲氧基苯胺)-9,9’-螺二芴(Spiro-MeOTAD)等空穴传输层和银(Ag)电极的太阳能电池。
氧化钛致密层具有电子传输功能、抑制FTO的粗糙度的效果、以及抑制反向电子移动的功能。
多孔氧化铝层具有提高光吸收效率的功能。
活性层中所含的本发明的组合物具有电荷分离和电子传输的功能。
<层叠结构体的制造方法>
作为层叠结构体的制造方法,例如可以举出下述的制造方法(i)、(ii)、(iii)、(iv)。
制造方法(i)是包含以下工序的层叠结构体的制造方法:将(1)成分、(2)成分、(3)成分和(4’)成分混合的工序、将得到的混合物涂布在基板上的工序、除去溶剂的工序。
制造方法(ii)是包含以下工序的层叠结构体的制造方法:将(1)成分、(2)成分和溶解于溶剂的聚合物混合的工序、将得到的混合物涂布到基板上的工序、除去溶剂的工序。
制造方法(iii)是包含以下工序的层叠结构体的制造方法:将含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分的组合物贴合在基板上的工序,其中,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上。
制造方法(iv)是包含以下工序的制造方法:将(1)成分、(2)成分和聚合性化合物混合的工序、将得到的混合物涂布在基板上的工序、使聚合性化合物聚合的工序。
上述(i)的制造方法中所含的混合工序和除去溶剂的工序、上述(ii)的制造方法中所含的混合工序和除去溶剂的工序以及上述(iv)的制造方法中所含的混合工序和使聚合性化合物聚合的工序可以分别是与已经说明的、含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分的组合物的制造方法(其中,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上)中所含的工序相同的工序。
对(i)、(ii)和(iv)的制造方法中所含的涂布在基板上的工序没有特别限制,可以使用凹版涂布法、棒涂布法、印刷法、喷涂法、旋涂法、浸渍法、模涂法等公知的涂布、涂覆方法。
在(iii)的制造方法中所包含的贴合于基板的工序中,可以使用任意的粘接剂。
粘接剂只要是不溶解(1)成分及(2)成分的化合物的物质即可,没有特别限制,可以使用公知的粘接剂。
层叠结构体的制造方法也可以包括在(i)~(iv)中得到的层叠结构体上,进一步贴合任意的膜的工序。
作为贴合的任意膜,例如可以举出反射膜、扩散膜。
在贴合膜的工序中,可以使用任意的粘接剂。
上述粘接剂只要是不溶解(1)成分和(2)成分的化合物的物质即可,没有特别限制,可以使用公知的粘接剂。
<发光装置的制造方法>
例如,可以举出包括在上述光源和从光源开始的后段的光路上设置上述组合物或层叠结构体的工序的制造方法。
另外,本发明的技术范围不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内可以追加各种变更。
实施例
以下,基于实施例和比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
《钙钛矿化合物的浓度测定》
实施例1~12和比较例1~5中得到的组合物中的钙钛矿化合物的浓度通过下述方法测定。
首先,在通过再分散得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液中,添加N,N-二甲基甲酰胺,由此溶解钙钛矿化合物。
然后,使用ICP-MS(PerkinElmer公司制,ELAN DRCII)和离子色谱仪(ThermoFisher Scientific公司制,Integrion)进行测定。
《量子产率及吸收率的测定》
使用绝对PL量子产率测定装置(滨松光子学(Hamamatsu Photonics)株式会社制,C9920-02),在激发光450nm、室温、大气下测定实施例1~12和比较例1~5中得到的组合物的量子产率和吸收率。
《(2)成分的平均粒径的测定》
实施例中使用的(2)成分的平均粒径是将使用散射式粒度分布测定装置(激光衍射、MT 3300、Microtracbel公司制)测定粒度分布时的d50的粒径作为平均粒径。
氧化铝(AA-02,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为0.2μm。
氧化铝(AA-3、α-氧化铝、住友化学株式会社制)的平均粒径为3.4μm。
氧化铝(AA-18,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为20.3μm。
氧化锌(ZnO,高纯度化学公司制)的平均粒径为1μm。
氧化铌(Nb2O5,高纯度化学公司制)的平均粒径为1μm。
氧化铝(AKP-53,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为0.18μm。
氧化铝(AKP-3000,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为0.7μm。
氧化铝(AKP-30,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为0.27μm。
氧化铝(AKP-50,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为0.2μm。
氧化铝(KC-501,γ-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为1.5μm。
氧化铝(AKP-G15,γ-氧化铝,住友化学株式会社制)的平均粒径为0.015μm。
《(2)成分的堆积密度的测定》
实施例中使用的(2)成分的堆积密度(振实)使用振实堆积密度(JIS R 9301-2-3,1999)的方法进行测定。
氧化铝(AA-3、α-氧化铝、住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为1.5g/cm3。
氧化铝(AA-18,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为2.4g/cm3。
氧化铝(AKP-53,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为1.4g/cm3。
氧化铝(AKP-3000,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为0.8g/cm3。
氧化铝(AKP-30,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为1.3g/cm3。
氧化铝(AKP-50,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为1.3g/cm3。
氧化铝(KC-501,γ-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为0.3g/cm3。
氧化铝(AKP-G15,γ-氧化铝,住友化学株式会社制)的堆积密度(振实)为0.19g/cm3。
《(2)成分的比表面积的测定》
实施例中使用的(2)成分的比表面积使用比表面积测定装置(Macsorb、mountech制),通过氮气吸附法测定BET比表面积。
氧化铝(AA-02,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为7.5m2/g。
氧化铝(AA-3、α-氧化铝、住友化学株式会社制)的BET比表面积为0.5m2/g。
氧化铝(AA-18,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为0.1m2/g。
氧化锌(ZnO,高纯度化学公司制)的BET比表面积为4.7m2/g。
氧化铌(Nb2O5,高纯度化学公司制)的BET比表面积为6.3m2/g。
氧化铝(AKP-53,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为11.7m2/g。
氧化铝(AKP-3000,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为4.5m2/g。
氧化铝(AKP-30,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为6.7m2/g。
氧化铝(AKP-50,α-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为10.3m2/g。
氧化铝(KC-501,γ-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为200m2/g。
氧化铝(AKP-G15,γ-氧化铝,住友化学株式会社制)的BET比表面积为164m2/g。
《(2)成分的晶体结构》
使用X射线衍射(XRD、Cu Kα射线、X’pert PRO MPD,思百吉公司制)测定X射线衍射图,由此鉴定实施例中使用的(2)成分的晶体结构。
氧化铝(AA-02、α-氧化铝、住友化学株式会社制)、氧化铝(AA-3、α-氧化铝、住友化学株式会社制)、氧化铝(AA-18、α-氧化铝、住友化学株式会社制)、氧化铝(AKP-53、α-氧化铝、住友化学株式会社制)、氧化铝(AKP-3000、α-氧化铝、住友化学株式会社制)、氧化铝(AKP-30、α-氧化铝、住友化学株式会社制)、氧化铝(AKP-50、α-氧化铝、住友化学株式会社制)在2θ=35°、43°及57°的位置具有峰,确认是结晶性α-氧化铝。
氧化锌(ZnO,高纯度化学公司制)在2θ=32°、34°及36°的位置具有峰,确认是结晶性氧化锌。
氧化铌(Nb2O5,高纯度化学公司制)在2θ=27°、28°及37°的位置具有峰,确认是结晶性氧化铌。
《(1)成分的平均费雷特直径的测定》
使用透射型电子显微镜(日本电子株式会社制,JEM-2200FS)观察钙钛矿化合物。作为观察用试样,使用从含有钙钛矿化合物的分散液组合物将钙钛矿化合物采集到带支持膜的网格中而得到的试样。对于该试样,将加速电压设为200kV进行观察。
平均费雷特直径采用20个钙钛矿化合物的粒子(一次粒子)的费雷特直径的平均值。
(组合物的合成)
[实施例1]
将0.814g碳酸铯、40mL 1-十八碳烯溶剂和2.5mL油酸混合。用磁力搅拌器进行搅拌,边通氮气边在150℃下加热1小时,配制碳酸铯溶液1。
将0.276g溴化铅(PbBr2)与20mL 1-十八碳烯溶剂混合。用磁力搅拌器搅拌,边通氮气边在120℃的温度下加热1小时后,添加2mL油酸和2mL油胺,制备溴化铅分散液。
将溴化铅分散液升温至160℃的温度后,添加1.6mL上述碳酸铯溶液1。添加后,通过将反应容器浸渍于冰水中,降温至室温,得到分散液。
接着,将分散液以10000rpm离心分离5分钟,分离沉淀物,由此得到钙钛矿化合物沉淀物。使钙钛矿化合物分散在5mL甲苯中后,分取500μL分散液,再分散在4.5mL甲苯中,由此,得到含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液。
通过ICP-MS和离子色谱仪测定的钙钛矿化合物的浓度为1500ppm(μg/g)。
用X射线衍射测定装置(XRD、Cu Kα射线、X’pert PRO MPD、思百吉公司制)测定使溶剂自然干燥而回收的化合物的X射线衍射图,结果在2θ=14°的位置具有来源于(hkl)=(001)的峰,可确认具有三维的钙钛矿型晶体结构。
用TEM观察的钙钛矿化合物的平均费雷特直径为11nm。
接着,以相对于甲基丙烯酸树脂和甲苯的总质量,甲基丙烯酸树脂(PMMA,住友化学公司制,Sumipex·甲基丙烯酸树脂,MH,分子量约12万,比重1.2g/ml)为16.5质量%的方式混合甲基丙烯酸树脂和甲苯,然后在60℃中加热3小时,得到溶解有聚合物的溶液。
将溶解有上述聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AA-02、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液在玻璃皿中混合,然后自然干燥,由此,得到含有5wt%的α-氧化铝(AA-02)、500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为34%,吸收率为0.243。
[实施例2]
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AA-3、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,得到含有5wt%的α-氧化铝(AA-3)、500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为37%,吸收率为0.193。
[实施例3]
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AA-18、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,得到含有5wt%的α-氧化铝(AA-18)和500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为32%,吸收率为0.168。
[实施例4]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。
在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AA-02、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g含有上述钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液在玻璃皿中混合,然后自然干燥,得到含有5wt%的α-氧化铝(AA-02)和500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为59%,吸收率为0.287。
[实施例5]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。
在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AA-3、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g含有上述钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液在玻璃皿中混合,然后自然干燥,得到含有5wt%的α-氧化铝(AA-3)和500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为58%、吸收率为0.256。
[实施例6]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。
得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AA-18、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g含有上述钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液在玻璃皿中混合,然后自然干燥,得到含有5wt%的α-氧化铝(AA-18)和500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为55%,吸收率为0.22。
[实施例7]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。
在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化锌(ZnO,高纯度化学公司制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g含有上述钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液在玻璃皿中混合,然后自然干燥,得到含有5wt%氧化锌和500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,用量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为49%、吸收率为0.279。
[实施例8]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。
在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铌(Nb2O5,高纯度化学公司制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g含有上述钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液在玻璃皿中混合,然后自然干燥,由此得到含有5wt%氧化锌和500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为67%、吸收率为0.378。
[实施例9]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到5.1mL的含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。对上述分散液在25℃、80%的湿度条件下,一边用搅拌器搅拌,一边实施1天的改性处理。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AKP-53、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.96g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.032g实施了上述改性处理的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有5wt%的α-氧化铝(AKP-53)和300ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×100μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为78%、吸收率为0.149。
[实施例10]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到5.1mL的含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。对上述分散液,在25℃、80%的湿度条件下,一边用搅拌器搅拌,一边实施1天的改性处理。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AKP-3000、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.96g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.032g实施了上述改性处理的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有5wt%的α-氧化铝(AKP-3000)和300ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×100μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为71%,吸收率为0.265。
[实施例11]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到5.1mL的含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。对上述分散液,在25℃、80%的湿度条件下,一边用搅拌器搅拌,一边实施1天的改性处理。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AKP-30、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.96g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.032g实施了上述改性处理的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有5wt%的α-氧化铝(AKP-30)和300ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×100μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为71%,吸收率为0.206。
[实施例12]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到5.1mL的含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。对上述分散液,在25℃、80%的湿度条件下,一边用搅拌器搅拌,一边实施1天的改性处理。
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AKP-50、α-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.96g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.032g实施了上述改性处理的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有5wt%的α-氧化铝(AKP-50)和300ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×100μm后,用量子产率测定装置测定量子产率和吸收率,结果量子产率为72%,吸收率为0.222。
[比较例1]
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液0.48g和在实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液0.027g在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有500ppm(μg/g)钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为26%,吸收率为0.146。
[比较例2]
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(KC-501、γ-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有5wt%的γ-氧化铝和500ppm(μg/g)的钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为22%,吸收率为0.129。
[比较例3]
将在实施例1中得到的溶解有聚合物的溶液2.5g和氧化铝(AKP-G15、γ-氧化铝、住友化学株式会社制)0.021g用搅拌器边搅拌边混合,得到分散有聚合物和结晶性无机微粒的分散液。
将0.48g分散有上述聚合物和结晶性无机微粒的分散液和0.027g实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液在玻璃皿中混合后,使其自然干燥,由此得到含有5wt%的γ-氧化铝和500ppm(μg/g)的钙钛矿化合物的组合物。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为16%,吸收率为0.115。
[比较例4]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×50μm后,用量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为43%,吸收率为0.145。
[比较例5]
将实施例1中得到的含有钙钛矿化合物和溶剂的分散液与聚硅氮烷(Durazane1500Slow Cure,默克高性能材料株式会社制)混合,得到5.1mL的含有钙钛矿化合物、溶剂和聚硅氮烷的分散液。在上述分散液中,摩尔比为Si/Pb=76。对所述分散液,在25℃、80%的湿度条件下,一边用搅拌器搅拌,一边实施1天的改性处理。
将得到的组合物切断成1cm×1cm×100μm后,通过量子产率测定装置测定量子产率及吸收率,结果量子产率为67%,吸收率为0.113。
以下的表1~3中记载了实施例1~12和比较例1~5的组合物的构成、结晶性无机微粒的平均粒径和BET比表面积。
表1
表2
表3
由上述结果可知,本发明的实施例1~12所涉及的组合物显示出量子产率提高。与此相对,在比较例1~5中,没有发现量子产率的提高。
[参考例1]
将实施例1~12中记载的组合物根据需要除去溶剂后,放入玻璃管等中密封,然后将其配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间,由此制造可以将蓝色发光二极管的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例2]
将实施例1~12中记载的组合物根据需要除去溶剂后,通过薄片化可以得到树脂组合物,通过将用2张阻隔膜夹持并密封该树脂组合物而成的膜设置在导光板上,制造可以将从置于导光板的端面(侧面)的蓝色发光二极管通过导光板照射到上述薄片的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例3]
将实施例1~12中记载的组合物根据需要除去溶剂后,通过设置在蓝色发光二极管的发光部附近,制造可以将照射的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例4]
将实施例1~12中记载的组合物根据需要除去溶剂,混合抗蚀剂后,除去溶剂,由此可以得到波长转换材料。通过将得到的波长转换材料配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间或作为光源的OLED的后段,制造能够将光源的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源。
[参考例5]
将实施例1~12中记载的组合物与ZnS等导电性粒子混合成膜,在一面层叠n型传输层,在另一面层叠p型传输层,由此得到LED。通过通入电流,p型半导体的空穴和n型半导体的电子在接合面的钙钛矿化合物中抵消电荷,由此能够使其发光。
[参考例6]
在氟掺杂的氧化锡(FTO)基板的表面上层叠氧化钛致密层,在其上层叠多孔氧化铝层,在其上层叠实施例1~12中记载的组合物,除去溶剂后,在其上层叠2,2,7,7-四(N,N-二对甲氧基苯胺)-9,9-螺二芴(Spiro-OMeTAD)等空穴传输层,在其上层叠银(Ag)层,制作太阳能电池。
[参考例7]
将实施例1~12中记载的组合物与树脂混合后,通过除去溶剂进行成型,可以得到含有本发明的组合物的树脂组合物,通过将其设置在蓝色发光二极管的后段,制造将从蓝色发光二极管照射到上述树脂成型体的蓝色光转换为绿色光或红色光而发出白色光的激光二极管照明。
[产业上的可利用性]
根据本发明,可以提供含有钙钛矿化合物的量子产率高的组合物。进而,使用上述组合物,可以提供膜、层叠结构体及显示器。
Claims (23)
1.一种具有发光性的组合物,含有下述(1)成分和下述(2)成分;
(1)成分:以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物,
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的6面体的各顶点的成分,是1价的阳离子,
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的8面体的各顶点的成分,是选自由卤化物离子和硫氰酸根离子构成的组中的至少1种阴离子,
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的6面体和将X配置在顶点的8面体的中心的成分,是金属离子,
(2)成分:比表面积为0.01m2/g以上70m2/g以下的无机微粒。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述(1)成分与所述(2)成分的重量比(1)/(2)为0.01以上0.1以下。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述无机微粒的比表面积为0.1m2/g以上30m2/g以下。
4.根据权利要求3所述的组合物,其中,所述无机微粒的比表面积为0.4m2/g以上10m2/g以下。
5.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述无机微粒的平均粒径为100nm以上100μm以下。
6.根据权利要求5所述的组合物,其中,所述无机微粒的平均粒径为150nm以上30μm以下。
7.根据权利要求6所述的组合物,其中,所述无机微粒的平均粒径为170nm以上5μm以下。
8.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述(2)成分是氧化物无机微粒。
9.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述(2)成分为结晶性无机微粒。
10.根据权利要求8所述的组合物,其中,所述氧化物是选自由氧化铝、氧化锌和氧化铌构成的群中的至少一种。
11.根据权利要求8所述的组合物,其中,所述氧化物是选自由氧化铝和氧化铌构成的群中的至少一种。
12.根据权利要求8所述的组合物,其中,所述氧化物为氧化铌。
13.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述(1)成分是具有三维结构的钙钛矿化合物。
14.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述(1)成分是含有铯离子作为A成分的钙钛矿化合物。
15.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,还含有选自由下述(3)成分和下述(4)成分构成的群中的至少1种;
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物或其聚合物。
16.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,还含有下述(4’)成分;(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于所述组合物的总质量为90质量%以上;
(4’)成分:聚合物。
17.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,还含有下述(5)成分;
(5)成分:选自由氨、胺和羧酸以及它们的盐或离子构成的群中的至少1种。
18.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,还含有下述(6)成分;
(6)成分:硅氮烷或其改性体。
19.根据权利要求18所述的组合物,其中,所述(6)成分为聚硅氮烷或其改性体。
20.一种膜,其由权利要求16所述的组合物形成。
21.一种层叠结构体,其包含权利要求20所述的膜。
22.一种发光装置,其具备权利要求21所述的层叠结构体。
23.一种显示器,其具备权利要求21所述的层叠结构体。
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