CN113214819A - 量子点、包含其的量子点分散体、固化性组合物、固化膜及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供量子点、包含其的量子点分散体、固化性组合物、固化膜及图像显示装置,本发明的量子点在表面上具有配体层、且上述配体层包含特定结构的有机配体的组合,从而不仅表现出优异的光特性、分散性、密合性以及涂膜硬度,而且能够抑制释气产生,由此能够在滤色器、光转换片等多种多样的量子点应用领域中有效使用而实现可靠性优异的图像显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及量子点、包含其的量子点分散体及固化性组合物,更详细而言,涉及能够确保优异的光特性、分散性、密合性以及涂膜硬度的量子点、包含其的量子点分散体及固化性组合物。
背景技术
量子点是纳米大小的半导体纳米结晶,具有能带隙(Bandgap,Eg)随大小和模样发生变化的特征。这样的量子点仅利用量子限制(quantum confinement)效应来调节量子点的大小就能够调节发光波长,且能够表现出优异的色纯度和高光致发光(photoluminescence,PL)效率,因而不仅在显示器领域,在照明用光源、太阳能电池、半导体激光/光扩大器、生物成像等领域也受到大量关注。
从能够大量生产具有优异的光学特性的量子点的观点出发,量子点主要通过湿式化学工序来制造。湿式化学工序是将前体物质加入有机溶剂中而使粒子生长的方法。在通过这样的湿式化学工序来制造量子点的情况下,为了防止量子点的凝集且将量子点的粒子大小控制至纳米水平,会使用有机配体。作为这样的有机配体,一般使用油酸[参照韩国注册专利第10-1447238号]。
但是,这样的量子点容易因空气中的氧而发生氧化。因此,要求开发能够充分确保氧化稳定性而发挥优异的光特性的量子点。
另外,在利用量子点形成分散体或涂膜的情况下,需要能够增加分散体的分散性、提高涂膜的密合性和硬度、且抑制释气(outgas)产生的方案。
发明内容
所要解决的课题
本发明的一个目的在于,提供能够确保优异的光特性、分散性、密合性以及涂膜硬度的量子点。
本发明的另一目的在于,提供包含上述量子点的量子点分散体。
本发明的又一目的在于,提供包含上述量子点分散体的固化性组合物。
本发明的又一目的在于,提供利用上述固化性组合物形成的固化膜。
本发明的又一目的在于,提供包含上述固化膜的图像显示装置。
解决课题的方法
一方面,本发明提供一种量子点,其在表面上具有配体层,
上述配体层包含以下化学式1所表示的化合物、以及以下化学式2和3所表示的化合物中的一种以上。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
上述式中,
A为C1-C30的烷基、C3-C30的环烷基、芳基、C2-C30的烯基、C2-C30的炔基、C2-C31的烷基酯基、硫醚基、硫酯基、甲硅烷基或甲硅烷基酯基,
R1不存在、或者为C1-C30的亚烷基、C1-C30的亚烷基氧基、聚亚烷基二醇基或C2-C31的亚烷基酯基,
B和E各自独立地不存在、或者为O、S或NR,
D为O、S或NR,
R2为C1-C30的亚烷基、C1-C30的亚烷基氧基或聚亚烷基二醇基,
X为硫醇基、羧基或胺基,
R为氢或C1-C6的烷基,
R3和R5各自独立地为氢或甲基,
R4为C1-C30的亚烷基、C2-C30的亚烯基、C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、C1-C30的亚烷基氧基、亚芳基或亚芳基烷基,
R6不存在、或者为C1-C30的亚烷基,
R7为C1-C30的亚烷基、C2-C30的亚烯基、C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、C1-C30的亚烷基氧基、C2-C31的亚烷基酯基、亚芳基或亚芳基烷基,
n和m各自独立地为0~100的整数。
本发明的一实施方式中,R1和R2中的至少任一个可以为聚亚烷基二醇基。
本发明的一实施方式中,A可以为C1-C30的烷基或C2-C30的烯基,R1可以为聚亚烷基二醇基,B和E各自独立地可以不存在、或者为O、S或NR,D可以为O,R2可以为C1-C30的亚烷基,X可以为硫醇基,R可以为氢或C1-C6的烷基。
本发明的一实施方式中,R5可以为氢或甲基,R6可以不存在,R7可以为C1-C30的亚烷基,m可以为1~10的整数。
本发明的一实施方式中,上述化学式1所表示的化合物可以为以下化学式1-1~1-23中任一者所表示的化合物。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
[化学式1-9]
[化学式1-10]
[化学式1-11]
[化学式1-12]
[化学式1-13]
[化学式1-14]
[化学式1-15]
[化学式1-16]
[化学式1-17]
[化学式1-18]
[化学式1-19]
[化学式1-20]
[化学式1-21]
[化学式1-22]
[化学式1-23]
本发明的一实施方式中,上述化学式2所表示的化合物可以为以下化学式2-1~2-42中的任一者所表示的化合物。
[化学式2-1]
[化学式2-2]
[化学式2-3]
[化学式2-4]
[化学式2-5]
[化学式2-6]
[化学式2-7]
[化学式2-8]
[化学式2-9]
[化学式2-10]
[化学式2-11]
[化学式2-12]
[化学式2-13]
[化学式2-14]
[化学式2-15]
[化学式2-16]
[化学式2-17]
[化学式2-18]
[化学式2-19]
[化学式2-20]
[化学式2-21]
[化学式2-22]
[化学式2-23]
[化学式2-24]
[化学式2-25]
[化学式2-26]
[化学式2-27]
[化学式2-28]
[化学式2-29]
[化学式2-30]
[化学式2-31]
[化学式2-32]
[化学式2-33]
[化学式2-34]
[化学式2-35]
[化学式2-36]
[化学式2-37]
[化学式2-38]
[化学式2-39]
[化学式2-40]
[化学式2-41]
[化学式2-42]
本发明的一实施方式中,上述化学式3所表示的化合物可以为以下化学式3-1~3-19中的任一者所表示的化合物。
[化学式3-1]
[化学式3-2]
[化学式3-3]
[化学式3-4]
[化学式3-5]
[化学式3-6]
[化学式3-7]
[化学式3-8]
[化学式3-9]
[化学式3-10]
[化学式3-11]
[化学式3-12]
[化学式3-13]
[化学式3-14]
[化学式3-15]
[化学式3-16]
[化学式3-17]
[化学式3-18]
[化学式3-19]
另一方面,本发明提供包含上述量子点、以及固化性单体和溶剂中的一种以上的量子点分散体。
本发明的一实施方式的量子点分散体可以进一步包含阻聚剂。
又另一方面,本发明提供包含上述量子点分散体的固化性组合物。
本发明的一实施方式的固化性组合物可以为无溶剂型光转换油墨组合物。
又另一方面,本发明提供利用上述固化性组合物形成的固化膜。
又另一方面,本发明提供包含上述固化膜的图像显示装置。
发明效果
本发明的量子点充分确保氧化稳定性而表现出优异的光特性。另外,本发明的量子点在应用于分散体或涂膜时不仅能够增加分散体的分散性且提高涂膜的密合性和硬度,而且能够抑制释气产生。因此,本发明的量子点能够在滤色器、光转换片等多种多样的量子点应用领域中有效使用,从而实现可靠性优异的图像显示装置。
具体实施方式
以下,更加详细地说明本发明。
本发明的一实施方式涉及一种量子点,其在表面上具有配体层,上述配体层包含特定结构的有机配体的组合。
本发明的一实施方式中,上述量子点在表面上具有包含以下化学式1所表示的化合物、以及以下化学式2和3所表示的化合物中的一种以上的配体层。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
上述式中,
A为C1-C30的烷基、C3-C30的环烷基、芳基、C2-C30的烯基、C2-C30的炔基、C2-C31的烷基酯基、硫醚基、硫酯基、甲硅烷基或甲硅烷基酯基,
R1不存在、或者为C1-C30的亚烷基、C1-C30的亚烷基氧基、聚亚烷基二醇基或C2-C31的亚烷基酯基,
B和E各自独立地不存在、或者为O、S或NR,
D为O、S或NR,
R2为C1-C30的亚烷基、C1-C30的亚烷基氧基或聚亚烷基二醇基,
X为硫醇基、羧基或胺基,
R为氢或C1-C6的烷基,
R3和R5各自独立地为氢或甲基,
R4为C1-C30的亚烷基、C2-C30的亚烯基、C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、C1-C30的亚烷基氧基、亚芳基或亚芳基烷基,
R6不存在、或者为C1-C30的亚烷基,
R7为C1-C30的亚烷基、C2-C30的亚烯基、C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、C1-C30的亚烷基氧基、C2-C31的亚烷基酯基、亚芳基或亚芳基烷基,
n和m各自独立地为0~100的整数。
本说明书中所使用的C1-C30的烷基是指由碳原子数1~30个构成的直链状或支链状的1价烃基,例如,包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、正癸基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的C3-C30的环烷基是指由碳原子数3~30个构成的单环或稠环状的1价烃基,例如,包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的芳基包括1价的芳香族基团和杂芳香族基团以及它们被部分还原的衍生物。上述芳香族基团为5元~15元的单环或稠环状,杂芳香族基团是指包含一个以上氧、硫或氮的芳香族基团。作为代表性的芳基的例子,有苯基、萘基、吡啶基(pyridinyl)、呋喃基(furanyl)、噻吩基(thiophenyl)、吲哚基(indolyl)、喹啉基(quinolinyl)、咪唑啉基(imidazolinyl)、唑基(oxazolyl)、噻唑基(thiazolyl)、四氢萘基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的C2-C30的烯基是指具有一个以上的碳-碳双键的由碳原子数2~30个构成的直链状或支链状的不饱和烃基,包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的C2-C30的炔基是指具有一个以上的碳-碳三键的由碳原子数2~30个构成的直链状或支链状的不饱和烃基,包括乙炔基、丙炔基、丁炔基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的烷基酯基表示化学式-C(=O)ORa或-OC(=O)Ra的基团(此时,Ra为C1-C30的烷基),包括甲氧基羰基、乙氧基羰基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的硫醚基表示化学式-SRa的基团(此时,Ra为C1-C30的烷基或芳基),包括甲基硫基、乙基硫基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的硫酯基表示化学式-C(=O)SRa或-SC(=O)Ra的基团(此时,Ra为C1-C30的烷基或芳基)。
本说明书中所使用的甲硅烷基表示化学式-SiRb(Rc)(Rd)的基团(此时,Rb、Rc和Rd各自独立地为C1-C30的烷基、C1-C30的烷氧基、羟基或芳基)。
本说明书中所使用的甲硅烷基酯基表示化学式-C(=O)OSiRb(Rc)(Rd)或-OC(=O)SiRb(Rc)(Rd)的基团(此时,Rb、Rc和Rd各自独立地为C1-C30的烷基、C1-C30的烷氧基、羟基或芳基)。
本说明书中所使用的C1-C30的亚烷基是指由碳原子数1~30个构成的直链状或支链状的2价烃基,例如,包括亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚叔丁基、亚仲丁基、亚正戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚叔戊基、亚正己基、1-甲基亚戊基、2-甲基亚戊基、4-甲基-2-亚戊基、3,3-二甲基亚丁基、2-乙基亚丁基、亚正庚基、1-甲基亚己基、亚正辛基、亚叔辛基、1-甲基亚庚基、2-乙基亚己基、2-丙基亚戊基、亚正壬基、2,2-二甲基亚庚基、亚正癸基等,但不限定由此。
本说明书中所使用的C1-C30的亚烷基氧基是指直链状或支链状的2价烃基中链碳中的一个以上被氧取代而成的官能团,由碳原子数1~30个构成。作为亚烷基氧基的具体例,包括亚乙基氧基、亚丙基氧基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的聚亚烷基二醇基是由碳原子数1~6个构成的亚烷基二醇基缩合而形成的基团,表示具有由碳原子数1~6个构成的亚烷基氧基单元发生重复的结构的官能团。例如,可以由碳原子数2~300个构成。作为聚亚烷基二醇基的具体例,包括聚乙二醇基、聚丙二醇基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的亚烷基酯基表示化学式-C(=O)ORe-、-OC(=O)Re-、-RfOC(=O)Re-或-RfC(=O)ORe-的基团(此时,Re和Rf各自独立地为C1-C30的亚烷基)。
本说明书中所使用的C1-C6的烷基是指由碳原子数1~6个构成的直链状或支链状的1价烃基,例如,包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基等,但不限定由此。
本说明书中所使用的C2-C30的亚烯基是指具有一个以上的碳-碳双键的由碳原子数2~30个构成的直链状或支链状的2价不饱和烃基,包括亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的C3-C30的亚环烷基是指由碳原子数3~30个构成的单环或稠环状的2价烃基。
本说明书中所使用的C3-C30的亚杂环烷基是指由碳原子数3~30个构成的单环或稠环状烃的环碳中的一个以上被氧、硫或氮取代的2价烃基。
本说明书中所使用的亚芳基包括2价的芳香族基团和杂芳香族基团以及它们被部分还原的衍生物。上述芳香族基团为5元~15元的单环或稠环状,杂芳香族基团是指包含一个以上氧、硫或氮的芳香族基团。作为代表性的亚芳基的例子,有亚苯基、亚萘基、亚吡啶基(pyridinylene)、亚呋喃基(furanylene)、亚噻吩基(thiophenylene)、亚吲哚基(indolylene)、亚喹啉基(quinolinylene)、亚咪唑啉基(imidazolinylene)、亚唑基(oxazolylene)、亚噻唑基(thiazolylene)、亚四氢萘基等,但不限定于此。
本说明书中所使用的亚芳基烷基是指亚芳基与亚烷基连结而形成的复合基团。即,亚芳基烷基是2价的芳香族基团和杂芳香族基团以及它们被部分还原的衍生物与亚烷基的碳连结而形成的复合基团,亚芳基与亚烷基的连结顺序可以彼此改变,其概念中也包括2个亚烷基与亚芳基两侧连结而成的结构。
本说明书中所使用的C1-C30的烷氧基是指由碳原子数1~30个构成的直链状或支链状的烷氧基,包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基等,但不限定于此。
上述各官能团的一个或其以上的氢可以被C1-C6的烷基、C2-C6的烯基、C2-C6的炔基、C3-C10的环烷基、C3-C10的杂环烷基、C3-C10的杂环烷氧基、C1-C6的卤代烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的硫代烷氧基、芳基、酰基、羟基、硫基(thio)、卤素、氨基、烷氧基羰基、羧基、氨基甲酰基、氰基、硝基等取代。
本发明的一实施方式中,上述化学式1所表示的化合物作为有机配体配位结合于量子点的表面而起到使量子点稳定化的作用,尤其能够提高分散性、降低量子点分散体的粘度、且抑制释气产生。
作为上述化学式1所表示的化合物,从分散性、低粘度和抑制释气产生特性方面考虑,优选R1和R2中的至少任一者为聚亚烷基二醇基。
作为上述化学式1所表示的化合物,从亮度特性方面考虑,A优选为C1-C30的烷基、C2-C30的烯基、C3-C30的环烷基、芳基、甲硅烷基或甲硅烷基酯基,特别优选为C1-C30的烷基或C2-C30的烯基。
作为上述化学式1所表示的化合物,从光特性方面考虑,优选X为硫醇基。
作为上述化学式1所表示的化合物,从分散性方面考虑,优选B和E各自独立地不存在、或者为O、S或NR。
特别是,作为上述化学式1所表示的化合物,从分散性、低粘度、抑制释气产生以及亮度特性方面考虑,优选:
A为C1-C30的烷基或C2-C30的烯基,
R1为聚亚烷基二醇基,
B和E各自独立地不存在、或者为O、S或NR,
D为O,
R2为C1-C30的亚烷基,
X为硫醇基,
R为氢或C1-C6的烷基。
本发明的一实施方式中,上述化学式2和3所表示的化合物作为有机配体配位结合于量子点的表面而起到使量子点稳定化的作用,尤其能够在涂膜工序中防止量子点发生氧化而维持高的光特性、且能够抑制释气产生。
作为上述化学式2和3所表示的化合物,从耐光性方面考虑,优选R4和R7各自独立地为C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、亚芳基或亚芳基烷基。
作为上述化学式2和3所表示的化合物,从抑制释气产生方面考虑,优选R4和R7各自独立地为C1-C30的亚烷基。
作为上述化学式2和3所表示的化合物,从低粘度特性方面考虑,优选n和m各自独立地为1~10的整数。
本发明的一实施方式中,从光特性、粒度变化率以及抑制释气产生特性方面考虑,可以将上述化学式3所表示的化合物与上述化学式1所表示的化合物一起组合使用。
特别是,作为上述化学式3所表示的化合物,从光特性、粒度变化率以及抑制释气产生特性方面考虑,优选:
R5为氢或甲基,
R6不存在,
R7为C1-C30的亚烷基,
m为1~10的整数。
本发明的一实施方式中,上述化学式1所表示的化合物可以为以下化学式1-1~1-23中的任一者所表示的化合物。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
[化学式1-9]
[化学式1-10]
[化学式1-11]
[化学式1-12]
[化学式1-13]
[化学式1-14]
[化学式1-15]
[化学式1-16]
[化学式1-17]
[化学式1-18]
[化学式1-19]
[化学式1-20]
[化学式1-21]
[化学式1-22]
[化学式1-23]
本发明的一实施方式中,上述化学式2所表示的化合物可以为以下化学式2-1~2-42中的任一者所表示的化合物。
[化学式2-1]
[化学式2-2]
[化学式2-3]
[化学式2-4]
[化学式2-5]
[化学式2-6]
[化学式2-7]
[化学式2-8]
[化学式2-9]
[化学式2-10]
[化学式2-11]
[化学式2-12]
[化学式2-13]
[化学式2-14]
[化学式2-15]
[化学式2-16]
[化学式2-17]
[化学式2-18]
[化学式2-19]
[化学式2-20]
[化学式2-21]
[化学式2-22]
[化学式2-23]
[化学式2-24]
[化学式2-25]
[化学式2-26]
[化学式2-27]
[化学式2-28]
[化学式2-29]
[化学式2-30]
[化学式2-31]
[化学式2-32]
[化学式2-33]
[化学式2-34]
[化学式2-35]
[化学式2-36]
[化学式2-37]
[化学式2-38]
[化学式2-39]
[化学式2-40]
[化学式2-41]
[化学式2-42]
本发明的一实施方式中,上述化学式3所表示的化合物可以为以下化学式3-1~3-19中的任一者所表示的化合物。
[化学式3-1]
[化学式3-2]
[化学式3-3]
[化学式3-4]
[化学式3-5]
[化学式3-6]
[化学式3-7]
[化学式3-8]
[化学式3-9]
[化学式3-10]
[化学式3-11]
[化学式3-12]
[化学式3-13]
[化学式3-14]
[化学式3-15]
[化学式3-16]
[化学式3-17]
[化学式3-18]
[化学式3-19]
本发明的一实施方式中,上述量子点可以指纳米大小的半导体物质。原子形成分子,分子构成所谓分子簇的小分子的集合体而形成纳米粒子,当这样的纳米粒子带有半导体特性时,称为量子点。如果上述量子点从外部获得能量而达到激发状态,则上述量子点会自发地释放相应能带间隙的能量。
本发明的一实施方式中,上述量子点可以为非镉系量子点。
上述非镉系量子点只要是能够通过光所带来的刺激而发光的量子点就没有特别限定。比如,可以选自由第II-VI族半导体化合物;第III-V族半导体化合物;第IV-VI族半导体化合物;第I-III-VI族半导体化合物;第II-III-VI族半导体化合物;第I-II-IV-VI族半导体化合物;第IV族元素或包含其的化合物;和它们的组合组成的组,它们可以单独使用或两种以上混合使用。
具体而言,上述第II-VI族半导体化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe和它们的混合物组成的组中的二元素化合物;选自由ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe和它们的混合物组成的组中的三元素化合物;以及选自由HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe和它们的混合物组成的组中的四元素化合物,但不限定于此。
上述第III-V族半导体化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb和它们的混合物组成的组中的二元素化合物;选自由GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP和它们的混合物组成的组中的三元素化合物;以及选自由GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb和它们的混合物组成的组中的四元素化合物,但不限定于此。
上述第IV-VI族半导体化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe和它们的混合物组成的组中的二元素化合物;选自由SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe和它们的混合物组成的组中的三元素化合物;以及选自由SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe和它们的混合物组成的组中的四元素化合物,但不限定于此。
上述第I-III-VI族半导体化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由CuInS、CuInSe、CuInTe、CuGaS、CuGaSe、CuGaTe、AgInS、AgInSe、AgInTe、AgGaS、AgGaSe、AgGaTe和它们的混合物组成的组中的三元素化合物;以及选自由CuInGaS、CuInGaSe、CuInSeS、CuGaSeS、AgInGaS和它们的混合物组成的组中的四元素化合物,但不限定于此。
上述第II-III-VI族半导体化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由ZnGaS、ZnAlS、ZnInS、ZnGaSe、ZnAlSe、ZnInSe、ZnGaTe、ZnAlTe、ZnInTe、ZnGaO、ZnAlO、ZnInO、HgGaS、HgAlS、HgInS、HgGaSe、HgAlSe、HgInSe、HgGaTe、HgAlTe、HgInTe、MgGaS、MgAlS、MgInS、MgGaSe、MgAlSe、MgInSe和它们的混合物组成的组中的三元素化合物,但不限定于此。
上述第I-II-IV-VI族半导体化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由CuZnSnSe、CuZnSnS和它们的混合物组成的组中的四元素化合物,但不限定于此。
虽不限定于此,但上述第IV族元素或包含其的化合物可以选自由以下化合物组成的组:选自由Si、Ge和它们的混合物组成的组中的元素;以及选自由SiC、SiGe和它们的混合物组成的组中的二元素化合物。
上述量子点可以为均质的(homogeneous)单一结构;核-壳(core-shell)结构、梯度(gradient)结构等之类的双重结构;或它们的混合结构。优选地,上述量子点可以具有包含核和覆盖核的壳的核-壳结构。
具体而言,上述核-壳的双重结构中,形成各个核和壳的物质可以由上述提及的彼此不同的半导体化合物构成。比如,上述核可以包含选自由GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb和AgInGaS组成的组中的一种以上,上述壳可以包含选自由ZnSe、ZnS和ZnTe组成的组中的一种以上,但不限定于此。
例如,核-壳结构的量子点可以举出InP/ZnS、InP/ZnSe、InP/GaP/ZnS、InP/ZnSe/ZnS、InP/ZnSeTe/ZnS和InP/MnSe/ZnS等。
上述量子点可以通过湿式化学工序(wet chemical process)、有机金属化学蒸镀工序(MOCVD,metal organic chemical vapor deposition)或分子束外延工序(MBE,molecular beam epitaxy)来合成,但不限定于此,优选通过湿式化学工序(wet chemicalprocess)来合成,这可以获得光特性更加优异的量子点。
上述湿式化学工序是在有机溶剂中加入前体物质而使粒子生长的方法。结晶生长时有机溶剂自然地配位于量子点结晶的表面而发挥分散剂的作用,从而控制结晶的生长,因而与有机金属化学蒸镀工序或分子束外延之类的气相蒸镀法相比,能够通过更加容易且廉价的工序来控制纳米粒子的大小生长,因此优选使用上述湿式化学工序来制造上述量子点。
在通过湿式化学工序来制造量子点的情况下,为了防止量子点的凝集且将量子点的粒子大小控制在纳米水平,使用有机配体。作为这样的有机配体,一般可以使用油酸。
本发明的一实施方式中,上述量子点的制造过程中所使用的油酸通过配体交换方法而被替换成上述化学式1所表示的化合物、以及化学式2和3所表示的化合物中的一种以上。
上述配体交换可以如下实施:在含有具有原来的有机配体、即油酸的量子点的分散液中,添加想要交换的有机配体、即上述化学式1所表示的化合物、以及化学式2和3所表示的化合物中的一种以上,然后将其在常温至200℃搅拌30分钟至3小时,从而获得结合有上述化学式1所表示的化合物、以及化学式2和3所表示的化合物中的一种以上的量子点。根据需要,可以进一步实施将结合有上述化学式1所表示的化合物、以及化学式2和3所表示的化合物中的一种以上的量子点分离并精制的过程。
<量子点分散体>
本发明的一实施方式涉及包含上述的量子点、以及固化性单体和溶剂中的一种以上的量子点分散体。
相对于量子点分散体整体100重量%,上述量子点的含量可以为10~95重量%,优选可以为20~80重量%。在上述量子点的含量处于上述范围内的情况下,发光特性和分散性优异。
上述固化性单体具有借助光或热的作用的反应性,作为量子点的分散介质而发挥作用。
例如,上述固化性单体可以举出单官能单体、二官能单体、其他多官能单体等,它们中,优选使用二官能单体。
上述单官能单体的种类没有特别限定,例如,可以举出丙烯酸壬基苯基卡必醇酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸-2-乙基己基卡必醇酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮等。
上述二官能单体的种类没有特别限定,例如,可以举出1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的双(丙烯酰氧基乙基)醚、3-甲基戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
上述多官能单体的种类没有特别限定,例如,可以举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(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、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
相对于量子点分散体整体100重量%,上述固化性单体的含量可以为5~90重量%,优选可以为20~80重量%。相对于量子点分散体整体100重量%,如果上述固化性单体的含量小于5重量%,则量子点的分散性可能下降,如果含量大于90重量%,则发光效率或颜色再现性可能降低。
上述溶剂没有特别限制,可以为本技术领域中通常使用的有机溶剂。
比如,作为上述溶剂,可以使用醚或酯系溶剂、脂肪族饱和烃系溶剂、卤代烃系溶剂、芳香族烃系溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂等。
具体而言,作为上述醚或酯系溶剂,可以举出丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单丙基醚乙酸酯、乙酸正戊酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯、甲氧基戊基乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、γ-丁内酯、丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚等。
作为上述脂肪族饱和烃系溶剂,可以举出己烷、戊烷、庚烷、环戊烷、环己烷、煤油(kerosene)等。
作为上述卤代烃系溶剂,可以举出氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷等。
作为上述芳香族烃系溶剂,可以举出苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、二氯苯等。
作为上述酮系溶剂,可以举出甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、甲基异丁基酮、环己酮等。
作为上述醇系溶剂,可以举出乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、甘油等。
上述溶剂可以单独使用或两种以上混合使用。
本发明的一实施方式中,实质上可以不包含上述溶剂。即,上述量子点分散体可以为无溶剂型。
在上述量子点分散体为溶剂型的情况下,相对于量子点分散体整体100重量%,上述溶剂的含量可以为5~90重量%,优选可以为20~80重量%。如果上述溶剂的含量处于上述范围内,则分散性和保管稳定性优异。
本发明的一实施方式的量子点分散体可以进一步包含阻聚剂以确保保管稳定性和分散稳定性。
作为上述阻聚剂,可以例举氢醌、甲基氢醌、叔丁基氢醌、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、苯醌、4,4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺伯铈盐、吩噻嗪、吩嗪、4-甲氧基萘酚、2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基、硝基苯、二甲基苯胺、三(N-羟基-N-亚硝基苯基胺根合-O,O')铝(tris(N-hydroxy-N-nitrosophenyl aminato-O,O')aluminium)或它们的组合,但不限定于此。
相对于量子点分散体整体100重量%,上述阻聚剂的含量可以为0.001~5重量%,优选可以为0.001~3重量%。相对于量子点分散体整体100重量%,如果上述阻聚剂的含量小于0.001重量%,则量子点分散体的保管稳定性和分散稳定性可能下降,如果含量大于5重量%,则固化性可能降低。
<固化性组合物>
本发明的一实施方式涉及包含上述量子点分散体的固化性组合物。
例如,上述固化性组合物可以为光转换油墨组合物、光转换树脂组合物或自发光感光性树脂组合物。
本发明的一实施方式中,上述光转换油墨组合物除了上述量子点分散体以外可以进一步包含光聚合性单体和光聚合引发剂。
上述光聚合性单体是能够通过光以及后述的光聚合引发剂的作用而聚合的化合物,可以与上述量子点分散体中所使用的固化性单体相同。
相对于上述光转换油墨组合物整体100重量%,上述光聚合性单体的含量可以为20~90重量%,优选可以为30~80重量%。在上述光聚合性单体的含量处于上述范围内的情况下,从像素部的强度或平滑性方面考虑是优选的。在上述光聚合性单体的含量小于上述范围的情况下,像素部的强度可能降低,在上述光聚合性单体的含量大于上述范围的情况下,平滑性可能降低,因此优选含量处于上述范围内。
上述光聚合引发剂只要能够使上述光聚合性单体聚合,则可以不特别限制其种类地使用。特别是,从聚合特性、引发效率、吸收波长、获取性、价格等观点出发,上述光聚合引发剂优选使用选自由苯乙酮系化合物、二苯甲酮系化合物、三嗪系化合物、联咪唑系化合物、肟系化合物以及噻吨酮系化合物组成的组中的一种以上的化合物。
相对于上述光转换油墨组合物整体100重量%,上述光聚合引发剂的含量可以为0.01~20重量%,优选可以为0.5~15重量%。在上述光聚合引发剂的含量处于上述范围内的情况下,上述光转换油墨组合物高灵敏度化而缩短曝光时间,能够提高生产率,因此优选。此外,具有使用本发明的光转换油墨组合物而形成的像素部的强度和上述像素部的表面的平滑性变佳的优点。
为了提高本发明的光转换油墨组合物的灵敏度,上述光聚合引发剂可以进一步包含光聚合引发助剂。在包含上述光聚合引发助剂的情况下,具有灵密度更加提高而生产率提高的优点。
上述光聚合引发助剂比如优选可以使用选自由胺化合物、羧酸化合物、具有硫醇基的有机硫化合物组成的组中的一种以上的化合物,但不限定于此。
上述光聚合引发助剂可以在不损害本发明的效果的范围内适当追加使用。
本发明的一实施方式中,上述光转换油墨组合物可以进一步包含散射粒子。
上述散射粒子起到使从量子点发出的光的路径增加而提高整体光效率的作用。
作为上述散射粒子,可以使用通常的无机材料,优选可以使用金属氧化物。
上述金属氧化物可以为包含选自由Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Mo、Cs、Ba、La、Hf、W、Tl、Pb、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ti、Sb、Sn、Zr、Nb、Ce、Ta、In和它们的组合组成的组中的一种金属的氧化物,但不限定于此。
具体而言,可以为选自由Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、BaTiO3、TiO2、Ta2O5、Ti3O5、ITO、IZO、ATO、ZnO-Al、Nb2O3、SnO、MgO和它们的组合组成的组中的一种。必要时,也可以使用由丙烯酸酯等具有不饱和键的化合物进行了表面处理的材质。
散射粒子可以具有50~1000nm的平均粒径,优选为100~500nm,更优选为150~300nm的范围。此时,如果粒子大小过小,则无法期待从量子点发出的光的充分的散射效果,与此相反,在过大的情况下,则在组合物内沉积、或无法得到均匀品质的光转换层表面,因此在上述范围内适当调节使用。
本发明中,所谓平均粒径,可以为数均粒径,比如可以利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)或透射电子显微镜(TEM)从所观察的相求出。具体而言,可以从FE-SEM或TEM的观察图像提取多个样品,并测定这些样品的直径,从而得到算术平均值。
相对于上述光转换油墨组合物整体100重量%,上述散色粒子的含量可以为0.5~20重量%,优选可以为1~15重量%。在上述散色粒子的含量处于上述范围内的情况下,能够使发光强度增加效果最大化,因此优选。在含量小于上述范围的情况下,可能难以确保想要得到的发光强度,在大于上述范围的情况下,蓝色透射光的透过度可能降低而使发光效率产生问题。
本发明的一实施方式的光转换油墨组合物除了上述成分以外可以进一步包含表面活性剂、密合促进剂之类的添加剂以提高涂膜平坦性或密合性。
本发明的一实施方式的光转换油墨组合物可以为溶剂型或无溶剂型。
优选地,本发明的一实施方式的光转换油墨组合物从连续工序性等物性方面考虑实质上不包含溶剂,即使包含,相对于光转换油墨组合物整体100重量%也为2重量%以下,优选可以以1重量%以下的量包含。本发明的一实施方式的光转换油墨组合物即使为不包含溶剂的无溶剂型或者为包含2重量%以下的极少量溶剂的低溶剂型,量子点的光特性和分散性也优异,也能够实现低粘度。
在上述光转换油墨组合物为溶剂型的情况下,可以使用与上述量子点分散体中说明的溶剂相同的溶剂。
本发明的一实施方式中,上述光转换树脂组合物除了上述量子点分散体以外可以进一步包含固化性树脂。
上述固化性树脂作为量子点的分散介质以及结合剂树脂而发挥作用。
作为上述固化性树脂,可以使用透过光的透明的高分子,特别是,从防止量子点劣化方面考虑,可以使用具有低透湿、低透气特性的树脂。
比如,上述固化性树脂可以包含环氧树脂、丙烯酸系树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等中的一种或两种以上,尤其可以包含环氧树脂。
上述固化性树脂的由凝胶渗透色谱(GPC;将四氢呋喃作为洗脱溶剂)测定的聚苯乙烯换算重均分子量(以下,简称为“重均分子量”)为5,000g/mol~50,000g/mol,优选为8,000g/mol~40,000g/mol。如果重均分子量处于上述范围内,则具有涂膜的硬度增加的优点,因此优选。
相对于光转换树脂组合物中固体成分整体100重量%,上述固化性树脂的含量可以为5~60重量%,优选可以为10~50重量%。如果上述固化性树脂的含量小于5重量%,则工序上可能不易获得厚膜的固化膜,如果含量大于60重量%,则可能难以形成均匀厚度的固化膜。
本发明的一实施方式中,上述光转换树脂组合物可以进一步包含散射粒子、溶剂、分散剂和/或固化剂。
上述散射粒子可以使用与上述的光转换油墨组合物中所使用的散射粒子相同的散射粒子。
相对于光转换树脂组合物中固体成分整体100重量%,上述散射粒子的含量可以为0.5~30重量%。如果上述散射粒子的含量小于0.5重量%,则光散射的效果过低,可能无法体现出涂膜可使用的适当的光输出,如果含量大于30重量%,则散射的效果过强,量子点所发光的光不会被透过而无法从涂膜出来,因而光输出可能降低。
作为上述溶剂,可以使用与上述量子点分散体中说明的溶剂相同的溶剂。
上述分散剂提供量子点的解凝效果。作为上述分散剂,可以使用羧酸以及包含不饱和双键的化合物。
作为上述固化剂,可以使用环氧化合物、多官能异氰酸酯化合物、氧杂环丁烷化合物等。
本发明的光转换树脂组合物视需要可以进一步包含表面活性剂、密合促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防凝剂等添加剂。
本发明的一实施方式中,上述自发光感光性树脂组合物除了上述量子点分散体以外进一步包含碱溶性树脂、光聚合性单体和光聚合引发剂。
上述碱溶性树脂可以起到使由上述自发光感光性树脂组合物制造的图案的非曝光部成为碱溶性而能够被去除且使曝光区域残留的作用。此外,在上述自发光感光性树脂组合物包含上述碱溶性树脂的情况下,能够使上述量子点在组合物中均匀分散,且可以在工序中保护上述量子点而起到维持亮度的作用。
上述碱溶性树脂可以选择具有50~200KOHmg/g的酸值的碱溶性树脂来使用。上述“酸值”是作为中和1g聚合物时所需的氢氧化钾的量(mg)而测定的值,其涉及溶解性。在上述碱溶性树脂的酸值小于上述范围的情况下,可能难以确保充分的显影速度,如果大于上述范围,则与基板的密合性降低而容易发生图案短路,且整体组合物的保存稳定性可能下降而发生粘度增大的问题。
此外,上述碱溶性树脂的重均分子量可以为3,000~30,000,优选可以为5,000~20,000,分子量分布度可以为1.5~6.0,优选可以为1.8~4.0。
上述碱溶性树脂可以为含羧基的不饱和单体的聚合物或者与能够与其共聚的具有不饱和键的单体的共聚物以及它们的组合。
作为上述含羧基的不饱和单体,可以为不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和三羧酸等。具体而言,作为不饱和单羧酸,例如,可以例举丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、肉硅酸等。作为不饱和二羧酸,例如,可以举出马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸等。不饱和二羧酸也可以为酸酐,具体可以举出马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。此外,不饱和二羧酸也可以为其单(2-(甲基)丙烯酰氧基烷基)酯,例如,可以举出琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、琥珀酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯等。不饱和二羧酸还可以为其两末端二羧基聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,例如,可以举出ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单甲基丙烯酸酯等。这些含羧基的单体可以各自单独使用或将两种以上混合使用。
此外,能够与含羧基的不饱和单体共聚的单体可以为选自由芳香族乙烯基化合物、不饱和羧酸酯化合物、不饱和羧酸氨基烷基酯化合物、不饱和羧酸缩水甘油酯化合物、羧酸乙烯基酯化合物、不饱和醚化合物、乙烯基氰化合物、不饱和酰胺化合物、不饱和酰亚胺化合物、脂肪族共轭二烯化合物、分子链的末端具有单丙烯酰基或单甲基丙烯酰基的大单体、庞大单体以及它们的组合组成的组中的一种以上。
相对于自发光感光性树脂组合物的固体成分整体100重量%,上述碱溶性树脂的含量可以为5~80重量%,具体可以为10~70重量%,更具体可以为15~60重量%。
上述光聚合性单体是能够通过光以及后述的光聚合引发剂的作用而聚合化合物,可以与上述量子点分散体中所使用的固化性单体相同。
相对于自发光感光性树脂组合物的固体成分整体100重量%,上述光聚合性单体可以为5~70重量%,具体可以为10~60重量%,更具体可以为15~50重量%。
上述光聚合引发剂可以使用与上述的光转换油墨组合物中使用的光聚合引发剂相同的光聚合引发剂,根据需要可以进一步包含光聚合引发助剂。
相对于自发光感光性树脂组合物的固体成分整体100重量%,上述光聚合引发剂的含量可以为0.1~20重量%,优选可以为0.5~15重量%,更优选可以为1~10重量%。
上述自发光感光性树脂组合物可以进一步包含溶剂,作为上述溶剂,可以使用与上述量子点分散体中说明的溶剂相同的溶剂。
相对于上述自发光感光性树脂组合物整体100重量%,上述自发光感光性树脂组合物中的溶剂含量可以为20~90重量%,优选可以为25~85重量%,更优选可以为30~80重量%。
本发明的自发光感光性树脂组合物根据需要可以进一步包含密合促进剂、表面活性剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防凝剂等添加剂。
<固化膜>
本发明的一实施方式涉及利用上述固化性组合物而形成的固化膜。
本发明的一实施方式中,上述固化膜可以为滤色器或光转换片。
本发明的滤色器以及光转换片包含含有本发明的量子点分散体的固化性组合物的固化物,因此具有量子点的耐光性优异且涂膜硬度优异的优点。
上述滤色器包含基板以及形成于上述基板的上部的图案层。
上述基板可以为上述滤色器自身基板,或者也可以为显示装置等中滤色器所处的部位,没有特别限制。上述基板可以为玻璃、硅(Si)、硅氧化物(SiOx)、Al、GaAs或高分子基板,上述高分子可以为聚醚砜、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。上述基板也可以形成有隔壁矩阵。
上述图案层是包含本发明的固化性组合物的层,可以通过喷墨印刷图案化方式进行图案化或利用光刻进行图案化。
利用上述喷墨印刷图案化方式的图案形成方法可以如下实施:将上述的固化性组合物通过喷墨方式涂布于预定区域,然后使上述涂布后的固化性组合物固化。
首先,将本发明的固化性组合物注入至喷墨喷射器中,从而打印于基板的预定区域。
为了从作为喷墨喷射器的一例的压电喷头喷射而在基板上形成合适的相(phase),粘度、流动性、量子点粒子等特性需要与喷头整体匹配。本发明中所使用的压电喷头虽没有限制,但喷射具有约10~100pL、优选约20~40pL的液滴大小的油墨。
在利用喷墨印刷图案化方式的情况下,本发明的固化性组合物的粘度为约3~30cP是合适的,更优选在7~20cP的范围调节。
利用上述光刻方式的图案形成方法可以如下实施:涂布上述固化性组合物后,按照预定的图案进行曝光、显影以及热固化。利用上述光刻方式的图案形成方法可以通过实施本技术领域中通常已知的方法来形成。
上述滤色器可以仅具备红色图案层、绿色图案层和蓝色图案层中的两种颜色的图案层,但不限定于此。只是,在上述滤色器仅具备两种颜色的图案层的情况下,上述图案层可以进一步具备不含有上述量子点粒子的透明图案层。
在上述滤色器仅具备上述两种颜色的图案层的情况下,可以使用发出呈现上述两种颜色以外的颜色的波长的光的光源。比如,在上述滤色器包含红色图案层和绿色图案层的情况下,可以使用发出蓝色光的光源,该情况下,红色量子点发出红色光,绿色量子点发出绿色光,上述透明图案层可以直接透过基于上述光源的蓝色光而呈现蓝色。
上述光转换片是将发光元件所发出的光的波长转换并发出的片。
上述光转换片可以进一步包含基材。
上述光转换片可以通过在基材上涂布上述的固化性组合物并干燥后进行固化而形成。
上述基材根据需要可以进行脱模处理。
作为上述基材,可以使用玻璃或聚乙二醇对苯二甲酸酯(PET)膜等。
上述固化可以按照热固化或光固化条件来实施。
<图像显示装置>
本发明的一实施方式涉及包含上述固化膜的图像显示装置。
本发明的一实施方式的图像显示装置中,上述的固化膜可以用作滤色器或光转换片,由此能够在制造滤色器基板或背光单元的光源中使用。
本发明的固化膜不仅可以应用于通常的液晶显示装置(LCD),也可以应用于电致发光显示装置(EL)、等离子体显示装置(PDP)、场发射显示装置(FED)、有机发光元件(OLED)、量子点发光二极管(Quantum Dot Light-Emitting Diode,QLED)等各种图像显示装置。
本发明的图像显示装置除了具备上述的固化膜以外包含本技术领域已知的构成。
此外,本发明的一实施方式的量子点不仅可以应用于上述的显示器,还可以应用于照明用光源、太阳能电池、半导体激光/光放大器、生物成像等材料。
以下,通过实施例、比较例和实验例来更加具体地说明本发明。对于本领域的技术人员显而易见的是,这些实施例、比较例和实验例仅用于说明本发明,本发明的范围不受它们的限制。
合成例1:InP/ZnSe/ZnS核-壳量子点合成
将乙酸铟(Indium acetate)0.4mmol(0.058g)、棕榈酸(palmitic acid)0.6mmol(0.15g)和1-十八烯(octadecene)20mL加入反应器中,在真空下加热至120℃。1小时后,将反应器内气氛转换成氮气。加热至280℃后,快速注入三(三甲基甲硅烷基)膦(TMS3P)0.2mmol(58μl)和三辛基膦1.0mL的混合溶液,反应0.5分钟。
接着,将乙酸锌2.4mmoL(0.448g)、油酸4.8mmol和三辛胺20mL加入反应器中,在真空下加热至120℃。1小时后,将反应器内气氛转换成氮气,使反应器升温至280℃。加入事先合成的InP核溶液2mL,接着加入三辛基膦中的硒(Se/TOP)4.8mmol,然后使最终混合物反应2小时。在快速冷却至常温的反应溶液中加入乙醇,进行离心分离,将所得到的沉淀减压过滤,然后减压干燥,形成InP/ZnSe核-壳。
接着,将乙酸锌2.4mmol(0.448g)、油酸4.8mmol和三辛胺20mL加入至反应器中,在真空下加热至120℃。1小时后,将反应器内气氛转换成氮气,使反应器的升温至280℃。加入事先合成的InP/ZnSe核-壳溶液2mL,接着加入三辛基膦中的硫(S/TOP)4.8mmol,然后使最终混合物反应2小时。在快速冷却至常温的反应溶液中加入乙醇,进行离心分离,将所得到的沉淀减压过滤,然后减压干燥,得到InP/ZnSe/ZnS核-壳结构的量子点,之后使其分散于氯仿中。固体成分调整至10%。最大发光波长为520nm。
实施例1:经配体取代的量子点制造(LE-1)
将合成例1中得到的量子点溶液5mL放入离心分离管中,加入乙醇20mL使其沉淀。通过离心分离将上清液去除,向沉淀物中加入3mL的氯仿而使量子点分散后,加入0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,在氮气气氛下,在加热至60℃的同时反应一小时。向反应物中加入25mL的正己烷而使量子点沉淀后,实施离心分离,将沉淀物分离后以固体成分成为10%的方式投入PGMEA进行分散。最大发光波长为521nm。
实施例2:经配体取代的量子点制造(LE-2)
使用0.5g的化学式1-4的化合物和0.5g的化学式2-4的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例3:经配体取代的量子点制造(LE-3)
使用0.5g的化学式1-6的化合物(l为14)和0.5g的化学式2-6的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例4:经配体取代的量子点制造(LE-4)
使用0.5g的化学式1-9的化合物和0.5g的化学式2-20的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例5:经配体取代的量子点制造(LE-5)
使用0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例6:经配体取代的量子点制造(LE-6)
使用0.5g的化学式1-4的化合物和0.5g的化学式3-3的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例7:经配体取代的量子点制造(LE-7)
使用0.5g的化学式1-6的化合物(l为14)和0.5g的化学式3-8的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例8:经配体取代的量子点制造(LE-8)
使用0.5g的化学式1-9的化合物和0.5g的化学式3-15的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例9:经配体取代的量子点制造(LE-9)
使用0.4g的化学式1-1的化合物、0.3g的化学式2-1的化合物和0.3g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例10:经配体取代的量子点制造(LE-10)
使用0.5g的化学式1-2的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例11:经配体取代的量子点制造(LE-11)
使用0.5g的化学式1-22的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例12:经配体取代的量子点制造(LE-12)
使用0.5g的化学式1-23的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例13:经配体取代的量子点制造(LE-13)
使用0.5g的化学式1-2的化合物和0.5g的化学式3-2的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例14:经配体取代的量子点制造(LE-14)
使用0.5g的化学式1-3的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例15:经配体取代的量子点制造(LE-15)
使用0.5g的化学式1-3的化合物和0.5g的化学式3-2的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例16:经配体取代的量子点制造(LE-16)
使用0.5g的化学式1-7的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例17:经配体取代的量子点制造(LE-17)
使用0.5g的化学式1-9的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例18:经配体取代的量子点制造(LE-18)
使用0.5g的化学式1-10的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
实施例19:经配体取代的量子点制造(LE-19)
使用0.5g的化学式1-11的化合物和0.5g的化学式3-1的化合物来代替0.5g的化学式1-1的化合物和0.5g的化学式2-1的化合物,除此以外,与上述实施例1同样地实施。
比较例1:未实施配体交换反应的InP/ZnSe/ZnS量子点准备(P-1)
使表面结合有油酸的合成例1的量子点以10%浓度分散于氯仿。
比较例2:经配体取代的量子点制造(LE-20)
与实施例1中实施的配体取代反应同样的进行,利用1.0g的化学式1-1取代后,以固体成分成为10%方式投入至PGMEA进行分散。
比较例3:经配体取代的量子点制造(LE-21)
与实施例1中实施的配体取代反应同样的进行,利用1.0g的化学式2-1取代后,以固体成分成为10%方式投入至PGMEA进行分散。
比较例4:经配体取代的量子点制造(LE-22)
与实施例1中实施的配体取代反应同样的进行,利用1.0g的化学式3-1取代后,以固体成分成为10%方式投入至PGMEA进行分散。
实施例和比较例:量子点分散体的制造
按照以下表1和表2的组成将各成分混合而制造量子点分散体(重量%)。
[表1]
[表2]
LE-1~LE-19:实施例1~19中制造的量子点粉末
P-1:比较例1中制造的量子点粉末
LE-20~LE-22:比较例2~4中制造的量子点粉末
M-1:HDDA(1,6-己二醇二丙烯酸酯(1,6-Hexanediol diacrylate))
C-1:乙酸正丁酯
D-1:三(N-羟基-N-亚硝基苯基胺根合-O,O')铝
实施例和比较例:光转换油墨组合物的制造
按照以下表3和表4的组成将各成分混合而制造光转换油墨组合物(重量%)。
[表3]
[表4]
A-1~A-19:实施例20~38的量子点分散体
A-20~A-23:比较例5~8的量子点分散体
MN-1:ATM-4E(新中村公司)
MN-2:季戊四醇三丙烯酸酯
散色粒子:TiO2(亨斯迈公司,TR-88,粒径220nm)
PI-1:IRGACURE OXE-01(巴斯夫公司)
实验例1:
通过如下方法测定上述实施例和比较例中制造的量子点分散体的量子效率以及分散稳定性,其结果示于以下表5中。
(1)量子效率
利用QE-2100(大冢公司)测定上述实施例和比较例中制造的量子点分散体的制造初期的量子效率(QY%)和常温放置15天后的量子效率(QY%)。
由于量子点表面氧化而导致量子效率减小,因此可以通过测定量子效率的减少量来确认氧化稳定性。即,可以通过测定ΔQY%来确认氧化稳定性。
(2)分散稳定性
对于上述实施例和比较例中制造的量子点分散体,使用R型粘度计(VISCOMETERMODEL RE120L SYSTEM,东机产业株式会社制品)在转速20rpm、温度25℃的条件下测定初始粘度以及在温度5℃保管1个月后的粘度。可以通过测定相对于初始粘度的粘度变化率来确认分散稳定性。
<评价基准>
○:粘度变化率为105%以下
△:粘度变化率大于105%且为110%以下
×:粘度变化率大于110%
[表5]
初期QY(%) | 放置15天后QY(%) | ΔQY(%) | 分散稳定性 | |
实施例20 | 91 | 81 | 10 | ○ |
实施例21 | 90 | 79 | 11 | ○ |
实施例22 | 92 | 83 | 9 | ○ |
实施例23 | 91 | 81 | 10 | ○ |
实施例24 | 90 | 78 | 12 | ○ |
实施例25 | 90 | 80 | 10 | ○ |
实施例26 | 92 | 81 | 11 | ○ |
实施例27 | 91 | 78 | 13 | ○ |
实施例28 | 91 | 81 | 10 | ○ |
实施例29 | 95 | 87 | 8 | ○ |
实施例30 | 96 | 88 | 8 | ○ |
实施例31 | 94 | 83 | 11 | ○ |
实施例32 | 95 | 86 | 9 | ○ |
实施例33 | 94 | 86 | 8 | ○ |
实施例34 | 94 | 85 | 9 | ○ |
实施例35 | 96 | 88 | 8 | ○ |
实施例36 | 94 | 85 | 9 | ○ |
实施例37 | 95 | 86 | 9 | ○ |
实施例38 | 94 | 86 | 8 | ○ |
实施例39 | 95 | 88 | 7 | ○ |
比较例5 | 80 | 38 | 42 | × |
比较例6 | 90 | 60 | 30 | ○ |
比较例7 | 92 | 82 | 10 | △ |
比较例8 | 91 | 80 | 11 | △ |
通过上述表5,可以确认到含有根据本发明在表面上具有包含化学式1所表示的化合物、以及化学式2和3所表示的化合物中的一种以上的配体层的量子点的实施例20~39的量子点分散体与比较例5~8的量子点分散体相比,量子效率降低被抑制,且分散稳定性优异。
实验例2:
测定上述实施例和比较例中制造的光转换油墨组合物的粒度变化率,将其结果示于以下表6中。此外,使用光转换油墨组合物如下制造光转换涂层,通过如下方法测定此时的光转换效率、密合性、涂膜硬度和释气产生特性,其结果示于以下表6中。
<光转换涂层的制造>
将实施例和比较例中制造的各个光转换油墨组合物通过喷墨方式涂布于5cm×5cm玻璃基板上,然后使用含有全部g、h、i线的1kW高压水银灯作为紫外线光源以1000mJ/cm2进行照射后,在180℃的加热烘箱中加热30分钟,从而制造光转换涂层。
(1)光转换效率
将所制造的光转换涂层放置于蓝色(blue)光源(XLamp XR-E LED,尊爵蓝(Royalblue)450,科锐(Cree)公司)上部后,利用亮度测定仪(CAS140CT Spectrometer,Instrument systems公司)且利用以下数学式1测定光转换效率。
光转换效率(%)越高,越能够获得优异的亮度。
[数学式1]
(2)密合性
对所制造的光转换涂层根据ASTM D3359实施划格(cross-cut)试验,此时粘接力根据以下评价基准进行评价。
<评价基准>
OB:碎成薄片,脱落65%以上
1B:切割部位的末端以及格子脱落,其面积为35%以上且小于65%
2B:切割部位的交叉部分处有小面积脱落,其面积为15%以上且小于35%
3B:切割部位的交叉部分处有小面积脱落,其面积为5%以上且小于15%
4B:切割部位的交叉部分处有小面积脱落,其面积小于5%
5B:切割部位的末端光滑,没有脱落的格子
(3)涂膜硬度
涂膜硬度特性通过铅笔硬度来确认。铅笔硬度是依照JIS K 5400、5600标准由铅笔硬度测定仪(Pencil Hardness Tester,SUKBO科学)测定的,铅笔使用三菱公司制作的硬度保证用铅笔中6B~6H硬度范围的铅笔。首先,用肉眼观察压纹或刮痕等,将5次测定中压纹或刮痕产生少于2次的情况判定为OK。涂膜硬度被记载为判定成OK的最大硬度。
(4)粒度变化率
利用ELSZ-2000ZS(大冢公司制)测定光转换油墨组合物的初始分散粒度和在40℃保管2周后的分散粒度,利用以下数学式2来计算粒度变化率,并根据以下评价基准进行评价。通常,量子点粒子凝集时,分散粒度变大,由此可以导致发光特性降低的问题。
[数学式2]
粒度变化率=光转换油墨组合物在40℃保管2周后的分散粒度/光转换油墨组合物的初始分散粒度
<评价基准>
○:粒度变化率为105%以下
△:粒度变化率大于105%且为110%以下
×:粒度变化率大于110%
(5)释气(outgas)产生特性
对通过Py-GC/MS在180℃进行30分钟热分解而捕集的化合物进行分析。评价结果是以比较例9的释气总量作为100%基准并以百分率求得。上述释气测定中均以10.0μm厚度的涂膜为对象进行。
[表6]
光转换效率(%) | 密合性 | 涂膜硬度 | 粒度变化率 | 释气 | |
实施例40 | 36% | 4B | 2H | △ | 73% |
实施例41 | 37% | 5B | 2H | △ | 70% |
实施例42 | 37% | 5B | 2H | △ | 68% |
实施例43 | 36% | 4B | 2H | △ | 61% |
实施例44 | 36% | 4B | 2H | ○ | 51% |
实施例45 | 35% | 5B | 2H | △ | 69% |
实施例46 | 35% | 5B | 2H | ○ | 53% |
实施例47 | 37% | 4B | 2H | △ | 71% |
实施例48 | 36% | 5B | 3H | ○ | 52% |
实施例49 | 38% | 5B | 3H | ○ | 53% |
实施例50 | 38% | 5B | 3H | ○ | 51% |
实施例51 | 37% | 5B | 3H | ○ | 53% |
实施例52 | 38% | 5B | 3H | ○ | 51% |
实施例53 | 37% | 5B | 3H | ○ | 59% |
实施例54 | 38% | 5B | 3H | ○ | 53% |
实施例55 | 37% | 5B | 3H | ○ | 52% |
实施例56 | 37% | 5B | 3H | ○ | 51% |
实施例57 | 37% | 5B | 3H | ○ | 53% |
实施例58 | 38% | 5B | 3H | ○ | 52% |
比较例9 | 26% | 0B | 4B | × | 100% |
比较例10 | 34% | 1B | 3B | △ | 120% |
比较例11 | 33% | 2B | 3H | × | 100% |
比较例12 | 34% | 2B | 3H | × | 101% |
通过上述表6,可以确认到含有根据本发明在表面上具有包含化学式1所表示的化合物、以及化学式2和3所表示的化合物中的一种以上的配体层的量子点的实施例40~58的光转换油墨组合物与比较例9~12的光转换油墨组合物相比,不仅光转换效率优异,密合性和涂膜硬度良好,而且粒度变化率小,抑制释气产生。
以上,详细描述了本发明的特定的部分,对于本发明所属技术领域的一般技术人员而言,显而易见的是,这样的具体技术仅为优选的实施方式,本发明的范围不会受此限制。只要是本发明所属技术领域的一般技术人员,就能够以上述内容为基础在本发明的范畴内进行多种多样的应用以及变形。
因此,可以说本发明的实际范围由随附的权利要求书及其等价物来定义。
Claims (13)
1.一种量子点,其在表面上具有配体层,所述配体层包含以下化学式1所表示的化合物、以及以下化学式2和3所表示的化合物中的一种以上:
化学式1
化学式2
化学式3
所述式中,
A为C1-C30的烷基、C3-C30的环烷基、芳基、C2-C30的烯基、C2-C30的炔基、C2-C31的烷基酯基、硫醚基、硫酯基、甲硅烷基或甲硅烷基酯基,
R1不存在、或者为C1-C30的亚烷基、C1-C30的亚烷基氧基、聚亚烷基二醇基或C2-C31的亚烷基酯基,
B和E各自独立地不存在、或者为O、S或NR,
D为O、S或NR,
R2为C1-C30的亚烷基、C1-C30的亚烷基氧基或聚亚烷基二醇基,
X为硫醇基、羧基或胺基,
R为氢或C1-C6的烷基,
R3和R5各自独立地为氢或甲基,
R4为C1-C30的亚烷基、C2-C30的亚烯基、C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、C1-C30的亚烷基氧基、亚芳基或亚芳基烷基,
R6不存在、或者为C1-C30的亚烷基,
R7为C1-C30的亚烷基、C2-C30的亚烯基、C3-C30的亚环烷基、C3-C30的亚杂环烷基、C1-C30的亚烷基氧基、C2-C31的亚烷基酯基、亚芳基或亚芳基烷基,
n和m各自独立地为0~100的整数。
2.根据权利要求1所述的量子点,R1和R2中的至少任一者为聚亚烷基二醇基。
3.根据权利要求1所述的量子点,
A为C1-C30的烷基或C2-C30的烯基,
R1为聚亚烷基二醇基,
B和E各自独立地不存在、或者为O、S或NR,
D为O,
R2为C1-C30的亚烷基,
X为硫醇基,
R为氢或C1-C6的烷基。
4.根据权利要求1所述的量子点,
R5为氢或甲基,
R6不存在,
R7为C1-C30的亚烷基,
m为1~10的整数。
6.根据权利要求1所述的量子点,所述化学式2所表示的化合物为以下化学式2-1~2-42中的任一者所表示的化合物:
化学式2-1
化学式2-2
化学式2-3
化学式2-4
化学式2-5
化学式2-6
化学式2-7
化学式2-8
化学式2-9
化学式2-10
化学式2-11
化学式2-12
化学式2-13
化学式2-14
化学式2-15
化学式2-16
化学式2-17
化学式2-18
化学式2-19
化学式2-20
化学式2-21
化学式2-22
化学式2-23
化学式2-24
化学式2-25
化学式2-26
化学式2-27
化学式2-28
化学式2-29
化学式2-30
化学式2-31
化学式2-32
化学式2-33
化学式2-34
化学式2-35
化学式2-36
化学式2-37
化学式2-38
化学式2-39
化学式2-40
化学式2-41
化学式2-42
8.一种量子点分散体,其包含权利要求1~7中任一项所述的量子点、以及固化性单体和溶剂中的一种以上。
9.根据权利要求8所述的量子点分散体,其进一步包含阻聚剂。
10.一种固化性组合物,其包含权利要求8所述的量子点分散体。
11.根据权利要求10所述的固化性组合物,所述固化性组合物为无溶剂型光转换油墨组合物。
12.一种固化膜,其利用权利要求10所述的固化性组合物形成。
13.一种图像显示装置,其包含权利要求12所述的固化膜。
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