CN115362220A - 含有发光粒子的树脂组合物、其制造方法、光转换层和发光元件 - Google Patents

含有发光粒子的树脂组合物、其制造方法、光转换层和发光元件 Download PDF

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Abstract

本发明所要解决的课题是提供含有由金属卤化物构成的半导体纳米晶体和热固化树脂且热固化时不会导致发光强度降低的热稳定性优异的含有发光粒子的树脂组合物及其制造方法、使用上述树脂组合物的光转换层以及发光元件。本发明的含有发光粒子的树脂组合物含有发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂,上述发光粒子包含由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体,该晶体表面具有包含Si、Al和Ti中的1种以上的无机被覆层。

Description

含有发光粒子的树脂组合物、其制造方法、光转换层和发光 元件
技术领域
本发明涉及含有发光粒子的树脂组合物、其制造方法、光转换层和发光元件。
背景技术
近年来,作为满足下一代的显示元件所要求的国际标准BT.2020的材料,具有发光性的半导体纳米晶体受到关注。上述半导体纳米晶体具有发出荧光或磷光且发光波长的半值宽度窄这样的特征。作为上述半导体晶体,初期使用了CdSe,但为了避免其有害性,最近使用InP、由金属卤化物构成的物质。作为由金属卤化物构成的半导体纳米晶体、特别是具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体,已知有例如由CsPbX3(X为卤素元素,表示Cl、Br或I。)表示的化合物。
其中,具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体能够通过调整卤素元素的种类及其存在比例来控制发光波长,因此具有生产率优异这样的优点。并且,例如,作为用于制作光转换膜的油墨组合物,提出了包含具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体、光固化性树脂和溶剂的油墨组合物(例如,参照专利文献1。)。专利文献1中,作为实施例1,公开了一种油墨组合物,其包含具有油酸和油胺配位的钙钛矿型晶体结构的三溴化铅铯晶体、甲基丙烯酸月桂酯和甲苯。
另外,具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体在300~500nm的波长区域的吸收大。为了使上述油墨组合物充分固化,考虑到紫外光被上述半导体纳米晶体的吸收,需要在上述油墨组合物中大量添加光聚合引发剂和光敏化剂。但是,大量含有光聚合引发剂和光敏化剂的油墨组合物存在粘度随时间上升、例如想要通过喷墨方式来排出该油墨组合物时喷墨喷嘴的排出稳定性降低这样的问题。因此,在上述油墨组合物中,考虑使用热固性树脂来代替光固化性树脂。
但是,具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体容易因热而劣化,因此若将包含半导体纳米晶体和热固性树脂的油墨组合物进行热固化,则存在该半导体纳米晶体的发光强度大幅降低这样的缺点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2019/022195号
发明内容
发明所要解决的课题
因此,本发明所要解决的课题在于,提供含有由金属卤化物构成的半导体纳米晶体和热固化树脂、且热固化时不引发发光强度降低的热稳定性优异的含有发光粒子的树脂组合物及其制造方法、使用上述树脂组合物的光转换层和发光元件。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题,本发明人等进行了深入研究,结果发现,通过将用包含无机材料的无机层被覆由金属卤化物构成的半导体纳米晶体而成的复合粒子用作发光粒子,在将热固性树脂用作粘合剂树脂的情况下,能够防止半导体纳米晶体由于热固化时的热历程而发生劣化,从而完成了本发明。
即,上述课题能够通过下述(1)~(16)的本发明来解决。
(1)一种含有发光粒子的树脂组合物,其特征在于,含有发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂,上述发光粒子包含由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体,该晶体表面具备包含Si、Al和Ti中的1种以上的无机被覆层。
(2)如上述(1)所述的含有发光粒子的树脂组合物,其特征在于,上述发光粒子具备被覆该发光粒子表面的聚合物层,
该聚合物层由疏水性聚合物构成,该疏水性聚合物是通过将可溶于非水溶剂的含有聚合性不饱和基团的聚合物、和可溶于非水溶剂且聚合后变得不溶或难溶的聚合性不饱和单体聚合而得的。
(3)如上述(1)或(2)所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述有机溶剂的辛醇/水分配系数的常用对数值LogP为-1.0以上~6.5以下且1个气压下的沸点为150~260℃。
(4)如上述(3)所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述有机溶剂的20℃时的蒸气压为0.05~500Pa,并且100℃时的蒸气压为20℃时的蒸气压的40倍以上。
(5)如上述(1)~(4)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述热固性树脂为碱不溶性。
(6)如上述(1)~(5)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述无机被覆层由形成硅氧烷键的化合物构成。
(7)如上述(1)~(5)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述无机被覆层由具备中空结构的粒子构成,该中空结构具有中空部和与该中空部连通的细孔。
(8)如上述(7)所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述具备中空结构的粒子为中空二氧化硅粒子、中空氧化铝粒子或中空氧化钛粒子。
(9)如上述(7)~(8)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,在上述中空粒子的中空部与上述半导体纳米晶体之间,进一步具备由配位于该半导体纳米晶体的表面的配体构成的中间层。
(10)如上述(9)所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述配体具有与上述半导体纳米晶体所含的阳离子结合的结合性基团。
(11)如上述(10)所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述结合性基团为选自由羧基、羧酸酐基、氨基、铵基、巯基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基和硼酸基所组成的组中的1种或2种以上的基团。
(12)如上述(2)~(11)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,上述聚合物层的厚度为0.5~100nm。
(13)如上述(1)~(12)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,进一步含有光散射性粒子。
(14)一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:通过将包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液、和包含含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物的溶液混合,从而使由金属卤化物构成的半导体纳米晶体析出,并且使上述化合物配位于该半导体纳米晶体的表面,然后使配位了的上述化合物中的上述反应性基团缩合,由此获得在上述半导体纳米晶体的表面形成了具有上述硅氧烷键的表面层的母粒子的工序;以及将上述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
(15)一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:通过将包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液、和包含含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物的溶液混合,从而使由金属卤化物构成的半导体纳米晶体析出,并且使上述化合物配位于该半导体纳米晶体的表面,然后使配位了的上述化合物中的上述反应性基团缩合,由此获得在上述半导体纳米晶体的表面形成了具有上述硅氧烷键的表面层的母粒子的工序;接着,用疏水性聚合物被覆上述母粒子的表面而形成聚合物层的工序;以及将上述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
(16)一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:
使由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体在具有中空部和与该中空部连通的细孔的中空粒子的该中空部析出,从而获得具备上述中空粒子和上述半导体纳米晶体的发光粒子的工序;以及
将上述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
(17)一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:
使由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体在具有中空部和与该中空部连通的细孔的中空粒子的该中空部析出,从而获得具备上述中空粒子和上述半导体纳米晶体的发光粒子的工序;
用由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆上述发光粒子的表面的工序;以及
将由上述聚合物层被覆了的上述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
(18)一种光转换层,其特征在于,是具备像素部的光转换层,
上述像素部包含上述(1)~(13)中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物的固化物。
(19)一种发光元件,其特征在于,具备上述(18)所述的光转换层。
发明效果
根据本发明,能够提供包含由金属卤化物构成的半导体纳米晶体和热固性树脂且热固化时不引发发光强度的降低的热稳定性优异的含有发光粒子的树脂组合物及其制造方法、使用上述树脂组合物的光转换层和发光元件。
附图说明
[图1]是表示本发明的发光粒子的制造方法的一实施方式的剖面图。
[图2]是表示包含本发明的发光性纳米晶体的纳米粒子的其他的构成例的剖面图。(a)表示中空粒子内包发光粒子,(b)表示聚合物被覆发光粒子。
[图3]是表示包含本发明的发光性纳米晶体的纳米粒子的其他的一实施方式的剖面图。(a)表示二氧化硅被覆发光粒子,(b)表示聚合物被覆发光粒子。
[图4]是表示本发明的发光元件的一实施方式的剖面图。
[图5]是表示有源矩阵电路的构成的示意图。
[图6]是表示有源矩阵电路的构成的示意图。
具体实施方式
以下,对于本发明的含有发光粒子的树脂组合物、其制造方法和发光元件,基于附图所示的优选实施方式来详细说明。图1是表示本发明的发光粒子的制造方法的一实施方式的剖面图。表示使用中空二氧化硅粒子作为中空粒子时的制造例。需说明的是,图1中,在下排的赋予纳米晶体原料以后的中空粒子912中省略了细孔912b的记载。
1.含有发光粒子的树脂组合物
本发明的实施方式的含有发光粒子的树脂组合物含有发光粒子、热固性树脂以及有机溶剂。一实施方式的含有发光粒子的树脂组合物如后述那样能够合适地用于通过喷墨方式来形成使用有机EL的发光显示元件的光转换层的用途。
1-1.发光粒子
图1所示的发光粒子91具备:具有中空部912a和与中空部912a连通的细孔912b的中空粒子912;以及收纳在中空部912a、由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体911(以下,有时也简称为“纳米晶体911”。)。这样的发光粒子91例如可以通过使纳米晶体911在中空粒子912的中空部912a中析出来获得。发光粒子91由于纳米晶体911被中空粒子912保护,因此能够获得对于热、氧的优异的稳定性,其结果是,能够获得优异的发光特性。
发光粒子91更优选为在其表面具备由疎水聚合物构成的聚合物层92的发光粒子(以下,有时记载为“聚合物被覆发光粒子”。)90。聚合物被覆发光粒子90通过具备聚合物层92,从而能够进一步提高对于热、氧的稳定性,并且获得优异的粒子分散性,因此能够获得更加优异的发光特性。
1-1-1.发光粒子91及其制作方法
发光粒子91具有中空粒子912和收纳在该中空粒子912中的纳米晶体911。本发明中如此通过使用在中空粒子912的中空部内预先收纳纳米晶体911而成的复合粒子作为发光粒子,从而能够防止纳米晶体911由于热固化的热历程而发生劣化。
[纳米晶体911]
纳米晶体911由金属卤化物构成,是吸收激发光而发出荧光或磷光的纳米尺寸的半导体晶体(纳米晶体粒子)。这样的纳米晶体911例如是由透射电子显微镜或扫描电子显微镜测定的最大粒径为100nm以下的晶体。纳米晶体911例如能够被规定波长的光能、电能激发而发出荧光或磷光。
由金属卤化物构成的纳米晶体911熟知通式:AaMbXc所表示的化合物,例如,具有后述的钙钛矿型晶体结构。
式中,A为有机阳离子和金属阳离子中的至少1种。作为有机阳离子,可举出铵、甲脒
Figure BDA0003865404490000061
Figure BDA0003865404490000062
咪唑
Figure BDA0003865404490000063
吡啶
Figure BDA0003865404490000064
吡咯烷
Figure BDA0003865404490000065
质子化硫脲等,作为金属阳离子,可举出Cs、Rb、K、Na、Li等阳离子。
M为至少1种的金属阳离子。作为金属阳离子,可举出选自第1族、第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第13族、第14族、第15族中的金属阳离子。更优选地,可举出Ag、Au、Bi、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、Eu、Fe、Ga、Ge、Hf、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Nd、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Sb、Sc、Sm、Sn、Sr、Ta、Te、Ti、V、W、Zn、Zr等阳离子。
X为至少1种的阴离子。作为阴离子,可举出氯化物离子、溴化物离子、碘化物离子、氰化物离子等,包含至少1种卤化物离子。
a为1~7的整数,b为1~4的整数,c为3~16的整数。
通式AaMmXx所表示的化合物具体优选为AMX、A4MX、AMX2、AMX3、A2MX3、AM2X3、A2MX4、A2MX5、A3MX5、A3M2X5、A3MX6、A4MX6、AM2X6、A2MX6、A4M2X6、A3MX8、A3M2X9、A3M3X9、A2M2X10、A7M3X16所表示的化合物。
式中,A为有机阳离子和金属阳离子中的至少1种。作为有机阳离子,可举出铵、甲脒
Figure BDA0003865404490000071
Figure BDA0003865404490000072
咪唑
Figure BDA0003865404490000073
吡啶
Figure BDA0003865404490000074
吡咯烷
Figure BDA0003865404490000075
质子化硫脲等,作为金属阳离子,可举出Cs、Rb、K、Na、Li等阳离子。
式中,M为至少1种的金属阳离子。具体而言,可举出1种金属阳离子(M1)、2种金属阳离子(M1 αM2 β)、3种金属阳离子(M1 αM2 βM3 γ)、4种金属阳离子(M1 αM2 βM3 γM4 δ)等。其中,α、β、γ、δ各自表示0~1的实数,并且表示α+β+γ+δ=1。作为金属阳离子,可举出选自第1族、第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第13族、第14族、第15族中的金属阳离子。更优选地,可举出Ag、Au、Bi、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、Eu、Fe、Ga、Ge、Hf、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Nd、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Sb、Sc、Sm、Sn、Sr、Ta、Te、Ti、V、W、Zn、Zr等阳离子。
式中,X为包含至少1种卤素的阴离子。具体而言,可举出1种卤素阴离子(X1)、2种卤素阴离子(X1 αX2 β)等。作为阴离子,可举出氯化物离子、溴化物离子、碘化物离子、氰化物离子等,包含至少1种卤化物离子。
由上述通式AaMmXx所表示的金属卤化物构成的化合物可以添加(掺杂)Bi、Mn、Ca、Eu、Sb、Yb等的金属离子以使发光特性变佳。
由上述通式AaMmXx所表示的金属卤化物构成的化合物中,具有钙钛矿型晶体结构的化合物能够通过调整其粒子尺寸、构成M位的金属阳离子的种类和存在比例、进而调整构成X位的阴离子的种类和存在比例来控制发光波长(发光颜色),从此点考虑,特别优选用作发光性纳米晶体。具体而言,优选为AMX3、A3MX5、A3MX6、A4MX6、A2MX6所表示的化合物。式中的A、M和X如上所述。另外,具有钙钛矿型晶体结构的化合物如上所述可以添加(掺杂)Bi、Mn、Ca、Eu、Sb、Yb等的金属离子。
显示出钙钛矿型晶体结构的化合物中,为了显示出进一步良好的发光特性,优选A为Cs、Rb、K、Na、Li,M为1种金属阳离子(M1)或2种金属阳离子(M1 αM2 β),X为氯化物离子、溴化物离子、碘化物离子。其中,α和β各自表示0~1的实数,表示α+β=1。具体而言,M优选选自Ag、Au、Bi、Cu、Eu、Fe、Ge、K、In、Na、Mn、Pb、Pd、Sb、Si、Sn、Yb、Zn、Zr。
作为由金属卤化物构成且具有钙钛矿型晶体结构的纳米晶体911的具体的组成,CsPbBr3、CH3NH3PbBr3、CHN2H4PbBr3等使用Pb作为M的纳米晶体911由于光强度优异并且量子效率优异,因此优选。另外,CsPbBr3、CH3NH3PbBr3、CHN2H4PbBr3等使用Pb以外的金属阳离子作为M的纳米晶体911由于低毒性而对于环境的影响小,因此优选。
纳米晶体911优选为发出在605~665nm的波长范围具有发光峰的光(红色光)的红色发光性的晶体,优选为发出在500~560nm的波长范围具有发光峰的光(绿色光)的绿色发光性的晶体,优选为发出在420~480nm的波长范围具有发光峰的光(蓝色光)的蓝色发光性的晶体。另外,一实施方式中,也可以是这些纳米晶体的组合。
需说明的是,纳米晶体911的发光峰的波长例如可以在使用绝对PL量子产率测定装置测定的荧光光谱或磷光光谱中确认。
红色发光性的纳米晶体911优选在665nm以下、663nm以下、660nm以下、658nm以下、655nm以下、653nm以下、651nm以下、650nm以下、647nm以下、645nm以下、643nm以下、640nm以下、637nm以下、635nm以下、632nm以下或630nm以下的波长范围具有发光峰,优选在628nm以上、625nm以上、623nm以上、620nm以上、615nm以上、610nm以上、607nm以上或605nm以上的波长范围具有发光峰。
这些上限值和下限值可以任意组合。需说明的是,在以下同样的记载中,单独记载的上限值和下限值也可以任意组合。
绿色发光性的纳米晶体911优选在560nm以下、557nm以下、555nm以下、550nm以下、547nm以下、545nm以下、543nm以下、540nm以下、537nm以下、535nm以下、532nm以下或530nm以下的波长范围具有发光峰,优选在528nm以上、525nm以上、523nm以上、520nm以上、515nm以上、510nm以上、507nm以上、505nm以上、503nm以上或500nm以上的波长范围具有发光峰。
蓝色发光性的纳米晶体911优选在480nm以下、477nm以下、475nm以下、470nm以下、467nm以下、465nm以下、463nm以下、460nm以下、457nm以下、455nm以下、452nm以下或450nm以下的波长范围具有发光峰,优选在450nm以上、445nm以上、440nm以上、435nm以上、430nm以上、428nm以上、425nm以上、422nm以上或420nm以上的波长范围具有发光峰。
纳米晶体911的形状没有特别限定,可以为任意的几何学的形状,也可以为任意的不规则的形状。作为纳米晶体911的形状,例如,可举出长方体状、立方体状、球状、正四面体状、椭球体状、棱锥形状、盘状、树枝状、网状、棒状等。需说明的是,作为纳米晶体911的形状,优选为长方体状、立方体状或球状。
纳米晶体911的平均粒径(体积平均粒径)优选为40nm以下,更优选为30nm以下,进一步优选为20nm以下。另外,纳米晶体911的平均粒径优选为1nm以上,更优选为1.5nm以上,进一步优选为2nm以上。具有这样的平均粒径的纳米晶体911容易发出期望波长的光,因此优选。
需说明的是,纳米晶体911的平均粒径利用透射电子显微镜或扫描电子显微镜来测定,通过计算体积平均粒径而获得。
[中空粒子912]
中空粒子912只要具备能够在内部收纳纳米晶体911的空间即中空部912a和与中空部912a连通的细孔912b即可,作为整体形状,可以使用立方体状形态(包括长方体状、立方体状)、球状(近似球状)、细长的球状(楕球状)、蜂窝形状(将截面为六边形且两端开口的筒无间隙地排列而成的形状)等粒子。长方体状、立方体状、近似球状、楕球状的中空粒子是具备气球结构或中空结构的粒子。这些具备气球结构或中空结构的中空粒子能够通过将收纳在中空部912a中的纳米晶体911整体覆盖来更加可靠地获得对于热、氧的稳定性,因此更为优选。进一步,在所得的发光粒子90中,由于与后述的聚合物层92之间隔有中空粒子912,因此纳米晶体911对于氧气、水分的稳定性也提高。
在中空部912a中,可以收纳1个纳米晶体911,也可以收纳多个纳米晶体911。另外,中空部912a可以被1个或多个纳米晶体911整体占有,也可以仅一部分被占有。
作为中空粒子,只要能够保护纳米晶体911,任何材料均可。从合成的容易性、透过率、成本等观点出发,作为中空粒子,优选为中空二氧化硅粒子、中空氧化铝粒子、中空氧化钛粒子或中空聚合物粒子,更优选为中空二氧化硅粒子或中空氧化铝粒子。从粒子表面处理容易的方面考虑,进一步优选为中空二氧化硅粒子。
中空粒子912的平均外径没有特别限定,优选为5~300nm,更优选为6~100nm,进一步优选为8~50nm,特别优选为10~25nm。如果是这种尺寸的中空粒子912,则能够充分提高纳米晶体911对于氧、水分以及热的稳定性。
中空粒子912的平均内径、即中空部912a的直径没有特别限定,优选为1~250nm,更优选为2~100nm,进一步优选为3~50nm,特别优选为5~15nm。在中空粒子912的平均内径过小的情况下,纳米晶体911可能不在中空部912a内析出,在过大的情况下,纳米晶体911可能在中空部91a内过度凝集而发光效率降低。如果是具备上述范围的平均内径的中空粒子912,则能够在抑制凝集的同时使纳米晶体911析出。
另外,细孔912b的尺寸没有特别限定,优选为0.5~10nm,更优选为1~5nm。该情况下,能够使含有纳米晶体911的原料化合物的溶液顺利且可靠地浸透到中空部912a内。
作为中空粒子912的一例的中空二氧化硅粒子例如如图1所示,可以通过以下工序来制作:(a)将包含具有伯氨基和/或仲氨基的脂肪族聚胺链(x1)和疏水性有机链段(x2)的共聚物(X)与水性介质混合,形成由以疏水性有机链段(x2)作为主成分的核和以脂肪族聚胺链(x1)作为主成分的壳层构成的缔合体(XA)的工序;(b)在包含缔合体(XA)的水性介质中加入二氧化硅原料(Y),以缔合体(XA)作为铸模(模板)进行二氧化硅原料(Y)的溶胶凝胶反应,使二氧化硅析出而获得核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)的工序;以及(c)从核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)将共聚物(X)去除的工序。
作为脂肪族聚胺链(x1),例如,可举出聚乙烯亚胺链、聚丙烯胺链等。为了能够有效地制造作为中空二氧化硅纳米粒子912的前体的核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA),更优选为聚乙烯亚胺链。另外,为了谋求脂肪族聚胺链(x1)的分子量与疏水性有机链段(x2)的分子量的平衡,重复单元的数量优选为5~10,000的范围,更优选为10~8,000的范围。
脂肪族聚胺链(x1)的分子结构也没有特别限定,例如,可举出直链状、支链状、树枝状、星状或梳状等。从能够有效地形成二氧化硅析出中作为铸模的缔合体、制造成本等观点出发,优选为支链状聚乙烯亚胺链。
作为疏水性有机链段(x2),例如,可举出来源于烷基化合物的链段、来源于聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯那样的疏水性聚合物的链段等。
在烷基化合物的情况下,优选为具有碳原子数为5以上的亚烷基链的化合物,更优选为具有碳原子数10以上的亚烷基链的化合物。疏水性有机链段(x2)的链长只要是能够以纳米尺寸使缔合体(XA)稳定化的范围就没有特别限制,重复单元的数量优选为5~10,000的范围,更优选为5~1,000的范围。
疏水性有机链段(x2)可以通过偶合而结合于脂肪族聚胺链(x1)的末端,也可以通过接枝而结合于脂肪族聚胺链(x1)的中途。1个脂肪族聚胺链(x1)上可以仅结合1个疏水性有机链段(x2),也可以结合多个疏水性有机链段(x2)。
关于共聚物(X)所含的脂肪族聚胺链(x1)与疏水性有机链段(x2)的比例,只要能够在水性介质中形成稳定的缔合体(XA)就没有特别限定。具体而言,脂肪族聚胺链(x1)的比例优选为10~90质量%的范围,更优选为30~70质量%的范围,进一步优选为40~60质量%的范围。
工序(a)中,通过将共聚物(X)溶解于水性介质中,能够通过自组织化而形成具有核-壳结构的缔合体(XA)。认为这样的缔合体(XA)的核以疏水性有机链段(x2)作为主成分,壳层以脂肪族聚胺链(x1)作为主成分,通过疏水性有机链段(x2)的疏水相互作用,从而在水性介质中形成稳定的缔合体(XA)。作为水性介质,例如,可举出水、水与水溶性溶剂的混合溶液等。在使用混合溶液的情况下,混合溶液中所含的水的量以体积比计优选水/水溶性溶剂为0.5/9.5~3/7,更优选为0.1/9.9~5/5。从生产率、环境、成本等观点出发,优选单独使用水或使用水与醇的混合溶液。
水性介质中所含的共聚物(X)的量优选为0.05~15质量%,更优选为0.1~10质量%,进一步优选为0.2~5质量%。在水性介质中通过共聚物(X)的自组织化来形成缔合体(XA)时,可以使用具有2个以上的官能团的有机交联性化合物,在壳层中使脂肪族聚胺链(x1)交联。作为这样的有机交联性化合物,例如,可举出含醛化合物、含环氧化合物、含不饱和双键化合物、含羧酸基化合物等。
接着,在水的存在下以缔合体(XA)作为铸模,进行二氧化硅原料(Y)的溶胶凝胶反应(工序(b))。作为二氧化硅原料(Y),例如,可举出水玻璃、四烷氧基硅烷类、四烷氧基硅烷之类的低聚物类等。作为四烷氧基硅烷类,例如,可举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四叔丁氧基硅烷等。作为低聚物类,例如,可举出四甲氧基硅烷的四聚物、四甲氧基硅烷的七聚物、四乙氧基硅烷五聚物、四乙氧基硅烷十聚物等。
溶胶凝胶反应仅在缔合体(XA)上选择性进行,而不在溶剂的连续相中发生。因此,可以在缔合体(XA)不破碎的范围内任意地设定反应条件。在溶胶凝胶反应中,缔合体(XA)与二氧化硅原料(Y)的比例可以适宜设定。
溶胶凝胶反应的温度没有特别限定,优选为0~90℃的范围,更优选为10~40℃的范围,进一步优选为15~30℃的范围。该情况下,能够有效地获得核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)。
在反应活性高的二氧化硅原料(Y)的情况下,溶胶凝胶反应的时间优选为1分钟~24小时的范围,更优选为30分钟~5小时的范围。另外,在反应活性低的二氧化硅原料(Y)的情况下,溶胶凝胶反应的时间优选为5小时以上,更优选设为一周。
通过工序(b),能够获得相互不凝集、粒径均匀的核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)。所得的核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)的粒径分布根据制造条件、目标粒径也不同,可以相对于目标粒径(平均粒径)设定为±15%以下,优选为±10%以下。
核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)具有以疏水性有机链段(x2)作为主成分的核,且将以脂肪族聚胺链(x1)和二氧化硅作为主成分的复合体设为壳层。这里,主成分是指不包含有意的第3成分。核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)中的壳层是在二氧化硅所形成的基体中脂肪族聚胺链(x1)进行复合化而成的有机无机复合体。
核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)的粒径优选为5~300nm,更优选为6~100nm,进一步优选为8~50nm,特别优选为10~25nm。这样的粒径可以通过共聚物(X)的种类、组成和分子量、二氧化硅原料(Y)的种类、溶胶凝胶反应条件等来调整。此外,核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)是通过分子的自组织化而形成的,因此表现出极其优异的单分散性,能够将粒径分布的宽度相对于平均粒径设为±15%以下。
核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)的形状可以设为球状或纵横比为2以上的细长的球状。另外,也可以制作在一个粒子内具有多个核的核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)。这样的粒子的形状、结构等可以通过改变共聚物(X)的组成、二氧化硅原料(Y)的种类和溶胶凝胶反应条件等来调整。
核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)中所含的二氧化硅的量优选为30~95质量%的范围,更优选为60~90质量%的范围。二氧化硅的量可以通过改变共聚物(X)中所含的脂肪族聚胺链(x1)的量、缔合体(XA)的量、二氧化硅原料(Y)的种类和量、溶胶凝胶反应时间和温度等来调整。
接着,在工序(c)中,通过从核-壳型二氧化硅纳米粒子(YA)将共聚物(X)去除,从而能够获得目标中空二氧化硅纳米粒子912。
作为将共聚物(X)去除的方法,例如,可举出烧成处理、基于溶剂清洗的处理,从共聚物(X)的去除率的观点出发,优选为烧成炉中的烧成处理法。作为烧成处理,例如,可举出空气或氧存在下的高温烧成、非活性气体(例如,氮、氦)存在下的高温烧成,优选为空气中的高温烧成。作为烧成温度,优选为300℃以上,更优选为300~1000℃的范围。
中空粒子912的制作方法不限定于进行上述工序(a)~(c)的方法,可以通过任意的方法来制作。例如,作为中空粒子912的一例的立方体状形态的中空二氧化硅粒子例如可以如下形成。
首先,通过在水系溶剂中混合胶体状碳酸钙、烷氧基硅烷和碱性催化剂,从而在胶体状碳酸钙的表面生成烷氧基硅烷,通过水解反应而形成二氧化硅壳。
成为核粒子的胶体状碳酸钙是一次粒径为20~200nm的立方体状形态的碳酸钙。胶体状碳酸钙可以利用回收通过在氢氧化钙的水浆料中导入二氧化碳而沉淀的碳酸钙的方法等来获得。碳酸钙的晶体为方解石,通常为六方晶系,但通过控制合成条件,能够生长为接近立方晶系的形状、即“立方体状形态”。这里,“立方体状形态”是指由面包围的与立方体相似的形状而不限于立方体。为了获得目标胶体状碳酸钙,优选为在相对低温下沉淀反应的速度较快的条件。
通过氢氧化钙与二氧化碳的反应而生成的胶体状碳酸钙在刚反应后20~200nm的一次粒子会凝集而形成数μm的凝集粒子。因此,优选通过将该凝集粒子沉淀后的水系介质在室温下静置、或者在加热下搅拌等,从而熟化至平均粒径成为20~700nm,使其以一次粒子的形式分散。
此外,在水系溶剂中混合胶体状碳酸钙时,可以直接混合胶体状碳酸钙的水浆料,或者也可以混合适当进行了浓度调整的水浆料。通过使用在水浆料中均匀分散了的胶体状碳酸钙粒子,从而能够获得粒径为纳米尺寸且分散性优异的中空二氧化硅粒子。
用作二氧化硅壳的原料的烷氧基硅烷只要通过其水解而生成二氧化硅就没有特别制约,例如,可以使用三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷等。
作为碱性催化剂,可以使用氨水、胺类等。
通过除了胶体状碳酸钙和烷氧基硅烷以外还在水系溶剂中混合碱性催化剂,从而获得经二氧化硅被覆的碳酸钙。作为上述混合的方法,只要是能够将水系溶剂、胶体状碳酸钙、烷氧基硅烷和碱性催化剂充分混合的方法即可,可以举出在预先分散有胶体状碳酸钙的水系溶剂中添加或滴加烷氧基硅烷和碱性催化剂的方法、在水系溶剂与烷氧基硅烷的混合液中添加胶体状碳酸钙和碱性催化剂的方法、将分散有胶体状碳酸钙的烷氧基硅烷添加或滴加于含有碱性催化剂的水系溶剂中的方法等。另外,视需要也可以适当添加分散剂、表面活性剂等以进一步提高二氧化硅中空粒子的分散性。
水系溶剂、胶体状碳酸钙、烷氧基硅烷、碱性催化剂的混合比率可以考虑期望的二氧化硅壳的厚度、性状而适宜调节。例如,在想要增厚二氧化硅壳厚的情况下,只要增大烷氧基硅烷/胶体状碳酸钙之比即可,另外,在想要缩短反应时间的情况下,只要增大碱性催化剂/烷氧基硅烷之比即可。
为了高效地制造高品质的二氧化硅中空粒子,优选将水系溶剂中所混合的胶体状碳酸钙的固体成分浓度设为1~20重量%。如果小于1重量%,则不仅制造效率降低,而且有时在胶体状碳酸钙的表面不形成二氧化硅壳,而在水浆料中生成二氧化硅的游离粒子,因此不优选。另一方面,如果大于20重量%,则有时粘度上升而无法形成均匀的二氧化硅壳,因此不优选。
进一步,关于烷氧基硅烷与胶体状碳酸钙之比,从能够以较短时间形成更加平滑且高纯度的二氧化硅壳出发,优选相对于烷氧基硅烷1摩尔将胶体状碳酸钙设为0.15摩尔以上。在小于0.15摩尔的情况下,有时生成二氧化硅的游离粒子,因此不优选。
另外,作为碱性催化剂,最合适的是氨水,相对于烷氧基硅烷1摩尔,氨优选为2~40摩尔,更优选为2~10摩尔。如果小于2摩尔,则反应所需的时间变得极长,制造效率变差,因此不优选。另一方面,如果大于40摩尔,则有时二氧化硅壳的平滑性降低,或者生成二氧化硅的游离粒子,因此不优选。
进一步,在水系溶剂中混合胶体状碳酸钙、烷氧基硅烷和碱性催化剂时的温度没有特别制约,优选为60℃以下,更优选为45℃以下。如果上述温度大于60℃,则有时二氧化硅壳的平滑性降低,或生成二氧化硅的游离粒子,有时使所得的二氧化硅中空粒子的性状变差,因此不优选。
通过在以上的条件下进行上述混合,从而能够更高效地形成平滑且高纯度的二氧化硅壳。
接着,对被覆了二氧化硅壳的胶体状碳酸钙进行酸处理而使碳酸钙溶解,仅使二氧化硅壳残存,由此形成由二氧化硅构成的中空粒子。
作为酸处理所使用的酸,只要是盐酸、乙酸、硝酸等能够使碳酸钙溶解的酸就没有特别制约。酸处理时的溶液的酸浓度优选设为0.1~3摩尔/L。如果小于0.1摩尔/L,则酸处理所需的时间会变长,除此之外,根据情况有时无法使碳酸钙完全溶解,因此不优选。另一方面,如果大于3摩尔/L,则有时急剧发生碳酸钙的酸分解反应,尤其在二氧化硅壳较薄时,二氧化硅壳会被破坏,因此不优选。
酸处理时,优选通过用水置换二氧化硅壳被覆后的溶液、或进行脱水清洗等,来将未反应的烷氧基硅烷充分去除。这是因为,在未反应的烷氧基硅烷大量残留的情况下,有时会因酸处理而生成凝胶,使二氧化硅中空粒子的性状变差。
如此,通过利用酸处理使碳酸钙溶解而使碳酸钙存在的部分变为中空,另一方面仅残存二氧化硅壳,从而获得二氧化硅中空粒子。此时,在二氧化硅壳中形成许多细孔。
然后,回收所得的二氧化硅中空粒子,进行加热烧成处理,由此将流出碳酸钙的孔堵住,并且形成致密的由多孔质体构成的二氧化硅壳。其结果是,能够获得目标的中空二氧化硅粒子。作为加热烧成处理,例如,可举出在空气或氧存在下的高温烧成、在氮气、氦气等非活性气体的存在下的高温烧成,优选为在空气中的高温烧成。烧成温度优选为300℃以上,更优选为300~1000℃的范围。
如此得到的中空二氧化硅粒子是由致密的二氧化硅壳构成的中空粒子,基于透射电子显微镜法的一次粒径为30~300nm的范围,通过水银压入法测定的细孔分布中没有检测到2~20nm范围的细孔,该二氧化硅壳成为平滑且杂质少的高纯度的二氧化硅壳。
该致密的二氧化硅壳不会使至少2nm以上的分子等浸透,另一方面,能够使小于2nm的分子等选择性浸透。因此,即使是由于与空气的接触、光、热等而容易分解或变质的成分,也能够通过内包在该中空二氧化硅粒子中而抑制该成分的分解或变质。
通过如此操作,制作中空二氧化硅粒子912。需说明的是,中空二氧化硅粒子912也可以使用市售品。作为这样的市售品,例如,可举出日铁矿业株式会社制的“SiliNax SP-PN(b)”。关于中空氧化铝粒子、中空氧化钛粒子或中空聚合物粒子,也可以通过同样的方法来制造。
本发明中,通过在如此得到的中空粒子中含浸含有半导体纳米晶体的原料化合物的溶液(Z)(图1中的(d))并进行干燥,从而能够在上述中空粒子的上述中空部912a内析出具有钙钛矿型晶体结构的发光性的半导体纳米晶体(图1中的(d)),得到发光粒子91。
作为这里使用的包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液,从向中空粒子912的含侵性的方面考虑,优选为固体成分浓度0.5~20质量%的溶液。另外,有机溶剂只要是与纳米晶体911的良溶剂即可,从相溶性的方面考虑,特别优选为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、2-丙醇、γ-丁内酯、乙酸乙酯、水以及它们的混合溶剂。
此外,作为制备溶液的方法,优选在氩等非活性气体气氛下,在反应容器中混合原料化合物与有机溶剂。此时的温度条件优选为室温~350℃,另外,混合时的搅拌时间优选为1分钟~10小时。
关于半导体纳米晶体的原料化合物,例如,在制备三溴化铅铯溶液的情况下,优选将溴化铯和溴化铅(II)与上述有机溶剂混合。此时,优选以相对于良溶剂1000质量份,溴化铯成为0.5~200质量份、溴化铅(II)成为0.5~200质量份的方式调整各自的添加量。
接着,向上述反应容器添加中空二氧化硅粒子912,由此使三溴化铅铯溶液含浸在中空二氧化硅粒子912的中空部912a内。然后,通过将上述反应溶液内的溶液过滤,从而去除过量的上述三溴化铅铯溶液,回收固形物。然后,将所得的固形物在-50~200℃进行减压干燥。通过以上操作,能够获得在中空二氧化硅粒子912的中空部912a中析出有具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体911的发光粒子91。
进一步,如图2(a)所示,发光粒子91优选具备位于中空粒子912的中空部912a的壁面与半导体纳米晶体911之间且由配位于半导体纳米晶体911的表面的配体构成的中间层913。图2(a)所示的发光粒子91在包含Pb阳离子(图中以黑色圆圈表示。)作为M位的纳米晶体911的表面通过配位作为配体的油酸、油胺等而形成有中间层913。需说明的是,在图2(a)中,中空粒子912省略了细孔912b的记载。具备中间层913的发光粒子91通过中间层913而能够进一步提高纳米晶体911对于氧、水分、热等的稳定性。
具备由配体构成的中间层913的发光粒子91可以通过预先在含有纳米晶体911的原料化合物的溶液中添加配体、将该溶液含浸于中空二氧化硅粒子912并干燥来获得。
配体优选为具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团的化合物。作为结合性基团,例如,优选为羧基、羧酸酐基、氨基、铵基、巯基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基和硼酸基中的至少1种,更优选为羧基和氨基中的至少1种。作为这样的配体,可举出含有羧基或氨基的化合物等,可以单独使用它们中的1种,或者也可以并用2种以上。
作为含有羧基的化合物,例如,可举出碳原子数1~30的直链状或支链状的脂肪族羧酸。作为这样的含有羧基的化合物的具体例,例如,可举出花生四烯酸、巴豆酸、反式-2-癸烯酸、芥酸、3-癸烯酸、顺式-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、4-癸烯酸、全顺-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸、全顺-8,11,14-二十碳三烯酸、顺式-9-十六烯酸、反式-3-己烯酸、反式-2-己烯酸、2-庚烯酸、3-庚烯酸、2-十六烯酸、亚麻酸、亚油酸、γ-亚麻酸、3-壬烯酸、2-壬烯酸、反式-2-辛烯酸、岩芹酸、反油酸、油酸、3-辛烯酸、反式-2-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、蓖麻油酸、山梨酸、2-十三烯酸、顺式-15-二十四烯酸、10-十一烯酸、2-十一烯酸、乙酸、丁酸、山嵛酸、蜡酸、癸酸、花生酸、二十一烷酸、十七烷酸、庚酸、己酸、二十七烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、蜂花酸、二十八烷酸、十九烷酸、二十九烷酸、正辛酸、棕榈酸、十五烷酸、丙酸、二十五烷酸、壬酸、硬脂酸、木蜡酸、二十三烷酸、十三烷酸、十一烷酸、缬草酸等。
作为含有氨基的化合物,例如,可举出碳原子数1~30的直链状或支链状的脂肪族胺。作为这样的含有氨基的化合物的具体例,例如,可举出1-氨基十七烷、1-氨基十九烷、十七烷-9-胺、硬脂胺、油胺、2-正辛基-1-十二烷基胺、烯丙基胺、戊基胺、2-乙氧基乙基胺、3-乙氧基丙基胺、异丁基胺、异戊基胺、3-甲氧基丙基胺、2-甲氧基乙基胺、2-甲基丁基胺、新戊基胺、丙基胺、甲基胺、乙基胺、丁基胺、己基胺、庚基胺、正辛基胺、1-氨基癸烷、壬基胺、1-氨基十一烷、十二烷基胺、1-氨基十五烷、1-氨基十三烷、十六烷基胺、十四烷基胺等。
另外,在制作发光粒子91时,可以在含有纳米晶体911的原料化合物的溶液中添加具有反应性基团的配体(例如,3-氨基丙基三甲氧基硅烷)。该情况下,如图2(a)所示,也可以制成具有由位于中空粒子912与纳米晶体911之间且配位于纳米晶体911的表面的配体构成、配体的分子彼此形成了硅氧烷键的中间层913的母粒子91。根据这样的构成,能够经由中间层913而将纳米晶体911更牢固地固定于中空粒子912中。
具有反应性基团的配体优选为具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团、和含有Si且形成硅氧烷键的反应性基团的化合物。需说明的是,反应性基团也可以与中空粒子912反应。
作为结合性基团,例如,可举出羧基、羧酸酐基、氨基、铵基、巯基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基、硼酸基等。其中,作为结合性基团,优选为羧基和氨基中的至少1种。这些结合性基团与反应性基团相比,对于纳米晶体911所含的阳离子的亲和性(反应性)更高。因此,配体以结合性基团成为纳米晶体911侧的方式进行配位,能够更加容易且可靠地形成中间层913。
另一方面,作为反应性基团,从容易形成硅氧烷键考虑,优选为硅烷醇基、碳原子数为1~6的烷氧基甲硅烷基之类的水解性甲硅烷基。
作为这样的配体,可举出含有羧基或氨基的硅化合物等,可以单独使用它们中的1种,或者并用2种以上。
作为含有羧基的硅化合物的具体例,例如,可举出三甲氧基甲硅烷基丙酸、三乙氧基甲硅烷基丙酸、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-N’-羧甲基乙二胺、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]邻苯二甲酰胺、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺-N,N’,N’-三乙酸等。
另一方面,作为含有氨基的硅化合物的具体例,例如,可举出3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二异丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三异丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基异丁基二甲基甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基异丁基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-11-氨基十一烷基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基硅烷三醇、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、(氨基乙基氨基乙基)苯基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯基三异丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三异丙氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)氨基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、甲基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、二甲基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、苄基氨基乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、3-(N-苯基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三异丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三异丙氧基硅烷、N-[2-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三丙氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三异丙氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺等。
进一步,如图2(b)所示,更优选为在中空粒子内包发光粒子91的表面具备由疏水性聚合物构成的聚合物层92的发光粒子90(以下,有时记载为“聚合物被覆发光粒子90”。)。聚合物被覆发光粒子90通过具备聚合物层92,从而能够进一步提高对于热、氧的稳定性,并且获得优异的粒子分散性,因此在制成光转换层时能够获得更加优异的发光特性。
1-1-2.二氧化硅被覆发光粒子
图3(a)和图3(b)中示出了包含本发明的发光性纳米晶体的纳米粒子的其他形态。图3(a)所示的发光粒子91具备具有发光性的钙钛矿型的半导体纳米晶体(以下,有时也简称为“纳米晶体911”。)以及由配位于该纳米晶体911的表面的配体构成、进而配体中作为硅烷化合物的分子彼此形成了硅氧烷键的表面层914(以下,有时也称为“二氧化硅被覆发光粒子91”。)。这样的发光粒子91例如可以如下获得:将纳米晶体911的前体、油酸、油胺等配体和具有能够形成硅氧烷键的部位的配体混合,在使纳米晶体911析出的同时使该配体配位于纳米晶体911表面,然后接着形成硅氧烷键。该发光粒子91由于纳米晶体911被二氧化硅表面层914保护,因此能够获得对于热、氧的优异的稳定性,其结果是,能够获得优异的发光特性。
进一步,如图3(b)所示,更优选为在二氧化硅被覆发光粒子91的表面具备由疏水性聚合物构成的聚合物层92的发光粒子90(以下,有时记载为“聚合物被覆发光粒子90”。)。聚合物被覆发光粒子90通过具备聚合物层92,从而能够进一步提高对于热、氧的稳定性,并且获得优异的粒子分散性,因此在制成光转换层时能够获得更加优异的发光特性。
图3(a)所示的二氧化硅被覆发光粒子91具备具有发光性的上述纳米晶体911以及由配位于该纳米晶体911的表面的配体构成、进而配体中作为硅烷化合物的分子彼此形成了硅氧烷键的表面层914。因此,二氧化硅被覆发光粒子91由于纳米晶体911被表面层914保护,因此能够维持优异的发光特性。
这样的二氧化硅被覆发光粒子91可以通过如下方法制造:将包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液、以及包含脂肪族羧酸和含有具有含Si且可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物的脂肪族胺的溶液混合,从而在使具有发光性的钙钛矿型的半导体纳米晶体析出的同时使上述化合物配位于该半导体纳米晶体的表面,然后使配位了的上述化合物中的上述反应性基团缩合,由此获得在上述半导体纳米晶体的表面形成了具有上述硅氧烷键的表面层的粒子91。
该二氧化硅被覆发光粒子91能够以其自身、单体作为发光粒子使用。
<表面层914>
上述表面层914由包含能够配位于纳米晶体911的表面且分子彼此能够形成硅氧烷键的化合物的配体构成。
这样的配体是具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团的化合物,包含含有Si且具有形成硅氧烷键的反应性基团的化合物。作为该结合性基团,例如,优选为羧基、羧酸酐基、氨基、铵基、巯基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基和硼酸基中的至少1种,更优选为羧基和氨基中的至少1种。作为这样的配体,可举出含有羧基或氨基的化合物等,可以单独使用它们中的1种,或者也可以并用2种以上。
作为含有羧基的化合物,例如,可举出碳原子数1~30的直链状或支链状的脂肪族羧酸。作为这样的含有羧基的化合物的具体例,例如,可举出花生四烯酸、巴豆酸、反式-2-癸烯酸、芥酸、3-癸烯酸、顺式-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、4-癸烯酸、全顺-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸、全顺-8,11,14-二十碳三烯酸、顺式-9-十六烯酸、反式-3-己烯酸、反式-2-己烯酸、2-庚烯酸、3-庚烯酸、2-十六烯酸、亚麻酸、亚油酸、γ-亚麻酸、3-壬烯酸、2-壬烯酸、反式-2-辛烯酸、岩芹酸、反油酸、油酸、3-辛烯酸、反式-2-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、蓖麻油酸、山梨酸、2-十三烯酸、顺式-15-二十四烯酸、10-十一烯酸、2-十一烯酸、乙酸、丁酸、山嵛酸、蜡酸、癸酸、花生酸、二十一烷酸、十七烷酸、庚酸、己酸、二十七烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、蜂花酸、二十八烷酸、十九烷酸、二十九烷酸、正辛酸、棕榈酸、十五烷酸、丙酸、二十五烷酸、壬酸、硬脂酸、木蜡酸、二十三烷酸、十三烷酸、十一烷酸、缬草酸等。
作为含有氨基的化合物,例如,可举出碳原子数1~30的直链状或支链状的脂肪族胺。作为这样的含有氨基的化合物的具体例,例如,可举出1-氨基十七烷、1-氨基十九烷、十七烷-9-胺、硬脂胺、油胺、2-正辛基-1-十二烷基胺、烯丙基胺、戊基胺、2-乙氧基乙基胺、3-乙氧基丙基胺、异丁基胺、异戊基胺、3-甲氧基丙基胺、2-甲氧基乙基胺、2-甲基丁基胺、新戊基胺、丙基胺、甲基胺、乙基胺、丁基胺、己基胺、庚基胺、正辛基胺、1-氨基癸烷、壬基胺、1-氨基十一烷、十二烷基胺、1-氨基十五烷、1-氨基十三烷、十六烷基胺、十四烷基胺等。
另外,含有Si且具有形成硅氧烷键的反应性基团的化合物优选具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团。
作为反应性基团,从容易形成硅氧烷键出发,优选为硅烷醇基、碳原子数为1~6的烷氧基甲硅烷基那样的水解性甲硅烷基。
作为结合性基团,例如,可举出羧基、氨基、铵基、巯基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基、硼酸基等。其中,作为结合性基团,优选为羧基、巯基和氨基中的至少1种。这些结合性基团与上述反应性基团相比,对于纳米晶体911所含的阳离子的亲和性更高。因此,配体以结合性基团成为纳米晶体911侧的方式进行配位,能够更加容易且可靠地形成表面层914。
作为含有Si且具有形成硅氧烷键的反应性基团的化合物,可以含有1种以上具有结合性基团的硅化合物,或者并用2种以上。
优选地,可以包含含有羧基的硅化合物、含有氨基的硅化合物、含有巯基的硅化合物中的任1种,或者也可以并用2种以上。
作为含有羧基的硅化合物的具体例,例如,可举出3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酸、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酸、2-羧乙基苯基双(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-N’-羧甲基乙二胺、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]邻苯二甲酰胺、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺-N,N’,N’-三乙酸等。
另一方面,作为含有氨基的硅化合物的具体例,例如,可举出3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二异丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三异丙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基异丁基二甲基甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基异丁基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-11-氨基十一烷基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基硅烷三醇、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、(氨基乙基氨基乙基)苯基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯基三异丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯基三异丙氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)氨基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、甲基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、二甲基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、苄基氨基乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、3-(N-苯基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基乙基)苯乙基三异丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三甲氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三乙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三丙氧基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三异丙氧基硅烷、N-[2-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三丙氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三异丙氧基甲硅烷基)丙基氨基]乙基]乙二胺等。
作为含有巯基的硅化合物的具体例,例如,可举出3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基甲基二甲氧基硅烷、2-巯基乙基甲基二乙氧基硅烷、3-[乙氧基双(3,6,9,12,15-五氧杂二十八烷-1-基氧基)甲硅烷基]-1-丙烷硫醇等。
图3(a)所示的二氧化硅被覆发光粒子91在包含Pb阳离子作为M位的纳米晶体911的表面通过配位作为配体的油酸、油胺、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、进而使3-氨基丙基三甲氧基硅烷反应而形成有表面层914。
表面层914的厚度优选为0.5~50nm,更优选为1.0~30nm。如果是具有这样的厚度的表面层914的发光粒子91,则能够充分提高纳米晶体911对于热的稳定性。
需说明的是,表面层914的厚度可以通过调整连接配体的结合基与反应性基的连接结构的原子数(链长)来变更。
<二氧化硅被覆发光粒子91的制作方法>
这样的二氧化硅被覆发光粒子91可以通过将包含纳米晶体911的原料化合物的溶液、以及包含具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团的化合物和含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物的溶液混合后,使配位于析出的纳米晶体911的表面的含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物中的反应性基团缩合而容易地制作。此时,有进行加热而制造的方法和不进行加热而制造的方法。
首先,对于进行加热而制造二氧化硅被覆发光粒子91的方法进行说明。可举出以下方法:分别制备包含将半导体纳米晶体反应而合成的2种原料化合物的溶液。此时,在2种溶液中的任一方中预先加入具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团的化合物,在另一方中预先加入含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物。接着,将它们在非活性气体气氛下混合,在140~260℃的温度条件下进行反应。接着,冷却至-20~30℃,进行搅拌而使纳米晶体析出。析出的纳米晶体在纳米晶体911的表面形成有具有硅氧烷键的表面层914,可以通过离心分离等标准方法来获得纳米晶体。
具体而言,例如,制备包含碳酸铯、油酸和有机溶剂的溶液。作为有机溶剂,可以使用1-十八烯、二辛基醚、二苯基醚等。此时,优选以相对于有机溶剂40mL、碳酸铯为0.2~2g、油酸为0.1~10mL的方式调整各自的添加量。将所得的溶液在90~150℃进行10~180分钟减压干燥后,在氩、氮等非活性气体气氛下加热至100~200℃,由此获得铯-油酸溶液。
另一方面,制备包含溴化铅(II)和与前述相同的有机溶剂的溶液。此时,相对于有机溶剂5mL添加20~100mg溴化铅(II)。将所得的溶液在90~150℃进行10~180分钟减压干燥后,在氩、氮等非活性气体气氛下添加0.1~2mL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
然后,在将包含溴化铅(II)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的溶液加热至140~260℃的状态下添加上述铯-油酸溶液,加热搅拌1~10秒而使之反应后,将所得的反应液用冰浴进行冷却。此时,优选相对于包含溴化铅(II)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的溶液5mL,添加0.1~1mL铯-油酸溶液。在以-20~30℃搅拌中,在纳米晶体911析出的同时,在纳米晶体911的表面配位3-氨基丙基三乙氧基硅烷和油酸。
然后,将所得的反应液在大气下、室温(10~30℃、湿度5~60%)搅拌5~300分钟后,添加0.1~50mL的乙醇,由此获得悬浊液。在大气下、室温下的搅拌中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷的烷氧基甲硅烷基发生缩合,在纳米晶体911的表面形成具有硅氧烷键的表面层914。
将所得的悬浊液离心分离而回收固形物,将固形物添加至甲苯,从而能够获得在由三溴化铅铯构成的纳米晶体911的表面具备具有硅氧烷键的表面层914的二氧化硅被覆发光粒子91分散在甲苯中的发光粒子分散液。
另外,将上述回收的固形物添加于后述的作为光聚合性化合物的甲基丙烯酸异冰片酯中,从而能够获得在由甲基铵三溴化铅晶体构成的纳米晶体911的表面具备具有硅氧烷键的表面层914的二氧化硅被覆发光粒子91分散在甲基丙烯酸异冰片酯中的发光粒子分散液。
接着,对于不进行加热而制造二氧化硅被覆发光粒子91的方法进行说明。可举出以下方法:将包含半导体纳米晶体的原料化合物和具有与纳米晶体911所含的阳离子结合的结合性基团的化合物(不包括含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物)的溶液在大气下滴加在将含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物溶解于对于纳米晶体为不良溶剂的有机溶剂而成的溶液中并进行混合,从而使纳米晶体析出。有机溶剂的使用量相对于半导体纳米晶体以质量基准计优选为10~1000倍量。另外,析出的纳米晶体在纳米晶体911的表面形成有具有硅氧烷键的表面层914,能够通过离心分离等标准方面来获得纳米晶体。
具体而言,作为包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液,例如,制备包含溴化铅(II)、溴化铯、油酸、油胺和有机溶剂的溶液。有机溶剂只要是纳米晶体的良溶剂即可,从相溶性方面考虑,优选为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺以及它们的混合溶剂。此时,优选以相对于有机溶剂10mL、溴化铅(II)为10~50mg、溴化铯为5~25mg、油酸为0.2~2mL、油胺为0.05~0.5ml的方式调整各自的添加量。
另一方面,作为包含含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物和对于纳米晶体为不良溶剂的有机溶剂的溶液,例如,制备3-氨基丙基三乙氧基硅烷和不良溶剂。作为不良溶剂,可以使用异丙醇、甲苯、己烷等。此时,优选以相对于不良溶剂5mL、3-氨基丙基三乙氧基硅烷为0.01~0.5mL的方式调整各自的添加量。
然后,将上述包含溴化铅(II)、溴化铯、油酸和油胺的溶液0.1~1mL在大气下、在0~30℃添加于上述包含3-氨基丙基三乙氧基硅烷和不良溶剂的溶液5mL中,立即在大气下搅拌5~180秒后,通过离心分离将固形物回收。在将混合物添加到不良溶剂时,在纳米晶体911析出的同时,在纳米晶体911的表面配位3-氨基丙基三乙氧基硅烷、油酸和油胺。然后,在大气下的搅拌中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷的烷氧基甲硅烷基发生缩合,在纳米晶体911的表面形成具有硅氧烷键的表面层914。
将该回收的固形物添加于甲苯,从而能够获得在由三溴化铅铯晶体构成的纳米晶体911的表面具备具有硅氧烷键的表面层914的二氧化硅被覆发光粒子91分散在甲苯中的发光粒子分散液。
另外,将上述回收的固形物添加于后述的作为光聚合性化合物的甲基丙烯酸异冰片酯,从而也能够获得在由三溴化铅铯晶体构成的纳米晶体911的表面具备具有硅氧烷键的表面层914的二氧化硅被覆发光粒子91分散在甲基丙烯酸异冰片酯中的发光粒子分散液。
1-1-3.钛被覆发光粒子
作为本发明的包含发光性纳米晶体的纳米粒子的其他方式,可以用钛氧化物来被覆该发光性纳米晶体。在用钛氧化物进行被覆时,可以通过在将发光性纳米晶体分散在疏水性溶剂中而成的溶液中,在不含水和氧的非活性气氛下适量添加钛醇盐并进行搅拌的工序来获得。通过用钛氧化物来被覆该发光性纳米晶体表面,能够补偿该晶体的表面缺陷而能够抑制发光特性的降低。钛氧化物是钛醇盐的水解产物,具有(R-O)3-Ti-O-(R各自独立地表示可以为直链或支链的碳原子数1~8的烷基)的结构。
这样的钛被覆发光粒子可以通过以下方法来形成。
首先,使发光性纳米晶体分散在疏水性有机溶剂中。疏水性有机溶剂没有特别限定,优选为甲苯、氯仿、己烷、环己烷,更优选为甲苯、环己烷。这些疏水性有机溶剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。接着,在该纳米晶体分散溶液中添加钛醇盐并进行搅拌,从而能够在纳米晶体表面进行配位、反应、被覆该晶体表面。
在使用4价钛醇盐作为该钛醇盐的情况下,钛醇盐中的1个烷氧基会由于溶剂中微量含有的水分而部分水解,生成(R-O)3-Ti-O-。作为钛醇盐,优选为式(1)所表示的化合物。
Ti(OR)4:式(1)
(式中,R各自独立地表示甲基、乙基、异丙基、2-乙基己基)
作为这样的钛醇盐,具体而言,可以举出异丙醇钛、甲醇钛、原钛酸四乙酯、2-乙基己基氧化钛、二异丙氧醇钛-双(乙酰丙酮)等。这些钛醇盐可以单独使用,也可以使用2种以上,在使用2种以上的钛醇盐的情况下,优选注意各自的反应速度,控制所添加的量和时机,被覆纳米晶体表面。
1-2.发光粒子90及其制作方法
聚合物被覆发光粒子90可以通过将上述工序中得到的图1中的(e)的发光粒子91作为母粒子(以下,有时将“发光粒子91”记载为“母粒子91”。)并用疏水性聚合物被覆母粒子91的表面形成聚合物层92来获得(图1中的(f))。另外,也可以将图2(a)或图3(a)的发光粒子91作为母粒子。聚合物被覆发光粒子90可以通过具备疏水性的聚合物层92来向发光粒子90赋予对于氧、水分的高稳定性,进而能够提高发光粒子90的分散稳定性。
这样的聚合物层92可以通过以下方法I、方法II等来形成。
方法I:在包含疏水性聚合物的清漆中添加发光粒子91并进行混合,从而将发光粒子91的表面用疏水性聚合物被覆。
方法II:使可溶于非水溶剂且聚合后变为不溶或难溶的聚合性不饱和单体与可溶于非水溶剂的具有聚合性不饱和基团的聚合物一起担载于发光粒子91的表面后,使上述聚合物与上述聚合性不饱和单体进行聚合。
需说明的是,方法I中的疏水性聚合物包含方法II中的使聚合物与聚合性不饱和单体聚合而成的聚合物。
其中,聚合物层92优选通过方法II来形成。根据方法II,能够形成具有均匀的厚度并且对于发光粒子91的密合性优异的聚合物层92。
以下,对于上述聚合物层的形成方法II进行详细描述。
[非水溶剂]
非水溶剂优选为可溶解疏水性聚合物的有机溶剂,如果能够将发光粒子91均匀分散,则进一步优选。通过使用这样的非水溶剂,能够非常简便地使疏水性聚合物吸附于发光粒子91而被覆聚合物层92。进一步,优选非水溶剂为低介电常数溶剂。通过使用低介电常数溶剂,从而仅将疏水性聚合物和发光粒子91在该非水溶剂中进行混合就能够使疏水性聚合物牢固地吸附在发光粒子91表面,被覆聚合物层。
如此得到的聚合物层92即使如后述那样用溶剂清洗发光粒子90,也难以从发光粒子91去除。进一步,非水溶剂的介电常数越低越好。具体而言,非水溶剂的介电常数优选为10以下,进一步优选为6以下,特别优选为5以下。作为优选的非水溶剂,优选为包含选自由脂肪族烃系溶剂、脂环式烃系溶剂和芳香族烃系溶剂所组成的组中的至少一者的有机溶剂。
作为脂肪族烃系溶剂,例如,可举出正己烷、正庚烷、正辛烷、异己烷等,作为脂环式烃系溶剂,例如,可举出环戊烷、环己烷、乙基环己烷等,作为芳香族烃系溶剂,可举出甲苯、二甲苯等。
此外,也可以在不损害本发明的效果的范围内,使用在选自由脂肪族烃系溶剂、脂环式烃系溶剂和芳香族烃系溶剂所组成的组中的至少一者中混合有其他有机溶剂的混合溶剂作为非水溶剂。作为这样的其他有机溶剂,例如,可举出乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸戊酯之类的酯系溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、环己酮之类的酮系溶剂;甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇之类的醇系溶剂等。
在以混合溶剂来使用时,优选将选自由脂肪族烃系溶剂、脂环式烃系溶剂和芳香族烃系溶剂所组成的组中的至少一者的使用量设为50质量%以上,更优选设为60质量%以上。
[可溶于非水溶剂的含有聚合性不饱和基团的聚合物]
本工序中使用的可溶于非水溶剂的含有聚合性不饱和基团的聚合物(以下,也记载为“聚合物(P)”。)包含:对以具有碳原子数4以上的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸酯(A2)、具有聚合性不饱和基团的含氟化合物(B、C)或具有聚合性不饱和基团的含硅化合物(D)作为单体成分的共聚物导入聚合性不饱和基团而成的聚合物;或者由以具有碳原子数4以上的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸酯(A2)、含氟化合物(B、C)作为主成分的具有聚合性不饱和基团的单体、或以含硅化合物(D)作为主成分的具有聚合性不饱和基团的单体的共聚物构成的大单体等。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯(A1),例如,可举出(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯。
另外,作为末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸酯(A2),例如,可举出二甲基氨基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基(甲基)丙烯酸酯;马来酸、富马酸、衣康酸之类的不饱和二羧酸与一元醇的二酯系化合物。这里,本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”的意思是甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯这两者。“(甲基)丙烯酰基”这一表达也同样。
另外,作为具有聚合性不饱和基团的含氟化合物(B),例如,可举出下述通式(B1)所表示的化合物。
[化1]
Figure BDA0003865404490000301
上述通式(B1)中,R4为氢原子、氟原子、甲基、氰基、苯基、苄基或-CnH2n-Rfa(其中,n为1~8的整数,Rfa为下述式(Rf-1)~(Rf-7)中的任一个基团。)。
另外,上述通式(B1)中,L为下述式(L-1)~(L-10)中的任一个基团。
[化2]
-OCnH2n- (L-1)
-OCH2CH2OCH2- (L-2)
Figure BDA0003865404490000311
上述式(L-1)、(L-3)、(L-5)、(L-6)和(L-7)中的n为1~8的整数。上述式(L-8)、(L-9)和(L-10)中的m为1~8的整数,n为0~8的整数。上述式(L-6)和(L-7)中的Rfb为下述式(Rf-1)~(Rf-7)中的任一个基团。
另外,上述通式(B1)中,Rf为下述式(Rf-1)~(Rf-7)中的任一个基团。
[化3]
-CnF2n+1 (Rf-1)
-CnF2nH (Rf-2)
-CnF2n-1 (Rf-3)
-CnF2n-3 (Rf-4)
-CmF2mOCnF2nCF3 (Rf-5)
-CmF2mOCnF2nOCpF2pCF3 (Rf-6)
-CF2OC2F4OC2F4OCF3 (Rf-7)
上述式(Rf-1)~(Rf-4)中的n为4~6的整数。上述式(Rf-5)中的m为1~5的整数,n为0~4的整数,并且m和n的合计为4~5。上述式(Rf-6)中的m为0~4的整数,n为1~4的整数,p为0~4的整数,并且m、n和p的合计为4~5。
另外,作为上述通式(B1)所表示的化合物的优选的具体例,可举出下述式(B1-1)~(B1-7)所表示的甲基丙烯酸酯、下述(B1-8)~(B1-15)所表示的丙烯酸酯等。需说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
[化4]
Figure BDA0003865404490000331
[化5]
Figure BDA0003865404490000341
此外,作为具有聚合性不饱和基团的含氟化合物(C),例如,可举出具有聚(全氟亚烷基醚)链以及在其两末端的聚合性不饱和基团的化合物。
聚(全氟亚烷基醚)链优选具有碳原子数1~3的二价氟化碳基与氧原子交替连结而成的结构。
这样的聚(全氟亚烷基醚)链可以仅包含1种碳原子数1~3的二价氟化碳基,也可以包含多种。作为具体的聚(全氟亚烷基醚),可举出下述通式(C1)所表示的结构。
[化6]
Figure BDA0003865404490000342
上述通式(C1)中,X为下述式(C1-1)~(C1-5)。
多个X可以相同,也可以不同。包含不同的X时(包含多种重复单元X-O时),多个相同的重复单元X-O可以以无规状或嵌段状存在。
此外,n为重复单元的数,为1以上的整数。
[化7]
-CF2- (C1-1)
-CF2CF2- (C1-2)
-CF2CF2CF2-(C1-3)
Figure BDA0003865404490000351
其中,作为聚(全氟亚烷基醚)链,从氟原子数与氧原子数的平衡良好、聚合物(P)容易缠绕于母粒子91的表面的方面考虑,优选为上述式(C1-1)所表示的全氟亚甲基与上述式(C1-2)所表示的全氟亚乙基共存的结构。
该情况下,上述式(C1-1)所表示的全氟亚甲基与上述式(C1-2)所表示的全氟亚乙基的存在比率以摩尔比率[全氟亚甲基(C1-1)/全氟亚乙基(C1-2)]计优选为1/10~10/1,更优选为2/8~8/2,进一步优选为3/7~7/3。
另外,上述通式(C1)中的n优选为3~100,更优选为6~70。进一步,聚(全氟亚烷基醚)链所含的氟原子数合计优选为18~200,更优选为25~150。这种构成的聚(全氟亚烷基醚)链中,氟原子数与氧原子数的平衡会更加良好。
作为在两末端导入聚合性不饱和基团之前的具有聚(全氟亚烷基醚)链的原料化合物,例如,可举出下述式(C2-1)~(C2-6)。需说明的是,下述式(C2-1)~(C2-6)中的“-PFPE-”为聚(全氟亚烷基醚)链。
[化8]
HO-CH2-PFPE-CH2-OH (C2-1)
HO-CH2CH2-PFPE-CH2CH2-OH (C2-2)
Figure BDA0003865404490000361
OCN-PFPE-NCO (C2-5)
Figure BDA0003865404490000362
导入至聚(全氟亚烷基醚)链的两末端的聚合性不饱和基团例如可举出下述式(U-1)~(U-5)所表示的结构。
[化9]
Figure BDA0003865404490000363
其中,从含氟化合物(C)本身的获取、制造的容易性、或与其他具有聚合性不饱和基团的单体的共聚的容易性出发,优选为上述式U-1所表示的丙烯酰氧基、或上述式U-2所表示的甲基丙烯酰氧基。
作为含氟化合物(C)的具体例,可举出下述式(C-1)~(C-13)所表示的化合物。需说明的是,下述式(C-1)~(C-13)中的“-PFPE-”为聚(全氟亚烷基醚)链。
[化10]
Figure BDA0003865404490000371
[化11]
Figure BDA0003865404490000381
其中,作为含氟化合物(C),从工业上容易制造的方面考虑,优选为上述式(C-1)、(C-2)、(C-5)或(C-6)所表示的化合物,从能够合成容易向母粒子91的表面缠绕的聚合物(P)的方面考虑,更优选为上述式(C-1)所表示的在聚(全氟亚烷基醚)链的两末端具有丙烯酰基的化合物、或上述式(C-2)所表示的在聚(全氟亚烷基醚)链的两末端具有甲基丙烯酰基的化合物。
另外,作为具有聚合性不饱和基团的含硅化合物(D),例如,可举出下述通式(D1)所表示的化合物。
[化12]
Figure BDA0003865404490000382
上述通式(D1)中,P为聚合性官能团,Xa为SiR11R22,Rd为氢原子、氟原子、甲基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基(其中,R11、R22为甲基、或Si(CH3)基、氨基、缩水甘油基,m为0~100的整数,n为0~4的整数。)。
作为含硅化合物(D)的具体例,可举出下述式(D-1)~(D-5)所表示的化合物。
[化13]
Figure BDA0003865404490000391
另外,作为可用作具有聚合性不饱和基团的单体的(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸酯化合物(A2)、含氟化合物(B、C)以及含硅化合物(D)以外的化合物,例如,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙烯基甲苯之类的芳香族乙烯基系化合物;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸二溴丙酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯之类的(甲基)丙烯酸酯系化合物等。
这些化合物优选作为与(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸酯(A2)、含氟化合物(B、C)或含硅化合物(D)的无规共聚物来使用。由此,能够充分提高所得的聚合物(P)在非水溶剂中的溶解性。
上述能够用作具有聚合性不饱和基团的单体的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选使用(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯之类的具有直链状或支链状的碳原子数4~12的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)。
具有聚合性不饱和基团的单体的共聚物可通过利用常规方法将具有聚合性不饱和基团的单体聚合而获得。
进一步,通过对这样的共聚物导入聚合性不饱和基团,从而获得聚合物(P)。
作为聚合性不饱和基团的导入方法,例如,可举出以下的方法III~VI。
方法III为如下方法:预先配合丙烯酸、甲基丙烯酸之类的含羧酸基聚合性单体、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基丙基丙烯酰胺之类的含氨基聚合性单体作为共聚成分进行共聚,在获得具有羧酸基或氨基的共聚物后,使该羧酸基或氨基与甲基丙烯酸缩水甘油酯之类的具有缩水甘油基和聚合性不饱和基团的单体进行反应。
方法IV为如下方法:预先配合甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯之类的含羟基单体作为共聚成分进行共聚,在获得具有羟基的共聚物后,使该羟基与异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯之类的具有异氰酸酯基和聚合性不饱和基团的单体进行反应。
方法V为如下方法:聚合时使用巯基乙酸作为链转移剂而在共聚物的末端导入羧基,使该羧基与甲基丙烯酸缩水甘油酯之类的具有缩水甘油基和聚合性不饱和基团的单体进行反应。
方法VI为如下方法:使用偶氮双氰基戊酸之类的含羧基偶氮引发剂作为聚合引发剂而在共聚物中导入羧基,使该羧基与甲基丙烯酸缩水甘油酯之类的具有缩水甘油基和聚合性不饱和基团的单体进行反应。
其中,方法III由于最为简便而优选。
[可溶于非水溶剂且聚合后变为不溶或难溶的聚合性不饱和单体]
作为上述可溶于非水溶剂且聚合后变为不溶或难溶的聚合性不饱和单体(以下,也记载为“单体(M)”。),例如,可举出没有反应性极性基(官能团)的乙烯基系单体类、含酰胺键的乙烯基系单体类、(甲基)丙烯酰氧基烷基磷酸酯类、(甲基)丙烯酰氧基烷基亚磷酸酯类、含磷原子的乙烯基系单体类、含羟基的聚合性不饱和单体类、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷酯类、含环氧基的聚合性不饱和单体类、含异氰酸酯基的α,β-乙烯性不饱和单体类、含烷氧基甲硅烷基的聚合性不饱和单体类、含羧基的α,β-乙烯性不饱和单体类等。
作为没有反应性极性基的乙烯基系单体类的具体例,例如,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯之类的(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯腈、乙酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯之类的烯烃类等。
作为含酰胺键的乙烯基系单体类的具体例,例如,可举出(甲基)丙烯酰胺、二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、烷氧基化N-羟甲基化(甲基)丙烯酰胺类等。
作为(甲基)丙烯酰氧基烷基磷酸酯类的具体例,例如,可举出二烷基[(甲基)丙烯酰氧基烷基]磷酸酯类、(甲基)丙烯酰氧基烷基酸性磷酸酯类等。
作为(甲基)丙烯酰氧基烷基亚磷酸酯类的具体例,例如,可举出二烷基[(甲基)丙烯酰氧基烷基]亚磷酸酯类、(甲基)丙烯酰氧基烷基酸性亚磷酸酯类等。
作为含磷原子的乙烯基系单体类的具体例,例如,可举出上述(甲基)丙烯酰氧基烷基酸性磷酸酯类或(甲基)丙烯酰氧基烷基酸性亚磷酸酯类的环氧烷加成物、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯之类的含环氧基的乙烯基系单体与磷酸、亚磷酸或它们的酸性酯类的酯化合物、(甲基)丙烯酸3-氯-2-酸性亚磷酸基丙酯等。
作为含羟基的聚合性不饱和单体类的具体例,例如,可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、富马酸二-2-羟基乙酯、富马酸单-2-羟基乙基单丁酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯之类的聚合性不饱和羧酸的羟基烷基酯类或它们与ε-己内酯的加成物;(甲基)丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸等不饱和单或二羧酸、二羧酸与一元醇的单酯类之类的聚合性不饱和羧酸类;上述聚合性不饱和羧酸的羟基烷基酯类与多羧酸的酐(马来酸、琥珀酸、邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、苯三甲酸、苯四甲酸、“双环庚烯二甲酸(himic acid)”、四氯邻苯二甲酸、十二炔基琥珀酸等)的加成物等各种不饱和羧酸类与一元羧酸的单缩水甘油酯(椰油脂肪酸缩水甘油酯、辛酸缩水甘油酯等)、丁基缩水甘油基醚、环氧乙烷、环氧丙烷等单环氧化合物的加成物或它们与ε-己内酯的加成物;羟基乙烯基醚等。
作为(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯类的具体例,例如,可举出(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯等。
作为含环氧基的聚合性不饱和单体类的具体例,例如,可举出使聚合性不饱和羧酸类、含羟基的乙烯基单体与上述多羧酸的酐的等摩尔加成物(邻苯二甲酸单-2-(甲基)丙烯酰氧基单乙酯等)之类的各种不饱和羧酸、与1分子中具有至少2个环氧基的各种聚环氧化合物以等摩尔比进行加成反应而得的含环氧基的聚合性化合物、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸(β-甲基)缩水甘油酯、(甲基)烯丙基缩水甘油醚等。
作为含异氰酸酯基的α,β-乙烯性不饱和单体类的具体例,例如,可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯与六亚甲基二异氰酸酯的等摩尔加成物、(甲基)丙烯酸异氰酸酯基乙酯之类的具有异氰酸酯基和乙烯基的单体等。
作为含烷氧基甲硅烷基的聚合性不饱和单体类的具体例,例如,可举出乙烯基乙氧基硅烷、α-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、(甲基)丙烯酸三甲基甲硅烷氧基乙酯之类的硅系单体类等。
作为含羧基的α,β-乙烯性不饱和单体类的具体例,例如,可举出(甲基)丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸等不饱和单或二羧酸、二羧酸与一元醇的单酯类之类的α,β-乙烯性不饱和羧酸类;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、富马酸二-2-羟基乙酯、富马酸单-2-羟基乙基-单丁酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯之类的α,β-不饱和羧酸羟基烷基酯类与马来酸、琥珀酸、邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、苯三甲酸、苯四甲酸、“双环庚烯二甲酸”、四氯邻苯二甲酸、十二炔基琥珀酸之类的多羧酸的酐的加成物等。
其中,作为单体(M),优选为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯之类的具有碳原子数3以下的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯。
进一步,在使聚合物(P)与单体(M)聚合时,优选将具有羧基、磺酸基、磷酸基、羟基、二甲基氨基之类的官能团中的至少1种的聚合性不饱和单体共聚。由此,所形成的聚合物(聚合物层92)与硅氧烷键的相互作用提高,从而能够提高对发光粒子91的表面的密合性。
另外,为了防止或抑制疏水性聚合物从所得的发光粒子90溶出,优选疏水性聚合物(聚合物(P))进行了交联。
作为可用作交联成分的多官能聚合性不饱和单体,例如,可举出二乙烯基苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、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、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯等。
另外,也可以在所得的疏水性聚合物不溶解于非水溶剂的范围内,使其他聚合性不饱和单体共聚。作为其他聚合性不饱和单体,例如,可举出作为上述(甲基)丙烯酸烷基酯(A)、含氟化合物(B、C)、除这些以外可使用的聚合物(P)用聚合性不饱和单体而例示的化合物。
由疏水性聚合物构成的聚合物层92通过在发光粒子91、非水溶剂和聚合物(P)的存在下使单体(M)聚合而形成。发光粒子91与聚合物(P)优选在进行聚合之前进行混合。混合时,例如,可以使用均质机、分散剂、珠磨机、涂料振荡机、捏合机、辊磨机、球磨机、磨碎机、砂磨机等。
本发明中,所使用的发光粒子91的形态没有特别限定,浆料、湿饼、粉体等均可。
在发光粒子91与聚合物(P)混合后,进一步混合单体(M)和后述的聚合引发剂,进行聚合,从而形成由聚合物(P)与单体(M)的聚合物构成的聚合物层92。由此,获得发光粒子90。
此时,聚合物(P)的数均分子量优选为1,000~500,000,更优选为2,000~200,000,进一步优选为3,000~100,000。通过使用具有这种范围的分子量的聚合物(P),可将聚合物层92良好地被覆于发光粒子91的表面。
另外,单体(M)的使用量也根据目的来适当设定,因此没有特别限定,通常,相对于100质量份的发光粒子91,优选为0.5~40质量份,更优选为1~35质量份,进一步优选为2~30质量份。
最终被覆发光粒子91的表面的疏水性聚合物的量相对于100质量份的发光粒子91优选为1~60质量份,更优选为2~50质量份,进一步优选为3~40质量份。
在该情况下,单体(M)的量相对于100质量份的聚合物(P)通常优选为10~100质量份,更优选为30~90质量份,进一步优选为50~80质量份。
聚合物层92的厚度优选为0.5~100nm,更优选为0.7~50nm,进一步优选为1~30nm。如果聚合物层92的厚度小于0.5nm,则多数情况无法获得分散稳定性。如果聚合物层92的厚度大于100nm,则多数情况难以以高浓度含有发光粒子91。通过用这样厚度的聚合物层92被覆发光粒子91,从而能够更加提高发光粒子90对于氧、水分的稳定性。
在发光粒子91、非水溶剂和聚合物(P)的存在下的单体(M)的聚合可以通过公知的聚合方法来进行,但优选在聚合引发剂的存在下进行。
作为该聚合引发剂,例如,可举出二甲基-2,2-偶氮双(2-甲基丙酸酯)、偶氮二异丁腈(AIBN)、2,2-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮双(2-甲基丁腈)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、2-乙基己酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化氢异丙苯等。这些聚合引发剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
难溶于非水溶剂的聚合引发剂优选在溶解于单体(M)的状态下添加到包含发光粒子91和聚合物(P)的混合液。
另外,单体(M)或溶解有聚合引发剂的单体(M)可以通过滴加法添加到已达到聚合温度的混合液而进行聚合,但添加到升温前的常温的混合液,充分混合后升温而进行聚合时较稳定,因此优选。
聚合温度优选为60~130℃的范围,更优选为70~100℃的范围。如果在这样的聚合温度下进行单体(M)的聚合,则能够适当防止纳米晶体911的形态变化(例如变质、晶体生长等)。
单体(M)聚合后,去除未吸附于发光粒子91表面的聚合物,从而获得在发光粒子91的表面形成有聚合物层92的发光粒子(聚合物被覆发光粒子)90。作为将未吸附的聚合物去除的方法,可举出离心沉降、超滤。在离心沉降中,使包含聚合物被覆发光粒子90和未吸附的聚合物的分散液高速旋转,使该分散液中的聚合物被覆发光粒子90沉降,从而将未吸附的聚合物分离。在超滤中,利用适当的溶剂稀释包含聚合物被覆发光粒子90和未吸附的聚合物的分散液,使该稀释液通过具有适当的孔尺寸的过滤膜,从而将未吸附的聚合物与聚合物被覆发光粒子90分离。
通过以上操作,从而获得聚合物被覆发光粒子90。聚合物被覆发光粒子90可以以分散在分散介质、树脂或聚合性化合物中的状态(即,作为分散液)进行保存,也可以去除分散介质而作为粉体(聚合物被覆发光粒子90的集合体)进行保存。
在含有发光粒子的树脂组合物包含聚合物被覆发光粒子90的情况下,聚合物被覆发光粒子90的含量优选为10~50质量%,更优选为15~45质量%,进一步优选为20~40质量%。同样地,在含有发光粒子的树脂组合物包含没有被聚合物层92被覆的发光粒子91的情况下,发光粒子91的含量优选为10~50质量%,更优选为15~45质量%,进一步优选为20~40质量%。通过将含有发光粒子的树脂组合物中的聚合物被覆发光粒子90(或发光粒子91)的含量设定在上述范围,从而在利用喷墨印刷法排出含有发光粒子的树脂组合物的情况下,能够更加提高其排出稳定性。另外,发光粒子90(或发光粒子91)彼此不易凝集,也能够提高所得的发光层(光转换层)的外部量子效率。
1-2.热固性树脂
本发明的含有发光粒子的树脂组合物中所含的热固性树脂是在固化物中作为粘合剂来发挥功能的、利用热进行交联并固化的树脂。热固性树脂具有固化性基团。本发明中,通过将热固性树脂作为粘合剂来使用,从而能够避免光固化系喷墨系油墨中成为问题的由于光聚合引发剂和光敏化剂的使用量増加而导致的排出不良。
作为固化性基团,可举出环氧基、氧杂环丁烷基、异氰酸酯基、氨基、羧基、羟甲基等,从含有发光粒子的树脂组合物的固化物的耐热性和保存稳定性优异的观点、以及对于遮光部(例如黑矩阵)和基材的密合性优异的观点出发,优选为环氧基。热固性树脂可以具有1种固化性基团,也可以具有二种以上的固化性基团。
热固性树脂可以为单一单体的聚合物(均聚物),也可以为多种单体的共聚物(共聚物)。另外,热固性树脂可以为无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物中的任一种。
作为热固性树脂,使用1分子中具有2个以上热固化性官能团的化合物,通常与固化剂组合使用。在使用热固性树脂的情况下,可以进一步添加能够促进热固化反应的催化剂(固化促进剂)。换言之,含有发光粒子的树脂组合物可以含有包含热固性树脂(以及视需要使用的固化剂和固化促进剂)的热固化性成分。另外,除了这些之外,还可以进一步使用自身没有聚合反应性的聚合物。
作为1分子中具有2个以上热固化性官能团的化合物,例如,可以使用1分子中具有2个以上环氧基的环氧树脂(以下也称为“多官能环氧树脂”。)。“环氧树脂”包括单体性环氧树脂和聚合物性环氧树脂这两者。多官能性环氧树脂在1分子中所具有的环氧基的数量优选为2~50个,更优选为2~20个。环氧基只要是具有环氧乙烷环结构的结构即可,例如,可以举出缩水甘油基、氧乙烯基、环氧环己基等。作为环氧树脂,可以举出可利用羧酸进行固化的公知的多元环氧树脂。这样的环氧树脂例如已在新保正树编“环氧树脂手册”日刊工业新闻社刊(昭和62年)等中广为公开,可以使用这些环氧树脂。
作为具有环氧基的热固性树脂(包括多官能环氧树脂),可举出具有环氧乙烷环结构的单体的聚合物、具有环氧乙烷环结构的单体与其他单体的共聚物。作为具体的多官能环氧树脂,可举出聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸苄酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯等。另外,作为本实施方式的热固性树脂,也可以使用日本特开2014-56248号公报的第0044~0066段中记载的化合物。
另外,作为多官能环氧树脂,例如,可以使用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、二苯基醚型环氧树脂、氢醌型环氧树脂、萘型环氧树脂、联苯型环氧树脂、芴型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型环氧树脂、3官能型环氧树脂、四苯酚乙烷型环氧树脂、二环戊二烯苯酚型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚A成核多元醇型环氧树脂、聚丙二醇型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、乙二醛型环氧树脂、脂环型环氧树脂、杂环型环氧树脂等。
更具体而言,可以例示商品名“EPICOAT 828”(日本环氧树脂公司制)等双酚A型环氧树脂、商品名“YDF-175S”(东都化成公司制)等双酚F型环氧树脂、商品名“YDB-715”(东都化成公司制)等溴化双酚A型环氧树脂、商品名“EPICLON EXA1514”(DIC(株)制)等双酚S型环氧树脂、商品名“YDC-1312”(东都化成公司制)等氢醌型环氧树脂、商品名“EPICLONEXA4032”、“HP-4770”、“HP-4700”、“HP-5000”(DIC(株)制)等萘型环氧树脂、商品名“EPICOAT YX4000H”(日本环氧树脂公司制)等联苯型环氧树脂、商品名“EPICOAT 157S70”(日本环氧树脂公司制)等双酚A型酚醛清漆系环氧树脂、商品名“EPICOAT 154”(日本环氧树脂公司制)、商品名“YDPN-638”(东都化成公司制)等苯酚酚醛清漆型环氧树脂、商品名“YDCN-701”(东都化成公司制)等甲酚酚醛清漆型环氧树脂、商品名“EPICLON HP-7200”、“HP-7200H”(DIC(株)制)等二环戊二烯苯酚型环氧树脂、商品名“EPICOAT 1032H60”(日本环氧树脂公司制)等三羟基苯基甲烷型环氧树脂、商品名“VG3101M80”(三井化学公司制)等3官能型环氧树脂、商品名“EPICOAT 1031S”(日本环氧树脂公司制)等四苯酚乙烷型环氧树脂、商品名“DENACOL EX-411”(nagase化成工业公司制)等4官能型环氧树脂、商品名“ST-3000”(东都化成公司制)等氢化双酚A型环氧树脂、商品名“EPICOAT190P”(日本环氧树脂公司制)等缩水甘油酯型环氧树脂、商品名“YH-434”(东都化成公司制)等缩水甘油胺型环氧树脂、商品名“YDG-414”(东都化成公司制)等乙二醛型环氧树脂、商品名“EPOLEAD GT-401”(大赛璐化学社制)等脂环式多官能环氧化合物、异氰酸三缩水甘油酯(TGIC)等杂环型环氧树脂等。另外,必要时,可以混合作为环氧反应性稀释剂的商品名“NEOTOTO E”(东都化成公司制)等。
另外,作为多官能环氧树脂,可以使用DIC(株)制的“FINEDIC A-247S”、“FINEDICA-254”、“FINEDIC A-253”、“FINEDIC A-229-30A”、“FINEDIC A-261”、“FINEDIC A249”、“FINEDIC A-266”、“FINEDIC A-241”“FINEDIC M-8020”、“EPICLON N-740”、“EPICLON N-770”、“EPICLON N-865”(商品名)等。
作为热固性树脂,如果使用分子量较小的多官能环氧树脂,则能够在含有发光粒子的树脂组合物(喷墨油墨)中补充环氧基而使环氧基的反应点浓度成为高浓度,提高交联密度。
在多官能环氧树脂中,从提高交联密度的观点出发,优选使用一分子中具有4个以上环氧基的环氧树脂(4官能以上的多官能环氧树脂)。特别是,在为了提高喷墨方式中的排出机头的排出稳定性而使用环氧当量为500以上的热固性树脂的情况下,像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的强度和硬度容易降低,因此从充分提高交联密度的观点出发,优选将4官能以上的多官能环氧树脂配合于含有发光粒子的树脂组合物(喷墨油墨)。需说明的是,环氧当量可以依据JIS K7236:2001中记载的方法来测定。
作为为了使热固性树脂固化而使用的固化剂和固化促进剂,例如,可举出4-甲基六氢邻苯二甲酸酐、三乙四胺、二氨基二苯基甲烷、苯酚酚醛清漆树脂、三(二甲基氨基甲基)苯酚、N,N-二甲基苄基胺、2-乙基-4-甲基咪唑、三苯基膦、3-苯基-1,1-二甲基脲等。
从容易获得可靠性优异的滤色器像素部的观点出发,热固性树脂优选为碱不溶性。热固性树脂为碱不溶性的含义是,25℃时热固性树脂在1质量%的氢氧化钾水溶液中的溶解量以热固性树脂的总质量为基准为30质量%以下。热固性树脂的上述溶解量优选为10质量%以下,更优选为3质量%以下。
从容易获得作为喷墨油墨的合适的粘度的观点、含有发光粒子的树脂组合物的固化性变得良好的观点、以及提高像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的耐溶剂性和磨耗性的观点出发,热固性树脂的环氧当量优选为150以上,更优选为200以上,进一步优选为500以上。从制成作为喷墨油墨的合适的粘度的观点出发,优选为4000以下,更优选为2000以下,进一步优选为1000以下。但是,不适用于交联后的分子量。
从容易获得作为喷墨油墨的合适的粘度的观点、含有发光粒子的树脂组合物的固化性变得良好的观点、以及提高像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的耐溶剂性和磨耗性的观点出发,热固性树脂的含量以含有发光粒子的树脂组合物的不挥发成分的质量为基准优选为10质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为20质量%以上。从喷墨油墨的粘度不变得过高、像素部的厚度对于光转换功能而言不变得过厚的观点出发,热固性树脂的含量以含有发光粒子的树脂组合物的不挥发成分的质量为基准优选为90质量%以下、80质量%以下、70质量%以下、60质量%以下、50质量%以下。
本实施方式中,含有发光粒子的树脂组合物可以进一步含有光聚合性化合物。这里所说的光聚合性化合物是指通过光的照射而聚合的光自由基聚合性化合物,可以是光聚合性的单体或低聚物。它们可以与光聚合引发剂一起使用。光聚合性化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为光自由基聚合性化合物,可举出(甲基)丙烯酸酯化合物。(甲基)丙烯酸酯化合物可以为具有1个(甲基)丙烯酰基的单官能(甲基)丙烯酸酯,也可以为具有多个(甲基)丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯。
从制备含有发光粒子的树脂组合物时的流动性优异的观点、排出稳定性更为优异的观点以及可以抑制制造发光粒子涂膜时因固化收缩而导致的平滑性降低的观点出发,优选将单官能(甲基)丙烯酸酯与多官能(甲基)丙烯酸酯组合使用。
作为单官能(甲基)丙烯酸酯,例如,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯基苄酯、琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、N-[2-(丙烯酰氧基)乙基]邻苯二甲酰亚胺、N-[2-(丙烯酰氧基)乙基]四氢邻苯二甲酰亚胺等。
多官能(甲基)丙烯酸酯可以为2官能(甲基)丙烯酸酯、3官能(甲基)丙烯酸酯、4官能(甲基)丙烯酸酯、5官能(甲基)丙烯酸酯、6官能(甲基)丙烯酸酯等。优选使用例如二醇化合物的2个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二(甲基)丙烯酸酯、三醇化合物的2个或3个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二或三(甲基)丙烯酸酯等。
作为2官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如,可举出1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇羟基新戊酸酯二丙烯酸酯、异氰尿酸三(2-羟基乙基)酯的2个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二(甲基)丙烯酸酯、对1摩尔的新戊二醇加成4摩尔以上的环氧乙烷或环氧丙烷而得的二醇的2个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二(甲基)丙烯酸酯、对1摩尔的双酚A加成2摩尔的环氧乙烷或环氧丙烷而得的二醇的2个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二(甲基)丙烯酸酯、对1摩尔的三羟甲基丙烷加成3摩尔以上的环氧乙烷或环氧丙烷而得的三醇的2个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二(甲基)丙烯酸酯、对1摩尔的双酚A加成4摩尔以上的环氧乙烷或环氧丙烷而得的二醇的2个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的二(甲基)丙烯酸酯等。
作为3官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如,可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、对1摩尔的三羟甲基丙烷加成3摩尔以上的环氧乙烷或环氧丙烷而得的三醇的3个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的三(甲基)丙烯酸酯等。
作为4官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如,可举出季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等。
作为5官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如,可举出二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等。
作为6官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如,可举出二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
多官能(甲基)丙烯酸酯也可以为二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等的二季戊四醇的多个羟基被(甲基)丙烯酰氧基取代了的多(甲基)丙烯酸酯。
(甲基)丙烯酸酯化合物也可以为具有磷酸基的、环氧乙烷改性磷酸(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性烷基磷酸(甲基)丙烯酸酯等。
在含有发光粒子的树脂组合物包含热固性树脂和光聚合性化合物的情况下,从作为喷墨油墨容易获得适当的粘度的观点、固化性变得良好的观点、以及提高像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的耐有机溶剂性和磨耗性的观点出发,以含有发光粒子的树脂组合物的不挥发成分的质量作为基准,热固性树脂和光聚合性化合物的含量的合计优选下限值为3质量%以上,为5质量%以上,为10质量%以上,为15质量%以上,为20质量%以上。另外,从喷墨油墨的粘度不变得过高、像素部的厚度对于光转换功能而言不变得过厚的观点出发,以含有发光粒子的树脂组合物的不挥发成分的质量作为基准,热固性树脂和光聚合性化合物的含量的合计优选上限值为80质量%以下、60质量%以下、50质量%以下。
1-3.有机溶剂
本发明的含有发光粒子的树脂组合物中所含的有机溶剂从将含有发光粒子的树脂组合物调制得均匀的观点、提高含有发光粒子的树脂组合物的流动性等而形成无偏差的滤色器像素部(光转换层)的观点出发来使用。有机溶剂是后述的LogP值为特定范围的有机溶剂,并且优选为1个气压下的沸点为150~260℃的有机溶剂。进一步,上述有机溶剂的100℃时的蒸气压与20℃时的蒸气压之比(即,100℃时的蒸气压/20℃时的蒸气压)更优选为40以上。
本发明中,LogP值表示辛醇/水分配系数的常用对数值,一般是用于相对评价有机化合物的亲疏水性的数值。辛醇/水分配系数(LogP值)的测定一般可以基于JIS Z7260-107测量。另外,辛醇/水分配系数(LogP值)可以通过计算科学手法来估算。本发明中,使用通过“Journal of Pharamaceutical Sciences、83页、84卷,No.1,1995年刊”(WILLIAMM.MEYLAN、PHILIP H.HOWARD著)中记载的方法计算的值。
本发明的含有发光粒子的树脂组合物中,其中可用于喷墨印刷的含有发光粒子的树脂组合物中,有机溶剂的LogP值为-1.0以上~6.5以下,必要时,在不损害本发明的技术效果的范围内,可以含有LogP值处于该范围外的有机溶剂。
从抑制发光粒子因水分而劣化的观点出发,有机溶剂的LogP值的优选上限值为5.0以下,为4.0以下,为3.0以下,为2.0以下。另外,从抑制含有发光粒子的树脂组合物的吸水性来防止发光粒子91因水分而劣化这样的观点出发,优选下限值为-0.5以上,为0.0以上,为1.0以上。
在含有LogP值处于上述范围-1.0以上~6.5以下的范围外的有机溶剂的情况下,从抑制发光粒子因大气中的氧、水分而劣化的观点出发,该有机溶剂在含有发光粒子的树脂组合物中的优选含量为30质量%以下,为20质量%以下,为10质量%以下,为5质量%以下,为2质量%以下。
从喷墨油墨的连续排出稳定性的观点出发,有机溶剂的1个气压下的沸点优选为150℃以上,更优选为160℃以上,进一步优选为170℃以上,特别优选为180℃以上。另外,在形成像素部时,需要在含有发光粒子的树脂组合物固化前将有机溶剂从含有发光粒子的树脂组合物去除,因此从容易去除有机溶剂的观点出发,有机溶剂的沸点优选为260℃以下,更优选为250℃以下,进一步优选为240℃以下,特别优选为230℃以下。
此外,利用喷墨装置使含有发光粒子的树脂组合物排出到基板时,如果有机溶剂的蒸发速度过快,则有时喷墨机头发生堵塞。另外,排出到基板上的含有发光粒子的树脂组合物通常加热至100℃以上来进行干燥,但如果有机溶剂的蒸发速度过慢,则有时干燥需要较长时间而制造效率降低。因此,有机溶剂优选20℃时的蒸气压为0.05~500Pa,并且100℃时的蒸气压为20℃时的蒸气压的40倍以上。本发明的含有发光粒子的树脂组合物通过使用具有这样的蒸气压的有机溶剂,从而能够抑制上述堵塞,并且实现高速干燥而提高制造速度。为了提高这些效果,有机溶剂更优选20℃时的蒸气压为0.1~400Pa,进一步优选为0.1~300Pa。
作为本发明中含有发光粒子的树脂组合物中所含有的有机溶剂,例如,可举出乙二醇单乙基醚乙酸酯、苯甲醚、丙二醇正丁基醚、丙二酸二甲酯、二乙二醇二乙基醚、二丙二醇单甲基醚、乙二醇单丁基醚乙酸酯、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二乙酯、丙二酸二乙酯、苯甲酸甲酯、二乙二醇单乙基醚、己二醇、乙二醇单己基醚、1,3-丁二醇、二丙二醇甲基醚乙酸酯、二丙二醇正丙基醚、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚、二丙二醇正丁基醚、1,4-丁二醇二乙酸酯、己二酸二乙酯、草酸二丁酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇二丁基醚、甘油三乙酸酯、三乙二醇二甲基醚、异佛尔酮、四氢萘等。
由于本发明中所使用的含有发光粒子的树脂组合物通常通过涂布来进行,因此本发明的含有发光粒子的树脂组合物中的有机溶剂的重量比率只要不明显损害涂布后的状态就没有特别限制,含有发光粒子的树脂组合物中的有机溶剂的合计量的含有比率优选为50~99质量%,进一步优选为55~90质量%,特别优选为60~80质量%。
另外,所使用的有机溶剂也可以将上述有机溶剂和上述以外的1个气压下的沸点小于150℃的有机溶剂一起使用。本发明的含有发光粒子的树脂组合物中的上述以外的1个气压下的沸点小于150℃的有机溶剂的含有比率优选为0~30质量%,进一步优选为0~25质量%,特别优选为0~20质量%。
本发明中的含有发光粒子的树脂组合物可以作为公知惯用的滤色器的制造方法中所使用的含有发光粒子的树脂组合物来应用,但从不浪费价格较高的发光粒子、有机溶剂等材料而能够仅在必要的部位使用必要的量来形成滤色器像素部(光转换层)的方面考虑,优选适当调制成适合用于喷墨方式来使用。另外,本发明中的含有发光粒子的树脂组合物也可以适当调制成适合用于光刻方式。
上述有机溶剂为了调整含有发光粒子的树脂组合物的粘度和表面张力而适当使用。例如,从喷墨印刷时的排出稳定性的观点出发,为了使排出机头的油墨排出孔的前端的含有发光粒子的树脂组合物的弯月面形状稳定化,在将含有发光粒子的树脂组合物的粘度调整至2~20mPa·s时,含有发光粒子的树脂组合物的排出控制(例如,排出量和排出时机的控制)变得容易,是合适的。本发明中的含有发光粒子的树脂组合物的粘度优选为2~20mPa·s,更优选为5~15mPa·s,特别优选为7~12mPa·s。含有发光粒子的树脂组合物的粘度例如可以利用E型粘度计来测定。
进一步,有机溶剂的表面张力优选为20~40mN/m。通过使用这样的有机溶剂,能够将含有发光粒子的树脂组合物的表面张力调整至适合于喷墨方式的20~40mN/m的范围,能够抑制飞行弯曲的发生。需说明的是,飞行偏移是指,在喷墨方式中从排出机头的排出孔排出含有发光粒子的树脂组合物时,该组合物的着落位置相对于目标位置偏移30μm以上的现象。在有机溶剂的表面张力为40mN/m以下的情况下,排出孔的前端的弯月面形状稳定,因此容易进行该组合物的排出控制(例如,排出量和排出时机的控制)。另一方面,在有机溶剂的表面张力为20mN/m以上时,能够抑制飞行偏移的发生。因此,例如,在想要使用含有发光粒子的树脂组合物来形成后述的滤色器部的情况下,能够防止未正确着落于应着落的像素部形成区域而形成该组合物的填充不充分的像素部,或者该组合物着落于与应着落的像素部形成区域相邻的像素部形成区域(或像素部)而颜色再现性降低。
1-4.其他成分
本发明中使用的含有发光粒子的树脂组合物在不阻碍本发明的效果的范围内也可以含有聚合物被覆发光粒子90或未被覆有聚合物的发光粒子91、热固性树脂、有机溶剂以外的其他成分。作为其他成分,可举出光散射性粒子、抗氧化剂、分散剂、热塑性树脂、流平剂、链转移剂等。
<光散射性粒子>
光散射性粒子例如是光学非活性的无机微粒。光散射性粒子能够使照射到发光层(光转换层)的来自光源部的光发生散射。
作为构成光散射性粒子的材料,例如,可举出:钨、锆、钛、铂、铋、铑、钯、银、锡、铂、金之类的单体金属;二氧化硅、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、滑石、氧化钛、粘土、高岭土、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、铝白、氧化钛、氧化镁、氧化钡、氧化铝、氧化铋、氧化锆、氧化锌之类的金属氧化物;碳酸镁、碳酸钡、次碳酸铋、碳酸钙之类的金属碳酸盐;氢氧化铝之类的金属氢氧化物;锆酸钡、锆酸钙、钛酸钙、钛酸钡、钛酸锶等复合氧化物、次硝酸铋之类的金属盐等。其中,作为构成光散射性粒子的材料,从减少漏光的效果更为优异的观点出发,优选包含选自由氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡和二氧化硅所组成的组中的至少1种,更优选包含选自由氧化钛、硫酸钡和碳酸钙所组成的组中的至少一种。
光散射性粒子的形状可以为球状、细丝状、不定形状等。但是,作为光散射性粒子,从进一步提高含有发光粒子的树脂组合物的均匀性、流动性和光散射性方面考虑,优选使用作为粒子形状方向性少的粒子(例如,球状、正四面体状等粒子)。
从减少漏光的效果更为优异的观点出发,含有发光粒子的树脂组合物中所含的光散射性粒子的平均粒径(体积平均粒径)的优选下限值为0.05μm以上,为0.2μm以上,为0.3μm以上。另一方面,从排出稳定性优异的观点出发,上述光散射性粒子的平均粒径(体积平均粒径)的优选上限值为1.0μm以下,为0.6μm以下,为0.4μm以下。上述光散射性粒子的平均粒径(体积平均粒径)优选为0.05~1.0μm、0.05~0.6μm、0.05~0.4μm、0.2~1.0μm、0.2~0.6μm、0.2~0.4μm、0.3~1.0μm、0.3~0.6μm或0.3~0.4μm。从容易获得这样的平均粒径(体积平均粒径)的观点出发,所使用的光散射性粒子的平均粒径(体积平均粒径)优选为50nm以上,更优选为1000nm以下。含有发光粒子的树脂组合物中的光散射性粒子的平均粒径(体积平均粒径)可以通过利用动态光散射式Nanotrac粒度分布计进行测定并计算体积平均粒径来获得。另外,所使用的光散射性粒子的平均粒径(体积平均粒径)可以通过利用例如透射电子显微镜或扫描电子显微镜测定各粒子的粒径并计算体积平均粒径来获得。
从减少漏光的效果更为优异的观点出发,光散射性粒子的含量的优选下限值以含有发光粒子的树脂组合物的不挥发成分的质量为基准为0.1质量%以上,为1质量%以上,为5质量%以上,为7质量%以上,为10质量%以上,为12质量%以上。从减少漏光的效果更为优异的观点以及排出稳定性优异的观点出发,光散射性粒子的含量的优选上限值以含有发光粒子的树脂组合物的不挥发成分的质量为基准为60质量%以下,为50质量%以下,为40质量%以下,为30质量%以下,为25质量%以下,为20质量%以下,为15质量%以下。本实施方式中,含有发光粒子的树脂组合物包含高分子分散剂,因此即使将光散射性粒子的含量设为上述范围时,也能够使光散射性粒子良好地分散。
从减少漏光的效果更为优异的观点出发,光散射性粒子的含量与发光粒子90的含量的质量比(光散射性粒子/发光性纳米晶体粒子)的优选下限值为0.1以上,为0.2以上,为0.5以上。从减少漏光的效果更为优异、喷墨印刷时的连续排出性优异的观点出发,上述质量比的优选上限值为5.0以下,为2.0以下,为1.5以下。需说明的是,由光散射性粒子带来的漏光减少认为是基于如下机理。即,在不存在光散射性粒子时,认为背光在像素部内仅几乎直进地通过,被发光粒子90吸收的机会少。另一方面,如果使光散射性粒子与发光粒子90存在于同一像素部内,则认为在该像素部内,背光会进行全方位散射,发光粒子90能够对其进行受光,因此即使使用同一背光,像素部中的光吸收量也増大。其结果是,认为由于这样的机理而能够防止漏光。
<分散剂>
分散剂只要是可进一步提高发光粒子90在含有发光粒子的树脂组合物中的分散稳定性的化合物就没有特别限定。分散剂分为低分子分散剂和高分子分散剂。本说明书中,“低分子”的意思是重均分子量(Mw)为5,000以下的分子,“高分子”的意思是重均分子量(Mw)大于5,000的分子。需说明的是,本说明书中,“重均分子量(Mw)”可以采用使用以聚苯乙烯作为标准物质的凝胶渗透色谱(GPC)测定的值。
作为低分子分散剂,例如,可举出:油酸;磷酸三乙酯、TOP(三辛基膦)、TOPO(三辛基氧化膦)、己基膦酸(HPA)、十四烷基膦酸(TDPA)、辛基次膦酸(OPA)之类的含磷原子化合物;油胺、辛胺、三辛胺、十六胺之类的含氮原子化合物;1-癸硫醇、辛硫醇、十二烷硫醇、戊基硫醚之类的含硫原子化合物等。
另一方面,作为高分子分散剂,例如,可举出丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚醚系树脂、酚醛系树脂、有机硅系树脂、聚脲系树脂、氨基系树脂、聚胺系树脂(聚乙烯亚胺、聚丙烯胺等)、环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、木松香、脂松香、妥尔油松香之类的天然松香、聚合松香、歧化松香、氢化松香、氧化松香、马来化松香之类的改性松香、松香胺、石灰松香、松香环氧烷加成物、松香醇酸加成物、松香改性苯酚之类的松香衍生物等。
需说明的是,作为高分子分散剂的市售品,例如,可以使用毕克化学公司制的DISPERBYK系列、Evonik公司制的TEGO Dispers系列、BASF公司制的EFKA系列、日本路博润公司制的SOLSPERSE系列、味之素Fine-Techno公司制的Ajisper系列、楠本化成制的DISPARLON系列、共荣社化学公司制的Flowlen系列等。
分散剂的配合量相对于100质量份的发光粒子90优选为0.05~10质量份,更优选为0.1~5质量份。
另外,在使用以往的含有发光粒子的树脂组合物以喷墨方式形成滤色器像素部的情况下,存在由于发光粒子和光散射性粒子的凝集等而从喷墨喷嘴的排出稳定性降低的情况。此外,考虑通过使发光粒子和光散射性粒子微小化、减少发光粒子和光散射性粒子的含量等来提高排出稳定性,但该情况下,减少漏光的效果容易下降,难以兼顾充分的排出稳定性和减少漏光的效果。与此相对,如果利用进一步含有分散剂的含有发光粒子的树脂组合物,则能够确保充分的排出稳定性,并且更加减少漏光。可获得这样的效果的原因仍不清楚,但推测这是因为发光粒子和光散射性粒子(特别是光散射性粒子)的凝集因分散剂而受到显著抑制。
作为对光散射性粒子具有亲和性的官能团,可举出酸性官能团、碱性官能团和非离子性官能团。酸性官能团具有解离性质子,可以被胺、氢氧化物离子等碱中和,碱性官能团可以被有机酸、无机酸等酸中和。
作为酸性官能团,可举出羧基(-COOH)、磺基(-SO3H)、硫酸基(-OSO3H)、膦酸基(-PO(OH)3)、磷酸基(-OPO(OH)3)、次膦酸基(-PO(OH)-)、巯基(-SH)。
作为碱性官能团,可举出伯、仲和叔氨基、铵基、亚氨基、以及吡啶、嘧啶、吡嗪、咪唑、三唑等含氮杂环基等。
作为非离子性官能团,可举出羟基、醚基、硫醚基、亚磺酰基(-SO-)、磺酰基(-SO2-)、羰基、甲酰基、酯基、碳酸酯基、酰胺基、氨基甲酰基、脲基、硫代酰胺基、硫脲基、氨磺酰基、氰基、烯基、炔基、氧化膦基、硫化膦基。
从光散射性粒子的分散稳定性的观点、不易引起发光粒子发生沉降等副作用的观点、高分子分散剂的合成容易性的观点、以及官能团的稳定性的观点出发,作为酸性官能团,优选使用羧基、磺基、膦酸基和磷酸基,作为碱性官能团,优选使用氨基。它们中,更优选使用羧基、膦酸基和氨基,最优选使用氨基。
具有酸性官能团的分散剂具有酸值。具有酸性官能团的高分子分散剂的酸值优选以固体成分换算计为1~150mgKOH/g。如果酸值为1以上,则容易获得光散射性粒子的充分的分散性,如果酸值为150以下,则像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的保存稳定性不易下降。
另外,具有碱性官能团的分散剂具有胺值。具有碱性官能团的分散剂的胺值优选以固体成分换算计为1~200mgKOH/g。如果胺值为1以上,则容易获得光散射性粒子的充分的分散性,如果胺值为200以下,则像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的保存稳定性不易下降。从能够使光散射性粒子良好地分散、能够更加提高减少漏光的效果的观点出发,分散剂的重均分子量的优选下限值为750以上,为1000以上,为2000以上,为3000以上。另外,从能够使光散射性粒子良好地分散、能够更加提高减少漏光的效果、而且使喷墨油墨的粘度成为能够排出且适合于稳定排出的粘度的观点出发,分散剂的重均分子量的优选上限值为100000以下,为50000以下,为30000以下。
从光散射性粒子的分散性的观点出发,分散剂的含量的优选下限值相对于光散射性粒子100质量份为0.5质量份以上,为2质量份以上,为5质量份以上。从像素部(含有发光粒子的树脂组合物的固化物)的湿热稳定性的观点出发,高分子分散剂的含量的优选上限值相对于光散射性粒子100质量份为50质量份以下,为30质量份以下,为10质量份以下。
<抗氧化剂>
本发明中所使用的含有发光粒子的树脂组合物出于抑制该组合物以及由组合物形成的光转换层的劣化的目的,可以视需要含有抗氧化剂。作为具体的抗氧化剂,例如,可举出季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(“IRGANOX1010”)、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(“IRGANOX1035”)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯(“IRGANOX1076”)、“IRGANOX1135”、“IRGANOX1330”、4,6-双(辛基硫甲基)-邻甲酚(“IRGANOX1520L”)、“IRGANOX1726”、“IRGANOX245”、“IRGANOX259”、“IRGANOX3114”、“IRGANOX3790”、“IRGANOX5057”、“IRGANOX565”(以上为BASF株式会社制);“ADEKA STAB AO-20”、“ADEKA STAB AO-30”、“ADEKA STAB AO-40”、“ADEKA STAB AO-50”、“ADEKA STAB AO-60”、“ADEKA STAB AO-80”(以上为株式会社ADEKA制);“JP-360”、“JP-308E”、“JPE-10”(以上为城北化学工业株式会社制);“Sumilizer BHT”、“Sumilizer BBM-S”、“Sumilizer GA-80”(以上为住友化学株式会社制)等。
抗氧化剂的添加量相对于含有发光粒子的树脂组合物所含的固体成分的总量优选为0.01~2.0质量%,更优选为0.02~1.5质量%,特别优选为0.05~1.0质量%。
<热塑性树脂>
作为热塑性树脂,例如,可举出氨基甲酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、苯乙烯马来酸系树脂、苯乙烯马来酸酐系树脂、聚酯丙烯酸酯系树脂等。
<流平剂>
作为流平剂,没有特别限定,在形成含有发光粒子91和发光粒子90的薄膜时,优选为可使膜厚不均降低的化合物。
作为这样的流平剂,例如,可举出烷基羧酸盐、烷基磷酸盐、烷基磺酸盐、氟烷基羧酸盐、氟烷基磷酸盐、氟烷基磺酸盐、聚氧乙烯衍生物、氟烷基环氧乙烷衍生物、聚乙二醇衍生物、烷基铵盐、氟烷基铵盐类等。
作为流平剂的具体例,例如,可举出“MEGAFAC F-114”、“MEGAFAC F-251”、“MEGAFAC F-281”、“MEGAFAC F-410”、“MEGAFAC F-430”、“MEGAFAC F-444”、“MEGAFAC F-472SF”、“MEGAFAC F-477”、“MEGAFAC F-510”、“MEGAFAC F-511”、“MEGAFAC F-552”、“MEGAFAC F-553”、“MEGAFAC F-554”、“MEGAFAC F-555”、“MEGAFAC F-556”、“MEGAFAC F-557”、“MEGAFAC F-558”、“MEGAFAC F-559”、“MEGAFAC F-560”、“MEGAFAC F-561”、“MEGAFACF-562”、“MEGAFAC F-563”、“MEGAFAC F-565”、“MEGAFAC F-567”、“MEGAFAC F-568”、“MEGAFAC F-569”、“MEGAFAC F-570”、“MEGAFAC F-571”、“MEGAFAC R-40”、“MEGAFAC R-41”、“MEGAFAC R-43”、“MEGAFAC R-94”、“MEGAFAC RS-72-K”、“MEGAFAC RS-75”、“MEGAFACRS-76-E”、“MEGAFAC RS-76-NS”、“MEGAFAC RS-90”、“MEGAFAC EXP.TF-1367”、“MEGAFACEXP.TF1437”、“MEGAFAC EXP.TF1537”、“MEGAFAC EXP.TF-2066”(以上为DIC株式会社制)等。
作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“FTERGENT 100”、“FTERGENT 100C”、“FTERGENT 110”、“FTERGENT 150”、“FTERGENT 150CH”、“FTERGENT 100A-K”、“FTERGENT300”、“FTERGENT 310”、“FTERGENT 320”、“FTERGENT 400SW”、“FTERGENT 251”、“FTERGENT215M”、“FTERGENT 212M”、“FTERGENT 215M”、“FTERGENT 250”、“FTERGENT 222F”、“FTERGENT 212D”、“FTX-218”、“FTERGENT 209F”、“FTERGENT 245F”、“FTERGENT 208G”、“FTERGENT 240G”、“FTERGENT 212P”、“FTERGENT 220P”、“FTERGENT 228P”、“DFX-18”、“FTERGENT 601AD”、“FTERGENT 602A”、“FTERGENT 650A”、“FTERGENT 750FM”、“FTX-730FM”、“FTERGENT 730FL”、“FTERGENT 710FS”、“FTERGENT 710FM”、“FTERGENT 710FL”、“FTERGENT 750LL”、“FTX-730LS”、“FTERGENT 730LM”(以上为株式会社NEOS制)等。
作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“BYK-300”、“BYK-302”、“BYK-306”、“BYK-307”、“BYK-310”、“BYK-315”、“BYK-320”、“BYK-322”、“BYK-323”、“BYK-325”、“BYK-330”、“BYK-331”、“BYK-333”、“BYK-337”、“BYK-340”、“BYK-344”、“BYK-370”、“BYK-375”、“BYK-377”、“BYK-350”、“BYK-352”、“BYK-354”、“BYK-355”、“BYK-356”、“BYK-358N”、“BYK-361N”、“BYK-357”、“BYK-390”、“BYK-392”、“BYK-UV3500”、“BYK-UV3510”、“BYK-UV3570”、“BYK-Silclean3700”(以上为BYK株式会社制)等。
作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“TEGO Rad2100”、“TEGO Rad2011”、“TEGORad2200N”、“TEGO Rad2250”、“TEGO Rad2300”、“TEGO Rad2500”、“TEGO Rad2600”、“TEGORad2650”、“TEGO Rad2700”、“TEGO Flow300”、“TEGO Flow370”、“TEGO Flow425”、“TEGOFlow ATF2”、“TEGO Flow ZFS460”、“TEGO Glide100”、“TEGO Glide110”、“TEGOGlide130”、“TEGO Glide410”、“TEGO Glide411”、“TEGO Glide415”、“TEGO Glide432”、“TEGO Glide440”、“TEGO Glide450”、“TEGO Glide482”、“TEGO Glide A115”、“TEGO GlideB1484”、“TEGO Glide ZG400”、“TEGO Twin4000”、“TEGO Twin4100”、“TEGO Twin4200”、“TEGO Wet240”、“TEGO Wet250”、“TEGO Wet260”、“TEGO Wet265”、“TEGO Wet270”、“TEGOWet280”、“TEGO Wet500”、“TEGO Wet505”、“TEGO Wet510”、“TEGO Wet520”、“TEGO WetKL245”(以上为Evonik Industries株式会社制)等。
作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“FC-4430”、“FC-4432”(以上为3M日本株式会社制)、“UNIDYNE NS”(以上为大金工业株式会社制)、“SURFLON S-241”、“SURFLON S-242”、“SURFLON S-243”、“SURFLON S-420”、“SURFLON S-611”、“SURFLON S-651”、“SURFLONS-386”(以上为AGC清美化学株式会社制)等。
作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“DISPARLON OX-880EF”、“DISPARLON OX-881”、“DISPARLON OX-883”、“DISPARLON OX-77EF”、“DISPARLON OX-710”、“DISPARLON1922”、“DISPARLON 1927”、“DISPARLON 1958”、“DISPARLON P-410EF”、“DISPARLON P-420”、“DISPARLON P-425”、“DISPARLON PD-7”、“DISPARLON 1970”、“DISPARLON 230”、“DISPARLON LF-1980”、“DISPARLON LF-1982”、“DISPARLON LF-1983”、“DISPARLON LF-1084”、“DISPARLON LF-1985”、“DISPARLON LHP-90”、“DISPARLON LHP-91”、“DISPARLONLHP-95”、“DISPARLON LHP-96”、“DISPARLON OX-715”、“DISPARLON 1930N”、“DISPARLON1931”、“DISPARLON 1933”、“DISPARLON 1934”、“DISPARLON 1711EF”、“DISPARLON 1751N”、“DISPARLON 1761”、“DISPARLON LS-009”、“DISPARLON LS-001”、“DISPARLON LS-050”(以上为楠本化成株式会社制)等。
作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“PF-151N”、“PF-636”、“PF-6320”、“PF-656”、“PF-6520”、“PF-652-NF”、“PF-3320”(以上为OMNOVA SOLUTIONS公司制)、“POLYFLOWNo.7”、“POLYFLOW No.50E”、“POLYFLOW No.50EHF”、“POLYFLOW No.54N”、“POLYFLOWNo.75”、“POLYFLOW No.77”、“POLYFLOW No.85”、“POLYFLOW No.85HF”、“POLYFLOW No.90”、“POLYFLOW No.90D-50”、“POLYFLOW No.95”、“POLYFLOW No.99C”、“POLYFLOW KL-400K”、“POLYFLOW KL-400HF”、“POLYFLOW KL-401”、“POLYFLOW KL-402”、“POLYFLOW KL-403”、“POLYFLOW KL-404”、“POLYFLOW KL-100”、“POLYFLOW LE-604”、“POLYFLOW KL-700”、“Flowlen AC-300”、“Flowlen AC-303”、“Flowlen AC-324”、“Flowlen AC-326F”、“FlowlenAC-530”、“Flowlen AC-903”、“Flowlen AC-903HF”、“Flowlen AC-1160”、“Flowlen AC-1190”、“Flowlen AC-2000”、“Flowlen AC-2300C”、“Flowlen AO-82”、“Flowlen AO-98”、“Flowlen AO-108”(以上为共荣社化学株式会社制)等。
此外,作为流平剂的其他具体例,例如,可举出“L-7001”、“L-7002”、“8032ADDITIVE”、“57ADDTIVE”、“L-7064”、“FZ-2110”、“FZ-2105”、“67ADDTIVE”、“8616ADDTIVE”(以上为Toray Dow Silicone株式会社制)等。
流平剂的添加量相对于含有发光粒子的树脂组合物所含的光聚合性化合物的总量优选为0.005~2质量%,更优选为0.01~0.5质量%。
<链转移剂>
链转移剂是以进一步提高含有发光粒子的树脂组合物与基材的密合性等为目的而使用的成分。作为链转移剂,例如,可举出芳香族烃类;氯仿、四氯化碳、四溴化碳、溴三氯甲烷之类的卤代烃类;辛基硫醇、正丁基硫醇、正戊基硫醇、正十六烷基硫醇、正十四烷基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十四烷基硫醇、叔十二烷基硫醇之类的硫醇化合物;己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇双硫代丙酸酯、1,4-丁二醇双巯基乙酸酯、乙二醇双巯基乙酸酯、乙二醇双硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四巯基乙酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、三巯基丙酸三(2-羟基乙基)异氰尿酸酯、1,4-二甲基巯基苯、2,4,6-三巯基均三嗪、2-(N,N-二丁基氨基)-4,6-二巯基均三嗪之类的硫醇化合物;二硫化二甲基黄原酸酯、二硫化二乙基黄原酸酯、二硫化二异丙基黄原酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆之类的硫醚化合物;N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙烯基苯胺、五苯基乙烷、α-甲基苯乙烯二聚物、丙烯醛、烯丙醇、萜品油烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、双戊烯等,优选为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、硫醇化合物。
作为链转移剂的具体例,例如,优选为下述通式(9-1)~(9-12)所表示的化合物。
[化14]
Figure BDA0003865404490000631
[化15]
Figure BDA0003865404490000641
式中,R95表示碳原子数2~18的烷基,该烷基可以为直链也可以为支链。该烷基中的1个以上的亚甲基可以以氧原子和硫原子相互不直接结合的方式被氧原子、硫原子、-CO-、-OCO-、-COO-或-CH=CH-取代。
R96表示碳原子数2~18的亚烷基,该亚烷基中的1个以上的亚甲基可以以氧原子和硫原子相互不直接结合的方式被氧原子、硫原子、-CO-、-OCO-、-COO-或-CH=CH-取代。链转移剂的添加量相对于含有发光粒子的树脂组合物所含的光聚合性化合物的总量优选为0.1~10质量%,更优选为1.0~5质量%。
如上所述的含有发光粒子的树脂组合物可以通过使聚合物被覆发光粒子90或没有被聚合物层92被覆的发光粒子91在混合了热固性树脂、有机溶剂等的溶液中分散,接着添加固化剂等进行均匀混合来制备。
或者,可以通过使聚合物被覆发光粒子90或没有被聚合物层92被覆的发光粒子91在有机溶剂中分散,接着添加于热固性树脂、有机溶剂、固化剂等的混合溶液中进行均匀混合来制备。发光粒子90分散时,可以使用例如球磨机、砂磨机、珠磨机、3辊磨机、涂料调节器、磨碎机、分散搅拌机、超声波等分散机来进行。
2.含有发光粒子的树脂组合物的使用例
上述发光粒子树脂组合物例如可以通过利用喷墨打印机、光刻机、旋涂机等各种方法在基板上形成被膜并将该被膜加热而使其固化来获得固化物。以下,以利用含有发光粒子的树脂组合物来形成具备蓝色有机LED背光的发光元件的滤色器像素部的情况为例进行说明。
2-1.发光元件
图4是表示本发明的发光元件的一实施方式的剖面图,图5和图6分别是表示有源矩阵电路的构成的示意图。需说明的是,图4中,为方便起见,有夸张表示各部的尺寸和它们的比率而与实际不同的情况。另外,以下所示的材料、尺寸等是一例,本发明不受此限定,可以在不变更其主旨的范围内适当变更。以下,为了便于说明,将图4的上侧称为“上侧”或“上方”,将下侧称为“下侧”或“下方”。另外,图4中,为了避免附图繁杂,省略了表示截面的影线的记载。
如图4所示,发光元件100具备将下基板1、EL光源部200、填充层10、保护层11、含有发光粒子90且作为发光层发挥作用的光转换层12、以及上基板13依次层叠而成的结构。光转换层12所含有的发光粒子90可以为聚合物被覆发光粒子90,也可以为没有被聚合物层92被覆的发光粒子91。EL光源部200按顺序具备阳极2、由多个层构成的EL层14、阴极8、未图示的偏光板、以及密封层9。EL层14包含从阳极2侧依次层叠的空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6以及电子注入层7。
这样的发光元件100是使从EL光源部200(EL层14)发出的光被光转换层12吸收并且再放出或者使其透过、从上基板13侧向外部取出的光致发光元件。此时,由于光转换层12所含的发光粒子90而转换为预定颜色的光。以下,对各层依次进行说明。
<下基板1和上基板13>
下基板1和上基板13分别具有支撑和/或保护构成发光元件100的各层的功能。在发光元件100为顶部发光型的情况下,上基板13由透明基板构成。另一方面,在发光元件100为底部发光型的情况下,下基板1由透明基板构成。这里,透明基板是指能够使可见光区域的波长的光透过的基板,透明包括无色透明、着色透明、半透明。
作为透明基板,例如,可以使用石英玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃、合成石英板等透明的玻璃基板、石英基板、由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)等构成的塑料基板(树脂基板)、由铁、不锈钢、铝、铜等构成的金属基板、硅基板、砷化镓基板等。其中,优选使用由玻璃中不含碱成分的无碱玻璃形成的玻璃基板。具体而言,康宁公司制的“7059玻璃”、“1737玻璃”、“Eagle 200”和“Eagle XG”、旭硝子公司制的“AN100”、日本电气硝子公司制的“OA-10G”和“OA-11”是合适的。它们是热膨胀率小的材料,尺寸稳定性和高温加热处理时的操作性优异。另外,在对发光元件100赋予可挠性的情况下,下基板1和上基板13分别选择塑料基板(以高分子材料作为主材料构成的基板)、厚度较小的金属基板。
下基板1和上基板13的厚度各自没有特别限定,优选为100~1,000μm的范围,更优选为300~800μm的范围。
需说明的是,根据发光元件100的使用形态,也可以省略下基板1和上基板13中的任一者或两方。
如图5所示,在下基板1上具备:信号线驱动电路C1和扫描线驱动电路C2,其控制向构成由R、G、B表示的像素电极PE的阳极2供给电流;控制电路C3,其控制这些电路的动作;多条信号线706,其与信号线驱动电路C1连接;以及多条扫描线707,其与扫描线驱动电路C2连接。另外,如图6所示,在各信号线706与各扫描线707的交叉部附近设有电容器701、驱动晶体管702以及开关晶体管708。
电容器701中,一电极与驱动晶体管702的栅极连接,另一电极与驱动晶体管702的源极连接。驱动晶体管702中,栅极与电容器701的一电极连接,源极与电容器701的另一电极和供给驱动电流的电源线703连接,漏极与EL光源部200的阳极4连接。
开关晶体管708中,栅极与扫描线707连接,源极与信号线706连接,漏极与驱动晶体管702的栅极连接。另外,本实施方式中,共用电极705构成EL光源部200的阴极8。需说明的是,驱动晶体管702和开关晶体管708例如可以由薄膜晶体管等构成。
扫描线驱动电路C2经由扫描线707对开关晶体管708的栅极供给或阻断与扫描信号相对应的扫描电压,进行开关晶体管708的接通或断开。由此,扫描线驱动电路C2调整信号线驱动电路C1写入信号电压的时机。另一方面,信号线驱动电路C1经由信号线706和开关晶体管708对驱动晶体管702的栅极供给或阻断与影像信号相对应的信号电压,调整供给至EL光源部200的信号电流的量。
因此,如果从扫描线驱动电路C2对开关晶体管708的栅极供给扫描电压,接通开关晶体管708,则从信号线驱动电路C1对开关晶体管708的栅极供给信号电压。此时,与该信号电压相对应的漏电流作为信号电流从电源线703供给至EL光源部200。其结果是,EL光源部200根据所供给的信号电流进行发光。
<EL光源部200>
[阳极2]
阳极2具有从外部电源向发光层5供给空穴的功能。作为阳极2的构成材料(阳极材料),没有特别限定,例如,可举出金(Au)之类的金属、碘化铜(CuI)之类的卤化金属、铟锡氧化物(ITO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)之类的金属氧化物等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
阳极2的厚度没有特别限制,优选为10~1,000nm的范围,更优选为10~200nm的范围。
阳极2例如可以通过真空蒸镀法、溅射法之类的干式成膜法来形成。此时,可以通过光刻法、使用掩模的方法形成具有预定图案的阳极2。
[阴极8]
阴极8具有从外部电源向发光层5供给电子的功能。作为阴极8的构成材料(阴极材料),没有特别限定,例如,可举出锂、钠、镁、铝、银、钠-钾合金、镁/铝混合物、镁/银混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、稀土类金属等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
阴极8的厚度没有特别限定,优选为0.1~1,000nm的范围,更优选为1~200nm的范围。
阴极3例如可以通过蒸镀法、溅射法之类的干式成膜法来形成。
[空穴注入层3]
空穴注入层3具有接收从阳极2供给的空穴、并注入到空穴传输层4的功能。需说明的是,空穴注入层3只要根据需要设置即可,也可以省略。
作为空穴注入层3的构成材料(空穴注入材料),没有特别限定,例如,可举出铜酞菁之类的酞菁化合物;4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯基胺之类的三苯基胺衍生物;1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯基六甲腈、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基-醌二甲烷之类的氰基化合物;氧化钒、氧化钼之类的金属氧化物;非晶碳;聚苯胺(翠绿亚胺)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)、聚吡咯之类的高分子等。其中,作为空穴注入材料,优选为高分子,更优选为PEDOT-PSS。另外,上述空穴注入材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
空穴注入层3的厚度没有特别限定,优选为0.1~500mm的范围,更优选为1~300nm的范围,进一步优选为2~200nm的范围。空穴注入层3可以为单层构成,也可以为2层以上层叠而成的层叠构成。
这样的空穴注入层4可以通过湿式成膜法或干式成膜法来形成。在通过湿式成膜法来形成空穴注入层3的情况下,通常利用各种涂布法涂布含有上述空穴注入材料的油墨,将所得的涂膜进行干燥。作为涂布法,没有特别限定,例如,可举出喷墨印刷法(液滴排出法)、旋涂法、浇铸法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法等。另一方面,在通过干式成膜法来形成空穴注入层3的情况下,可以合适地使用真空蒸镀法、溅射法等。
[空穴传输层4]
空穴传输层4具有接收来自空穴注入层3的空穴、并有效传输至发光层6的功能。另外,空穴传输层4也可以具有防止电子传输的功能。需说明的是,空穴传输层4只要根据需要设置即可,也可以省略。
作为空穴传输层4的构成材料(空穴传输材料),没有特别限定,例如,可举出TPD(N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’二胺)、α-NPD(4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)、m-MTDATA(4,4’,4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺)之类的低分子三苯基胺衍生物;聚乙烯基咔唑;聚[N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺](poly-TPA)、聚芴(PF)、聚[N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺(Poly-TPD)、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4’-(N-(仲丁基苯基)二苯基胺))(TFB)、聚苯乙炔(PPV)之类的共轭系化合物聚合物;以及包含这些单体单元的共聚物等。
其中,作为空穴传输材料,优选为三苯基胺衍生物、将导入有取代基的三苯基胺衍生物聚合而得到的高分子化合物,更优选为将导入有取代基的三苯基胺衍生物聚合而得到的高分子化合物。另外,上述空穴传输材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
空穴传输层4的厚度没有特别限定,优选为1~500nm的范围,更优选为5~300nm的范围,进一步优选为10~200nm的范围。空穴传输层4可以为单层构成,也可以为2层以上层叠而成的层叠构成。
这样的空穴传输层4可以通过湿式成膜法或干式成膜法来形成。在通过湿式成膜法来形成空穴传输层4的情况下,通常利用各种涂布法涂布含有上述空穴传输材料的油墨,将所得的涂膜干燥。作为涂布法,没有特别限定,例如,可以举出喷墨印刷法(液滴排出法)、旋涂法、浇铸法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法等。另一方面,在通过干式成膜法来形成空穴传输层4的情况下,可以合适地使用真空蒸镀法、溅射法等。
[电子注入层7]
电子注入层7具有接收从阴极8供给的电子、并注入至电子传输层6的功能。需说明的是,电子注入层7只要根据需要设置即可,也可以省略。
作为电子注入层7的构成材料(电子注入材料),没有特别限制,例如,可举出Li2O、LiO、Na2S、Na2Se、NaO之类的碱金属硫族化物;CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe之类的碱土金属硫族化物;CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl之类的碱金属卤化物;8-羟基喹啉锂(Liq)之类的碱金属盐;CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2之类的碱土金属卤化物等。其中,优选为碱金属硫族化物、碱土金属卤化物、碱金属盐。另外,上述电子注入材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
电子注入层7的厚度没有特别限定,优选为0.1~100nm的范围,更优选为0.2~50nm的范围,进一步优选为0.5~10nm的范围。电子注入层7可以为单层构成,也可以为2层以上层叠而成的层叠构成。
这样的电子注入层7可以通过湿式成膜法或干式成膜法来形成。在通过湿式成膜法来形成电子注入层7的情况下,通常利用各种涂布法涂布含有上述电子注入材料的油墨,将所得的涂膜干燥。作为涂布法,没有特别限定,例如,可以举出喷墨印刷法(液滴排出法)、旋涂法、浇铸法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法等。另一方面,在通过干式成膜法来形成电子注入层7的情况下,可以应用真空蒸镀法、溅射法等。
[电子传输层8]
电子传输层8具有接收来自电子注入层7的电子、并有效地传输至发光层5的功能。另外,电子传输层8也可以具有防止空穴传输的功能。需说明的是,电子传输层8只要根据需要设置即可,也可以省略。
作为电子传输层8的构成材料(电子传输材料),没有特别限制,例如,可举出三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(对苯基苯氧基)铝(BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(Znq)之类的具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物;双[2-(2’-羟基苯基)苯并
Figure BDA0003865404490000701
唑基]锌(Zn(BOX)2)之类的具有苯并
Figure BDA0003865404490000702
唑啉骨架的金属络合物;双[2-(2’-羟基苯基)苯并噻唑基]锌(Zn(BTZ)2)之类的具有苯并噻唑啉骨架的金属络合物;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA0003865404490000703
二唑(PBD)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(TAZ)、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA0003865404490000704
二唑-2-基]苯(OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-
Figure BDA0003865404490000705
二唑-2-基)苯基]咔唑(CO11)之类的三或二唑衍生物;2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(mDBTBIm-II)之类的咪唑衍生物;喹啉衍生物;苝衍生物;4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BPhen)之类的吡啶衍生物;嘧啶衍生物;三嗪衍生物;喹喔啉衍生物;二苯醌衍生物;硝基取代芴衍生物;氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)之类的金属氧化物等。其中,作为电子传输材料,优选为咪唑衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、金属氧化物(无机氧化物)。另外,上述电子传输材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
电子传输层8的厚度没有特别限定,优选为5~500nm的范围,更优选为5~200nm的范围。电子传输层8可以为单层,也可以2以上层叠而成的层。
这样的电子传输层8可以通过湿式成膜法或干式成膜法来形成。在通过湿式成膜法来形成电子传输层8的情况下,通常利用各种涂布法涂布含有上述电子传输材料的油墨,将所得的涂膜干燥。作为涂布法,没有特别限定,例如,可以举出喷墨印刷法(液滴排出法)、旋涂法、浇铸法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法等。另一方面,在通过干式成膜法来形成电子传输层8的情况下,可以应用真空蒸镀法、溅射法等。
[发光层5]
发光层5具有利用由注入到发光层5的空穴和电子的再结合所产生的能量而产生发光的功能。本实施方式的发光层5发出400~500nm范围的波长的蓝色光,更优选为420~480nm的范围。
发光层5优选包含发光材料(客体材料或掺杂剂材料)和主体材料。该情况下,主体材料与发光材料的质量比没有特别限制,优选为10:1~300:1的范围。作为发光材料,可以使用能够将单重态激发能量转换为光的化合物或能够将三重态激发能量转换为光的化合物。另外,作为发光材料,优选包含选自由有机低分子荧光材料、有机高分子荧光材料和有机磷光材料所组成的组中的至少1种。
作为能够将单重态激发能量转换为光的化合物,可举出发出荧光的有机低分子荧光材料或有机高分子荧光材料。
作为有机低分子荧光材料,优选为具有蒽结构、并四苯结构、
Figure BDA0003865404490000711
结构、菲结构、芘结构、苝结构、芪结构、吖啶酮结构、香豆素结构、吩
Figure BDA0003865404490000712
嗪结构或吩噻嗪结构的化合物。
作为有机低分子荧光材料的具体例,例如,可举出5,6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2’-联吡啶、5,6-双[4’-(10-苯基-9-蒽基)联苯-4-基]-2,2’-联吡啶、N,N’-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基芪-4,4’-二胺、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯基胺、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺、4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、N,N’-二苯基-N,N’-双[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-芘-1,6-二胺、N,N’-双(二苯并呋喃-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺、N,N’-双(二苯并噻吩-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺、N,N”-(2-叔丁基蒽-9,10-二基二-4,1-亚苯基)双[N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺]、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺、N,N,N’,N’,N”,N”,N”’,N”’-八苯基二苯并[g,p]
Figure BDA0003865404490000721
-2,7,10,15-四胺、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺、N,N,9-三苯基蒽-9-胺、香豆素6、香豆素545T、N,N’-二苯基喹吖啶酮、红荧烯、5,12-双(1,1’-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯、2-(2-{2-[4-(二甲基氨基)苯基]亚乙基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)亚乙基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈、N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺、7,14-二苯基-N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)苊并[1,2-a]-1,2-苯并苊-3,10-二胺、2-{2-异丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)亚乙基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈、2-{2-叔丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)亚乙基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈、2-(2,6-双{2-[4-(二甲基氨基)苯基]亚乙基}-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈、2-{2,6-双[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)亚乙基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈、5,10,15,20-四苯基双苯并[5,6]茚并[1,2,3-cd:1’,2’,3’-lm]苝等。
作为有机高分子荧光材料的具体例,例如,可举出由基于芴衍生物的单元构成的均聚物、由基于芴衍生物的单元和基于四苯基苯二胺衍生物的单元构成的共聚物、由基于三联苯衍生物的单元构成的均聚物、由基于二苯基苯并芴衍生物的单元构成的均聚物等。
作为能够将三重态激发能量转换为光的化合物,优选为发出磷光的有机磷光材料。作为有机磷光材料的具体例,例如,可举出包含选自由铱、铑、铂、钌、锇、钪、钇、钆、钯、银、金、铝所组成的组中的至少1种的金属原子的金属络合物。其中,作为有机磷光材料,优选为包含选自由铱、铑、铂、钌、锇、钪、钇、钆和钯所组成的组中的至少1种的金属原子的金属络合物,更优选为包含选自由铱、铑、铂和钌所组成的组中的至少1种的金属原子的金属络合物,进一步优选为铱络合物或铂络合物。
作为主体材料,优选使用至少1种具有大于发光材料的能隙的能隙的化合物。进一步,在发光材料为磷光材料的情况下,作为主体材料,优选选择三重态激发能量大于发光材料的三重态激发能量(基态与三重态激发态的能量差)的化合物。
作为主体材料,例如,可举出三(8-羟基喹啉)铝(III)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯氧基)铝(III)、双(8-羟基喹啉)锌(II)、双[2-(2-苯并
Figure BDA0003865404490000731
唑基)苯酚]锌(II)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)、2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA0003865404490000732
二唑、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA0003865404490000733
二唑-2-基]苯、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑、2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)、红菲啰啉、浴铜灵、9-[4-(5-苯基-1,3,4-
Figure BDA0003865404490000734
二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑、9,10-二苯基蒽、N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺、6,12-二甲氧基-5,11-二苯基
Figure BDA0003865404490000735
9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-芴-9-基)联苯-4’-基}蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽、9,10-二(2-萘基)蒽、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9’-联蒽、9,9’-(芪-3,3’-二基)联菲、9,9’-(芪-4,4’-二基)联菲、1,3,5-三(1-芘基)苯、5,12-二苯基并四苯或5,12-双(联苯-2-基)并四苯等。这些主体材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
发光层5的厚度没有特别限定,优选为1~100nm的范围,更优选为1~50nm的范围。
这样的发光层5可以通过湿式成膜法或干式成膜法来形成。在通过湿式成膜法来形成发光层5的情况下,通常利用各种涂布法涂布含有上述发光材料和主体材料的油墨,将所得的涂膜干燥。作为涂布法,没有特别限定,例如,可以举出喷墨印刷法(液滴排出法)、旋涂法、浇铸法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法等。另一方面,在通过干式成膜法来形成发光层5的情况下,可以应用真空蒸镀法、溅射法等。
需说明的是,EL光源部200也可以进一步具有划分例如空穴注入层3、空穴传输层4和发光层5的触排(隔壁)。触排的高度没有特别限定,优选为0.1~5μm的范围,更优选为0.2~4μm的范围,进一步优选为0.2~3μm的范围。
触排的开口宽度优选为10~200μm的范围,更优选为30~200μm的范围,进一步优选为50~100μm的范围。触排的开口长度优选为10~400μm的范围,更优选为20~200μm的范围,进一步优选为50~200μm的范围。另外,触排的倾斜角度优选为10~100°的范围,更优选为10~90°的范围,进一步优选为10~80°的范围。
<光转换层12>
光转换层12转换从EL光源部200发出的光而进行再发光,或者透过从EL光源部200发出的光。如图4所示,作为像素部20,具有转换上述范围的波长的光而发出红色光的第一像素部20a、转换上述范围的波长的光而发出绿色光的第二像素部20b以及透过上述范围的波长的光的第三像素部20c。多个第一像素部20a、第二像素部20b和第三像素部20c以按顺序重复的方式排列成格子状。并且,在相邻的像素部之间、即在第一像素部20a与第二像素部20b之间、在第二像素部20b与第三像素部20c之间、在第三像素部20c与第一像素部20a之间设有遮挡光的遮光部30。换言之,这些相邻的像素部彼此被遮光部30隔开。需说明的是,第一像素部20a和第二像素部20b也可以包含与各自的颜色相对应的色材。
第一像素部20a和第二像素部20b分别含有上述实施方式的含有发光粒子的树脂组合物的固化物。固化物必须包含发光粒子90和固化成分,优选进一步包含光散射粒子以使光散射而可靠地向外部取出。固化成分是热固性树脂的固化物,例如是通过含有环氧基的树脂的聚合而得到的固化物。即,第一像素部20a包含第一固化成分22a以及各自分散在第一固化成分22a中的第一发光粒子90a和第一光散射粒子21a。同样地,第二像素部20b包含第二固化成分22b以及各自分散在第二固化成分22b中的第一发光粒子90b和第一光散射粒子21b。在第一像素部20a和第二像素部20b中,第一固化成分22a与第二固化成分22b可以相同也可以不同,第一光散射性粒子22a与第二光散射性粒子22b可以相同也可以不同。
第一发光粒子90a是吸收420~480nm的范围的波长的光并发出在605~665nm的范围具有发光峰波长的光的红色发光粒子。即,第一像素部20a也可以改称为用于将蓝色光转换为红色光的红色像素部。另外,第二发光粒子90b是吸收420~480nm的范围的波长的光并发出在500~560nm的范围具有发光峰波长的光的绿色发光粒子。即,第二像素部20b也可以改称为用于将蓝色光转换为绿色光的绿色像素部。
从外部量子效率的提高效果更加优异的观点以及获得优异的发光强度的观点出发,包含含有发光粒子的树脂组合物的固化物的像素部20a、20b中的发光粒子90的含量的下限值以含有发光粒子的树脂组合物的固化物的总质量为基准为1质量%以上,为5质量%以上,为10质量%以上,为15质量%以上。从像素部20a、20b的可靠性优异的观点以及获得优异的发光强度的观点出发,发光粒子90的含量的优选上限值以含有发光粒子的树脂组合物的总质量为基准为40质量%以下,为30质量%以下,为25质量%以下,为20质量%以上。
从外部量子效率的提高效果更加优异的观点出发,包含含有发光粒子的树脂组合物的固化物的像素部20a、20b中的光散射性粒子21a、21b的含量的优选下限值以油墨组合物的固化物的总质量为基准为0.1质量%以上,为1质量%以上,为5质量%以上,为7质量%以上,为10质量%以上,为12质量%以上。从外部量子效率的提高效果更加优异的观点以及像素部20的可靠性优异的观点出发,光散射性粒子21a、21b的含量的优选上限值以油墨组合物的固化物的总质量为基准为60质量%以下,为50质量%以下,为40质量%以下,为30质量%以下,为25质量%以下,为20质量%以下,为15质量%以下。
第三像素部20c对于420~480nm的范围的波长的光具有30%以上的透过率。因此,在使用发出420~480nm的范围的波长的光的光源的情况下,第三像素部20c作为蓝色像素部而发挥功能。第三像素部20c例如包含含有上述热固性树脂的组合物的固化物。固化物含有第三固化成分22cc。第三固化成分22c是热固性树脂的固化物,具体而言,是通过含有环氧基的树脂的聚合而得到的固化物。即,第三像素部20c包含第三固化成分22c。在第三像素部20c包含上述固化物的情况下,含有热固性树脂的组合物只要对于420~480nm的范围的波长的光的透过率成为30%以上,则上述含有发光粒子的树脂组合物所含有的成分中,可以进一步含有热固性树脂、固化剂、溶剂以外的成分。需说明的是,第三像素部20c的透过率可以利用显微分光装置来测定。
像素部(第一像素部20a、第二像素部20b和第三像素部20c)的厚度没有特别限定,优选下限值为1μm以上,为2μm以上,为3μm以上。上述厚度的优选上限值为30μm以下,为25μm以下,为20μm以下。
以上具有第一~三像素部20a~20c的光转换层12可以通过将利用湿式成膜法形成的涂膜进行干燥、加热而使之固化来形成。第一像素部20a和第二像素部20b可以使用本发明的含有发光粒子的树脂组合物来形成,第三像素部20c可以使用不包含该含有发光粒子的树脂组合物所含的发光粒子90的树脂组合物来形成。以下,对使用本发明的含有发光粒子的树脂组合物的涂膜形成方法进行详细描述,使用本发明的含有发光粒子的树脂组合物时也可以同样地进行。
作为用于获得本发明的含有发光粒子的树脂组合物的涂膜的涂布法,没有特别限定,例如,可举出喷墨印刷法(压电方式或加热方式的液滴排出法)、旋涂法、浇铸法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法等。这里,喷嘴印刷法是指,将含有发光粒子的树脂组合物从喷嘴孔以条带状作为液柱进行涂布的方法。其中,作为涂布法,优选为喷墨印刷法(特别是压电方式的液滴排出法)。由此,能够减小排出含有发光粒子的树脂组合物时的热负荷,能够防止发光粒子90因热导致的劣化。
喷墨印刷法的条件优选如下设定。含有发光粒子的树脂组合物的排出量没有特别限定,优选为1~50pL/次,更优选为1~30pL/次,进一步优选为1~20pL/次。
另外,喷嘴孔的开口径优选为5~50μm的范围,更优选为10~30μm的范围。由此,能够防止喷嘴孔的堵塞,并且提高含有发光粒子的树脂组合物的排出精度。
形成涂膜时的温度没有特别限定,优选为10~50℃的范围,更优选为15~40℃的范围,进一步优选为15~30℃的范围。如果在这样的温度下使液滴排出,则能够抑制含有发光粒子的树脂组合物中所含的各种成分的晶体化。
另外,形成涂膜时的相对湿度也没有特别限定,优选为0.01ppm~80%的范围,更优选为0.05ppm~60%的范围,进一步优选为0.1ppm~15%的范围,特别优选为1ppm~1%的范围,最优选为5~100ppm的范围。如果相对湿度为上述下限值以上,则容易控制形成涂膜时的条件。另一方面,如果相对湿度为上述上限值以下,则能够降低可能对所得的光转换层12造成不良影响的吸附于涂膜的水分量。
所得的涂膜的干燥可以在室温(25℃)下放置来进行,也可以通过加热来进行,从生产率的观点出发,优选通过加热来进行。在通过加热来进行干燥的情况下,干燥温度没有特别限定,优选设为考虑了含有发光粒子的树脂组合物中所使用的有机溶剂的沸点和蒸气压的温度。干燥温度在将涂膜中的有机溶剂去除的预烘工序中优选为50~130℃,更优选为60~120℃,特别优选为70~110℃。如果干燥温度为50℃以下,则不能够去除有机溶剂,另一方面,如果为130℃以上,则由于同时发生有机溶剂的去除和涂膜的固化,因此固化后的涂膜的外观会明显变差,不优选。另外,干燥优选在减压下进行,更优选在0.001~100Pa的减压下进行。进一步,干燥时间优选为1~30分钟,更优选为1~15分钟,特别优选为1~10分钟。通过在这样的干燥条件下将涂膜干燥,从而能够将有机溶剂可靠地从涂膜中去除,更加提高所得的光转换层12的外部量子效率。
本发明的含有发光粒子的树脂组合物能够通过在上述涂膜的预烘工序后进一步加热而完全固化。用于完全固化的加热温度优选为150~260℃,更优选为160~230℃,特别优选为170~210℃。
另外,用于完全固化的加热时间优选为1~30分钟,更优选为1~15分钟,特别优选为1~10分钟。进一步,用于完全固化的加热可以在空气中或非活性气体中进行,为了抑制涂膜的氧化,更优选在非活性气体中进行。作为非活性气体,可举出氮、氩、二氧化碳等。通过在这样的加热条件下使涂膜固化,从而能够使涂膜完全固化,因此能够更加提高所得的光转换层9的外部量子效率。
本发明的含有发光粒子的树脂组合物也可以除了基于加热的固化之外还并用活性能量射线(例如,紫外线)的照射来进行固化。作为照射源(光源),例如,可使用水银灯、金属卤化物灯、氙灯、LED等。所照射的光的波长优选为200nm以上,更优选为440nm以下。另外,光的照射量(曝光量)优选为10mJ/cm2以上,更优选为4000mJ/cm2以下。
如上所述,本发明的发光粒子树脂组合物由于对热的稳定性优异,因此在作为热固化后的成型体的像素部20中也能够实现良好的发光。进一步,本发明的发光粒子组合物由于分散性优异,因此能够获得发光粒子90的分散性优异、且平坦的像素部20。
进一步,第一像素部20a和第二像素部20b所含的发光粒子90包含由金属卤化物构成且优选具有钙钛矿型晶体结构的半导体纳米晶体,因此300~500nm的波长区域的吸收大。因此,在第一像素部20a和第二像素部20b中,能够防止入射到第一像素部20a和第二像素部20b的蓝色光向上基板13侧透过,即蓝色光向上基板13侧泄露。因此,利用本发明的第一像素部20a和第二像素部20b,能够在不混色有蓝色光的条件下将色纯度高的红色光和绿色光取出。
遮光部30是出于将相邻的像素部20隔开而防止混色的目的以及防止从光源漏光的目的而设置的、所谓的黑矩阵。构成遮光部30的材料没有特别限定,除了铬等金属以外,也可以使用在粘合剂聚合物中含有碳微粒、金属氧化物、无机颜料、有机颜料等遮光性粒子的树脂组合物的固化物等。作为此处所使用的粘合剂聚合物,可以使用将聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明胶、酪蛋白、纤维素等树脂中的1种或2种以上混合而成的物质、感光性树脂、O/W乳液型的树脂组合物(例如,将反应性有机硅乳化而成的物质)等。遮光部30的厚度例如优选为1μm以上,优选为15μm以下。
发光元件100也可以代替顶部发光型而以底部发光型的方式构成。
另外,发光元件100也可以使用其他光源来代替EL光源部200。
以上,对于本发明的含有发光粒子的树脂组合物及其制造方法、和具备使用该树脂组合物制造的光转换层的发光元件进行了说明,但本发明并非限定于上述实施方式的构成。例如,本发明的发光粒子、发光粒子分散体、含有发光粒子的树脂组合物和发光元件各自在上述实施方式的构成中可以追加具有其他任意的构成,也可以置换为发挥同样的功能的任意的构成。另外,本发明的发光粒子的制造方法在上述实施方式的构成中可以具有其他任意目的的工序,也可以置换为发挥同样的效果的任意工序。
实施例
以下,例举实施例来具体说明本发明,但本发明不受此限定。
下述实施例中,制造发光粒子的操作以及制造含有发光粒子的树脂组合物的操作在用氮气充满的手套箱内或阻断大气且氮气流下的烧瓶内进行。另外,以下例示的所有原料均在用导入至该容器内的氮气置换容器内的大气后使用。需说明的是,关于液体材料,在用导入至该容器内的氮气置换液体材料中的溶解氧后使用。
另外,以下使用的1,4-丁二醇二乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、甘油三乙酸酯、二丙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、三乙二醇单甲基醚、乙酸异丁酯预先用分子筛(使用3A或4A)进行了48小时以上脱水。关于氧化钛,在使用前,在1mmHg的减压下进行2小时、120℃加热,在氮气气氛下静置冷却。
<发光粒子分散液的制备>
(发光粒子分散液1的制备)
作为中空粒子,使用日铁矿业株式会社制的“SiliNax SP-PN(b)的粒子。该中空粒子整体为立方体状形态,是具备中空结构的二氧化硅粒子。首先,将该中空二氧化硅粒子在150℃进行8小时减压干燥。接着,将200.0质量份的干燥后的中空二氧化硅粒子称取至桐山漏斗。需说明的是,中空二氧化硅粒子的平均外径为100nm,平均内径为80nm。
接着,在氩气氛下,向三口烧瓶中供给63.9质量份的溴化铯、110.1质量份的溴化铅(II)和3000质量份的N-甲基甲酰胺,在50℃搅拌30分钟,从而获得三溴化铅铯溶液。
然后,向上述三口烧瓶中供给干燥的中空二氧化硅粒子,使所得的三溴化铅铯溶液含浸于中空二氧化硅粒子后,将过量的三溴化铅铯溶液过滤而去除,回收固形物。将所得的固形物在150℃进行1小时减压干燥,从而获得中空二氧化硅粒子内包有钙钛矿型晶体结构的由三溴化铅铯构成的纳米晶体的发光粒子A(212.7质量份)。将所得的发光粒子A以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯(株式会社大赛璐制)中,从而获得发光粒子A分散了的发光粒子分散液1。
(发光粒子分散液2的制备)
在具备温度计、搅拌机、回流冷凝器和氮气导入管的四口烧瓶中供给190质量份的庚烷,升温至85℃。达到相同温度后,将使66.5质量份的甲基丙烯酸月桂酯、3.5质量份的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和0.5质量份的二甲基-2,2-偶氮双(2-甲基丙酸酯)溶解于20质量份的庚烷而成的混合物经3.5小时滴加于上述四口烧瓶的庚烷中,滴加结束后仍以相同温度保持10小时,继续反应。然后,将反应液的温度降温至50℃后,添加将0.01质量份的叔丁基邻苯二酚溶解于1.0质量份的庚烷而成的溶液,进一步添加1.0质量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯后,升温至85℃,在相同温度下继续反应5小时。由此,获得含有聚合物(P)的溶液。需说明的是,溶液中所含的不挥发成分(NV)的量为25.1质量%,聚合物(P)的重均分子量(Mw)为10,000。
接着,向具备温度计、搅拌机、回流冷凝器和氮气导入管的四口烧瓶中供给含有26质量份的庚烷、3质量份的发光粒子A和3.6质量份的上述聚合物(P)的溶液。进一步向上述四口烧瓶中供给0.2质量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.4质量份的甲基丙烯酸甲酯和0.12质量份的二甲基-2,2-偶氮双(2-甲基丙酸酯)。然后,将上述四口烧瓶内的混合液在室温下搅拌30分钟后,升温至80℃,在相同温度下继续反应15小时。反应结束后,通过离心分离将反应溶液内的未吸附于发光粒子A的聚合物分离,接着将沉降的粒子在室温下进行2小时真空干燥,从而获得作为母粒子的发光粒子A的表面被由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆了的聚合物被覆发光粒子B。
用透射电子显微镜观察所得的聚合物被覆发光粒子B,结果在发光粒子A的表面形成了厚度约10nm的聚合物层。然后,将所得的聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯(株式会社大赛璐制)中,由此获得发光粒子分散液2。
(发光粒子分散液3的制备)
首先,将与发光粒子分散液1中使用的相同的中空二氧化硅粒子(日铁矿业株式会社制,“SiliNax SP-PN(b)”)在150℃进行8小时减压干燥。接着,将200.0质量份的干燥后的中空二氧化硅粒子称取至桐山漏斗。
接着,在氩气氛下,向三口烧瓶中供给3.36质量份的甲基胺氢溴酸盐、11.01质量份的溴化铅(II)和100质量份的N-甲基甲酰胺,在50℃搅拌30分钟,由此获得甲基铵三溴化铅溶液。
接着,向上述三口烧瓶中供给中空二氧化硅粒子,使所得的甲基铵三溴化铅溶液含浸于中空二氧化硅粒子后,将过量的甲基铵三溴化铅溶液过滤而去除,回收固形物。然后,将所得的固形物在120℃进行1小时减压干燥,从而获得中空二氧化硅粒子内包有钙钛矿型晶体结构的由甲基铵三溴化铅构成的纳米晶体的发光粒子C(21.04质量份)。
接着,使用发光粒子C来代替发光粒子B,除此以外,与聚合物被覆发光粒子B同样地操作,从而获得作为母粒子的发光粒子C的表面被由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆了的聚合物被覆发光粒子C。
用透射电子显微镜观察所得的聚合物被覆发光粒子C,结果在作为母粒子的发光粒子C的表面形成了厚度约10nm的聚合物层。然后,将所得的聚合物被覆发光粒子C以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯中,从而获得发光粒子分散液3。
(发光粒子分散液4的制备)
作为中空粒子,使用以下的物质。首先,根据日本特表2010-502795号公报的实施例1中记载的方法,制作核-壳型二氧化硅纳米粒子。该核-壳型二氧化硅纳米粒子具备由PDPA23-PDMA68二嵌段共聚物构成的核和包含将原硅酸四甲酯硅化而成的二氧化硅的壳。将所得的核-壳型二氧化硅纳米粒子加入到氧化铝坩埚中,在电炉内进行烧成。此时,将炉内经5小时升温至600℃,以该温度保持3小时。然后,通过自然冷却,获得中空二氧化硅粒子。需说明的是,所得的中空二氧化硅粒子的平均外径为35nm,平均内径为15nm。
接着,在氩气氛下,向三口烧瓶中供给6.39质量份的溴化铯、11.01质量份的溴化铅(II)和300质量份的N-甲基甲酰胺,在50℃搅拌30分钟,由此获得三溴化铅铯溶液。
接着,向上述三口烧瓶中供给中空二氧化硅粒子,使所得的三溴化铅铯溶液含浸于中空二氧化硅粒子后,将过量的三溴化铅铯溶液过滤而去除,回收固形物。然后,将所得的固形物在150℃进行1小时减压干燥,从而获得中空二氧化硅粒子内包有钙钛矿型晶体结构的由三溴化铅铯构成的纳米晶体的发光粒子D(21.55质量份)。
接着,使用发光粒子D来代替发光粒子B,除此以外,与聚合物被覆发光粒子B同样地操作,从而获得作为母粒子的发光粒子D的表面被由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆了的聚合物被覆发光粒子D。
用透射电子显微镜观察所得的聚合物被覆发光粒子D,结果在作为母粒子的发光粒子D的表面形成了厚度约10nm的聚合物层。将所得的聚合物被覆发光粒子D以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯中,从而获得发光粒子分散液4。
(发光粒子分散液5的制备)
作为中空粒子,使用西格玛奥德里奇公司制的“MSU-H”的粒子。该中空粒子是具备蜂窝形状、即将截面为六边形且两端开口的筒无间隙地排列而成的形状的二氧化硅粒子。该中空二氧化硅粒子的贯通孔的平均内径为7.1nm,中空二氧化硅粒子的平均长度为0.5~1μm。其中,将贯通孔的轴方向设为中空二氧化硅粒子的长度方向。首先,将该中空二氧化硅粒子在150℃进行8小时减压干燥。接着,将200.0质量份的干燥后的中空二氧化硅粒子称取至桐山漏斗。
接着,在氩气氛下,向三口烧瓶中供给2.13质量份的溴化铯、3.67质量份的溴化铅(II)和100质量份的N-甲基甲酰胺,在50℃搅拌30分钟,从而获得三溴化铅铯溶液。然后,向上述三口烧瓶中供给上述中空二氧化硅粒子,使所得的三溴化铅铯溶液含浸于中空二氧化硅粒子后,将过量的三溴化铅铯溶液过滤而去除,回收固形物。然后,将所得的固形物在150℃进行1小时减压干燥,从而获得在中空二氧化硅粒子的贯通孔中保持有钙钛矿型晶体结构的由三溴化铅铯构成的纳米晶体的发光粒子E(13.68质量份)。
接着,使用发光粒子E来代替发光粒子B,除此以外,与聚合物被覆发光粒子B同样地操作,从而获得作为母粒子的发光粒子E的表面被由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆了的聚合物被覆发光粒子E。
用透射电子显微镜观察所得的聚合物被覆发光粒子E,结果在聚合物被覆粒子E的表面形成了厚度约10nm的聚合物层。将所得的聚合物被覆发光粒子E以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯中,由此获得发光粒子分散液5。
(发光粒子分散液6的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在二乙二醇单丁基醚乙酸酯(东京化成工业株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液6。
(发光粒子分散液7的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在二乙二醇单乙基醚乙酸酯(东京化成工业株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液7。
(发光粒子分散液8的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在乙二醇单乙基醚乙酸酯(昭和化学株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液8。
(发光粒子分散液9的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在甘油三乙酸酯(株式会社大赛璐制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液9。
(发光粒子分散液10的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在二丙二醇单甲基醚(东京化成工业株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液10。
(发光粒子分散液11的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在二乙二醇单乙基醚(东京化成工业株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液11。
(发光粒子分散液12的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在三乙二醇单甲基醚(东京化成工业株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液12。
(发光粒子分散液13的制备)
将上述聚合物被覆发光粒子B以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在乙酸异丁酯(东京化成工业株式会社制)中,除此以外,与上述发光粒子分散液2完全同样地操作,获得发光粒子分散液13。
(发光粒子分散液14的制备)
首先,将与发光粒子分散液1中使用的相同的中空二氧化硅粒子(日铁矿业株式会社制,“SiliNax SP-PN(b)”)在150℃进行8小时减压干燥。接着,将200.0质量份的干燥后的中空二氧化硅粒子称取至桐山漏斗。
接着,在氩气氛下,向三口烧瓶中供给2.13质量份的溴化铯、3.67质量份的溴化铅(II)、0.018质量份的油酸、0.016质量份的油胺和100质量份的N-甲基甲酰胺,在50℃搅拌30分钟,从而获得三溴化铅铯溶液。然后,向上述三口烧瓶中供给上述中空二氧化硅粒子,使所得的三溴化铅铯溶液含浸于中空二氧化硅粒子后,将过量的三溴化铅铯溶液过滤而去除,回收固形物。然后,将所得的固形物在150℃进行1小时减压干燥,从而获得在中空二氧化硅粒子的中空部保持有油酸和油胺配位了的钙钛矿型晶体结构的由三溴化铅铯构成的纳米晶体的发光粒子F(13.03质量份)。
接着,使用发光粒子F来代替发光粒子B,除此以外,与聚合物被覆发光粒子B同样地操作,从而获得作为母粒子的发光粒子F的表面被由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆了的聚合物被覆发光粒子F。
用透射电子显微镜观察所得的聚合物被覆发光粒子F,结果在作为母粒子的发光粒子F的表面形成了厚度约10nm的聚合物层。然后,将所得的聚合物被覆发光粒子C以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯中,从而获得发光粒子分散液14。
(发光粒子分散液15的制备)
首先,将0.12g的碳酸铯、5mL的1-十八烯和0.5mL的油酸混合而获得混合液。接着,将该混合液在120℃进行30分钟减压干燥后,在氩气氛下以150℃进行加热。由此,获得铯-油酸溶液。
另一方面,将0.1g的溴化铅(II)、7.5mL的1-十八烯和0.75mL的油酸混合而获得混合液。接着,将该混合液在90℃进行10分钟减压干燥后,在氩气氛下向混合液添加0.75mL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷。然后进一步进行20分钟减压干燥后,在氩气氛下以140℃进行加热。
然后,向上述包含溴化铅(II)的混合液中在150℃添加0.75mL的上述铯-油酸溶液,加热搅拌5秒而使之反应后,用冰浴进行冷却。接着,添加60mL的乙酸甲酯。将所得的悬浊液进行离心分离(10,000转/分钟,1分钟)后,将上清液去除而回收固形物,获得发光粒子G。该发光粒子G是具备表面层的钙钛矿型的三溴化铅铯晶体,通过透射电子显微镜观察,平均粒径为10nm。另外,表面层是由3-氨基丙基三乙氧基硅烷构成的层,其厚度为约1nm。即,发光粒子G是被二氧化硅被覆了的粒子。然后,将所得的发光粒子G以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯(株式会社大赛璐制)中,从而获得发光粒子分散液15。
(发光粒子分散液16的制备)
使用发光粒子G来代替发光粒子B,除此以外,与聚合物被覆发光粒子B同样地操作,从而获得作为母粒子的发光粒子G的表面被由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆了的聚合物被覆发光粒子H。
用透射电子显微镜观察所得的聚合物被覆发光粒子H,结果在作为母粒子的发光粒子G的表面形成了厚度约10nm的聚合物层。然后,将所得的聚合物被覆发光粒子H以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯中,从而获得发光粒子分散液16。
(发光粒子分散液C1的制备)
首先,向具备温度计、搅拌机、隔膜和氮气导入管的四口烧瓶中供给0.814质量份的碳酸铯、40质量份的十八烯和2.5质量份的油酸,在氮气氛下以150℃进行加热搅拌直至成为均匀的溶液。完全溶解后,冷却至100℃,从而获得油酸铯溶液。
接着,向具备温度计、搅拌机、隔膜和氮气导入管的四口烧瓶中供给0.069质量份的溴化铅(II)和5质量份的十八烯,在氮气氛下,以120℃进行1小时加热搅拌。接着,向上述四口烧瓶中供给0.5质量份的油胺和0.5质量份的油酸,在氮气氛下,以160℃进行加热搅拌直至成为均匀的溶液。进一步,向上述四口烧瓶中供给0.4重量份的油酸铯溶液,以160℃搅拌5秒后,将该四口烧瓶进行冰浴冷却。通过离心分离将所得的反应液分离,将上清液去除,从而获得作为发光粒子X的油酸和油胺配位了的钙钛矿型晶体结构的三溴化铅铯晶体0.45质量份。然后,将所得的发光粒子X以固体成分浓度成为5.0质量%的方式分散在1,4-丁二醇二乙酸酯(株式会社大赛璐制)中,从而获得发光粒子分散液C1。
下述表1中,对于所得的发光粒子分散液1~16和C1,示出了分散质、构成分散质的半导体纳米晶体的组成、分散质中的无机被覆层的有无、聚合物层的有无以及量子产率(PLQY)。
(量子产率(PLQY))
利用绝对PL量子产率测定装置(浜松光子株式会社制,“Quantaurus-QY”)来测定所得的发光粒子分散液的量子产率。量子产率越高,意味着发光粒子的发光效率越好,具有优异的发光特性。
[表1]
Figure BDA0003865404490000871
<光散射性粒子分散液的制备>
(光散射粒子分散液1的制备)
在用氮气充满的容器内,将氧化钛(石原产业株式会社制“CR60-2”)6.00g、高分子分散剂(味之素Fine-Techno株式会社制“Ajisper PB-821”)1.02g和作为有机溶剂的1,4-丁二醇二乙酸酯以不挥发成分成为40.0%的方式混合。进一步,在所得的配合物中加入二氧化锆珠(直径:1.25mm),将上述容器用氮气充满并密封后,使用涂料调节器使密封容器振荡2小时来进行配合物的分散处理,从而获得光散射性粒子分散体1。上述材料全部使用导入氮气而将溶解氧置换为氮气后的材料。
(光散射粒子分散液2的制备)
作为有机溶剂,使用二乙二醇单丁基醚乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液2。
(光散射粒子分散液3的制备)
作为有机溶剂,使用二乙二醇单乙基醚乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液3。
(光散射粒子分散液4的制备)
作为有机溶剂,使用乙二醇单乙基醚乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液4。
(光散射粒子分散液5的制备)
作为有机溶剂,使用甘油三乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液5。
(光散射粒子分散液6的制备)
作为有机溶剂,使用二丙二醇单甲基醚来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液6。
(光散射粒子分散液7的制备)
作为有机溶剂,使用二乙二醇单乙基醚来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液7。
(光散射粒子分散液8的制备)
作为有机溶剂,使用三乙二醇单甲基醚来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液8。
(光散射粒子分散液9的制备)
作为有机溶剂,使用乙酸异丁酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与光散射粒子分散液1同样地操作,获得光散射粒子分散液9。
<树脂溶液的制备>
(树脂溶液1的制备)
使2.40g作为含有缩水甘油基的丙烯酸树脂的FINEDIC A-254(DIC株式会社制,环氧当量:500)、0.43g作为固化剂的4-甲基环己烷-1,2-二羧酸酐(4M-HHPA,东京化成工业株式会社制)和0.03g作为固化催化剂的N,N-二甲基苄基胺(东京化成工业株式会社制)以不挥发成分成为44.5质量%的方式溶解于作为有机溶剂的1,4-丁二醇二乙酸酯中,获得树脂溶液1。
(树脂溶液2的制备)
使1.92g作为双酚A型环氧树脂的EPICLON 1050(DIC株式会社制,环氧当量:475)、0.68g作为固化剂的4-甲基环己烷-1,2-二羧酸酐(4M-HHPA,东京化成工业株式会社制)、0.26g作为固化催化剂的N,N-二甲基苄基胺(东京化成工业株式会社制)以不挥发成分成为44.5质量%的方式溶解于作为有机溶剂的1,4-丁二醇二乙酸酯中,获得树脂溶液2。
(树脂溶液3的制备)
作为有机溶剂,使用二乙二醇单丁基醚乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液3。
(树脂溶液4的制备)
作为有机溶剂,使用二乙二醇单乙基醚乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液4。
(树脂溶液5的制备)
作为有机溶剂,使用乙二醇单乙基醚乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液5。
(树脂溶液6的制备)
作为有机溶剂,使用甘油三乙酸酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液6。
(树脂溶液7的制备)
作为有机溶剂,使用二丙二醇单甲基醚来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液7。
(树脂溶液8的制备)
作为有机溶剂,使用二乙二醇单乙基醚来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液8。
(树脂溶液9的制备)
作为有机溶剂,使用丙二醇单甲基醚乙酸酯(东京化成工业株式会社制)来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液9。
(树脂溶液10的制备)
作为有机溶剂,使用三乙二醇单甲基醚来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液10。
(树脂溶液11的制备)
作为有机溶剂,使用乙酸异丁酯来代替1,4-丁二醇二乙酸酯,除此以外,与树脂溶液1同样地操作,获得树脂溶液11。
<含有发光粒子的树脂组合物的制备>
(含有发光粒子的树脂组合物1的制备)
将发光粒子分散液1(不挥发成分浓度5.0量%)1.50g、光散射性粒子分散体1(不挥发成分浓度40.0质量%)0.44g和树脂溶液1(不挥发成分浓度44.5质量%)3.07g在用氩气充满的容器内均匀混合后,在手套箱内将混合物用孔径5μm的过滤器过滤。进一步,向装有所得的过滤物的容器内导入氩气,用氩气使容器内饱和。接着,减压而将氩气去除,从而获得含有发光粒子的树脂组合物1。
(含有发光粒子的树脂组合物2~21和C1的制备)
将发光粒子分散液1~17、光散射粒子分散液1~9和树脂溶液1~11的添加量变更为下述表2~表4中所示的添加量,除此以外,按照与含有发光粒子的树脂组合物1的制备相同的条件,获得含有发光粒子的树脂组合物2~21和C1。需说明的是,下述表1~表3中的添加量的单位均为“g”。进一步,在下述表5中,对于发光粒子分散液1~17、光散射粒子分散液1~9和树脂溶液1~11的制备中所使用的有机溶剂,示出了LogP、1个气压下的沸点、20℃时的蒸气压、100℃时的蒸气压与20℃时的蒸气压之比以及25℃时的表面张力。
[表2]
含有发光粒子的树脂组合物 1 2 3 4 5 6 7 8
发光粒子分散液1 1.50
发光粒子分散液2 1.50 1.50
发光粒子分散液3 1.50
发光粒子分散液4 1.50
发光粒子分散液5 1.50
发光粒子分散液6 1.50
发光粒子分散液7 1.50
光散射粒子分散液1 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44
光散射粒子分散液2 0.44
光散射粒子分散液3 0.44
树脂溶液1 3.07 3.07 3.07 3.07 3.07 3.07
树脂溶液2 3.07
树脂溶液3 3.07
[表3]
含有发光粒子的树脂组合物 9 10 11 12 13 14 15 16
发光粒子分散液2 1.50 1.50 1.50 1.50
发光粒子分散液8 1.50
发光粒子分散液9 1.50
发光粒子分散液10 1.50
发光粒子分散液11 1.50
光散射粒子分散液1 0.44 0.44 0.44 0.44
光散射粒子分散液4 0.44
光散射粒子分散液5 0.44
光散射粒子分散液6 0.44
光散射粒子分散液7 0.44
树脂溶液1 2.09 2.09 2.09
树脂溶液4 3.07
树脂溶液5 3.07
树脂溶液6 3.07
树脂溶液7 3.07 0.98 2.09
树脂溶液9 0.98
树脂溶液10 0.98 0.98
[表4]
含有发光粒子的树脂组合物 17 18 19 20 21 C1
发光粒子分散液12 1.50
发光粒子分散液13 1.50
发光粒子分散液14 1.50
发光粒子分散液15 1.50
发光粒子分散液16 1.50
发光粒子分散液C1 1.50
光散射粒子分散液1 0.44 0.44 0.44 0.44
光散射粒子分散液8 0.44
光散射粒子分散液9 0.44
树脂溶液1 3.07 3.07 3.07 3.07
树脂溶液10 3.07
树脂溶液11 3.07
[表5]
Figure BDA0003865404490000931
<含有发光粒子的树脂组合物的评价>
将所得的1~21的含有发光粒子的树脂组合物设为实施例1~21,将含有发光粒子的树脂组合物C1设为比较例1。对于实施例1~21和比较例1的含有发光粒子的树脂组合物,如下评价分散稳定性、排出稳定性。将结果示于下述表6中。
(分散稳定性)
将实施例1~21和比较例1的含有发光粒子的树脂组合物在大气下放置10天后,确认沉淀物的有无,根据以下基准进行评价。
〔评价基准〕
A:完全没有产生沉淀物。
B:产生少量的沉淀物。通过摇晃恢复原状。
C:产生稍多的沉淀物。即使摇晃也残留沉淀物。
(排出稳定性)
使用喷墨打印机(富士胶片Dimatix公司制,“DMP-2831”)将实施例1~21和比较例1的含有发光粒子的树脂组合物连续排出10分钟。在本喷墨打印机的排出油墨的机头部形成有16个喷嘴,将1次排出时从1个喷嘴排出的含有发光粒子的树脂组合物的排出量设定为10pL。
〔评价基准〕
A:能连续排出(16个喷嘴中能连续排出的喷嘴为10个以上。)
B:不能连续排出(16个喷嘴中能连续排出的喷嘴为9个以下。)
C:不能排出(16个喷嘴全部不能连续排出。)
[表6]
Figure BDA0003865404490000951
<光转换层的评价>
将使用含有发光粒子的树脂组合物1~21的光转换层设为实施例22~42,将使用含有发光粒子的树脂组合物C1的光转换层设为比较例2。利用旋涂机在大气中将含有发光粒子的树脂组合物1~21和C1以干燥后的膜厚成为3.5μm的方式涂布在玻璃基板上。将涂布膜以100℃在氮气中预烘后,以180℃在氮气中加热而使其固化,在玻璃基板上形成由含有发光粒子的树脂组合物的固化物构成的层(光转换层),将其设为评价用试样。然后,如下评价光转换层的表面平滑性和外部量子效率保持率。
(表面平滑性)
利用原子力显微镜(AFM)观察所得的光转换层的表面,测定其表面粗糙度Sa。下述表7中示出了光转换层的表面粗糙度Sa[μm]。
(外部量子效率保持率)
首先,在作为面发光光源的CCS株式会社制的蓝色LED(峰值发光波长:450nm)的上方设置积分球,将该积分球与大塚电子株式会社制的放射分光光度计(商品名“MCPD-9800”)连接。接着,在蓝色LED与积分球之间插入上述评价用试样,点亮蓝色LED,利用放射分光光度计测定所观测的光谱和各波长中的照度。从所得的光谱和照度如下求出外部量子效率(EQE)。
外部量子效率是表示入射到光转换层的光(光子)中以何种程度的比例作为荧光向观测者侧放射的值。因此,如果该值大,则表示光转换层的发光特性优异,是重要的评价指标。外部量子效率(EQE)由以下式(1)来计算。
EQE[%]=P2/E(蓝)×100…(1)
式中,E(蓝)表示380~490nm的波长区域中的“照度×波长÷hc”的合计值,P2表示500~650nm的波长区域中的“照度×波长÷hc”的合计值,这些是对应于观测到的光子数的值。需说明的是,h表示普朗克常数,c表示光速。
并且,将制作上述评价用试样后立即测定的EQE设为初期的外部量子效率EQE0,将测定EQE0后、在室温且大气下保管10天后的外部量子效率设为EQEh,利用以下式(2)计算光转换层的外部量子效率保持率[%]。
外部量子效率保持率[%]=EQEh/EQE0×100…(2)
这里,EQE0的数值越大,意味着由于涂膜的固化工序中的加热而导致的半导体纳米晶体的劣化越小,即对于热的稳定性越优异。为了作为光转换层来使用,EQE0优选为20%以上,更优选为25%以上。意味着优异。进一步,光转换层除了EQE0之外进一步还期望EQEh也高,外部量子效率保持率越高,意味着包含发光粒子的光转换层对于氧气和水蒸气的稳定性越高。
将结果示于表7中。
[表7]
Figure BDA0003865404490000971
<含有发光粒子的树脂组合物和光转换层的评价结果>
首先,研究实施例1~2、19和比较例1的含有发光粒子的树脂组合物、以及使用它们制作的实施例22~23、40和比较例2的光转换层。可知实施例1~2的含有发光粒子的树脂组合物与比较例1相比,分散稳定性和排出稳定性优异,能够形成平滑的光转换层。另外,比较例1的含有发光粒子的树脂组合物通过使油酸和油胺配位于半导体纳米晶体,从而实现了半导体纳米晶体的发光,在没有配位时无法实现发光。与此相对,实施例1~2的含有发光粒子的树脂组合物尽管没有使油酸、油胺配位于半导体纳米晶体,也实现了半导体纳米晶体的良好的发光。并且,如表7所示,实施例22~23中,与比较例2相比,热固化后的光转换层中的外部量子产率保持率高。基于这些结果,认为实施例1~2的含有发光粒子的树脂组合物通过构成发光粒子的半导体纳米晶体收纳在中空粒子中,从而能够确保对于氧、水蒸气和热的优异的稳定性,获得优异的发光特性。
然后,实施例2与实施例1相比,含有发光粒子的树脂组合物中的分散稳定性和排出稳定性更为优异,光转换层的表面粗糙度更小。基于此,可知实施例2的含有发光粒子的树脂组合物通过分散的发光粒子在其表面具备聚合物层,从而能够更加提高分散稳定性和排出稳定性,形成更加平滑的光转换层。
进一步,实施例19在油酸和油胺配位于半导体纳米晶体方面与实施例2不同。实施例40与实施例23相比,热固化后的光转换层中的外部量子产率保持率更高。基于此,可知在中空粒子的中空部收纳有半导体纳米粒子的发光粒子中,使配体配位于半导体纳米晶体对于提高发光效率也是有效的。
接下来,研究实施例2~6的含有发光粒子的树脂组合物。实施例2~5的含有发光粒子的树脂组合物中均分散了聚合物被覆发光粒子,分散介质也相同,但构成聚合物被覆发光粒子的纳米晶体的组成不同、或者收纳纳米晶体的中空二氧化硅粒子的形状不同。另外,实施例2和6的含有发光粒子的树脂组合物除了树脂溶液的组成不同以外其余均相同。从表6~7可知,实施例2~6的含有发光粒子的树脂组合物无关纳米晶体的组成、中空二氧化硅的形状或树脂溶液中所含的热塑性树脂的种类而能够确保对于氧、水分和热的优异的稳定性,获得优异的发光特性,并且能够确保分散稳定性和排出稳定性,形成平滑的光转换层。
进一步,研究实施例2的含有发光粒子的树脂组合物。实施例2、7~18的含有发光粒子的树脂组合物均分散有聚合物被覆发光粒子B,但发光粒子分散液、光散射性粒子分散液和树脂溶液中使用的有机溶剂的种类及其添加量不同。从表6~7可知,实施例2、7~18的含有发光粒子的树脂组合物与比较例1的含有发光粒子的树脂组合物相比,无关所使用的有机溶剂的种类,能够确保对于氧、水分和热的稳定性,获得优异的发光特性。
并且,从实施例2、7~18的结果可知,就分散稳定性优异的含有发光粒子的树脂组合物而言,光转换层的量子产率保持率高。基于此,认为构成含有发光粒子的树脂组合物的有机溶剂的种类及其添加量会影响光转换层的量子产率保持率。进一步,如果考虑含有发光粒子的树脂组合物的发光特性、分散稳定性和排出稳定性、以及光转换层的发光特性和表面平滑性,则可知作为含有发光粒子的树脂组合物所含的有机溶剂,更优选1,4-丁二醇二乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、甘油三乙酸酯、二丙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚和丙二醇单甲基醚乙酸酯。
接下来,研究实施例20~21、比较例1的含有发光粒子的树脂组合物。实施例20~21的含有发光粒子的树脂组合物具有由硅氧烷键层构成的无机被覆层,实施例21的含有发光粒子的组合物中进一步含有具有聚合物被覆层的发光粒子。另外,实施例20~21的含有发光粒子的树脂组合物除了发光粒子不同以外其余均相同。从表6~7可知,实施例20~21的含有发光粒子的树脂组合物与比较例1相比,分散稳定性和排出稳定性优异,能够形成平滑的光转换层。另外,比较例1的含有发光粒子的树脂组合物通过使油酸和油胺配位于半导体纳米晶体而实现了半导体纳米晶体的发光,在没有配位时无法实现发光。与此相对,实施例20~21的含有发光粒子的树脂组合物通过将能够形成硅氧烷键的化合物作为配体来用于半导体纳米晶体,从而实现了半导体纳米晶体的良好的发光。并且,如表7所示,实施例41~42中,与比较例2相比,热固化后的光转换层中的外部量子产率保持率高。基于这些结果,认为实施例20~21的含有发光粒子的树脂组合物通过由硅氧烷键层被覆构成发光粒子的半导体纳米晶体,从而能够确保对于氧、水蒸气和热的优异的稳定性,获得优异的发光特性。
从以上内容可知,由实施例1~21的含有发光粒子的树脂组合物得到的光转换层的发光特性优异,具备平滑的表面。由此,使用这些光转换层来构成发光元件的滤色器像素部的情况下,可以期待能够获得优异的发光特性。
符号说明
100 发光元件
200 EL光源部
1 下基板
2 阳极
3 空穴注入层
4 空穴传输层
5 发光层
6 电子传输层
7 电子注入层
8 阴极
9 密封层
10 填充层
11 保护层
12 光转换层
13 上基板
14 EL层
20 像素部
20a 第一像素部
20b 第二像素部
20c 第三像素部
21a 第一光散射粒子
21b 第二光散射粒子
21c 第三光散射粒子
22a 第一固化成分
22b 第二固化成分
22c 第三固化成分
90a 第一发光粒子
90b 第一发光粒子
30 遮光部
90 发光粒子、聚合物被覆粒子
91 发光粒子
911 纳米晶体
912 中空纳米粒子
912a 中空部
912b 细孔
913 中间层
914 表面层
92 聚合物层
701 电容器
702 驱动晶体管
705 共用电极
706 信号线
707 扫描线
708 开关晶体管
C1 信号线驱动电路
C2 扫描线驱动电路
C3 控制电路
PE、R、G、B 像素电极
X 共聚物
XA 缔合体
x1 脂肪族聚胺链
x2 疏水性有机链段
YA 核-壳型二氧化硅纳米粒子
Z 含有半导体纳米晶体的原料化合物的溶液。

Claims (19)

1.一种含有发光粒子的树脂组合物,其特征在于,含有发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂,所述发光粒子包含由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体,该晶体表面具有包含Si、Al和Ti中的1种以上的无机被覆层。
2.根据权利要求1所述的含有发光粒子的树脂组合物,其特征在于,所述发光粒子具备被覆该发光粒子表面的聚合物层,
该聚合物层由疏水性聚合物构成,所述疏水性聚合物是通过将可溶于非水溶剂的含有聚合性不饱和基团的聚合物、和可溶于非水溶剂且聚合后变得不溶或难溶的聚合性不饱和单体聚合而得到的。
3.根据权利要求1或2所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述有机溶剂的辛醇/水分配系数的常用对数值LogP为-1.0以上~6.5以下且1个气压下的沸点为150~260℃。
4.根据权利要求3所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述有机溶剂的20℃时的蒸气压为0.05~500Pa,并且100℃时的蒸气压为20℃时的蒸气压的40倍以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述热固性树脂为碱不溶性。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的发光粒子树脂组合物,所述无机被覆层由形成硅氧烷键的化合物构成。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述无机被覆层由具备中空结构的粒子构成,所述中空结构具有中空部和与该中空部连通的细孔。
8.根据权利要求7所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述具备中空结构的粒子为中空二氧化硅粒子、中空氧化铝粒子或中空氧化钛粒子。
9.根据权利要求7~8中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,在所述中空粒子的中空部与所述半导体纳米晶体之间,进一步具备由配位于该半导体纳米晶体的表面的配体构成的中间层。
10.根据权利要求9所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述配体具有与所述半导体纳米晶体所含的阳离子结合的结合性基团。
11.根据权利要求10所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述结合性基团为选自由羧基、羧酸酐基、氨基、铵基、巯基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基和硼酸基所组成的组中的1种或2种以上的基团。
12.根据权利要求2~11中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,所述聚合物层的厚度为0.5~100nm。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物,其进一步含有光散射性粒子。
14.一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:
通过将包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液、和包含含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物的溶液混合,从而使由金属卤化物构成的半导体纳米晶体析出,并且使所述化合物配位于该半导体纳米晶体的表面,然后使配位了的所述化合物中的所述反应性基团缩合,由此获得在所述半导体纳米晶体的表面形成了具有所述硅氧烷键的表面层的母粒子的工序;以及
将所述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
15.一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:
通过将包含半导体纳米晶体的原料化合物的溶液、和包含含有Si且具有可形成硅氧烷键的反应性基团的化合物的溶液混合,从而使由金属卤化物构成的半导体纳米晶体析出,并且使所述化合物配位于该半导体纳米晶体的表面,然后使配位了的所述化合物中的所述反应性基团缩合,由此获得在所述半导体纳米晶体的表面形成了具有所述硅氧烷键的表面层的母粒子的工序;
接着,用疏水性聚合物被覆所述母粒子的表面而形成聚合物层的工序;以及
将所述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
16.一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:
使由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体在具有中空部和与该中空部连通的细孔的中空粒子的该中空部析出,从而获得具备所述中空粒子和所述半导体纳米晶体的发光粒子的工序;以及
将所述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
17.一种含有发光粒子的树脂组合物的制造方法,其特征在于,具备:
使由金属卤化物构成且具有发光性的半导体纳米晶体在具有中空部和与该中空部连通的细孔的中空粒子的该中空部析出,从而获得具备所述中空粒子和所述半导体纳米晶体的发光粒子的工序;
用由疏水性聚合物构成的聚合物层被覆所述发光粒子的表面的工序;以及
将由所述聚合物层被覆了的所述发光粒子、1种或2种以上的热固性树脂以及1种或2种以上的有机溶剂混合而制备含有发光粒子的树脂组合物的工序。
18.一种光转换层,其特征在于,是具备像素部的光转换层,
所述像素部包含权利要求1~13中任一项所述的含有发光粒子的树脂组合物的固化物。
19.一种发光元件,其特征在于,具备权利要求18所述的光转换层。
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