JP2017083837A - 感光性組成物及び量子ドット−ポリマー複合体パターン並びに量子ドット - Google Patents
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Abstract
Description
LCDは、視野角が狭く、吸収型カラーフィルタの低い光透過率によって輝度が低くなる問題がある。
吸収型カラーフィルタを自発光型(photoluminescent type)カラーフィルタに切り替える場合、視野角が広くなり、輝度が向上できると期待される。
量子ドット(Quantum Dot:QD)は、ポリマー又は無機物のホストマトリックスに分散して発光ダイオード(LED)などで光転換層として用いられる。
量子ドットは、コロイド合成時、粒子サイズを比較的自由に調節することができ、粒子サイズも均一に調節することができる。
量子ドットは、理論的量子効率(QY)が100%であり、高い色純度(例えば、40nm以下の半値幅)の光を放出できるため、増加した発光効率及び向上した色再現性を達成可能で、このような量子ドットをパターン化できれば、多様なデバイスに適用できると考えられる。
このうち、液晶ディスプレイのカラーフィルタに使用する場合、高品質の自発光型LCDの開発に寄与できることが期待される。
そこで、量子ドット−ポリマー複合体をパターン化できる技術の開発が課題として必須のものである。
また、感光性組成物から製造される量子ドット−ポリマー複合体パターンを提供することにある。
さらに、高分子外層を有する量子ドットを提供することにある。
前記分子間又は分子内架橋残基は、下記に示す化学式1又は化学式2によって表されることが好ましい。
前記第1繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格(backbone)内に、又は前記コポリマーの側鎖基(pendant group)として前記量子ドット又は前記有機リガンド化合物と分子間相互作用する残基を有することが好ましい。
前記量子ドットの表面、前記有機リガンド化合物、又はこれら全てと相互作用する残基は、1価又は2価の脂肪族炭化水素基、1価又は2価の芳香族炭化水素基、1価又は2価のフッ素化脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
前記第2繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格内に又は前記コポリマーの側鎖基として前記反応性残基を有することが好ましい。
前記反応性残基は、アルケニル基、アルキニル基、エポキシ基、アンハイドライド基、イミド基、アルキルカルボキシル基、アルキルエステル基、チオール基、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。
前記第2繰り返し単位は、下記に示す化学式4、化学式5、化学式6、化学式7、化学式8、化学式9、化学式10、化学式11、及び化学式12のうちのいずれか1つで表されることが好ましい。
前記コポリマーは、ランダム共重合体を含むことが好ましい。
前記有機リガンドは、RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、R3PO、R3P、ROH、RCOOR’、RPO(OH)2、R2POOH(ここで、R、R’は、それぞれ独立に、C5〜C24のアルキル基、C6〜C24のアルケニル基、又はC5〜C20のアリール基である)、高分子有機リガンド、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
前記量子ドットは、II族−VI族化合物、III族−V族化合物、IV族−VI族化合物、IV族化合物、I族−III族−VI族化合物、I族−II族−IV族−VI族化合物、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
前記カルボキシ基含有バインダーは、酸価が50mgKOH/g以上であることが好ましい。
前記感光性組成物は、露光後、アルカリ水溶液で現像可能であることが好ましい。
前記感光性組成物は、組成物の総重量を基準として、1重量%〜40重量%の外層を含む量子ドットと、0.5重量%〜35重量%のカルボキシ基含有バインダーと、0.5重量%〜20重量%の光重合性単量体と、0.01重量%〜10重量%の光開始剤と、残部量の溶媒と、を含むことが好ましい。
前記架橋残基は、下記に示す化学式1又は化学式2によって表されることが好ましい。
前記第1繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格内に又は前記コポリマーの側鎖基として前記量子ドットの表面、前記有機リガンド化合物、又はこれら全てと相互作用する残基を有することが好ましい。
前記有機リガンドと相互作用する残基は、1価又は2価の脂肪族炭化水素基、1価又は2価の芳香族炭化水素基、1価又は2価のフッ素化脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
前記量子ドットの表面と結合可能な官能基は、−COOH、−NH2、−NH、N、−SH、−PO、P、OH、COOR’(RはC1〜C10のアルキル基)、PO(OH)2、またはPOOHを含むことができる。
前記第2繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格内に又は前記コポリマーの側鎖基として前記反応性残基を有することが好ましい。
前記反応性残基は、アルケニル基、アルキニル基、エポキシ基、アンハイドライド基、イミド基、アルキルカルボキシル基、アルキルエステル基、チオール基、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。
高分子外層を有する量子ドットは、感光性組成物の構成成分として使用可能で、カラーフィルタなどの製造のための量子ドット−ポリマー複合体のパターン化方法を提供することができる。
別の定義がなければ、本明細書で使用される全ての用語(技術及び科学的用語を含む)は、当該技術分野における通常の知識を有する者に共通に理解できる意味で使用される。
また、一般に使用される辞書に定義されている用語は明らかに特に定義されていない限り、理想的又は過度に解釈されない。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
図面において、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似の部分については同一の図面符号を付した。
層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとする時、これは、他の部分の「直上」にある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
逆に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。
本明細書において、「アリーレン基」は、1つ以上の置換体を選択的に含み、1つ以上の芳香族環において少なくとも2個の水素の除去により形成された2以上の価数を有する官能基を意味する。
ここで、「脂肪族炭化水素基」とは、直鎖もしくは分枝鎖の置換もしくは未置換のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖の置換もしくは未置換のアルケニル基、又は直鎖もしくは分枝鎖の置換もしくは未置換のアルキニル基を含む。
ここで、「芳香族炭化水素基」とは、置換もしくは未置換のアリール基を含む。
本明細書において、「疎水性残基」とは、当該化合物が水溶液で凝集し、水を排除しようとする傾向を持たせる残基をいう。
例えば、疎水性残基は、炭素数2以上の脂肪族炭化水素基(アルキル、アルケニル、アルキニルなど)、炭素数6以上の芳香族炭化水素基(フェニル、ナフチル、アルアルキル基など)、又は炭素数5以上の脂環族炭化水素基(シクロヘキシル、ノルボルネン(norbornene)など)を含むことができる。
疎水性残基は、周辺媒質と水素結合を形成する能力が事実上欠如していたり、極性が合わず、混ざらない。
本明細書で、「族(Group)」は元素周期表の族をいう。
ここで、「II族」はIIA族およびIIB族を含むことができ、II族金属の例はCd、Zn、HgおよびMgを含むが、これに制限されない。
「III族」はIIIA族およびIIIB族を含むことができ、III族金属の例はAl、In、Ga、およびTlを含むが、これに制限されない。
「IV族」はIVA族およびIVB族を含むことができ、IV族金属の例はSi、Ge、Snを含むことができるが、これに制限されない。本明細書で、「金属」という用語はSiのような半金属も含む。
「I族」はIA族およびIB族を含むことができ、Li、Na、K、Ru、Csを含むが、これに制限されない。
「V族」はVA族を含み、窒素、リン、砒素、アンチモン、およびビスマスを含むが、これに制限されない。
「VI族」はVIA族を含み、硫黄、セレニウム、テルリウムを含むが、これに制限されない。
ここで、青色光転換率とは入射光対比出射光比率をいう。
例えば、青色光転換率は、量子ドット複合体が励起光(即ち、青色光)から吸収した光量に対する量子ドット複合体の発光量の比率である。
励起光のPLスペクトルの積分によって励起光の総光量Bを求め量子ドット複合体フィルムのPLスペクトルを測定して、量子ドット複合体フィルムから放出された緑色または赤色波長光の光量Aと青色光の光量B’を求めた後、下記の式によって光転換効率を求める。
A/(B−B’)×100=光転換効率(%)
ここで、「分散液(dispersion)」とは、分散相(dispersed phase)が固体(solid)であり、連続媒質(continuous medium)が液体を含む分散をいう。
ここで「分散液」とは、分散または分散相が1nm〜1μmの寸法(dimension)を有するコロイド型分散であり得る。
高分子外層は、量子ドット及びその表面に結合された有機リガンド化合物と分子間相互作用する第1繰り返し単位、及び反応性第2繰り返し単位を有するコポリマーを含む。
複数の量子ドットはカルボキシ基(−COOH)含有ポリマーバインダーによって分散(例えば、互いに分離)されて量子ドット分散液を形成することができる。
量子ドット分散液は、カルボキシ基(−COOH)含有ポリマーおよびポリマー内に分散している複数の量子ドットを含むことができる。
量子ドット分散液は溶媒をさらに含むことができる。
例えば、量子ドットは、II族−VI族化合物、III族−V族化合物、IV族−VI族化合物、IV族元素または化合物、I族−III族−VI族化合物、I族−II族−IV族−VI族化合物、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物、
及びHgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物、からなる群より選択される。
II−VI族化合物は、III族金属をさらに含むことができる。
GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物、
及びGaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物、からなる群より選択される。
III−V族化合物は、II族金属をさらに含むことができる(例えば、InZnP)。
SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物、
及びSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物、からなる群より選択される。
I族−II族−IV族−VI族化合物の例は、CuZnSnSe、CuZnSnSを含むが、これに制限されない。
IV族元素または化合物は、Si、Ge、及びこれらの混合物からなる群より選択される単元素、及びSiC、SiGe、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物からなる群より選択される。
1つの半導体ナノ結晶が他の半導体ナノ結晶を囲むコア/シェル構造を有してもよい。
コアとシェルとの界面は、シェルに存在する元素の濃度が中心にいくほど低くなる濃度勾配(gradient)を有するとよい。
また、半導体ナノ結晶は、1つの半導体ナノ結晶コアと、これを囲む多層のシェルとを含む構造を有してもよい。
この時、多層のシェル構造は、2層以上のシェル構造を有するもので、それぞれの層は単一組成又は合金又は濃度勾配を有するとよい。
多層のシェルを構成する場合も、コアに近いシェルよりコアの外側にあるシェルがより大きなエネルギーバンドギャップを有する構造であるとよいし、この時、半導体ナノ結晶は、紫外線乃至赤外線の波長範囲を有するとよい。
半導体ナノ結晶は、約10%以上、例えば、約30%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、又は約90%以上の量子効率(Quantum yield:QY)を有するとよい。
半導体ナノ結晶は、約45nm以下、例えば、約40nm以下、又は約30nm以下の発光波長スペクトルの半値幅を有するとよい。
上記範囲において、素子の色純度や色再現性を向上させることができる。
例えば、量子ドットは、約1nm〜約20nm、例えば、2nm(又は3nm)〜15nmの粒径(球状ない場合、最も長い部分の大きさ)を有するとよい。
また、量子ドットの形態は、当該技術分野で一般に使用する形態のもので特に限定されない。
例えば、量子ドットは、球状、ピラミッド状、多重枝状(multi−arm)、又は立方体(cubic)のナノ粒子、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノ繊維、ナノシートであってもよい。
例えば、数ナノサイズの量子ドットは、化学的湿式方法(wet chemical process)により合成される。
化学的湿式方法では、有機溶媒中で前駆体物質を反応させて結晶粒子を成長させ、この時、有機溶媒又はリガンド化合物が自然に量子ドットの表面に配位されることにより結晶の成長を調節することができる。
有機溶媒及びリガンド化合物の具体的な種類は知られている。
非溶媒の具体的な種類としては、アセトン、エタノール、メタノールなどが挙げられるが、これらに制限されない。
余分な有機物を除去した後、量子ドットの表面に配位された有機物の量は、量子ドットの重量の50重量%以下、例えば、30重量%以下、20重量%以下、又は10重量%以下であるとよい。
このような有機物は、リガンド化合物、有機溶媒、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
本発明の一実施形態において、有機リガンドは、疎水性残基を有するとよい。
有機リガンドは、RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、R3PO、R3P、ROH、RCOOR’、RPO(OH)2、R2POOH(ここで、R、R’は、それぞれ独立に、C5〜C24の脂肪族炭化水素基又はC6〜C20の芳香族炭化水素基である)、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
メタンアミン、エタンアミン、プロパンアミン、ブタンアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどのアミン類、
メタン酸、エタン酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ドデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸(oleic acid)、安息香酸などのカルボン酸化合物、
メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、ペンチルホスフィン、オクチルホスフィン、ジオクチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィンなどのホスフィン化合物、
メチルホスフィンオキシド、エチルホスフィンオキシド、プロピルホスフィンオキシド、ブチルホスフィンオキシドペンチルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、オクチルホスフィンオキシド、ジオクチルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシドなどのホスフィン化合物、又はそのオキシド化合物、
ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン化合物、又はそのオキシド化合物、
ヘキシルホスフィン酸、オクチルホスフィン酸、ドデカンホスフィン酸、テトラデカンホスフィン酸、ヘキサデカンホスフィン酸、オクタデカンホスフィン酸などのC5〜C20のアルキルホスホン酸(phosphonic acid)、などが挙げられるが、これらに制限されるわけではない。
量子ドットは、疎水性有機リガンドを単独又は1種以上の混合物で含むことができる。
有機リガンドを含む量子ドットの含有量は、組成物の総重量を基準として40重量%以下、例えば、35重量%以下であるとよい。
したがって、量子ドットポリマー複合体を含むカラーフィルタを用いる場合、高い輝度、広い視野角及び高い色再現性を有するディスプレイを実現できることが期待される。
パターン化工程中、量子ドットの表面に存在する有機リガンドが離れて量子ドットの表面に欠陥が生じやすいが、このような欠陥は外部発光効率(external quantum efficiency:EQE)の低下をもたらす。
また、量子ドットの表面の欠陥は、発光クエンチングトラップ(quenching trap)として作用し、量子ドット酸化の開始点となり得る。
このために、量子ドットを安定化することが重要である。
言い換えると、量子ドットの表面に、量子ドット及びその表面に結合された有機リガンド化合物と分子間相互作用する第1繰り返し単位、及び反応性第2繰り返し単位を有するコポリマーの外層を提供して、外部環境(空気中の酸素、水分、熱)に対する量子ドットの安定性を増加させることができる(参照:図1)。
図1を参照すると、高分子外層は、量子ドット又は量子ドットの表面の有機リガンドと分子間相互作用をする残基を有する第1繰り返し単位と、反応性残基を有する第2繰り返し単位とを含むコポリマーを含む。
つまり、コポリマー自体は、架橋剤と反応性が低くなり得るが、このようなコポリマーが量子ドットを囲む外層を形成する場合、架橋剤と比較的温和な条件下で反応できる。
特定の理論によって拘束されないが、第1繰り返し単位が量子ドットの表面及び有機リガンドと分子間相互作用により高分子外層の内側に配列され、第2繰り返し単位の反応性残基は高分子外層の外側に配列できるため、架橋剤との反応性が増加すると考えられる。
つまり、図2及び図3を参照すると、量子ドットの高分子外層は、コポリマーの反応性残基との反応によって反応性残基を連結する分子間又は分子内架橋残基をさらに含むことができる。
つまり、コポリマーの反応性残基を適切な架橋剤で反応させると、コポリマーの単一鎖内に存在する反応性残基が架橋剤によって連結されて分子内架橋残基を形成することができる(図2参照)。
このような架橋残基の存在によって外部環境に対する量子ドットの安定性が強化できる。
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基(例えば、メチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、へキシレンなどのアルキレン)、C3〜C40の脂環族炭化水素基(例えば、シクロへキシレン、ノルボルネンなどのシクロアルキレン)、又はC6〜C40の芳香族炭化水素基(フェニレンなどのアリーレン)であり、
*は、コポリマーの反応性残基に連結される部分であり、
nは、2〜7の整数であるものの、Lの価数(valence)以下である。
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基、C3〜C40の脂環族炭化水素基、又はC6〜C40の芳香族炭化水素基であり、
*は、コポリマーの反応性残基に連結される部分であり、
mは、1〜10の整数である。
(化(1−1))
*−A1−L−A2−*
・・・化学式(1−1)
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基又はC6〜C40の芳香族炭化水素基であり、
*は、コポリマーの反応性残基に連結される部分である。
第1繰り返し単位は、コポリマーの骨格内に又はコポリマーの側鎖基として量子ドット及び/又は有機リガンドと相互作用する残基を有することができる。
R1、R2、R3、及びR4は、同時に水素ではない。
第2繰り返し単位は、コポリマーの骨格内に又はコポリマーの側鎖基として反応性残基を有するとよい。
反応性残基は、C2〜C20アルケニル基、C2〜C20アルキニル基、エポキシ基、アンハイドライド基、イミド基、又はこれらの組み合わせであってもよい。
ここで、*は、コポリマーの骨格内の隣接原子に連結される部分である。
コポリマーは、スチレン−マレイン酸無水物共重合体、スチレン−マレイミド共重合体、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
コポリマーがスチレン−マレイン酸無水物共重合体の場合を例に挙げて、高分子外層を有する量子ドットの形成過程を模式的に説明するが、これに制限されない。
溶媒の種類、具体的な反応条件は、コポリマーの種類(例えば、反応性残基、分子間相互作用する基、架橋剤の種類など)及び量子ドットとその表面のリガンドなどを考慮して適切に選択することができる。
図4を参照すると、オレイン酸を表面に有機リガンドとして有する量子ドットは、有機溶媒(例えば、テトラヒドロフラン:THF)に不溶性である。
このような量子ドットを適切な有機溶媒(例えば、クロロホルム)に溶解して、コポリマーと所定の時間、例えば、約20〜60℃の温度で反応させると、量子ドットの表面にスチレン−マレイン酸無水物共重合体のポリマー外層が形成され、これによって、量子ドットはテトラヒドロフラン溶媒に可溶性となる。
このような量子ドットは、外部環境(例えば、熱)に対して向上した安定性を示すことができる。
例えば、反応は、20℃〜120℃で行われるが、これに制限されない。
高分子外層形成のための反応時間も特に制限されず、適切に選択することができる。
例えば、反応は1分以上、例えば10分〜12時間行われるが、これに制限されない。
例えば、反応は20℃〜120℃で行われるが、これに制限されない。
架橋残基形成のための反応時間も特に制限されず、適切に選択することができる。
例えば、反応は1分以上、例えば10分〜12時間行われるが、これに制限されない。
例えば、コポリマーの数平均分子量は、1000〜20000であるとよいが、これに制限されない。
高分子外層を形成するためのコポリマーにおいて、第1繰り返し単位と第2繰り返し単位との間の比率も適切に調節することができる。
例えば、第1繰り返し単位と第2繰り返し単位間の比率(第1繰り返し単位:第2繰り返し単位)は、1:0.1〜1:10の範囲、例えば、1:0.25〜1:2、又は1:0.4〜1:1であるとよいが、これに制限されない。
本発明の一実施形態において、コポリマーは、ランダムコポリマーであってもよい。
例えば、架橋剤は、下記に示す化学式A又は化学式Bで表される。
他の非制限的な例において、架橋剤は、ビスヘキサメチレントリアミン(bis(hexaemthylene)triamine)などのトリアミン化合物、テトラエチレンペンタミン(tetraethylenepentamine)などの多価アミン(multiamine)を含むことができる。
例えば、架橋剤の使用量は、高分子の反応性残基1モルあたり、0.1モル以上、例えば、0.1〜2モルの反応基(つまり、A’及びA”)が存在するように使用することができるが、これに制限されない。
上記方法では、量子ドットの表面に感光性官能基を導入し、これらを必要に応じて光重合性単量体と共に光重合を行って量子ドット−ポリマー複合体パターンを提供する。
しかし、上記技術は、量子ドットの表面処理工程という追加の工程を必要とし、パターン形成のために有機溶媒を用いた現像を必ず必要とする。
パターン化された量子ドット−ポリマー複合体をカラーフィルタに応用するためには、複合体内に多量の量子ドットが含まれていなければならないが、量子ドットが分散しなければ均一なパターンの形成が難しい。
代案的に(alternatively)、本発明の一実施形態に係る感光性組成物の場合、(例えば、疎水性残基を有する)高分子外層を含む上述した量子ドットを、疎水性残基を有してCOOH基を含有するバインダー溶液内に予め分散させた後、得られた量子ドット−バインダー分散液をフォトレジストのための残りの構成成分と混合される。
特定の理論によって拘束されないが、表面に上述した高分子外層を有する量子ドットは有機溶媒に向上した分散性を示すことができ、製造されたアルカリ現像性フォトレジスト組成物内でも分散状態を安定的に維持できると考えられる。
本発明の一実施形態に係る感光性組成物は、量子ドットが光重合性官能基(例えば、(メタ)アクリレートなどの炭素−炭素二重結合)を有さない場合でも、量子ドット−ポリマー複合体パターンを提供可能なため、量子ドットの表面処理工程を省略することができ、現像工程時に有機溶媒の使用を排除することができる。
第1モノマーは、1種以上の化合物であってもよい。
メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル類化合物、
2−アミノエチルアクリレート、2−アミノエチルメタクリレート、2−ジメチルアミノエチルアクリレート、N−フェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−アルキルマレイミド、2−ジメチルアミノエチルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル類化合物、
グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル類化合物、
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、
アクリルアミド、メタクリルアミドなどの不飽和アミド類化合物が挙げられるが、これに制限されない。
第2モノマーとして、1種以上の化合物が使用できる。
例えば、カルボキシ基含有バインダーは、60mgKOH/g、70mgKOH/g、80mgKOH/g、90mgKOH/g、100mgKOH/g、又は110mgKOH/g以上であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーの酸価は、例えば、200mgKOH/g以下、例えば、190mgKOH/g以下、180mgKOH/g以下、160mgKOH/g以下であるとよいが、これに制限されない。
本発明の一実施形態において、カルボキシ基含有バインダーは、酸価が100mgKOH/g〜200mgKOH/gの範囲内であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーは、炭素−炭素二重結合を有し、親水性残基を有し、カルボキシ基を含まない第3モノマーをさらに含むモノマー混合物の共重合体であるとよい。
本発明の一実施形態において、カルボキシ基含有バインダーは、(メタ)アクリル酸及び、アリールアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、及びスチレンから選択された1種以上の第2モノマーの共重合体であってもよい。
カルボキシ基含有バインダーにおいて、第1繰り返し単位の含有量は、90モル%以下、例えば、89モル%以下、88モル%以下、87モル%以下、86モル%以下、85モル%以下、80モル%以下、70モル%以下、65モル%以下、45モル%以下、35モル%以下、又は25モル%以下であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーにおいて、第2モノマーに由来する第2繰り返し単位の含有量は、10モル%以上、例えば、15モル%以上、25モル%以上、又は35モル%以上であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーにおいて、第2繰り返し単位の含有量は、90モル%以下、例えば、89モル%以下、88モル%以下、87モル%以下、86モル%以下、85モル%以下、80モル%以下、70モル%以下、65モル%以下、40モル%以下、35モル%以下、又は25モル%以下であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーにおいて、第3モノマーに由来する第3繰り返し単位の含有量は、1モル%以上、例えば、5モル%以上、10モル%以上、又は15モル%以上であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーにおいて、第3繰り返し単位の含有量は、30モル%以下、例えば、25モル%以下20モル%以下、15モル%以下、又は10モル%以下であるとよい。
一実施形態において、カルボキシ基含有バインダーは、メタクリル酸/メチルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/スチレン/2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体であってもよい。
カルボキシ基含有バインダーは、重量平均分子量が1000g/mol以上、例えば、2000g/mol以上、3000g/mol以上、又は5000g/mol以上であるとよい。
カルボキシ基含有バインダーは、重量平均分子量が10万g/mol以下、例えば、5万g/mol以下であるとよい。
この範囲内で現像性を保障することができる。
カルボキシ基含有バインダーの含有量は、組成物の総重量を基準として40重量%以下、例えば、30重量%以下であるとよい。
本発明の一実施形態において、カルボキシ基含有バインダーの含有量は、組成物中の固形分(つまり、不揮発成分)の総重量を基準として5〜40重量%の範囲であるとよい。
この範囲内で、量子ドットの分散性を保障しながら、後のパターン形成工程で適切な現像性及び工程性を達成することができる。
光重合性単量体の種類は、炭素−炭素二重結合を含み、光によって重合可能なものであれば特に制限されない。
例えば、光重合性モノマーは、感光性樹脂組成物に一般に使用されるモノマー又はオリゴマーとして、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する(メタ)アクリル酸の一官能又は多官能エステルが使用できる。
例えば、光重合性単量体は、ビニル単量体、不飽和エチレンオリゴマー、そのホモポリマー、又は前記不飽和エチレンオリゴマーとエチレン性不飽和単量体とのコポリマーであってもよい。
感光性組成物中において、光重合性単量体の含有量は、組成物の総重量を基準として0.5重量%以上、例えば、1重量%以上、又は2重量%以上であるとよい。
光重合性単量体の含有量は、組成物の総重量を基準として20重量%以下、例えば、10重量%以下であるとよい。
光重合性開始剤の種類は特に限定されず、適切に選択することができる。
例えば、使用可能な光重合開始剤は、トリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、ベンゾイン系化合物、オキシム系化合物、又はこれらの組み合わせを含むことができるが、これに制限されない。
チオキサントン系化合物の例は、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2’−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントンなどを含むが、これらに制限されない。
オキシム系化合物の例は、2−(o−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、及び1−(o−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノンを含むが、これに制限されない。
感光性組成物中において、光開始剤の含有量は、組成物の総重量を基準として0.01重量%以上、例えば、0.1重量%以上、又は1重量%以上であるとよい。
光開始剤の含有量は、組成物の総重量を基準として10重量%以下、例えば、5重量%以下であるとよい。一実施形態において、前記光開始剤の含有量は、組成物中の固形分(つまり、不揮発成分)の総重量を基準として0.05〜10重量%の範囲であるとよい。
この範囲内で、所望のパターンを形成することができる。
添加剤の含有量は特に制限されず、感光性組成物及びこれから製造されるパターンに否定的な影響を与えない範囲内で適切に調節することができる。
光拡散剤は、組成物の屈折率を高めて組成物内に入射した光が量子ドットと会う確率を高めることができる。
光拡散剤は、アルミナ、シリカ、ジルコニアチタン酸化物微粒子、酸化亜鉛などの無機酸化物粒子、金、銀、銅、白金などの金属粒子などを含むことができるが、これらに制限されない。
フッ素系レベリング剤の例としては、BM Chemie社のBM−1000(登録商標)、BM−1100(登録商標)など、
大日本インキ化学工業(株)社のメガファックF142D(登録商標)、同F172(登録商標)、同F173(登録商標)、同F183(登録商標)など、
住友スリーエム(株)社のフローラドFC−135(登録商標)、同FC−170C(登録商標)、同FC−430(登録商標)、同FC−431(登録商標)など、
旭硝子(株)社のサーフロンS−112(登録商標)、同S−113(登録商標)、同S−131(登録商標)、同S−141(登録商標)、同S−145(登録商標)など、
東レシリコーン(株)社のSH−28PA(登録商標)、同−190(登録商標)、同−193(登録商標)、SZ−6032(登録商標)、SF−8428(登録商標)などの市販品が挙げられる。
カップリング剤は、基板に対する接着力を高めるためのもので、シラン系カップリング剤が挙げられる。
シラン系カップリング剤の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシシラン)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
溶媒は、上述した主要成分(つまり、有機リガンドを含む量子ドット、COOH基含有バインダー、光重合性単量体、光開始剤)及びその他の添加剤の量を考慮して適切に定める。
上記組成物は、所望の固形分(不揮発成分)含有量を除いた残りの量で溶媒を含む。
溶媒は、組成物中に他の成分(例えば、バインダー、光重合性単量体、光開始剤、その他の添加剤)との親和性、アルカリ現像液との親和性、及び沸点などを考慮して適切に選択することができる。
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、
エチレングリコールアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテルアセテート類、
プロピレングリコールなどのプロピレングリコール類、
プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレンモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテルなどのプロピレングリコールエーテル類、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールエーテルアセテート類、
N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、
メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロヘキサノンなどのケトン類、
トルエン、キシレン、ソルベントナフサ(solvent naphtha)などの石油製品類、
酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチルなどのエステル類、
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類、及びこれらの混合物を含む。
カルボキシ基(−COOH)含有バインダー及び溶媒を含むバインダー溶液を準備する段階と、
高分子外層を有する量子ドットをバインダー溶液に分散させて量子ドット−バインダー分散液を得る段階と、
量子ドット−バインダー分散液を、光開始剤、光重合性単量体、及び溶媒のうちの1つ以上と混合する段階とを含む。
高分子外層を有する量子ドットを、バインダー溶液、光開始剤、光重合性単量体、及び溶媒のうちの1つ以上と混合する段階を含むことができる。
混合順序及び混合方式は特に制限されず、適切に選択することができる。
例えば、各成分は順次にあるいは同時に混合される。
バインダーを選択する段階では、カルボキシ基含有バインダーは、カルボキシ基及び炭素−炭素二重結合を含む第1モノマーと、炭素−炭素二重結合及び疎水性残基を有し、カルボキシ基を含まない第2モノマーとを含むモノマー混合物の共重合体であり、共重合体の化学構造及び酸価を考慮することができる。
本発明の感光性組成物は、アルカリ水溶液で現像可能であり、したがって、感光性組成物を用いる場合、有機溶媒現像液を使用することなく量子ドット−ポリマー複合体パターンを形成することができる。
図5は、本発明の一実施形態による感光性組成物を用いたパターン形成工程を説明するためのフローチャートである。
形成された膜は、選択に応じてプリベイク(Prebake)を経てもよい(ステップS53)。
プリベイクの温度と時間、雰囲気などの具体的な条件は知られており、適切に選択することができる。
光の波長及び強度は、光開始剤の種類と含有量、量子ドットの種類と含有量などを考慮して選択することができる。
露光されたフィルムをアルカリ現像液で処理(例えば、浸漬又はスプレー)すると、フィルム中の未照射部分が溶解して所望のパターンを得る(ステップS57)。
得られたパターンは、必要に応じてパターンの耐クラック性及び耐溶剤性向上のために、例えば、150℃〜230℃の温度で所定の時間(例えば10分以上、又は20分以上)ポストベイク(Postbake)してもよい(ステップS59)。
このようなポストベイク工程を経た場合でも、感光性組成物から得られたパターンは、向上した熱安定性を示すため、光転換率を初期値の40%以上維持可能である。
量子ドット、バインダー、光重合性単量体などに関する内容は上述した通りである。
本発明の他の実施形態は、量子ドットに関するもので、量子ドットは、表面に有機リガンドを含み、表面及び/又は有機リガンドと相互作用する残基を有する第1繰り返し単位と、反応性残基を有する第2繰り返し単位とを含むコポリマーを含む外層をさらに含む。
コポリマーの反応性残基と反応によって反応性残基を連結する分子間又は分子内架橋残基をさらに含むことができる。
化学的湿式法で合成されたナノ粒子は表面結合されたリガンドによって安定化されるが、このようなリガンドを他の特性を有するリガンドに置換したり、薄膜に製造したり、ポリマー複合体に製造する時、あるいは適用された素子の駆動時、リガンドが流失すると、ナノ粒子の化学組成及び物理的特性が変化し得て安定性の確保が難しい。
従来の有機リガンドパッシベーションは、元々存在していた有機リガンドの損失を避けられず、このような損失は量子ドットの表面の変化又は量子ドットの凝集をもたらすことがある。
このように高分子外層を含む量子ドットは、パターン形成用組成物と向上した相溶性を示すことができ、パターン化過程で外部環境から量子ドットを効果的に保護可能で、パターン化組成物に有用に使用できる。
以下、具体的な実施例を提示する。ただし、下記に記載の実施例は発明を具体的に例示又は説明するためのものに過ぎず、これによって上述した実施形態の範囲が制限されてはならない。
〔分析〕
[1]TGA分析
Mettler Toledo社製造の熱重量分析器(モデル名:sdt(mettler))を用いて熱重量分析を行う。
[2]GPC分析
Waters社製造のゲル透過クロマトグラフィー(モデル名:GPC2690)を用いてGPC分析を行う。
[3]FT−IR分析
フーリエトランスファー赤外線分光分析器(製造会社:BIO RAD、モデル名:Excalibur)を用いてFT−IR分析を行う。
〔量子ドットの製造〕
(1)インジウムアセテート(indium acetate)0.2mmol、パルミチン酸(palmitic acid)0.6mmol、1−オクタデセン(octadecene)10mLを反応器に入れて、真空下、120℃に加熱する。
1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に切り替える。
280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(tris(trimethylsilyl)phosphine:TMS3P)0.1mmol及びトリオクチルホスフィン0.5mLの混合溶液を迅速に注入し、20分間反応させる。
常温に迅速に冷やした反応溶液にアセトンを入れて、遠心分離して得られた沈殿をトルエンに分散させる。
得られたInP半導体ナノ結晶は、UV第1吸収最大波長420〜600nmを示す。
N2で反応フラスコ内を置き換えた後、220℃に昇温する。
上記製造したInP半導体ナノ結晶のトルエン分散液(OD:0.15)及びS/TOP0.6mmolを上記反応フラスコに入れて、280℃に昇温して30分反応させる。
反応終了後、反応溶液を常温に迅速に冷却して、InP/ZnS半導体ナノ結晶を含む反応物を得る。
遠心分離後、上澄液は捨てて、沈殿物を再びヘキサンに溶かした後、過剰のエタノールを入れて、再び遠心分離する。
このように遠心分離された沈殿物を乾燥してから、クロロホルムに分散させる。
「参照例」で製造した半導体ナノ結晶クロロホルム分散液(光学密度:0.3−0.5)500mLから量子ドットを分離してクロロホルム50mLに溶かし、これにポリ(スチレン−co−マレイン酸無水物)6.5グラム(分子量:1600、購入先:Aldrich、商品名:poly(styrene−co−maleic anhydride)、cumene terminated)を付加して、50℃で3時間撹拌する。
得られた反応物からクロロホルムを除去し、ポリ(スチレン−co−マレイン酸無水物)の外層を含む量子ドットを得て、これをTHFに分散する。
「参照例」で製造した半導体ナノ結晶クロロホルム分散液[光学密度:0.3〜0.5]500mLから量子ドットを分離してクロロホルム50mLに溶かし、ポリ(スチレン−co−マレイン酸無水物)6.5グラムを付加して、50℃で3時間撹拌する。これにヘキサメチレンジアミン952mgを入れて、常温で20分間超音波処理をする。
超音波処理された反応物からクロロホルムを除去して、分子間又は分子内架橋残基を有するポリマー外層を含む量子ドットを含む生成物を得る。
得られた生成物をTHFに分散し、これにHexaneを入れて沈殿させる。
次に、得られた沈殿物を再びTHFに分散する。
この工程を1回又はそれ以上繰り返すことで未反応物を除去して、分子間又は分子内架橋残基を有するポリマー外層を含む量子ドットを得る。
ヘキサメチレンジアミンを476mg使用することを除いては、実施例2と同様の方法で分子間又は分子内架橋残基を有するポリマー外層を含む量子ドットを得る。
〔実施例4〕(QD−ポリマー:架橋剤=1:0.35)
ヘキサメチレンジアミンを333mg使用することを除いては、実施例2と同様の方法で分子間又は分子内架橋残基を有するポリマー外層を含む量子ドットを得る。
ヘキサメチレンジアミンを190mg使用することを除いては、実施例2と同様の方法で分子間又は分子内架橋残基を有するポリマー外層を含む量子ドットを得る。
〔実施例6〕(QD−ポリマー:架橋剤=1:0.1)
ヘキサメチレンジアミンを95mg使用することを除いては、実施例2と同様の方法で分子間又は分子内架橋残基を有するポリマー外層を含む量子ドットを得る。
実施例1、2、4、5、及び6から得られた生成物に対して熱重量分析を行い、その結果を図6に示す。図6の結果から、ポリマー外層の架橋によって主分解温度が高くなることを確認した。
このような結果は、架橋残基の形成によって量子ドットの熱的安定性が向上できることを示唆する。
実施例2、3、5、及び6から得られた生成物に対してゲル透過クロマトグラフィー分析を行い、その結果を下記の表1に示す。
架橋剤の含有量の増加に応じて分子量が変わることを確認した。
[1]ポリ(スチレン−co−マレイン酸無水物)とヘキサメチレンジアミンを、実施例2、3、5、及び6と同一の含有量でクロロホルムに溶かし、50℃で20分間超音波処理する。
処理された生成物に対して、赤外線分光器(製造会社:BIO RAD、モデル名:Excalibur)を用いてFT IR分光分析を行い、その結果を図7に示す。
図7の結果から、アミンと無水物の反応生成物は非常に少ないことを確認した。
図8の結果から、量子ドットの表面に置かれたポリマー外層は、ヘキサメチレンジアミンとマレイン酸無水物基の反応が進行して無水物基の量が大幅に減少し、架橋反応生成物(アミド基及びカルボキシ基)の量が大きく増加することを確認した。
実施例3で製造した高分子外層を含む量子ドット50グラムを含むクロロホルム溶液を、バインダー(メタクリル酸、ベンジルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、及びスチレンの4員共重合体(酸価:60mgKOH/g、重量平均分子量:5000、メタクリル酸:ベンジルメタクリレート:ヒドロキシエチルメタクリレート:スチレン(モル比)=61.5%:12%:16.3%:10.2%)溶液100g(濃度30wt%のポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)と混合して、量子ドット−バインダー分散液を製造する。
得られたフィルムを100℃でプリベイクする。
プリベイクされたフィルムの青色光転換率を測定した。
プリベイクされたフィルムに所定のパターンを有するマスク下で光(波長:365nm、強度:100mJ)を1秒間照射し、これを水酸化カリウム水溶液(濃度:0.043%)で50秒間現像してパターンを得る。
実施例6で製造した高分子外層を含む量子ドット50グラムを含むクロロホルム溶液を使用することを除いては、実施例7と同様の方式で量子ドット−ポリマー複合体パターンを製造する。
製造されたパターンにPost Bake(POB)処理として180℃で30分ずつ3回加熱し、それぞれの場合、青色光転換率を測定した後、工程維持率を求める。これを下記表2に示す(表2中の「実施例8」)。
高分子外層を含まない(つまり、「参照例」の)量子ドット50グラムを含むクロロホルム溶液を使用することを除いては、実施例7と同様の方式で量子ドット−ポリマー複合体パターンを製造する。
製造されたパターンにPost Bake(POB)処理として180℃で30分ずつ3回加熱し、それぞれの場合、青色光転換率を測定した後、工程維持率を求める。これを下記の表2に示す(表2中の「比較例」)。
Claims (29)
- 高分子外層(polymeric outer layer)を有する量子ドットと、
カルボキシ基(−COOH)含有バインダーと、
炭素−炭素二重結合を含む光重合性単量体と、
光開始剤と、
溶媒と、を含む感光性組成物であって、
前記高分子外層は、前記量子ドットの表面、その表面に結合された有機リガンド化合物、又はこれら全てと相互作用する残基を有する第1繰り返し単位、及び反応性残基を有する第2繰り返し単位とを含むコポリマーを含むことを特徴とする感光性組成物。 - 前記高分子外層は、前記コポリマーの前記反応性残基との反応によって前記反応性残基を連結する分子間(intermolecular)又は分子内(intramolecular)架橋残基(crosslinking moiety)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記分子間又は分子内架橋残基は、下記に示す化学式1又は化学式2によって表されることを特徴とする請求項2に記載の感光性組成物。
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基、C3〜C40の脂環族炭化水素基、又はC6〜C40の芳香族炭化水素基であり、
*は、前記コポリマーの反応性残基に連結される部分であり、
nは、2〜7の整数であって、Lの価数(valence)以下である。
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基又はC6〜C40の芳香族炭化水素基であり、
*は、前記コポリマーの反応性残基に連結される部分であり、
mは、1〜10の整数である。 - 前記第1繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格(backbone)内に、又は前記コポリマーの側鎖基(pendant group)として前記量子ドット又は前記有機リガンド化合物と分子間相互作用する残基を有することを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記量子ドットの表面、前記有機リガンド化合物、又はこれら全てと相互作用する残基は、1価又は2価の脂肪族炭化水素基、1価又は2価の芳香族炭化水素基、1価又は2価のフッ素化脂肪族炭化水素基であることを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記第1繰り返し単位は、下記に示す化学式3で表されることを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
R1、R2、R3、及びR4は、同時に水素ではない。 - 前記第2繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格内に又は前記コポリマーの側鎖基として前記反応性残基を有することを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記反応性残基は、アルケニル基、アルキニル基、エポキシ基、アンハイドライド基、イミド基、アルキルカルボキシル基、アルキルエステル基、チオール基、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記コポリマーは、ランダム共重合体を含むことを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記コポリマーは、スチレン−マレイン酸無水物共重合体、スチレン−マレイミド共重合体、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記有機リガンドは、RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、R3PO、R3P、ROH、RCOOR’、RPO(OH)2、R2POOH(ここで、R、R’は、それぞれ独立に、C5〜C24のアルキル基、C6〜C24のアルケニル基、又はC5〜C20のアリール基である)、高分子有機リガンド、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記量子ドットは、II族−VI族化合物、III族−V族化合物、IV族−VI族化合物、IV族化合物、I族−III族−VI族化合物、I族−II族−IV族−VI族化合物、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記カルボキシ基含有バインダーは、酸価が50mgKOH/g以上であることを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記感光性組成物は、露光後、アルカリ水溶液で現像可能であることを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。
- 前記感光性組成物は、組成物の総重量を基準として、
1重量%〜40重量%の外層を含む量子ドットと、
0.5重量%〜35重量%のカルボキシ基含有バインダーと、
0.5重量%〜20重量%の光重合性単量体と、
0.01重量%〜10重量%の光開始剤と、
残部量の溶媒と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の感光性組成物。 - 量子ドット−ポリマー複合体パターンであって、
基板と、
前記基板上に、所定のパターンでパターニングされた請求項1に記載の感光性組成物の重合物(polymerization product) を含むフィルムと、を有することを特徴とする量子ドット−ポリマー複合体パターン。 - 請求項17に記載の量子ドット−ポリマー複合体パターンを有することを特徴とする電子素子。
- 有機リガンドを表面に含む量子ドットであって、
前記量子ドットは、前記有機リガンドと相互作用する残基を有する第1繰り返し単位と反応性残基を有する第2繰り返し単位とを含むコポリマーを含む外層(outer layer)を有することを特徴とする量子ドット。 - 前記外層は、前記コポリマーの前記反応性残基との反応によって前記反応性残基を連結する分子間又は分子内架橋残基をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
- 前記架橋残基は、下記に示す化学式1又は化学式2によって表されることを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基、C3〜C40の脂環族炭化水素基、又はC6〜C40の芳香族炭化水素基であり、
*は、前記コポリマーの反応性残基に連結される部分であり、
nは、2〜7の整数であって、Lの価数(valence)以下であり、
Lは、C1〜C20の脂肪族炭化水素基又はC6〜C40の芳香族炭化水素基であり、
*は、前記コポリマーの反応性残基に連結される部分であり、
mは、1〜10の整数である。 - 前記第1繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格内に又は前記コポリマーの側鎖基として前記量子ドットの表面、前記有機リガンド化合物、又はこれら全てと相互作用する残基を有することを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
- 前記有機リガンドと相互作用する残基は、1価又は2価の脂肪族炭化水素基、1価又は2価の芳香族炭化水素基、1価又は2価のフッ素化脂肪族炭化水素基であることを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
- 前記第1繰り返し単位は、下記に示す化学式3で表されることを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
R1、R2、R3、及びR4は、同時に水素ではない。 - 前記第2繰り返し単位は、前記コポリマーの骨格内に又は前記コポリマーの側鎖基として前記反応性残基を有することを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
- 前記反応性残基は、アルケニル基、アルキニル基、エポキシ基、アンハイドライド基、イミド基、アルキルカルボキシル基、アルキルエステル基、チオール基、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
- 前記コポリマーは、ランダム共重合体を含むことを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
- 前記コポリマーは、スチレン−マレイン酸無水物共重合体、スチレン−マレイミド共重合体、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項19に記載の量子ドット。
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