JP2019526658A - 固体ポリマー組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、第一の態様において、3〜500nmサイズの発光性結晶、界面活性剤及び固化/硬化(hardened/cured)ポリマーを含む固体ポリマー成分に関する。本発明の第二の態様において、発光性部品は、第一の態様による固体ポリマー成分を含む第一の要素、及び、該第一の要素を包囲するカプセル化物を含む。本発明の第三の態様において、発光性部品は第一の態様の固体ポリマー組成物を含む第一のフィルムを含む。本発明の第四の態様は、本発明の第二又は第三の態様による発光性部品及び光源を備える発光デバイスに関する。

Description

技術分野
本発明は、発光性結晶を含む固体ポリマー組成物、該固体ポリマー組成物を含む発光性部品、及び、該発光性部品の1つを含む発光デバイスに関する。
背景技術
発光性結晶、特に量子ドットは既知のクラスの材料である。これらの発光性結晶を複合材に統合することにより、それらを一般に電子デバイスに適用可能にでき、特にそれらを発光デバイス又はセルに適用可能にできる。そのような発光デバイス又はセルは様々な分野、特にディスプレイ技術、例えば液晶ディスプレイ又は発光ダイオードもしくは有機発光ダイオードにおいて用途を見出す。
Aygulerら(J.Phys.Chem.C 2015, 119, 12047-12054)は、ハイブリッドハロゲン化鉛ペロブスカイトナノ粒子に基づく発光電気化学セルを開示している。著者らは、そのような50〜90nmのナノ粒子を製造する方法を開示している。
Liら(Chem. Mater., 2015, 284-292)は、ペロブスカイト構造を安定化させるためのバルクフィルム形態における(FA, Cs)PbI3固相合金の形成を記載しており、ここで、FAはホルムアミジニウムを表す。その文献に開示された材料はルミネセンスを示さない。フィルムの形成は、N,N-ジメチルホルムアミド中の溶液を介して得られる。
Protesescu, L.ら(Nano Lett., 2015, 15, 3692−3696)は高品質の新しいクラスの発光量子ドット(QD)を開示している。著者らは、発光用途に対する有用性のために、PMMA中に統合されたCsPbナノ結晶(NC)を含む複合材の製造を開示している。しかしながら、そのようなNC−PMMA複合材は、温度が上昇すると熱的に不安定になり、特にバックグラウンド照明によって励起されたときに加熱する可能性がある発光デバイス、特にディスプレイデバイス又は発光性複合材における用途にはあまり好ましくない。
Lingら(Adv.Mater., 28, 2016, 305−311)は、PVK:PBDマトリックス中のMAPBBrペロブスカイトナノ小板に基づく明LEDを開示しており、ここでナノ小板はキャッピング剤を含む。
Dubrowら(WO2011/053635)は、ポリマー材料中に分散されたナノ結晶を含み、それによって前記ナノ結晶を気密シールしているLEDデバイスを開示している。
Kwonら(US2015/0034875)は量子ドットを含む複数のポリマーマトリックス層を含むLEDデバイスを開示している。
発明の開示
したがって、本発明によって解決されるべき課題は従来技術の不利益を克服することである。
この問題は、本発明の第一、第二、第三及び第四の態様に関する独立請求項の主題によって解決される。
特に明記しない限り、以下の定義は本明細書に適用されるものとする。
本発明の関係で使用される用語「a」、「an」、「the」及び同様の用語は、本明細書で別段の指示がない限り、又は、文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方を網羅すると解釈される。さらに、「含む(including)」、「含有する(containing)」及び「含む(comprising)」という用語は、本明細書では、広く非限定的な意味で使用されている。「含有する(containing)」という用語は、「含む(comprising)」及び「からなる(consisting of)」の両方を包含するものとする。
本明細書において別段の指示がない限り、又は、文脈によって明らかに矛盾しない限り、百分率は質量%として示される。
用語「ペロブスカイト」は当該分野で知られており、ペロブスカイト型結晶構造を有する三元鉱物を意味する。その構造はABXであり、ここで、A及びBはカチオンであり、Aは配位数12を有しそしてBは配位数6を有する。Xは立方晶又は歪んだ立方晶(例えば斜方晶)を形成するアニオンである。この用語は、Elpasolithes [A0.5A`0.5] BXなどのペロブスカイト由来の構造も含むものとする。
用語「界面活性剤」、「配位子(リガンド)」及び「分散剤」は当該分野で知られており、本質的に同じ意味を有する。本発明の関係において、これらの用語は、粒子の分離を改善しそして凝集又は沈降(setting)を防止するために懸濁液又はコロイドにおいて使用される、溶媒以外の有機物質を意味する。用語「界面活性剤」は、特に、2つの液体間又は液体と固体との間の表面張力を低下させる化合物に関する。本発明の関係において、界面活性剤は、非イオン性、アニオン性、カチオン性、双性イオン性界面活性剤の群から選ばれる有機化合物である。理論に拘束されることなく、界面活性剤は、粒子を溶媒に添加する前又は後のいずれかに粒子表面に物理的又は化学的に付着し、それによって所望の効果を提供すると考えられる。本発明の関係において、溶媒(例えば、トルエン)は界面活性剤とは考えられない。
用語「溶媒」は当該分野で知られており、特に脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル(グリコール-エーテルを含む)、エステル、アルコール、ケトン、アミン、アミド、スルホン、ホスフィン、アルキルカーボネートが挙げられる。上記有機物は、1つ以上の置換基、例えばハロゲン(フルオロなど)、ヒドロキシ、C1−4アルコキシ(メトキシ又はエトキシなど)及びアルキル(メチル、エチル、イソプロピルなど)によって置換されていても又は置換されていなくてもよい。上記有機物としては、直鎖、枝分かれ鎖及び環状誘導体が挙げられる。分子中に不飽和結合が存在してもよい。上記化合物は、典型的には、4〜24個の炭素原子、好ましくは5〜12個の炭素原子、最も好ましくは6〜10個の炭素原子を有する。
用語「懸濁液」は知られており、固体である内相(i.p.)及び液体である外相(e.p.)の不均一流体に関する。外相は1種以上の分散剤/界面活性剤、場合により1種以上の溶媒及び場合により1種以上のプレポリマー及び場合により1種以上の溶解したポリマーを含む。したがって、各タイプの発光性結晶は懸濁液の割り当てられた部(dedicated portion)分に添加される。さらなる処理は、好ましい基材上の所望の領域への懸濁液の1つ又は各部分の適用を含む。この工程は溶液処理とも呼ばれ、溶液ベース(=液体)の出発材料の使用による好ましい基材へのコーティングフィルム又は薄い要素の適用を意味する。
用語「発光性(ルミネセンス)結晶」(LC)は当該分野で知られており、半導体材料で作られた3〜500nmの結晶に関する。この用語は、典型的には3〜15nmの範囲の量子ドット、典型的には15nm超〜100nm以下の範囲(好ましくは50nm以下)のナノ結晶、及び、典型的には100nm超〜500nm以下の範囲の結晶を含む。好ましくは、発光性結晶は、ほぼ等尺性(球状又は立方体など)である。3つの直交次元すべてのアスペクト比(最長:最短方向)が1〜2である場合に、粒子はほぼ等尺であると考えられる。したがって、LCの集合体は、好ましくは50〜100%(n/n)、好ましくは66〜100%(n/n)、より好ましくは75〜100%(n/n)の等尺性ナノ結晶を含む。
LCは、その用語が示すように、ルミネセンス又はより具体的に定義されたフォトルミネセンスを示す。本発明の関係において、発光性結晶という用語は単結晶を含むか、又は、多結晶粒子であることができる。後者の場合には、1つの粒子は、結晶相境界又は非晶相境界によって接続された幾つかの結晶ドメイン(結晶粒)から構成されうる。発光性結晶は界面活性剤の存在により他の粒子から空間的に分離されている。それは直接バンドギャップ(典型的には1.1〜3.8eV、より典型的には1.4〜3.5eV、さらにより典型的には1.7〜3.2eVの範囲内)を示す半導体材料である。バンドギャップ以上の電磁線で励起/照射されると、価電子帯電子は伝導帯に励起されて価電子帯に正孔を残す。形成された励起子(電子-正孔対)は次に、フォトルミネッセンスの形で放射的に再結合し、最大強度はLCバンドギャップ値を中心とし、少なくとも1%のフォトルミネセンス量子収率を示す。外部電子源及び正孔源と接触して、LCはエレクトロルミネセンスを示すことができる。本発明の関係において、LCは、メカノルミネセンス(例えば、ピエゾルミネセンス)も、化学ルミネセンスも、電気化学ルミネセンスも、あるいは、熱ルミネセンスも示さない。
用語「量子ドット」(QD)は知られており、特に直径が典型的には3〜15nmの半導体ナノ結晶に関する。この範囲では、QDの物理的直径はバルクの励起ボーア半径より小さく、量子閉じ込め効果が優勢になる。結果として、QDの電子状態、したがってバンドギャップは、QD組成及び物理的サイズの関数であり、すなわち吸収/発光の色はQDサイズと関連している。QDサンプルの光学的品質は、それらの均一性と直接関連している(より単分散性QDであるほど、発光のFWHMが小さくなる)。QDがボーア半径よりも大きいサイズに達すると、量子閉じ込め効果は妨げられ、励起子再結合のための非放射経路が支配的になる可能性があるので、サンプルはもはや発光しなくなる可能性がある。したがって、QDは、特にそのサイズ及びサイズ分布によって規定されるナノ結晶の特定のサブグループである。QDの特性はこれらのパラメータと直接関連しており、ナノ結晶とは区別される。
用語「マトリックス」は当該分野で知られており、本発明の関係において、不連続相又は粒子相を包含する連続材料を意味する。
用語「QD複合材」は、LC/QD、界面活性剤及びマトリックスを含む固体の無機/有機複合材を意味する。QD複合材の形態としては、フィルム、繊維及びバルク材料が挙げられる。QD複合材は、LC/QDが電子的にアドレスされないので、LC/QDが光学機能のみを有する用途に使用される。
QD複合材において、LC/QDを互いに空間的に分離するために、LC/QDをポリマーマトリックス又は無機マトリックスなどのマトリックスに埋め込む。用途に応じて、QD複合材フィルムの厚さは広い範囲にわたって変化しうるが、典型的には1〜1000ミクロンである。
用語「QD層」は、発光性結晶(特にQD)及び界面活性剤を含み、マトリックス/バインダーなどの追加の成分を含まないか、又は、本質的に含まない薄層を指す。 QD層は、量子ドット発光ダイオード(QLED)又は量子ドット太陽電池を含む様々な用途を見出すことができる。これらの用途において、LC/QDは電子的にアドレスされ、電圧を印加することによって電流がQD層を通って流れる。用途に応じて、QD層の厚さは広い範囲にわたって変化し得るが、典型的には3〜200nm、好ましくは5〜100nm、最も好ましくは6〜30nmである。QD層は、単層のLC/QDから構成することができ、したがって、使用されるLC/QDのサイズに等しい厚さを有し、このように厚さの下限を規定する。
用語「RoHSコンプライアンス」は欧州連合によるRoHS(「有害物質の制限」)指令に準拠する本発明の実施形態を指す。本特許出願を出願する時点で、適用可能な指令2011/65/EUは、一般的に以下の元素の使用を制限している:鉛(Pb)<1000質量ppm、水銀(Hg)<1000ppm、カドミウム(Cd)<100ppm、六価クロム(Cr6+)<1000ppm、ポリ臭化ビフェニル(PBB)<1000ppm、ポリ臭化ジフェニルエーテル(PBDE)<1000ppm。
用語「量子収率(QY)」は当該分野で知られており、システム内に吸収された光子当たりに特定の事象が発生する回数に関連する。本発明の関係において、用語「量子収率」は、記載されている物質の「フォトルミネセンス量子収率」を指し、両方の用語は同じ意味で使用されている。「フォトルミネセンス量子収率」は、システムによって吸収された光子当たり、記載されたシステムによってより長い波長(より低いエネルギー)の光子がいくつ放出されるかを規定する。
用語「ポリマー」は知られており、その繰り返し単位、分子量及びさらなるパラメータを特徴とする有機合成材料を含む。用語「プレポリマー」は、モノマー及びオリゴマーの両方を含むものとする。したがって、ポリマーという用語は、例示的な実施形態として、アクリレートポリマー、カーボネートポリマー、スルホンポリマー、エポキシポリマー、ビニルポリマー、ウレタンポリマー、イミドポリマー、エステルポリマー、フランポリマー、メラミンポリマー、スチレンポリマー及びシリコーンポリマーならびに環状オレフィンコポリマーを含む。
本発明の第一の態様は、発光性結晶、界面活性剤及び固化/硬化(hardened/cured)ポリマーを含む固体ポリマー組成物に関する。
固体ポリマー組成物は、式(I)の発光性結晶/量子ドット(LC/QD)を含む。発光性結晶は3〜500nmのサイズのものである。好ましくは、LC/QDは発光ピークの低いFWHM値によって示されるように、狭いサイズ分布を有する。発光性結晶は式(I)の化合物から選ばれる。
[M (I)
上式中、Aは、アンモニウム、ホルムアミジニウム、グアニジニウム、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、プロトン化チオ尿素からなる群より選ばれる1種以上の有機カチオンを表し、
は、Cs、Rb、K、Na、Liから選ばれる1種以上のアルカリ金属を表し、
は、Ge、Sn、Pb、Sb及びBiからなる群より選ばれる1種以上の金属を表し、
Xは、塩化物、臭化物、ヨウ化物、シアン化物、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群より選ばれる1種以上のアニオンを表し、
aは1〜4を表し、
bは1〜2を表し、そして
cは3〜9を表す。
固体ポリマー組成物は、非イオン性、アニオン性、カチオン性、双性イオン性界面活性剤及びそれらの混合物の群から選ばれる1種以上の界面活性剤を含む。
1種以上の界面活性剤は、同じタイプ又は異なるタイプの界面活性剤を包含する。
固体ポリマー組成物は固化/硬化(hardened/cured)ポリマーを含む。好ましくは、固化/硬化ポリマーは、光透過性、すなわち、発光性結晶によって光を放出させることができるように非不透明であり、そして発光性結晶を励起するために使用される光源の光を通過させることができる。前記ポリマーは、好ましくは、アクリレートポリマー、エポキシポリマー、ウレタンポリマー、スチレンポリマー、シリコーンポリマー、カーボネートポリマー及び環状オレフィンコポリマーからなる群より選ばれる。
本発明のこの態様は、式(I)の化合物、界面活性剤、固化/硬化ポリマー、LC/QD及び好ましい実施形態に重点を置いて以下にさらに詳細に説明される。
式(I)の化合物は、化学量論的及び非化学量論的化合物を含む。式(I)の化合物は、a、b及びcが自然数(すなわち、正の整数)を表す場合に化学量論的である。a、b及びcが自然数を除く有理数を表す場合に非化学量論的である。1つの実施形態において、本発明は式(I)(a=1、b=1、c=3である)のLC/QDに関する。
上記式(I)から分かるように、本発明の主題化合物は、2つのタイプのカチオンを含有するという点でハイブリッド材料である。カチオンAは有機カチオンであるが、カチオンM(及び存在する場合にはM)は金属カチオンである。そのようなハイブリッド材料は特にペロブスカイトナノ粒子の形態において有益な特性を有する。有機カチオンAを含む広範囲のハイブリッド材料(I)は本発明の製造方法に従って入手可能である。本発明によれば、Aの存在は必須であることが理解される。しかしながら、Mの量は広い範囲にわたって変更可能である。したがって、本発明は以下のものを提供する。
・カチオンM及びAが結晶格子中の同じ位置に統計的に分布している式(I)の化合物。これは角括弧[M]で示され、本明細書中でそれらをハイブリッドペロブスカイトと呼ぶ。
・式(I−3)の化合物は、そのようなハイブリッドペロブスカイトの特定のサブグループを定義し、本明細書で有機-無機ペロブスカイトと称する。
・式(I−2)の化合物は、そのようなペロブスカイトのさらなる特定のサブグループを定義する。このサブグループによれば、Mは存在せず、本明細書で有機ペロブスカイトと呼ばれる。
・式(I−1)の化合物は、そのようなペロブスカイトのさらなる特定のサブグループを定義する。このサブグループによれば、1種より多くのアニオンXが存在する。
式(I)の化合物のその理想化された形態において、アニオンXは立方晶構造(歪んでいないか、又は、斜方晶、正方晶又は三方晶に歪んでいる)を規定する。小さい方のカチオンMは6の配位数を有し、大きい方のカチオン[M]は12の配位数を有する。したがって、A及びM(存在する場合)は結晶構造内の同じ位置にランダムに位置し、したがって、角括弧[…]で示される。
適切な有機カチオンAは、ホルムアミジニウムカチオン(IV−1)、アンモニウムカチオン(IV−2)、グアニジニウムカチオン(IV−3)、プロトン化チオ尿素カチオン(IV−4)、イミダゾリウムカチオン(IV−5)、ピリジニウムカチオン(IV−6)、ピロリジニウムカチオン(IV−7)からなる群より選ぶことができる。
Figure 2019526658
上式中、置換基Rは、互いに独立して、水素又はC1−4アルキル又はフェニル又はベンジルを表し、そしてRが炭素に結合している場合には、それはさらに互いに独立して、ハロゲン化物又は擬ハロゲン化物を表す。
(IV−1)について、Rは好ましくは水素を表し、R1は、好ましくはメチルもしくは水素又はハロゲン化物もしくは擬ハロゲン化物を表す。好ましいカチオンは、アセトアミジニウム、ホルムアミジニウム(FA)からなる群より選ばれる。FAは好ましいカチオンである。
(IV−2)について、Rは好ましくは水素及びメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、フェニル、ベンジルを表す。好ましいカチオンは、ベンジルアンモニウム、イソブチルアンモニウム、n−ブチルアンモニウム、t−ブチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、メチルアンモニウム(MA)、フェネチルアンモニウム、イソプロピルアンモニウム、n−プロピルアンモニウムからなる群より選ばれる。MAは好ましいカチオンである。
(IV−3)について、Rは好ましくは水素を表し、その結果、親化合物、グアニジニウムカチオンが生じる。
(IV−4)について、Rは好ましくは水素を表し、その結果、親化合物、プロトン化チオ尿素カチオンが生じる。
(IV−5)について、Rは好ましくはメチル又は水素を表す。イミダゾリウムは好ましいカチオンである。
(IV−6)について、Rは好ましくはメチル又は水素を表す。ピリジニウムは好ましいカチオンである。
(IV−7)について、Rは好ましくはメチル又は水素を表す。ピロリジニウムは好ましいカチオンである。
1つの実施形態において、本発明は、Mが存在しない式(I)のLC/QDに関する。この実施形態において、本発明は式(I−2)の化合物に関する。
(I−2)
上式中、置換基は本明細書中に規定されるとおりである。
本明細書において、そのような式(I−2)の化合物は、Mが存在しないために有機ペロブスカイトと呼ばれる。
更なる1つの実施形態において、本発明は式(I)(M+Aに基づいて計算してMは90モル%以下で存在する)のLC/QDに関する。この実施形態において、M及びAは統計的に分布しており、式(I−3)の化合物に関する。
[M a' a'' (I−3)
上式中、a’+a’’=1であり、そしてa’/(a’+a’’)<0.9であり、そしてa’>0であり、そして残りの置換基は本明細書に規定されるとおりである。
本明細書において、そのような式(I−3)の化合物は、Mの存在のために無機-有機ペロブスカイトと呼ばれる。
1つの実施形態において、本発明はM=Csである式(I)のLC/QDに関する。1つの実施形態において、本発明はA=FAである式(I)のLC/QDに関する。1つの実施形態において、本発明はM=Pbである式(I)のLC/QDに関する。1つの実施形態において、本発明はXがCl、Br及びIのリストから選ばれる少なくとも2つの元素の組み合わせである式(I)のLC/QDに関する。
1つの実施形態において、本発明は、FAPb、特にFAPbBr、FAPbBrIから選ばれる式(I)のLC/QDに関する。この実施形態はまた、FABrとPbBrの対応モル混合物、又は、FAIとPbBrの混合物を含む。
さらなる1つの実施形態において、本発明は、ドープ材料をさらに含む、すなわちM の一部が他のアルカリ金属で置換されており、又は、Mの一部が他の遷移金属もしくは希土類元素で置換されており、又は、Xの一部が他のハロゲン化物で置換されており、又は、Aの一部が本明細書で規定されているとおりの他のカチオンで置換されている式(I)のLC/QDに関する。ドーパント(すなわち置換イオン)は、一般に、それらが置換するイオンに対して1%未満の量で存在する。
さらなる1つの実施形態において、本発明は、ASnX、A Bi、AGeX から選ばれる式(I−2)のLC/QDに関する。
さらなる1つの実施形態において、本発明は、Xの一部が、シアニド、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群より選ばれる1種以上のアニオンによって置換されている式(I)のLC/QDに関する。例示的な実施形態として、
[X c’ c’’]](I−1)
は特定され、
上式中、A、M、a、bは上記のとおりであり、
は、上記のとおりのハロゲン化物の群から選ばれる1種以上のアニオンを表し、
2はX1とは異なるアニオンを表し、上記のとおりの擬ハロゲン化物又はスルフィドの群から選ばれ、
c´+c´´は3〜9の自然数を表し、c´/c´´>0.9である。硫化物は2−なので、c`、c``の計算時に2回カウントする。
式(I−1)の例示的実施形態としては、FAPbCl2.9CN0.1、FASnBr(SCN)、FABiBr8.8(NCS)0.2及びFAPbBr0.432.430.07が挙げられる。
式(I)の材料は既知の方法と同様に入手可能であり、出願PCT/CH2016/000081又は上記に引用されたようにAygulerらから入手可能である。
式(I)の材料は複数の用途を有し、そして本発明の第二及び第三の態様による発光性部品に特に適用可能である。
発光性結晶の特定の波長を有する光の発光は、本発明のこの第一の態様の制約内、特に式(I)の制約内での発光性結晶の材料の選択に依存し、また、発光性結晶のサイズに依存する。
本発明のポリマー組成物中のLC/QDの適切な量は広範囲にわたって変化可能であり、そしてルーチン実験によって決定されうる。好ましい実施形態において、固体ポリマー組成物は、0.0001〜0.1の範囲の質量比のLC/QD:マトリックス(ポリマー+界面活性剤)を有し、及び/又は、100〜0.01の範囲の質量比の界面活性剤:LC/QDを有する。
好ましい実施形態において、式(I)の発光性結晶はFAPbの群から選ばれる。この実施形態において、界面活性剤は好ましくは双性イオン界面活性剤を含み、及び/又は、ポリマーは好ましくはアクリレートの群から選ばれる。
界面活性剤
多種多様な界面活性剤を本発明の関係で使用することができる。適切な界面活性剤はルーチン実験で決定することができ、その選択は、主に次の工程で使用されるポリマー及び固体材料の性質に依存する。界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤のクラスから選択することができる。
当該技術分野では、2種以上の界面活性剤を組み合わせてポジティブな特性を改善することが知られている。そのような界面活性剤の組み合わせもまた本発明の対象である。さらなる実施形態において、界面活性剤は、双性イオン界面活性剤と非イオン性界面活性剤、好ましくは飽和又は不飽和脂肪族アミンとの混合物を含む。
さらなる実施形態において、界面活性剤は4〜30個、好ましくは6〜24個、最も好ましくは8〜20個の炭素原子のアルキル又はアルキルエーテル鎖の群から選ばれる無極性末端基を含む、アニオン性、カチオン性、非イオン性及び双性イオン性界面活性剤の群から選ばれる。
さらなる実施形態において、界面活性剤は、式(II)を有するアルキルエーテルの群から選ばれる1つ以上の化学部分を有する、アニオン性、カチオン性、非イオン性及び双性イオン性界面活性剤の群から選ばれる。
RO−(CO)(CO)- (II)
上式中、m及びnは独立して0〜10であるが、m+n>2であり、そして
RはC1−5アルキルを表す。
好ましい実施形態において、界面活性剤は以下のリストから選ばれる1種以上の化合物を含む:SP13300、SP20000、SP24000SC、SP41000、SP540、BYK9077、ハイパーマーKD1−SO−(AP)、スパン65、スパン80、スパン85、メトキシ-エトキシ-エトキシ-酢酸、オレイルアミン、オレイン酸、ステアリン酸、ポリ(無水マレイン酸-アルト−1−オクタデセン)、臭化オレイルアンモニウム、3−(N,N−ジメチル-オクタデシル-アンモニオ)プロパンスルホネート、ミルテフォシン及びTOPO。
非イオン性界面活性剤としては、以下のものが挙げられる:ポリ(無水マレイン酸 - アルト−1−オクタデセン)などのマレイン系ポリマー、ポリアミン、アルキルアミン(例えば、N−アルキル−1,3−プロピレン-ジアミン、N−アルキルジプロピレン-トリアミン、N−アルキルトリプロピレン-テトラアミン)、N−アルキルポリプロピレン-ポリアミン)、ポリ-(エチレンイミン)、ポリエステル、アルキルエステル(例えばセチルパルミテート)、アルキルポリグリコールエーテル(例えば3〜25個のエトキシ単位(EO)を有する脂肪族アルコールポリグリコールエーテル、例えばDehypon E124)及びオキソアルコールポリグリコールエーテル)、混合アルキル/アリールポリグリコールエーテル、アルキルポリグルコシド(APG)、脂肪族アルコール、例えばステアリルアルコール(例えばLorol C18(商標))、N−アシルアミド(例えばN−オレオイル−γ−アミノ酪酸)。
非イオン性界面活性剤としては、さらに、ポリマーエトキシレート及び/又はプロポキシレート(EO/PO)付加物界面活性剤、例えば脂肪族アルコールアルコキシレート、アルコールEO/PO付加物(脂肪族アルコールEO/PO付加物、オキソアルコールEO/PO付加物を含む)、EO/POブロックコポリマー、エチレンジアミンエチレンオキシド-プロピレンオキシド(EO/PO)ブロックコポリマー、エンドキャップ(脂肪族)アルコールEO付加物及びEO/PO付加物(例えばブチルエンドキャップ)、カルボン酸エステル、特にEO/PO付加物及びソルビタンエステル(例えば、SPANの群からのもの)が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、さらに、アルコキシシラン及びその加水分解物が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、さらに、アルキルホスフィン、アルキルホスフィンオキシド(例えば、トリオクチルホスフィンオキシド−TOPO)及びアルキルチオールが挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、さらに、脂肪酸のアルキルエステル(例えば、パルミチン酸セチル、ラウリン酸、カプリン酸)が挙げられる。好ましいクラスの非イオン性界面活性剤は、アルキルイミン、アルキルアミン、例えばジオクチルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、ヘキサデシルアミンである。
カチオン性界面活性剤としては、アルキルアンモニウムハロゲン化物、例えば、オレイルアンモニウムブロミド、アルキルトリメチルアンモニウムハロゲン化物、例えばセチルトリメチルアンモニウムブロミド、ジアルキルジメチルアンモニウムハロゲン化物、例えばジステアリルジメチルアンモニウムクロリド、トリアルキルメチルアンモニウムハロゲン化物、例えばトリオクチルメチルアンモニウムクロリド、ジ第四級ポリジメチルシロキサンが挙げられる。
両性界面活性剤とも呼ばれる双性イオン性界面活性剤は既知のクラスの化合物である。それらはカチオン性部分、好ましくはアミン塩、第四級アンモニウム基、スルホニウム又はホスホニウム、及び、アニオン性部分、好ましくはカルボキシレート、スルホネート、サルファイト、スルフェート、ホスフィネート、ホスホネート、ホスファイト又はホスフェート基からなる。双性イオン性界面活性剤は、最も好ましくは、カチオン性部分として第四級アンモニウム、及び、アニオン性部分としてカルボキシレート、スルホネート又はホスホネートを含む。双性イオン性界面活性剤の例としては以下のものが挙げられる:ベタイン、例えばカプリル酸グリシネート、コカミドプロピルベタイン及びココアンホ二酢酸二ナトリウム、3−(N,N−ジメチルアルキルアンモニオ)プロパンスルホネート、アルキルホスポアザニウム両性イオン。
双性イオン界面活性剤の特定の群としては以下のものが挙げられる。
式(V−1)によるカルボン酸アンモニウム、
式(V−2)によるアンモニウム誘導体、
式(V−3)によるホスホコリン、
式(V−4)の1−アンモニウム−2−プロパノール誘導体、
式(V−5)のアミドアルキルアンモニウムカルボキシレート、
式(V−6)のアミドアルキルアンモニウム誘導体、及び、
式(V−7)の1−(アミドアルキル-アンモニウム)−2−ヒドロキシ-プロピル誘導体。
式(V−1)によるカルボン酸アンモニウム
Figure 2019526658
上式中、RはH又はメチルであり、
vは1〜8であり、そして
は置換又は無置換の炭化水素から選ばれる無極性テールである。
は好ましくは、アルキル、アルコキシ-アルキル、アリール-アルキル、アリールオキシ-アルキル及びアルケニルの群から選ばれる。
は、特に好ましくは直鎖又は枝分かれアルキル、より好ましくは直鎖又は枝分かれC8−30アルキル、最も好ましくはC10−20アルキルから選ばれる。
vは、好ましくは1〜4の整数を表す。
(V−1)によるカルボン酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、RがHであり、vが1であるグリシネート、RがCHであり、vが1であるジメチルアンモニウムベタイン、及び、RがHであり、vが2であるプロピオン酸アンモニウムが挙げられる。
式(V−2)によるアンモニウム誘導体
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−1)に規定したとおりであり、
FGは、負に帯電した官能基を表す。
FGは、好ましくはスルホネート(末端基−SO -)、サルファイト(末端基−O−SO -)、スルフェート(末端基−O−SO -)、ホスホネート(末端基−P(OR)O -)、ホスフィネート(末端基−PR -)、ホスフェート(末端基−O−P(OH)O -)及びホスファイト(末端基−O−P(H)O -)からなる群より選ばれる。
は、好ましくは、アルキル、アルコキシ-アルキル、アリール-アルキル-、アリールオキシ-アルキル-及びアルケニルの群から選ばれる。
は、特に好ましくは、直鎖又は枝分かれアルキル、より好ましくは直鎖又は枝分かれC8−30アルキル、最も好ましくはC10−20アルキルから選ばれる。
好ましいサブグループは、式(V−2.1)によるスルホン酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.1)によるスルホン酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、RがCHであるスルホベタインが挙げられる。
さらに好ましいサブグループは、式(V−2.2)による亜硫酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.2)による亜硫酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、RがCHであるサルファイトベタインが挙げられる。
さらに好ましいサブグループは、式(V−2.3)による硫酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.3)の硫酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、R=CHであるスルファトベタインが挙げられる。
さらに好ましいサブグループは、式(V−2.4)によるホスホン酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.4)によるホスホン酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、R がCHであるホスホネートベタインが挙げられる。
さらに好ましいサブグループは、式(V−2.5)によるホスフィン酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.5)によるホスフィン酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、R=CHであるホスフィネートベタインが挙げられる。
さらに好ましいサブグループは、式(V−2.6)によるリン酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.6)によるリン酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、R=CHであるホスファトベタインが挙げられる。
さらに好ましいサブグループは、式(V−2.7)による亜リン酸アンモニウムである。
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−2)に規定したとおりである。
式(V−2.7)による亜リン酸アンモニウムの具体的なサブグループとしては、R=CHであるホスフィトベタインが挙げられる。
式(V−3)によるホスホコリン誘導体、
Figure 2019526658
上式中、vは1〜8、好ましくは1〜4、特に好ましくは2であり、
は式(V−1)に規定したとおりであり、
は水素又はメチルであり、そして
は、置換又は非置換炭化水素から選ばれる無極性テールである。
は、好ましくは、アルキル、アルコキシ-アルキル、アリール-アルキル- 、アリールオキシ-アルキル-及びアルケニルの群から選ばれる。
は、特に好ましくは直鎖又は枝分かれアルキル、より好ましくは直鎖又は枝分かれC8−30アルキル、最も好ましくはC10−20アルキルから選ばれる。
式(V−3)によるホスホコリンの具体的なサブグループとしては、R及びRがCH であるホスフィトベタインが挙げられる。具体例はミルテフォシンである。
式(V−4)の1−アンモニウム−2−プロパノール誘導体、
Figure 2019526658
上式中、R及びRは式(V−1)に規定したとおりであり、
FGは負に帯電した官能基を表す。
FGは、好ましくはスルホネート(末端基−SO -)、サルファイト(末端基−O−SO -)、スルフェート(末端基−O−SO -)、ホスホネート(末端基−P(OR)O -)、ホスフィネート(末端基−PR -)、ホスフェート(末端基−O−P(OH)O -)及びホスファイト(末端基−O−P(H)O -)からなる群より選ばれ、ここで、Rは上記に規定されている。
FGは、特に好ましくはスルホネートを表す。式(V−4)の化合物の具体的なサブグループとしては、R及びRがCHであり、FGが−SO であるヒドロキシルスルホベタインが挙げられる。
式(V−5)のアミドアルキルアンモニウムカルボキシレート、
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−1)に規定したとおりであり、
wは2〜5、好ましくは2である。
式(V−6)のアミドアルキルアンモニウム誘導体、
Figure 2019526658
上式中、R、R及びvは式(V−1)に規定したとおりであり、
wは2〜5、好ましくは2であり、そして
FGは負に帯電した官能基を表す。
FGは、好ましくはスルホネート(末端基−SO -)、サルファイト(末端基−O−SO -)及びスルフェート(末端基−O−SO -)、ホスホネート(末端基−P(OR)O -)、ホスフィネート(末端基−PR -)、ホスフェート(末端基−O−P(OH)O -)及びホスファイト(末端基−O−P(H)O -)からなる群より選ばれ、ここで、Rは上記に規定されている。
FGは、特に好ましくはスルホネートを表す。スルホン酸アミドアルキルアンモニウムの具体的なサブグループとしては、RがCHであり、FGが−SO であるアミドアルキルスルホベタインが挙げられる。
式(V−7)による1−(アミドアルキル-アンモニウム)−2−ヒドロキシ-プロピル誘導体
Figure 2019526658
上式中、R及びRは式(V−1)に規定したとおりであり、
FGは負に帯電した官能基を表す。
FGは、特に好ましくはスルホネートを表す。スルホン酸アミドアルキルヒドロキシアンモニウムの具体的なサブグループとしては、RがCHであり、FGが-SO -であるアミドアルキルヒドロキシスルホベタインが挙げられる。
イミダゾリン由来両性界面活性剤:この群としては、アンホアセテート(モノ又はジアセテート)及びアンホプロピオネートが挙げられる。
アニオン性界面活性剤は既知のクラスの化合物であり、スルフェート、スルホネート、ホスフェート及びカルボキシレートが挙げられる。具体例としては、アルキルエーテルのリン酸エステル、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アルカリ及び関連するアルキルエーテル硫酸塩、例えばラウレス硫酸アルカリが挙げられる。
さらなる実施形態において、アニオン性界面活性剤は、オレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸のクラスのカルボキシレートである。
さらなる実施形態において、アニオン性界面活性剤は、式(II−1)によるポリエーテルテールを含むモノカルボン酸から選ばれる。
R(OC2nOCHC(O)OH (II−1)
上式中、
RはC1−5-アルキルであり、
qは0〜5の整数であり、そして
nは2〜3の整数である。
そのクラスの5つの特に好ましい化合物は式(II−1a)に示される。
Figure 2019526658
上式中、qは0〜4である。
これは式(II)のカルボン酸に相当し、式中、R=メチル、n=2、そしてqは0〜4の整数である。
そのクラスの特に好ましい化合物は式(II−1b)を有する。
Figure 2019526658
ポリマー
有利な実施形態において、固化/硬化(hardened/cured)ポリマーはアクリレートポリマーを含むか又はからなる。アクリレートポリマーという用語は、式(III)の繰り返し単位を含むか又はからなるポリマーに関する。
Figure 2019526658
上式中、RはH又はCHを表し、
10は、環状、直鎖もしくは枝分かれC1−25アルキル、又は、環状、直鎖状もしくは枝分かれC2−25アルケニル基又はC6−26アリール基を表し、各々、場合により1個以上の環状、直鎖もしくは枝分かれC1−20アルキル、フェニル又はフェノキシにより置換されていてよく、
nは0又は1を表し、そして
Xは、1〜40個の炭素原子及び1〜10個の酸素原子を含むアルコキシレートの群からのスペーサーを表す。
Xは、好ましくは式(IIIa)のスペーサーを表す。
Figure 2019526658
上式中、xは1〜10、好ましくは1、2、3又は4を表し、
yは0、1、2、3又は4、好ましくは2を表す。
したがって、式(III)の化合物としては、RがHである式(III−1)及び(III−2)のアクリレート、ならびに、Rがメチルである式(III−3)及び(III−4)のメタアクリレートが挙げられ、総称的に(メタ)アクリレートと呼ばれる。
さらに、式(III)の化合物としては、nが0であり、Xが存在しない単純な(メタ)アクリレート(式(III−1)及び(III−3))ならびにアルコキシル化(メタ)アクリレート(式(III−2)及び(III−4))が挙げられる。
Figure 2019526658
10は、環状、直鎖又は直鎖枝分かれ分子の群から選ばれる飽和もしくは不飽和のいずれかの脂肪族基、又は、芳香族基を表す。
アクリレートポリマーとしては、ホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。アクリレートコポリマーは、好ましくは50〜100wt%、特に好ましくは90〜100wt%の式(III)による繰り返し単位を含む。アクリレートホモポリマーは、式(III)の1つ以上の、好ましくは1つの繰り返し単位を含む。アクリレートプレポリマーは、式(III)のモノマー及び部分的に反応したオリゴマーを含む。
10は、好ましくは環状、直鎖又は枝分かれC1−25アルキルを表す。環式アルキルは、単環式及び多環式基を含み、また、場合により置換された基を含み、該置換された基はC1−4アルキルの群からの1〜6個の置換基を含む。R10は、特に好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、ラウリル、セチル、ステアリル、2−エチルヘキシル、イソオクチル、イソデシル、シクロヘキシル、トリメチル-シクロヘキシル、イソボルニル、ジシクロペンテニルを表す。
10はさらに好ましくは環状、直鎖もしくは枝分かれC2−25アルケニル基を表す。 R10は、特に好ましくは、アリル、オレイルを表す。
10は、さらに好ましくは、場合により1個以上の環状、直鎖もしくは枝分かれC1−20アルキルにより置換されていてよいC6−26アリール基を表す。アリールには、場合により1〜4個の置換基により置換されていてよい単環式及び多環式アリールが含まれ、該置換基はC1−4アルキル、フェニル及びフェノキシの群から選ばれる。R10は、特に好ましくは、フェニル、ベンジル、2−ナフチル、1−ナフチル、9−フルオレニルを表す。
式(III−1)のアクリレートの具体例としては、イソボルニルアクリレート及びジシクロペンタジエニルアクリレート(CAS 33791−58−1)が挙げられる。
式(III−2)及び(III−4)のアクリレートの具体例としては、ポリ(エチレングリコール)フェニルエーテルアクリレート(具体的には2−フェノキシエチルアクリレート)、O−フェニルフェノキシエチルアクリレート、ポリエチレングリコールo−フェニルフェニルエーテルアクリレート(CAS 72009−86−0)、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート、ジ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、ポリ(エチレンオキシド)ノニルフェニルエーテルアクリレート、ポリ(プロピレングリコール)4−ノニルフェニルエーテルアクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルアクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレートが挙げられる。
10の規定のために、式(III)の(メタ)アクリレートは一官能性である。
さらなる実施形態において、(メタ)アクリレートは多官能性(メタ)アクリレートである。このような多官能性(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリル酸をポリオールと反応させ、それによって二、三、四、五及び六官能性(メタ)アクリレートを得る場合に達成することができる。多官能性(メタ)アクリレートを形成するのに適したポリオールとしては、場合により1つ以上のC1−4アルコキシ基により置換されていてよい脂肪族又は芳香族C1−30ポリオールが挙げられ、ここでアルコキシ基の数は好ましくは≦10、より好ましくは≦5である。ポリオールの例としては、グリコール、ヘキサンジオール、デカンジオール、ビスフェノール、フルオレン−9−ビスフェノール、2〜6個、例えば4個のエトキシ基を含むエトキシル化ビスフェノール、及び、2〜6個、例えば4個のエトキシ基を含むエトキシル化フルオレン−9−ビスフェノールが挙げられる。
二官能性(メタ)アクリレートの具体例としては、1,10−デカンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ビスフェノールAエトキシレートジアクリレート(CAS 64401−02−1を含む)、ビスフェノールAエトキシレートジメタクリレート、変性フルオレン−9−ビスフェノールジアクリレート、変性フッ素−9−ビスフェノールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレートが挙げられる。
三官能性(メタ)アクリレートの具体例としては、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート(CAS 28961−43−5)、トリメチロールプロパントリアクリレート(CAS 15625−89−5)、トリメチロールプロパントリメタクリレート(CAS 3290−92−4)が挙げられる。
四官能性(メタ)アクリレートの具体例としては、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート(CAS 94108−97−1)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(CAS 4986−89−4)が挙げられる。
六官能性(メタ)アクリレートの具体例としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(CAS 29570−58−9)が挙げられる。
上記(メタクリレート)の中で、単官能又は多官能(メタ)アクリレートが特に好ましい。ただし、
10は環状C5−25アルキル基を表すか、又は、
10は環状C5−25アルケニル基を表すか、又は、
10は置換アリール基を表す。
上記の単官能性又は多官能性(メタ)アクリレートの中で、R10がイソボルニル、ジシクロペンテニル、ビスフェノール又はフルオレン-9-ビスフェノールを表す化合物は特に非常に好ましい。
本発明の第二の態様は、本発明の第一の態様による第一の固体ポリマー組成物を含む第一の要素を含む発光性部品に関し、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は第一の波長より短い波長を有する光による励起に応答して第一の波長の光を発光する。発光性部品は、第一の要素を包囲するカプセル化物を含み、該カプセル化物はカプセル化ポリマー又は無機マトリックスを含む。
1つの実施形態による本発明の発光性部品は、3〜500nm、特に3〜100nmの平均サイズを有するLC/QDを提供する。
好ましくは、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、3nm〜100nmのサイズを有する。
第一の要素は、ある波長の光を自発的に発光せず、しかし励起に応答して、特に、励起に応答して発光される光の波長より短い波長を有する光による励起に応答して発光することが好ましい。したがって、好ましい実施形態において、第一の要素は第一の波長の光を発光し、例えば青色スペクトルの光による励起に応答して、例えば赤色スペクトルの光を発光する。
好ましい実施形態において、発光される光の第一の波長は赤色スペクトルにそのピークを有し、赤色スペクトルはピーク波長が590nm〜700nmの範囲にある光と考えられ、好ましくはFWHM(半値全幅)が15〜50nmである。
異なる実施形態において、発光される光の第一の波長は緑色スペクトルにそのピークを有し、緑色スペクトルはピーク波長が490nm〜570nmの範囲にある光と考えられ、好ましくはFWHMが15〜50nmである。
好ましくは、第一の固体ポリマー組成物のポリマーは、特に少なくとも固相において互いに接触しているときに、カプセル化ポリマー又は無機マトリックスに溶解可能でなく、その逆もまた同様である。
第二の態様の好ましい実施形態において、発光性部品は本発明の第一の態様による第二の固体ポリマー組成物を含む第二の要素を含む。第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶とは異なる化学組成及び/又は異なるサイズを有する。第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、第一及び第二の波長のそれぞれより短い波長を有する光による励起に応答して、第一の波長とは異なる第二の波長の光を発光する。カプセル化物は第二の要素を包囲する。
好ましくは、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、3nm〜100nmのサイズを有する。
例えば、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶が赤色スペクトルで発光する場合には、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は緑色スペクトルで発光するように選択することができる。また、第二の要素は、第二の波長の光を自発的に発光せず、しかし励起に応答して、特に第二の波長より短くそして第一の波長より短い波長の光による励起に応答して発光することが好ましい。第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、例えば、青色スペクトルの光によって励起することができる。
好ましくは、緑色スペクトルで発光する発光性結晶は、FAPbBr、FAPbBr3−x(2≦x<3)、FAPbBrCl3−x(2≦x<3)を含む群から選ばれる。
好ましくは、赤色スペクトルで発光する発光性結晶は、FAPbI、FAPbBr3−x(0≦x<2)を含む群から選ばれる。
好ましくは、第二の固体ポリマー組成物のポリマーは、特に少なくとも固相において互いに接触しているときに、カプセル化ポリマー又は無機マトリックスに溶解可能でなく、またその逆も同様である。
第二の態様のさらなる好ましい実施形態において、発光性部品はN≧1のN個の追加の要素を含み、各追加の要素は本発明の第一の態様による追加の固体ポリマー組成物を含む。追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶及びN−1の他の固体ポリマー組成物のいずれの発光性結晶とも異なる化学組成及び/又は異なるサイズを有する。追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、追加の波長より短い波長を有する光による励起に応答して追加の波長の光を発光し、ここで、追加の波長は第一の波長と異なり、第二の波長と異なり、N−1の他の追加の波長のいずれとも異なり、Nは自然数であり、N≧1である。好ましくは、Nは3〜28(3≦N≦28)である。
好ましくは、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、3nm〜100nmのサイズを有する。
好ましくは、追加の固体ポリマー組成物のポリマーは、特に少なくとも固相において互いに接触しているときに、カプセル化ポリマー又は無機マトリックスに溶解可能でなく、その逆もまた同様である。
好ましい実施形態において、発光性部品は、異なる発光性結晶を含む5〜30の異なる要素を全体として含み、これにより、発光性部品の調整可能な発光スペクトルをもたらす。
好ましくは、第一の固体ポリマー組成物のポリマーも、第二の固体ポリマー組成物のポリマーも、いずれの追加の固体ポリマー組成物のポリマーも(存在する場合に)、同一である。
好ましくは、第一の固体ポリマー組成物の界面活性剤も、第二の固体ポリマー組成物の界面活性剤も、いずれの追加の固体ポリマー組成物の界面活性剤も(存在する場合に)、同一である。
それぞれのポリマー材料を適切に選択することによって、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は第一の要素内に閉じ込められ、第一の要素の外側の、例えば、第二の要素又は追加の要素内の発光性結晶と相互作用することはできない。ポリマーが適切に選択される場合には、好ましくは、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶も第二の要素内に閉じ込められ、第二の要素の外側の発光性結晶と相互作用できず、そして追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶は追加の要素内に閉じ込められ、追加の要素の外側の発光性結晶と相互作用することができない。
第二の態様の発光性部品のさらなる好ましい実施形態において、第一の要素も、第二の要素も、いずれの追加の要素も(存在する場合に)、カプセル化物内に間隔を空けて配置される。
第一の要素のみを含み、第二の要素又は追加の要素を含まない発光性部品の場合には、単一の第一の要素だけでなく、その光度を高めるために複数の第一の要素を発光性部品中に設けることができる。第一の要素及び第二の要素のみを含み、追加の要素を含まない発光性部品の場合には、その光度を高めるために、複数の第一の要素及び複数の第二の要素を発光性部品中に設けることができる。第一の要素、第二の要素及び追加の要素を含む発光性部品の場合には、その光度を高めるために、複数の第一の要素、複数の第二の要素及び各種の複数の追加の要素を発光性部品中に設けることができる。複数の第一の要素及び複数の第二の要素ならびに可能な複数の追加の要素は、カプセル化物中において交互に配置されるか又はランダムに配置されることが好ましい場合がある。
本発明の第二の態様のさらに好ましい実施形態において、カプセル化物は第一の要素を完全に包囲し、複数の第一の要素の場合には、全ての第一の要素をカプセル化する。しかしながら、複数の第一の要素の場合の異なるシナリオにおいて、第一の要素の1つ以上はカプセル化物の外面に存在し得て、それらの第一の要素ではカプセル化が完全カプセル化ではなく部分カプセル化であってよい。しかしながら、これらの場合でも、カプセル化物によって完全に包囲された少なくとも1つの他の第一の要素が存在する。この概念は、第二又は存在する場合には追加の要素にも適用できる。
本発明の第二の態様の好ましい実施形態において、第二の要素又は追加の要素が存在する場合に、この第二の要素又は追加の元素は好ましくはカプセル化物によって第一の要素から分離される。第一の要素と、第二の要素及び追加の要素(存在する場合に)は、カプセル化物内で間隔を空けて配置されている。それ故、要素間のいかなる隙間も、固体カプセル化ポリマー又は無機マトリックスなどのカプセル化物の材料によって充填されている。
カプセル化物のポリマーも、第一の要素のポリマーも、第二の要素のポリマーも、いずれの追加の要素のいずれの追加のポリマーも、少なくとも固相中で接触するときに、互いに溶解しないことが好ましい。
好ましくは、カプセル化ポリマーは、アクリレートポリマー、カーボネートポリマー、スルホンポリマー、エポキシポリマー、ビニルポリマー、ウレタンポリマー、エステルポリマー、スチレンポリマー、シリコーンポリマー、オレフィンポリマー及び環状オレフィンコポリマーのリストから選ばれるポリマーであり、好ましくはシリコーン、環状オレフィンコポリマー、アクリレート、エポキシ及びハロゲン化ビニルポリマー、最も好ましくはエポキシポリマー及びアクリレートポリマーもしくはコポリマー又はそれらの混合物である。
好ましくは、カプセル化ポリマーは、5g mm m−2・日−1(38℃の温度及び90%の相対湿度及び大気圧で測定)未満の水蒸気透過度を有する。ポリマーの水蒸気透過度は特定のポリマーに特有のものであり、また、適用されるポリマー層の厚さに依存する。
別の実施形態において、カプセル化物は、好ましくは、無機マトリックスである。無機マトリックスは、好ましくは、熱分解又は湿気/水との反応時に無機マトリックスを形成する液体前駆体から得られる。そのような前駆体としては、金属アルコキシド(アルコキシシランなど)、金属水酸化物(ヒドロキシシランなど)及び液体ケイ酸塩(ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム及びケイ酸リチウムなど)の1種以上が挙げられる。
好ましくは、カプセル化物、そして好ましくは、第一の要素、第二の要素及びいずれの追加の要素(存在する場合に)の各ポリマーも、可視スペクトルの光に対して透過性であり、すなわち不透明ではない。
好ましい実施形態において、カプセル化物は、フィルム又は層の形状、すなわちカプセル化の厚さを超える、好ましくは少なくとも厚さの10倍を超える、長さ及び幅をとることができる。
さらなる好ましい実施形態において、カプセル化物、好ましくはそのカプセル化ポリマー又は無機マトリックスは、式(I)による付加的な発光性結晶を含む。
カプセル化物に含まれてよい付加的な発光性結晶は、好ましくは、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶とは異なる化学組成及び/又はサイズを有する。さらに、付加的な発光性結晶は、第一の波長より短い波長を有する光による励起に応答して、第一の波長とは異なる波長の光を発光する。
好ましくは、カプセル化物に含まれる付加的な発光性結晶は、第二の及び/又は存在する場合に追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶とは異なる化学組成及び/又はサイズを有する。付加的な発光性結晶は、第一、第二及び/又は追加の波長のそれぞれよりも短い波長を有する光による励起に応答して、第二及び/又は追加の波長とは異なる波長の光を発光する。
本発明の1つの実施形態は、カプセル化ポリマー又は無機マトリックスを含むカプセル化物を含むことができる。付加的な発光性結晶は、そのようなカプセル化ポリマー又は無機マトリックス中に直接埋め込まれていてよい。
第二の態様のさらなる好ましい実施形態において、発光性部品は、それぞれ0.1g・m-2・日-1未満の水蒸気透過速度(38℃及び90%相対湿度及び大気圧で測定)を有する1つ以上のバリアフィルムを含む。
そのようなバリアフィルムは、水にさらされたことに応答して部品中の発光性結晶が劣化するのを回避するために、特に、低い水蒸気透過速度を有することができる。バリアフィルムは、1つの実施形態において、Oに対して透過性であるか、又は、異なる実施形態において、酸素に対しても不透過性であることができる。好ましくは、バリアフィルムは光透過性であり、そして好ましくは、そのようなバリアフィルムは単層の形態又は多層の形態で存在することができる。
上記及び下記の実施形態のいずれにおいても、部品は、バリアフィルムがなければ発光性部品の露出面となる表面の上にバリアフィルムを含むことができる。
好ましい実施形態において、矩形、シート状発光性部品の場合には、カプセル化物の両側にバリアフィルムを取り付けることができる。
好ましくは、各バリアフィルムの材料は、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、高密度ポリエチレン、金属酸化物、SiO、Siからなる群より選ばれ、場合により有機/無機多層の形態である。
第二の態様の発光性部品のさらに好ましい実施形態において、第一の要素、存在する場合には第二の要素、存在する場合にはいずれの追加の要素の平均直径も、独立して、1μm〜500μm、好ましくは5μm〜100μmである。
第二の態様の発光性部品のさらに好ましい実施形態において、第一の要素は第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、したがって他のいかなる発光性結晶も含まない。存在する場合、第二の要素は、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、他のいかなる発光性結晶も含まない。存在する場合、追加の要素は、追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、他のいかなる発光性結晶も含まない。これらの手段により、各要素は、割り当てられたピーク波長の光のみを発光することに専念し、異なる色の光は発光しない。
この実施形態の概念は、複数の第一の要素の場合はいずれの第一の要素についても成り立ち、複数の第二の要素の場合はいずれの第二の要素についても成り立つことができるなどである。
第二の態様の本発光性部品の好ましい実施形態は、第一の固体ポリマー組成物、第二の固体ポリマー組成物及びすべての追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶の空間的分離を提供する。分離は1つ以上の第一の要素をカプセル化物に埋め込むことによって達成される。したがって、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は割り当てられた1つ以上の第一の要素のみに配置され、第二の固体ポリマー組成物又は追加の固体ポリマー組成物のいずれの発光性結晶も関連する要素のみに提供される。そうすることによって、一方では第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶と、他方では第二又は追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶との間のカチオン及びアニオンの交換が回避される。異なる要素の各々の製造が好ましくは懸濁液中で行われるとすれば、共通の懸濁液中での第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶と第二の固体ポリマー組成物又は追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶との混合は避けられる。共通の懸濁液中でのそのような混合は、代わりに、上記のイオン交換に基づく反応/再結合によって、第一のポリマー組成物、第二のポリマー組成物及び追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶の異なる発光性結晶への転化をもたらす。結果として、そのような異なる発光性結晶は、おそらく、第一のポリマー組成物、第二のポリマー組成物又は追加の固体ポリマー組成物について想定されているものとは異なる波長の光を発光する可能性がある。それ故、異なる種類の発光性結晶は製造段階で分離され、それ故、懸濁液の異なる部分に添加され、固化(hardening)/硬化(curing)/乾燥後に、上記の第一の要素、第二の要素又は追加の要素をもたらす。
懸濁液の各部分は、好ましくは、割り当てられた発光性結晶、溶媒、界面活性剤及びポリマーを含む。得られた要素が固体要素であると仮定すると、第一の要素中の第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶と、第二の要素中の第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶との相互作用は避けられる。
好ましくは、赤色発光の場合の、第一の要素の固体ポリマー組成物を表すポリマー及び界面活性剤マトリックスに対するそれぞれの発光性結晶の濃度は、0.01wt%〜10.0wt%、好ましくは0.05wt%〜6.0wt%であり、最も好ましくは0.1wt%〜2.6wt%であり、そして、存在する場合に、緑色発光の場合の第二の要素については、好ましくは0.01wt%〜10.0wt%、好ましくは0.05wt%〜6.0wt%、最も好ましくは0.1wt%〜2.1wt%である。
好ましい実施形態において、発光性結晶が赤色光を発光し、そしてFAPbIである場合に、発光性結晶の濃度は3.03wt%であり、発光性結晶がFAPbBrIである場合に、発光性結晶の濃度は2.63wt%である。
好ましい実施形態において、発光性結晶が緑色光を発光し、そしてFAPbBrである場合に、発光性結晶の濃度は2.38wt%であり、発光性結晶がFAPbBrClである場合に、発光性結晶の濃度は2.17wt%である。
この濃度範囲の上限は、発光性部品が99wt%のカプセル化剤を含むという条件下でのRoHS適合性を支持し、一方、この濃度範囲の下限は、発光性部品が50wt%のカプセル化剤を含むという条件下で妥当な部品厚で十分な発光をもたらすものである。
本発明の第二の態様の発光性部品は、優れたフォトルミネッセンス量子収率を提供する。
例えば、本発明の1つ以上の要素において使用されることが提案されている固体ポリマー組成物の量子収率は、好ましくは青色光によって励起されるときに、合計で>60%、好ましくは>80%、最も好ましくは>90%である。さらに、材料の選択、結晶サイズ及び異なる色のLCの厳密な分離によって、放射光中で鮮明な波長分布を達成することができ、その結果、得られる放射光の品質は優れている。好ましくは、可視発光用の各要素の固体ポリマー組成物のFWHM(半値全幅)は、<50nm、好ましくは<40nm、最も好ましくは<30nmである。例えば、528nmでの発光ピークについてのFWHMが30nmであることを観察することができ、同時に、例えば90%の高い発光量子収率を測定することができる。そのような固体ポリマー組成物の好ましい実施形態は下記の例4に示されている。
さらに光学特性を規定すると、部品が10〜90%の曇り度(haze)を有することが好ましい。曇り度は、RI>2.0及び100〜1000nmのサイズを有する散乱性粒子によって、又は、微細構造もしくは微結晶ポリマー構造によって、又は、要素自体によって導入されうる。
好ましくは、上述の実施形態のいずれかの発光性部品は、特に液晶ディスプレイのバックライトとして、発光性部品が青色光によって照射されることに応答して白色光を発光するために、使用される。この目的のために、発光性部品中の発光反応を励起するために、デバイス内に青色光源を設けることができる。発光性部品が、光源の青色発光と共に、赤色光を発光する第一の要素及び緑色光を発光する第二の要素とを含む場合に、発光性部品は、それぞれ第一の要素及び第二の要素内の発光性結晶の励起に応答した赤色光及び緑色光の発光、及び、第一の要素及び第二の要素を励起するためにも使用されている光源から生じる青色光の透過との組み合わせから生じる白色光を放出する。放出される赤、緑及び青の光の強度比率は、好ましくは、それぞれ1/3の範囲内である。
要素を適切に設計することによって、発光性部品は、いかなる波長の組み合わせの光をも放出することができる。
本発明の第三の態様は、本発明の第一の態様による第一の固体ポリマー組成物を含む第一のフィルムを含む発光性部品に関する。第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、より短い波長を有する光、好ましくは青色光による励起に応答して、第一の波長を有する光、好ましくは緑色光又は赤色光を発光する。
好ましくは、フィルムは、長さ及び幅の少なくとも一方、好ましくは両方がフィルムの高さ/厚さを超えるものと定義される。
第一のフィルムは自発的に発光しないが、励起に応答して発光し、特に励起に応答して発光される光の波長よりも短い波長の光での励起に応答して発光することが好ましい。
本発明の第三の態様による発光性部品の好ましい実施形態において、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、より短い波長の光、例えば青色光による励起に応答して赤色光又は緑色光を発光する。
1つの実施形態による本発明の発光性部品は、3〜500nm、特に3〜100nmの平均サイズを有するLC/QDを提供する。
好ましくは、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、3nm〜100nmのサイズを有する。
本発明の第三の態様のさらなる好ましい実施形態において、発光性部品は第一のフィルムを含み、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶はより短い波長を有する光、好ましくは青色光による励起に応答して赤色光を発光する。さらに、発光性部品は、本発明の第一の態様による第二の固体ポリマー組成物を含む第二のフィルムを含む。第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、より短い波長を有する光、好ましくは青色光による励起に応答して緑色光を発光する。
好ましくは、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、3nm〜100nmのサイズを有する。
第一のフィルム及び第二のフィルムは、自発的に発光せず、しかし励起に応答して、特に、励起、好ましくは同一の励起に応答して発光されるべき光の波長より短い波長を有する光による励起に応答して発光することが好ましい。
したがって、好ましい実施形態において、第一のフィルムは、好ましくは青色光による励起に応答して赤色光を発光し、一方、第二のフィルムは、好ましくは青色光による励起に応答して緑色光を発光する。赤色光は、590nm〜700nmの範囲にピーク波長を有する光と考えられる。緑色光は、490nm〜570nmの範囲にピーク波長を有する光と考えられる。
そのような異なる波長スペクトルは、好ましくは、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶と比較して、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶について異なる化学組成及び/又は異なるサイズを選択することによって達成される。
第三の態様の好ましい実施形態において、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶の赤色発光特性は、好ましくは、本発明の第一の態様による規定のサイズ制約で、特に式(I)による制約での材料の適切な選択から生じる。緑色発光性結晶は、好ましくは、赤色発光性結晶とは異なる化学組成及び/又は異なるサイズを有し、本発明の第一の態様による規定のサイズ制約、特に式(I)による制約で材料の適切な選択から生じる。
非常に好ましい実施形態において、赤色光を発光するように設計された第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶は、590nm〜700nmの範囲のピーク波長を示し、好ましくは15〜50nmのFWHMを有する。
非常に好ましい実施形態において、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は緑色光を発光するように設計されており、490nm〜570nmの範囲のピーク波長を示し、好ましくは15〜50nmのFWHMを有する。
好ましくは、フィルム当たりの固体ポリマー組成物のポリマー及び界面活性剤マトリックスに対するそれぞれの発光性結晶の濃度は、第一のフィルムについては、0.01wt%〜0.5wt%、好ましくは0.015wt%〜0.35wt%、最も好ましくは0.02wt%〜0.26wt%、そして、第二のフィルムについては、0.01wt%〜0.5wt%、好ましくは0.015wt%〜0.35wt%、最も好ましくは0.02wt%〜0.2wt%の範囲内にある。
好ましい実施形態において、発光性結晶が赤色光を発光し、そしてFAPbIである場合は、発光性結晶の濃度は0.305wt%であり、発光性結晶がFAPbBrIである場合は、発光性結晶の濃度は0.260wt%である。
好ましい実施形態において、発光性結晶が緑色光を発光し、そしてFAPbBrである場合は、発光性結晶の濃度は0.238wt%であり、発光性結晶がFAPbBrClである場合は、発光性結晶の濃度は0.217wt%である。
この濃度範囲の上限は一方ではRoHSコンプライアンスを支持し、この濃度範囲の下限は他方では部品の合理的なフィルム厚で十分な発光を提供する。
好ましくは、第一のフィルムの厚さは3μm〜500μm、より好ましくは5μm〜100μm、最も好ましくは10μm〜30μmであり、及び/又は、第二のフィルムの厚さは30μm〜500μm、好ましくは50μm〜200μm、最も好ましくは70μm〜150μmである。
第三の態様のさらなる実施形態において、フィルムの面積当たりの発光性結晶質量は、0.05g/m〜3.0g/m、好ましくは0.2g/m〜1.5g/m、最も好ましくは0.25g/m〜0.7g/mである。フィルム面積当たりのそのような量の発光性結晶は、非常に高い割合の励起光を吸収しそしてそれを全て対応するより高い発光波長に変換するのに有利である。
本発光性部品は、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶及び第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶の空間的分離を提供する。以下により詳細に示されるように、分離は、1つ以上の基材、第一のフィルム及び第二のフィルム間の間隙、及び/又は、専用の第一のフィルムのみにおける第一の固体ポリマー組成物の配置、及び、専用の第二のフィルムのみにおける第二の固体ポリマー組成物の配置によって達成され得る。そうすることによって、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶と第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶との間のカチオン及びアニオンの交換が回避される。第一のフィルム及び第二のフィルムの各々の製造が好ましくは別々の懸濁液中で行われるとすれば、第一のフィルムの第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶と第二のフィルムの第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶との混合は回避される。そのような混合は、代わりに、上記のイオン交換に基づく反応/再結合によって、第一のポリマー組成物及び第二の固体ポリマー組成物の当初の発光性結晶の異なる発光性結晶への転化をもたらすであろう。結果として、そのような異なる発光性結晶は、第一の固体ポリマー組成物及び第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶とは異なる波長の光を発光するであろう。理論に縛られることはないが、そのようなイオン交換反応によれば、赤色及び緑色粒子の有効組成に応じて、上記赤色及び緑色発光性結晶の得られた配合物は、当初の赤色及び緑色発光ピークの間の波長を有する光を発光する。そうではなく、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶及び第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶は製造段階で分離され、それ故、懸濁液の異なる部分に添加されて、固化(hardening)/硬化(curing)/乾燥後に上記の第一のフィルム及び第二のフィルムをもたらす。そうすることによって、緑色光を発光する発光性結晶(緑色発光性結晶とも呼ばれる)は、赤色光を発光する発光性結晶(赤色発光性結晶とも呼ばれる)と相互作用しない。懸濁液の各部分は、好ましくは、割り当てられた発光性結晶、任意に溶媒、界面活性剤ならびにポリマー及び/又はプレポリマーを含む。得られたフィルムが固体フィルムであると仮定すると、第一のフィルム中の発光性結晶と第二のフィルム中の発光性結晶との相互作用は回避される。第一のフィルムと第二のフィルムとが隣接して配置されている場合に、第一のフィルムと第二のフィルムとの界面に存在するQDのカチオン/アニオンのみが再結合し得るとすれば、そのような相互作用は大幅に回避される。
本発明の第三の態様に係る本発光性部品は、優れたフォトルミネッセンス量子収率を提供する。
例えば、本フィルムに使用されることが提案されている固体ポリマー組成物の量子収率は、好ましくは青色光により励起されたときに、合計で>60%、好ましくは>80%、最も好ましくは>90%である。さらに、材料の選択、結晶サイズ、ならびに、緑色のLC及び赤色のLCの厳密な分離により、発光される赤色及び緑色のそれぞれの光において鋭い波長分布を達成することができ、その結果、得られる発光される光の品質が優れている。好ましくは、可視発光のための第一のフィルム及び第二のフィルムのそれぞれの固体ポリマー組成物のFWHM(半値全幅)は、それぞれ赤色光又は緑色光の範囲において、<50nm、好ましくは<40nm、そして最も好ましくは<30nmである。例えば、528nmでの発光ピークについてのFWHMが30nmであることを観察することができ、同時に、例えば90%の高いルミネセンス量子収率を測定することができる。そのような固体ポリマー組成物の好ましい実施形態は、下記の例1に示されている。
さらに光学特性を規定することに関しては、第一のフィルム及び第二のフィルムの一方又は両方が10〜90%の曇り度を有することが好ましい。曇り度は、RI>2.0及び100〜1000nmのサイズを有する散乱性粒子によって、あるいは、微細構造又は微結晶性ポリマー構造によって導入されうる。
第三の態様のさらなる好ましい実施形態において、発光性部品は、それぞれ0.1g・m-2・日-1(38℃の温度及び90%の相対湿度及び大気圧で決定)未満の水蒸気透過速度を有する1つ以上のバリアフィルムを含む。
上記及び下記の実施形態のいずれにおいても、部品は、第一及び/又は第二のフィルムの、バリアフィルムがなければ露出していた面の上にバリアフィルムを含むことができる。そのようなバリアフィルムは、水にさらされたことに応答してフィルム中のLCが劣化するのを回避するために、特に、低い水蒸気透過速度を有することができる。バリアフィルムは、1つの実施形態において、Oに対して透過性であるか、又は、異なる実施形態において、酸素に対して不透過性であることができる。好ましくは、バリアフィルムは光を透過する。このようなバリアフィルムは、単層の形態又は多層の形態で存在しうる。バリアフィルムは、有機ポリマー及び/又は無機材料を含みうる。
好ましくは、各バリアフィルムの材料は、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、高密度ポリエチレン、金属酸化物、SiO、Siからなる群より選ばれ、そして、場合により有機/無機多層の形態である。
第一の実施形態において、第一のフィルムと第二のフィルムとは互いに接着されている。この実施形態において、基材は必要なくてよい。バリアフィルムは、第一フィルム及び第二のフィルムのスタックの両方の外側表面に取り付けられてよい。第一のフィルム、第二のフィルム及び2つのバリアフィルムは、好ましくは同じ平面の広がり、すなわち長さ及び幅を有する。
第三の態様の好ましい実施形態において、発光性部品は基材を含み、ここで、第一のフィルムは基材によって支持されており、そして第二のフィルムは基材によって支持されている。
特に、基材は有機基材又は無機基材(例えばガラス)のいずれかであり、そして不透明でなく、好ましくは、基材はポリマーを含み、非常に好ましくは、基材はポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)のリストから選ばれるポリマーを含むか又はからなる。
好ましくは、基材は、上記のように、それ自体がバリアフィルムとして機能してよい。
好ましくは、基材は可視スペクトルの光を透過し、すなわち基材は不透明ではない。基材の光学特性をさらに特定することに関して、基材は、上記のように導入されうる10〜90%の曇り度を有することが好ましい。
本発明の第三の態様の1つの実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムは両方とも基材に取り付けられ、したがって、その間の可能な結合層又は他の取り付け層を除いて、基材と直接接触する。
異なる実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムの一方又は両方は基材と直接接触していなくてもよく、代わりに、別の層又はフィルムに取り付けられて、それが基材に取り付けられていてもよい。そのような構成では、1つ以上のフィルムは依然として基材によって支持されていると考えられる。そのような支持により、さらなる組み立てが容易であり、又は、さらなる取り扱いのために十分に頑丈であることができる部品をもたらす。
好ましい実施形態において、基材の厚さは30μm〜300μm、好ましくは50μm〜150μmの範囲にある。
1つの実施形態において、基材の露出面が必ずしも専用のバリアフィルムで覆われる必要がないように、基材はバリアフィルムとしても機能してよい。しかしながら、異なる実施形態において、特に基材が水に対して透過性である場合には、バリアフィルムがなければ露出していた基材の表面をバリアフィルムで覆ってもよい。
用語「フィルム」は、その長さ及び幅によって画定されるその平面の広がりが、その長さ及び幅によって画定される基材の平面の広がりに等しいことを必ずしも意味しない。第一のフィルム及び第二のフィルムのそれぞれは、特に、基材よりも小さい平面の広がりを示してもよい。しかしながら、別の実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムの各々は、基材の平面の広がりに等しい平面の広がりを示す。
好ましい実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムのうちの1つ以上は、ZrO又はTiOなどの散乱性粒子を含むことができる。
好ましい第一のクラスの実施形態において、基材、第一のフィルム及び第二のフィルムは垂直方向にスタックされ、すなわちそれらの平面の広がりに対して直交してスタックされている。
第三の態様による発光性部品の第一のこのような実施形態において、基材は、第一のフィルムと第二のフィルムとの間に配置されている。したがって、第一のフィルム及び第二のフィルムは基材によって分離されている。
好ましい変形形態において、第一のフィルムは基材の第一の表面、すなわち底面上に直接堆積され、一方、第二のフィルムは基材の第二の表面、すなわち上面上に直接堆積されている。異なる変形形態において、特に光透過性の、1つ以上の中間層を、フィルムの一方又は両方と基材との間に配置することができる。基材上又は互いの上への第一のフィルム又は第二のフィルムの堆積/付着(後者については後述する)としては、コーティング、堆積、ラミネーティング、ボンディングなどが挙げられる。
好ましくは、第一のバリアフィルムをそれがなければ露出されていた第一のフィルムの表面上に堆積させ、そして第二のバリアフィルムをそれがなければ露出されていた第二のフィルムの表面上に堆積させる。
好ましくは、第一のフィルムは第一のバリアフィルムと基材との間に配置され、第二のフィルムは第二のバリアフィルムと基材との間に配置される。
第三の態様による発光性部品のさらなる好ましい実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムのうちの一方は、基材と第一のフィルム及び第二のフィルムのうちの他方との間に配置される。
好ましくは、第一のフィルム及び第二のフィルムは、基材とバリアフィルムとの間に配置される。
そのような実施形態において、第一のフィルムは基材と第二のフィルムとの間に配置されている。第二の実施形態において、第二のフィルムは基材と第一のフィルムとの間に配置されている。好ましい変形形態において、フィルムのうちの1つは基材の表面、例えば、その上面に直接堆積され、他方のフィルムはその一方のフィルムの上に直接堆積されている。異なる変形形態において、特に光透過性の1つ以上の中間層を、一方のフィルムと基材との間、及び/又は、一方のフィルムと他方のフィルムとの間に配置することができる。好ましくは、バリアフィルムがなければ露出していた第一のフィルム又は第二のフィルムの表面はバリアフィルムで覆われていてよい。1つの実施形態において、バリアフィルムがなければ露出されていた基材の表面も別のバリアフィルムで覆われていてよい。
上記の実施形態において、基材、第一のフィルム及び第二のフィルム、ならびに、1つ以上のバリアフィルム(存在する場合には)の平面的な広がりは同じであることが好ましい。この点において、発光性部品は、層状構造、複数の個々のフィルムから製造されたフィルム、ホイルなどと考えることもできる。
液晶ディスプレイ用のバックライトフィルムとしての役割を果たす発光性部品の場合、そのような矩形部品は、例えばハンドヘルドのディスプレイの場合に、3インチを超える対角線を有する平面的な広がりを有することができ、又は、好ましくは、コンピュータのディスプレイ又はテレビの場合に、15インチを超える対角線を有する平面的な広がりを有することができる。上記は、基材(存在する場合に)、第一のフィルム及び第二のフィルムの各々の矩形の平面の広がりを必要とするが、その範囲は矩形の部品に限定されないことが強調される。部品はまた、円形、楕円形などの異なる基本形状をとることもできる。
第二のクラスの実施形態において、基材、第一のフィルム及び第二のフィルムはすべてが垂直にスタックされているわけではなく、第一のフィルム及び第二のフィルムは好ましくは同じ垂直レベルに配置され、すなわち、部品の広がりの平面において、互いに側方に隣接している。好ましくは、第一のフィルムと第二のフィルムの両方は基材の共通の表面、例えばその上面上に配置されている。異なる変形形態において、特に光透過性の、1つ以上の中間層を、基材と第一のフィルム及び第二のフィルムの各々との間に配置することができる。第一のフィルム又は第二のフィルムの各々の個々の部分のサイズは、好ましくは最終用途において目で検出可能なサイズ(LCDスクリーンにおけるピクセルサイズに匹敵する)よりも小さいことに留意されたい。
第三の態様による発光性部品のこのような実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムは基材の共通の表面上に配置され、第一のフィルム及び第二のフィルムは間隙を空けて又は隣接して配置される。
第一のフィルム及び第二のフィルムが間隙を空けて配置されている場合に、ギャップは好ましくは第一のフィルムと第二のフィルムとの間に側方方向に設けられる。ギャップは、空気又は異なるガスで満たすことができ、あるいはポリマーなどの固体で充填することができる。したがって、第一のフィルム及び第二のフィルムは互いに分離され、それによって第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶及び第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶の間のいかなる再結合も可能にしない。
第一のフィルムと第二のフィルムとが隣接して配置されている場合に、第一のフィルム及び第二のフィルムは、好ましくは、互いに接触しており、特にそれらの側面で接触している。
好ましくは、第一のフィルム及び第二のフィルムは、基材とバリアフィルムとの間に配置されている。
部品の上記実施形態、特に第二のクラスの実施形態のいずれも、単一の第一のフィルム及び単一の第二のフィルムに限定されない。
好ましくは、発光性部品は、第一の固体ポリマー組成物の複数の第一のフィルム、及び、第二の固体ポリマー組成物の複数の第二のフィルムを含む。複数の第一のフィルム及び複数の第二のフィルムは、基材の共通表面上に配置されている。
好ましくは、複数の第一のフィルム及び複数の第二のフィルムは、基材とバリアフィルムとの間に配置されている。
好ましくは、複数の第一のフィルム及び複数の第二のフィルムは、間隔を空けた配置又は隣接する配置のうちの一方で基材の共通表面上に交互に配置される。
1つの実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルムの各々は、基材の長さに等しい長さ及び基材の幅よりも小さい幅、好ましくは基材の幅の10分の1未満、最も好ましくは1mm未満の幅を有するストライプの形状を取ることができ、それにより、複数の第一のフィルムストライプ及び第二のフィルムストライプを交互に基材上に配置することができる。異なる実施形態において、複数の第一のフィルム及び第二のフィルムは、基材上に二次元アレイの形態で配置されてよい。例えば、基材は、第一のフィルムタイプの矩形/円形及び第二のフィルムタイプの矩形/円形を、間隔を開けた関係で、又は、接触して交互に配置することにより覆われてよい。そのような配置はいずれも、部品の平面の広がりがかなり大きい場合に、例えば部品がディスプレイにおいて使用されることになっている場合に特に有益であることができ、これは、白色の背景光の発生に関しては、下にある基材の一方の端部のみで赤色光を発生させ、他方の端部で緑色光を発生させるのみでなく、対応するフィルムによって表される赤色光源と緑色光源とを混ぜ合わせることが好ましいためである。
第二のクラスの実施形態のいずれも、バリアフィルムがなければ露出していた第一のフィルム及び第二のフィルムの表面を覆うバリアフィルムを含みうる。さらに、バリアフィルムがなければ露出していた基材の表面は、別のバリアフィルムによって覆われていてよい。
好ましい実施形態において、第一のフィルムが第二のフィルムと直接接触している場合に、第一のフィルムの第一の固体ポリマー組成物のポリマーは、第二のフィルムの第二の固体ポリマー組成物のポリマーとは異なり、それにより、第一のフィルムと第二のフィルムとの相互混合の可能性を回避する。
さらなる好ましい実施形態において、第一のフィルムが第二のフィルムと直接接触していない場合には、第一のフィルムの第一の固体ポリマー組成物のポリマーは第二のフィルムの第二の固体ポリマー組成物のポリマーと同一である。好ましくは、第一のフィルムの第一の固体ポリマー組成物の界面活性剤も第二のフィルムの第二の固体ポリマー組成物と同一である。
固化/硬化(hardened/cured)ポリマーは、好ましくは光透過性であり、すなわち発光性結晶が発光する光と、発光性結晶を励起するために使用される光源の光(可能性であるが)を、通過させることができるように非不透明である。
第三の態様による発光性部品のさらに好ましい実施形態において、第一のフィルムは第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶を含まない。第二のフィルムは、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶を含まない。第一のフィルムは、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、他のいかなる発光性結晶も含まない。第二のフィルムは、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶のみを含み、他のいかなる発光性結晶も含まない。
これらの手段によって、第一のフィルムは、励起に応答して赤色光のみを発光することに専念し、それぞれ緑色光又は異なる色の光を発光することはなく、一方、第二のフィルムは、励起に応答して緑色光のみを発光することに専念し、それぞれ赤色光又は異なる色の光を発光することはない。この概念は、複数の第一のフィルムの場合にはいかなる第一のフィルムについても、複数の第二のフィルムの場合にはいかなる第二のフィルムについても当てはまる。
好ましい実施形態において、デバイスは、白色光を発光するための液晶ディスプレイ用のバックライトフィルムを表す。この目的で、第一のフィルム及び第二のフィルムにおいて発光反応を励起するために、デバイス内に青色光源を設けることができる。基材が可視スペクトルの光に対して光透過性である場合に、発光性部品は、それぞれ第一のフィルム及び第二のフィルム中の発光性結晶の励起に応答する赤色光及び緑色光の発光、及び、第一のフィルム及び第二のフィルムを励起するためにも使用される光源から生じる青色光の透過から、組み合わせとして生じる白色光を放出する。放出される赤色、緑色及び青色の光の強度比率は、好ましくは、それぞれ1/3の範囲内である。
同時に得られる高い量子収率、RoHSコンプライアンス、安定したピーク位置及び発光スペクトルにおける狭いFWHM、ならびに高い安定性は、現状技術を上回る第二の態様及び第三の態様の本発明の主要な達成を表す。従来から、CdSe又はInP材料はLC用に提案されていた。しかしながら、前者は、十分な量子収率を提供する一方で、RoHSコンプライアンスが課題となりそしてしばしば規制免除に頼る。他方、後者は、RoHSコンプライアンスを満たすが、低い光学品質を示す(量子収率<60%、FWHM>40nm)。対照的に、第二及び第三の態様による本発明の部品は、良好な量子収率、低ピークFWHM及びRoHS適合性の両方を提供する。これは、LCに適切な材料を選択し、部品に適切なLC濃度を適用し、適切な部品寸法/厚さを選択し、同時に異なるLCをイオン交換反応回避のために互いに分離されるように配置することによって達成される。イオン交換反応を回避することは、第一のフィルムの第一の固体ポリマー組成物が第二のフィルムの第二の固体ポリマー組成物と接触する発光性部品において、特に重要である。
特に、第二又は第三の態様による発光性部品は、他の部品と共に組み立てて光学デバイスなどのデバイス、好ましくは液晶ディスプレイ(LCD)、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)、OLEDディスプレイ又はソーラセルなどにする中間製品である。OLED、LED又はLCDの一部として、本部品は、モバイル又は据置型コンピューティング、電気通信又はテレビジョンデバイスのディスプレイに寄与し得る。
第二又は第三の態様の発光性部品は、特に、本発明の第四の態様による発光デバイスに含まれる。
本発明の第四の態様は、本発明の第二又は第三の態様による発光性部品と、青色光を発光するための光源とを含む発光デバイスに関する。光源は発光性部品を励起するように配置されている。発光デバイスは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)又は発光ダイオード(LED)のうちの1つである。
青色光は400〜490nmの範囲の波長を有すると考えられる。
光源は発光性部品を励起するように配置されている。したがって、デバイスは、それぞれの発光性部品の発光性結晶によって規定される波長の光を発光するように調製される。
好ましくは、光源はLEDチップである。1つの実施形態において、発光性部品は、好ましくは、LEDチップを少なくとも部分的に包囲するように配置されている。別の実施形態において、発光性部品は、好ましくはLEDチップから離れて配置されている。そのような実施形態において、LEDチップは、好ましくはホスファーを含まないカプセル化物によって少なくとも部分的に覆われている。
用語「ホスファー」は当該分野で知られており、発光現象を示す物質を意味する。これはホスホレッセンス又はフルオレッセンスのいずれかであることができる。これらの材料は、ドープされた酸化イットリウムアルミニウムなどの適切な量及びタイプのホスファーを添加することによって、青色LED光を白色光に変換する固相照明用途にしばしば使用される。
本発明のさらに別の実施形態において、光源はOLEDスタックである。この場合、発光性部品は、好ましくはOLEDスタック全体又は少なくともその一部を覆うように配置されている。
本発明を以下により詳細に説明する。本明細書に提供/開示されているさまざまな実施形態、選好性及び範囲は自由に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、特定の実施形態によっては、選択された定義、実施形態又は範囲が適用されないことがある。
図面の簡単な説明
本発明は、その実施態様の以下の詳細な説明からよりよく理解され、そして上記の目的以外の目的は明らかになるであろう。そのような説明は添付の図面を参照する。
図1aは本発明の第二の態様の1つの実施形態による発光性部品の概略斜視図を示す。 図1bは本発明の第二の態様のさらなる実施形態による発光性部品の概略斜視図を示す。 図1cは本発明の第二の態様のさらなる実施形態による発光性部品の概略斜視図を示す。 図2は本発明の第四の態様の1つの実施形態による発光デバイスを示す。 図3は本発明の第四の態様の別の実施形態による発光デバイスを示す。 図4は本発明の第四の態様の別の実施形態による発光デバイスを示す。 図5は本発明の第三の態様の実施形態による発光性部品の斜視図を示す。 図6は本発明の第三の態様の実施形態による発光性部品の斜視図を示す。 図7は本発明の第三の態様の実施形態による発光性部品の斜視図を示す。 図8は本発明の第三の態様の1つの実施形態による発光デバイスの概略ブロックダイアグラムを示す。 図9は本発明の第四の態様の1つの実施形態による発光デバイスの概略ブロックダイアグラムを示す。 図10は、好ましい出発材料FAPbBrのX線回折パターンを示す。 図11は本発明の1つの実施形態による固体ポリマー組成物についてのFAPbBr発光性結晶のTEM画像を示す。 本発明の1つの実施形態による固体ポリマー組成物についてのCs0.85FA0.15PbBr発光性結晶のTEM画像を示す。 図13は、本発明の1つの実施形態による固体ポリマー組成物についてのCs0.5FA0.5PbBr発光性結晶のTEM画像を示す。
図面の詳細な説明
図1aは、本発明の第二の態様の1つの実施形態による発光性部品の概略斜視図を示す。発光性部品104はカプセル化物103を含み、それは例えば不透明でないポリマーから作られている。本実施形態において、カプセル化物103は薄膜形状であり、それによって長さ(x軸)及び幅(y軸)はz方向の厚さよりはるかに大きいサイズである。しかしながら、カプセル化物103は必要に応じて異なる形状を取ることができる。
第一の要素101、第二の要素102及び第一の追加の要素1fはカプセル化物103内に埋め込まれており、図1aではそれぞれ1つのみが切断モードで示されている。
第一の要素101は、発光性結晶111、ポリマー112及び界面活性剤を含む第一の固体ポリマー組成物を含む。第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶111は、上記で紹介された式(I)の化合物から選ばれる。これらの発光性結晶111は3nm〜500nmのサイズを有する。矢印で示されているように、青色光BLによる励起に応答して、これらの発光性結晶111は、例えば赤色光RDを発光する。
第二の要素102は、発光性結晶121、ポリマー122及び界面活性剤を含む第二の固体ポリマー組成物を含む。第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶121は、上記で紹介された式(I)の化合物から選ばれる。これらの発光性結晶221は、3nm〜500nmのサイズを有する。これらの発光性結晶121は、青色光BLによる励起に応答して、例えば緑色光GRを発光する。
一般に、第一の追加の要素1f、好ましくは第二の追加の要素2f、…第N番目の追加の要素Nfを含む、n∈[1, N]を有する異なる追加の要素nfはカプセル化物103に含まれていてよい。追加の要素nfの各々は、発光性結晶n1f、ポリマーn2f及び界面活性剤を含む、追加の固体ポリマー組成物を含む。
現在、第一の追加の要素1fのみがカプセル化物103中に含まれている。各第一の追加の要素1fは、発光性結晶11f、ポリマー12f及び界面活性剤を含む。第一の追加の要素1fの発光性結晶11fは、上記で紹介された式(I)の化合物から選ばれる。これらの発光性結晶11fは、3nm〜500nmのサイズを有する。これらの発光性結晶11fは、青色光BLによる励起に応答して、例えば黄色光YLを発光する。
本発明の1つの実施形態において、複数の異なる色を発光する複数の追加の要素nfが存在してよい。
第一、第二及び追加の固体ポリマー成分の発光性結晶111, 121, n1fは、分離された要素101, 102, nfによって互いに分離されている。この実施形態において、カプセル化物103は分離を構築する。したがって、第一、第二及び追加の発光性要素101, 102, nfは、長期的にも安定している。
図1aに示されるように、このような発光性部品が発光波長よりも短い波長の照射線、特に青色照射線BLに暴露されると、第一、第二及び第一の追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶111, 121,11fは励起され、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光RD, GR, YLを発光する。発光性部品の出力は、発光性部品104を通過する青色光BLの一部と共に、これらの色の混合であり、発光性部品内の第一、第二及び第一の追加の要素101, 102, 11fの量によって調整することができる。
図1aの発光性部品104が、赤色光及び緑色光を発光する第一の要素及び第二の要素101及び102のみを含む場合に、発光性部品104は、青色光BLを発光する光源と組み合わせて、放出された赤色光、緑色光及び青色光の組み合わせが白色光をもたらすとすれば、LCDにおいて使用されうるバックライトフィルムを表す。放出される赤色光、緑色光及び青色光の強度比率は、好ましくは、それぞれ1/3の範囲である。
図1bは、図1aに示されるような本発明の第二の態様の1つの実施形態による発光性部品104の概略斜視図を示す。図1bの実施形態は、発光性部品104がカプセル化物103内に埋め込まれている複数の第一の要素101のみを含むという点で図1aの実施形態と異なる。第一の要素101は第一の固体ポリマー組成物のみの各発光性結晶を含む。
図1cは、本発明の第二の態様のさらなる実施形態による発光性部品104の概略斜視図を示す。このさらなる実施形態のカプセル化物103は付加的な発光性結晶133を含む。
これらの発光性結晶133は、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶111とは化学組成及び/又はサイズが異なり、第一の波長より短い波長を有する光による励起に応答して第一の波長とは異なる波長の光を発光する。
さらに、カプセル化物103によって包囲された発光性結晶133は、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶121及び/又は第一の追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶(11f)とは組成及び/又はサイズが異なることができる。
付加的な発光性結晶133は、第一、第二及び/又は追加の波長の各々よりも短い波長を有する光による励起に応答して、第二及び/又は追加の波長とは異なる波長の光を発光することができる。
図2は、本発明の第二の態様による発光性部品を含む本発明の第四の態様の1つの実施形態による発光デバイスを示す。発光デバイスは現在、発光ダイオードLEDである。このデバイスは球状形状の発光性部品104を含む。図2に示されるように、発光性部品104は複数の第一の要素101を含む。各第一の要素101は、ポリマー及び界面活性剤に加えて、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶を含むが、他の発光性結晶を含まない。第一の要素101は、カプセル化物103内に互いに分離して埋め込まれており、カプセル化物103は光を透過する。得られるデバイスの用途に応じて、第一の要素とは異なる1つ以上の波長の光を発光するように構成された他の要素をカプセル化物中に取り込むことができる。
参照番号5は、キャリア6上に配置された光源としてのLEDチップを示す。発光性部品104は、LEDチップ5の上面及び側面を部分的に包囲する。LEDチップ5は、好ましくは、青色光を発光するように構成されている。LEDチップ5から発光された青色光による励起に応答して、発光性部品104の第一の要素101及び/又は追加の要素内の発光性結晶は異なる色の光、例えば赤色光、緑色光及び/又は黄色光を発光する。したがって、本実施形態は、例えばLED発光を概略的に例示し、例えば、LEDチップ5の青色光と、赤色及び/又は緑色及び/又は黄色との加法混色である。図2のデバイスの製造に関しては、LEDチップ5をキャリア6上に事前に組み立てることができ、発光性部品104を液体の形でLEDチップ5/キャリア6構成上に滴下し、次いで固化(hardened)させ、硬化(curing)させ、又は、乾燥させることができる。
発光性部品104がLEDチップ5上に直接配置されていることを考慮すると、発光性部品104は好ましくは耐熱性材料を含む。例えば、第一の要素101及びカプセル化103内のポリマーは温度安定性ポリマーであることができ、そして好ましくはシリコーン又はポリシラザンであることができる。
図3は、本発明の第二の態様による発光性部品を含む本発明の第四の態様の別の実施形態による発光デバイスを示している。発光デバイスは現在、発光ダイオードLEDである。このデバイスは、フィルム形状の発光性部品104を含む。図3に示されるように、発光性部品104は複数の第一の要素101を含む。各第一の要素101は、ポリマー及び界面活性剤に加えて、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶を含むが、他の発光性結晶を含まない。第一の要素101はカプセル化物103内に互いに分離して埋め込まれており、カプセル化物103は光を透過する。得られるデバイスの用途に応じて、第一の要素101とは異なる1つ以上の波長の光を発光するように構成された他の要素をカプセル化物103中に取り込むことができる。
発光性部品104は、例えばハウジング又はフロントの透明プレート9上に配置されている。発光性部品104/プレート9の組み合わせは、キャリア6上に配置された光源として作用するLEDチップ5から離れて配置されている。離れた配置は、ハウジング8によって達成することができる。LEDチップ5は、好ましくは青色光を発光するように構成されている。現在、LEDチップ5は、ホスファーを含まないエンクロージャ7によって部分的に包囲されている。LEDチップ5から発光された青色光による励起に応答して、発光性部品104の第一の要素101及び/又は追加の要素における発光性結晶は、異なる色の光、例えば赤色光、緑色光及び/又は黄色光を発光する。したがって、本実施形態は、LED発光を概略的に示し、例えば、赤色及び/又は緑色及び/又は黄色とLEDチップ5の青色光との加法混色を示す。図3のデバイスの製造に関しては、LEDチップ5をキャリア6上に予め組み立てることができ、その一方で発光性部品104をその硬化形態でプレート9に取り付けることができる。
図2に示された実施形態とは対照的に、発光性部品はLEDチップ5から離れて配置され、それにより、発光性部品は同じように熱に耐える必要はなくてよい。
図4は、本発明の第二の態様による発光性部品を含む本発明の第四の態様の1つの実施形態による発光デバイスを示す。発光デバイスは現在、有機発光ダイオードOLEDである。デバイスは平坦な形状の発光性部品104を含む。図4に示されるように、発光性部品104は複数の第一の要素101を含む。各第一の要素101は、ポリマー及び界面活性剤に加えて、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶を含むが、他の発光性結晶を含まない。第一の要素101は、カプセル化物103内に互いに分離して埋め込まれており、カプセル化物103は光を透過する。得られたデバイスの用途に応じて、第一の要素とは異なる1つ以上の波長の光を発光するように構成された他の要素をカプセル化物に組み込むことができる。
参照番号10は、追加のキャリア上に配置することができる光源としてのOLEDスタックを示す。OLEDスタック10は、好ましくは青色光を発光するように構成されている。OLEDスタック10から発光された青色光による励起に応答して、発光性部品104の第一の要素101及び/又は追加の要素内の発光性結晶は異なる色の光を発光し、例えば、赤色光、緑色光及び/又は黄色光を発光する。したがって、本実施形態はOLEDデバイス発光、例えば、赤及び/又は緑及び/又は黄色の加法混色を概略的に示す。図4のデバイスの製造に関して、OLEDスタック10をキャリア上に予め組み立てることができ、発光性部品104を液体形態でOLEDスタック10上にコーティングし、次いで固化、硬化又は乾燥させることができる。
図5は本発明の第三の態様の1つの実施形態による発光性部品の斜視図を示す。発光性部品は例えば不透明でないポリマー又はガラスなどの不透明でない無機材料から作られた基材203を含む。基材203は、上面TSと、該上面TSとは反対側の底面BSとを有する。
第一のフィルム201は基材203の上面TSに取り付けられている。第二のフィルム202は基材203の底面BSに取り付けられている。取り付けは、例えば基材203上にそれぞれのフィルムをボンディングすること、又は、直接キャスティングすることにより達成されうる。第一のフィルム201、第二のフィルム202及び基材203の各々はそれぞれ、x軸に沿った長さ、y軸に沿った幅及びz軸に沿った厚さを有する。
第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202の特性の以下の説明は、このセクションで紹介される他のすべての実施形態に適用可能である。
第一のフィルム201は第一の固体ポリマー組成物を含む。第一の固体ポリマー組成物は、少なくとも、ポリマー、界面活性剤及び発光性結晶211を含み、これらの発光性結晶211は本明細書に規定されるとおりの式(I)の化合物から選ばれる。
第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶211は3nm〜500nmのサイズを有する。励起に応答して、これらの発光性結晶211は赤色光を発光する。
第二のフィルム202は第二の固体ポリマー組成物を含む。第二の固体ポリマー組成物は、少なくとも、ポリマー、界面活性剤及び発光性結晶221を含む。第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶221は、本明細書に規定されるとおりの式(I)の化合物から選ばれる。
第二のフィルムの発光性結晶221は3nm〜500nmのサイズを有する。励起に応答して、第二のフィルムの発光性結晶221は緑色光を発光する。
第一の固体ポリマー組成物及び第二の固体ポリマー組成物のポリマーは、好ましくは同じであるが、必ずしも同じではない。第一の固体ポリマー組成物及び第二の固体ポリマー組成物の界面活性剤は、好ましくは同じであるが、必ずしも同じでない。
図5から導き出すことができるように、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202の両方が、基材203の上面TS及び底面BSそれぞれの全体にわたって広がっていることが好ましい。したがって、基材203の設置面積を完全に利用することができる。
第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶211と第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶221とは互いに離間している。この実施形態において、基材203は分離を構築する。したがって、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202は、長期的にも安定している。第一のフィルム201は、励起時に赤色光を発光する第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶211を排他的に含むことが好ましく、その結果、好ましくは、第二のポリマー組成物の発光性結晶221が第一のフィルム201中に存在しないことが好ましく、また、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶211以外の発光性結晶が一切存在しないことが好ましく、この特徴は他のいずれの実施形態にも当てはまる。したがって、第二のフィルム202は、励起時に緑色光を発光する第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶221を排他的に含むことが好ましく、その結果、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶211が第二のフィルム202中に存在しないことが好ましく、また、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶221以外の発光性結晶が一切存在しないことが好ましく、この特徴は他のいずれの実施形態にも当てはまる。
図5に示されるように、このような発光性部品が照射線、特に青色照射線BLに暴露されると、第一の固体ポリマー組成物及び第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶211及び221は励起され、それぞれ赤色光及び緑色光RD, GRを発光する。発光性部品を通過する青色光BLの一部と共に、発光性部品の出力は白色光である。したがって、本デバイスは、好ましくは、例えばLCDのバックライト照明として使用することができる。
図6は本発明の第三の態様の別の実施形態による発光性部品の斜視図を示す。再び、発光性部品は、基材203、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202を含む。第一のフィルム201は、好ましくは第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶211のみを含み、第二のフィルム202は好ましくは第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶221のみを含む。再び、第一のフィルム及び第二のフィルム201及び202は、基材203の表面の全部に完全に延在している。しかしながら、図5とは対照的に、第一のフィルム及び第二のフィルム201及び202は、基材203の異なる側に配置されず、基材203の同じ側に互いの上に配置されている。好ましくは、そのような実施形態において、基材203はバリアフィルムとしても作用しうるか、又は、バリアフィルム203自体として形成されうる。したがって、第一のフィルム及び第二のフィルム201及び202から構築されたスタックは、基材203の表面、例えば底面BS上に堆積される。このスタックはまた、異なる固体ポリマー組成物の層によって分割されうる。図6に示す例において、第一のフィルム201は基材203の底面BSに取り付けられ、一方、第二のフィルム202は第一のフィルム201の露出面の底部に配置されている。異なる構成において、第二のフィルム202は基材203の底面BSに取り付けられ、第一のフィルム201は第二のフィルム202の露出面に取り付けられる。もちろん、発光性部品を製造する際には、これらのフィルムを順に基材203に取り付けることができる。異なる実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202は互いに取り付けられて、スタックを形成し、その後に、スタックを基材203に取り付ける。
図7及び図8は、本発明の第三の態様のさらなる実施形態による発光性部品の斜視図を示す。図5及び図6の実施形態におけるような単一の第一のフィルム201及び単一の第二のフィルム202のみを設ける代わりに、複数の第一のフィルム201及び複数の第二のフィルム202が設けられ、ここで、タイプごとの2つのフィルムの数は例示に過ぎない。図5及び図6の実施形態のように、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202を異なるレベル、すなわち異なる垂直(z-)位置に配置する代わりに、発光性フィルム201及び202は、z軸上の同じレベルに配置される。したがって、第一のフィルム及び第二のフィルム201及び202は同一平面内で互いに隣接して配置され、その結果、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202は両方とも基材203の共通表面、例えば底面上BSに配置される。図7の実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルム201及び202は交互にかつ互いに接触して配置されているが、図8の実施形態において、第一のフィルム及び第二のフィルム201及び202は交互に配置されかつ空気ギャップにより互いに離れて配置されている。空間配置は、好ましくは、最終用途では目で見えないほど小さいサイズであることに留意されたい。
図9は、本発明の第三の態様による発光性部品を含む本発明の第四の態様の実施形態による発光デバイスの概略ブロックダイアグラムを示す。このデバイスは、図5による発光性部品241と、青色光を発光するための光源50とを含み、光源50は、発光された青色光が発光性部品241を励起するように配置されている。好ましくは、光源50は、第一のフィルム及び第二のフィルム201, 202と同じ長さ及び幅の要素として具現化され、発光性部品241に取り付けられている。
図5〜図9の発光性部品の実施形態のいずれにおいても、バリアフィルムがなければ露出していた第一のフィルム又は第二のフィルム201又は202の面ESは、好ましくは、それぞれのフィルム201及び202内の発光性結晶を保護するためのバリアフィルムによって覆われている。好ましくは、そのような1つ又は2つのバリアフィルムは、それがなければ露出されていた表面を完全に横切って延在するが、必ずしも、z方向に沿って対象フィルム201, 202の厚さによって表される第一のフィルム又は第二のフィルム201, 202の側面を横切って延在しているわけではない。
図10は、例1による出発原料FAPbBrのX線回折パターン(測定ツール:MiniFlex 600、Rigaku)を示す。X軸:2θ(°)、y軸:強度(任意単位)。
本発明をさらに説明するために、以下の実施例を提供する。これらの実施例は本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
例1:緑色発光性結晶を有するポリマーフィルムの合成
PbBr及びFABrをミル粉砕することにより、ホルムアミジニウム鉛トリブロミド(FAPbBr)を合成した。すなわち、16mmolのPbBr(5.87g、98%のABCR、Karlsruhe(DE))及び16mmolのFABr(2.00g、Dyesol, Queanbeyan, (AU))を6時間かけてイットリウム安定化ジルコニアビーズ(直径5mm)と共にミル粉砕し、純粋な立方晶のFAPbBrを得て、XRDによって確認した(X線回折、図10、下のスペクトル)。この材料は発光を全く示さなかった。流体力学的粒度分布(体積加重)は、12mgの粉末を10mlのS20粘度油標準(PSL Rheotek, Essex(UK))と混合する遠心沈降法(LUMiSizer, LUM GmbH, Berlin(DE))及び2mmポリアミドキュベットを用いることによって得られた。7μmの平均粒径(D50)及び1〜12μmの粒度範囲(D10−D90)が生じた。平均粒度は、質量による平均粒径によって定義され、ここで、D10、D50及びD90は、それぞれ分布の累積質量の10%、50%及び90%が観察される粒度を表す。
オレンジ色のFAPbBr粉末をオレイン酸(90%、Sigma Aldrich, Missuuri(US))、オレイルアミン(80〜90、Acros Organics, Geel(BE))(FAPbBr:オレイン酸:オレイルアミン=2:1:1)及びシクロヘキサン(>99.5%、純度、Sigma Aldrich)に加えた。FAPbBrの最終濃度は1wt%であった。次いで、混合物を、直径200μmの周囲条件(特段に規定されない場合には、全ての実験についての大気条件は、35℃、1気圧、空気中)のイットリウム安定化ジルコニアビーズを用いたボールミル粉砕によって1時間分散させ、緑色発光性を有するインクを得た。
分析:
インクの発光特性を、積分球を備えた分光蛍光光度計(Quantaurus Absolute PL量子収率測定システムC1134711, Hamamatsu)を用いて、10mmの石英キュベット(3mlのトルエン中に希釈した3μlのインク)中で測定した。上記インクのフォトルミネセンス量子収率(PLQY)は97%であり、522nmを中心とする発光ピーク(=ピーク位置、PP)を有していた。発光のFWHMは42nmと測定された。
フィルム形成:
次に、緑色発光性インクをトルエン中の10%環状オレフィンコポリマー溶液と混合し、ガラス基材上にコーティングし、そして60℃で15分間乾燥した。乾燥後に、得られたフィルムの光学特性を積分球を備えた分光蛍光光度計(Quantaurus Absolute PL量子収率測定システムC1134711, Hamamatsu, Hamamatsu(JP))を用いて測定した。
分析:
このフィルムのフォトルミネセンス量子収率は90%であり、528nmを中心とする発光ピークを有していた。FWHMは30nmと測定された。得られたフィルムを乾燥オーブン(80℃、周囲湿度)内で高温で2時間劣化試験を行った。劣化後のフィルムのフォトルミネセンス量子収率は79%であり、527nmを中心とする発光ピークを有していた。FWHMは30nmと測定された。
結論:
この例は固体ポリマー組成物中に備えられた式(I)の発光性結晶の有効性を示す。
例2:赤色発光性結晶を有するポリマーフィルムの合成
工程(a):市販のヨウ化ホルムアミジニウム(>99%、Dyesol)及びPbI(98.5%、Alfa Aesar, Massachusetts(US))を等モル比で混合し、正味の化学量論組成のFAPbIを得た。粉末混合物を、5mmのサイズのイットリウム安定化ジルコニアビーズを使用して周囲条件で400分間乾式ミル粉砕し、続いて80℃で乾燥した。
工程(b):塩混合物をシクロヘキサン(≧99%、Sigma Aldrich)中のオレイルアミン(80〜90%、Acros Organics)及びオレイン酸(90%、Sigma Aldrich)に添加した(CsPbBr:オレイルアミン:オレイン酸=2:1:1)。FAPbIの最終濃度は1wt%であった。次いで、混合物を、周囲条件で200μmのサイズを有するイットリウム安定化ジルコニアビーズを使用して60分間ボールミル粉砕することにより分散させ、赤色発光性を有するインクを得た。例1の手順と同様にしてフィルムサンプルを調製した。
分析:
上記ポリマーフィルムのフォトルミネセンス量子収率は71%であり、758nmを中心とする発光ピークを有していた。発光のFWHMは89nmと測定された。
結論:
この結果は、FAPbIを含む赤色発光性固体ポリマー組成物をいかにして得るかを示す。
例3:フィルム形態の有機、無機及び有機-無機固体ポリマー組成物の熱安定性比較
合成:
例1又は2に記載したのと同じ乾式ミル粉砕法により、以下の組成の材料を得た:CsPbBr、Cs0.85FA0.15PbBr、Cs0.5FA0.5PbBr、Cs0.15FA0.85PbBr。例2に記載の手順と同様にして、発光性インク及びフィルムを調製した。
分析:
XRDは、固体材料(乾式ミル粉砕された出発材料)CsBr、FABr又はPbBrのピークを示さず、結晶格子中の混合カチオンの単一相の形成を裏付けている。
遠心沈降法(Lumisizer, LUM GmbH)は、全ての材料についてD10が0.8〜2μmであり、D50が1〜12μmであり、そしてD90が4〜35μmである同様の流体力学的サイズ分布を示した。
FAPbBr(図11)、Cs0.85FA0.15PbBr(図12)及びCs0.5FA0.5PbBr(図13)からのインクのTEM(透過型電子顕微鏡)画像は、5〜50nmの範囲のサイズのLCを示す。
表1は、当初得られたインク及びフィルムの光学特性を示す。表2は、80℃及び周囲湿度(すなわち、約5%の相対湿度)で2時間劣化させた後、ならびに、60℃及び相対湿度90%で2時間劣化させた後のフィルムの特性を示す。
Figure 2019526658
Figure 2019526658
結論:
データは、インク及びフィルムの両方について高いPLQYを明確に示している。フィルムの場合、この高いPLQYは、厳しい条件下での応力テスト後も維持される。
例4
緑色の光を放出する組成Cs0.15FA0.85PbBrの発光性結晶を、例3に記載したように、以下の実験に使用した。450℃まで加熱し、このようにして溶媒を蒸発させそして界面活性剤を燃焼除去することによって固体ポリマー組成物の装填量を測定したところ0.38wt%であった。
このインクをシクロヘキサン中の環状オレフィンコポリマー溶液(溶媒中4wt%のポリマー)と混合して、20,000ppmのPb濃度を得た。緑色ポリマー溶液の不活性ループ(窒素)中での噴霧乾燥を使用して、走査型電子顕微鏡によって確認して1〜100μmの粒度を示す粉末を得た。得られた粉末は、85%の量子収率、519nmのピーク位置及び28nmのFWHMを示した。
0.030gの緑色粉末をスピードミキサー中でUV硬化性モノマー(3wt%の開始剤、TPO−Lを含む1.2gのMiramer SIU2400, Rahn AG、スイス)と混合し、得られた混合物を2枚のスライドガラス(18×18mm)の間でUV(水銀ランプによる)中で60秒間硬化させた。このフィルムサンプルは68%の全量子収率、29nmのFWHMを有する517nmのピークを示した。
乾燥オーブン(80℃、周囲湿度、すなわち約5%の相対湿度)中で高温で、サンプルを70時間劣化試験にかけた。劣化後のサンプルのフォトルミネセンス量子収率は71%であり、514nmを中心とする発光ピークを有した。FWHMは28nmと測定された。
結論:
この例は、本発明に記載の材料が高温(80℃)に70時間さらされたときに著しい劣化(量子収率の低下、ピーク位置又はFWHMの変化)を示さないことを示す。
例5:
緑色光を発光する例1のシクロヘキサン中の発光性結晶インクを以下の実験に使用した。
0.5gのインクを1.5gのイソボルニルアクリレート(Sartomer)、100mgのデカンジオールアクリレート(Sartomer)、50mgの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン(Sigma Aldrich)と混合した。この混合物をスライドガラス上に塗布し、シクロヘキサンを空気中60℃で5分間乾燥した。その後、第二のスライドガラスを乾燥したインクの上に置き、樹脂混合物を水銀ランプを用いて30秒間UV硬化させた。
最終硬化したフィルムの光学性能は、71%の量子収率、528nmのピーク位置及び31nmのFWHMを示した。
結論:
この結果は、アクリレートモノマーから出発してLC含有ポリマー組成物を得ることができることを明らかに示している。
例6〜11:緑色発光性LCの合成及び異なる固体ポリマー組成物への移送
FAPbBrを例1に記載されるとおり得た。オレンジ色のFAPbBr粉末を、(ラウリルジメチルアンモニオ)アセテート(>95%、Sigma Aldrich)、オレイルアミン(80〜90%、Acros)(FAPbBr:(ラウリルジメチル-アンモニオ)アセテート:オレイルアミン=1:0.1:0.3)及びトルエン(>99.7%、Fluka)に加えた。FAPbBrの最終公称濃度は1wt%であった。次いで、混合物を、周囲条件で200ミクロンのサイズを有するイットリウム安定化ジルコニアビーズを用いて1時間ボールミル粉砕することにより分散させ、緑色発光性を有するインクを生じた。
分析:
例1に示したようにインクのルミネセンス特性を記録した。上記インクのフォトルミネセンス量子収率(PLQY)は88%であり、528nmを中心とする発光ピーク(=ピーク位置、PP)を有した。発光のFWHMは24nmと測定された。
フィルム形成:
次に、緑色発光性インクを異なるポリマー/プレポリマーと混合した。アクリレートについては、開始剤としての1wt%のIrgacure 184をアクリレートと混合した。アクリレート/インク混合物からのトルエンを室温で真空(10−2ミリバール)により蒸発させ、混合物を厚さ100μmで2枚のガラス基材間にコーティングし、UV(Hoenle UVAcube 100、石英フィルタ付きHgランプ、1分間)で硬化させた。スライドガラスをさらなる分析及びフィルムの試験のために除去した。環状オレフィンコポリマーについては、ポリカーボネート(Makrolon OD 2015)、ポリスチレン(Mw=35,000、Sigma Aldrich)、ポリ(9−ビニルカルバゾール)(PVK、平均Mn 25,000〜50,000、Sigma Aldrich)、及びPVK:2−(4−ビフェニリル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(PBD、Sigma Aldrich)混合物(64wt%:36wt%)のフィルムを例1に記載されるように得た。
分析:
表3は、当初得られた状態、及び、80℃及び周囲湿度(すなわち約5%の相対湿度)で20時間劣化させた後のフィルムの光学特性を示す。得られたフィルムの光学特性を、積分球を備えた分光蛍光光度計(Quantaurus Absolute PL量子収率測定システムC1134711, Hamamatsu)を用いて測定した。
Figure 2019526658
結論:
これらの結果は、アクリレート、環状オレフィンコポリマー、ポリカーボネート及びポリスチレンを用いて、本発明に記載のLCが優れた初期特性を示し、そして80℃での加速劣化後に高い光学性能を維持することを示している。PVK及びPVKとPBDとの混合物を用いた比較例は劣った初期光学特性及び顕著により大きな劣化を示し、TVなどにおける用途においてこれらのポリマーを不適切にしている。
例13:
トルエン(>99.5%、純度、Sigma Aldrich)を溶媒として用い、(ラウリルジメチルアンモニオ)アセテート(>95%、Sigma Aldrich)、オレイルアミン(80〜90%、Acros)(FAPbBr:(ラウリルジメチルアンモニオ)アセテート:オレイルアミン=1:0.1:0.3)を使用したこと以外は、例1に記載の手順に従って、FAPbBrを有する緑色発光性結晶インクを調製した。FAPbBrの濃度は1wt%であった。赤色光を発光する発光性結晶はProtesescuら(Nano Lett., 2015, 15, 3692-3696)により記載されるとおりに製造した。得られた固形分の装填量は、350℃まで加熱して、そのようにして溶媒を蒸発させ、配位子を燃焼除去させることによって、赤について0.53wt%であると測定された。得られたナノ結晶配合物の光学特性はHamamatsu Quantaurus C11347-11デバイス(積分球を備え、450nmで励起)を用いて測定し、赤について、90%の量子収率を38nmのFWHMを有する645nmの発光ピーク波長で達成した。このナノ結晶配合物を、トルエン中の環状オレフィンコポリマー溶液(溶媒中の20wt%ポリマー)と混合し、20:1のポリマー:ナノ結晶比とし、続いて、4wt%の配合物中の最終ポリマー含有量までトルエンで希釈した。赤色ポリマー溶液の不活性ループ(窒素)中での噴霧乾燥を使用して、走査型電子顕微鏡により確認して1〜20μmの粒度を示す粉末を得た。赤色粉末は、87%の量子収率、647nmのピーク位置及び38nmのFWHMを示した。
0.6gの緑色インクを、4.0gのイソボルニルアクリレート(SR506D, Sartomer):デカンジオールジアクリレート(SR595, Sartomer)(95:5の質量比)及び40mgのIrgacure 184(Ciba)と混合した。トルエンを室温で真空中(10−2ミリバール)蒸発させた。0.02gの赤色粉末を添加し、スピードミキサーで均質化した。最終混合物を2枚のスライドガラスの間に塗布し、樹脂混合物を水銀ランプを用いて60秒間UV硬化させた。
最終硬化フィルムの光学性能は、量子収率68%、ピーク位置528nm及びFWMH24nmを緑色について、ピーク位置643nm及びFWMH38nmを赤色についてそれぞれ示した。
結論:
この結果は、カプセル化ポリマー内に分散された要素中にLCの1つの画分を含有し、該カプセル化ポリマーがLCの第二の画分を含有するLCポリマー組成物を本発明によって得ることができることを確認する。
例14:
FAPbBrを有する緑色発光性結晶インクを例13に記載の手順に従って調製した。インクを50℃及び130mbarでの蒸発によりおよそ10倍濃縮した。得られた固形分装填物は、350℃まで加熱し、そしてそのようにして溶媒を蒸発させそして配位子を燃焼除去することにより、4.5wt%であると測定された。上記濃縮インクのフォトルミネセンス量子収率(PLQY)は84%であり、525nmを中心とする発光ピークを有した。発光のFWHMは25nmと測定された。次いで、2.8gの濃縮物を、1gのアクリレート(Sartomer SR506D:Sartomer SR595、95wt%:5wt%)及び開始剤としての1wt%のIrgacure 184と混合した。混合物を室温で乾燥したガラス基材上にコーティングし、UV(石英フィルタ付きHoenle UVAcube 100、Hgランプ、1分間)で硬化した。原子間力顕微鏡で測定した膜厚は4.5μmであり、面積当たりのLC重量は0.5g/m2であり、PLQYが80%、PPが533nm、そしてFWHMが25nmであることを示した。このフィルムを通る青色光の漏れは、それを青色のSamsung SUHD TVバックライト(モデルUE48JS8580T)の前に配置することによって測定した。得られたスペクトルを分光計(UPRtek, MK350N)を用いて記録し、1:0.1の緑色ピーク:青色ピークの比を記録した。これは、青色光の大部分が吸収されたことを示している。
結論:
この結果は、本発明によって得られたLCポリマー組成物で、フィルムの面積当たりの特定のLC質量装填量を有するものにより、市販のTVセットの青色光のほとんどの吸収及びこの青色光のより大きな波長を有する別の色への変換が可能であることを確認している。
例15:代替界面活性剤、溶媒を用いた合成
工程(a):ホルムアミジニウム鉛トリブロミド(FAPbBr)を上記のようにして合成した。
工程(b):以下のさらなる実験はすべて、類似のプロセスパラメータを用いてボールミル粉砕によって行った(LC/QD:総界面活性剤比= 2:1、ミリングビーズサイズ=200ミクロン、ミリング時間=60分、インク中のLC/QD濃度=1%、光学的特性化のために0.45μmのPTFEシリンジフィルタでろ過、光学特性化は例1と同一)。
Figure 2019526658
上記の懸濁液も、先の実施例に説明したように、固体ポリマー組成物中への組み込みに適している。
結論:
これらの例は、異なる界面活性剤クラス及び溶媒を用いた本発明の有効性を示している。

Claims (24)

  1. (i)式(I)
    [M (I)
    (上式中、カチオンAは有機カチオンであり、カチオンMは金属カチオンであり、そしてカチオンMは、もし存在する場合にはアルカリ金属カチオンであり、そして
    は、アンモニウム、ホルムアミジニウム、グアニジニウム、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、プロトン化チオ尿素からなる群より選ばれる1種以上のカチオンを表し、
    は、Cs、Rb、K、Na、Liから選ばれる1種以上のアルカリ金属を表し、
    は、Ge、Sn、Pb、Sb及びBiからなる群より選ばれる1種以上の金属を表し、
    Xは、塩化物、臭化物、ヨウ化物、シアン化物、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群より選ばれる1種以上のアニオンを表し、
    aは1〜4を表し、
    bは1〜2を表し、
    cは3〜9を表す)
    の化合物から選ばれる、3〜500nmのサイズの発光性結晶、及び、
    (ii)非イオン性、アニオン性、カチオン性及び双性イオン性界面活性剤からなる群より選ばれる界面活性剤、好ましくは双性イオン性界面活性剤、及び、
    (iii)アクリレートポリマー、スチレンポリマー、シリコーンポリマー、カーボネートポリマー及び環状オレフィンコポリマーからなる群より選ばれる固化/硬化(hardened/cured)ポリマー、好ましくはアクリレート、
    を含む、固体ポリマー組成物。
  2. ・発光性結晶:マトリックス(ポリマー+界面活性剤)の質量比は0.00001〜0.2の範囲にあり、及び/又は、
    ・界面活性剤:発光性結晶の質量比は100〜0.01の範囲にある、請求項1記載の固体ポリマー組成物。
  3. (i)前記発光性結晶(I)はFAPb(式中、FAはホルムアミジニウムを表す)からなる群より選ばれ、
    (ii)前記界面活性剤は双性イオン性界面活性剤を含み、そして、
    (iii)前記ポリマーはアクリレートからなる群より選ばれる、請求項1又は2記載の固体ポリマー組成物。
  4. ・請求項1〜3のいずれか1項記載の第一の固体ポリマー組成物を含む第一の要素(101)、
    ここで、前記第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(111)は、第一の波長よりも短い波長を有する光による励起に応答して第一の波長の光を発光する、及び、
    ・前記第一の要素(101)を包囲するカプセル化物(103)、
    ここで、前記カプセル化物(103)はカプセル化ポリマー又は無機マトリックスを含み、そして
    好ましくは、前記第一の固体ポリマー組成物のポリマーはカプセル化ポリマー(103)又は無機マトリックスに溶解可能でなく、その逆もまた同様である、
    を含む、発光性部品。
  5. ・請求項1〜3のいずれか1項記載の第二の固体ポリマー組成物を含む第二の要素(102)を含み、
    ここで、前記第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶(121)は、
    ・第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(111)とは化学組成が異なり及び/又はサイズが異なり、
    ・第一及び第二の波長の各々より短い波長を有する光による励起に応答して、第一の波長とは異なる第二の波長の光を発光し、
    前記カプセル化物(103)は第二の要素(102)を包囲し、そして、
    好ましくは、前記第二の固体ポリマー組成物のポリマーはカプセル化ポリマー(103)又は無機マトリックスに溶解可能でなく、その逆もまた同様である、請求項4記載の発光性部品。
  6. ・N(N≧1)個の追加の要素(nf)を含み、
    ここで、追加の要素(nf)の各々は請求項1〜3のいずれか1項記載の追加の固体ポリマー組成物を含み、前記追加の固体ポリマー組成物の発光性結晶(n1f)は
    ・第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(111)、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶(121)、及び、N−1の他の固体ポリマー組成物のいずれの発光性結晶(n1f)とも化学組成が異なり及び/又はサイズが異なり、
    ・追加の波長よりも短い波長を有する光による励起に応答して、前記追加の波長の光を発光し、該追加の波長は第一の波長と異なり、第二の波長と異なり、そしてN−1の他の追加の波長のいずれとも異なり、
    好ましくは、Nは3〜28であり、そして
    好ましくは、追加の固体ポリマー組成物のポリマー(n2f)はカプセル化ポリマー(103)又は無機マトリックスに溶解可能でなく、その逆もまた同様である、請求項5記載の発光性部品。
  7. 第一の要素(101)も、第二の要素(102)も、存在する場合には、いずれの追加の要素も、カプセル化物(103)内で間隔を空けて配置されており、
    好ましくは、第一の固体ポリマー組成物のポリマーも、第二の固体ポリマー組成物のポリマーも、存在する場合には、いずれの追加の固体ポリマー組成物のポリマーも、同一である、請求項5又は6記載の発光性部品。
  8. 前記カプセル化ポリマーは、アクリレートポリマー、カーボネートポリマー、スルホンポリマー、エポキシポリマー、ビニルポリマー、ウレタンポリマー、エステルポリマー、スチレンポリマー、シリコーンポリマー、オレフィンポリマー及び環状オレフィンコポリマー、好ましくはシリコーン、環状オレフィンコポリマー、アクリレート、エポキシ及びハロゲン化ビニルポリマーのリストから選ばれるポリマーであり、そして、
    好ましくは、前記カプセル化ポリマーは水蒸気透過度が5gmm m−2−1未満である、請求項4〜7のいずれかに記載の発光性部品。
  9. 前記カプセル化物(103)は請求項1〜3のいずれか1項記載の式(I)による発光性結晶を含む、請求項4〜8のいずれか1項記載の発光性部品。
  10. 前記カプセル化物(103)に含まれる発光性結晶(133)は、第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(111)とは化学組成及び/又はサイズが異なり、第一の波長よりも短い波長を有する光による励起に応答して第一の波長とは異なる波長の光を発光し、
    好ましくは、前記カプセル化物(103)に含まれる発光性結晶(133)は、さらに、第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶(121)及び/又は存在するならば追加の固体ポリマーの発光性結晶(n1f)とは化学組成及び/又はサイズが異なり、そして第一、第二及び/又は追加の波長の各々よりも短い波長を有する光による励起に応答して、第二及び/又は追加の波長とは異なる波長の光を発光する、請求項9記載の発光性部品。
  11. 各々0.1g m-2-1未満の水蒸気透過速度を有する1つ以上のバリアフィルムを含み、
    好ましくは、各バリアフィルムの材料は、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、高密度ポリエチレン、金属酸化物、SiO、Siからなる群より選ばれ、場合により有機/無機多層の形態である、請求項4〜10のいずれか1項記載の発光性部品。
  12. 請求項1〜3のいずれか1項記載の第一の固体ポリマー組成物を含む第一のフィルムを含み、前記第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(211)は、第一の波長よりも短い波長を有する光による励起に応答して第一の波長を有する光、特に緑色光又は赤色光を発光する、発光性部品。
  13. 前記第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(211)は、より短い波長を有する光による励起に応答して赤色光を発光し、
    請求項1〜3のいずれか1項記載の第二の固体ポリマー組成物を含む第二のフィルム(202)を含み、前記第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶(221)は、より短い波長を有する光による励起に応答して緑色光を発光する、請求項12記載の発光部品。
  14. 前記第一のフィルム(201)の厚さは3μm〜500μmであり、
    前記第二のフィルム(202)の厚さは30μm〜500μmである、請求項13記載の発光性部品。
  15. フィルムの面積当たりの発光性結晶質量は0.05g/m〜3.0g/m、好ましくは0.2g/m〜1.5g/m、最も好ましくは0.25g/m〜0.7g/mである、請求項12又は13記載の発光性部品。
  16. 各々0.1gm−2−1未満の水蒸気透過速度を有する1つ以上のバリアフィルムを含み、好ましくは、各バリアフィルムの材料は、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、高密度ポリエチレン、金属酸化物、SiO、Siからなる群より選ばれ、場合により有機/無機多層の形態である、請求項12〜14のいずれか1項記載の発光性部品。
  17. 基材(203)を含み、
    第一のフィルム(201)は基材(203)によって支持されており、
    第二のフィルム(202)は基材(203)によって支持されており、
    特に、基材(203)は有機基材(203)又は無機基材(203)のいずれかでありそして不透明でなく、好ましくは、基材(203)はポリマーを含み、非常に好ましくは、基材(203)は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)のリストから選ばれるポリマーを含み又はからなる、請求項13〜0のいずれか1項記載の発光性部品。
  18. 基材(203)は第一のフィルム(201)と第二のフィルム(202)との間に配置されており、
    好ましくは、第一のフィルム(201)はバリアフィルムの第一と基材(203)との間に配置され、第二のフィルム(202)はバリアフィルムの第二と基材(203)との間に配置されている。請求項17記載の発光性部品。
  19. 第一のフィルム及び第二のフィルム(201, 202)の一方は基材(203)と第一のフィルム及び第二のフィルム(202, 201)の他方との間に配置されており、
    好ましくは、第一のフィルム及び第二のフィルム(201, 202)は基材(203)とバリアフィルムとの間に配置されている、請求項17記載の発光性部品。
  20. 第一のフィルム(201)及び第二のフィルム(202)は基材(203)の共通表面(TS, BS)上に配置されており、
    第一のフィルム(201)及び第二のフィルム(202)は、間隔を空けて又は隣接して配置されており、そして
    好ましくは、第一フィルム(201)及び第二のフィルム(202)は基材(203)とバリアフィルムとの間に配置されている、請求項17記載の発光性部品。
  21. 第一の固体ポリマー組成物の複数の第一のフィルム(201)、
    第二の固体ポリマー組成物の複数の第二のフィルム(202)、
    を含み、前記複数の第一のフィルム(201)及び複数の第二のフィルム(202)は基材(203)の共通表面(TS, BS)上に配置されており、
    好ましくは、前記複数の第一のフィルム(201)及び前記複数の第二のフィルム(202)は、基材(203)とバリアフィルムとの間に配置されている、請求項20記載の発光性部品。
  22. 前記複数の第一のフィルム(201)及び複数の第二のフィルム(202)は基材(203)の共通表面(TS, BS)上に交互に、間隔を空けた配置又は隣接配置のうちの1つで配置されている、請求項21記載の発光性部品。
  23. 第一の固体ポリマー組成物の発光性結晶(111, 211)も、存在する場合には第二の固体ポリマー組成物の発光性結晶(121, 221)も、存在する場合には追加の固体ポリマー組成物のいずれの発光性結晶(n1f)も、独立して3nm〜100nmのサイズである、請求項4〜22のいずれか1項記載の発光性部品。
  24. ・請求項4〜23のいずれか1項記載の発光性部品、
    ・青色光を発光するための光源(5)
    を含む、発光デバイスであって、
    前記光源は前記発光性部品を励起するように配置されており、及び/又は、
    前記発光デバイスは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)又は発光ダイオード(LED)のうちの1つである、発光デバイス。
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