JP2020040847A5

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Publication number: JP2020040847A5
Application number: JP2018167238A
Authority: JP
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2038-09-06

Description

近年、図１に示す様に、ＱＤフィルムを用いずにＱＤパターニングを波長変換層として用いるタイプのディスプレイ（偏光板は不図示）の開発が進められている。図１に示すタイプのディスプレイでは、光源である青色ＬＥＤ１からの青色光を白色光に変換せずに、ＱＤパターニング（７、８）を用いて青色光から赤色光あるいは青色光から緑色光に直接変換する。ＱＤパターニング（７、８）は、樹脂中に分散された半導体ナノ粒子をパターニングすることによって形成され、厚みはディスプレイの構造上の制限から５μｍ〜１０μｍ程度となる。なお、青色については、光源である青色ＬＥＤ１からの青色光を、拡散剤を含む拡散層９を透過させたものが利用される。

−コア−
半導体ナノ粒子の粒径は特に限定されるものではないが、例えば、１ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍであることがより好ましい。
半導体ナノ粒子においてコアは、少なくともＩｎおよびＰを含むものであればよい。コアに含まれる他の元素としては、例えば、ＺｎやＳ、Ｇａ、ハロゲン等が挙げられる。
本発明の実施形態に係る半導体ナノ粒子のコアは、コアの平均粒径が１ｎｍ〜５ｎｍ程度であることが好ましい。半導体ナノ粒子のコアの平均粒径が１ｎｍ〜３ｎｍ程度であると、波長が４５０ｎｍの励起光を、発光ピーク波長が５００ｎｍ〜５５０ｎｍの光（緑色）に変換することができる。また、半導体ナノ粒子のコアの平均粒径が３ｎｍ〜５ｎｍ程度であると、波長が４５０ｎｍの励起光を、発光ピーク波長が６００ｎｍ〜６５０ｎｍの光（赤色）に変換することができる。
また、本発明の実施形態に係る半導体ナノ粒子、ならびに半導体ナノ粒子のコアの平均粒径は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察される粒子画像において、１０個以上の粒子の粒径を面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）で算出することにより測定することができる。
当該半導体ナノ粒子のコアには後述するシェルが形成されていることが好ましい。

また、半導体ナノ粒子の光学特性は蛍光量子効率測定システム（大塚電子製、ＱＥ−２１００）を用いて測定できる。得られた半導体ナノ粒子を分散媒に分散させ、励起光を当て発光スペクトルを得る。ここで得られた発光スペクトルより再励起されて蛍光発光した分の再励起蛍光発光スペクトルを除いた再励起補正後の発光スペクトルより蛍光量子効率（ＱＹ）と半値幅（ＦＷＨＭ）を算出する。分散媒は例えばノルマルヘキサンやオクタデセンが挙げられる。

本発明の実施の形態としては以下の（１）から（１４）を挙げることができる。
（１）少なくともＩｎおよびＰを含むコアと、１層以上のシェルと、を有する半導体ナノ粒子であって、
前記シェルの少なくとも１層がＺｎＳｅＴｅ（但し、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｔｅ）＝０．０３〜０．５０である）であり、
前記半導体ナノ粒子を分散媒中に分散させて無機質量で１ｍｇ／ｍＬの分散液にしたとき、４５０ｎｍの光に対して光路長１ｃｍでの吸光度が０．９以上である、半導体ナノ粒子。
（２）前記ＺｎＳｅＴｅに含まれるＳｅとＴｅの物質量が、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｔｅ）＝０．０５〜０．５０の範囲であり、前記吸光度が１．０以上である、上記（１）に記載の半導体ナノ粒子。
（３）少なくともＩｎおよびＰを含むコアと、１層以上のシェルと、を有する半導体ナノ粒子であって、
前記シェルの少なくとも１層がＺｎＳＴｅ（但し、Ｔｅ／（Ｓ＋Ｔｅ）＝０．０２〜０．６０である）であり、
前記半導体ナノ粒子を分散媒中に分散させて無機質量で１ｍｇ／ｍＬの分散液にしたとき、４５０ｎｍの光に対して光路長１ｃｍでの吸光度が０．９以上である、半導体ナノ粒子。
（４）前記ＺｎＳＴｅに含まれるＳとＴｅの物質量が、Ｔｅ／（Ｓ＋Ｔｅ）＝０．０５〜０．６０の範囲であり、前記吸光度が１．０以上である、上記（３）に記載の半導体ナノ粒子。
（５）少なくともＩｎおよびＰを含むコアと、１層以上のシェルと、を有する半導体ナノ粒子であって、
前記シェルの少なくとも１層がＺｎＳｅＳＴｅ（但し、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｓ＋Ｔｅ）＝０．０５〜０．５０であり、かつＳｅ＞０、Ｓ＞０）であり、
前記半導体ナノ粒子を分散媒中に散させて無機質量で１ｍｇ／ｍＬの分散液にしたとき、４５０ｎｍの光に対して光路長１ｃｍでの吸光度が０．９以上である、半導体ナノ粒子。
（６）前記ＺｎＳｅＳＴｅに含まれるＳｅ、ＳおよびＴｅの物質量が、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｓ＋Ｔｅ）＝０．１０〜０．５０、かつＳｅ＞０、Ｓ＞０の範囲であり、前記吸光度が１．０以上である、上記（５）に記載の半導体ナノ粒子。
（７）前記半導体ナノ粒子の、前記ＺｎＸＴｅ（但し、前記Ｘは、Ｓｅ、Ｓ、またはＳｅおよびＳである）からなるシェルの厚みが１．５ｎｍ以上である、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（８）前記半導体ナノ粒子の、前記ＺｎＸＴｅ（但し、前記Ｘは、Ｓｅ、Ｓ、またはＳｅおよびＳである）からなるシェルは、前記ＺｎＸＴｅ中のＴｅの含有率がシェルの外側へ向かって少なくなるように勾配を持つ、上記（１）〜上記（７）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（９）前記半導体ナノ粒子の前記シェルが２層以上であり、最外層がＺｎＳである、上記（１）〜上記（８）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（１０）前記半導体ナノ粒子の前記シェルが２層以上であり、最外層が酸化物である、上記（１）〜上記（８）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（１１）前記半導体ナノ粒子の蛍光量子効率が７０％以上である、上記（１）〜上記（１０）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（１２）前記半導体ナノ粒子の蛍光半値幅が４２ｎｍ以下である、上記（１）〜上記（１１）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（１３）前記半導体ナノ粒子を大気中で１８０℃５時間加熱した時、加熱前の蛍光量子効率と加熱後の蛍光量子効率の変化率が１０％以下である上記（１）〜上記（１２）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
（１４）前記半導体ナノ粒子のＣｄ含有率が１００ｐｐｍ以下である、上記（１）〜上記（１３）のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。

＜評価＞
精製した半導体ナノ粒子について、以下のようにして、吸光度、蛍光量子効率、加熱処理前後の蛍光量子効率の変化率、組成を評価した。評価結果を上記表１に示す。
−吸光度−
熱重量分析により、半導体ナノ粒子ヘキサン溶液の無機分濃度を求めた。１℃／ｍｉｎで５５０℃まで昇温し、１０分間保持後の残差を半導体ナノ粒子ヘキサン溶液中のナノ粒子の無機質量とした。この値をもとに、濃度を１ｇ／ｍＬに調整した。この溶液を光路長１ｃｍの光学セルに入れ、可視紫外分光光度計により測定した４５０ｎｍでの吸光度をＯＤ_４５０とした。
−蛍光量子効率−
光学特性は前述したとおり、量子効率測定システムを用いて測定した。この時、励起光は４５０ｎｍの単一波長とした。
−加熱処理前後の蛍光量子効率の変化率−
耐熱性は前述した方法で評価した。
−組成−
組成分析は蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて測定した。

Claims

少なくともＩｎおよびＰを含むコアと、１層以上のシェルと、を有する半導体ナノ粒子であって、
前記シェルの少なくとも１層がＺｎＳｅＴｅ（但し、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｔｅ）＝０．０３〜０．５０である）であり、
前記半導体ナノ粒子を分散媒中に分散させて無機質量で１ｍｇ／ｍＬの分散液にしたとき、４５０ｎｍの光に対して光路長１ｃｍでの吸光度が０．９以上である、半導体ナノ粒子。
前記ＺｎＳｅＴｅに含まれるＳｅとＴｅの物質量が、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｔｅ）＝０．０５〜０．５０の範囲であり、前記吸光度が１．０以上である、請求項１に記載の半導体ナノ粒子。
少なくともＩｎおよびＰを含むコアと、１層以上のシェルと、を有する半導体ナノ粒子であって、
前記シェルの少なくとも１層がＺｎＳＴｅ（但し、Ｔｅ／（Ｓ＋Ｔｅ）＝０．０２〜０．６０である）であり、
前記半導体ナノ粒子を分散媒中に分散させて無機質量で１ｍｇ／ｍＬの分散液にしたとき、４５０ｎｍの光に対して光路長１ｃｍでの吸光度が０．９以上である、半導体ナノ粒子。
前記ＺｎＳＴｅに含まれるＳとＴｅの物質量が、Ｔｅ／（Ｓ＋Ｔｅ）＝０．０５〜０．６０の範囲であり、前記吸光度が１．０以上である、請求項３に記載の半導体ナノ粒子。
少なくともＩｎおよびＰを含むコアと、１層以上のシェルと、を有する半導体ナノ粒子であって、
前記シェルの少なくとも１層がＺｎＳｅＳＴｅ（但し、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｓ＋Ｔｅ）＝０．０５〜０．５０であり、かつＳｅ＞０、Ｓ＞０）であり、
前記半導体ナノ粒子を分散媒中に散させて無機質量で１ｍｇ／ｍＬの分散液にしたとき、４５０ｎｍの光に対して光路長１ｃｍでの吸光度が０．９以上である、半導体ナノ粒子。
前記ＺｎＳｅＳＴｅに含まれるＳｅ、ＳおよびＴｅの物質量が、Ｔｅ／（Ｓｅ＋Ｓ＋Ｔｅ）＝０．１０〜０．５０、かつＳｅ＞０、Ｓ＞０の範囲であり、前記吸光度が１．０以上である、請求項５に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子の、前記ＺｎＸＴｅ（但し、前記Ｘは、Ｓｅ、Ｓ、またはＳｅおよびＳである）からなるシェルの厚みが１．５ｎｍ以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子の、前記ＺｎＸＴｅ（但し、前記Ｘは、Ｓｅ、Ｓ、またはＳｅおよびＳである）からなるシェルは、前記ＺｎＸＴｅ中のＴｅの含有率がシェルの外側へ向かって少なくなるように勾配を持つ請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子の前記シェルが２層以上であり、最外層がＺｎＳである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子の前記シェルが２層以上であり、最外層が酸化物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子の蛍光量子効率が７０％以上である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子の蛍光半値幅が４２ｎｍ以下である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子を大気中で１８０℃５時間加熱した時、加熱前の蛍光量子効率と加熱後の蛍光量子効率の変化率が１０％以下である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。
前記半導体ナノ粒子のＣｄ含有率が１００ｐｐｍ以下である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体ナノ粒子。