JP2023521844A - 狭帯域発光蛍光体材料を用いたインク組成物およびフィルム - Google Patents

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Abstract

インク組成物が提供される。組成物は、バインダー材料と、組成物全体にわたって均一に分散されている少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体と、を含み、狭帯域発光蛍光体が約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される。色変換フィルムおよびデバイスもまた提供される。【選択図】図3

Description

関連出願の相互参照
本出願は通常の特許出願であり、2020年4月14日に出願された「GREEN-EMITTING PHOSPHORS AND DEVICES THEREOF」と題する米国仮特許出願番号第63/009,800号;2020年5月20日に出願された「INK FORMUATIONS WITH NARROW BAND EMISSION PHOSPHOR MATERIALS」と題する米国仮特許出願番号第63/027,672号;2020年7月31日に出願された「INK FORMULATIONS WITH NARROW BAND EMISSION PHOSPHOR MATERIALS」と題する米国仮特許出願番号63/059,709号;および2020年9月1日に出願された「GREEN-EMITTING PHOSPHORS AND DEVICES THEREOF」と題する米国仮特許出願番号第63/073,391号に対する優先権を主張する。これらの仮特許出願のそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
本明細書に説明されている主題は、一般には蛍光体のための、より詳細には照明およびディスプレイ用途の色変換フィルムまたは色層を形成するためのインク配合物に関する。
狭帯域発光蛍光体材料により、LEDをベースとした照明およびディスプレイでの高品質の色調が達成されている。次世代ディスプレイは、非常に低い駆動電流で人間が可視化できる光を生成可能であり、10,000μmの有効領域を有するミニLEDおよびマイクロLEDを組み込むことができる。ミニLEDは、約100μm~約0.7mmのサイズを有するLEDである。マイクロLEDについては、ディスプレイは自発光式であってもよく、または小型化され、100μmより小さいLEDが配列されているバックライト照明を含んでもよい。
ミニLEDおよびマイクロLED技術の能力を最大限引き出すことを可能とするために、μmサイズの小型化されたLED素子上に蛍光体材料を塗布する新規方法が開発される必要がある。小さなサイズのLEDを含むLEDを作成するため、蛍光体材料のインクジェット印刷などのコーティングおよび印刷フィルム、スピンコーティングやスロットダイコーティングが現在開発途中である。
インクジェット印刷可能なインクは、量子ドットを使用して作成されている。量子ドット材料は、強い吸収係数を有するナノメートルの粒径を含む。量子ドットの課題は、量子効率(QE)が低く、熱安定性が不十分であるという点であり、これらの点が実践的適用を著しく制限してしまう。
蛍光体は量子ドット材料よりも向上した特性を有する。小さなサイズのLEDで使用するための蛍光体は、これに対応して小さなサイズである必要がある。印刷組成物およびコーティング組成物には安定した分散状態が必要であり、一般的な有機溶媒を用いた蛍光体材料は、その後のコーティングプロセスや印刷プロセスにとって望ましくない沈降または相分離を生成する可能性がある。また、小さな粒径の蛍光体材料は、一般的に使用される溶媒と混合した場合に凝集する傾向があり、そのためこうした蛍光体材料はインク組成物またはインク配合物に不適となってしまう。
一態様では、インク組成物が提供される。組成物は、バインダー材料と、組成物全体にわたって均一に分散されている少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体と、を含む。狭帯域発光蛍光体は、約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
さらなる態様では、フィルムが提供される。フィルムは、バインダーマトリクス内に分散される少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体を含む。狭帯域発光蛍光体は、約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
さらなる態様では、ブラックマトリクスおよびデバイスが提供される。
本開示のこうした特徴、態様、および利点、ならびに本開示の他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことでよりよく理解されるであろう。添付の図面では、図面全体を通して同様の符号が同様の部分を表す。
本開示の一実施形態による、マトリクスデバイスの概略的な断面図である。
本開示の一実施形態による、マトリクスデバイスの平面図である。
本開示の一実施形態による、照明装置の概略的な断面図である。
本開示の一実施形態による、照明装置の概略的な断面図である。
本開示の一実施形態による、照明装置の概略的な断面図である。
本開示の一実施形態による、バックライト装置の概略的な透視図である。
本開示の一実施形態による、エッジライト型構成を備えた液晶ディスプレイ(LCD)を示す。
本開示の一実施形態による、ダイレクトライト型構成を備えた液晶ディスプレイ(LCD)を示す。
本開示の一実施形態による、エッジライト型構成を備えた液晶ディスプレイ(LCD)を示す。
特段指示しない限り、本明細書で提供された図面は、本開示の実施形態の特徴を示すことを意図している。これらの特徴は、本開示の1つ以上の実施形態を含む広範なシステムで適用可能であると考えられている。したがって、図面は、本明細書に開示されている実施形態の実践に必要とされる、当業者に既知の従来の特徴全てを含むことを意図していない。
以下の明細書および特許請求の範囲では、以下の意味を有すると定義されるいくつかの用語を参照する。
単数形である「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「その(the)」は、文脈で明確に記述されない限り、複数への言及を含む。本明細書で使用される場合、用語「または」は排他的であることを意図しているわけではなく、存在する参照された構成要素のうち少なくとも1つを指し、文脈で明確に記述されない限り、参照された構成要素の組合せが存在する可能性がある場合を含む。
明細書および特許請求の範囲の全体を通して本明細書で使用される場合、近似する値を表す文言は、関係する基本的機能の変化が生じることなく、許容される程度に変更することができる任意の量的表現を変更するために適用されてもよい。したがって、例えば「約」、「実質的に」および「およそ」などの用語により変更された値は、明記された正確な値に限定されるべきではない。少なくともいくつかの例では、近似する値を表す文言は、値を測定する機器の精度に対応し得る。ここで、さらには明細書および特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限界は結合および/または交換されてもよく、特段文脈や文言が指示しない限り、こうした範囲は特定され、中に含まれた部分範囲全てを含有する。
任意選択では「任意の」または「任意には」は、後に説明される事象または状況が発生した場合、もしくはこれらが発生しない場合、または識別された材料が存在する場合、または存在しない場合を意味し、かつこの説明は、事象や状況が発生する場合またはこうした材料が存在する場合の例や、事象や状況が発生しない場合、またはこうした材料も存在しない場合の例を含むことを意味する。
式中の角括弧は、要素のうち少なくとも1つが蛍光体組成物中に存在し、これらのうち2つ以上のいずれかの組合せが存在し得ることを示している。例えば、式[Ca,Sr,Ba]MgSi:Eu2+、Mn2+は、少なくとも1つのCa、Sr、もしくはBa、またはCa、Sr、もしくはBaのうち2つ以上のいずれかの組合せを包含する。例としては、CaMgSi:Eu2+、Mn2+;SrMgSi:Eu2+.Mn2+;またはBaMgSi:Eu2+、Mn2+が挙げられる。コロン「:」の後ろに活性剤を伴う式は、活性剤を蛍光体組成物にドープすることを示している。コロン「:」の後ろの「、」により分離されている2つ以上の活性剤を示している式は、いずれか一方の活性剤または両方の活性剤を蛍光体組成物にドープすることを示している。例えば、式[Ca,Sr,Ba]MgSi:Eu2+、Mn2+は、[Ca,Sr,Ba]MgSi:Eu2+、[Ca,Sr,Ba]MgSi:Mn2+、または[Ca,Sr,Ba]MgSi:Eu2+およびMn2+を包含する。
一態様では、インク組成物が提供される。組成物は、バインダー材料と、組成物全体にわたって均一に分散されている少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体と、を含む。狭帯域発光蛍光体は、約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
インク組成物または配合物は溶液であり、インクジェット印刷、スロットダイコーティング、またはスピンコーティングなどにより、インク組成物をコーティングまたは印刷することで変換フィルムを調製するために使用されてもよい。一実施形態では、フィルムはLED上、ミニLED上、OLED上またはマイクロLED上に積層または印刷されてもよい。変換フィルムは、青色LEDなどの光源の波長を別の波長に変換する。
液体インク配合物は、バインダー材料と蛍光体粒子と、任意には液体媒質とを組み合わせることで調製されてもよい。一実施形態では、液体ワニスが形成される。
組成物は狭帯域発光蛍光体を含む。狭帯域発光蛍光体材料により、高品質の色調の照明およびディスプレイが達成されている。インク配合物中に使用するための蛍光体は、小さな粒径の狭帯域赤色発光蛍光体および狭帯域緑色発光蛍光体を含む。これらは色変換を向上させる。一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、狭帯域赤色発光蛍光体と狭帯域緑色発光蛍光体との組合せを含む。
狭帯域発光蛍光体は、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料ベースの赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物であってもよい。
緑色発光蛍光体は、近紫外線または青色領域(約400nm~約470nmの波長範囲)で放射線を吸収し、約510nm~約550nm、特に約520nm~約535nmの波長範囲中心に存在する発光ピークを有する狭い領域で発光する。
一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は緑色発光U6+含有蛍光体またはMn2+蛍光体であってもよい。緑色発光U6+含有蛍光体は、蛍光体化合物のホスト内にU6+を含有してもよく、または活性化イオンであるU6+を活性化もしくはドープしてもよい。いくつかの実施形態では、Mn2+、Mn4+、Ce3+、Sn2+、Bi3+、Sb3+、Cr3+、Tb3+、Pr3+、Eu3+、Eu2+、Ti4+、In、Tl、Dy3+およびPb2+などの追加の活性化イオンが存在してもよい。
一実施形態では、U6+含有蛍光体は(UO2+基を有する。Mn2+基および(UO2+蛍光体は、インク組成物での溶解性に関わるMn2+および(UO2+基の周りの配位子を有する。好適な(UO2+組成物の例としては、酢酸ウラニル、ウラニルアセチルアセトナート、酢酸ウラニルアンモニウム、酢酸ウラニルナトリウムマグネシウム、安息香酸ウラニル、酢酸ウラニルマグネシウム、ナフテン酸ウラニル、シュウ酸ウラニル、硫酸ウラニル、酢酸ウラニル亜鉛、および酢酸ウラニルナトリウム亜鉛が挙げられる。好適なMn2+化合物の例としては、((CHN)MnX(この場合、X=BrまたはClである);MEA(MnX(この場合、X=BrまたはClであり、MEA=((CHN(CN)NHである);(OPPhMnBr(この場合、Ph=フェニルである);(OP(NMeMnX(この場合、X=ClまたはBr、Me=メチルである);(OPPh(NMeMnX(この場合、X=ClまたはBr、Ph=フェニルであり、Me=メチルである);DPEPOMnX(この場合、X=Cl、BrまたはIおよびDPEPO=ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)-フェニル]エーテル-オキシド;DBFDPOMnX(この場合、X=ClまたはBrおよびDBFDPO=4.6-ビス(ジフェニルホスホリル)ジベンゾフランである);C1122MnCl;C10NMnBr;ならびにAMnX(この場合、X=Br、ClまたはIであり、X=Brの場合には、A=Et4N、PrN、BzBuN、PhMeN、PhP、MePhP、EtPhP、BzMeN、K(クリプト-222)、PrMeN、MePPhBr、PrMeNBr、P14、PP14、C10Br、C1016N、Btz、BnPPh、Cmim(n=1、2、3)、K(ジベンゾ-18-クラウン-6)、BnMeN、BnEtN、Bn(CN)、C14N、CN、C10Nであり、X=Clの場合には、A=EtN、PrN、BzBuN、PhMeN、PhP、EtPhP、BzMeN、(PPhN、Btz、BnPPh、Cmim(n=1、2、3)、K(ジベンゾ-18-クラウン-6)、CNH10であり、X=1の場合には、A=Et4N、PrN、PhMeN、BzMeN、C10Nであり、この場合、Bz=ベンゾイル、Bn=ベンジル、Pr=プロピル、Me=メチル、Et=エチル、Bu=ブチル、Btz=ベンゾチアゾール、Cnmim=n-アルキル-メチルイミダゾリウムおよびPh=フェニルである。
一実施形態では、緑色U6+含有蛍光体は、例えば[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][P,V]O:U6+;Ba2-x[Sr,Ca,Mg][P1-y,V:U6+;(この場合、0≦x≦2,0≦y≦1、かつy=0の場合、x≠0である);[Ba,Sr,Ca,Mg][P,V]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][P,V]13:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][P,V]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][P,V]26:U6+;Ba3-x[Sr,Ca,Mg]x[P1-y,V:U6+;(この場合、0≦x≦3,0≦y≦1,かつy=0の場合、x≠0である);A[Ba,Sr,Ca,Mg][P,V]:U6+;A[Ba,Sr,Ca,Mg][P,V]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][P,V]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][P,V]O:U6+;および[Ba,Sr,Ca,Mg]10[P,V]25:U6+といったU6+ドープされたリン酸塩-バナジン酸塩蛍光体、例えば[Ba,Sr,Ca,Mg]X:U6+;A[Ba,Sr,Ca,Mg]X:U6+;および[Ba,Sr,Ca,Mg]:U6+といったU6+ドープされたハロゲン化物蛍光体、例えば[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]OX:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][P,V]OX:U6+;Ba5-n[Sr,Ca,Mg][P1-m,V12X:U6+;(この場合、0≦n≦5,0≦m≦1,かつm=0の場合、n≠0かつX=Fである);[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]X:U6+;および[Ba,Sr,Ca,Mg][Si,Ge]OX:U6+といった、U6+ドープされたオキシハロゲン化物蛍光体、例えば、[Ba,Sr,Ca,Mg][Si,Ge]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][Si,Ge]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][Si,Ge]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][Si,Ge]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][Si,Ge]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][Si,Ge]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][Si,Ge]16:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In][Si,Ge]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg]11[B,Al,Ga,In][Si,Ge]22:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]10[Si,Ge]O20:U6+;および[Ba,Sr,Ca,Mg]6.5[B,Al,Ga,In]11[Si,Ge]33:U6+といった、U6+ドープされたシリカ-ゲルマニウム酸塩蛍光体、ならびにBa,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]10:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg]12[B,Al,Ga,In]1433:U6+;A[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg]O:U6+;[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In,Sc]:U6+;A[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]10:U6+;およびA[Ba,Sr,Ca,Mg][B,Al,Ga,In]:U6+といった、U6+ドープされたアルカリ金属酸化物蛍光体であってもよく、この場合、AはLi、Na、K、Rb、Csまたはこれらの組合せであり、XはF、Cl、Brまたはこれらの組合せである。
別の実施形態では、U6+含有蛍光体はAUSiO(この場合、AはCs、Rbまたはこれらの組合せである);A(UO)Si(この場合、AはCs、Rbまたはこれらの組合せである);AMnU11(この場合、AはK、Rb、またはこれらの組合せである);KMU12(この場合、MはCa、Sr、またはこれらの組合せである);MUO(この場合、MはCa、Sr、またはこれらの組合せである);Na5-xUO(この場合、MはCa、Sr、Nd、またはこれらの組合せであり、0≦x≦3である);LUO(この場合、LはCa、Mn、Fe、またはこれらの組合せである);NaMU30(この場合、MはAl、Ga、Ti、V、Cr、Fe、またはこれらの組合せである);BaMUO(この場合、MはCu、Ni、Zn、またはこれらの組合せである);Na(UO(Si-2HO(この場合、AはK、Rb、またはこれらの組合せである);A(U)Ge(この場合、AはRb、Cs、またはこれらの組合せである);Ba(UO)(TO(この場合、TはP、As、またはこれらの組合せである);K24;NaUO;NiU;KUO;Li3.2Mn1.822;K(KF)USi0;Na(UO(Si;CsMn22;BaK12;BaNa0.381.17;Na3.13Mg1.4330;Na2.5Mn1.7530;K24;KUOCl;A(UO)OCl(この場合、AはRb、Cs、Na、またはこれらの組合せである);NaRb(UOSi1233;CsK(UOSi12;CsU(UO(Ge-3HO;CsK(UO)Si12;Cs(UO(PO)O;Cs(UO(PO;CsUOCl;Ba(UO(HPO(PO;Ba(UO)F(PO);Na(UO(UO)Si16;CaO:U;SrMoO:U;BaSO:U;MgO:U;LiMgWO:U;LiWO:U;LiMgSb13:U;LiNbO:U;LiSbO:U;LiSnO:U;LiScO:U;LiNbO:U;LiSbO:U;NaSbO:U;YWO12:U;[Ca,Cd,Mg]WO:U(この場合、MはCa、Sr、Cd、Mg、またはこれらの組合せである);LiWO:U;LiPO:U;CaMgWO:U;SrZnP:U;RTeO:U(この場合、RはY、La、Gd、Lu、またはこれらの組合せである);MTeO:U(この場合、MはMg、Ca、Sr、またはこれらの組合せである);BaTeO:U;ならびにこれらの組合せであってもよい。
別の実施形態では、U6+含有蛍光体は(A2+ 1+ 2-2y)(UO(ZO-xHO(この場合、MはNH、HO、Na、K、またはこれらの組合せであり;AはFe、Co、Cu、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、またはこれらの組合せであり;ZはAs、P、Vまたはこれらの組合せであり;0≦y≦1かつ0≦x≦16である);M1+(UO)(SO)(OH、F)-xHO、(この場合、MはK、Na、またはこれらの組合せであり;0≦x≦2である);(A2+ 2y1+ 4-4y)(UO)(CO-xHO、(この場合、MはNa、K、またはこれらの組合せであり;AはMg、Ca、またはこれらの組合せであり;0≦y≦1かつ0≦x≦18である);(A2+)(UO(ZO(OH、F)-xHO(この場合、AはCa、Pb、またはこれらの組合せであり;ZはAs、P、またはこれらの組合せであり;かつ0≦x≦7である);(A2+ 1+ 2-2y)(UO(OH、F)-xHO(この場合、AはCa、Ba、またはこれらの組合せであり、MはK、0≦y≦1かつ0≦x≦8である);(M1+(UO)(SO-xHO(この場合、MはNH、Na、またはこれらの組合せであり;かつ0≦x≦3である);Al(UO(ZO(OH、F)-xHO(この場合、ZはAs、V、P、またはこれらの組合せであり;かつ0≦x≦11である);(L2+ 2y1+ 4-4y)(UO(SO(OH、F)10-xHO(この場合、LはCo、Ni、またはこれらの組合せであり;MはNaであり;0≦y≦1かつ0≦x≦16である);(A2+(UO(PO-xHO(この場合、AはCa、Pb、またはこれらの組合せであり;かつ0≦x≦7である);(A2+ 1+ 2-2y)(UO(SeO-xHO(この場合、MはBa、Na、またはこれらの組合せであり;AはHOであり、0≦x≦4かつ0≦y≦1である);UO-xHO(この場合、0≦x≦2である);UO-xHO(この場合、0≦x≦2である);UOCO-xHO(この場合、0≦x≦2である);U(UO(PO(OH、F)-xHO(この場合、0≦x≦4である);Ca(UO)(CO-xHO(この場合、0≦x≦5である);HAl(UO(AsO-xHO(この場合、0≦x≦40である);H0.5Al0.5(UO(PO-xHO(この場合、0≦x≦8である);Cu(UO(SO(OH、F)-xHO(この場合、0≦x≦8である);KCa[(UO)(CO-xHO(この場合、0≦x≦7である);Na(UO)(SO(SOOH)-xHO(この場合、0≦x≦3である);CaBa[(UO(PO-xHO(この場合、0≦x≦16である);NaAl(UO(SO-xHO(この場合、0≦x≦18である);NaMg(UO(SO-xHO(この場合、0≦x≦18である);Na(UO)(SOCl-xHO(この場合、0≦x≦2である);[K、Na](UO)(SiOOH)-xHO(この場合、0≦x≦1.5である);Ca(UO[SiO[OH,F]]-xHO(この場合、0≦x≦5である);Ca(UO(MoO(OH、F)-xHO(この場合、0≦x≦11である);Al(UO)(PO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦8である);Al(UO)(PO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦13である);Al(UO(PO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦5.5である);Al(UO(PO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦10である);Ca(UO(SO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦6である);K(UO(SO)[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦1である);HPb(UO(PO-xHO(この場合、0≦x≦12である);Na(UO)(SO-xHO(この場合、0≦x≦3である);Ca(UO(CO-xHO(この場合、0≦x≦6である);Ca[(UOSi12[OH,F]]-xHO(この場合、0≦x≦3である);(UO(SeO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦5である);(U)(UO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦9である);(UO(SO)[OH,F]14-xHO(この場合、0≦x≦13である);(UO(SO)[OH,F]10-xHO(この場合、0≦x≦5である);Y(CO12-xHO(この場合、0≦x≦14.5である);Mg(UO(SO)O-xHO(この場合、0≦x≦3.5である);Pb[(UO[OH,F]]-xHO(この場合、0≦x≦3である);Pb1.5[(UO10)O[OH,F]11]-xHO(この場合、0≦x≦11である);Na(UO)(SO(SOOH)-xHO(この場合、0≦x≦1である);Ca(UOSi15-xHO(この場合、0≦x≦5である);PbU22-xHO(この場合、0≦x≦12である);CaCu(UO)(CO-xHO(この場合、0≦x≦6である);(HO)KCa(UO)7O(PO-xHO(この場合、0≦x≦8である);(HO)Ca(UO(PO-xHO(この場合、0≦x≦5である);CaMg(UO(CO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦18である);HAl(UO)PO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦4である);[(UO[OH,F]12]-xHO(この場合、0≦x≦12である);NaCa(UO)(SO)(COF-xHO(この場合、0≦x≦10である);Ca(UO(CO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦6である);(UO(SO-xHO(この場合、0≦x≦5である);(HO)Mg(UO(SiO-xHO(この場合、0≦x≦4である);(UOSiO-xHO(この場合、0≦x≦2である);[Na、K](UO)SiO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦1.5である);(HO)(UO)(AsO)-xHO(この場合、0≦x≦3である);(UO(SO)O[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦14である);Al1-0.5(UO2)(PO-xHO(F≦1)(この場合、0≦x≦21である);[Mg、Ca](UO(Si5.5[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦13である);Cu(UO)(OH、F);[K
,Ba,Ca](UOSi13-xHO(この場合、0≦x≦1である);KCa(UO(PO[OH,F]-xHO(この場合、0≦x≦6である);Zn(UO(SO[OH,F]10-xHO(この場合、0≦x≦16である);CaZn11(UO)(CO[OH,F]O-xHO(この場合、0≦x≦4である);AxMFy:U6+、(この場合、AはLi、Na、K、Rb、Cs、またはこれらの組合せである);MはSi、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはこれらの組合せであり;xは[MFy]イオンの電荷の絶対値であり;yは5、6、または7である)およびこれらの組合せであってもよい。
別の実施形態では、緑色のU6+含有蛍光体は、[Ba1-a-bSrCa[Mg,Zn](UO([P,V]O2(x+y+z)/3(この場合、0≦a≦1、0≦b≦0.5、0.75≦x≦1.25、0.75≦y≦1.25、0.75≦z≦1.25である);および[Ba1-a-bSrCa(UO[P,V](2p+2q+5r)/2(この場合、0≦a≦1 0≦b≦1、2.5≦p≦3.5、1.75≦q≦2.25、3.5≦r≦4.5である)であってもよい。
例としては、BaMgUO(PO、BaZnUO(PO、Ba(PO(UO、BaSr(PO(UO、BaSr(PO(UO、Sr(PO(UO、Ca(PO(UO、BaMg(PO(UO、SrAlPO:U6+、BaAlPO:U6+、CaAlPO:U6+、SrBaAlPO:U6+、SrBaAlPO:U6+、SrBaAlPO:U6+、BaAl26:U6+、BaGa26:U6+、BaIn26:U6+、BaAl26:U6+、BaGa26:U6+、BaIn26:U6+、SrBPO:U6+、BaBPO:U6+、BaBP:U6+、MgAlPO:U6+、Ca:U6+、Ba:U6+、CaMgV:U6+、SrMgV:U6+、Sr:U6+、Ca:U6+、Ba13:U6+、Sr13:U6+、Ca1025:U6+、Sr1025:U6+、Mg:U6+、Ca:U6+、Ba:U6+、BaMg:U6+、CsCaP:U6+、CsSrP:U6+、CsCaV:U6+、CsSrV:U6+、LiBaP:U6+、NaCaPO:U6+、LiSrPO:U6+、NaSrPO:U6+、KSrPO4:U6+、KBaVO:U6+、KSrVO4:U6+、KCaVO4:U6+、BaP:U6+、CaV:U6+、BaBPO:U6+、SrBPO:U6+、CaF:U6+、BaF:U6+、BaFCl:U6+、BaFBr:U6+、LiBaF:U6+、BaMgF4:U6+、CaBOCl:U6+、CaPOCl:U6+、Ca(POCl:U6+、Ba12Cl:U6+、Sr(BOCl:U6+、SrGeOF:U6+、CaSiO:U6+、MgSiO:U6+、CaGeO:U6+、SrGeO:U6+、SrSiO:U6+、CaSiO:U6+、CaSi:U6+、MgSiO:U6+、BaGeO:U6+、BaAlSi:U6+、SrAlSi:U6+、CaAlSi:U6+、BaGaSi:U6+、CaAlSiO:U6+、BaSi16:U6+、Ca11Si22:U6+、SrAl10SiO20:U6+、Ba6.5Al11Si33:U6+、CaAl:U6+、SrAl:U6+、BaAl:U6+、CaB:U6+、SrB:U6+、SrAlBO:U6+、CaAlB:U6+、Ca:U6+、Sr:U6+、Ba:U6+、SrAl:U6+、CaAl:U6+、BaSrAl:U6+、BaSrAl:U6+、BaSrB:U6+、BaSr:U6+、CaIn:U6+、SrIn:U6+、SrB10:U6+、SrAl:U6+、SrAlBO:U6+、SrAl:U6+、CaAl:U6+、Sr10GaSc25:U6+、Ca12Al1433:U6+、LiSrBO:U6+、LiCaBO:U6+、SrO:U6+、LiBa10:U6+および
LiSr:U6+、Na(UO(AsO-5HO、K(UO(AsO4)-6HO、Ba(UO(AsO-(10-12)HO、Co(UO(AsO-8HO、Cu(UO(AsO-8HO、Cu(UO(AsO-12HO、Zn(UO(AsO-10HO、Mg(UO(AsO-(4-8)HO、Mg(UO(AsO-(10-12)HO、Ca(UO(AsO-8HO、Ca(UO(AsO-10HO、Ba(UO(AsO-8HO、Ba(UO(AsO-(10-12)HO、(NH,HO)(UO(AsO,PO-6HO、(NH(UO(PO-6HO、(HO)(UO(PO-6HO、Na(UO(PO-(6-8)HO、Na(UO(PO-(10-16)HO、K(UO(PO-6HO、Fe(UO(PO-8HO、Mg(UO(PO-8HO、Mg(UO(PO-10HO、Ca(UO(PO-(2-6)HO、Ca(UO(PO-11HO、Ba(UO(PO-6HO、Ba(UO(PO-8HO、Ba(UO(PO-12HO、Pb(UO(PO-4HO、Na(UO(VO-6HO、K(UO(VO-(1-3)HO、Ca(UO(VO-3HO、K(UO)(SO)(OH)-HO、Na(UO)(SO)(OH)-2HO、K(UO)(CO、Na(UO)(CO、Na2Ca(UO)(CO-6HO、Mg(UO)(CO-18HO、CaMg(UO)(CO-12HO、Ca(UO)(CO-11HO、Ca(UO(AsO(OH)-6HO、Pb(UO(PO(OH)-7HO、K(UO(OH)-7HO、Ca(UO(OH)-8HO、Ba(UO(OH)-8HO、(NH(UO)(SO-2HO、Na(UO)(SO-3HO、Al(UO(AsO(F,OH)-6.5HO、Al(UO(VO(OH)-8HO、Al(UO(VO(OH)-11HO、Al(UO(PO(OH)-8HO、Co(UO(SO(OH)10-16HO、Ni(UO(SO(OH)10-16HO、Na(UO(SO(OH)10-4HO、Pb(UO(PO-5HO、Ca(UO)3O(PO-7HO、Ba(UO(SeO-3HO、Na(HO)(UO(SeO-4HO、KSiF:U6+、UO-0.75HO、UO-HO、UO-2HO、UO-2HO、UO-4HO、UOCO、UOCO-HO、(UO)(CO)-2HO、U(UO(PO(OH)-2HO、U(UO(PO(OH)-4HO、Ca(UO)(CO-3HO、Ca(UO)(CO-5HO、HAl(UO(AsO-40HO、H0.5Al0.5(UO(PO-8HO、Cu(UO(SO(OH)-8HO、KCa[(UO)(CO-7HO、Na(UO)(SO(SOOH)-3HO、CaBa[(UO(PO-16HO、NaAl(UO(SO-18HO、NaMg(UO(SO-18HO、Na(UO)(SOCl-2HO、[K,Na](UO)(SiOOH)-1.5HO、Ca(UO[SiO(OH)]-5HO、Ca(UO(MoO(OH)-11HO、Al(UO)(PO(OH)-8HO、Al(UO)(PO(OH)-13HO、Al(UO(PO(OH)-5.5HO、Al(UO(PO(OH)-10HO、Ca(UO(SO(OH)-6HO、K(UO(SO)(OH)-HO、HPb(UO(PO-12HO、Na(UO)(SO-3HO、Ca(UO(CO-6HO、Ca[(UOSi12(OH)]-3HO、(UO(SeO(OH)-5HO、(U)(UO(OH)-9HO、(UO(SO)(OH)14-3HO、(UO(SO)(OH)10-5HO、Y(CO12-14.5HO、Mg(UO(SO)O-3.5HO、Pb[(UO(OH)]-3HO、Pb1.5[(UO10)O(OH)11
]-11HO、Na(UO)(SO(SOOH)-HO、Ca(UOSi15-5HO、PbU22-12HO、CaCu(UO)(CO-6HO、(HO)KCa(UO(PO-8HO、(HO)Ca(UO(PO-5HO、CaMg(UO(CO(OH)-8HO;、HAl(UO)PO(OH)-4HO、[(UO(OH)12]-12HO、NaCa(UO)(SO)(COF-10HO、Ca(UO(CO(OH)-6HO、(UO(SO-5HO、(HO)Mg(UO(SiO-4HO、(UOSiO-2HO、[Na,K](UO)SiO(OH)-1.5HO、(HO)(UO)(AsO)-3HO、(UO(SO)O(OH)-14HO、Al0.5-1(UO(PO-(20-21)HO(F<1)、[Mg,Ca](UO(Si5.5(OH)-13HO、Cu(UO)(OH)、[K,Ba,Ca](UOSi13-HO、KCa(UO(PO(OH)-6HO、Zn(UO(SO(OH)10-16HO、CaZn11(UO)(CO(OH)2O-4HO、CsUSiO、RbUSiO、Cs(UO)Si、Rb(UO)SiMnU11、RbMnU11CaU12、KSrU12 CaUO、SrUONaCa1.5UO、Na4.5Nd0.5UOCaUO、MnUO、FeUONaGaU30、NaAlU30、NaTiU30、NaVU30、NaCrU30、および
NaFeU30、BaNiUO、BaCuUO、Na(UO(Si)-2HO、NaRb(UO(Si)-2HO Rb(U)Ge、Cs(U)GeBa(UO)(PO、Ba(UO)(AsOA(UO)OCl、CaWO:U、CdWO:U、MgWO:U、YTeO:Uおよび
GdTeO:U、CaTeO:U、SrTeO:U、MgTeO:U、K(KF)USi40、SrZnP:U、KUOCl、CsUOCl、NaUOCl、RbUOClまたはこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、緑色のU6+含有蛍光体は、式γ-BaUO(PO、[Ba,Zn,Mg](UO(PO、BaAl26:U6+、Ba(UO)PおよびBa(UO(POの蛍光体から選択されてもよい。好適な狭帯域緑色発光蛍光体およびこの蛍光体を作製するための方法は、米国特許出願公開番号2019/0088827号、米国特許出願公開番号2019/0280165号および米国特許出願公開番号2020/0028033号に説明されている。これらのそれぞれの内容の全ては参照として本明細書に組み込まれている。
一実施形態では、本発明のU6+含有蛍光体は、酸化雰囲気下で前駆体混合物を焼成することで製造されてもよい。好適な前駆体の非限定的な例としては、適切な金属酸化物、水酸化物、アルコキシド、炭酸塩、硝酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩、クエン酸塩、シュウ酸塩、カルボン酸塩、酒石酸塩、ステアリン酸塩、亜硝酸塩、過酸化物、リン酸塩、ピロリン酸塩およびこれらの組合せが挙げられる。前駆体としての使用に好適である材料としては、BaCl・2HO、BaCO、BaHPO、Ba(PO、Ba、BaZn(PO、BaZnP、Ba(OH)、Ba(C)、Ba(C、Ba(C、Ba(NO、Eu、Mg(C)、Mg(C、Mg(C)、MgCO、MgO、Mg(OH)、Mg(PO、Mg、MgBa(PO、MgHPO、Mg(NO、NHVO、(NHHPO、NHMgPO、Zn(C)、Zn(C、Zn(C、ZnCO、Zn(OH)、Zn(PO、Zn、ZnBa(PO、ZnHPO、Zn(NO、NHZnPO、UO、UO(NO、UO(NO・6HO、(UO、(UO(PO、NH(UO)PO、UOCO、UO(C、UO(C)、H(UO)PO、UO(OH)、およびZnUO(Cが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、例示的な蛍光体相であるγ-BaUO(POは、適切な量のBaHPOおよびUOと、適切な量の(NHHPOとを混合し、続いて空気雰囲気下でこの混合物を焼成することで製造されてもよい。別の例では、Ba(UO(P)(POは、適切な量のBaCl・2HOおよびUO(NO・6HOと、適切な量の(NHHPOとを混合し、続いて空気雰囲気下でこの混合物を焼成することで製造されてもよい。前駆体は、固体形態でまたは溶液で存在してもよい。溶媒の非限定的な例としては、水、エタノール、アセトン、およびイソプロパノールが挙げられ、その適合性は溶媒中の前駆体の溶解度に主に依存している。焼成後、蛍光体を粉砕し、焼成手順中に形成された可能性のあるいずれかの凝集体を破壊してもよい。
蛍光体を製造するための出発材料混合物はまた、例えばホウ酸、四ホウ酸リチウムなどのホウ酸化合物、アルカリリン酸塩、およびこれらの組合せといった1つ以上の低融点フラックス材料も含む。非限定的な例としては、LiPO、NaPO、NaBO-HO、Li、K、Na、HBO、およびBが挙げられる。フラックスは蛍光体の焼成温度および/または焼成時間を低下させ得る。フラックスが使用される場合、好適な溶媒で最終蛍光体生成物を洗浄し、フラックスに由来する可能性がある、任意の可溶性残留不純物を除去することが望ましいことがある。
試料の焼成は一般には空気中で実施される。これはウランが最も高い酸化状態(U6+)にあることが理由であるが、混合物が蛍光体に変換するのに十分な時間にわたり、1気圧を超える酸素分圧、約900℃~約1300℃、特に約1000℃~約1200℃でのO中または他の酸化雰囲気を含むO中または他の酸化雰囲気中でも焼成され得る。必要とされる焼成時間は、焼成されている混合物の量、固体と雰囲気の気体との間の接触度、および混合物が焼成または加熱される間の混合度に応じて約1~約20時間の範囲であってもよい。この混合物は急速に最終温度に到達し、この温度を維持する。または、この混合物は、例えば約2℃/分~約200℃/分といった低速で最終温度に加熱され得る。
一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体であってもよい。複合フッ化材料に基づく好適な赤色発光蛍光体および蛍光体を作製するためのプロセスは、米国特許第7,497,973号、米国特許第7,648,649号、米国特許第8,906,724号、米国特許第8,252,613号、米国特許第9,698,314号、米国特許出願2016/0244663号、米国特許出願公開番号2018/0163126号、および米国特許出願公開番号2020/0369956号に説明されている。これらのそれぞれの内容の全ては参照として本明細書に組み込まれている。
好適な赤色発光蛍光体としては、式I
(MF):Mn+4(I)
(式中、Aは、Li、Na、K、Rb、Csまたはこれらの組合せであり;Mは、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはこれらの組合せであり、xは、(MF)イオンの電荷の絶対値であり;yは、5、6または7である)が挙げられる。
一実施形態では、赤色発光蛍光体は、例えばKSiF:Mn4+(PFS)など、マンガンをドープしたケイフッ化カリウムであってもよい。PFSは、4nm未満の平均半値幅(full width at half maximum、FWHM)を有する複数のピークが存在する狭帯域発光を有する。別の実施形態では、赤色発光蛍光体はNaSiF:Mn4+(SFS)であってもよい。
式Iの赤色発光蛍光体の例としては、K(SiF):Mn4+、K(TiF):Mn4+、K(SnF):Mn4+、Cs(TiF):Mn4+、Rb(TiF):Mn4+、Cs(SiF):Mn4+、Rb(SiF):Mn4+、Na(TiF):Mn4+、Na(SiF):Mn4+、Na(ZrF):Mn4+、K(ZrF):Mn4+、K(BiF):Mn4+、K(YF):Mn4+、K(LaF):Mn4+、K(GdF):Mn4+、K(NbF):Mn4+、K(TaF):Mn4+が挙げられるがこれらに限定されない。
一実施形態では、赤色発光蛍光体は、例えば焼き鈍し、洗浄処理、焙焼またはこれらの処理のいずれかの組合せなど、さらに処理されてもよい。赤色発光蛍光体向けの処理後プロセスは、米国特許第8,906,724号、米国特許第8,252,613号、米国特許第9,698,314号、米国特許出願公開番号2016/0244663号、米国特許出願公開番号2018/0163126号、および米国特許出願公開番号2020/0369956号に説明されている。これらのそれぞれの内容の全ては参照として本明細書に組み込まれている。一実施形態では、赤色発光蛍光体は焼き鈍しされてもよく、複数の洗浄処理とともに処理されて焙焼されてもよい。
赤色発光蛍光体中に組み込まれる、活性剤Mnの量(Mn%と呼ばれる)によって色変換が向上する。組み込まれるMn%の量が増加すると、赤色発光の強度が増加し、励起青色光の吸収が最大化し、未変換の青色光または青色LEDからの青色光のブリードスルー量が減少して色変換が向上する。
一実施形態では、赤色発光蛍光体は、少なくとも1重量%のMn充填量またはMn%を有する。別の実施形態では、赤色発光蛍光体は、少なくとも1.5重量%のMn充填量またはMn%を有する。別の実施形態では、赤色発光蛍光体は、少なくとも2重量%のMn充填量またはMn%を有する。別の実施形態では、赤色発光蛍光体は、少なくとも3重量%のMn%を有する。別の実施形態では、Mn%は3.0重量%を超える。別の実施形態では、赤色発光蛍光体中のMnの含有量は約1重量%~約4重量%である。
一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、約0.1μm~約15μmの範囲の粒径を有する。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、約0.1μm~約10μmの範囲の粒径を有する。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、15μm未満のD50、特に10μm未満のD50、特に5μm未満のD50、または3μm未満のD50、または2μm未満のD50、または1μm未満のD50といった粒径分布を有する。別の実施形態では、粒径分布D50は、約0.1μm~約5μmの範囲であってもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約0.1μm~約3μmの範囲であってもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約0.1μm~約1μmの範囲であってもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約1μm~約5μmの範囲であってもよい。D50(D50とも表される)は、体積分布の中央粒径として定義されている。D90またはD90は、分布の粒子の90%の粒径よりも大きい体積分布の粒径である。D10またはD10は、分布の粒子の10%の粒径よりも大きい体積分布の粒径である。蛍光体の粒径はレーザ回折または光学顕微鏡法により簡便に測定され、市販のソフトウェアは粒径分布およびスパンを生成可能である。スパンは、微粒子材料または粉体に関する粒径分布曲線幅の指標であり、式:
Figure 2023521844000002
(式中、D90、D10およびD50は上で定義されている)により定義されている。蛍光体粒子に関しては、粒径分布のスパンは必ずしも限定されておらず、いくつかの実施形態では1.0以下であってもよい。
狭帯域発光蛍光体は、微粒子形態であってもよい。蛍光体は、従来の様式で約0.1μm~約15μmのD50粒径を有する小粒径へと粉体化または粉砕されてもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約0.1μm~約10μmであってもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約0.1μm~約5μmであってもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約0.1μm~約3μmであってもよい。別の実施形態では、D50粒径は、約0.1μm~約1μmであってもよい。
蛍光体、特に複合フッ化材料に基づき、Mn%含有量が高い赤色発光蛍光体の量子効率(QE)は、従来の粉砕および粉体化によって劣化する可能性がある。いくつかの実施形態では、蛍光体の粒径は湿式粉砕によって減少され得るが、これは粉砕および粉体化の間のQEを維持する。
一般的に使用される溶媒でも蛍光体のQEを劣化させる可能性がある。一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は特定の溶媒媒体(例えば、オレイン酸、リン酸ジブチル、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)ならびにヘキサン、ヘプタンおよびヘキサデカンを含むがこれらに限定されないアルカン)を使用して湿式粉砕されてもよい。
インク組成物またはフィルムは、他の発光材料または光学材料を含んでもよい。これらの材料は、青色光のブリードスルーを減少させることができる。発光材料または光学材料をインク組成物に加え、フィルム中に組み込んでもよい。他の実施形態では、光路の個別のフィルタリング層またはコーティングとして発光材料を加えてもよい。一実施形態では、インク組成物またはフィルムは、青色光の吸収が可能である少なくとも1つのカラーフィルタ顔料を含む。赤色蛍光体とともに使用するための好適なカラーフィルタ顔料は、赤色波長については高い透過率、青色波長については低い透過率を有する。緑色蛍光体とともに使用するための好適なカラーフィルタ顔料は、緑色波長については高い透過率、青色波長については低い透過率を有する。
インク組成物またはフィルムは、1つ以上の他の発光材料をさらに含んでもよい。一実施形態では、発光材料は、例えばポリ(9,9-ジオクチルフルオレン)といったポリフルオレンおよび例えばポリ(9,9’-ジオシル-フルオレン-コ-ビス-N,N’-(4-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(F8-TFB)といったそのコポリマー;ポリ(ビニルカルバゾール)およびポリフェニレンビニレンならびにそれらの誘導体であってもよい。生じた光の白色をカスタマイズし、特定の分光分布を生成するため、例えば、青色、黄色、赤色、オレンジ色、または他の色の蛍光体といった追加の発光材料を含んでもよい。好適な追加の蛍光体は、((Sr1-z[Ca,Ba,Mg,Zn]1-(x+w)[Li,Na,K,Rb]Ce(Al1-ySi)O4+y+3(x-w)1-y-3(x-w)(この場合、0≦x≦1.10、0≦y≦0.5、0≦0≦z≦0.5、0≦w≦xである);[Ca,Ce]Sc12(CaSiG);[Sr,Ca,Ba]Al1-xSi4+x1-x:Ce3+(SASOF));[Ba,Sr,Ca](PO[Cl,F,Br,OH]:Eu2+、Mn2+;[Ba,Sr,Ca]BPO:Eu2+、Mn2+;[Sr,Ca]10(PO vB:Eu2+(この場合、0<v≦1である);SrSi 2SrCl:Eu2+;[Ca,Sr,Ba]MgSi:Eu2+、Mn2+;BaAl13:Eu2+;2SrO0.84P 0.16B:Eu2+;[Ba,Sr,Ca]MgAl1017:Eu2+、Mn2+;[Ba,Sr,Ca]Al:Eu2+;[Y,Gd,Lu,Sc,La]BO:Ce3+、Tb3+;ZnS:Cu、Cl;ZnS:Cu、Al3+;ZnS:Ag、Cl;ZnS:Ag、Al3+;[Ba,Sr,Ca]Si1-n4-2n:Eu2+(この場合、0≦n≦0.2である);[Ba,Sr,Ca][Mg,Zn]Si:Eu2+;[Sr,Ca,Ba][Al,Ga,In]:Eu2+;[Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu][Al,Ga]5-a12-3/2a:Ce3+(この場合、0≦a≦0.5である);[Ca,Sr][Mg,Zn](SiOCl:Eu2+、Mn2+;NaGd:Ce3+、Tb3+;[Sr,Ca,Ba,Mg,Zn]:Eu2+、Mn2+;[Gd,Y,Lu,La]:Eu3+、Bi3+;[Gd,Y,Lu,La]S:Eu3+、Bi3+;[Gd,Y,Lu,La]VO:Eu3+、Bi3+;[Ca,Sr]S:Eu2+、Ce3+;SrY:Eu2+;CaLa:Ce3+;[Ba,Sr,Ca]MgP:Eu2+、Mn2+;[Y,Lu]WO:Eu3+、Mo6+;[Ba,Sr,Ca]Si:Eu2+(この場合、2b+4g=3m);Ca(SiO)Cl:Eu2+;[Lu,Sc,Y,Tb]2-u-vCeCa1+uLiMg2-w(Si,Ge)3-w12-u/2(この場合、-0.5≦u≦1、0<v≦0.1かつ0≦w≦0.2である);[Y,Lu,Gd]2-m[Y,Lu,Gd]CaSiN6+m1-m:Ce3+、(この場合、0≦m≦0.5である);[Lu,Ca,Li,Mg,Y]、Eu2+および/またはCeでドープしたα-SiAlON;Sr(LiAl):Eu2+、[Ca,Sr,Ba]SiO:Eu2+、Ce3+;β-SiAlON:Eu2+、3.5MgO0.5MgF GeO:Mn4+;Ca1-c-fCeEuAl1+cSi1-c、(この場合、0≦c≦0.2、0≦f≦0.2である);Ca1-h-rCeEuAl1-h[Mg,Zn]SiN、(この場合、0≦h≦0.2、0≦r≦0.2である);Ca1≦2s-tCe[Li,Na]EuAlSiN、(この場合、0≦s≦0.2、0≦t≦0.2、s+t>0である);[Sr,Ca]AlSiN:Eu2+、Ce3+、およびLiCaSiO:Eu2+を含んでもよいが、これらに限定されない。加えて、発光層は、青色、黄色、オレンジ色、緑色、もしくは赤色の燐光色素または金属錯体、量子ドット材料、カラーフィルタ顔料またはこれらの組合せを含んでもよい。燐光色素としての使用に好適な材料としては、トリス(1-フェニルイソキノリン)イリジウム(III)(赤色色素)、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(緑色色素)、およびイリジウム(III)ビス(2-(4,6-ジフルオレフェニルOピリジナト-N,C2)(青色色素)が挙げられるがこれらに限定されない。ADS(American Dyes Source,Inc.)から市販されている蛍光金属錯体および燐光金属錯体も使用されてもよい。ADSの緑色色素としては、ADS060GE、ADS061GE、ADS063GEおよびADS066GE、ADS078GE、およびADS090GEが挙げられる。ADSの青色色素としては、ADS064BE、ADS065BEおよびADS070BEが挙げられる。ADSの赤色色素としては、ADS067RE、ADS068RE、ADS069RE、ADS075RE、ADS076RE、ADS067RE、およびADS077REが挙げられる。
インク組成物またはフィルム中の個々の蛍光体のそれぞれの比は、所望の発光出力の特徴に応じて変更してもよい。種々の蛍光体中の個々の蛍光体の相対比は、これらの蛍光体の発光が混合され、例えば照明装置といったデバイスで使用される場合、CIE色度図の所定のx値およびy値の可視光が生成されるように調節されてもよい。
別の実施形態では、インク組成物およびフィルムは、青色光を吸収し、かつ緑色光または赤色光を発生させることができる量子ドット(QD)を含んでもよく、これらの両方はまたハイブリッド方式の色変換物品を形成するために含まれてもよい。例示的なQD材料としては、例えばCdS、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnSまたはCdSe/CdS/ZnSといった第II族~第IV族化合物半導体、例えばCdTe、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe、HgS、HgSe、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTeといった第II族~第VI族、例えばGaN、GaP、GaNP、GaNAs、GaPAs、GaAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、AlN、AlNP、AlNAs、AlP、AlPAs、AlAs、InN、InNP、InP、InNAs、InPAs、InAS、InAlNP、InAlNAs、InAlPAs、PbS/ZnSorPbSe/ZnSといった第III族~第V族または第IV族~第VI族化合物半導体、例えばSi、Ge、SiCおよびSiGeといった第IV族、CuInS、CuInSe、CuGaS、CuGaSe、AgInS、AgInSe、AgGaS、AgGaSe、ABX(式中、Aはセシウム、メチルアンモニウムまたはホルムアミジニウムであり、Bは鉛またはスズであり、Cは塩化物、臭化物またはヨウ化物である)の式を有するペロブスカイトQDを含むがこれらに限定されない黄銅鉱タイプの化合物が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、ペロブスカイト量子ドットはCsPbX3(式中、XはCl、Br、Iまたはこれらの組合せである)であってもよい。QD材料の平均サイズは、約2nm~約20nmの範囲であってもよい。QD粒子表面は、例えばアミン配位子、ホスフィン配位子、リン脂質およびポリビニルピリミジンといった配位子でさらに修飾されてもよい。一態様では、赤色蛍光体は量子ドット材料であってもよい。
QD材料は、コアと、コアにコーティングされている少なくとも1つのシェルと、1つ以上の配位子であって好ましくは有機高分子配位子を含む外部コーティングと、を含むコア/シェルQDであってもよい。コア-シェルQDを調製するための例示的な材料としては、Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(ダイアモンドを含む)、P、Co、Au、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdSeZn、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、MnS、MnSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si、Ge、Al3、[Al,Ga,In][S,Se,Te]、および2つ以上のこうした材料の適切な組合せが挙げられるが、これらに限定されない。例示的なコア-シェル発光ナノ結晶としては、CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/CdS/ZnS、CdSeZn/CdS/ZnS、CdSeZn/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、PbSe/PbS、CdTe/CdSおよびCdTe/ZnSが挙げられるが、これらに限定されない。
バインダー材料は、フィルムの蛍光体粒子のためのマトリクスを提供するが、これはインク配合物中で安定した分散を得るために粘度を調節することができる。バインダー材料は、例えば熱安定性および光学性能といったインク組成物およびフィルムの性能をも向上させ得る。
インク組成物のためのバインダー材料は、熱可塑性ポリマーおよびコポリマー、例えば熱硬化性前駆体または光硬化性前駆体といったプレバインダー材料を含んでもよい。例示的なバインダーとしては、エチルセルロース、ポリスチレン、例えばポリメチルアクリラート(PMA)およびポリメチルメタクリラート(PMMA)といったポリアクリラートやポリメタクリラート、ポリカルボナート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルファイド、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリ(1-ナフチルメタクリラート)、ポリ(ビニルフェニルスルフィド)(PVPS)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリ(N-ビニルフタルイミン)、例えばポリフッ化ビニリデン(PDVF)またはポリ(フッ化ビニリデン-コ-ヘキサフルオロプロピレン)(PVDF-HFP)などのポリビニリデンフッ素化ポリマー、アミン系オリゴマー/ポリマー/コポリマー、フッ素系オリゴマー/ポリマー/コポリマー、ポリ(フェニレンビニレン)、カルバゾール系オリゴマー/ポリマー/コポリマー、フェニル-ピリジン系オリゴマー/ポリマー/コポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態では、バインダー材料は、例えば光硬化性またはUV硬化性前駆体材料および熱硬化性または熱硬化前駆体材料といった硬化性前駆体材料を含んでもよい。例示的な熱硬化バインダー前駆体材料としては、例えばSylgard(商標)184、Sylgard(商標)186、Sylgard(商標)527といったシリコーン材料、およびエポキシ系材料が挙げられる。光硬化性またはUV硬化性材料は、例えば、アクリル酸イソボルニル、イソデシルアクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、テトラヒドロフルフリルメタクリラート、テトラヒドロフルフリルアクリラート、ステアリルアクリラート、t-ブチルシクロヘキシルアクリラート、ステアリルメタクリラート、2-フェノキシエチルメタクリラート、環式トリメチロールプロパンホルマールアクリラート、N-アクリロイルモルホリンおよびジアセトンアクリルアミドといった単官能基;例えば1,4-ブタンジオールジアクリラート、ジエチレングリコールジアクリラート、ジエチレングリコールジメタクリラート、ネオペンチルグリコールジアクリラート、トリエチレングリコールジアクリラート、ジプロピレングリコールジアクリラート、トリシクロデカンジメタノールジアクリラートおよびプロポキシル化(2)ネオペンチルグリコールジアクリラートといった二官能基;例えばトリメチロールプロパントリアクリラート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌラートトリアクリラート、ペンタエリスラトール(pentaerythratol)トリアクリラート、エトキシル化(3)トリメチロールプロパントリアクリラートおよびプロポキシル化(6)トリメチロールプロパントリアクリラートといった多官能基を有する前駆体材料を含んでもよい。一実施形態では、前駆体材料としては、ペンタアクリラートエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリラート樹脂およびウレタン系材料が挙げられる。一実施形態では、バインダー材料は、光硬化性またはUV硬化性材料を硬化させるための光開始剤を含んでもよい。
別の実施形態では、バインダー材料は、例えばポジ型フォトレジスト材料およびネガ型フォトレジスト材料といったフォトレジスト材料を含んでもよい。ポジ型レジストは、光に曝されたフォトレジストの一部がフォトレジスト現像剤へとさらに溶解しやすくなるフォトレジストの種類である。曝されていないフォトレジスト部分は、フォトレジスト現像剤には不溶のままである。ネガ型フォトレジストは、光に曝されたフォトレジストの一部がフォトレジスト現像剤に不溶となるフォトレジストの種類である。曝されていないフォトレジスト部分は、フォトレジスト現像剤によって溶解される。例示的なポジ型フォトレジスト材料としては、ポリメチルメタクリラート(PMMA)、Megaposit(商標)、SPR(商標)シリーズ、ジアゾナフトキノン(DNQ)およびノボラック樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なネガ型フォトレジスト材料としては、エポキシ系ポリマー、チオール-エン(OSTE)ポリマーおよび例えばアリルモノマーといった架橋モノマーが挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態では、バインダー材料は、例えばポリフルオレン系ポリマーなど、青色光を吸収し、かつ所望の波長で無視できるほどの発光を有する蛍光消光単位を含有する共役ポリマーを含んでもよい。一実施形態では、ポリフルオレン系ポリマーは、ブリリアントバイオレットフルオロフォアまたはポリ(5,5,10,10-テトラヘキシル-5,10-ジヒドロインデノ[2,1-a]インデン-2,7-ジイル)(PININE)であってもよい。
一実施形態では、バインダー材料は、狭帯域発光蛍光体材料よりも高い屈折率を有し得る。一態様では、狭帯域発光蛍光体は、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体を含み、バインダー材料は少なくとも1.40の屈折率を含む。別の実施形態では、バインダー材料は約1.40~約1.45の屈折率を含む。別の実施形態では、バインダー材料は少なくとも1.5の屈折率を含む。別の実施形態では、バインダー材料は、少なくとも0.05だけMn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体の屈折率よりも高い屈折率を有する。別の実施形態では、バインダー材料は、少なくとも0.1だけMn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体の屈折率よりも高い屈折率を有する。
一実施形態では、バインダー材料は、狭帯域発光蛍光体材料よりも低い屈折率を有し得る。一態様では、蛍光体は、U6+含有蛍光体またはMn2+含有蛍光体を含む緑色発光蛍光体を含み、バインダー材料は少なくとも1.40の屈折率を含む。別の実施形態では、バインダー材料は約1.40~約1.45の屈折率を含む。別の実施形態では、バインダー材料は少なくとも1.5の屈折率を含む。別の実施形態では、バインダー材料は、少なくとも0.05だけ、U6+含有蛍光体またはMn2+含有蛍光体を含む緑色発光蛍光体の屈折率未満の屈折率を有する。別の実施形態では、バインダー材料は、少なくとも0.1だけ、U6+含有蛍光体またはMn2+含有蛍光体を含む緑色発光蛍光体の屈折率未満の屈折率を有する。
一実施形態では、屈折率調整剤をインク組成物に加えて、バインダーマトリクスの有効屈折率を増加させ、PFS粒子とそれらの周囲のバインダーマトリクスとの屈折率差を増加させてもよい。こうすることで、光散乱の増加、青色光のブリードスルーの減少、およびこのフィルムのヘイズの増加が生じる。バインダー系中の粒子の散乱強度は、マトリクス材料に対するこの粒子の屈折率差の2乗にほぼ比例している。
一実施形態では、屈折率調整剤は高屈折率の金属酸化物または金属ナノ粒子であってもよい。一実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、約1nm~約10nmの粒径を有する。別の実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、約10nm未満の粒径を有する。別の実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、約5nm未満の粒径を有する。一実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化セリウム、酸化タンタル、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、例えば炭化ケイ素といったカーバイド、例えば窒化ホウ素といった窒化物、例えば二硫化炭素といった硫化物、およびこれらの混合物であってもよい。一実施形態では、バインダーマトリクスは、バインダーマトリクスの重量に基づき、約20重量%~約80重量%のバインダー材料と、約20重量%~約80重量%の屈折率調整剤と、を含む。別の実施形態では、バインダーマトリクスは、バインダーマトリクスの重量に基づき、約20重量%~約50重量%のバインダー材料と、約50重量%~約80重量%の屈折率調整剤と、を含む。一実施形態では、屈折率調整剤を含むバインダー材料の屈折率は少なくとも1.6である。
インク組成物は、液体組成物全体にわたって懸濁し、かつ均一に分散されている狭帯域発光蛍光体粒子を含む安定した溶液である。蛍光体の微粒子径およびインク組成物の粘度は、組成物の安定性に影響を与える。蛍光体材料の微粒子径を減少させ、かつ液体組成物の粘度を増加させることで、非常に低速な沈降速度を有するインク配合物の安定性が向上する。一実施形態では、組成物の沈降速度は1mm/時間以下である。別の実施形態では、組成物の沈降速度は0.5mm/時間以下である。
インク配合物中のバインダー材料に対して狭帯域蛍光体の充填量を増加させることで、青色光の吸収および光変換が増加する。一実施形態では、インク組成物は約1重量%~約60重量%の量で狭帯域発光蛍光体を含んでもよい。一実施形態では、インク組成物は約1重量%~約50重量%の量で狭帯域発光蛍光体を含んでもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は約5重量%~約40重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は約10重量%~約30重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は約20重量%~約25重量%の量で存在する。いくつかの実施形態では、狭帯域蛍光体は10重量%未満の量で存在する。インク組成物中の狭帯域発光蛍光体充填量は、インク組成物の総重量に基づいている。
一実施形態では、インク組成物は少なくとも2重量%の量でバインダーを含む。別の実施形態では、バインダーは約3重量%~約5重量%で存在する。インク組成物中のバインダー充填量は、インク組成物の総重量に基づいている。
一実施形態では、バインダー材料に対する狭帯域発光蛍光体の充填重量は、約50%~約95%の範囲である。別の実施形態では、バインダー材料に対する狭帯域発光蛍光体の充填重量は、約60%~約95%の範囲である。別の実施形態では、バインダー材料に対する狭帯域発光蛍光体の充填重量は、約75%~約95%の範囲である。別の実施形態では、バインダー材料に対する狭帯域発光蛍光体の充填重量は、90%を超える。
一実施形態では、インク組成物は、インクまたはコーティングを基板に塗布した後に蒸発させることが可能である少なくとも1つの溶媒を含む。溶媒によってインク配合物に液体媒質が提供され、室温でインク配合物の密度および粘度を変更し、中に均一に分散させるための安定した狭帯域発光蛍光体のインク懸濁液を提供することができる。一実施形態では、液体配合物は、1時間あたり1.0mm以上の沈降速度を有する安定した分散を有する。
一実施形態では、溶媒は約1.00g/mLの密度を有する。別の実施形態では、溶媒は室温に近似する融点を有してもよい。別の実施形態では、溶媒は40℃未満の融点を有する。
一実施形態では、溶媒は有機溶媒であってもよい。有機溶媒は、蛍光体と混合した後に黒色になってはならない。例示的な溶媒としては、クロロホルム、リン酸ジブチル、ジエチレングリコールメチルエーテル、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)、イソ酪酸、アクリル酸イソボルニル、プロピレングリコールジメタクリラート、トリエチレングリコールジメタクリラート、トルエン、キシレン、メシチレン、ベンゼンおよびクロロベンゼン、例えばヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、ヘプタン、ヘキサデカン、ウンデカン、デカン、ドデカン、オクタデカン、テトラデカンおよびオクタンといった脂肪族溶媒、例えばエタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、テルピネオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロールといったアルコール系溶媒、例えば222-トリフルオロエタノールおよび2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール(TFPO)といったフッ素化アルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル(BA)、酢酸tert-ブチル、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)、プロピレングリコールメチルエーテルアセタート(PGMEA)、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリラートおよび安息香酸エチル(EB)といったエステル系溶媒、例えば2-ペンタノン、3-ヘプタノン、メチルエチルケトン、メチルn-プロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノンおよびシクロヘキサノンといったケトン系溶媒、例えばトリメチルアミン、ピリジン、4-tert-ブチルピリジン、アセトニトリルおよびN-メチル-2-ピロリドン(NMP)といったN含有溶媒、例えばブチルエーテル、テトラ(エチレングリコール)ジメチルエーテル、テトラヒドロフランおよびジオキサンといったエーテル系溶媒、ならびに例えばジメチルスルホキシド(DMSO)といった硫黄含有溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態では、溶媒は水を含んでもよい。PFS粒子は水と接触した際に劣化することがあるが、水は、粒子が例えばMgFといった耐水性表面コーティングを有する際には、溶媒として使用されてもよい。代替的には、例えばリン酸二水素カリウム(KHP)またはHPOといったリン酸材料は、分解を低減するためにインク配合物中に組み込んでもよい。
別の実施形態では、溶媒は複数の溶媒または共溶媒の混合物であってもよい。共溶媒は、一次溶媒に加えられて溶媒混合物を形成してもよい。共溶媒は、例えば粘度、密度、表面張力、粒子を懸濁し、沈降速度を減少させる能力、いったんコーティングされたフィルムの濡れ特性および乾燥挙動といったインク特性を調節するために加えられてもよい。1種以上の共溶媒は、表面エネルギーおよびフィルム形成特性を調節するために配合物中に組み込んでもよい。一実施形態では、共溶媒はリン酸ジブチルまたはリン酸ビス(2-エチルヘキシル)であってもよい。別の実施形態では、共溶媒混合物はテルピネオールおよび酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)であってもよい。別の実施形態では、共溶媒混合物は酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)およびジエチレングリコールメチルエーテル(DGME)であってもよい。別の実施形態では、インクは無溶媒であり、UV光または近UV光下で硬化されてもよい。
小粒径の狭帯域発光蛍光体は凝集する傾向がある。流体中のMn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体の粒子は、流体の他の粒子および分子との衝突に起因する、ブラウン運動として知られるランダムな運動を呈する。それぞれの衝突時にどの粒子が互いに付着するかどうかというのは、例えば分散媒と分散粒子に接着した流体の静止層との電位差であるゼータ電位といった表面特性に依るものである。ゼータ電位の大きさは、分散液中で隣接し、同様に帯電する粒子間の静電反発度を示している。高いゼータ電位(負または正)を有するコロイドは電気的に安定しているが、一方で低いゼータ電位を有するコロイドは凝固または緩やかに凝集する傾向がある。Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体の粒子は、小さいまたは中性のゼータ電位を有し、凝集または緩やかに凝集する傾向がある。
一実施形態では、Mn4+蛍光体によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体は、表面コーティングを用いて少なくとも部分的にコーティングされ、蛍光体粒子の安定性を増強し、かつ粒子表面を改質することで集合を阻止し、粒子のゼータ電位を増加させ得る。一実施形態では、表面コーティングは金属フッ化物、シリカまたは有機コーティングであってもよい。一実施形態では、Mn4+蛍光体によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体は、金属フッ化物を用いて少なくとも部分的にコーティングされ、こうすることで正のゼータ電位を増加させ、凝集を減少させる。一実施形態では、金属フッ化物コーティングはMgF、CaF、SrF、BaF、AgF、ZnF、AlFまたはこれらの組合せを含む。別の実施形態では、金属フッ化物コーティングは約0.1重量%~約10重量%の量である。別の実施形態では、金属フッ化物コーティングは約0.1重量%~約5重量%の量で存在する。別の実施形態では、金属フッ化物コーティングは約0.3重量%~約3重量%で存在する。金属フッ化物でコーティングされたMn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体は、国際公開第2018/093832号および米国特許出願公開番号2020/0369956号に説明されているように調製される。これらのそれぞれの内容の全ては参照として本明細書に組み込まれている。
一実施形態では、コーティングされた蛍光体はMgFまたはCaF表面コーティングと、イソプロパノール中で測定された際に少なくとも|±20mV|の表面ゼータ電位と、を有する。別の実施形態では、コーティングされた蛍光体は、イソプロパノール中で測定された際に少なくとも|±30mV|のゼータ電位を有する。
一実施形態では、Mn4+蛍光体によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体は、例えば重合オレイン酸といった有機コーティングを用いて少なくとも部分的にコーティングされている。オレイン酸は、例えば混合吸着処理といったソルボサーマル合成または処理によって蛍光体粒子をコーティングするために使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、例えば小分子界面活性剤または分散剤といった界面活性剤は、インク組成物中での分散度および凝集を減少させるために組み込まれてもよい。分散剤は、光学性能および信頼性に与える影響を最小限のものとしつつ、蛍光体粉体の凝集を減少させる。分散剤は例えば、ヒドロキシル基(-OH)、カルボキシル基(-COOH)、スルホン酸基、硫酸基、アンモニウム基、アミノ(-NH)基またはイミノ(-NH-)基といった表面に固定するための官能基と、分散を均一かつ一様に維持する一助となる浮揚性部分とを有する。加えて、適切な官能基を有する分散剤は濡れ能力をも向上させ得る。表面張力が低い液体は、表面張力が高い液体よりも粒子を良好に濡れさせる傾向がある。分散剤は液体の表面張力および液体と分散粒子との間の界面張力とを低下させ得る。
一実施形態では、分散剤はアニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、カチオン性ポリマー、または両性イオンポリマーであってもよい。アニオン性分散剤としては、オレイン酸カリウム、スルホン酸アルキル、ポリエステル、リン酸エステルおよびカルボン酸エステル、ポリオキシエチレン(10)エーテルリン酸塩、ポリオール誘導体化リン酸エステル、リン酸塩、2-(オクテン-1-イル)-コハク酸、構造化または制御重合技術(CPT)由来のアクリラート、例えば、ポリオール官能化ポリアクリラートといったポリアクリラート塩が挙げられるが、これらに限定されない。別の実施形態では、分散剤は、例えばアミン基および酸性基で官能化されたくし状両性イオンコポリマーなど、両性イオン性である。一態様では、非イオン性分散剤はポリウレタン系分散剤であってもよい。別の実施形態では、カチオン性分散剤は、カチオン性ハイパーブランチポリアミンを含むポリアミン分散剤であってもよい。一実施形態では、分散剤はアミン基を含有するポリマー、例えばOH/エーテル基および顔料親和性基を有するポリマーであるドデカン酸といった顔料親和性基を有する、例えばTEGO(登録商標)689およびTEGO(登録商標)690といったポリマー分散剤であってもよい。一実施形態では、分散剤はポリヒドロキシステアリン酸ステアラートから構成されたポリエステルであってもよい。別の実施形態では、分散剤はEO/POブロックコポリマーであってもよい。
一実施形態では、分散剤は変性尿素の溶液(BYK Additives and InstrumentsからのBYK(登録商標)-7410-ET)であってもよい。
一実施形態では、分散剤または界面活性剤は最大10重量%の量で含まれていてもよい。別の実施形態では、分散剤または界面活性剤は約0.1重量%~約10重量%の量で含まれていてもよい。別の実施形態では、分散剤または界面活性剤は約1重量%~約5重量%の量で含まれていてもよい。分散剤または界面活性剤の量は、インク組成物の総重量に基づいている。
一実施形態では、インク組成物はレオロジー調整剤を含んでもよい。レオロジー調整剤は、インク組成物の望ましいレオロジー特性を提供するために使用されてもよく、例えば組成物の粘度を調節し、分散の安定性および蛍光体粒子の懸濁性を向上させ、フィルム形成特性およびインクの印刷適性に関する組成物のレオロジープロファイルを制御する。一実施形態では、レオロジー調整剤は20℃で100センチポアズを超える粘度を有する。一実施形態では、レオロジー調整剤はシリカナノ粒子および粘土系材料を含む。別の実施形態では、シリカのナノ粒子はヒュームドシリカ、沈降シリカまたは表面改質疎水性シリカであってもよい。
別の実施形態では、レオロジー調整剤は、少なくとも1つの架橋基を含むゲル化剤を含む。別の実施形態では、ゲル化剤は30℃未満の温度でゲル化し得る。別の実施形態では、ゲル化剤は約20℃~約30℃の範囲の温度でゲル化し得る。例えば重合可能な官能基を有するワックスといったゲル化剤をインク組成物に加え、室温での良好な安定性および沈降性が低いゲル状分散体を形成することができる。これは、加熱時に粘度が大幅に減少したコーティング可能かつ印刷可能な液体となる。例示的なワックスとしては、ジ(ヘキサデシル)フマラート、オレイルシンナミド、ジ(4-ビニルオキシブチル)オクタデカンジオアート、例えばオクタデシルシンナミドといった非極性アクリラートワックス、および例えばドデシルシンナミドといった官能化ワックスが挙げられるが、これらに限定されない。
添加材料は、レオロジー特性および粘度を調節し、コーティング適性またはフィルム形成能および印刷適性を最適化するためにインク組成物を加えてもよい。一実施形態では、例えば窒化アルミニウムナノ粒子および微小粒子といった熱伝導率が高い材料をインク組成物に加えてもよい。別の実施形態では、1つ以上の電解質または高分子電解質をインク組成物に加えてもよい。
一実施形態では、インク組成物は散乱粒子を含んでもよい。一実施形態では、散乱粒子は少なくとも1μmの粒径を有する。別の実施形態では、散乱粒子は約1μm~約10μmの粒径を有する。別の実施形態では、散乱粒子は二酸化チタン、酸化アルミニウム(Al)、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化セリウム、酸化タンタル、酸化亜鉛、フッ化マグネシウム(MgF)、フッ化カルシウム(CaF)、フッ化ストロンチウム(SrF)、フッ化バリウム(BaF)、フッ化銀(AgF)、フッ化アルミニウム(AlF)またはこれらの組合せを含んでもよい。
さらなる態様では、フィルムが提供される。フィルムは、バインダーマトリクス内に分散される少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体を含む。狭帯域発光蛍光体は、約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
一態様では、色変換フィルムが提供される。フィルムは、基板上にインク組成物を積層させることで形成されてもよい。一実施形態では、フィルムは、任意の従来型様式で基板上にインク組成物をコーティングさせることで形成されてもよい。一実施形態では、フィルムは、ウェットコーティング、スピンコーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、浸漬またはドクターブレードを使用して基板表面にわたってインク組成物を伸ばすことで、インク組成物をコーティングすることにより形成されてもよい。別の実施形態では、フィルムは例えばインクジェット印刷でインク組成物を印刷することで形成されてもよい。一実施形態では、フィルムはLED上、ミニLED上またはマイクロLED上に積層または印刷されてもよい。別の実施形態では、フィルムは例えばガラス基板またはシリコン基板、または熱可塑性基材などのポリマー基板といったディスプレイ基板上に積層されてもよい。フィルムは高い光変換効率を有する。
フィルムは、バインダーマトリクス内に分散される微粒子の狭帯域発光蛍光体を含む。蛍光体材料は、第1の波長の光を吸収し、第2の波長で発光する。狭帯域発光蛍光体は赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体または赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体との組合せであってもよい。狭帯域発光蛍光体は、例えば青色LEDからの青色光といった光源からの光を吸収し、赤色光または緑色光または白色光を発生させる。いくつかの実施形態では、青色LEDはマイクロLEDまたはミニLEDであってもよい。
バインダー材料は、マトリクス内に分散している蛍光体微粒子を保持している固体のバインダーマトリクスを形成する。インク組成物が積層された後、フィルムを乾燥または硬化させ、分散している蛍光体粒子を保持している固体のバインダーマトリクスを形成する。一実施形態では、バインダー材料はポリマーであり、バインダーマトリクスはフィルムの乾燥時および何らかの揮発性材料または液体材料の蒸発時に形成する。一実施形態では、加熱によって揮発性材料または液体材料を蒸発させてもよい。別の実施形態では、フィルムはオーブンもしくはホットプレートで、または赤外線ランプを用いて焼成することで加熱されてもよい。別の実施形態では、フィルムは乾燥床でまたは真空状態で乾燥させてもよい。
一実施形態では、バインダーマトリクスは架橋ポリマーを含む。別の実施形態では、バインダー材料は例えば光硬化性バインダー材料、またはUV硬化性バインダー材料、または熱硬化性バインダー材料または熱硬化バインダー材料、または組合せといった硬化性材料を含む。熱硬化性バインダー材料または熱硬化バインダー材料は、フィルムが熱処理される際に重合または架橋し、硬化樹脂バインダーマトリクスを形成する。例示的な熱硬化バインダー材料としては、例えばSylgard184、Sylgard186、Sylgard527といったシリコーン材料、およびエポキシ系材料が挙げられる。一実施形態では、フィルムは加熱によって硬化され得る。別の実施形態では、フィルムは少なくとも100℃の温度に加熱される。別の実施形態では、フィルムは約100℃~約200℃の温度に加熱される。別の実施形態では、フィルムは約100℃~約150℃の温度に加熱される。別の実施形態では、フィルムは約100℃~約130℃の温度に加熱される。光硬化性またはUV硬化性バインダー材料は重合または架橋し、電磁ビームまたはUVまたは青色光によってフィルムが照射される際にUV硬化性バインダーマトリクスを形成する。
一実施形態では、バインダーマトリクスは、既に説明された屈折率調整剤を含んでもよい。一実施形態では、バインダーマトリクスは、バインダーマトリクスの重量に基づき、約20重量%~約80重量%のバインダー材料と、約20重量%~約80重量%の屈折率調整剤と、を含む。別の実施形態では、バインダーマトリクスは、約20重量%~約50重量%のバインダー材料と、約50重量%~約80重量%の屈折率調整剤と、を含む。
一実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づき、約20重量%~約98重量%の量の狭帯域発光蛍光体と、約2重量%~約20重量%の量のバインダーマトリクスと、を含む。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、フィルムの総重量に基づいて約30重量%~約98重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、フィルムの総重量に基づいて約40重量%~約98重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、フィルムの総重量に基づいて約50重量%~約98重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、フィルムの総重量に基づいて約80重量%~約98重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、狭帯域発光蛍光体は、フィルムの総重量に基づいて約90重量%~約98重量%の量の狭帯域発光蛍光体であってもよく、バインダーマトリクスは約2重量%~約10重量%の量であってもよい。別の実施形態では、バインダーマトリクスは、フィルムの総重量に基づいて約2重量%~約10重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、バインダーマトリクスは約2重量%~約5重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、バインダーマトリクスは、フィルムの総重量に基づいて約5重量%~約8重量%の量で存在してもよい。別の実施形態では、バインダーマトリクスは、フィルムの総重量に基づいて約10重量%~約20重量%の量で存在してもよい。
別の実施形態では、インク組成物またはフィルムは量子ドットを含む。一実施形態では、フィルムは、フィルムの重量に基づき最大約8重量%の量の量子ドットを含む。別の実施形態では、フィルムは、フィルムの重量に基づいて約1重量%~約7重量%の量の量子ドットを含む。別の実施形態では、フィルムは、フィルムの重量に基づいて約4重量%~約6重量%の量の量子ドットを含む。
フィルムまたは蛍光体含有層は、この使用または用途に好適であるいずれかの望ましい厚さを有してもよい。一実施形態では、フィルムは250マイクロメートル以下の厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルムまたは層は約1マイクロメートル~約150マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルムは約10マイクロメートル~約150マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルム厚さは約10マイクロメートル~約100マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルム厚さは約10マイクロメートル~約50マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルムは約20マイクロメートル~約50マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルムは約30マイクロメートル~約50マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルムは約1マイクロメートル~約10マイクロメートルの厚さを有してもよい。別の実施形態では、フィルムまたは層は20マイクロメートル以下の厚さを有する。別の実施形態では、フィルムは約2マイクロメートル~約5マイクロメートルの厚さを有してもよい。
狭帯域発光蛍光体を含む蛍光体は、例えば青色光といった光源からの青色光を吸収し、赤色光、緑色光または白色光を発生する。青色光吸収度および色変換フィルムを通過する青色光の量は、ブリードスルーと呼ばれている。用途の要件に応じて、白色光を生成する青色光のブリードスルーは部分的であることが望ましい。他の実施形態では、青色光のブリードスルーは最小限の蛍光体による大量吸収が必要とされる。一実施形態では、青色光は、例えばミニLEDまたはマイクロLEDといったLEDであってもよい。
インク配合物および成分は調節され、望ましい色変換、吸収(青から赤への変換および青から緑への変換)、青色光のブリードスルーおよびヘイズを有する最終色変換フィルムおよび層を提供し得る。一実施形態では、ブリードスルーは、バインダーマトリクスに対する狭帯域発光蛍光体の充填量の増加、または他の発光材料を加えることで減少され得る。
一実施形態では、フィルムは既に説明された屈折率調整剤を含む。一実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づいて約20重量%~約40重量%の量の屈折率調整剤を含む。別の実施形態では、屈折率調整剤は、フィルムの総重量に基づいて約25重量%~約30重量%の量で存在する。
一実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づき、約20重量%~約78重量%の量の狭帯域発光蛍光体と、約2重量%~約20重量%の量のバインダーマトリクスと、約20重量%~約40重量%の量の屈折率調整剤と、を含む。別の実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づき、約30重量%~約78重量%の量の狭帯域発光蛍光体と、約2重量%~約10重量%の量のバインダーマトリクスと、約20重量%~約40重量%の量の屈折率調整剤と、を含む。別の実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づき、約40重量%~約78重量%の量の狭帯域発光蛍光体と、約2重量%~約10重量%の量のバインダーマトリクスと、約20重量%~約40重量%の量の屈折率調整剤と、を含む。
一実施形態では、色変換フィルムは高い変換効率を有する。一実施形態では、フィルムは25%を超える色変換効率を有する。別の実施形態では、フィルムは35%を超える色変換効率を有する。別の実施形態では、フィルムは40%を超える色変換効率を有する。別の実施形態では、フィルムは50%を超える色変換効率を有する。別の実施形態では、フィルムは60%を超える青色吸収を有する。別の実施形態では、フィルムは70%を超える青色吸収を有する。
インク組成物から調製されたフィルムは、均一性の欠陥またはムラ欠陥を実質的に含まない。ムラ欠陥とは、凹凸のある長い領域にわたる輝度または色の不均一性のことである。均一性の欠陥は、輝度または色コントラストとして知覚される。ムラ欠陥を識別および分類する方法および装置は、米国特許第5,917,935号に説明されている。一実施形態では、フィルムは可視できる凝集体を含まない。別の実施形態では、フィルムは色および輝度については均一である。一実施形態では、フィルムが可視できる凝集体を含まず、色および/または輝度において均一性を有する場合には、均一性の欠陥またはムラ欠陥を実質的に含まない。
一実施形態では、インク組成物は例えばインクジェット印刷またはスロットダイコーティングといった印刷によって基板上へと積層されてもよい。インク組成物は懸濁安定性が良好であり、かつ凝集の減少を伴う小さな粒径を有する狭帯域発光蛍光体を含み、これが良好な印刷適性または噴出性を提供する。一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は最大約10μmのD50粒径を有する。一実施形態では、狭帯域発光蛍光体は最大約5μmのD50粒径を有する。別の実施形態では、蛍光体は5μm未満のD50粒径を有する。別の実施形態では、蛍光体は3μm未満のD50粒径を有する。別の実施形態では、蛍光体は1μm未満のD50粒径を有する。別の実施形態では、蛍光体は最大約2μmのD50粒径を有する。
一実施形態では、インク組成物はインクジェット印刷のために使用されてもよい。一実施形態では、インクジェット印刷は約20℃~約100℃の温度で行われてもよい。別の実施形態では、インクジェット印刷は約20℃~約50℃で行われてもよい。
一実施形態では、インクジェット印刷のためのインク組成物は、動作温度および印刷条件で0.5センチポアズ~40センチポアズの範囲の粘度を有する。別の実施形態では、インク組成物は約5センチポアズ~約30センチポアズの範囲の粘度を有する。別の実施形態では、インク組成物は約4センチポアズ~約20センチポアズの範囲の粘度を有する。別の実施形態では、インク組成物は25℃で35センチポアズ~50℃で約20センチポアズの範囲の粘度を有する。別の実施形態では、インク組成物は30センチポアズ未満の粘度を有する。
一実施形態では、ジェット印刷のためのインク組成物は溶媒を含んでもよい。別の実施形態では、インク配合物は室温で1センチポアズを超える粘度を有する溶媒を含む。別の実施形態では、溶媒は室温で10センチポアズを超える粘度を有する。一実施形態では、溶媒はエタノール、水、プロピレングリコールメチルエーテルアセタート(PGMEA)、プロパノール、エチレングリコール、テルピネオール、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)またはこれらの混合物であってもよい。一実施形態では、使用される溶媒または溶媒の混合物は、ノズル開口部での望ましくない乾燥を防止するために、印刷条件では低い蒸気圧または低速な蒸発速度を有してもよい。
レオロジー特性およびインク配合物は、異なる表面コーティングを有する異なるプリンタまたはノズルに調節される必要があり得る。表面張力は28ダイン/cm~40ダイン/cmでなければならない。良好な印刷適性のため、接触角はノズルプレートの表面で50°超でなければならない。一実施形態では、プリンタのオリフィスは約20μmであってもよく、ジェット速度は約4m/秒であってもよい。
一実施形態では、インク組成物はインクジェット印刷により基板表面に塗布または積層されてもよい。例えばエアロゾルジェットおよびスプレーコーティングなどの他の印刷技術は、さらに高い粘度を有するインク配合物を印刷するために使用されてもよい。例えば、エアロゾルジェット印刷に関しては、インク配合物の粘度は0.5センチポアズ~2000センチポアズの範囲であってもよい。
一実施形態では、組成物はLEDの少なくとも一部を覆ってもよい。別の実施形態では、インク組成物は、インクジェット印刷により、例えばLED、またはガラス基板もしくはシリコン基板、または例えば熱可塑性基板といったポリマー材料といった基板上にパターンとして印刷されてもよい。いくつかの実施形態では、インク組成物は、例えばミニLEDまたはマイクロLEDのアレイといった複数の光源にわたって配置されてもよい。図1Aおよび図1Bは、本開示の一実施形態によるブラックマトリクス1の一部を示している。ブラックマトリクスは、隣接するピクセル間のクロストークまたは光学干渉を最小化し、良好なディスプレイコントラストおよび解像度を提供する。ブラックマトリクス1は、アレイにて各光源2が他の光源2と空間的に分離されている基板3上に配列された複数の光源2または光源2のアレイと、空間的に分離している光源2間の非透過領域4と、を含む。一実施形態では、光源2は約1μm~約1mm分離されてもよい。別の実施形態では、光源2は約1μm~約500μm分離されてもよい。別の実施形態では、光源2は約5μm~約300μm分離されてもよい。別の実施形態では、光源2は約10μm~約200μm分離されてもよい。別の実施形態では、光源2は約20μm~約50μm分離されてもよい。一実施形態では、光源2間の非透過領域4は、約1μm~約1mmであってもよい。別の実施形態では、光源2間の非透過領域4は、約1μm~約500μmであってもよい。別の実施形態では、光源2間の非透過領域4は、約5μm~約300μmであってもよい。別の実施形態では、光源2間の非透過領域4は、約10μm~約200μmであってもよい。別の実施形態では、光源2間の非透過領域4は、約20μm~約50μmであってもよい。
本明細書に説明されるように、色変換フィルム5は、例えばインクジェット印刷などの印刷によってそれぞれの光源2上に積層されてもよい。光源2は、例えばミニLEDまたはマイクロLEDといった発光ダイオードであってもよい。色変換フィルム5は、マトリクス7内に分散されている狭帯域発光蛍光体6を含む。非透過領域4は色変換フィルム5を実質的に含まず、複数の光源2から発生した光に対して実質的に非透過性である。非透過領域4は、ブラックマトリクスバインダー内に分散されている1つ以上の非透過材料を含むブラックマトリクス材料により充填されてもよい。非透過材料は、カーボンブラック粉体、例えば酸化アルミニウムといった誘電酸化物、または例えばNi、Co、Fe、Cr、Cu、Pd、Au、Pt、Sn、Znおよびこれらの組合せといった金属粒子を含んでもよいが、これらに限定されない。一実施形態では、ブラックマトリクスバインダーは、既に説明されたものなどのバインダー材料を含んでもよい。別の実施形態では、ブラックマトリクスバインダーは、シリコーン材料、熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性コポリマーであってもよい。一実施形態では、狭帯域発光蛍光体6の発光スペクトルに対応する光の波長での非透過領域4の光学密度は、少なくとも1.0である。別の実施形態では、光学密度は少なくとも2.0である。別の実施形態では、光学密度は少なくとも3.0である。一実施形態では、非透過領域は黒色または暗色である。
いくつかの実施形態では、非透過領域4は、図1Bに示されている通り、印刷フィルム5が上に配列された状態で各光源2または光源2を取り囲んでいる。一実施形態では、ブラックマトリクス材料は、図1Aに示されている通り、ブラックマトリクスが実質的に平坦な表面を有するように、光源2および色変換フィルム5の高さと実質的に同じ高さまで充填されてもよい。一実施形態では、非透過領域4は最大約100μmの深さを有する。別の実施形態では、非透過領域4は約1μm~約100μmの深さを有する。別の実施形態では、非透過領域4は約10μm~約30μmの深さを有する。
本開示によるデバイスまたはLEDパッケージは、色変換フィルムに光学的に接続または放射結合された光源を含むが、この色変換フィルムは既に説明されているように、狭帯域発光蛍光体を含む。図2は、本開示の一実施形態によるデバイス10を示す。デバイス10は、光源12と色変換フィルム14とを含む。デバイス10では、色変換フィルム14は光源12に光学的に接続または放射結合されている。光学的に結合もしくは放射結合または光学的に接続もしくは放射接続は、光源12からの放射線が色変換フィルム14中の蛍光体材料を励起することができ、色変換フィルム14が放射線による励起に応答して発光することができることを意味する。色変換フィルム14は、光源12の少なくとも一部もしくは一部分に配列されてもよく、または光源12からある一定の距離で離れて位置づけられてもよい。
光源12は、無機LED光源または有機LED光源であってもよい。用語「LED光源」は、本明細書で使用される場合、例えば半導体レーザダイオード(LD)、無機発光ダイオード、有機発光ダイオード(OLED)またはLEDとLEのハイブリッドといったLED光源全てを包含すると意図されている。LEDは、エレクトロルミネセンスにより活性化された際に発光するため、pn接合ダイオードを使用する。光の色は、半導体材料のエネルギーバンドギャップに従った光子エネルギーに対応する。加えて、LED光源はチップCSP(チップスケールパッケージ)、ミニLED、またはマイクロLEDであってもよく、これらは自発光ディスプレイで使用され得る。ミニLEDは、約100μm~約0.7mmのサイズを有するサブミリメートルの発光ダイオードである。マイクロLEDは、100マイクロメートルより小さなサイズを有する。別の実施形態では、マイクロLEDは50マイクロメートルよりも小さなサイズを有する。マイクロLEDに関しては、LEDバックライトは小型化され、ピッチとしての各LED素子が個々に指定かつ駆動して自発光OLEDと同様の方法で発光する個々のLEDとともに配列されてもよい。
さらには、特段明記しない限り、LED光源は別の放射線源と交換されたりこれを追加したり、これを増加してもよく、半導体、半導体LED、またはLEDチップに対する参照は、LDおよびOLEDを含むがこれらに限定されない、いずれかの適切な放射線源を単に表しているにすぎないということを理解されたい。
一態様では、光源12は色変換フィルム14でコーティングまたは覆われている。一態様では、色変換コーティングまたはフィルムはインクジェット印刷で塗布され、光源12をコーティングまたは覆っている。さらなる態様では、色変換フィルム14は光源12の表面に積層された複数の層を有してもよい。
一実施形態では、光源12はUVまたは青色発光LEDを含んでもよい。別の実施形態では、光源12はミニLEDまたはマイクロLEDを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源12は約440nm~約460nmの波長範囲で青色光を生成する。
いくつかの実施形態では、デバイス10はディスプレイ用途のバックライトユニットであってもよい。ディスプレイで使用するためのLEDバックライトユニット(backlight units、BLU)は、例えばミニLEDまたはマイクロLEDといった青色LEDの組合せと、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体を含む蛍光体と、に基づいており、デバイスから白色光を提供する。一実施形態では、緑色蛍光体は、緑色発光U6+含有蛍光体、または狭帯域緑色発光Mn2+含有蛍光体であってもよい。一実施形態では、赤色蛍光体は、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく狭帯域赤色発光蛍光体を含む。別の実施形態では、蛍光体は、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく狭帯域赤色発光蛍光体Mn2+と、狭帯域緑色発光U6+含有蛍光体または狭帯域緑色発光Mn2+含有蛍光体との組合せを含む。
一実施形態では、照明装置はデバイスを備える。図3は、いくつかの実施形態による、照明装置またはランプ20を示す。照明装置20は、例えばLEDチップといった光源22と、光源22に電気的に取り付けられたリード線24と、を含む。リード線24は、1つ以上のより太いリードフレーム26で支持されている細いワイヤを含んでもよく、リード線24は自己担持型電極を含んでもよく、リードフレームは省かれてもよい。リード線24は光源22に電流を提供するが、これによって発光する。一実施形態では、LEDチップはミニLEDチップまたはマイクロLEDチップであってもよい。
光源22は、管球容器28内に封入されてもよい。管球容器28は、例えばガラスまたはプラスチックで形成されていてもよい。光源22は、封入材料32に囲まれていてもよい。封入材料32は、低温ガラス、または例えばエポキシ、シリコーン、エポキシ-シリコーン、アクリラートまたはこれらの組合せといった当該技術分野で既知のポリマーもしくは樹脂であってもよい。代替的な実施形態では、照明装置20は管球容器28を含まず、封入材料32のみを含んでもよい。管球容器28および封入材料32の両方は透明でなければならず、光はこれらの要素を透過することができる。
引き続き図3を参照すると、色変換フィルム34は、既に説明されているように光源22の発光面に配列されている。フィルム34は、例えばコーティングや印刷といったいずれかの適切な方法で配列されてもよい。示されるように、層34は、例えばコーティングまたは印刷し、かつLED光源22にわたるこのコーティングを乾燥または硬化することで、光源22の表面にわたってまたは表面上に直接コーティングされて配置されてもよい。光源22から発光した光は、色変換フィルム34から発光した光と混合し、所望の発光を生成する。
いくつかの他の実施形態では、色変換フィルム38は、光源22上に形成される(図3)代わりに、照明装置40の例示的な実施形態を示している図4に示されるように、管球容器28の表面へとコーティングされている。示されている通り、フィルム38は管球容器28の内面29にコーティングされている。ただし、所望の場合にはフィルム38は管球容器28の外面にコーティングされてもよい。フィルム38は、管球容器28の全面にコーティングされてもよく、または管球容器28の内面29の上部のみにコーティングされてもよい。光源22から発光した光は、フィルム38から発光した光と混合し、混合した光は外に透過する。色変換フィルムは、図3および図4に示されているようないずれかの位置もしくは両方の位置に位置づけられてもよく、または例えば管球容器28から離れているもしくは光源22に一体化されている位置などの離れた位置といった、任意の他の好適な位置に位置づけられてもよい。
上記構成のうちいずれかまたはそれら全てにおいて、図3または図4にそれぞれ示されている照明装置20または40は、封入材料32に埋め込まれている複数の散乱粒子(図示せず)をも含んでもよい。散乱粒子は例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニアまたはチタニアを含んでもよい。散乱粒子は、好ましくは無視できるほどの量の吸収を伴い、光源22から発光した方向性のある光を散乱させる。
一実施形態では、図3または図4に示されている照明装置20または40は、バックライト装置であってもよい。別の実施形態では、バックライト装置はバックライトユニット10を備える。いくつかの実施形態は、図5に示されるバックライト装置50に関する。バックライト装置50は、バックライト用途またはディスプレイ用途の表面実装部品(surface mounted device、SMD)型の発光ダイオードを含む。SMDは「側面発光型」であり、導光部材54の突出部に発光窓52を含む。SMDパッケージは、LEDチップおよび色変換フィルムを含んでもよい。一実施形態では、バックライト装置はエッジライト装置または側面発光装置であってもよい。別の実施形態では、バックライト装置はダイレクトライト装置であってもよい。バックライト装置および関連するデバイスは、米国特許出願公開番号2017/0254943号およびPCT特許出願公開番号2018/190827号に説明されており、これらのそれぞれの内容全体が参照として本明細書に組み込まれている。
フィルムは、ダイレクトライトおよびエッジライトLCDディスプレイデバイスに使用されてもよい。図6Aは、エッジライトバックライト構成を有する、シングルモードの液晶ディスプレイ(liquid crystal display)の一実施形態を示す。LCD100Aは、図3または図4に既に説明されている通り、照明装置またはバックライト装置102と、照明ガイドパネル106と、LCDパネル120と、を含む。LCD100Aは、電子制御できるLCDパネル120およびバックライト装置102を使用し、カラー画像を生成する。バックライト装置102は白色光を提供し、LCD100Aの1つ以上の縁に沿った複数のバックライト装置102に該当する。LCD100Aは、電子制御できるLCDパネル120およびLEDバックライト100を使用し、カラー画像を生成する。
LCDパネル120は、例えば赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタといったサブピクセルに配列されたカラーフィルタ122を含む。赤色、緑色および青色フィルタ122は、バックライト装置102から入射する白色光の特定波長を有する光を透過する。フィルタ122は、各フィルタの色に対応する光の波長を透過し、他の波長を吸収する。
LCDパネル120は、前面偏光子118、後面偏光子114、薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)126および液晶116、および電極(図示せず)を含んでもよい。カラーフィルタ122は、液晶116と前面偏光子118の間に配置されてもよい。薄膜トランジスタ126は、液晶116と後面偏光子114の間に配置されてもよい。各ピクセルは、液晶116に印加される電圧を制御するための対応するトランジスタまたはスイッチを有する。前面偏光子118および後面偏光子114は直角に設定され得る。一態様では、LCDパネル120は不透明である。電圧が液晶116にわたって印加される際には、棒状ポリマーが電界と連動してねじれが修正され、その結果、電界が前面偏光子118からの発光出力を制御する。例えば、電圧が液晶116に印加される際には、前面偏光子118からの発光出力が存在するように液晶116は回転する。
バックライト装置102からの白色光は、ディフューザーフィルム110およびプリズム108、ならびにLCDパネル120に均一な照明バックライトを提供する二重輝度向上フィルム(double brightness enhanced film、DBEF)124を通って照明ガイドパネル(LGP)106に向かって進む。
LEDバックライト102およびLCD100Aは、光学スタックでは典型的な追加の構成要素を含んでもよい。一態様では、ディフューザー、リフレクタ、またはガラスフィルタが提供されてもよい。さらなる態様では、カバーガラスが光学スタックを覆ってもよい。
図6Bは、ダイレクトビュー/ダイレクトライト型のバックライト構成を備えたシングルモードLCD100Bの一実施形態を示す。ダイレクトライト型バックライト構成は、照明ガイドパネル106とLEDの配列が異なることを除いては、図6Aに示されているエッジライト型バックライト構成に類似している。複数のバックライト装置102は、ディフューザーフィルム110を支持することができるディフューザープレート128に光を直接提供するために配列されている。
図7は、図2で既に説明されている光源12と、照明ガイドパネル(LGP)204と、色変換フィルム206と、ダイクロイックフィルタ210と、図6Aに既に説明されているLCDパネル120と、を含むバックライトユニットまたはモジュール200の例示的な実施形態を示している。バックライトユニット200はまた、任意にはプリズム212と二重輝度向上フィルム(DBEF)214とを含む。光源12は青色発光LEDであり、ミニLEDまたはマイクロLEDであってもよい。ムラのない照明を生成するため、光源12からの青色光はまず、青色光を散乱させる照明ガイドパネル204を通過する。一般には、LCDパネル120と二重輝度向上フィルム(DBEF)214との間に空気層が存在する。二重輝度向上フィルムは、背面で無偏光であるが、それ以外の場合ではLCDの後面偏光子118に吸収される任意の光を繰り返し反射することで効率を増加させる反射偏光子フィルムである。二重輝度向上フィルム214は、中間に何らかの他のフィルムを含むことなく、LCDパネル120後方に配置されている。二重輝度向上フィルム214は、後面偏光子118の透過軸に実質的に平行な透過軸に取り付けられてもよい。二重輝度向上フィルム214は、LCDパネル120の後面偏光子118に通常吸収される白色光220を再利用するのに役立つ。したがってこれは、LCDパネル120の輝度およびLCDパネル120から発光する光222を増加させる。別の実施形態では、プリズム212は取り除かれてもよく、他の輝度向上構成要素に置き換えられてもよい。さらなる態様では、二重輝度向上フィルムを取り除いてもよい。
バックライトユニットまたはモジュール200は、光源12からの距離で離れて配置された色変換フィルム206を含む。色変換フィルム206は、狭帯域発光蛍光体の粒子を含む蛍光体を含む。蛍光体は、緑色発光蛍光体208Aと赤色発光蛍光体208Bを含む。一実施形態では、緑色発光蛍光体は、緑色発光U6+含有蛍光体、または狭帯域緑色発光Mn2+含有蛍光体を含む。別の実施形態では、赤色発光蛍光体は、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく狭帯域赤色発光蛍光体を含む。色変換フィルム206は、一次光源と蛍光体が別個の要素であり、蛍光体が単一の要素として一次光源と一体化していないといった意味で別種のものである。一次光は一次光源から発光し、1つ以上の外部媒体を通って進み、光源12を色変換フィルム206の蛍光体に放射結合または光学結合する。
当業者には、本開示の態様によるバックライトユニットまたはモジュールの構成を変更してもよいということが理解されよう。例えば、図6Bに示されているダイレクトライト型構成に類似するダイレクトライト型構成が使用されてもよい。
ディスプレイデバイスまたはディスプレイは、電気信号をピクセル化された多色ディスプレイに変換することで、プロセッサまたは他の種類の情報管理システムからの情報や画像を提供する。ディスプレイは、例えばマイクロLEDまたは光を生成する有機発光ダイオード層を有する有機発光ダイオードディスプレイ(OLED)といった自発光式であってもよい。液晶ディスプレイ(LCD)は、例えばLED光源および個々の液晶セルなどからのバックライト方式を使用する。一実施形態では、ディスプレイデバイスは既に説明されている色変換フィルムを含む。バックライト式ディスプレイまたはダイレクト発光ディスプレイを含むデバイスの例。ディスプレイ用途としては、テレビ、プラズマスクリーン、家庭用および劇場用プロジェクション、デジタルフォトフレーム、タブレット、自動車用ディスプレイ、電子書籍リーダ、電子辞書、デジタルカメラ、コンピュータ、ラップトップ、コンピュータモニタ、電子キーボード、携帯電話(cellular phone)または従来型の電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ゲーム機器、ディスプレイおよびスクリーン付きの電子機器を有する他の小型デバイスが挙げられるが、これらに限定されない。これらの用途の一覧は、単に例示のみを意図しており、網羅しようとするものではない。
テルピネオール33.2gと酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)16.6gとを室温で混合し、30分間撹拌してT/BEAと呼ばれる溶媒の混合物を調製した。
PFS(KSiF:Mn4+)粉体(PFS試料番号395)とF2531-120-2といった2つの蛍光体をこの実施例では使用した。PFS試料番号F2531-120-2は、8.9/10.5/12.3μmのD10/D50/D90粒径分布を有する。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号395を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。Horiba製粒子径測定装置で測定したように、粉体を超音波処理にかけ、6.9/7.9/9.2μmのD10/D50/D90粒径分布を有する7.9μmのD50粒径とした。この粉体のMn%は3.55である。
2.5%のMgFを用いてPFS粉体を表面コーティングすることで、PFS試料番号425(KSiF:Mn4+)からPFS試料番号F2531-120-2を調製した。米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号425を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけ、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で、30分間2次洗浄処理で洗浄した。PFS試料は12.0μmのD50粒径を有する(超音波処理なし)。
MgFを用いて粉体を以下のようにコーティングした:17.5%のHSiF水溶液中、0.22g/mLのMgSiF・6HO溶液12mLを、磁気撹拌子、およびKSiFを含む49%のHF飽和水溶液240mL中のKSiF:Mn4+25gを含有する反応混合物に30分にわたって加えた。混合物を30秒間、力強く撹拌し(300rpm)、その後この撹拌を120rpmに低下した。添加が完了した後、撹拌を停止し、撹拌子を取り除いて反応混合物を5分間沈降させた。上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。KSiFを含む49%のHF飽和水溶液150mLと混合した。洗浄混合物を5分間静置させ、続いて上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。0.65μmのフルオロポリマー膜を取り付けたプラスチック製のブフナー漏斗に移した。残留HF溶液を濾別し、蛍光体ケーキを合計500mLのアセトンを使用して5回洗浄し、各洗浄前には固体をかき混ぜた。真空下で3日間、この生成物を乾燥させ、続いて170メッシュ膜に通してふるいにかけ、コーティングされた最終生成物(Mn%=2.13、0.67%MgFをコーティングしたPFS試料番号F2531-120-2)を得た。
Aldrichから入手した、製品番号200646、46070、46080および200654を有する4つのエチルセルロース(EC)材料(以下、それぞれEC-L、EC-M、EC-HおよびEC-HHと呼ばれる)を、何らかのさらなる精製を行うことなく、受領した状態のまま使用した。全てのECは、類似の量(48.0~49.5%(w/w)のエトキシル主成分、)1.47の光学屈折率、および25℃での1.14g/mLの密度を有する。EC材料は、25℃にてトルエン/エタノール(80:20)中5重量%の溶液として測定される際には異なる分子量および粘度を有する(Error!参照ソースは見つからない、1)。
Figure 2023521844000003
以下、T-BEA_EC-M(3.3%)と呼ばれる10.25gのT/BEA溶媒混合物(実施例1を参照されたい)中で0.35gのEC-M(実施例1を参照されたい)を混合することで、3.3重量%のEC-M溶液を調製した。以下、T-BEA_EC-H(3.3%)と呼ばれる12.3gのT/BEA溶媒混合物中で0.42gのEC-H(実施例1を参照されたい)を混合することで、3.3重量%のEC-H溶液を調製した。2つの溶液を80℃で一晩撹拌してエチルセルロースを完全に溶解させた。続いて以下の実験のために室温に冷却した。
0.15gのPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)を3gのT/BEA_EC_M(3.3%)ワニスと混合してT/BEA_EC_M(3.3%)-PFS(5%)と呼ばれるPFS含有分散液を調製し;0.19gのPFS試料番号F2531-120-2を3.8gのT/BEA_EC_H(3.3%)ワニスと混合してT/BEA_EC_H(3.3%)-PFS(5%)と呼ばれるPFS含有分散液を調製し;0.2651gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)を4.28gのT/BEA_EC_M(3.3%)ワニスと混合してT/BEA_EC_M(3.3%)-PFS395(5%)と呼ばれるPFS含有分散液を調製し;0.2215gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)を3.76gのT/BEA_EC_H(3.3%)ワニスと混合してT/BEA_EC_H(3.3%)-PFS395(5%)と呼ばれるPFS含有分散液を調製した。5重量%のPFS充填量を有する分散液全てを室温で2時間にわたって最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いて沈降試験のために室温に冷却した。分散液でコーティングされた乾燥フィルムは、バインダー(EC)に対するPFSの比が60:40であった。
60分の時点では、試料T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS395(5%)はいくらか沈降しており、試料T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS395(5%)は全く沈降していなかった。61分の時点では、試料T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS(5%)はいくらか沈降しており、試料T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(5%)は全く沈降していなかった。120分の時点では、試料T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS395(5%)の沈降は増加しており、試料T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS395(5%)の沈降は最小限であった。198分の時点では、試料T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS(5%)の沈降は増加しており、試料T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(5%)は全く沈降していなかった。
4つの分散液全ては、T/BEAのみに分散したPFSに対しては、向上した分散安定性を示している。EC-H系分散液(すなわち、T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(5%)およびT/BEA_EC-H(3.3%)-PFS395(5%))は、EC-M系分散液(すなわち、すなわち、T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS(5%)およびT/BEA_EC-M(3.3%)-PFS395(5%))よりも良好な分散安定性を示している。これは、EC-H系分散液はより高い粘度を有することに起因している。比較すると、MgFコーティングを含むPFS試料番号F2531-120-2は、MgFコーティングを含まないPFS試料番号395よりも良好な分散安定性を有する。これは、より大きな正のゼータ電位によって凝集を阻害することができるため、MgFコーティングを含むPFSが、MgFコーティングを含まないPFS(試料番号395については4.6mV)よりも大きな正のゼータ電位を有する(試料番号F2531-120-2については57.2mV)という事実によって部分的には説明することができる。
1.63gのPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)を2.45gのT/BEA_EC_M(3.3%)ワニス(実施例2を参照されたい)と混合してT/BEA_EC_M(3.3%)-PFS(40%)と呼ばれるPFS含有分散液を調製し;1.95gのPFS試料番号F2531-120-2を2.93gのT/BEA_EC_H(3.3%)ワニス(実施例2を参照されたい)と混合してT/BEA_EC_H(3.3%)-PFS(40%)と呼ばれるPFS含有分散液を調製した。室温で2時間にわたり2つの分散液を最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いて沈降試験のために室温に冷却した。
130分の時点では、試料T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS(40%)は約30%沈降しており、試料T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(40%)は約25%沈降していた。188分の時点では、試料T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS(40%)は約50%沈降しており、試料T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(40%)は約30%沈降していた。
両方の試料は、T/BEAのみに分散したPFSに対しては、向上した分散安定性を示している。T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(40%)分散液は、その高い粘度に起因して、T/BEA_EC-M(3.3%)-PFS(40%)よりも良好な分散安定性を有する。
両方の分散液を使用し、PFS:ECフィルムをスピンコートした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.7mLの分散液を基板上へと塗布し、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。異なるスピン速度を使用することでフィルム厚さを調節した。試験前に、150℃に予熱したホットプレート上で10分間、コーティングされた基板を焼成した。続いてスピンコーティングフィルムを積分球の内側に配置し、450nmの青色LEDを用いて光ポンピングした。青色領域(400~550nm)および赤色領域(550~700nm)の屈折力を記録した。青色から赤色への変換効率を、
Figure 2023521844000004
青色LED、青色フィルムおよび赤色フィルムは、それぞれ、定位置でのフィルムにおける青色LED、青色発光および赤色発光についてのμワットの単位の屈折力として計算する。
T/BEA_EC-H(3.3%)-PFS(40%)の分散液を使用したスピンコーティングフィルムに関する結果を表2に示す。乾燥させた最終フィルムは、約92%のPFSと約8%のEC-Hからなる。フィルムは均一性の欠陥を含まない。
Figure 2023521844000005
バインダーである0.2686gのポリ(フッ化ビニリデン-コ-ヘキサフルオロプロピレン)(PVDF-HFP)を15.18gのシクロヘキサノン(CH)と混合し、80℃で一晩撹拌して透明な溶液を得た。CH_PVDF-HFPと呼ばれる溶液は、粘度が25℃で15.37cPであるが、これは2μmのKSiF:Mn4+粒子については1mm/時間未満の沈降速度に変換される。
2.5%のMgFを用いてPFS粉体を表面コーティングすることで、PFS試料番号466(KSiF:Mn4+)からPFS試料番号F2664-43-1を調製した。米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号466を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。PFS試料は、超音波処理なしでは9.96μmのD50粒径を有し、超音波処理下では9.4μmのD50粒径を有する。
MgFを用いて粉体を以下のようにコーティングした:17.5%のHSiF水溶液中、0.22g/mLのMgSiF・6HO溶液35.48mLを、磁気撹拌子、およびKSiFを含む49%のHF飽和水溶液665mL中のKSiF:Mn4+70gを含有する反応混合物に30分にわたって加えた。混合物を30秒間、力強く撹拌し(300rpm)、その後この撹拌を120rpmに低下した。添加が完了した後、撹拌を停止し、撹拌子を取り除いて反応混合物を5分間沈降させた。上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。KSiFを含む、250mLの49%のHF飽和水溶液と混合した。洗浄混合物を5分間静置させ、続いて上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。0.65μmのフルオロポリマー膜を取り付けたプラスチック製のブフナー漏斗に移した。残留HF溶液を濾別し、蛍光体ケーキを合計1Lのアセトンを使用して5回洗浄し、各洗浄前には固体をかき混ぜた。真空下で3日間、この生成物を乾燥させ、続いて170メッシュ膜に通してふるいにかけ、コーティングされた最終生成物(Mn%=2.49、1.65%のMgFをコーティングしたPFS試料番号F2664-43-1)を得た。これは7.9/9.4/11.1μmのD10/D50/D90粒径分布を有する。
2.28gのPFS試料番号F2664-43-1を3.45gのCH_PVDF-HFPワニスと混合し、CH_PVDF-HFP-PFS(40%)と呼ばれる40重量%のPFS分散液を調製した。5重量%のPFS充填量を有する分散液を室温で2時間にわたって最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いてフィルムコーティングのために室温に冷却した。
PVDF-HFPを含む分散液は非常に安定しており、30分後にはほとんど沈降を示さない。対照的に、PVDF-HFPを含まないシクロヘキサノン中分散液の大部分のPFS粒子は、10分以内に底に沈降する。
続いて、分散液であるCH_PVDF-HFP-PFS(40%)を使用してPFS:PVDF-HFPフィルムをスピンコートした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.7mLの混合物を基板上へと加えた。続いて700rpmで20秒間、続いて(停止することなく)1500rpmで60秒間スピンさせて液体を広げ、湿潤状態のフィルムを得た。試験前に、150℃に予熱したホットプレート上で10分間、湿潤状態のフィルムを焼成した。2.6%のPVDF-HFP中、97.4%のPFSからなる焼成した最終フィルムは、約35μmの厚さと36.8%の青色から赤色への変換効率とを有する。
PFS試料番号395(実施例1を参照されたい)を使用して2つの試料を調製した。製品番号182214、約40,000のMを有する40重量%のバインダー材料であるポリ(メチルアクリラート)(PMA)トルエン溶液をAldrichから購入し、受領した状態で使用した。第1の試料を調製するため、1gのPFS試料番号395(以下、PFSトルエンと呼ばれる)と4gのトルエンを組み合わせ、20重量%の分散液を得た。第2の試料を調製するため、1gのPFS試料番号395(以下、PFSトルエンと呼ばれる)と4.6mLの40重量%のトルエン中のPMA溶液を組み合わせ、15重量%の分散液を得た。試料であるPFSトルエンと総体積が同じとなるように、PFS-PMA-トルエンについては4.6mLの体積を選択した。各試料をボルテックスにかけ、完全に混合して静置し、沈降挙動を観察した。試料であるPFSトルエン(トルエンのみ)は30分間で約15%沈降したが、PFS-トルエン-PMA(トルエンおよび40重量%のポリ(メチルアクリラート))は、同じ時間枠では明確な沈降を示さなかった。
PFS試料番号320を使用し、2つの試料を調製した。この試料は、9.0/13.6/20.2μmのD10/D50/D90粒径分布を有するPFS(KSiF:Mn4+)である。製品番号363065、146,000~186,000のMを有するバインダー材料であるポリビニルアルコール(PVA)をAldrichから購入し、受領した状態で使用した。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号320を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけ、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で、30分間2次洗浄処理で洗浄した。粉体を「焙焼」工程に供し、2次洗浄処理の後に、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて150℃で4時間、追加で低温での焼き鈍しを行った。粉体は、SEMで測定した際に13.6μmのD50粒径を有した。粉体は約1.32のMn%を有する。
以下「5コントロール」と呼ばれる第1の試料を調製するため、0.4gの試料番号320を2mLの2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール(TFPO)に分散させた。以下、「5D」と呼ばれる第2の試料を調製するため、0.5gの試料番号320と、0.03gのPVAを2mLのTFPOに分散させ、よく混合した。両方の試料を30秒間ボルテックスにかけて分散液を形成し、続いて静置して沈降挙動を観察した。
試料調製後30分時点で、試料「5コントロール」は完全に沈降し、試料「5D」は全く沈降しなかった。PVAを加えたことで、沈降速度は劇的に減少しながらも分散安定性が著しく向上した。
0.3772gのバインダー材料であるポリビニルブチラール(PVB)を12.15gのT/BEA(実施例1を参照されたい)と混合し、80℃で一晩撹拌して透明な溶液を得た。T/BEA_PVBと呼ばれる溶液は、粘度が25℃で42.1cPであるが、これは2μmのKSiF:Mn4+粒子については0.5mm/時間未満の沈降速度に変換される。
2.23gのPFS試料番号F2664-43-1(実施例4による)を3.35gのT/BEA_PVBワニスと混合した。5重量%のPFS充填量を有する、試料030820-Bと呼ばれる分散液を室温で2時間にわたって最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いて室温に冷却した。
この実施例については、PFS試料番号PFS GRC082718SSTGA(316/318)を使用した。米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料であるKSiF:Mn4+(PFS)を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけ、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で、30分間2次洗浄処理で洗浄した。この粉体は、9.8/14.4/21.8μmのD10/D50/D90粒径分布を有した。
プラスチック製バイアルで、0.5gのPFS試料番号PFS GRC082718SSTGA(316/318)と、熱硬化バインダーであるプレミックスSylgard184(1.36gのA部分と0.14gのB部分からなる1.5g)とを混合した。Sylgard184(A+B)に対するPFS充填量は25重量%であった。この混合物を木製のQチップスティックを使用して静かに混合し、目視では凝集がない均一な混合物を得た。この混合物を真空下で5分間脱気した。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。ガラス基板(1’’×1’’、または25mm×25mm)をスピナーのチャック上へと載せた。最初に、およそ0.5mLの混合物を基板上へと塗布した。続いて500rpmで15秒間スピンさせ、続いて(停止することなく)3000rpmで60秒間スピンさせ、湿潤状態のフィルムを得た。予熱したホットプレート上で30秒間、コーティングされた基板を焼成し、任意の揮発性材料を完全に乾燥させた。コーティング基板を予熱したオーブンに入れ、フィルムを125℃で30分間硬化させた。得られたフィルムの厚さは約55μmであった。フィルムは42.3%の青色から赤色への変換効率を有した。
トルエンで希釈されたSylgard184を使用し、別のフィルムを調製した。プラスチック製バイアルで、2gのSylgard184のA部分を1gのトルエンを用いて希釈し、よく混合した。計量皿で、0.5gのSylgard184のB部分を0.25gのトルエンを用いて希釈し、よく混合した。0.3gの希釈部分Bを希釈部分Aに加えてSylgard184(A+B、重量ではA:B=10:1)の混合物を調製し、よく混合した。0.73gの試料番号316/318を希釈したSylgard184(A+B)と混合し、木製スティックを用いてこの混合物を静かに混合し、均一な分散液を得た。この混合物を真空下で5分間脱気した。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。最初に、およそ0.5mLの混合物を基板上へと塗布した。続いて500rpmで15秒間スピンさせ、続いて(停止することなく)3000rpmで60秒間スピンさせ、湿潤状態のフィルムを得た。予熱したホットプレート上で30秒間、コーティングされた基板を焼成し、任意の揮発性材料を完全に乾燥させた。コーティング基板を予熱したオーブンに入れ、フィルムを125℃で30分間硬化させた。得られたフィルムの厚さは約35μmであった。フィルムは41.7%の青色から赤色への変換効率を有した。
1mLの2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール(TFPO)を用いて80mgのIgracure(登録商標)819を溶解することで、光開始剤であるIgracure(登録商標)819のストック溶液を調製した。
1.06gのPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)と1.63gのバインダー材料であるエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート(商標名、Sartomer Americaから入手したSR454)とを混合し、40重量%のPFS充填量を有する分散液を得た。続いてこの分散液と、0.20mLのIgracure(登録商標)819のTFPOストック溶液とを混合し、40重量%のPFS分散液(SR454-PFS-分散液-1と呼ばれる)を得た。
1.176gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)と1.77gのバインダー材料であるエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート(SR454)とを混合し、40重量%のPFS分散液を得た。続いて分散液と0.22mLのIgracure(登録商標)819のTFPOストック溶液とを混合し、40重量%のPFS分散液(SR454-PFS-分散液-2と呼ばれる)を得た。
室温で2時間にわたり2つの分散液を最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を50℃でさらに2時間撹拌し、続いて室温に冷却した。
空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。スピンコーティング後、110℃に予熱したホットプレート上で10分間、PFSコーティングをした基板を焼成し、その後空気中にて39mW/cmのUV強度下でUV硬化させた。最終フィルムは約50μmの厚さであり、架橋アクリラートマトリクス中、約40%のPFSからなる。両方の試料のスピンコーティングフィルムは、44%の良好な青色から赤色への変換効率を有し、UV照射下で安定していた。
市販されている5つのフォトレジストインクをバインダー材料として試験した。SEMで測定されるように約3~5μmの粒径を有する、0.30gのKSiF:Mn4+(PFS)C011817VGAT(241)と、2.7gの各フォトレジスト材料とを混合し、10重量%の充填量のPFSを有するコーティング可能な液体配合物を生成した。米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号C011817VGAT(241)を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。Qチップを用いて各混合物を手動で混合した。スピンコーティングを使用してコーティングを生成した。スピン速度を変更させることでコーティング厚さを調節した。イソプロパノールで予め清浄化した4インチのガラスおよびシリコンウェーハをベース基板として使用した。
予め清浄化したガラス基板およびシリコンウェーハ基板上に対応する液体配合物の単独層を直接スピンコーティングすることで、PFS:フォトレジストフィルムを調製した。ただし、混合物は望ましい均一なコーティングを提供しなかった。
2層構造を構築した。蛍光体を含まないフォトレジスト材料(A)の層を基板上へとコーティングした。この基板は、ガラスまたはシリコンウェーハであってもよい。フォトレジスト材料(B)の層と10重量%のPFSとを混合し、フォトレジストAコーティングにわたって基板上へとコーティングした。フィルムの被覆率および均一性を表3に示す。


Figure 2023521844000006
一次溶媒である55.4gのテルピネオールと、共溶媒である27.7gの酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)とを混合し、T/BEA(実施例1を参照されたい)と呼ばれる溶媒の混合物を調製した。室温で30分間、混合物を撹拌した。バインダー材料である0.3088gのエチルセルロース(EC-H)(実施例1を参照されたい)と、溶媒混合物である9.98gのT/BEAとを混合し、T/BEA_EC-H(3%)と呼ばれる3重量%のエチルセルロース(EC-H)溶液を調製した。溶液を80℃で一晩撹拌し、EC-Hを完全に溶解して続いて室温に冷却した。0.3355gのPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)と、3.1gのT/BEA_EC-H(3%)ワニスとを混合し、T/BEA_EC-H(3%)-PFS(10%)と呼ばれる、10重量%のPFS分散液を形成した。
一次溶媒である33gのテルピネオールと、共溶媒である16.5gのジエチレングリコールメチルエーテル(DGME)とを混合し、T/DGME(と呼ばれる溶媒の混合物を調製した。0.303gのバインダー材料であるエチルセルロース(EC-H)と、9.8gのT/DGME溶媒混合物とを混合し、T/DGME_EC-H(3%)と呼ばれる3重量%のエチルセルロース(EC-H)溶液を調製した。溶液を80℃で一晩撹拌し、EC-Hを完全に溶解して続いて室温に冷却した。0.4632gのPFS試料番号F2531-120-2と、4.2gのT/DGME_EC-H(3%)ワニスとを混合し、T/DGME_EC-H(3%)-PFS(10%)と呼ばれる、10重量%のPFS分散液を形成した。
室温で2時間にわたり両方の分散液を撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いて沈降試験のために室温に冷却した。
表4に示されている通り、共溶媒の変更は、例えば粘度といったインクのレオロジー特性を調節する方法の1つである。これは、インクの安定性および沈降速度に後に影響を及ぼす。


Figure 2023521844000007
実施例1に開示されているもの(T/BEA_PVP(3%)-PFS(10%)、T/BEA_EC-HH(3%)-PFS(10%)およびT/BEA_PEI(3%)-PFS(10%))と同様の方法で、以下のPFS試料番号F2531-120-2含有分散液を調製した。
0.29gのPVPと9.4gのT/BEA溶媒混合物とを混合することで、T/BEA_PVP(3%)と呼ばれる3重量%のPVP溶液を調製した。0.5098gのPFS試料番号F2531-120-2と4.6gのT/BEA_PVP(3%)ワニスとを混合することで、T/BEA_PVP(3%)-PFS(10%)と呼ばれる10重量%のPFS分散液を調製した。
0.766gのEC-HHと24.78gのT/BEA溶媒混合物とを混合することで、T/BEA_EC-HH(3%)と呼ばれる3重量%のEC-HH溶液を調製した。0.4528gのPFS試料番号F2531-120-2と4.1gのT/BEA_EC-HH(3%)ワニスとを混合することで、T/BEA_EC-HH(3%)-PFS(10%)と呼ばれる10重量%のPFS分散液を調製した。
10.6gのT/BEA溶媒混合物中で0.32gのPEIを混合することで、T/BEA_PEI(3%)と呼ばれる3重量%のPVP溶液を調製した。0.4649gのPFS試料番号F2531-120-2と4.2gのT/BEA_PEI(3%)ワニスとを混合することで、T/BEA_PEI(3%)-PFS(10%)と呼ばれる10重量%のPFS分散液を調製した。
室温で2時間にわたり全ての分散液を最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、続いてボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、沈降試験のために室温に冷却した。
78分の時点では、試料T/BEA_PVP(3%)-PFS(10%)は約10%沈降しており、試料T/BEA_EC-HH(3%)-PFS(10%)は全く沈降しておらず、試料T/BEA_PEI(3%)-PFS(10%)は約70%沈降していた。120分の時点では、試料T/BEA_PVP(3%)-PFS(10%)は約10%沈降しており、試料T/BEA_EC-HH(3%)-PFS(10%)は全く沈降しておらず、試料T/BEA_PEI(3%)-PFS(10%)は約80%沈降していた。16時間の時点では、試料T/BEA_PVP(3%)-PFS(10%)は約50%沈降しており、試料T/BEA_EC-HH(3%)-PFS(10%)は約15%沈降しており、試料T/BEA_PEI(3%)-PFS(10%)は沈降していた。
表5に示されている通り、バインダー材料の変更は、例えば粘度といったインクのレオロジー特性を調節するさらに有効なアプローチである。これは、インクの安定性および沈降速度に後に影響を及ぼす。
Figure 2023521844000008
撹拌子を入れた20mLの乾燥バイアルに、室温で2-ブタノール(8.26g)、水(0.203g、11.3mmol)およびイソ酪酸(0.2933g、2.8mmol)を投入した。混合物をおよそ15分間にわたって撹拌した後、タンタルエトキシド(0.844g、2.1mmol)を撹拌溶液に滴下した。均一な溶液を室温で22時間にわたって撹拌させ、2nmのTaナノ粒子の溶液を得た。フラスコ中で、Taナノ粒子溶液を3重量%のEC-Hバインダー材料を含む6.19gのT/BEAワニスと混合し、続いて回転式蒸発を使用し、均一な溶液から2-ブタノールを揮散させた。T/BEA_EC-H_Taと呼ばれる残りの溶液は光学的に透明であり、25℃で249.9cPの粘度を有する。溶液は6.9重量%のTaと3.0重量%のバインダー(または別の言い方をすると、固体バインダー化合物は70%のTaと30%のバインダーからなる)を有する。溶液は1.62の有効屈折率を有する(表18)。バインダーに分散した金属酸化物の含有量を調節する(表6の実施例1)、またはTaをより低い密度を有する例えばZrOおよびTiOといった他の金属酸化物に置き換える(表6の実施例2)ことで、バインダー材料の有効屈折率をさらに最適化し、最適な性能を得ることができる。
Figure 2023521844000009
0.725gのPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)を、試料0305-Taとして2.9gのT/BEA_EC-H_Ta(実施例13による)と混合した。5重量%のPFS充填量を有する分散液を室温で2時間にわたって最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いてフィルムコーティングのために室温に冷却した。
撹拌子を入れた250mLの乾燥フラスコに、室温でイソプロパノール(IPA)(90mL)、水(1.16g、64.4mmol)およびイソ酪酸(IBA)(1.7g、16.2mmol)を投入した。混合物を30分間にわたって撹拌した後、タンタルエトキシド(5.8g、14.4mmol)を撹拌溶液に滴下した。均一な溶液を室温で21時間にわたって撹拌させ、2.2nmのTaナノ粒子の溶液を得た。フラスコ中で、Taナノ粒子溶液をバインダー材料である3.15gのエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート(商標名SR454)と混合した。回転式蒸発を使用し、透明な溶液からイソプロパノールを揮散させた。窒素ブローを使用し、低沸点の溶媒(IPA/HO/IBA)をさらに揮散させた。最終的な透明溶液(11.6g)は、3.15gのアクリラートと3.15~3.18gのTaナノ粒子を含有した。固体の含有量の重量パーセンテージは、最終溶液中の1部のTaに対して1部のアクリラートである。
重合性官能基を含有するいくつかのワックスを4gのプロピレングリコールメチルエーテルアセタート(PGMEA)と組み合わせ、ヒートガンを用いて加熱して均一な溶液を生成した(表7を参照されたい)。これらの試料を冷却して静置し、どのワックスがゲル化を誘導し、溶媒中の粘度を増加させたかを判定した。
試料F2664-5-8は冷却時に結晶化し、硬いペースト状の稠度を得た。そしてこれをさらに4gのPGMEAを用いて希釈し、均一になるまで再度加熱した。2度目の冷却時に、結晶がより少ない安定して不透明な分散液を形成した。
1gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)を試料F2664-5-12に加え、2gのPFS試料番号395を試料F2664-5-8に加えて、21重量%の固体と2重量%のワックスを含む分散液を生成した。これらの試料を加熱し、ワックスを再度溶解した。次いでボルテックスにかけて完全に混合した。試料F2664-5-3(ワックスを含まないPGMEA中、20重量%のPFS)をさらにボルテックスにかけて再度混合し、3つの試料全てを静置させて沈降挙動を観察した。およそ7分後、試料F2664-5-3中の固体はおよそ50%沈降したが、試料F2664-5-12中の固体はおよそ15%沈降し、試料F2664-5-8中の固体はおよそ10%沈降した。10.5分時点では、試料F2664-5-12はさらにおよそ15%沈降したが、試料F2664-5-8はさらにおよそ10%沈降した。
Figure 2023521844000010
0.1gのワックスである試料2280-129(フマル酸ジ(オクタデシル))と4gのアクリル酸イソボルニル(試料番号F2664-5-15)とを組み合わせ、0.09gのワックスである試料2280-116(オクタデシルシンナミド)と4gのアクリル酸イソボルニル(試料番号F2664-5-16)とを組み合わせ、ヒートガンを用いて両方の試料を均一になるまで加熱し、冷却して静置させた。冷却時にはF2664-5-15はゲル化したが、F2664-5-16は結晶化した。1gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)をF2664-5-15に加え、試料を加熱してワックスを再溶解し、ボルテックスにかけて完全に混合した。冷却時には、混合物は厚さのある流動性分散液を形成した。ただし、F2664-5-15中の固体は、ワックスを含有しない試料F2664-5-1とおよそ同一の速度で沈降した。
官能化ワックスである0.1gの試料2280-121(ドデシルシンナミド)を、それぞれ、2gのエチレングリコールフェニルエーテルメタクリラート(1.85mL、試料番号F2664-5-17)、2gのポリプロピレングリコールジメタクリラート(1.98mL、試料番号F2664-5-18)、および2gのトリエチレングリコールジメタクリラート(1.83mL、試料番号F2664-5-19)に溶解した。均一になるまで試料を加熱し、冷却して静置した。試料番号F2664-5-18およびF2664-5-19は冷却時にも均一なままであったが、試料番号F2664-5-17は不透明な厚い分散液を形成した。0.5gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)を試料番号F2664-5-17に加えた。0.5gのPFS試料番号395および2gのエチレングリコールフェニルエーテルメタクリラートの別個の試料(試料番号F2664-5-20)を調製した。試料番号F2664-5-17を加熱してワックスを溶解し、試料番号F2664-5-17およびF2664-5-20をボルテックスにかけ、完全に混合して冷却して静置した。
25分後、ワックスを含まない試料番号F2664-5-20中の固体はおよそ15~20%沈降していたが、4重量%のワックスを含む試料番号F2664-5-17中の固体は、その時点ではまだ沈降が始まっていなかった。両方の試料を約25分時点で反転させた。これにより試料番号F2664-5-20については分散液の流動が生じたが、ワックスを含有する試料(試料番号F2664-5-17)は、バイアルのキャップに向かって流動せず、代わりにバイアルの底に留まり続けた。続いて試料を元々の向き(キャップを上にする)に戻し、さらに1時間静置した。105.5分時点では、試料番号F2664-5-20では沈降を観察したが、試料番号F2664-5-17では沈降が生じなかった。既に記載したように、反転時に試料番号F2664-5-20はキャップに向かって流動したが、試料番号F2664-5-17はキャップに向かって流動しなかったが、バイアルの底に留まり続けた(反転させたバイアルの上部)。
5つの溶媒系分散剤を受領し、受領した状態で使用した(表8を参照されたい)。


Figure 2023521844000011
PFS試料番号395(実施例1を参照されたい)をイソプロパノール(IPA)に分散させ、分散剤を含む、および分散剤を含まないAシリーズの試料(10重量%のPFS)を調製した(表9)。
Figure 2023521844000012
MgFコーティングを含むPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)をIPAに分散させ、分散剤を含む、および分散剤を含まないBシリーズの試料(10重量%のPFS)を調製した(表10)。
Figure 2023521844000013
室温で2時間にわたり全ての分散液を最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な分散液を80℃でさらに2時間撹拌し、沈降試験のために室温に冷却した。
TEGO687を含有する試料A-3中のPFS粒子は即座に底に沈降した。これは、TEGO 687分散剤が凝集剤のように機能し、水素結合またはファンデルワールス力のいずれかによってPFS粒子と相互作用し、大きな軟集合粒子を形成することを示している。9分後、A-6のコントロール試料中のPFS粒子の大部分は底に沈降した。対照的に、TEGO690を含有する試料A-5は沈降をほぼ示さなかった。安定性といった観点では、安定性が高いものから低いものへの順は、TEGO 690>TEGO 689>コントロール>TEGO 655>TEGO 685>TEGO 687である。PFS試料番号F2531-120-2について、同様の傾向性が観察された。
0.5gのPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)および分散剤である97.6mgのBYK(登録商標)-7410-ET(BYK Additives and Instrumentsから入手可能である変性尿素溶液)を、2.535mL(2g)の無水エタノールを加えた3ドラムバイアル中で組み合わせ、3.8%の分散剤を充填した試料番号F2664-5-22を形成した。0.5gのPFS試料番号395および分散剤である44.0mgのBYK(登録商標)-7410-ETを、2.535mL(2g)の無水エタノールを加えた3ドラムバイアル中で組み合わせ、1.7%の分散剤を充填した試料番号F2664-5-23を形成した。このバイアルをボルテックスにかけ、静置させて沈降挙動を観察した。3.8%および1.7%の充填量でBYK(登録商標)-7410-ETを含有する両方の試料をゲル化した。この結果、5分では粒子の沈降を示さなかったが、溶媒のみの試料である試料番号F2664-5-24はおよそ70%沈降した。続いて試料F2664-5-22およびF2664-5-23を5分間反転させた。F2664-5-22中のゲルは移動しなかったが、F2664-5-23中のゲルの約10%(上部)はバイアルのキャップに向かって流動した。
PFSのゼータ電位を増加させるためにMgFコーティングを使用する例を表11に示す。全ての試料はPFSの同一バッチに由来していた(PFS試料番号40C180101-01ATS、D10/D50/D90=16.7/26.1/39.3μm)が、MgFコーティングの量および厚さが異なっていた。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号40C180101-01ATSを調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。粉体は、SEMで測定した際に26.1μmのD50粒径を有した。粉体は約1.58%のMn%含有量を有する。
表11に示されている通り、異なる量のMgFを用いてPFS試料番号40C180101-01ATSを表面コーティングした。蛍光体をコーティングするための代表的な手順は、17.5%のHSiF水溶液中、0.22g/mLのMgSiF・6HO溶液100mLを、磁気撹拌子、およびKSiFを含む49%のHF飽和水溶液400mL中のKSiF:Mn4+50gを含有する反応混合物に30分にわたって加えるというものであった。混合物を30秒間、力強く撹拌し(300rpm)、その後この撹拌を120rpmに低下した。添加が完了した後、撹拌を停止し、撹拌子を取り除いて反応混合物を5分間沈降させた。上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。0.65μmのフルオロポリマー膜を取り付けたプラスチック製のブフナー漏斗に移した。残留HF溶液を濾別し、蛍光体ケーキを合計600mLのアセトンを使用して5回洗浄し、各洗浄前には固体をかき混ぜた。真空下で生成物を3日間乾燥させ、続いて170メッシュ膜でふるいにかけてコーティングされた最終生成物を得た。適切な量の17.5%のHSiF水溶液中のMgSiF・6HOを使用して表12に説明されている40C180101-01ATS-F1934-75-Mg10を調製し、所望のMgF含有量を得た。
折り畳まれたキャピラリーセルを使用し、エタノール中でゼータ電位を測定した。MgFコーティングの重量が高いPFSは、ゼータ電位を増加させる傾向があった。MgF表面コーティングの追加もまた、85℃および85%のRHで200時間試験した後のQE劣化の減少および粒子安定性の増加で証明される。
Figure 2023521844000014
イソプロパノール中で測定された際に約4.1mVのゼータ電位を有する、MgFコーティングを含まないPFS試料番号395(実施例1を参照されたい)の安定性と、MgFコーティングを含み、かつイソプロパノール中で測定された際に57.2mVのゼータ電位を有するPFS試料番号F2531-120-2(実施例1を参照されたい)の安定性とを比較した。2つの粉体を分散させ、2-ブタノール、イソプロパノールおよびエタノールといった溶媒のそれぞれとよく混合し、沈降試験のために静置した。溶媒にかかわらず、MgFコーティングを含まないPFS試料番号395の懸濁液は底にすぐに沈降したが、一方でMgFコーティングを含むPFS試料番号F2531-120-2の懸濁液は、同じ期間では10%未満沈降した。
PFS(KSiF:Mn4+)を含有するフィルムのヘイズを評価した。2つのシリコーン系バインダー材料を使用した:Dow Chemicalから入手し、1.41の屈折率(RI)を有する2部のシリコーン封止材料(製品名:Sylgard(商標)184A/B)と、Shin-Etsu Chemical Corporationから入手し、1.54のRIを有する2部のLEDシリコーン封止材料(製品名:SCR-1011A/B)。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセス表12に列挙された全てのPFS試料を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。Mn含有量をXRFで判定した。
比較例1については、0.78gのPFS(試料ID 040-1700501)をSylgard(商標)184A(2.10g)とSylgard(商標)184B(0.21g)の予め混合したブレンドに加えた。この混合物を細い木製スティックを使用してよく混合して均一なブレンドを得た。続いてこれを使用して30分間脱気し、気泡を取り除いた。0.70gの混合物を手動で型枠に注ぎ入れ、2.87cmの直径を有する円形テープを作成し、続いてこれを90℃で30分硬化させた。デジタルノギスを使用し、793μmの厚さを測定した。
127μmのギャップ高さを有するドクターブレードを用いて、他のフィルム全てを調製した。25重量%の充填量(比較例1~4および本発明1~2)を有する試料については、0.25gのPFSを0.70gのSylgard(商標)184Aと0.07gのSylgard(商標)184Bの予め混合したブレンドに加えた。50重量%のPFS充填量を有する試料については、0.77gのPFSを0.70gのSylgard(商標)184Aと0.07gのSylgard(商標)184Bの予め混合したブレンド(比較例5~7、本発明3~4)、または0.38gのSCR-1011Aと0.38gのSCR-1011Bの予め混合したブレンド(実施例8~10および本発明5~6)に加えた。各混合物を細い木製スティックを使用してよく混合して均一なブレンドを得た。続いてこれを使用して30分間脱気し、気泡を取り除いた。およそ1.0mLの各混合物を予め清浄化した2’’×3’’のガラススライドに塗布し、127μmのギャップを使用してドクターブレードにより加工し、127μmの厚さの湿潤状態のフィルムを生成した。これを90℃で30分間硬化させ、127μmの厚さを有する乾燥フィルムを得た。
自社製のHazemeterを使用し、ヘイズ測定を実施した。Hazemeterは8インチの積分球とコリメートされたLED光源とからなる。フィルム試料を積分球の入口に配置した。各測定は、キャップを用いて封止されている[総透過をT%(合計)として表示]出口またはカバーキャップを有さない[散乱透過をT%(散乱)として表示]出口のいずれかを有する、450nmでの2つの透過値を測定する。ヘイズ値は、T%(合計)で割ったT%(拡散)の比である。表12に示されている通り、PFS含有フィルムのヘイズは、マトリクスの屈折率を制御することでMn%、粒径および散乱強度を変更することにより最適化されてもよい。
Figure 2023521844000015
蛍光体中に組み込まれる活性剤Mnの量(Mn%と呼ばれる)は、色変換に大きな影響を及ぼす。青色LEDで照明されているシリコーン中に分散されているPFS(25重量%)のフィルムの色変換特徴を表13に示す。PFS中のMn%の組み込みの程度を増加させることで、青色光のブリードスルーを減少し、赤色発光の強度を増加させる。
Figure 2023521844000016
0.2692のバインダー材料、1.657の屈折率を有するポリ(ビニルフェニルスルフィド)(PVPS)(Aldrich(製品番号640212)から購入し、受領したまま使用した)を、T/BEA_PVPS(3%)と呼ばれる8.7gのT/BEA(実施例1を参照されたい)と混合し、80℃で一晩撹拌して透明な溶液を得た。1.44gのPFS試料番号F2664-43-1(実施例4を参照されたい)を、2.16gのT/BEA_PVPSワニスと混合し、T/BEA_PVPS-PFS(40%)と呼ばれる40重量%のPFS濃度を有する懸濁液を得た。5重量%のPFS充填量を有する懸濁液を室温で2時間にわたって最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで約2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、ボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な懸濁液を80℃でさらに2時間撹拌し、フィルムコーティングのために室温に冷却した。
続いてT/BEA_PVPS-PFS(40%)懸濁液を使用し、PFS:PVPSフィルムをスピンコーティングした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.5mLの懸濁液を基板上へと加え、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。異なるスピン速度を使用することでフィルム厚さを調節してもよい。試験前に、150℃に予熱したホットプレート上で10分間、コーティングされた基板を焼成した。乾燥した最終フィルムは、7重量%のPVPS中に分散された93重量%のPFSからなり、13μmの厚さを有する。フィルムは41%の青色吸収および17%の青色から赤色への変換効率を有する。
25mgのCsSe/ZnSコアシェル型緑色発光量子ドット材料(QD)(748056の製品番号を有するAldrichから購入した)を1.0gのT/BEA_PVPS-PFS(40%)(実施例24による)に加え、よく混合してT/BEA_PVPS-PFS(39.0%)-QD(2.4%)と呼ばれる38.8%のPFSと3.0%のQDを有する新規懸濁液を調製した。懸濁液を使用し、PFS:PVPS:QDフィルムをスピンコーティングした。空気中でのスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.5mLの懸濁液を基板上へと加え、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。異なるスピン速度を使用することでフィルム厚さを調節してもよい。試験前に、150℃に予熱したホットプレート上で10分間、コーティングされた基板を焼成した。乾燥した最終フィルムは約45μmの厚さを有し、90.3重量%のPFSと5.6%のQDと4.1%のPVPSからなっていた。フィルムは89%の青色吸収を有する。
1.5gのSylgard(商標)184と0.33gのPFS(KSiF:Mn4+)(表14を参照されたい)とを混合し、PFSの18%の充填重量を提供することでテープを調製し、ドクターブレードを使用して予め清浄化した3’’×2’’ガラス製プレート上に配合物をコーティングした(表14を参照されたい)。PFS試料番号320については、実施例6を参照されたい。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号F2539-33を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。MgFを用いて粉体を以下のようにコーティングした:17.5%のHSiF水溶液中、0.22g/mLのMgSiF・6HO溶液75.0mLを、磁気撹拌子、およびKSiFを含む49%のHF飽和水溶液1.425L中のKSiF:Mn4+125gを含有する反応混合物に30分にわたって加えた。混合物を30秒間、力強く撹拌し(300rpm)、その後この撹拌を120rpmに低下した。添加が完了した後、撹拌を停止し、撹拌子を取り除いて反応混合物を10分間沈降させた。上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。KSiFを含む、400mLの49%のHF飽和水溶液と混合した。洗浄混合物を10分間静置させ、続いて上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。0.65μmのフルオロポリマー膜を取り付けたプラスチック製のブフナー漏斗に移した。残留HF溶液を濾別し、蛍光体ケーキを合計800mLのアセトンを使用して5回洗浄し、各洗浄前には固体をかき混ぜた。真空下で3日間、この生成物を乾燥させ、続いて170メッシュ膜に通してふるいにかけ、コーティングされた最終生成物(Mn%=2.35、18.8μmの超音波処理されていないD50粒径、2.5%のMgF2をコーティングしたPFS試料番号F2539-33)を得た。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号F2531-73Bを調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけ、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で、30分間2次洗浄処理で洗浄した。PFS試料は16.0μmのD50粒径を有する(超音波処理なし)。実施例36に説明されている2.5重量%のHypermer(商標)KD4を含むPGMEA中でPFS試料をコーティングした。
Figure 2023521844000017
TrueTest(商標)ソフトウェアを搭載したイメージング測色計であるRadiant Vision Systemsでフィルムの均一性を解析した。発光体(Lv)均一性測定は、100%の均一性を基準としている。測定値が高いほどより均一なフィルムであることを示す。全体のコントラストおよび色差が非常に低いフィルムが好ましい。表15に結果を示す。


Figure 2023521844000018
粒径および量子効率(QE)の粉砕媒体、典型的な溶媒、湿潤剤、添加剤、MgFコーティングおよび粉砕時間の効果を表16に示す。各溶媒のハンセンパラメータもまた表16に含まれている。
以下は典型的な湿式粉砕プロセスである。室温にて、36gの球状粉砕ビーズ(Fisher、径:1.44mm)、10mLの液体媒体、および任意には1.5mLの湿潤剤(例えば酢酸ブチル中、20%のTEGO(登録商標)689)、他の添加剤(例えばリン酸水素二カリウム、KHP)を乾燥した25mLのNALGENEボトルに入れた。続いて2.5gのPFS試料番号GRC030620BTGA474(KSiF:Mn4+)をボトルに加え、ボトルを封止し、78rpmで10~40時間、または1000rpmで2~4時間、ローラミルに置いた。真空下で24時間乾燥した後、遠心分離工程または濾過工程により粉砕したPFS粉体を得た。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスで、3.48%のMn%を有するPFS試料番号GRC030620BTGA474(KSiF:Mn4+)を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。PFS粉体は3.48%のMn%を有する。
ただし、粉砕時のPFS粒子の性能は、特に高いMn%を組み込んだPFSについては、粉砕および粉体化を促進させるために使用される溶媒媒体に左右されやすい(表16)。例えばメタノール、エタノールおよびアセトンといった一般的に使用される溶媒は、PFSの性能を著しく劣化させる。特に高いMn%を組み込んだPFS粒子の粉砕は、表16に示されている通り、例えばオレイン酸、リン酸ジブチル、ヘキサン、ヘプタン、ヘキサデカンなどといった溶媒を使用して行われてもよい。


Figure 2023521844000019
特に小さな粒径を有するPFS粉体は凝集する傾向がある。例えば、超音波処理なし、3分の超音波処理および7分の超音波処理を施し、Horiba製粒子径測定装置で測定されたGRC101819ATGA(450)の粒径(D10/D50/D90)は、それぞれ(10.3/32.1/87.5μm)、(7.3/11.0/16.9μm)および(7.3/8.5/9.9 μm)である。超音波処理時の粒径の著しい減少は、GRC101819ATGA(450)の実質的な凝集を示す。
オレイン酸(OA)を使用し、ソルボサーマル合成または単純な混合吸着処理によってPFS粒子をコーティングした。7.5mLの無水無水エタノール(Sigma-Aldrich/459836)中に、2.5mL(7.1mmol)のオレイン酸(Sigma-Aldrich/364525)を溶解した。0.8405gのPFS試料番号GRC101819ATGA(450)を上記溶液に分散させ、20分間撹拌した。40℃で撹拌させた20時間後、懸濁液を25mLの熱水反応器に入れ、140℃で6時間加熱した。懸濁液を室温に冷却し、10mLのイソプロパノール(IPA)を用いて希釈し、6000rpmで10分間遠心分離にかけた。IPAを用いて粗生成物を洗浄し、さらに2回遠心分離にかけた。真空下で24時間乾燥させた後、0.682gのOAコーティングされたPFS粉体を調製した。
2つの他のPFS試料である試料番号GRC101819ATGA(474)および試料番号GRC101819ATGA(395)を同様の方式で処理し、その結果を表17に示す。処理した後、超音波処理なしで、および7分間の超音波処理を施した状態で測定した粒径とスパン(B)との差は、各コントロール材料に対して小さなものであった。試料は良好な%QE(量子効率)を維持していた。
米国特許出願公開番号2018/0163126号に説明されているプロセスで、PFS試料番号GRC101819ATGA(450)、GRC101819ATGA(474)およびGRC101819ATGA(395)を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。
Figure 2023521844000020
27.1847gのトルエンと27.4994gの酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)とを混合することで、トルエン/BEAと呼ばれる混合溶媒を調製した。混合溶媒を室温で15~30分間撹拌した。11.0682gのトルエン/BEA溶媒混合物中でバインダー材料である0.4886gのEC-HH(実施例1を参照されたい)を混合することで、トルエン/BEA_EC-HH(4.2%)と呼ばれる4.2%のEC-HH溶液を調製した。ワニスを80℃で一晩撹拌し、バインダーを完全に溶解して続いて室温に冷却した。ワニスは、25℃で約800cPの粘度を有していた。1.4688gのPFS試料番号F2664-68-1を、2.1545gのTol/BEA_EC-HH(4.2%)ワニスと混合し、トルエン/BEA_EC-HH(4.2%)/PFS(40%)-061420-Bと呼ばれるインク配合物を得た。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号F2664-68-1を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。MgFを用いて粉体を以下のようにコーティングした:17.5%のHSiF水溶液中、0.22g/mLのMgSiF・6HO溶液11.75mLを、磁気撹拌子、およびKSiFを含む49%のHF飽和水溶液760mL中のKSiF:Mn4+77gを含有する反応混合物に30分にわたって加えた。混合物を30秒間、力強く撹拌し(300rpm)、その後この撹拌を120rpmに低下した。添加が完了した後、撹拌を停止し、撹拌子を取り除いて反応混合物を7分間沈降させた。上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。KSiFを含む、380mLの49%のHF飽和水溶液と混合した。洗浄混合物を7分間静置させ、続いて上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。0.65μmのフルオロポリマー膜を取り付けたプラスチック製のブフナー漏斗に移した。残留HF溶液を濾別し、蛍光体ケーキを合計800mLのアセトンを使用して5回洗浄し、各洗浄前には固体をかき混ぜた。真空下で3日間、この生成物を乾燥させ、続いて170メッシュ膜に通してふるいにかけ、コーティングされた最終生成物(3.08%のMn%、101%の相対的なQE、9.1μmのD50粒径のPFS試料番号F2664-68-1)を得た。
トルエン/BEA_EC-HH(4.2%)/PFS(40%)-061420-B懸濁液を室温で2時間撹拌し、ボルテックスミキサで1~2分間力強く混合し、10分間超音波処理して粒子凝集体を減少させた。続いてボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な懸濁液を80℃でさらに2時間撹拌し、室温に冷却した。
配合物を使用し、PFS:ECフィルムをスピンコーティングした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.7mLの分散液を基板上へと塗布し、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。これを150℃に予熱したホットプレート上で10分間乾燥させ、乾燥した最終フィルムを得た。スピンコーティング条件および乾燥した最終フィルムの特性を表18に要約する。
Figure 2023521844000021
1.8965gのPFS試料番号GRC030620BTGA474(実施例27を参照されたい)を2.8527gのTol/BEA_EC-HH(4.2%)ワニスと混合し、トルエン/BEA_EC-HH(4.2%)/PFS(40%)-072920と呼ばれるインク配合物を得た。
PFSはおよそ3.48%のMn%の組み込みを有する。懸濁液を室温で2時間撹拌し、ボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して10分間超音波処理し粒子凝集体を減少させ、続いてボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な懸濁液を80℃でさらに2時間撹拌し、室温に冷却した。
配合物を使用し、PFS:ECフィルムをスピンコーティングした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.7mLの分散液を基板上へと塗布し、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。これを150℃に予熱したホットプレート上で10分間乾燥させ、乾燥した最終フィルムを得た。スピンコーティング条件および乾燥した最終フィルムの特性を表19に要約する。
Figure 2023521844000022
27.1847gのトルエンと27.4994gの酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル(BEA)とを混合することで、トルエン/BEAと呼ばれる混合溶媒を調製した。混合溶媒を室温で15~30分間撹拌した。11.0682gのトルエン/BEA溶媒混合物中でバインダー材料である0.4886gのEC-HH(実施例1を参照されたい)を混合することで、トルエン/BEA_EC-HH(4.2%)と呼ばれる4.2%のEC-HH溶液を調製した。ワニスを80℃で一晩撹拌し、バインダーを完全に溶解して室温に冷却した。
93%を超える相対的なQEを有し、かつ4μmのD50粒径に粉砕される1.8965gのPFS試料番号GRC030620BTGA474(実施例27による)を2.8527gのTol/BEA_EC-HH(4.2%)ワニスと混合し、トルエン/BEA_EC-HH(4.2%)/PFS(40%)-072920と呼ばれるインク配合物を得た。PFSはおよそ3.48%のMn%の組み込みを有する。懸濁液を室温で2時間撹拌し、ボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して10分間超音波処理し粒子凝集体を減少させ、続いてボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な懸濁液を80℃でさらに2時間撹拌し、室温に冷却した。
配合物を使用し、PFS:ECフィルムをスピンコーティングした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.7mLの分散液を基板上へと塗布し、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。これを150℃に予熱したホットプレート上で10分間乾燥させ、乾燥した最終フィルムを得た。スピンコーティング条件および乾燥した最終フィルムの特性を表20に要約する。
Figure 2023521844000023
Sigma-Aldrich(カタログ番号317292)およびジエチレングリコールジメチルエーテル(DGDE)から入手したトリエチレングリコールモノメチルエーテル(TGME)を溶媒として使用した。溶媒をバインダー材料であるエチルセルロースEC-HH(実施例1を参照されたい)と混合し、TGME/DGME-1%EC-HHと呼ばれる1%のバインダーワニスを作製した(表21を参照されたい)。0.5776gのPFS試料番号070820A(KSiF:Mn4+)を、TGME/DGME-EC-HH(1.0%)ワニスと混合し、6.6703gのTGME/DGME-EC-HH(1.0%)/PFS(8.0%)と呼ばれるインク配合物を得た。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号070820Aを調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。PFS試料は43%の相対的QEを有し、粉体を1.1μmのD50粒径に粉砕した。
TGME/DGME-EC-HH(1.0%)/PFS(8.0%)懸濁液を室温で2時間撹拌し、ボルテックスミキサで1~2分間力強く混合し、10分間超音波処理して粒子凝集体を減少させた。続いてボトルローラで60rpmの速度で2時間にわたり回転させた。均一な懸濁液を60℃でさらに2時間撹拌し、インクジェット印刷のために室温に冷却した。TGME/DGME-EC-HH(1.0%)/PFS(8.0%)の配合物を使用し、典型的なプリントを得た。この配合物をポリエチレンテレフタラート(PET)基板上のパターンにインクジェット印刷を行った。Fuji Filmからの市販のMFL-003インクを参照として使用した(表21を参照されたい)。
Figure 2023521844000024
10pLのインクカートリッジ(DMC-11610、16ノズル、ノズル直径は21μm)を備えたFuji Film製のDimatix Materials Printer(DMP-2831)を使用した。ノズルプレートはSi/SiO材料から作製されており、表面上の水の接触角は100°である。
実施例32に関して、表22に化学薬品を列挙する。
Figure 2023521844000025
TiO2-1-スラリー:撹拌子を入れた20mLの乾燥バイアルに、室温でsec-ブタノール(12mL)、水(0.3489g、19.4mmol)およびイソ酪酸(IBA)(0.3502g、4mmol)を投入した。混合物を30分間撹拌した後、チタン(IV)イソプロポキシド(0.87g、3mmol)を撹拌溶液に滴下した。TiO2-1-スラリーと呼ばれる均一な溶液を室温で撹拌させた。5時間後、Malvernゼータサイザーダイナミックライト散乱により特性評価された粒径は2.45nmであり、28時間後には3.04nmであった。
TiO2-2-スラリー:撹拌子を入れた50mLの乾燥バイアルに、室温で2-プロパノール(18mL)、水(0.1856g、10.3mmol)および乳酸(0.35g、3.9mmol)を投入した。混合物を30分間撹拌した後、チタン(IV)イソプロポキシド(0.8269g、2.9mmol)を撹拌溶液に滴下した。TiO2-2-スラリーと呼ばれる均一な溶液を室温で撹拌させた。20時間後にMalvernゼータサイザーダイナミックライト散乱により特性評価された粒径は3nmをわずかに超えていた。
TiO2-3-スラリー:撹拌子を入れた50mLの乾燥バイアルに、室温でsec-ブタノール(18mL)、水(0.2109g、11.7mmol)および乳酸(0.3756g、4.16mmol)を投入した。混合物を30分間撹拌した後、チタン(IV)イソプロポキシド(0.9091g、3.2mmol)を撹拌溶液に滴下した。TiO2-3-スラリーと呼ばれる均一な溶液を室温で撹拌させた。20時間後にMalvernゼータサイザーダイナミックライト散乱により特性評価された粒径は3nmをわずかに超えていた。
TiO2-4-スラリー:撹拌子を入れた50mLの乾燥バイアルに、室温で2-プロパノール(19.74g)、水(1.13g、63mmol)およびIBA(1.0g、11.3mmol)を投入した。混合物を30分間撹拌した後、チタン(IV)イソプロポキシド(5.11g、18mmol)を撹拌溶液に滴下した。TiO2-4-スラリーと呼ばれる均一な溶液を室温で撹拌させた。溶液は濁り、2~3分以内に白色のスラリーとなった。これは、凝集体が形成されたことを示していた。
イソプロパノール中での凝集の除去およびTiOナノ粒子の安定化に関して、4つの異なる溶媒試料(リン酸ジブチル(DBP)、オレイン酸(OA)、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)(BEHP)およびテルピネオール)を評価した。4つのガラスバイアルを洗浄して乾燥させた。2mLの白く濁ったTiO2-4-スラリー(実施例32による)を各バイアルに加えた。評価する溶媒試料のうち1つ(0.5mL)をそれぞれのバイアルに加えた。
溶媒DBPは濁ったスラリーから透明な懸濁液へと変わったが、溶媒OA、BEHPおよびテルピネオール(バイアル-D)はスラリーを変化させなかった(白く濁った状態のままであった)。全ての懸濁液を10分間超音波処理した。超音波処理後、BEHPを含有する懸濁液は透明になった。周囲条件で2日間貯蔵した後には、DBPを含有する懸濁液のみが透明なままであった。BEHPを含有するバイアルは再び濁った。OAを含有するバイアルおよびテルピネオールを含有するバイアルは沈降および相分離を呈したが、これは粒子の凝集を示唆していた。
流動している雰囲気を用いてDBPを含むTiO2-4-スラリー試料を乾燥させ、145℃のオーブンでさらに乾燥させた。メノウ乳鉢と乳棒を用いて目の粗い固体粉体をさらに目の細かい粉体に粉砕し、X線回折(XRD)を用いて解析した。これは45kV*40mAでEmpyrean装置を使用して実施した。得られたTiOナノ粒子は非晶質であると考えられ、結晶相を示していない。
流により、3.9416gのTiOナノ粒子懸濁液試料であるTiO2-1-スラリー(実施例32による)を、53.4%(0.4375g)のTiOを含有する、0.8186gの透明なゲル状懸濁液に濃縮した。続いてこれを、フラスコ中で溶媒混合物であるトルエン/BEA(1:1)を含有する1.5406gのワニスおよび6.1重量%のエチルセルロースEC-HH(実施例1を参照されたい)と混合した。懸濁液(2.3592g=1.5406g+0.8186g)は光学的に透明であり、以下、トルエン/BEA_EC-HH_TiOと呼んだ。続いて、約90%の相対的なQEを有する0.9897gのPFS試料番号GRC030620BTGA474を含有するバイアルに、2.1302gのトルエン/BEA_EC-HH_TiO2懸濁液を加えた(実施例27を参照されたい)。オレイン酸(実施例27を参照されたい)を使用し、PFS試料番号GRC030620BTGA474を4.3μmのD50粒径に粉砕し、よく混合した。以下、トルエン/BEA_EC-HH_TiO2-PFS-33と呼ばれる最終懸濁液中の固体含有量は、0.9897g(46.5重量%)のPFS、0.395g(18.5重量%)のTiO、および0.0854g(4.0重量%)のEC-HHである。5重量%のPFS充填量を有する懸濁液を室温で2時間にわたって最初に撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、続いてボトルローラで60~70rpmの速度で2時間にわたり回転させた。これを80℃でさらに2時間撹拌し、続いてフィルムコーティングのために室温に冷却した。
続いてトルエン/BEA_EC-HH_TiO2-PFS-33懸濁液を使用し、PFS:PVPSフィルムをスピンコーティングした。空気中で行うスピンコーティングのための基板として、予め清浄化したガラススライドを使用した。およそ0.3mLの懸濁液を基板上へと加え、60秒間スピンさせて湿潤状態のフィルムを得た。異なるスピン速度を使用することでフィルム厚さを調節してもよい。試験前に、150℃に予熱したホットプレート上で10分間、コーティングされた基板を焼成した。乾燥した最終フィルムは、5.8重量%のEC-HH中に分散している67.3重量%のPFSおよび26.9重量%のTiO2を含有した。
スピンコーティングフィルムの性能を表23に要約する。続いてTitan Themis SEM/TEMを使用し、0.8krpmでスピンさせたフィルムを特性評価した。外科用メスを使用し、ガラス基板からいくつかのフィルムの小片を取り外すことでTEM試料を調製した。続いて、これらのフィルム片を2つのガラススライド間に配置し、スライドを前後に動かしてフィルム片のサイズを減少させて可能な限り粉体にした。このフィルム粉体を3mmの直径3mmの炭素被覆した銅製グリッドに配置した。TEMによって得られた組成スペクトルから、TiOおよびPFSの存在を確認した。
Figure 2023521844000026
実施例33で調製した1.0gのトルエン/BEA_EC-HH_TiO2-PFS-33に、0.10gのリン酸ジブチル(DBP)を加えた。以下、トルエン/BEA_EC-HH_TiO2-DBP-PFS-34と呼ばれる最終懸濁液を80℃でさらに2時間撹拌し、続いてボルテックスミキサで1~2分間、力強く混合して粒子凝集体を減少させ、続いてフィルムコーティングのために室温に冷却した。実施例33と同様の方法で、スピンコーティングを実施した。乾燥した最終フィルムは、バインダーである5.8%のエチルセルロースEC-HH中に分散している67.3重量%のPFSと、26.9重量%のTiOとからなる。スピンコーティングフィルムの性能を表24に要約する。
Figure 2023521844000027
プロピレングリコールメチルエーテルアセタート(PGMEA)およびアクリル酸イソボルニル(IA)中では、Croda Inc.からのHypermer(商標)ファミリーである3つのアニオン性分散剤を評価した。KD4と呼ばれるHypermer(商標)KD4-LQ-(AP)は、ポリヒドロキシステアリン酸ステアラート(オクタデカン酸、12-ヒドロキシ-ホモポリマー、オクタデセノアート、CAS番号:58128-22-6)、KD24と呼ばれるHypermer(商標)KD24-SS-(RB)は、ポリオキシエチレン(10)エーテルリン酸塩(PEG-10オレイルエーテルリン酸塩、CAS番号:39464-69-2)、KD57と呼ばれるHypermer(商標)KD57-LQ-(JP)は、2-(オクテン-1-イル)-コハク酸(CAS番号:28805-58-5)から構成されたポリエステルである。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号327を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中でKSiF:Mn4+粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。続いて、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を30分間にわたり洗浄した。
(PFSに対して)2.5重量%および5重量%の充填量のアニオン性分散剤と、PFS試料番号327とPGMEAとを組み合わせることで、25重量%の固体総充填量の試料を調製した。試料を短時間振盪させて混合し、80rpmで10分間回転させ、Whatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの3倍アセトンで洗浄した。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1および2の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。最後の洗浄後に濾過ケーキを真空デシケータに移し、真空下で一晩乾燥させた。続いて試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表25を参照されたい)。
各分散剤は、D50粒径を50~60%減少させ、粒径分布(例えばスパン)を30~50%狭め、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。
3つのアニオン性分散剤材料の全てが、%QEを1~6%減少させた。KD4は、コントロール試料に対し、100時間のHTHH後のQE低下については2~3%の減少を示した。KD24およびKD57は、コントロール試料に対し、100時間のHTHH後には3~9%高くQE低下した。PFS試料番号327の%QEが低いことから、観察された%QE劣化の一部が、出発物質であるKSiF:Mn4+の試料品質が不十分であることに由来すると仮定した。
Figure 2023521844000028
アニオン性Hypermer(商標)分散剤またはオレイン酸カリウム分散剤(PFSに対して2.5重量%の分散剤充填量)、PFS試料番号337(KSiF:Mn4+、焼き鈍し、処理および焙焼)およびPGMEAを組み合わせることで、45重量%の固体総充填量の試料を調製した。アニオン性Hypermer(商標)分散剤またはオレイン酸カリウム分散剤(PFSに対して2.5重量%の分散剤充填量)、2.5重量%のPFS試料番号337およびIAを組み合わせることで、40重量%の固体総充填量の試料を調製した。
試料を短時間振盪させて混合し、80rpmで30分間回転させ、Whatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの3倍アセトンで洗浄した。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1および2の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。最後の洗浄後に濾過ケーキを真空デシケータに移し、真空下で一晩乾燥させた。続いて試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表26を参照されたい)。
各Hypermer(商標)分散剤は、D50粒径を30~45%減少させ、粒径分布(例えばスパン)を10~40%狭め、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。オレイン酸カリウムによって低いD50粒径および狭い粒径分布が生じ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。
3つのアニオン性Hypermer(商標)分散剤材料の全てが、%QEに対する影響が非常に低かった。KD24は1%未満のみ%QEを増加させ、KD57、KD4およびオレイン酸カリウムは約1~3%%QEを減少させた。HTHHデータを収集しなかった。
Figure 2023521844000029
プロピレングリコールメチルエーテルアセタート(PGMEA)、酢酸エチル(EA)およびエタノール中でLubrizol Corporationからの分散剤を評価した。Solplus(商標)D540またはSolsperse(商標)45000、Solplus(商標)D541、Solsperse(商標)41000、Solsperse(商標)65000およびSolsperse(商標)85000は、様々な長さのポリオールまたはポリエステル-ポリオール安定化基およびリン酸上の様々な量の酸官能基を有するリン酸系配位基を含有するアニオン性分散剤である。Solplus(商標)D570は、ポリオール安定化基を有する部分的に中和されたポリアクリラートである。Solsperse(商標)wv400は、非イオン性のポリウレタン系材料である。Solsperse(商標)71000は、アミン基および酸性基を有するくし状両性イオンポリマーまたはくし状多官能コポリマーである。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号344を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中でKSiF:Mn4+粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。続いて、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を30分間にわたり洗浄した。粉体を「焙焼」工程に供し、2次洗浄処理の後に、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて150℃で4時間、追加で低温での焼き鈍しを行った。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号388を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中でKSiF:Mn4+粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。
(PFSに対して)5重量%の分散剤充填量のSolsperse(商標)wv400またはSolplus(商標)D540分散剤と、PFS試料番号344とエタノールまたはEAとを組み合わせることで、15重量%の固体総充填量の試料を調製した。PFSに対して2.5重量%の分散剤充填量のオレイン酸カリウム分散剤と、PFS試料番号344と、エタノールとを組み合わせることで、15重量%の固体総充填量の試料を調製した。
試料を短時間振盪させて混合し、80rpmで10分間回転させ、Whatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの2倍エタノールおよび20mLの3倍アセトンで洗浄した。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1~4の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。最後の洗浄後に濾過ケーキを真空デシケータに移し、真空下で一晩乾燥させた。続いて試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表27を参照されたい)。
Solsperse(商標)wv400は、両方の溶媒中ではD50粒径をおよそ55%減少させたが、粒径分布もまた35~40%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。Solplus(商標)D540は、酢酸エチル中のD50粒径を56%、エタノール中のD50粒径を約40%減少させた。さらには、酢酸エチル中の粒径分布(スパン)を38%、エタノール中の粒径分布を約12%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。オレイン酸カリウムは、D50粒径を約52%減少させ、スパンを約18%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。
Solplus(商標)D540は、PFS材料の%QEを減少させなかった。Solsperse(商標)wv400は、両方の溶媒中では約4~5%、%QEを減少させた。オレイン酸カリウムは、約2%、%QEを減少させた。


Figure 2023521844000030
Lubrizolからの残りの分散剤を評価した。(PFSに対して5重量%の充填量の)分散剤と、PFS試料番号388とPGMEAまたはエタノールとを組み合わせることで、25重量%の固体総充填量の試料を調製した。
SiF:Mn4+と分散溶液とを組み合わせた後、試料を短時間振盪させて混合し、80rpmで10分間回転させた後、Whatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの2倍エタノールおよび20mLの3倍アセトンで洗浄した。続いてこれを真空デシケータに移し、真空下で一晩乾燥させた。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1~4の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。続いて試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表28を参照されたい)。
エタノール中では、全ての分散剤は良好に機能し、(溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号388および分散剤を含まない試料1と比較して)D50粒径を55~65%減少させ、粒径分布(例えば、スパン)を50~80%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。PGMEA中では、Solsperse(商標)85000を除く全ての分散剤は良好に機能し、(溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号388および分散剤を含まない試料8と比較して)D50粒径を50~60%減少させ、粒径分布を50~60%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。Solsperse(商標)85000は、D50粒径および粒径分布の両方を減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させたが、分散剤を含まない試料8よりも効果が低かった。アミン基および酸官能基を有するくし状両性イオンコポリマー(Solsperse(商標)71000)は、エタノールおよびPGMEA中でKSiF:Mn4+の凝集を減少させるといった点では最も効果的であった。ポリオール安定化基を含有する重合体のアクリラート塩(Solplus(商標)D570)およびポリオール安定化したリン酸エステル分散剤のうち1つ(Solsperse(商標)41000)もまた非常に効果的であった。
エタノール中では、%QEの影響は最小限であり、%QEについては0~1%の減少であった。100時間のHTHH試験後の%QE低下は、溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号388および分散剤を含まない試料1と比較すると、実質的に増加した。PGMEA中では、%QEの影響は最小限であり、溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号388に対する変化は0.5%未満であった。同様に、100時間のHTHH試験後の%QE低下は、分散剤でコーティングした材料については、溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号388のQE低下(40%)から実質的に増加し、分散剤を含まない試料8では49~61%実質的に増加した。くし状両性イオンコポリマーは、80℃および80%のRHで100時間後には、最大の%QE低下を呈した。くし状両性イオンコポリマーにさらなる試験を実施し、以下に記述する。
Figure 2023521844000031
BYK Additives and Instrumentsから入手したアニオン性分散剤を評価した。分散剤は、リン酸エステルおよびカルボン酸エステル(BYK(登録商標)-W-9011、Disperbyk(登録商標)-102、Disperbyk(登録商標)-110、Disperbyk(登録商標)-111、Disperbyk(登録商標)-180およびDisperplast(登録商標)1142)、ポリアクリラート(Disperbyk(登録商標)-190およびDisperbyk(登録商標)-2055)、構造化または制御重合技術(CPT)由来のアクリラート(Disperbyk(登録商標)-2008、Disperbyk(登録商標)-2012およびDisperbyk(登録商標)-2013)を含む。3つの非イオン性ポリウレタン系分散剤(BYK(登録商標)-9077、Disperbyk(登録商標)-168およびDisperbyk(登録商標)-185)ならびにいくつかのカチオン性ハイパーブランチポリアミン分散剤(BYK(登録商標)-9076、Disperbyk(登録商標)-2152、Disperbyk(登録商標)-2155、Disperbyk(登録商標)-2157、Disperbyk(登録商標)-2158、Disperbyk(登録商標)-2200およびDisperbyk(登録商標)-2205)。さらなる材料は、小分子界面活性剤(BYK(登録商標)-1788およびBYK(登録商標)-3410(ドクサートナトリウム、CAS番号:577-11-7)ならびにDisperbyk(登録商標)-2117およびDisperbyk(登録商標)-2118(EO/POブロックコポリマー)を含む。
(PFSに対して)5重量%の充填量のリン酸ポリエステルアニオン性分散剤であるDisperbyk(登録商標)-110、様々な加工レベルのPFS試料(PFS試料番号386(KSiF:Mn4+、焼き鈍し)、PFS試料番号428(KSiF:Mn4+、焼き鈍しおよび処理)、PFS試料番号421(KSiF:Mn4+、焼き鈍し)、PFS試料番号421(KSiF:Mn4+、焼き鈍しおよび処理)、PFS試料番号425(KSiF:Mn4+、焼き鈍しおよび処理)およびPFS試料番号341(KSiF:Mn4+、焼き鈍し、処理および焙焼)と、エタノールまたは酢酸エチルを組み合わせることで、17重量%の固体総充填量の試料を調製した。
米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料を調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。続いて、KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で、焼き鈍しおよび処理を行ったPFS試料を30分間にわたり洗浄した。PFS試料番号341を「焙焼」工程に供し、2次洗浄処理の後に、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて150℃で4時間、追加で低温での焼き鈍しを行った。
SiF:Mn4+と分散溶液とを組み合わせた後、試料を短時間振盪させて混合し、80rpmで10分間回転させた後、Whatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの2倍エタノールおよび20mLの3倍アセトンで洗浄した。続いてこれを真空デシケータに移し、真空下で一晩乾燥させた。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1~4の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。続いて試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表29を参照されたい)。
焼き鈍ししたPFS試料(試料1、6および7)については、分散剤コーティングはD50粒径を60~70%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。試料6および7は粒径分布を40%減少させたが、試料1は溶媒を含まないPFS試料番号386と同様の粒径分布を呈した。焼き鈍しし、処理した蛍光体材料については、分散剤コーティングはD50粒径を35~60%減少させ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。試料2および3は粒径分布を約40%減少させたが、試料4はPFS試料番号425と同様の粒径分布を呈した。焼き鈍しし、処理して焙焼した蛍光体PFS材料は、D50粒径については30%減少し、かつ粒径分布については10%減少し、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。
PFS試料の加工度にかかわらず、Disperbyk(登録商標)-110を添加することで、1~3%の%QEの減少が生じた。


Figure 2023521844000032
25重量%の固体総充填量のエタノール中のPFS、および21重量%の固体総充填量のPGMEA中のPFSに対し、5重量%の分散剤充填量である単一のPFS試料番号434(KSiF:Mn4+、焼き鈍しおよび処理)を使用し、BYK Additives and Instrumentsから入手した残りの分散剤を評価した。Disperbyk(登録商標)-168、Disperbyk(登録商標)-2157、Disperbyk(登録商標)-2158、Disperbyk(登録商標)-2205およびBYK(登録商標)-1788は、エタノールに溶解/混和せず、BYK(登録商標)-3410は、PGMEAに溶解/混和せず、そうした溶媒ではこうした分散剤を試験しなかった。
PFS試料と分散剤溶液とを組み合わせた後、試料を短時間振盪させて混合し、80rpmで10分間(エタノール試料)または40rpmで15分間(PGMEA試料)、回転させた。続いてエタノール試料をWhatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの3倍エタノールおよび20mLの2倍アセトンで洗浄し、続いて真空デシケータに移して真空下で一晩乾燥させた。PGMEA試料をWhatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの3倍PGMEAおよび20mLの2倍アセトンで洗浄し、続いて真空デシケータに移して真空下で一晩乾燥させた。両方の溶媒では、1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1~4の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。続いて全ての試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけて解析し、エタノールでコーティングした試料については表30に、PGMEAでコーティングされた試料については表31にデータを収集する。
ハイパーブランチポリアミンカチオン性分散剤(試料3~5)は、エタノール中では良好に機能し、(溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号434および分散剤を含まない試料1と比較して)D50粒径について実質的に減少し(60~70%)、粒径分布についても実質的に減少し(17~47%)、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。オレイン酸カリウムを用いて試料2をコーティングし、(溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号434と比較して)D50粒径について実質的に減少し(53%)、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。ただし、粒径分布については増加した(表30を参照されたい)。ポリウレタン系非イオン性分散剤(試料6および7)もまたエタノール中で良好に機能し、13.0μmに近い非常に低いD50粒径を生成し(70%減少)、かつ粒径分布を大幅に減少させ(44%)、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。リン酸エステルおよびカルボン酸エステル系アニオン性分散剤(試料8~12)は、D50粒径に対する実質的な減少(55~65%)および粒径分布に対する実質的な減少(0~25%)をもたらし、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。ポリアクリラートおよびCPT誘導アクリラート系アニオン性分散剤(試料13~17)は(PFS試料番号434および試料1と比較して)非常に良好に機能し、D50粒径における実質的な減少(60~70%)、および粒径分布における実質的な減少(17~47%)を生じさせ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。小分子界面活性剤でコーティングした試料18は、D50粒径の減少(70%)および粒径分布の減少(34%)を呈し、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。Disperbyk(登録商標)-2117およびDisperbyk(登録商標)-2118でコーティングした試料19および試料20は、D50粒径における実質的な減少(50~60%)を示し、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させたが、これらのコーティングされた材料の粒径分布は試料1と同様である。
ハイパーブランチポリアミンカチオン性分散剤(試料3~5)はエタノール中で良好に機能し、±1%の%QEに対して最小限の影響を呈した(表30を参照されたい)。試料3~5は、PFS試料番号434および試料1に対して、80℃および80%のRHでのHTHH試験の100時間後にはQE低下に関してわずかな増加(不十分な性能)を示した。ポリウレタン系非イオン性分散剤(試料6および7)もまたエタノール中では良好に機能し、%QEに対しては認識可能な影響がなかった。これらの分散剤はまた、PFS試料番号434および試料1に対して、HTHH試験の100時間後にはQE低下に関してわずかな増加(不十分な性能)を示した。リン酸エステルおよびカルボン酸エステル系アニオン性分散剤(試料8~12)は、PFS試料番号434および実施例1と同等または非常にわずかではあるがこれよりも良好に機能し、%QEに対しては最小限の影響を呈した(±0~1.5%)。これらの分散剤はまた、PFS試料番号434および試料1に対して、HTHH試験の100時間後にはQE低下に関して非常にわずかな増加(不十分な性能)を示した。ポリアクリラートおよびCPT由来のアクリラート系アニオン性分散剤(実施例13~17)は、PFS試料番号434および試料1と比較した場合には卓越した機能を示し、%QEに対しては最小限の影響を呈した(±1%)。アクリラート系分散剤は、PFS試料番号434および試料1に対して、HTHH試験の100時間後にはQE低下に関して著しい増加を呈した。小分子界面活性剤でコーティングした試料18は卓越した%QEを呈したが、HTHH試験の100時間後には、最低の%QE低下(48.6%)を示した。Disperbyk(登録商標)-2117およびDisperbyk(登録商標)-2118でコーティングされた試料19および20は%QEに対する影響を示さず、100時間のHTHH試験後の%QE低下についてはわずかに上昇したのみだった。


Figure 2023521844000033
ハイパーブランチポリアミンカチオン性分散剤(試料3~9)は、PGMEA中では良好に機能し、(分散剤または溶媒を含まないPFS試料番号434および分散剤を含まない試料1と比較して)D50粒径について実質的に減少し(60~70%)、粒径分布についても実質的に減少し(15~40%)、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。オレイン酸カリウムを用いて試料2をコーティングし、(溶媒または分散剤を含まないPFS試料番号434と比較して)D50粒径について実質的に減少させ(71%)、スパンについて実質的に減少させ(36%)、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた(表31を参照されたい)。ポリウレタン系非イオン性分散剤(試料10および12)もまたPGMEA中で良好に機能し、D50粒径については実質的に減少させ(65~70%)、粒径分布を大幅に減少させ(27~39%)、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。リン酸エステルおよびカルボン酸エステル系アニオン性分散剤(試料13~17)は、D50粒径に対する実質的な減少(60~70%)および粒径分布に対する実質的な減少(5~40%)をもたらし、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。ポリアクリラートおよびCPT誘導アクリラート系アニオン性分散剤(試料18~22)は(PFS試料番号434および試料1と比較して)非常に良好に機能し、D50粒径における実質的な減少(70%)、および粒径分布における実質的な減少(34~44%)を生じさせ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。小分子界面活性剤でコーティングした試料23は、D50粒径の卓越した減少(70%)および粒径分布の減少(27%)を呈し、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。Disperbyk(登録商標)-2117およびDisperbyk(登録商標)-2118でコーティングした試料24および試料25は、D50粒径における実質的な減少(65~67%)を示し、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させたが、これらのコーティングされた材料の粒径分布は試料1と同等である。
ハイパーブランチポリアミンカチオン性分散剤(試料3~9)はPGMEA中で良好に機能し、0.5%の%QEに対して最小限の影響を呈した。試料3~9は、PFS試料番号434および試料1に対して、80℃および80%のRHでのHTHH試験の100時間後にはQE低下に関して、35~50%のわずかな~中程度の増加(不十分な性能)を示した。ポリウレタン系非イオン性分散剤(試料10および12)もまたPGMEA中では良好に機能し、%QEに対しては認識可能な影響がなかった。これらの分散剤はまた、PFS試料番号434および試料1に対して、HTHH試験の100時間後にはQE低下に関しては、37~47%の中程度の増加(不十分な性能)を示した。リン酸エステルおよびカルボン酸エステル系アニオン性分散剤(試料13~17)は、PFS試料番号434および実施例1と同等またはわずかではあるがこれよりも良好に機能し、%QEに対しては最小限の影響を呈した(±0。5)。これらの分散剤はまた、PFS試料番号434および試料1に対して、HTHH試験の100時間後にはQE低下に関しては、38~45%の中程度の増加(不十分な性能)を示した。ポリアクリラートおよびCPT由来のアクリラート系アニオン性分散剤(実施例18~22)は、PFS試料番号434および試料1と比較した場合には卓越した機能を示し、%QEに対しては最小限の影響を呈した(±0.5%)。これらのアクリラート系分散剤は、PFS試料番号434および試料1に対して、HTHH試験の100時間後にはQE低下に関しては、39~50%の著しい増加を呈した。小分子界面活性剤でコーティングした試料23は卓越した%QEを呈したが、この試料はまた、HTHH試験の100時間後には、41.7%の高い%QE低下を示した。Disperbyk(登録商標)-2117およびDisperbyk(登録商標)-2118でコーティングされた試料24および25は%QEに対する影響を示さず、100時間のHTHH試験後の%QE低下についてはわずかに上昇したのみだった。


Figure 2023521844000034
Croda Inc.、Lubrizol Corporation、BYK Additives and Instrumentsからの分散剤およびオレイン酸カリウムを評価した。(PFSに対して)5重量%の分散剤充填量の分散剤(表32に示す)と、PFS試料番号421とエタノールとを組み合わせることで、25重量%の固体総充填量の試料を調製した。
PFS試料と分散剤溶液とを組み合わせた後、試料をボルテックスにかけて混合し、80rpmで10分間回転させた。試料をWhatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの2倍エタノールおよび20mLの3倍アセトンで洗浄し、続いて真空デシケータに移して真空下で一晩乾燥させた。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1~4の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。全ての試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表32を参照されたい)。
全ての分散剤は、D50粒径について実質的な減少(55~65%)および粒径分布について実質的な減少(30~80%)を示し、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。
試料6を除く全ての分散剤は、%QEに対して最小限の影響を示した(±0.8%)。試料1、7および10はPFS試料番号421に対する%QE低下に対してわずかな増加(不十分な性能)を示したが、他の全ての分散剤は、HTHH試験の100時間後の%QE低下に関しては、中程度~実質的な増加(30~50%)を生じた。
Figure 2023521844000035
D50粒径を最も大きく減少させた表32からの5つの試料、および分散剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(NaSDBS)を評価した。(PFSに対して)2.5重量%および1重量%の分散剤充填量の表32から選択された分散剤(表33に示す)と、PFS試料番号421(KSiF:Mn4+、焼き鈍しおよび処理)と、エタノールとを組み合わせることで、25重量%の固体総充填量の試料を調製した。(PFSに対して)5重量%、2.5重量%および1重量%の分散剤充填量の分散剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムと、PFS試料番号421(KSiF:Mn4+、焼き鈍しおよび処理)と、エタノールとを組み合わせることで、25重量%の固体総充填量の試料を調製した。
PFS試料と分散剤溶液とを組み合わせた後、試料をボルテックスにかけて混合し、80rpmで10分間回転させた。試料をWhatman#4濾紙に通して濾過し、20mLの2倍エタノールおよび20mLの3倍アセトンで洗浄し、続いて真空デシケータに移して真空下で一晩乾燥させた。1回目の洗浄を使用して試料ボトルをすすぎ、洗浄1~4の後、固体の濾過ケーキをかき混ぜた。全ての試料を170メッシュのナイロンスクリーンでふるいにかけ、解析した(表33を参照されたい)。
充填量がより低い分散剤では、これらの材料は性能を維持しており、卓越したD50粒径の減少を呈した(60~70%)。試料1、2、9、10は、粒径分布については中程度の減少(28~45%)を示したが、試料3~8は75~80%の粒径分布の優れた減少を得ており、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは、試料1、2、9および10に匹敵する程度に機能し、55~60%のD50粒径の実質的な減少および27~37%の粒径分布の実質的な減少を生じ、所望の場合には試料中の分散度および凝集性を低下させた。この場合、5重量%および2.5重量%のコーティングされた試料は、12.1~12.7μmのD50粒径についてそれぞれ最適に機能したが、1重量%のコーティングされた試料は14.1μmのD50粒径を呈した。
分散剤はまた、低い充填量のPFS試料番号421に対し、%QEに対する最小限の影響(±1%の変化)を示した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは、試料1、2、9および10に匹敵する程度に機能し、%QEに対して1%未満の影響を与えた。多くの場合では、分散剤充填量を2.5重量%または1重量%に低下させることで、中程度に良好なHTHH性能を生じた(例えば、5重量%の充填量に対して低い%QE低下)。Solplus(商標)D570およびSolsperse(商標)71000は、5重量%では50%の%QE低下を呈し、1重量%では43%および36%にそれぞれ減少した。Hypermer(商標)KD4は、5重量%では34%のQE低下を呈し、1重量%の充填では28%に減少した。ただし、Disperbyk(登録商標)-2055、Disperbyk(登録商標)-2013およびNaSDBS全ては、5重量%の充填量に対して、2.5重量%または1重量%での%QE低下について同等またはそれより高いものを呈した。


Figure 2023521844000036
2つのPFS試料であるPFS試料番号554およびPFS試料番号F2699-17-3の、バインダー材料であるエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート(商標名、SR454、Sartomer Americasから入手)中の沈降挙動を評価した。
PFS試料番号554をPFS試料番号1016BTGA(KSiF:Mn4+)から調製した。米国特許出願公開番号2018/0163126に説明されているプロセスでPFS試料番号1016BTGAを調製した。KSiFのほぼ飽和した49%のHF溶液中で粉体を洗浄し、20%のフッ素:80%の窒素雰囲気下にて、540℃で8時間にわたり焼き鈍した。焼き鈍した粉体を280メッシュでふるいにかけた。
PFS試料番号1016BTGA(上記と同様)から試料番号F2699-17-3もまた調製し、続いてMgF(2.5重量%)のオーバーコーティングを用いて表面をコーティングした。MgFを用いて粉体を以下のようにコーティングした:17.5%のHSiF水溶液中、0.22g/mLのMgSiF・6HO溶液4.1mLを、磁気撹拌子、およびKSiFを含む49%のHF飽和水溶液78mL中、8.1gのKSiF:Mn4+を含有する反応混合物に30分にわたって加えた。混合物を30秒間、力強く撹拌し(300rpm)、その後この撹拌を120rpmに低下した。添加が完了した後、撹拌を停止し、撹拌子を取り除いて反応混合物を7分間沈降させた。上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。KSiFを含む、35mLの49%のHF飽和水溶液と混合した。洗浄混合物を5分間静置させ、続いて上澄みを静かに容器へ移し、これを廃棄した。0.65μmのフルオロポリマー膜を取り付けたプラスチック製のブフナー漏斗に移した。残留HF溶液を濾別し、蛍光体ケーキを合計100mLのアセトンを使用して5回洗浄し、各洗浄前には固体をかき混ぜた。真空下で3日間、この生成物を乾燥させ、続いて170メッシュ膜に通してふるいにかけ、コーティングされた最終生成物を得た。
0.3gのPFS粉体を、4.5gのSR454とそれぞれ別々に混合し、6.3重量%のPFS充填量の2つの分散剤を得た。2つの混合物を室温で2時間にわたって撹拌し、続いてボルテックスミキサで2分間混合し、10分間超音波処理した。両方の混合物を60rpmの速度でボトルローラ上にて2時間回転させた。懸濁液を60℃でさらに2時間撹拌し、続いて沈降試験のために室温に冷却した。
表34にて確認することができる通り、PFS試料番号554は小さなゼータ電位を有し、その粒径に基づき計算され、推定沈降速度よりもはるかに速く沈降した。これは、懸濁液中のPFS試料番号554の著しい凝集を示している。MgFコーティング試料であるPFS試料番号F2699-17-3は大きなゼータ電位を有するが、仮にこれがPFS試料番号554よりもわずかに大きな粒径を有していたとしても、PFS試料番号F2699-17-3はPFS試料番号554よりもはるかに遅い速度で沈降する。さらには、PFS試料番号F2699-17-3の沈降挙動は、計算された推定沈降速度と十分適性に一致しており、これは懸濁液中で凝集が生じないことを示している。
Figure 2023521844000037
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、例を使用している。本発明の特許性がある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。

Claims (58)

  1. インク組成物であって、バインダー材料と、前記組成物全体にわたって均一に分散されている少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体と、を含み、前記狭帯域発光蛍光体が約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される、インク組成物。
  2. 前記バインダー材料が、ジアゾナフトキノン、エチルセルロース、ノボラック樹脂、ポリ(メチルアクリラート)、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリフッ化ビニリデン-コ-ヘキサフルオロプロピレン、ポリビニルピロリドン、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート、ポリメチルメタクリラート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート、ペンタアクリラートエステル、シリコーン材料、チオール-エン-ポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載のインク組成物。
  3. 前記バインダー材料が、熱硬化性前駆体、フォトレジスト材料またはUV硬化性前駆体のうち少なくとも1つを含む、請求項1に記載のインク組成物。
  4. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、約0.1μm~約10μmのD50粒径を有する、請求項1に記載のインク組成物。
  5. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、緑色発光U6+含有蛍光体と、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体との組合せである、請求項1に記載のインク組成物。
  6. 前記組成物が、25℃で少なくとも15cP~、50℃で20cP未満の範囲の粘度を有する、請求項1に記載のインク組成物。
  7. さらに溶媒を含む、請求項1に記載のインク組成物。
  8. 前記溶媒が、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)、リン酸ジブチル、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリラート、イソ酪酸、アクリル酸イソボルニル、イソプロパノール、プロピレングリコールメチルエーテルアセタート、ポリプロピレングリコールジメタクリラート、テルピネオール、トリエチレングリコールジメタクリラート、水、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール、シクロヘキサノン、ジエチレングリコールメチルエーテル、トルエンおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項7に記載のインク組成物。
  9. 前記組成物が、量子ドット材料または青色光の吸収が可能であるカラーフィルタ顔料をさらに含む、請求項1に記載のインク組成物。
  10. 分散剤、レオロジー調整剤、電解質、金属酸化物ナノ粒子、散乱粒子およびこれらの混合物からなる群から選択される多くの添加剤のうち1つをさらに含む、請求項1に記載のインク組成物。
  11. 前記バインダー材料が金属酸化物ナノ粒子を含む、請求項1に記載のインク組成物。
  12. 前記レオロジー調整剤がゲル化剤を含む、請求項10に記載のインク組成物。
  13. 前記散乱粒子が1μmを超える粒径を有し、Al、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化セリウム、酸化タンタル、二酸化チタン、酸化亜鉛およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項10に記載のインク組成物。
  14. 前記金属酸化物ナノ粒子が、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化セリウム、酸化タンタル、二酸化チタン、酸化亜鉛およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項10に記載のインク組成物。
  15. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、γ-BaUO(PO、[Ba,Zn,Mg](UO(PO、BaAl26:U6+、Ba(UO)P、Ba(UO(PO、およびこれらの組合せからなる群から選択される緑色発光U6+含有蛍光体を含む、請求項1に記載のインク組成物。
  16. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、式I:
    MF:Mn4+

    (式中、
    Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、またはこれらの組合せであり;
    Mは、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはこれらの組合せであり;
    xは、MFイオンの電荷の絶対値であり;
    yは、5、6、または7である)の赤色蛍光体を含む、請求項1に記載のインク組成物。
  17. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、KSiF:Mn4+またはNaSiF:Mn4+を含む、請求項1に記載のインク組成物。
  18. 前記バインダー材料が、前記赤色蛍光体よりも高い屈折率を有する、請求項16に記載のインク組成物。
  19. 前記赤色蛍光体が、金属フッ化物またはシリカを含む表面コーティングを用いて少なくとも部分的にコーティングされる、請求項16に記載のインク組成物。
  20. 前記金属フッ化物が、MgF、CaF、SrF、BaF、AgF、ZnF、AlF、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項19に記載のインク組成物。
  21. バインダーマトリクス内に分散される少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体を含むフィルムであって、前記狭帯域発光蛍光体が、約0.1μm~約15μmのD50粒径を有し、緑色発光U6+含有蛍光体、緑色発光Mn2+含有蛍光体、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体、およびこれらの混合物からなる群から選択される、フィルム。
  22. 前記フィルムが、均一性の欠陥を実質的に含まない、請求項21に記載のフィルム。
  23. 前記狭帯域発光蛍光体が、約0.1μm~約10μmのD50粒径を有する、請求項21に記載のフィルム。
  24. 前記バインダーマトリクスが、ジアゾナフトキノン、エチルセルロース、ノボラック樹脂、ポリ(メチルアクリラート)、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリフッ化ビニリデン-コ-ヘキサフルオロプロピレン、ポリビニルピロリドン、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート、ポリメチルメタクリラート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート、ペンタアクリラートエステル、シリコーン材料、チオール-エン-ポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択されるバインダー材料を含む、請求項21に記載のフィルム。
  25. 前記バインダーマトリクスが、熱硬化樹脂、UV硬化樹脂、またはフォトレジスト材料を含む、請求項21に記載のフィルム。
  26. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、緑色発光U6+含有蛍光体と、Mn4+によって活性化された複合フッ化材料に基づく赤色発光蛍光体との組合せである、請求項21に記載のフィルム。
  27. 前記フィルムが、量子ドット材料または青色光の吸収が可能であるカラーフィルタ顔料をさらに含む、請求項21に記載のフィルム。
  28. 分散剤、レオロジー調整剤、電解質、金属酸化物ナノ粒子、散乱粒子およびこれらの混合物からなる群から選択される多くの添加剤のうち1つをさらに含む、請求項21に記載のフィルム。
  29. 前記バインダーマトリクスが、金属酸化物ナノ粒子を含む、請求項21に記載のフィルム。
  30. 前記レオロジー調整剤が、ゲル化剤を含む、請求項28に記載のフィルム。
  31. 前記散乱粒子が1μmを超える粒径を有し、Al、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化セリウム、酸化タンタル、二酸化チタン、酸化亜鉛およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項28に記載のフィルム。
  32. 前記金属酸化物ナノ粒子が、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化セリウム、酸化タンタル、二酸化チタン、酸化亜鉛およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項28に記載のフィルム。
  33. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、γ-BaUO(PO、[Ba,Zn,Mg](UO(PO、BaAl26:U6+、Ba(UO)P、Ba(UO(PO、およびこれらの組合せからなる群から選択される緑色発光U6+含有蛍光体を含む、請求項21に記載のフィルム。
  34. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、式I
    MF:Mn4+

    (式中、
    Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、またはこれらの組合せであり;
    Mは、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはこれらの組合せであり;
    xは、MFイオンの電荷の絶対値であり;
    yは、5、6、または7である)の蛍光体を含む、請求項21に記載のフィルム。
  35. 式Iの前記蛍光体が、KSiF:Mn4+またはNaSiF:Mn4+である、請求項34に記載のフィルム。
  36. 前記バインダーマトリクスが、前記狭帯域発光蛍光体よりも高い屈折率を有する、請求項34に記載のフィルム。
  37. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、金属フッ化物またはシリカを含む表面コーティングを用いて少なくとも部分的にコーティングされる、請求項34に記載のフィルム。
  38. 前記金属フッ化物が、MgF、CaF、SrF、BaF、AgF、ZnF、AlF、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項34に記載のフィルム。
  39. 前記少なくとも1つの狭帯域発光蛍光体が、約0.1μm~約10μmのD50粒径を有し、前記フィルムが約1μm~約10μmの粒径を有する散乱粒子および金属酸化物ナノ粒子をさらに含む、請求項21に記載のフィルム。
  40. 物品であって、基板と、前記基板に配列され、それぞれ空間的に分離している複数の光源と、前記複数の光源のうち少なくとも一部に配列された請求項21に記載のフィルムと、前記複数の光源のうち少なくとも一部を取り囲む非透過領域と、を含む、物品。
  41. 前記複数の光源のうち少なくとも一部が青色LEDである、請求項40に記載の物品。
  42. 前記非透過領域が少なくとも2.0の光学密度を有する、請求項40に記載の物品。
  43. 前記非透過領域が、ブラックマトリクスバインダー中に分散される非透過材料を含むブラックマトリクス材料を含む、請求項40に記載の物品。
  44. 前記非透過材料が、カーボンブラック粒子、誘電酸化物、またはNi、Co、Fe、Cr、Cu、Pd、Au、Pt、Sn、Zn、およびこれらの組合せからなる群から選択される金属粒子を含む、請求項40に記載の物品。
  45. 請求項21に記載のフィルムに光学的に結合、および/または放射接続されたLED光源を備える、デバイス。
  46. 請求項45に記載のデバイスを備える、バックライト装置。
  47. 請求項45に記載のデバイスを備える、照明装置。
  48. 請求項46に記載のバックライト装置を備える、テレビ。
  49. 請求項46に記載のバックライト装置を備える、携帯電話。
  50. 請求項46に記載のバックライト装置を備える、コンピュータモニタ。
  51. 請求項1に記載のインク組成物に光学的に結合、および/または放射接続されたLED光源を備えるデバイスであって、前記インク組成物が硬化または乾燥される、デバイス。
  52. 請求項51に記載のデバイスを備える、バックライト装置。
  53. 請求項51に記載のデバイスを備える、照明装置。
  54. 請求項52に記載のバックライト装置を備える、テレビ。
  55. 請求項52に記載のバックライト装置を備える、携帯電話。
  56. 請求項52に記載のバックライト装置を備える、コンピュータモニタ。
  57. 前記LED光源が、ミニLEDまたはマイクロLEDを備える、請求項45に記載のデバイス。
  58. 前記LED光源が、ミニLEDまたはマイクロLEDを備える、請求項51に記載のデバイス。
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