JP2024502215A - ナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネル - Google Patents

ナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネル Download PDF

Info

Publication number
JP2024502215A
JP2024502215A JP2021577692A JP2021577692A JP2024502215A JP 2024502215 A JP2024502215 A JP 2024502215A JP 2021577692 A JP2021577692 A JP 2021577692A JP 2021577692 A JP2021577692 A JP 2021577692A JP 2024502215 A JP2024502215 A JP 2024502215A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nanoparticle
surfactant
nanoparticles
ligand
quantum dots
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021577692A
Other languages
English (en)
Inventor
金陽 趙
黎暄 陳
志清 石
Original Assignee
深▲セン▼市▲華▼星光▲電▼半▲導▼体▲顕▼示技▲術▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 深▲セン▼市▲華▼星光▲電▼半▲導▼体▲顕▼示技▲術▼有限公司 filed Critical 深▲セン▼市▲華▼星光▲電▼半▲導▼体▲顕▼示技▲術▼有限公司
Publication of JP2024502215A publication Critical patent/JP2024502215A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/02—Electrophoretic coating characterised by the process with inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/12—Electrophoretic coating characterised by the process characterised by the article coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

本発明は、ナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネルを提供する。ナノ粒子膜の製造方法は、溶媒と、前記溶媒中に分散しているナノ粒子とを含むナノ粒子溶液を提供するステップであって、前記ナノ粒子の表面に界面活性剤配位子が結合しているステップと；前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成するステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ナノ材料の技術分野に関し、特にナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネルに関する。
ナノ材料とは、構成単位のサイズが１ナノメートル～１００ナノメートルにある材料を指す。そのサイズが電子のコヒーレンス長に近いため、強いコヒーレンスによる自己組織化が、ナノ材料の特性を大きく変化させる。また、ナノ材料のスケールは、光の波長に近いため、体積効果、表面効果、量子サイズ効果、マクロ量子トンネル効果などを有し、融点、磁気、光学、熱伝導、電気伝導特性などの点に独特の性質を有するため、多くの分野で重要な応用価値を有する。
量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔｓ，ＱＤと略称する）は、典型的なナノ材料であり、小型、高エネルギー変換効率などの特徴を具備し、照明、表示技術、太陽電池、光スイッチ、センサ及び検出などの分野で非常に重要な応用が期待されている。さらに、量子ドットは、高輝度、狭出射角、発光色の調整可能、安定化などの特性をさらに有し、表示技術分野における超薄型、高輝度、高色域、高色飽和の発展傾向によく合致しているため、近年、最も潜在力のある表示技術の新しい材料となっている。
量子ドットなどのナノ材料のパターニング技術の開発は、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）、表示技術、太陽電池、光スイッチ、センサ及び検出などの分野での応用に重要な価値を有する。現在、量子ドットのパターニング技術は主にインクジェット印刷及びフォトリソグラフィを有し、フォトリソグラフィ工程において、高温加熱、紫外線硬化、及び現像液のリンスがいずれもナノ粒子の安定性に影響を与え、印刷工程において、印刷インクに対する要求性能が高すぎ、現在のところ、成熟して安定した量産材料系を有しておらず、また、インクジェット印刷する量子ドットの再現性が悪く、製造時間が長い。上記の欠点は、いずれも量子ドットの開発及び応用を大きく制限する。従来の量子ドットのパターニング技術として、電着法を利用して量子ドットパターニング薄膜を加工することが知られているが、市販されている量子ドットの帯電量が低いため、電着するのに必要な駆動電圧が高くなり、さらなる応用が制限されている。
これに鑑みて、本発明は、ナノ粒子の帯電量を高めて、ナノ粒子膜を堆積させるのに必要な駆動電圧を低減することができるナノ粒子膜の製造方法及びナノ粒子膜を提供する。
本発明は、
溶媒と、前記溶媒中に分散しているナノ粒子とを含むナノ粒子溶液を提供するステップであって、前記ナノ粒子の表面に界面活性剤配位子が結合しているステップと；
前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成するステップと、を含むナノ粒子膜の製造方法を提供する。
一実施形態において、前記溶媒が非極性溶媒であり、前記界面活性剤配位子の濃度が臨界ミセル濃度よりも大きい。
一実施形態において、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である。
一実施形態において、前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成する前記ステップは、
前記ナノ粒子溶液に入れる電極を提供することと、
前記ナノ粒子溶液を前記電極上に堆積させて前記ナノ粒子膜を形成するように、前記電極に５０Ｖ～１５０Ｖの駆動電圧を印加することと、を含む。
一実施形態において、前記溶媒が極性溶媒であり、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である。
一実施形態において、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５％である。
一実施形態において、前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成する前記ステップは、
前記ナノ粒子溶液に入れる電極を提供することと、
前記ナノ粒子溶液を前記電極上に堆積させて前記ナノ粒子膜を形成するように、前記電極に１Ｖ～１０Ｖの駆動電圧を印加することと、を含む。
一実施形態において、前記ナノ粒子溶液を提供するステップは、
初期配位子が表面に結合している初期ナノ粒子を提供することと、
前記初期ナノ粒子を界面活性剤と混合して配位子交換反応させ、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を得ることと、
前記表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を溶媒に溶解して、ナノ粒子溶液を形成することと、を含む。
一実施形態において、前記ナノ粒子溶液を提供するステップは、
前記初期ナノ粒子と前記界面活性剤とを溶媒に溶解して、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を得て、ナノ粒子溶液を形成すること、を含む。
一実施形態において、前記ナノ粒子が量子ドットである。
一実施形態において、前記界面活性剤配位子が、有機スルホン酸塩系界面活性剤、金属石鹸系界面活性剤、有機アミン系界面活性剤、有機リン酸塩系及びリン酸エステル系界面活性剤から選ばれる少なくとも１つである。
本発明は、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を含むナノ粒子膜をさらに提供する。
一実施形態において、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である。
一実施形態において、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５％である。
一実施形態において、前記ナノ粒子が量子ドットである。
一実施形態において、前記界面活性剤配位子が、有機スルホン酸塩系界面活性剤、金属石鹸系界面活性剤、有機アミン系界面活性剤、有機リン酸塩系及びリン酸エステル系界面活性剤から選ばれる少なくとも１つである。
本発明は、上記のいずれか一項に記載のナノ粒子膜を含む表示パネルをさらに提供し、前記ナノ粒子が量子ドットである。
一実施形態の表示パネルにおいて、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である。
一実施形態の表示パネルにおいて、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５％である。
一実施形態の表示パネルにおいて、前記ナノ粒子が量子ドットである。
本発明は、界面活性剤配位子を用いてナノ粒子の表面を修飾し、界面活性剤配位子を溶媒中で電離させることにより、ナノ粒子の表面の帯電量を高め、ナノ粒子膜を電着させるのに必要な駆動電圧を低下させることができる。
本発明における技術的手段をより明確に説明するために、以下の実施形態の説明で使用する必要がある図面を簡単に紹介し、以下の説明における図面は、本発明の幾つかの実施例に過ぎなく、当業者にとっては創造的努力なしにこれらの図面から他の図面を導き出すこともできることは明らかである。
図１は本発明のナノ粒子膜の製造方法のフローチャートである。 図２は本発明の第１実施形態のナノ粒子膜の製造方法のフローチャートである。 図３は本発明の第２実施形態のナノ粒子膜の製造方法のフローチャートである。 図４は本発明のナノ粒子膜の製造において、電圧を印加しない場合に、電極の概略図である。 図５は本発明のナノ粒子膜の製造において、電圧を印加した場合に、量子ドットを電極に堆積させる概略図である。 図６は本発明の表示パネルの第１実施形態の構造概略図である。 図７は本発明の表示パネルの第２実施形態の構造概略図である。 図８は本発明の表示パネルの第３実施形態の構造概略図である。
以下、本発明の実施形態における図面を参照しながら、本発明における技術的手段を、明確かつ完全に説明する。説明した実施形態はすべての実施形態ではなく、本発明の一部の実施形態であることは明らかである。本発明における実施形態に基づいて、当業者が創造的努力なしに取得したすべての他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に属している。
本発明において、別途明確な規定及び限定がない限り、第１特徴が第２特徴の「上」または「下」にあることは、第１特徴及び第２特徴が直接接続されていてもよいし、または第１特徴及び第２特徴が直接接続されておらず、それらの間の他の特徴を介して接触されていることを含んでいてもよい。さらに、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあることは、第１特徴が第２特徴の真上及び斜め上方にあることを含み、又は単に第１特徴の高さが第２特徴よりも高いことを示してもよい。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」及び「下面」にあることは、第１特徴が第２特徴の真下及び斜め下方にあることを含み、又は単に第１特徴の高さが第２特徴よりも低いことを示してもよい。また、「第１」、「第２」という用語は、単に説明するためのものであり、相対的な重要性を指示又は示唆するか、又は示される技術的特徴の数を暗示すると理解されるべきではない。したがって、「第一」、「第二」によって限定されている特徴は、１つ又は複数の特徴を含むことを明示又は暗示することができる。
本発明は、ナノ粒子膜の製造方法を提供する。図１を参照されたく、ナノ粒子膜の製造方法はステップ１０１～ステップ１０２を含む。
ステップ１０１：溶媒と、溶媒中に分散しているナノ粒子とを含むナノ粒子溶液を提供するステップであって、ナノ粒子の表面に界面活性剤配位子が結合している。
ステップ１０１において、溶媒は極性溶媒であってもよいし、非極性溶媒であってもよい。後の揮発成膜を容易にするために、溶媒は無色透明の低沸点、易揮発性の有機溶媒又は無機溶媒であってもよい。
ナノ粒子膜を製造するためのナノ粒子は、非金属無機ナノ粒子、金属ナノ粒子、コロイドナノシート、コロイドナノロッドなどのナノ粒子から選ばれてもよい。所望により、ナノ粒子が量子ドットであってもよい。本発明に係る量子ドットがコアシェル型量子ドットから選ばれてもよい。コアシェル型量子ドットの発光コアは、ＺｎＣｄＳｅ２、ＩｎＰ、Ｃｄ２Ｓｓｅ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ２ＳｅＴｅ、ＩｎＡｓの１つから選ばれてもよく、無機保護シェル層は、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＣｄＳ２、ＺｎＳ、ＺｎＯの少なくとも１つから選ばれてもよく、量子ドット材料は、例えば、ハイドロゲル担持量子ドット構造、ＣｄＳｅ－ＳｉＯ２などの高安定性複合量子ドットから選ばれてもよく、ペロブスカイト量子ドットなどであってもよい。なお、本発明で使用される量子ドット材料が、上記のものに限定されるものではないことを理解されたい。以下、量子ドットを本発明のナノ粒子の例として説明するが、本発明のナノ粒子は量子ドットに限定されるものではない。
界面活性剤としては、溶媒中で電離しやすいカチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤及び一部の非イオン性界面活性剤から選ばれてもよい。カチオン界面活性剤としては、１級アミン塩、２級アミン塩、３級アミン塩界面活性剤等のアミン塩型カチオン界面活性剤、４級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤、窒素含有モルフォリン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピペラジン環及びキノリン環の複素環を含む複素環型カチオン界面活性剤、又はオニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム、オニウム化合物等のオニウム塩型カチオン界面活性剤であってもよい。具体的には、カチオン界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド、トリメチルドデシルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド又はブロマイド、ドデシルピリジニウムブロマイド、セチルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムブロマイド等であってもよい。
アニオン界面活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩及びリン酸エステル塩の４種類を含む。カルボン酸塩型アニオン界面活性剤としては、高級脂肪酸のカリウム、ナトリウム、アンモニウム塩及びトリエタノールアンモニウム塩、例えば、アルカリ金属石鹸（一価石鹸）、アルカリ土類金属石鹸（二価石鹸）及び有機アミン石鹸（トリエタノールアミン石鹸）、コバルト、アルミニウム、鉄等の金属のナフトエ酸塩又はステアリン酸塩等の金属石鹸系界面活性剤等を含む。スルホン酸塩型アニオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α－オレフィンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α－スルホモノカルボン酸エステル、脂肪酸スルホアルキルエステル、コハク酸エステルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、アルキルグリセリルエーテルスルホン酸塩等、例えば、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジノニルナフタレンスルホン酸バリウム等の有機スルホン酸塩系界面活性剤を含む。硫酸エステル塩型アニオン界面活性剤としては、脂肪族アルコール硫酸エステル塩（第一級アルキル硫酸エステル塩ともいう）と第二級アルキル硫酸エステル塩との２種類を含む。アルキルリン酸エステル塩は、アルキルリン酸モノ、ジエステル塩を含むとともに、脂肪族アルコールポリオキシエチレンエーテルのリン酸モノ、ジエステル塩、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテルのリン酸モノ、ジエステル塩を含む。
両性イオン界面活性剤としては、レシチン両性イオン界面活性剤、アミノ酸型両性イオン界面活性剤、ベタイン型両性イオン界面活性剤を含む。アミノ酸型両性イオン界面活性剤及びベタイン型両性イオン界面活性剤は、アニオン部が主としてカルボン酸塩であり、カチオン部が第４級アンモニウム塩又はアミン塩であり、アミン塩からなるものがアミノ酸型であり、第４級アンモニウム塩からなるものがベタイン型である。例えば、アミノ酸型両性イオン界面活性剤としては、オクタデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、オクタデシルアミドプロピルアミンオキシド、ラウラミドプロピルアミンオキシドを含む。ベタイン型両性イオン界面活性剤としては、ドデシルエトキシスルホベタイン、ドデシルヒドロキシプロピルスルホベタイン、ドデシルスルホプロピルベタイン、テトラデカンアミドプロピルヒドロキシプロピルスルホベタイン、デシルヒドロキシプロピルスルホベタインを含む。
ノニオン性界面活性剤としては、Ｎ－ビニルピロリドン重合体（ポリビニルピロリドン）等であってもよい。
所望により、いくつかの実施例において、界面活性剤としては、量子ドットとの結合力の強いドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジノニルナフタレンスルホン酸バリウム等の有機スルホン酸塩系界面活性剤、コバルト、アルミニウム、鉄等の金属のナフタレン酸塩やステアリン酸塩等の金属石鹸系界面活性剤、オクタデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド等の有機アミン系界面活性剤、Ｎ－ビニルピロリドン重合体、有機リン酸塩系及びリン酸エステル系界面活性剤の少なくとも１つが好ましい。
本発明で使用される界面活性剤は、溶媒中で電離可能であり、量子ドットの表面と結合力を有する。量子ドットと界面活性剤との結合力を確保するために、所望により、量子ドットの表面が酸性基である場合に、塩基性界面活性剤を選択し、量子ドットの表面が塩基性基である場合に、酸性界面活性剤を選択する。なお、量子ドット表面には、界面活性剤配位子のみが含まれていてもよいし、その他の配位子、例えば、オレイン酸、チオール、カルボン酸、有機アミン配位子などが含まれていてもよい。
従来の量子ドット表面に結合している、オレイン酸、チオール、カルボン酸、有機アミン等の配位子は、溶媒中で解離しにくいか、又は解離度が低いことで、量子ドット溶液中の量子ドットの帯電量が低くなる。電着法によって量子ドット薄膜を製造する場合に、量子ドットの帯電量が低過ぎるため、量子ドットを堆積させて成膜するのに必要な駆動電圧が高過ぎる。本発明は、溶液中で解離度合いの高い界面活性剤配位子を量子ドットの表面に修飾することにより、量子ドットの表面を帯電させ、配位子の電離度合いを高めることにより、量子ドットの帯電量を高め、電着法により量子ドット薄膜を形成する場合に、駆動電圧を低下させることができる。
本発明の界面活性剤配位子が量子ドットを修飾する方法は、極性溶液系及び非極性溶液系において適用される。以下、極性溶液系及び非極性溶液系についてそれぞれ説明する。
溶媒が非極性溶媒である場合に、逆ミセルを形成するように、溶液中の界面活性剤リガンドの濃度が臨界ミセル濃度（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍｉｃｅｌｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ＣＭＣ）よりも高くなる。界面活性剤は、溶液中で所定の濃度を超えると、単一のイオンや分子から会合してコロイド状の凝集体、即ちミセルを形成する。溶液の性質が急に変化したときの濃度、即ちミセルが形成され始めるときの溶液の濃度を臨界ミセル濃度という。界面活性剤は非極性の有機溶媒に溶解し、その濃度が臨界ミセル濃度を超えると、有機溶媒内で形成されるミセルは、逆ミセル（ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｍｉｃｅｌｌｅ）と呼ばれるか、又は逆相ミセルとも呼ばれる。非極性溶媒は、ｎ－オクタン、イソオクタン、ｎ－オクタノール等の有機溶媒であってもよい。通常、ｎ－オクタン、イソオクタン、ｎ－オクタノール等の有機溶媒を逆ミセル系の有機相として用いることができる。非極性溶液系では、例えばオレイン酸、チオール、カルボン酸、有機アミンなどの量子ドットに通常用いられる配位子は、電離されにくい。また、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、リン酸エステル系界面活性剤などの界面活性剤系配位子を量子ドットの表面に修飾し、界面活性剤の濃度が臨界濃度、即ち臨界ミセル濃度を超えると、複数の界面活性剤分子が集合して逆ミセルを形成する。界面活性剤は、極性部分が内向きになって極核を形成し、極核内に少量の水や他の不純物を含んでいてもよい。非極性界面活性剤の尾部は、非極性溶媒に外向きに向いており、配位子が表面に結合している量子ドットを非極性溶媒に溶解しる。逆ミセルを形成しない界面活性剤は、逆ミセルの極性核内に存在することができ、極性核内の極性サイトで電離し、電離した界面活性剤の量子ドットの表面と相互作用できる基が量子ドットの表面に結合することで、電離された界面活性剤を量子ドットの表面に吸着させて、量子ドットを帯電させることができる。また、界面活性剤濃度が高いほど、形成される逆ミセルが多くなり、界面活性剤の電離が多いほど、量子ドットの表面に吸着できる帯電界面活性剤が多くなり、量子ドットの帯電量が大きくなる。量子ドットのシェルをＣｄＳとし、界面活性剤配位子をドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムとすると、複数のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが逆ミセルを形成し、非極性溶媒に溶解する。逆ミセルを形成していないドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは、逆ミセルの極性核で電離する。界面活性剤の電離は動的交換反応であり、動的交換の際に、例えば陽イオンＮａ＋のような極性イオンが極性核の極性サイトで電離して、極性核に捕捉され、例えば量子ドットの表面と強い結合作用を有するドデシルベンゼンスルホン酸イオンのような電離した非極性イオンが量子ドットの表面に吸着され、ドデシルベンゼンスルホン酸が電離して負に帯電することにより、量子ドット表面の帯電量を増加させる。
非極性溶媒中では、量子ドット表面の帯電量を高めるために、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％であってもよい。界面活性剤が高くなるにつれて、量子ドットの帯電量も高くなる。しかしながら、量子ドットの光電特性に対する影響を同時に考慮すると、量子ドットによって異なる種類及び異なる含有量の配位子が必要である。界面活性剤配位子の量が多すぎると、量子ドットの光電特性に影響を与える恐れがあるため、界面活性剤の量子ドットに対する質量比を５０％にする。好ましくは、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％であってもよい。
界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％である場合に、量子ドット膜を電着する駆動電圧を５０Ｖ～１９２Ｖまで低下させることができ、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％である場合に、非極性溶媒中で、量子ドット膜を電着する駆動電圧を５０Ｖ～１５０Ｖまで低下させることができることが実験により確認されている。
本発明のナノ粒子膜は、極性溶液系で形成することもできる。極性溶媒は、エタノール、水又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などから選ばれてもよい。例えばオレイン酸、チオール、カルボン酸、有機アミンなどの量子ドットに通常用いられる配位子は、極性溶液中で電離することができるが、電離度合いや配位子の含有量が低いため、量子ドットの帯電量が低くなる。したがって、極性溶液系においても、界面活性剤を用いて量子ドットを修飾することができ、極性溶媒中では界面活性剤が直接電離し、電離度合いが従来の量子ドット配位子よりもはるかに高く、量子ドットの帯電量が高くなる。極性溶液中の界面活性剤の電離度合いが高いため、非極性溶液系と比べて、界面活性剤の濃度は高すぎる必要がなく、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５％であってもよい。もちろん、帯電量をより高めるために、界面活性剤の量子ドットに対する質量比を１％～５０％とすることもできる。
界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％である場合に、量子ドット膜を電着する駆動電圧を１Ｖ～４８Ｖまで低下させることができ、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％である場合に、量子ドット膜を電着する駆動電圧を１Ｖ～１０Ｖまで低下させることができることが実験により確認されている。
市販されている量子ドット材料は、溶媒中に分散しやすいように、表面に初期配位子を有する。したがって、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子は、量子ドットと強い結合力を有する界面活性剤、例えば、リン酸エステル系界面活性剤を用いて量子ドットの表面の初期配位子と配位子交換反応させるか、又は初期配位子の代わりに界面活性剤を量子ドット溶液に直接添加することによって形成することができる。配位子交換反応を利用して、量子ドットの表面の初期配位子を界面活性剤配位子で完全に置換することができる。なお、ここでの完全置換とは、機器検出範囲内で、初期配位子の存在が検出されないことを意味し、完全置換とみなされる。また、量子ドット溶液に初期配位子の代わりに界面活性剤を直接添加することにより、得られる量子ドットの表面の界面活性剤配位子の初期配位子を置換する置換率は低いが、本発明の要求を満たすこともできる。例えば、リン酸エステル系界面活性剤は、例えばＣｄＳ／ＺｎＳなどの量子ドットと強い結合力を有する。この点を利用して、コアシェル型量子ドットは、例えば、シェルの材料がＣｄＳ／ＺｎＳである場合に、初期配位子がカルボキシル基又はアミン系配位子であり、初期配位子は一端がメルカプト基であり、他端がカルボキシル基及びアミノ基である。量子ドットの表面は、Ｓ原子と初期配位子のメルカプト基との相互作用により初期配位子と結合し、端部のカルボキシル基及びアミノ基が遊離する。しかしながら、リン酸エステル系界面活性剤は、メルカプト基とＳ原子との結合力よりもＳ原子との結合力が強いため、ＣｄＳ／ＺｎＳのＳ原子と初期配位子との結合部位を奪うことにより、初期配位子の代わりに量子ドットの表面に結合する。
具体的には、ナノ粒子溶液を提供するステップは、
初期配位子が表面に結合している初期ナノ粒子を提供することと、
初期ナノ粒子を界面活性剤と混合して配位子交換反応させ、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を得ることと、
表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を溶媒に溶解して、ナノ粒子溶液を形成することと、を含むことができる。
非極性溶媒は、逆ミセルを形成してナノ粒子の表面の帯電量を高めるために、ナノ粒子の表面に結合している界面活性剤の濃度への要求が高いため、配位子交換反応により界面活性剤配位子が表面に結合しているナノ粒子を形成することが好ましい。
又は、ナノ粒子溶液を提供するステップは、
初期ナノ粒子及び界面活性剤を提供し、初期ナノ粒子と界面活性剤とを溶媒に溶解して、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子及びナノ粒子溶液を得ることを含むこともできる。
初期ナノ粒子の表面に初期配位子が結合していてもよく、表面に初期配位子が結合している初期ナノ粒子は購入により入手可能であってもよく、初期配位子が結合していないナノ粒子であってもよく、初期配位子が結合していないナノ粒子は実験室により得ることができる。初期ナノ粒子の表面に配位子がない場合に、界面活性剤は、初期ナノ粒子の表面との原子相互作用によりナノ粒子表面に結合する。初期ナノ粒子の表面に配位子がある場合に、界面活性剤と初期ナノ粒子の表面との原子の結合力は、初期ナノ粒子の表面と初期配位子との結合力よりも大きく、界面活性剤が初期配位子の代わりにナノ粒子の表面に結合し、界面活性剤配位子が表面に結合しているナノ粒子を得る。
極性溶媒は、ナノ粒子の表面に結合している界面活性剤の濃度への要求が低いため、界面活性剤を量子ドット溶液に直接添加して界面活性剤配位子が表面に結合しているナノ粒子を形成することにより、配位子交換反応を省略し、製造コストを削減することが好ましい。
ステップ１０２：ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成する。
ステップ１０２において、具体的には、ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成するステップは、
ナノ粒子溶液に入れる電極を提供することと、
ナノ粒子溶液を電極上に堆積させてナノ粒子膜を形成するように、電極に駆動電圧を印加することと、を含む。駆動電圧は、溶液系の極性及び配位子の含有量に応じて調整することができる。電極は、金属電極であってもよいし、例えば酸化インジウム（ＩＴＯ）電極などの透明酸化物電極であってもよい。
本発明は、界面活性剤配位子を用いてナノ粒子の表面を修飾し、界面活性剤配位子を溶媒中で電離させることにより、ナノ粒子の表面の帯電量を高め、ナノ粒子膜を電着するのに必要な駆動電圧を低下させることができる。
これは、電着技術の量産性向上にとって重要な価値がある。溶媒系によって異なる界面活性剤配位子の種類及び配位子の濃度を選択することができる。非極性溶媒中では、界面活性剤により逆ミセルを形成して極性サイトを形成し、界面活性剤の電離を促進し、電離した界面活性剤の一端がナノ粒子の表面に接続することにより、ナノ粒子を帯電させ、界面活性剤の濃度が高いほど、形成される逆ミセルが多くなり、ナノ粒子の帯電量が高くなる。極性溶媒中では、界面活性剤が直接電離することができるので、極性溶媒の量子ドット系に適切な界面活性剤を直接添加することができ、量子ドットの帯電量を高めることができる。
図２を参照されたく、本発明の第１実施形態のナノ粒子膜の製造方法はステップ２０１～ステップ２０５を含む。
ステップ２０１：初期配位子が表面に結合している初期ナノ粒子を提供する。
ステップ２０２：初期ナノ粒子を界面活性剤と混合して配位子交換反応させ、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を得る。
ステップ２０３：表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を溶媒に溶解して、ナノ粒子溶液を形成する。界面活性剤配位子の溶液中の濃度は、その臨界ミセル濃度よりも高い。
ステップ２０３において、溶媒は非極性溶媒であり、界面活性剤配位子はナノ粒子の表面に逆ミセルを形成し、ナノ粒子の表面の帯電量を高める。
ステップ２０４：ナノ粒子溶液に入れる電極を提供する。
ステップ２０５：電極に通電してナノ粒子を電極上に堆積させ、乾燥してナノ粒子膜を形成する。界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％である場合に、駆動電圧が５０Ｖ～１９２Ｖである。所望により、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％である場合に、駆動電圧が５０Ｖ～１５０Ｖまで低下されてもよい。
図３を参照されたく、本発明の第２実施形態のナノ粒子膜の製造方法は、極性溶液系でナノ粒子膜を製造するために用いられ、ステップ３０１～ステップ３０３を含む。
ステップ３０１：初期ナノ粒子と界面活性剤とを溶媒に溶解して、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子及びナノ粒子溶液を得る。
ステップ３０１において、溶媒は極性溶媒である。
ステップ３０２：ナノ粒子溶液に入れる電極を提供する。
ステップ３０３：電極に通電してナノ粒子を電極上に堆積させ、乾燥してナノ粒子膜を形成する。界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％である場合に、駆動電圧が１Ｖ～４８Ｖである。所望により、界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％である場合に、駆動電圧が１Ｖ～１０Ｖまで低下されてもよい。
以上、本発明のナノ粒子膜の製造方法を、それぞれ非極性溶液系及び極性溶液系を例に挙げて説明した。なお、本発明の第１実施形態及び第２実施形態のナノ粒子膜の製造方法は、いずれも非極性溶液系及び極性溶液系に適用される。
次に、本発明のナノ粒子膜の製造方法を具体的な実施例により説明する。
［実施例１］
初期配位子をオレイルアミンとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート（リン酸エステル系界面活性剤）とを１００：１の質量比で混合して配位子交換反応させ、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドットを得た。なお、コアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェートとの質量比とは、初期配位子の質量を含まない量子ドットと界面活性剤との質量比をいう。
量子ドットをオクタンに溶解する。図４を参照されたく、非通電時に、量子ドットはオクタンに分散している。電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、図５を参照されたく、量子ドットが電極に堆積し始めて図中の縞パターンを形成し、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となり、量子ドットの帯電量をある程度示す。
［実施例２］
初期配位子をオレイルアミンとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート（リン酸エステル系界面活性剤）とを１００：１０の質量比で混合して配位子交換反応させ、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドットを得た。
量子ドットをオクタンに溶解し、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例３］
初期配位子をオレイルアミンとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート（リン酸エステル系界面活性剤）とを１００：２０の質量比で混合して配位子交換反応させ、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドットを得た。
量子ドットをオクタンに溶解し、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例４］
初期配位子をオレイルアミンとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート（リン酸エステル系界面活性剤）とを１００：３０の質量比で混合して配位子交換反応させ、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドットを得た。
量子ドットをオクタンに溶解し、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例５］
初期配位子をオレイルアミンとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート（リン酸エステル系界面活性剤）とを１００：５０の質量比で混合して配位子交換反応させ、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドットを得た。
量子ドットをオクタンに溶解し、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［比較例１］
初期配位子をオレイルアミンとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）をオクタンに溶解し、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
Figure 2024502215000002
 表１から、量子ドットの表面に界面活性剤を修飾することにより、電着時の駆動電圧を低下させることができることがわかる。また、界面活性剤の含有量が増加するにつれて、駆動電圧の低下が速くなる。界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％である場合に、駆動電圧が５０Ｖ～１９２Ｖである。界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％である場合に、駆動電圧が５０Ｖ～１５０Ｖまで低下されてもよい。
［実施例６］
初期配位子をＳＨ－ＰＥＧ－ＣＯＯＨ（メルカプト－ポリエチレングリコール－カルボキシ）とするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェートとを１００：１の質量比で極性溶媒ＰＧＭＥＡと混合して、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドット溶液を得た。
電極を量子ドット溶液に入れ、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例７］
初期配位子をＳＨ－ＰＥＧ－ＣＯＯＨとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェートとを１００：１０の質量比で極性溶媒ＰＧＭＥＡと混合して、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドット溶液を得た。
電極を量子ドット溶液に入れ、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例８］
初期配位子をＳＨ－ＰＥＧ－ＣＯＯＨとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェートとを１００：２０の質量比で極性溶媒ＰＧＭＥＡと混合して、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドット溶液を得た。
電極を量子ドット溶液に入れ、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例９］
初期配位子をＳＨ－ＰＥＧ－ＣＯＯＨとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェートとを１００：３０の質量比で極性溶媒ＰＧＭＥＡと混合して、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドット溶液を得た。
電極を量子ドット溶液に入れ、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［実施例１０］
初期配位子をＳＨ－ＰＥＧ－ＣＯＯＨとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）とイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート（リン酸エステル系界面活性剤）とを１００：５０の質量比で極性溶媒ＰＧＭＥＡと混合して、表面にイソオクチルアルコールポリオキシエチレンホスフェート配位子が結合している量子ドットを得た。
電極を量子ドット溶液に入れ、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
［比較例２］
初期配位子をＳＨ－ＰＥＧ－ＣＯＯＨとするコアシェル型量子ドットＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）と極性溶媒ＰＧＭＥＡとを混合して、量子ドット溶液を得た。
電極を量子ドット溶液に入れ、電極に電圧を０Ｖから徐々に印加し、電圧がある程度高くなると、量子ドットが電極に堆積し始め、このときの電圧が電着するのに必要な駆動電圧となる。
Figure 2024502215000003
 表２から、量子ドットの表面に界面活性剤を修飾することにより、電着時の駆動電圧を低下させることができることがわかる。また、界面活性剤の含有量が増加するにつれて、駆動電圧の低下が速くなる。界面活性剤の量子ドットに対する質量比が１％～５０％である場合に、駆動電圧が１Ｖ～４８Ｖである。界面活性剤の量子ドットに対する質量比が２０％～５０％である場合に、駆動電圧が１Ｖ～１０Ｖまで低下されてもよい。
本発明は、ナノ粒子膜をさらに提供する。ナノ粒子膜は、ＱＤＣＦ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ，量子ドットカラーフィルタ）、ＱＤ ＬＧＰ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ，量子ドット導光板）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，量子ドット発光ダイオード）、ＱＤ－ＯＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，量子ドット有機発光ダイオード）などの量子ドット表示分野に適用されてもよく、他の種類のナノ粒子パターニングプロセスに関わる、例えば太陽電池、分光器などの他の分野に適用されてもよい。
ナノ粒子膜は本発明のナノ粒子膜の製造方法により製造されてもよい。ナノ粒子膜は、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を含む。ナノ粒子は、非金属無機ナノ粒子、貴金属ナノ粒子、コロイドナノシート、コロイドナノロッドなどのナノ粒子から選ばれてもよい。所望により、ナノ粒子が量子ドットであってもよい。本発明に係る量子ドット材料がコアシェル型量子ドットから選ばれてもよく、発光コアは、ＺｎＣｄＳｅ２、ＩｎＰ、Ｃｄ２Ｓｓｅ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ２ＳｅＴｅ、ＩｎＡｓの１つから選ばれてもよく、無機保護シェル層は、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＣｄＳ２、ＺｎＳ、ＺｎＯの少なくとも１つから選ばれてもよく、量子ドット材料は、例えば、ハイドロゲル担持量子ドット構造、ＣｄＳｅ－ＳｉＯ２などの高安定性複合量子ドットから選ばれてもよく、ペロブスカイト量子ドットなどであってもよい。なお、本発明で使用される量子ドット材料が、上記のものに限定されるものではないことを理解されたい。
界面活性剤は、溶媒中で電離しやすいカチオン界面活性剤又はアニオン界面活性剤から選ばれてもよい。具体的には、界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジノニルナフタレンスルホン酸バリウム等の有機スルホン酸塩系界面活性剤、コバルト、アルミニウム、鉄等の金属のナフタレン酸塩やステアリン酸塩等の金属石鹸系界面活性剤、Ｎ－ビニルピロリドン重合体等の有機アミン系界面活性剤、有機リン酸塩系及びリン酸エステル系界面活性剤の少なくとも１つから選ばれてもよい。本発明で使用される界面活性剤は、溶媒中で電離可能であり、量子ドットの表面と結合力を有する。量子ドットと界面活性剤との結合力を確保するために、所望により、量子ドットの表面が酸性基である場合に、塩基性界面活性剤を選択し、量子ドットの表面が塩基性基である場合に、酸性界面活性剤を選択する。
なお、量子ドット表面には、界面活性剤配位子のみが含まれていてもよいし、その他の配位子、例えば、オレイン酸、チオール、カルボン酸、有機アミンが含まれていてもよい。
所望により、界面活性剤配位子のナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である。又は、界面活性剤配位子のナノ粒子に対する質量比が１％～５％である。
本発明に係るナノ粒子膜は、低い駆動電圧で電着することにより得られる。
本発明は、上記に記載のナノ粒子膜を含む表示パネルをさらに提供し、ナノ粒子膜が量子ドット膜である。
図６を参照されたく、表示パネルの第１実施例はＱＬＥＤ表示パネルである。量子ドット膜１０はＱＬＥＤの発光層である。具体的には、表示パネル１００は、第１電極２０と、第２電極３０と、第１電極２０と第２電極３０との間に設けられる量子ドット膜１０とを含む。なお、表示パネル１００は、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等の膜層をさらに含むことができる。
図７を参照されたく、表示パネルの第２実施例はＬＣＤ表示パネルであり、量子ドット膜１０はＬＣＤのバックライトモジュールの色変換層とされる。具体的には、表示パネル１００は、液晶セル４０と、液晶セル４０の非出光側に設けられたバックライトモジュール５０とを含む。バックライトモジュール５０は、光源５１と、導光板５２と、量子ドット膜１０とを含む。光源５１は、導光板５２の側面に設けられている。光源５１は、青色光源又は白色光源であってもよい。量子ドット膜１０は、導光板５２と液晶セル４０との間に設けられている。量子ドット膜１０は、光源５１から導光板５２に入射するとともに、導光板５２から出射された光を、表示に必要な色、例えば、緑色や赤色などに変換するためのものである。
図８を参照されたく、表示パネルの第３実施例はＬＥＤ表示パネルであり、量子ドット膜１０はＬＥＤの色変換層とされる。具体的には、表示パネル１００は、発光基板６０と、発光基板６０に対応して設けられた色変換基板７０とを含む。発光基板６０には、マトリックス状に配列された複数の発光素子（図示せず）が設けられており、発光素子はｍｉｎｉ－ＬＥＤ又はｍｉｃｒｏ－ＬＥＤであってもよい。色変換基板７０は、基板７１と、基板７１の発光基板６０に向かう側に設けられたカラーフィルタ層７２と、カラーフィルタ層７２の発光基板６０に向かう側に設けられた量子ドット膜１０とを含む。カラーフィルタ層７２と量子ドット膜１０とを合わせてＱＤＣＦ膜と呼ぶこともできる。
本発明の表示パネルは、ナノ粒子膜を利用し、ナノ粒子膜の表面に界面活性剤配位子が結合しているため、低い駆動電圧で電着により製造することができる。
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本明細書では具体的な実施例を用いて本発明の原理及び実施形態について説明し、以上の実施形態の説明は本発明を理解するためのものに過ぎない。一方、当業者であれば、本発明の構想に基づき、具体的な実施形態及び適用範囲に変更を加えることがあり、要約すると、本明細書の内容は本発明を限定するものとして理解されるべきではない。

Claims (20)

  1. 溶媒と、前記溶媒中に分散しているナノ粒子とを含むナノ粒子溶液を提供するステップであって、前記ナノ粒子の表面に界面活性剤配位子が結合しているステップと；
    前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成するステップと、を含むナノ粒子膜の製造方法。
  2. 前記溶媒が非極性溶媒であり、前記界面活性剤配位子の濃度が臨界ミセル濃度よりも大きい請求項１に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  3. 前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である請求項２に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  4. 前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成する前記ステップは、
    前記ナノ粒子溶液に入れる電極を提供することと、
    前記ナノ粒子溶液を前記電極上に堆積させて前記ナノ粒子膜を形成するように、前記電極に５０Ｖ～１５０Ｖの駆動電圧を印加することと、を含む請求項２に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  5. 前記溶媒が極性溶媒であり、前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である請求項１に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  6. 前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５％である請求項５に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  7. 前記ナノ粒子溶液を電着によりナノ粒子膜に形成する前記ステップは、
    前記ナノ粒子溶液に入れる電極を提供することと、
    前記ナノ粒子溶液を前記電極上に堆積させて前記ナノ粒子膜を形成するように、前記電極に１Ｖ～１０Ｖの駆動電圧を印加することと、を含む請求項５に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  8. 前記ナノ粒子溶液を提供するステップは、
    初期配位子が表面に結合している初期ナノ粒子を提供することと、
    前記初期ナノ粒子を界面活性剤と混合して配位子交換反応させ、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を得ることと、
    前記表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を溶媒に溶解して、ナノ粒子溶液を形成することと、を含む請求項１に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  9. 前記ナノ粒子溶液を提供するステップは、
    初期ナノ粒子と前記界面活性剤とを溶媒に溶解して、表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を得て、ナノ粒子溶液を形成すること、を含む請求項１に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  10. 前記ナノ粒子が量子ドットである請求項１に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  11. 前記界面活性剤配位子が、有機スルホン酸塩系界面活性剤、金属石鹸系界面活性剤、有機アミン系界面活性剤、Ｎ－ビニルピロリドン重合体、有機リン酸塩系及びリン酸エステル系界面活性剤から選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載のナノ粒子膜の製造方法。
  12. 表面に界面活性剤配位子が結合しているナノ粒子を含むナノ粒子膜。
  13. 前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である請求項１２に記載のナノ粒子膜。
  14. 前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５％である請求項１２に記載のナノ粒子膜。
  15. 前記ナノ粒子が量子ドットである請求項１２に記載のナノ粒子膜。
  16. 前記界面活性剤配位子が、有機スルホン酸塩系界面活性剤、金属石鹸系界面活性剤、有機アミン系界面活性剤、有機リン酸塩系及びリン酸エステル系界面活性剤から選ばれる少なくとも１つである請求項１２に記載のナノ粒子膜。
  17. 請求項１２に記載のナノ粒子膜を含み、前記ナノ粒子が量子ドットである表示パネル。
  18. 前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５０％である請求項１７に記載の表示パネル。
  19. 前記界面活性剤配位子の前記ナノ粒子に対する質量比が１％～５％である請求項１７に記載の表示パネル。
  20. 前記ナノ粒子が量子ドットである請求項１７に記載の表示パネル。
JP2021577692A 2021-12-10 2021-12-17 ナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネル Pending JP2024502215A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111505322.8A CN114197015B (zh) 2021-12-10 2021-12-10 纳米粒子膜、纳米粒子膜的制造方法以及显示面板
CN202111505322.8 2021-12-10
PCT/CN2021/139294 WO2023103054A1 (zh) 2021-12-10 2021-12-17 纳米粒子膜、纳米粒子膜的制造方法以及显示面板

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024502215A true JP2024502215A (ja) 2024-01-18

Family

ID=80652037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021577692A Pending JP2024502215A (ja) 2021-12-10 2021-12-17 ナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネル

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240052517A1 (ja)
JP (1) JP2024502215A (ja)
CN (1) CN114197015B (ja)
WO (1) WO2023103054A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116004039B (zh) * 2022-12-26 2024-04-16 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 纳米粒子薄膜及其制备方法、显示面板

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7510638B2 (en) * 2002-05-10 2009-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method of electric field assisted deposition of films of nanoparticles
WO2004034421A2 (en) * 2002-05-10 2004-04-22 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method for electric field assisted deposition of films of nanoparticles
US8361823B2 (en) * 2007-06-29 2013-01-29 Eastman Kodak Company Light-emitting nanocomposite particles
CN102576747B (zh) * 2009-09-28 2016-04-13 株式会社村田制作所 纳米粒子材料的制造方法、纳米粒子材料以及光电转换器件
CN106479503A (zh) * 2016-09-29 2017-03-08 Tcl集团股份有限公司 一种量子点固态膜及其制备方法
CN109988573A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 Tcl集团股份有限公司 复合量子点、量子点固态膜及其应用
CN111244293B (zh) * 2018-11-28 2021-10-22 Tcl科技集团股份有限公司 一种量子点发光二极管及其制备方法
CN111809216B (zh) * 2020-06-03 2022-04-19 北京航空航天大学 一种适用于复合电沉积的纳米级无机颗粒的分散方法
CN112143003B (zh) * 2020-09-18 2022-11-01 华侨大学 一种具有可见光热转换性能的贵金属/高分子复合薄膜的制备方法
CN113061957A (zh) * 2021-03-10 2021-07-02 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 纳米颗粒薄膜及其制备方法、显示面板

Also Published As

Publication number Publication date
CN114197015B (zh) 2023-06-27
CN114197015A (zh) 2022-03-18
WO2023103054A1 (zh) 2023-06-15
US20240052517A1 (en) 2024-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Highly efficient emission and high-CRI warm white light-emitting diodes from ligand-modified CsPbBr 3 quantum dots
Xuan et al. Inkjet-printed quantum dot color conversion films for high-resolution and full-color micro light-emitting diode displays
Zhao et al. Large-area patterning of full-color quantum dot arrays beyond 1000 pixels per inch by selective electrophoretic deposition
JP6223417B2 (ja) 異方性平坦コロイド半導体ナノ結晶を含む発光素子およびその製造方法
Kim et al. Enhancement of optical efficiency in white OLED display using the patterned photoresist film dispersed with quantum dot nanocrystals
CN108628036A (zh) 光致发光器件、其制造方法及具有该器件的显示设备
WO2017084148A1 (zh) Coa型阵列基板的制备方法及coa型阵列基板
KR20190134758A (ko) 양자막대 정향배열에 따른 형광 편광필름의 제조방법
JP2024502215A (ja) ナノ粒子膜、ナノ粒子膜の製造方法及び表示パネル
CN212675316U (zh) 显示面板以及显示装置
US20170254934A1 (en) Method for patterning quantum dot layer and method for manufacturing quantum dot color filter
TWI756508B (zh) 組成物、膜、積層體構造、發光裝置及顯示器
CN109273619A (zh) 一种有机发光显示面板、压印模板及制作方法
JP7548995B2 (ja) 複合材料薄膜、その調製方法及び表示パネル
JP2017125899A (ja) 高演色液晶表示装置およびカラーフィルタ
CN113745442A (zh) 纳米粒子薄膜的制备方法、纳米粒子薄膜及显示面板
Srivastava et al. Freestanding high-resolution quantum dot color converters with small pixel sizes
Nakanishi et al. 8‐2: Invited Paper: Development of Active‐Matrix NanoLED Display Using Heavy‐Metal‐Free QDs Patterned by Photolithography Process
Qie et al. Ligand-Nondestructive Direct Photolithography Assisted by Semiconductor Polymer Cross-Linking for High-Resolution Quantum Dot Light-Emitting Diodes
CN117677214A (zh) 一种量子点像素化薄膜层及其制备方法和全彩Micro LED显示器件
WO2024011675A1 (zh) 量子点基板及其制备方法、显示装置
Tian et al. Application of InP Quantum Dot film by Photolithography Technology on a Micro-LED Display
CN111341926B (zh) Qled器件及其制作方法、显示面板、显示装置
WO2022134309A1 (zh) 一种显示器件及其制备方法和应用
TW202227589A (zh) 含奈米結晶之組成物、油墨組成物、光轉換層及發光元件

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240130

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20240424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240806