JP6777625B2 - オプトエレクトロニクス部品のコーティング手段として使用するためのハイブリッド材料 - Google Patents

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Description

本発明は、オプトエレクトロニクス部品のコーティングとしての特定のオルガノポリシラザンハイブリッド材料の使用、基材を特定のハイブリッド材料でコーティングする方法、およびハイブリッド材料でコーティングされたオプトエレクトロニクス部品に関する。
ポリシラザンは、種々の用途のためのコーティングとして有用であることが長年にわたって知られている。
例えば、太陽電池(WO2010/105796号およびWO2010/105798号)中で、腐食制御層(WO2007/096070号)として、またはガスバリア層(WO2007/012392号)として、いくつかの用途があり、そこではポリシラザンをコーティングし、その後、焼成してSiOを基にするセラミックコーティングを形成する。
金属表面およびポリマー表面のコーティング(WO2007/028511号)としての、特に自動車のリム用の自己クリーニング保護層(WO2005/085375号)としての、金属ストリップをコーティングするための(WO2006/050813号)、箔およびフィルムをコーティングするための(WO2006/058585号)または塗料(WO2008/138610号)中における他の用途もあり、そこではポリシラザン層は塗布後に硬化されるが、ポリシラザンの構造は本質的に保持される。
引用した文献には全て、無機酸化物のナノ粒子をオルガノポリシラザンに添加する選択肢が記載されている。
特開2003−050385号公報には、表面改質された強誘電体粒子を含有するポリシラザンを基にして得られる液晶セル用コーティングが開示されている。このポリシラザンを焼成してセラミック材料としている。
KR A 2014−0068547号には、ペルヒドロ−ポリシラザンおよび無機表面改質粒子から製造され、エレクトロルミネセント素子に使用されるSiO膜が開示されている。
WO2013/046662号には、蛍光物質と無機酸化物粒子から構成されたセラミック層を含み、セラミック層はポリシラザンから得ることができるLEDが開示されている。
国際公開第2010/105796号 国際公開第2010/105798号 国際公開第2007/096070号 国際公開第2007/012392号 国際公開第2007/028511号 国際公開第2005/085375号 国際公開第2006/050813号 国際公開第2006/058585号 国際公開第2008/138610号 特開2003−050385号公報 韓国特許出願公開第2014−0068547号明細書 国際公開第2013/046662号
オルガノポリシラザンおよび無機酸化物ナノ粒子を含む特定のハイブリッド材料は、オプトエレクトロニクス部品のコーティングを製造するのに特に適していることが今や見出された。
従って、本発明は、オプトエレクトロニクス部品において500μm未満の厚さを有する透明な層を製造するためのコーティング材料としての、以下
a)オルガノポリシラザン材料および
b)少なくとも1つの表面改質ナノスケール無機酸化物
を含むハイブリッド材料の使用を提供する。
本発明は、オプトエレクトロニクス部品に<500μmの厚さを有する透明な層を塗布する方法であって、
I)本発明によるハイブリッド材料は、オプトエレクトロニクス部品の表面に塗布され、
II)乾燥され、および
III)場合により硬化される
該方法をさらに提供する。
本発明に従って使用されるハイブリッド材料の使用は、様々な利点を提供する。ハイブリッド材料は、200℃までの温度で最大500μmの層厚さを有する層の亀裂のない、欠陥のないコーティングによって特徴付けられる。本発明によるコーティングは、好ましくは、0.1μmから500μmの絶対層厚について、≦5%の平均層厚さに対する層厚変動を有する均一な層厚さを有する。
本発明によるコーティングは、高屈折率のために注目に値するものであり、不変の吸収特性を有する。
本発明により得られるコーティングは、好ましくは、200℃までの比較的高い温度で硬化すると、≦10%、好ましくは≦5%の低い重量損失を有する。
本発明に従って使用されるオルガノポリシラザンは、好ましくは、式(I)
Figure 0006777625
の繰り返し単位を含み、
ここで、
RおよびR’は同じか、または異なり、それぞれH、メチル、エチル、直鎖もしくは分枝のC−Cアルキル、C−Cシクロアルキル、C−Cアルケニルまたはアリールであり、
但し、RおよびR’の両方ともがHであることはない。
好ましいのは、RおよびR’が同じか、または異なり、それぞれH、メチル、エチル、直鎖、分枝または環状のC−Cアルキル、フェニル、ビニルまたはアリールである式(I)のオルガノポリシラザンである。
特に好ましいのは、RおよびR’が同じか、または異なり、それぞれH、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、フェニルまたはビニルである式(I)のオルガノポリシラザンである。
RおよびR’が同じか、または異なり、それぞれH、メチル、ビニルである式(I)のオルガノポリシラザンが非常に特に好ましい。
RおよびR’が同じか、または異なり、それぞれHまたはメチルである式(I)のオルガノポリシラザンが特に好ましい。
さらに、式(I)の繰り返し単位の少なくとも20%が少なくとも1つの分子内架橋を有するか、および/または
ポリシラザンは、3000から100000g/モルの範囲の平均モル重量Mを有するか、および/または
1000g/モル未満のモル重量範囲にあるポリシラザンの画分は、10重量%未満である式(I)のオルガノポリシラザンが好ましい。
本発明に従って使用されるポリシラザンは、液体または固体であってもよく、固体の場合、非晶質または結晶質であってもよい。
本発明に従って使用されるポリシラザンのための式(I)の繰り返し単位によって示される構造は、使用されるモノマーに基づく簡略化された描写に対応する。当業者は、ポリシラザンの構造が単なる線状ではなく、圧倒的に別々の環および/または縮合環ならびに三次元足場構造からなることを知っているであろう。従って、ポリマーは、ケイ素に関して「2級」窒素原子(−Si−NR−Si−基)だけでなく、「3級」(Si−N(−Si)−Si)および1級(NR−Si)窒素原子も含む。これに対応して、ケイ素原子は、窒素に関して「2級」基(N−SiR−N)だけでなく、「3級」NSiRおよび「1級」N−SiR基を含むことができる。正確な構造は、例えば、合成方法およびR基の性質に依存し得る。
1つの特に好ましい実施形態において、ポリシラザンは、式(II)
Figure 0006777625
[式中、RおよびR’はそれぞれ上記で定義した通りであり、nは3000から100000g/モルの範囲の重量平均モル重量を提供するように選択された整数である。]
の繰り返し単位を含む。
さらに好ましい実施形態において、ポリシラザンは、式(III)
Figure 0006777625
[ここで
RおよびR’はそれぞれ上記で定義した通りであり、
およびRは同じかまたは異なり、それぞれH、C−Cアルキル、C−Cシクロアルキル、C−Cアルケニルまたはフェニルであり、および
は、H、C−CアルキルまたはC−Cシクロアルキルであり、
但し、基R、RおよびRの少なくとも1つは、対応する基RおよびR’とは異なり、nおよびpは、それぞれ3000から100000g/モルの範囲内の重量平均モル重量を提供するように選択された整数である。]
の繰り返し単位を含む。
さらに好ましい実施形態では、ポリシラザンは、式(IV)
Figure 0006777625
[ここで
RおよびR’はそれぞれ上記で定義した通りであり、
、R、RおよびRは同じかまたは異なり、それぞれH、C−Cアルキル、C−Cシクロアルキル、C−Cアルケニルまたはフェニルであり、および
およびRは、それぞれH、C−CアルキルまたはC−Cシクロアルキルであり、
但し、3つの繰り返し単位は、少なくとも1つの基において異なり、
n、pおよびqは、それぞれ3000から100000g/モルの範囲内の重量平均モル重量を提供するように選択された整数である。]
の繰り返し単位を含む。
本発明に従って使用されるポリシラザン中の式(I)の繰り返し単位の少なくとも20%は、好ましくは少なくとも1つの分子内架橋を有する。
本発明に従って使用されるポリシラザンは、好ましくは3000から100000g/モルの範囲の平均モル重量M、特に好ましくは3000から20000g/モルの範囲の平均モル重量Mを有する。
1000g/モル未満のモル重量範囲にある本発明に従って使用されるポリシラザンの画分は、10重量%未満、より好ましくは5重量%未満であることが特に好ましい。
本発明に従って使用される式(I)の繰り返し単位のポリシラザンは、原則的に知られている(例えば、冒頭に引用した参考文献参照)。商業的実施において、ポリシラザンは、ほぼ常に、一般式(I)に従ってジクロロシランとアンモニアとの反応によって合成される。
Figure 0006777625
過剰のアンモニアは、塩化アンモニウムとして遊離HClと結合する。R基の性質を変化させ、および/または種々のジクロロシランを組み合わせることにより、ペルヒドロポリシラザン(PHPS)(専らSiHCl)または任意に置換されたオルガノポリシラザン(例えば、商品DURAZANE(R)1033を製造するためのSiMeClおよびSiMeHCl、または商品DURAZANE(R)1800を製造するためのSi(CH=CH)MeCl+SiMeHCl、どちらもAZ Electronic Materials Germany GmbH,ビースバーデン、ドイツから入手可能)のいずれかを製造することが可能である。
Figure 0006777625
例えば、合成を行うことができる1つの方法は、クロロシランを液体アンモニアの最初の充填物に通すことを含む[例えば、US6329487B1号]。あるいは、最初の充填物は溶媒であってもよく、クロロシランおよびアンモニアは、同時にまたは適切な順序で連続して通過させてもよい[例えば、EP0341924A2号]。
全ての既存の商業的合成に共通する特徴は、こうして得られたシラザンが比較的低分子量の化合物であることである。その理由は、シラザンが環を形成し、わずかな程度を除いて直鎖ではない顕著な傾向があるからである。前述の方法により得られたシラザンは、このように単に低分子量のオリゴマーであり、高分子量のポリマーではない。例えば、−[−Si(CH=CH)Me−NH−]−は、ほぼ独占的に6つおよび8つの環の形態で存在することが知られている。
従って、既知の市販されているポリシラザンの問題は、コーティングが比較的高温で硬化される場合、特に1000℃を超えるまでの温度を必要とするセラミックに変換される場合、かなりの画分の材料が硬化中に蒸発することである。材料のこの損失の考えられる結果としては、薄い層の表面の制御不能な不均一性および層の厚さの考えられる不均一な収縮を含むことであり、これは場合によりひび割れをもたらす。気化した画分は、例えば、機械部品のような低温の表面上でそれが再凝縮し、元に戻るのが困難な望ましくない汚れを引き起こすという問題をさらに伴う。
本発明においては、後架橋オルガノポリシラザンを用いることが好ましい。
シラザンを後架橋させる方法、即ち、本発明に従って使用されるポリシラザンを調製する方法は既に公知であるが、それらは主にいくらかの欠点を有する。
シラザンは、触媒量の強塩基を添加することによって原則として架橋可能である。可能性としては、例えば、アルキルリチウム化合物またはアルキルナトリウム化合物[D.Seyferth、Organometallics,8,1989,1980−1986]を含む。EP0342924A2号には、触媒量の水素化カリウムを添加することによるTHF溶液中での−[SiHMe−NH]−の後処理について記載されている。塩基を中和するために、その後ジメチルクロロシラン(SiMeHCl)を添加する必要があり、これは−SiMeH側鎖の形成およびKClの遊離をもたらす。US4720532号では、オリゴマーシラザンが同様に不活性溶媒中でKHにより変換されるが、中和試薬の添加がなければゲル形成という行き着くところまで反応が進行するので、架橋の程度を規制することは非常に困難である。
US6329487B1号には、前記文献に記載されている特定のメカニズムに従って、塩化アンモニウムによる触媒作用で水素脱離によってSi−N結合を形成するためにポリシラザン中のSi−HおよびN−H基を後架橋する方法が記載されている。液体アンモニアが溶媒として必要であり、その中の溶媒和されたアンモニウムカチオンが実際の触媒活性種である。この方法は溶媒として液体アンモニアに限定される。しかし、特に比較的大規模な液体アンモニアの取り扱いは、非常に高価で不便であり、そのことがこの方法の工業的な実践上の大きな障害となっている。
KION Corp.[J.Schwark,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,271,1992、807−812]には、ビスイソシアネートによる架橋が記載されている。シラザンとイソシアネートとの反応は、例として、式(II)に記載されているように進行する。
Figure 0006777625
この方法の欠点は、主鎖に尿素結合が不可避的に取り込まれることであり、そのためそれはもはや関心のある純粋なポリシラザンではない。
L.Rosenberg[J.Am.Chem.Soc.123/21,2001,5120−5121]およびJ.Y.Corey[Adv.Organometallic Chem.,51,2004,1−52]には、以下に従う種々の金属錯体による触媒作用で水素脱離によるシランのカップリングが記載されている。
Figure 0006777625
言及された触媒には、Wilkinsonの触媒[(PhP)RhCl]およびジメチルチタノセン[CpTiMe]が含まれる。しかし、言及された例は、定義された低分子量分子に限定される。比較的高分子量のポリシラザンもこのように制御された方法で反応するか否かは疑わしい。
ホウ素含有ブリッジを組み込むことによって架橋することがさらに知られている。EP0389084A2号には、例えば、BClまたはB(OMe)を用いたSi−H官能性ポリシラザンの架橋が記載されており、US5364920号は、B−H官能性架橋剤の架橋を記載する。これらの方法は必然的に幾分かのホウ素の組み込みをもたらすが、これはいずれの場合にもケイ素−ホウ素窒化物タイプのセラミックを製造する場合にのみ実用的である。しかし、ほとんどの場合、ホウ素によるあらゆる不純物混入は望ましくない。
US2009/0112013A1号には、
Figure 0006777625
に従って、鉄触媒CpDe(CO)Meの存在下でのUV光の照射による水素脱離によるシランとシロキサンのカップリングが記載されている。記載されているシランおよびシロキサンと同様に、H官能性シラザンが反応するかについての情報は提供されていない。さらに、文献に記載されている例は、明確に定義された低分子量分子に限定されている。
N−H結合およびSiH結合を含むポリシラザンの架橋反応は、下記の式(III)のようなフッ化物イオンの触媒作用を介して、本発明に従って使用されるポリシラザンの調製を実施するのに簡単および容易に制御可能な反応を表すことが見出され、即ち、オリゴマーシラザンのモル重量が増加し、それによって、高温硬化中の気化が防止され、コーティング特性が改善される。
Figure 0006777625
J.Mater.Chem A,2013,1,15406およびWO2014/328174号には、フッ化物触媒を用いたオリゴシラザンの架橋が記載されている。
この反応において、フッ化物イオンは触媒活性種である。対イオンの性質および反応条件は、Fに対する十分な溶解性を確保するように日常的に選択される。適切なフッ化物源は、好ましくは、アルカリ金属フッ化物、NHF(式中、xは0から4であり、yは4−xである)または樹脂結合フッ化物の群からの塩である。
そのような塩の例としては、CsF、NHF、およびテトラアルキルアンモニウムフルオライド、例えば、N(CHF、N(CFおよびN(n−CFが挙げられる。混合R基を有するテトラアルキルアンモニウムフルオライド、例えば、ドデシルトリメチルアンモニウムフルオライドも同様に可能である。 さらなる可能性には、アリールアンモニウムフルオライド、例えば、ベンジルトリメチルアンモニウムフルオライドが挙げられる。
溶媒の極性と反応温度との組み合わせは、ある程度の変換後に反応が自己停止するように、日常的に選択することができる。これにより意図的に架橋度を調整することができる。反応混合物を冷却し、n−ヘプタンまたはt−ブチルメチルエーテル等の無極性溶媒を添加して、フッ化物塩を完全に沈殿させ、それを濾過することができる。フッ化物は、例えば、難溶性のフッ化物を形成し、それによってフッ化物を沈殿させる、例えば、LiBrのような塩の添加によっても除去することもできる。このようにして得られたポリシラザンは、本発明に従って使用されるポリシラザンのための条件を満たし、本発明によるコーティングとして使用するために単離または溶液中に放置することができる。
本発明の方法でフッ化物触媒によって架橋されたオルガノポリシラザンは、好ましくは>5000mP・sの粘度を有するか、または固体である。ブルックフィールドレオメーターR/Sプラス、ブルックフィールド円錐型スピンドルRC3−50−1を用いて25℃で3rpmの速度で粘度を決定する。
従って、オルガノポリシラザン、特にフッ化物イオンの触媒作用によって架橋された、NH結合およびSiH結合を含む式(I)のオルガノポリシラザンの使用が好ましい。従って、好ましくは式(I)のもの、好ましくは3000g/モル未満の平均モル重量Mを有する1つ以上のオルガノポリシラザンが、フッ化物触媒による処理で架橋し、次いで表面改質されたナノスケール無機酸化物と混合される、本発明に従って使用されるポリシラザンを調製する方法およびそれから得られるハイブリッド材料が好ましい。
ハイブリッド材料の成分b)は、1から30nm、好ましくは3から20nmの範囲の平均直径を有する1種以上の無機酸化物ナノ粒子(即ち、ナノスケール無機酸化物)からなる。
平均直径は、好ましくは、633nmの波長でMALVERN Zetasizer Nano Zを用いて、分散したナノ粒子で動的光を散乱させることによって測定される。
好ましい一実施形態では、無機ナノ粒子の屈折率は、1.40から3.00、好ましくは1.4から2.50、より好ましくは1.40から2.30の範囲である。
ナノ粒子は、金属酸化物ナノ粒子から選択される。
無機ナノ粒子は、好ましくは、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ジルコニウム(Zr)、ニッケル(Ni)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)から選択される金属の酸化物または前記金属酸化物の少なくとも2つを含む組み合わせを含む金属酸化物ナノ粒子の群から選択される。より好ましいナノ粒子は、Al、SiO、ZrOおよびTiO、特にSiO、TiOおよびZrO、最も好ましくはSiOおよびZrOから選択される。
適切な無機粒子は、発光LEDのスペクトル帯域幅および波長変換器の発光にわたって本質的に非吸収性である。所望の透過度および散乱度を達成するように、粒径および密度を選択することができる。
無機ナノ粒子は、ハイブリッド材料内の均一な分散を促進するために表面改質される。ナノ粒子が様々な溶媒または分散媒およびポリマーマトリックスと相溶性であることを確保し、凝集を防止するためには、ナノ粒子の表面を保護しなければならない。表面保護は、さらに、ナノ粒子に追加の官能性、例えば、二重結合を提供する目的を有する。
ナノ粒子の表面を改質するための典型的な化合物は、オルガノシラン、有機アミン、有機チオール、有機アルコール、トリアルキルホスフィン、カルボン酸、ホスホン酸、亜リン酸、ジルコン酸塩、チタン酸塩である。オルガノシランは、酸化物ナノ粒子の表面を保護するために使用される既知の種類の有機化合物である。オルガノシランは、典型的には、反応性部分および非反応性部分を有する。オルガノシランの反応性部分は、典型的には、トリアルコキシシラン基、モノアルコキシシラン基またはトリクロロシラン基のいずれかであるが、二置換アルコキシ−ならびに二−置換および一置換クロロシランも同様に可能である。反応性基は酸化物を共有結合的にヒドロキシル基、またはRにアルキル基もしくはアリール基が存在する−OR基に結合させる。オルガノシランの非反応性部分は、異なる鎖長の1つ以上のアルキル鎖、異なる鎖長の1つ以上の環状アルキル基鎖、フッ素化アルキル基、アルケニル基、エポキシ基、アリール基、エーテル基、アミン、チオールまたはカルボン酸を含むことができる。オルガノシランは、一般に、構造RSi(OR’)(式中、aは1、2または3であり、bは4−aであり、RおよびR’はそれぞれ有機基であり、R’は好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチルまたはイソブチルである)を有する。1つの好ましい態様において、表面改質化合物はトリアルコキシシランまたはトリクロロシランであり、いずれの場合もC−C18アルキルまたはC−C18アルケニル基がケイ素原子に結合する。C−Cアルキル基またはC−Cアルケニル基が好ましく、C−Cアルキル基またはC−Cアルケニル基、特にビニル基およびアリル基がより好ましい。
オルガノシランの例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)デカン、フェニルトリメトキシシラン、4−フェニルブチルトリメトキシシラン、アセトキシメチルトリメトキシシラン、アセトキシエチルトリエトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシ)プロピルトリエトキシシラン、2−メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピルトリメトキシシラン、メトキシ(トリエチレンオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシランおよびノナフルオロヘキシルトリメトキシシランが挙げられる。メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランおよびトリメチルメトキシシランが特に好ましい。
表面処理のための好ましいものは、式(V)のアルコキシシランである。
Figure 0006777625
ここで
nは1、2または3であり、mは4−nであり;
R’’は、メチル、エチル、3から8個の炭素原子を有する直鎖、分岐もしくは環状アルキル、フェニルまたはC−Cアルケニルであり;および
R’’’は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチルまたはイソブチルである。
好ましいものは、以下の式(V)のアルコキシシランである。
nは1または3であり、mは4−nであり;
R’’は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐のC−Cアルキル、フェニルまたはビニルであり;および
R’’’は、メチルまたはエチルである。
特に好ましいものは、以下の式(V)のアルコキシシランである。
nは1または3であり、mは4−nであり;
R’’は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐のC−Cアルキルであり;および
R’’’は、メチルまたはエチルである。
基R’’およびR’’’は、それぞれ独立して、同一でも異なっていてもよい。好ましくは、化合物中の全てのR’’基および化合物中の独立したすべてのR’’’基は同じである。
表面改質化合物が式(V)のアルコキシシラン、その好ましいまたは特に好ましい実施形態またはそれらの混合物である、本発明によるハイブリッド材料が好ましい。
酸化物ナノ材料を改質するために使用される他の種類の有機化合物は、カルボン酸およびアルコールである。カルボン酸の例には、オクタン酸、酢酸、プロピオン酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸、安息香酸、オレイン酸およびステアリン酸が挙げられる。
アルコールの例としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、フェノール、ドデシルアルコール、オレイルアルコール、オクタデカノールおよびトリエチレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。
本発明の無機ナノ粒子は、好ましくは単分散である。好ましい一実施形態では、>20nmの直径を有する粒子の量は≦10.0重量%であり、>30nmの直径を有する粒子の量は≦1.0重量%であり、>50nmの直径を有する粒子の量は≦0.1%であり、ここで、%は常に重量%を意味すると理解されるべきである。
この分布は、633nmの波長でMALVERN Zetasizer Nano Z機器を用いて、分散したナノ粒子における光の動的散乱によって決定される。
本発明のハイブリッド材料は、US2012/0088845号に開示された方法を用いて得ることができる。
一実施形態では、オルガノポリシラザン材料を適切な溶媒に溶解する。一般に、THFのような二極性プロトン性溶媒は、適切な溶媒、例えば,トルエンのようなアルキル化芳香族炭化水素中で無機ナノ粒子の分散液と混合される。次いで、溶媒を一般に蒸留によって留去し、粗生成物を場合により真空乾燥させる。
ハイブリッド材料中の無機ナノ粒子の量は、一般に1から85重量%の範囲、好ましくは10から75重量%の範囲、より好ましくは10から50重量%の範囲である。
本発明により使用されるハイブリッド材料のためのさらなる成分は、例えば、組成物の粘度、湿潤、フィルミングまたは蒸発挙動に良い影響を及ぼすための任意の添加剤である。本発明によるハイブリッド材料は、ナノ粒子以外の1つ以上の無機充填剤を10重量%までさらに含むことができる。
ハイブリッド材料は、60重量%までのコンバーター、接着促進剤および/または可塑剤を含むことができる。
ハイブリッド材料と添加物質との混合物を調製するために、成分は一般に溶媒または溶媒混合物に溶解または分散される。次いで、溶媒を、例えば、蒸留によって留去する。適切な溶媒としては、例えば、エーテル、環状エーテル、エステル、例えば、THFもしくはPGMEAのような極性もしくは非プロトン性溶媒、芳香族溶媒、例えば、トルエン、またはアルカン、例えば、ヘプタンもしくはシクロヘキサンが挙げられる。
以下、本発明のコーティング材料について説明する。
表面改質されたナノ粒子に対するオルガノポリシラザンの重量比は、99:1から15:85重量%の範囲である。
好ましい一実施形態では、本発明に従って使用されるポリシラザンは、それ自体として、即ち、さらに希釈することなく使用される。室温液体材料は、例えば、このような用途に有用である。
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明に従って使用されるハイブリッド材料は、溶媒中でコーティングとして塗布される。
溶媒中のハイブリッド材料の割合は、典型的には1から90重量%、好ましくは5から75重量%、より好ましくは10から70重量%の範囲のポリシラザンである。
ポリシラザン組成物に適した溶媒には、特に不活性な(特に、ヒドロキシルを含まないし、アミノを含まない)有機溶媒が挙げられる。これらには、例えば、脂肪族もしくは芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、酢酸エチルもしくは酢酸ブチル等のエステル、アセトンもしくはメチルエチルケトン等のケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサンもしくはジブチルエーテル等のエーテル、およびモノ−およびポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(グリム)、またはそれらの混合物が挙げられる。
本発明によるハイブリッド材料は、500μm未満、好ましくは0.1μmから450μm、より好ましくは0.3μmから250μmの層厚を有する透明な層を製造するためのコーティングとして有用である。層の厚さは、当業者に知られている方法によって、例えば、機械的測定、超音波測定または光学的測定によって決定することができる。機械的測定は、例えば、ストップウォッチまたはマイクロメーターゲージを用いて行うことができる。例えば、MahrのMarCator Digital Indicator 1086 ZRを用いて、約10μmから500μmの層の厚さを測定した。10μmまでの薄い層は、例えば、BrukerのDektak表面形状測定装置を使用して、触覚表面形状測定装置を用いて測定することができる。
従って、本発明は、本発明によるハイブリッド材料が所望の表面に塗布され、乾燥され、場合により硬化されるオプトエレクトロニクス部品の表面をコーティングする方法をさらに提供する。
本発明に従って使用されるハイブリッド材料は、慣用の方法、例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、浸漬コーティングおよび噴霧によって所望の表面に塗布することができる。例えば、市販の分配システムをこの目的のために使用することができる。
本発明によるポリシラザン組成物の塗布に先立って、ポリシラザン組成物の基材への付着性をさらに改善するために、基材を場合により接着向上剤で処理することができる。典型的な接着性向上剤は、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン、N−(n−ブチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランおよびN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランのようなシランを基にする。
乾燥工程は、ポリシラザン組成物が塗布された後に行われる。
固体オルガノポリシラザン材料を含むハイブリッド材料は、単に乾燥させることによって乾燥させることができる。
場合により油性オルガノポリシラザン材料を含むハイブリッド材料は、場合により大気中の水分との反応のための触媒の存在下で、例えば、コンディショニングキャビネット中で、水分との部分縮合反応によって乾燥させることが好ましい。
ケイ素上にアルケニル基、特にビニルを含む本発明によるコーティングは、熱の影響下で層を化学的に架橋することによって硬化可能であり、これはフリーラジカルを形成する触媒(例えば、有機過酸化物またはアゾ化合物)もしくは貴金属触媒(例えば、PtまたはPd錯体)の添加によって、または光開始剤の存在下で可視光またはUV光を照射することによって促進され得る。
当業者は、オルガノポリシラザン材料中の−SiR−NH基の一部が乾燥工程中に、特に室内空気の酸素および/または水分含有雰囲気中で、およびコーティングが高温および酸素に暴露され得るオプトエレクトロニクス部品の動作中にも−SiO基に変換されることを知っている。
しかし、本発明の好ましい一実施形態では、(FTIRによって決定するように)大部分、好ましくは>80%、より好ましくは>85%、さらにより好ましくは>90%の−SiR−NH基が好ましい。
この実施形態の好ましい選択は、固体オルガノポリシラザン、特に高架橋度および6000g/モルより大きいモル重量を有するものである。
しかし、ハイブリッド材料のオルガノポリシラザン成分が主に完全にオルガノポリシロキサンに変換される加水分解処理も好ましい。
加水分解処理を進行させる条件は、好ましくは≧50%、より好ましくは≧70%、特に≧75%の相対湿度および>50℃、好ましくは>60℃、より好ましくは>75℃の温度である。
加水分解は、塩基または貴金属化合物を触媒として添加することにより促進することができ、この場合、上記の塩基および貴金属化合物が適切である。
加水分解処理の好ましい候補は、室温で油状からワックス状(即ち、固体ではない)であり、<6000g/モルのモル重量を有するオルガノポリシラザンである。
従来の加熱による硬化と同様に、IRまたはNIR技術に基づく放射乾燥機を用いることができる。そのような場合、乾燥機は、典型的には、12から1.2マイクロメートルまたは1.2から0.8マイクロメートルの波長範囲で操作される。放射線の典型的な強度は、5から1000kW/mの範囲である。
本発明はさらに、本発明によるコーティングから形成された少なくとも1つの層を含むオプトエレクトロニクス部品を提供する。この種の層は、本発明によるハイブリッド材料またはその乾燥および/もしくは硬化生成物からなる。
本発明によるハイブリッド材料は、オプトエレクトロニクス部品用の層厚さ<500μmを有する透明な層を製造するのに有用である。
好ましい一実施形態では、屈折率nは1.45から1.85の範囲にある。屈折率nは、n=c/vとして定義され、ここで、cは光の真空速度であり、vは屈折率が決定される材料内の光の速度である。nは594nmおよび20℃で決定される。
本発明の目的に関し透明とは、450nmの波長で0.5mmの層厚さを通して≧99%の光透過率を指す。
LEDおよびディスプレイはオプトエレクトロニクス部品として好ましい。
本発明によるコーティングは、発光体(蛍光体)および/またはコンバーターを含むLEDの層のためのバインダー材料として使用するのが好ましい。接着層としての使用も同様に適している。
本発明によるコーティングは、好ましくは、250℃までの温度への暴露、および≧400nmの波長の光の照射で非黄変である。
本発明によるコーティングは、多様なLED装置、例えば、高輝度LED(HBLED)、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)、レーザダイオード、フラットスクリーン、光学部品のための投影ディスプレイ、射出成形可能な光学レンズ、ならびに他の光学部品、装置および構造に使用することができる。それらは、青色または白色LED素子を備えた光半導体装置の部品としてさらに有用である。本発明による層を含むLEDは、液晶ディスプレイ、信号機、広告ディスプレイ等のバックライトとして使用することができる。
本発明による典型的なLED構造は、LEDチップ、場合によりリードフレーム、場合により金線、場合によりはんだ金属、場合により充填材料、場合により封入材料、ならびに一次および二次光学部品を含む。
本発明によるコーティングは、例えば、US6,274,924号およびUS6,204,523号に記載されたLEDでの使用に適している。
本発明は、実施例により限定されることなく、実施例によってより詳細に説明される。
DURAZANE 1033およびDURAZANE 1800のフッ化物イオン触媒架橋による、本発明に従って使用されるポリシラザンの調製
[実施例1]
250mlのフラスコ中で、50gのDURAZANE 1033および50gのn−ヘプタンを窒素雰囲気下および注意深く水分を排除しながら混合した。室温で、0.5gのテトラメチルアンモニウムフルオライドを添加した。反応溶液を2時間かけて60℃に加熱し、ガス発生が停止するまで(約2時間後)60℃で攪拌した。0℃に冷却した後、200mlのn−ヘプタンを添加し、沈殿した塩を濾別した。反応溶液を最初にロータリーエバポレーターで約100mlの体積まで濃縮し、次いで再び濾過した。その後、ロータリーエバポレーターで反応溶液を濃縮乾固し、48gの無色粘性油を得た。
[実施例2]
250mlのフラスコ中で、50gのDURAZANE 1033および50gのTHFを窒素雰囲気下および注意深く水分を排除しながら混合した。0℃で、0.5gのテトラメチルアンモニウムフルオライドを添加した。ガスが自発的に発生するのを観察した。反応溶液を4時間かけて40℃に加熱し、ガス発生が停止するまで(約2時間後)40℃で攪拌した。0℃に冷却した後、200mlのn−ヘプタンを添加し、沈殿した塩を濾別した。反応溶液を最初にロータリーエバポレーターで約100mlの体積まで濃縮し、次いで再び濾過した。その後、ロータリーエバポレーターで反応溶液を濃縮乾固し、45gの無色ガラス状固体を得た。
[実施例3]
250mlのフラスコ中で、50gのDURAZANE 1800および50gのアセトニトリルを窒素雰囲気下および注意深く水分を排除しながら混合した。室温で、0.5gのフッ化セシウムを添加した。反応溶液を2時間かけて60℃に加熱し、ガス発生が停止するまで(約2時間後)60℃で攪拌した。0℃に冷却した後、200mlのジ−n−ブチルエーテルを添加し、沈殿した塩を濾別した。反応溶液を最初にロータリーエバポレーターで約100mlの体積まで濃縮し、次いで再び濾過した。その後、ロータリーエバポレーターで反応溶液を濃縮乾固し、47gの無色からやや淡黄色のガラス状固体を得た。
[実施例4]
250mlのフラスコ中で、50gのDURAZANE 1800および50gのTHFを窒素雰囲気下および注意深く水分を排除しながら混合した。0℃で、0.5gのテトラメチルアンモニウムフルオライドを添加した。ガスが自発的に発生するのを観察した。反応溶液を2時間かけて20℃に加熱し、ガス発生が停止するまで(約4時間後)20℃で攪拌した。0℃に冷却した後、200mlのn−ヘプタンを添加し、沈殿した塩を濾別した。反応溶液を最初にロータリーエバポレーターで約100mlの体積まで濃縮し、次いで再び濾過した。その後、ロータリーエバポレーターで反応溶液を濃縮乾固し、46gの無色ガラス状固体を得た。
Figure 0006777625
実施例1と実施例2の比較は、架橋反応の程度を試薬の選択によって意図的に制御できることを示す。故意に低い架橋度によって、中程度のモル重量および液体で、粘性から油状の稠度の生成物(実施例1)が提供されるが、高度の架橋は固体の形態で得られる生成物を提供する(実施例2)。
DURAZANE 1033および実施例2の架橋生成物を熱重量分析(TGA:加熱時の重量損失)に供した。DURAZANE 1800および実施例3の架橋生成物を同様にTGAの記録に供した。結果を図1に要約する。
低分子量出発物質と対応する架橋生成物とを比較すると、架橋生成物の蒸発可能な画分の明確な減少が示される。
DURAZANE 1033、DURAZANE 1800および実施例2および実施例3の対応する架橋固体生成物のGPCスペクトルを比較すると、オリゴマーの減少した画分と結び付けて考えられる、より高いモル重量を示すことは明らかである。
ジブチルエーテル中のDURAZANE 1033の溶液および実施例2の架橋生成物のジブチルエーテル溶液を使用して、厚さ1.0μmの層で3インチウェハをスピンコートした。次いで、ウェハをホットプレート上で、200℃で1時間焼成した。室温まで冷却した後、Dektak表面形状測定装置(機械的層厚測定装置)を使用して、ウェハ全体の層厚の変動を測定した。DURAZANE 1800および実施例3の架橋生成物を用いて同じ比較を行った。
低分子量出発物質と対応する架橋生成物との比較は、架橋生成物でコーティングされたウェハの層厚の変動の明確な減少を示す。この結果は、本発明により架橋された生成物が著しく改善されたコーティング特性を有することを示唆する。

Claims (21)

  1. オプトエレクトロニクス部品において500μm未満の厚さを有する透明な層を製造するための、ハイブリッド材料を含むコーティング材料であって、
    ハイブリッド材料が、
    a)オルガノポリシラザン材料および
    b)少なくとも1つの表面改質ナノスケール無機酸化物
    を含み、
    使用されるオルガノポリシラザン材料は、式(I)
    Figure 0006777625
    の繰り返し単位を含み、
    ここで、
    RおよびR’は同じか、または異なり、それぞれH、メチル、エチル、直鎖もしくは分枝のC−Cアルキル、C−Cシクロアルキル、C−Cアルケニルまたはアリールであり、
    但し、RおよびR’の両方ともがHであることはなく、
    式(I)の繰り返し単位の少なくとも20%が少なくとも1つの分子内架橋を有するように、使用されるオルガノポリシラザン材料は、フッ化物イオンの触媒作用によって架橋された
    コーティング材料。
  2. 式(I)において、RおよびR’が同じか、または異なり、それぞれH、メチル、エチル、直鎖若しくは分枝のC−Cアルキル、C−Cシクロアルキル、ビニルまたはフェニルである、請求項1に記載のコーティング材料。
  3. 式(I)において、RおよびR’は同じか、または異なり、それぞれH、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、フェニルまたはビニルである、請求項2に記載のコーティング材料。
  4. 式(I)において、RおよびR’は同じか、または異なり、それぞれH、メチルまたはビニルである、請求項3に記載のコーティング材料。
  5. ハイブリッド材料の成分b)は、1から30nmの範囲の平均直径を有する1種以上の無機酸化物ナノ粒子からなる、請求項1からのいずれか一項に記載のコーティング材料。
  6. ハイブリッド材料の成分b)は、3から20nmの範囲の平均直径を有する1種以上の無機酸化物ナノ粒子からなる、請求項に記載のコーティング材料。
  7. ナノ粒子は、Al、SiO、ZrOおよびTiOから選択される、請求項に記載のコーティング材料。
  8. ナノ粒子は、SiO、TiOおよびZrOから選択される、請求項に記載のコーティング材料。
  9. ナノ粒子は、TiOおよびZrOから選択される、請求項に記載のコーティング材料。
  10. ナノ粒子は、式(V)のアルコキシシラン
    Figure 0006777625
    [ここで
    nは1、2または3であり、mは4−nであり;
    R”は、メチル、エチル、3から8個の炭素原子を有する直鎖、分岐もしくは環状のアルキル、フェニルまたはC−Cアルケニルであり;および
    R’’’は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチルまたはイソブチルである。]によって表面改質される、請求項1からのいずれか一項に記載のコーティング材料。
  11. 式(V)において、
    nは1または3であり、mは4−nであり;
    R”は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐のC−Cアルキル、フェニルまたはビニルであり;および
    R’’’は、メチルまたはエチルである、請求項10に記載のコーティング材料。
  12. 式(V)において、
    nは1または3であり、mは4−nであり;
    R”は、メチル、エチルまたは直鎖もしくは分岐のC−Cアルキルであり;および
    R’’’は、メチルまたはエチルである、請求項11に記載のコーティング材料。
  13. ハイブリッド材料中の無機ナノ粒子の量は1から85重量%の範囲である請求項1から12のいずれか一項に記載のコーティング材料。
  14. オプトエレクトロニクス部品は、LEDまたはディスプレイである、請求項1から13のいずれか一項に記載のコーティング材料。
  15. オプトエレクトロニクス部品は、LEDであり、そのコーティングは発光体および/またはコンバーターを含む、請求項14に記載のコーティング材料。
  16. オプトエレクトロニクス部品に<500μmの厚さを有する透明な層を塗布する方法であって、
    I)請求項1から13のいずれか一項に記載のコーティング材料が、オプトエレクトロニクス部品の表面に塗布され、
    II)乾燥され、および
    III)場合により硬化される
    該方法。
  17. コーティング材料は、式(I)の1つ以上のオルガノポリシラザンを提供し、式(I)のオルガノポリシラザンをフッ化物触媒による処理で架橋し、表面改質されたナノスケール無機酸化物と混合することにより得られる、請求項16に記載の方法。
  18. 工程III)において、オルガノポリシラザン材料は、>150℃の温度での加水分解によりオルガノポリシロキザンに部分的にまたは完全に変換される、請求項16または17に記載の方法。
  19. 工程III)は、>50℃の温度および≧50%の相対湿度で行われる、請求項16または17に記載の方法。
  20. 工程III)は、>60℃の温度および≧70%の相対湿度で行われる、請求項19に記載の方法。
  21. 請求項1から13のいずれか一項に記載のコーティング材料から得られる1つ以上の層を含むオプトエレクトロニクス部品。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102400691B1 (ko) * 2016-07-18 2022-05-23 에이제트 일렉트로닉 머티어리얼스 (룩셈부르크) 에스.에이.알.엘. Led 밀봉 물질용 제형
CN109564961A (zh) * 2016-07-18 2019-04-02 Az电子材料(卢森堡)有限公司 用于led封装材料的制剂
EP3450516A1 (de) 2017-09-04 2019-03-06 EBC-Consulting AG Zusammensetzung zur veredelung eines substrats, insbesondere von glas
CN109686871A (zh) * 2017-10-18 2019-04-26 Tcl集团股份有限公司 一种墨水的制备方法与应用、及顶发射器件的封装方法
EP3553121B1 (en) * 2018-04-11 2021-06-09 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Water repellent film-forming composition and water repellent film
JP7135851B2 (ja) * 2018-04-11 2022-09-13 信越化学工業株式会社 撥水性被膜形成用組成物及び撥水性被膜
TW202014465A (zh) * 2018-07-30 2020-04-16 美商3M新設資產公司 透明彈性奈米複合摻合物
JP2022512242A (ja) * 2018-12-14 2022-02-02 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 表面コーティング組成物
US11279848B2 (en) * 2019-08-29 2022-03-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Polysilazane composition, coated substrate, and multilayer construction
US20240050932A1 (en) * 2020-11-30 2024-02-15 Jk Research & Engineering Pte. Ltd. A coating composition, coating and methods of forming the same
CN115772268B (zh) * 2021-09-08 2023-09-15 涂创时代(苏州)科技开发有限公司 一种改性聚硅氮烷纳米复合材料及其制备方法与应用
GB202201257D0 (en) 2022-02-01 2022-03-16 Qinetiq Ltd Method for preparing precursors

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4678688A (en) * 1983-12-28 1987-07-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for forming a surface film of cured organosilicon polymer on a substrate surface
US5030744A (en) 1989-03-23 1991-07-09 Tonen Corporation Polyborosilazane and process for producing same
US5112885A (en) * 1989-04-28 1992-05-12 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Room temperature vulcanizable silicon rubber composition
JP2501040B2 (ja) * 1990-12-17 1996-05-29 信越化学工業株式会社 離型性オルガノポリシロキサン組成物およびその硬化物
US5262553A (en) 1993-01-08 1993-11-16 Dow Corning Corporation Method of crosslinking polysilazane polymers
JP3666915B2 (ja) 1993-12-17 2005-06-29 Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 セラミックスの低温形成方法
US6274924B1 (en) 1998-11-05 2001-08-14 Lumileds Lighting, U.S. Llc Surface mountable LED package
US6204523B1 (en) 1998-11-06 2001-03-20 Lumileds Lighting, U.S., Llc High stability optical encapsulation and packaging for light-emitting diodes in the green, blue, and near UV range
JP2001111076A (ja) * 1999-10-08 2001-04-20 Tdk Corp コーティング体および太陽電池モジュール
US6329487B1 (en) 1999-11-12 2001-12-11 Kion Corporation Silazane and/or polysilazane compounds and methods of making
US6534184B2 (en) * 2001-02-26 2003-03-18 Kion Corporation Polysilazane/polysiloxane block copolymers
JP3914011B2 (ja) * 2001-08-07 2007-05-16 触媒化成工業株式会社 液晶表示セルおよび該液晶表示セル用塗布液
JP4363820B2 (ja) 2002-05-27 2009-11-11 クラリアント インターナショナル リミテッド ポリシラザン塗膜のシリカ質への転化促進方法
DE102004011213A1 (de) * 2004-03-04 2005-09-22 Clariant International Limited Beschichtungen für Metalloberflächen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung als selbstreinigende Schutzschicht, insbesondere für Autofelgen
DE102004055690A1 (de) * 2004-11-18 2006-05-24 Wacker Chemie Ag Vernetzbare Siliconmassen mit langer Verarbeitungszeit und Lagerstabilität
TW200621918A (en) 2004-11-23 2006-07-01 Clariant Int Ltd Polysilazane-based coating and the use thereof for coating films, especially polymer films
JP4812308B2 (ja) 2005-02-08 2011-11-09 アートブリード株式会社 コーティング液およびコーティング方法
KR100793594B1 (ko) * 2005-06-02 2008-01-10 주식회사 엘지화학 열경화형 막 형성용 코팅 조성물 및 이로부터 제조된 막
DE102005034817A1 (de) * 2005-07-26 2007-02-01 Clariant International Limited Verfahren zur Herstellung einer dünnen glasartigen Beschichtung auf Substraten zur Verringerung der Gaspermeation
DE102005042944A1 (de) 2005-09-08 2007-03-22 Clariant International Limited Polysilazane enthaltende Beschichtungen für Metall- und Polymeroberflächen
US20070116976A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Qi Tan Nanoparticle enhanced thermoplastic dielectrics, methods of manufacture thereof, and articles comprising the same
DE102006008308A1 (de) 2006-02-23 2007-08-30 Clariant International Limited Polysilazane enthaltende Beschichtungen zur Vermeidung von Zunderbildung und Korrosion
DE102007007569A1 (de) * 2007-02-15 2008-08-21 Wacker Chemie Ag Additionsvernetzbare Siliconmassen mit geringen Reibungskoeffizienten
DE102007023094A1 (de) 2007-05-16 2008-11-20 Clariant International Ltd. Farbpigmentierte Lackzusammensetzung mit hoher Deckkraft, erhöhter Kratzbeständigkeit und easy to clean Eigenschaften
JP5360736B2 (ja) 2007-10-31 2013-12-04 公立大学法人大阪市立大学 Si−Si結合を有する化合物の製造方法
CN101654778A (zh) 2008-08-21 2010-02-24 北京盘天新技术有限公司 一种由聚合物先驱体制备绝缘导热陶瓷涂层的方法
DE102008041940A1 (de) * 2008-09-10 2010-03-11 Wacker Chemie Ag Siliconelastomere mit verbesserter Einreissfestigkeit
DE102009013903A1 (de) 2009-03-19 2010-09-23 Clariant International Limited Solarzellen mit einer Barriereschicht auf Basis von Polysilazan
DE102009013904A1 (de) 2009-03-19 2010-09-23 Clariant International Limited Solarzellen mit einer Verkapselungsschicht auf Basis von Polysilazan
JP6178725B2 (ja) 2010-04-23 2017-08-09 ピクセリジェント・テクノロジーズ,エルエルシー ナノ結晶の合成、キャップ形成および分散
JP5781323B2 (ja) * 2011-02-18 2015-09-16 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングMerck Patent GmbH 絶縁膜の形成方法
JP5880566B2 (ja) * 2011-09-26 2016-03-09 コニカミノルタ株式会社 Led装置
JP6238988B2 (ja) * 2012-08-30 2017-11-29 クラリアント・ファイナンス・(ビーブイアイ)・リミテッド 熱可塑性のプレセラミックポリマーの製造方法
EP2903031B1 (en) 2012-09-25 2019-11-20 Kaneka Corporation Solar cell module provided with anti-glare film and method for producing same, anti-glare film for solar cells and method for producing same
KR20140068547A (ko) * 2012-11-28 2014-06-09 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광표시장치 및 그 제조방법
KR102250489B1 (ko) * 2013-12-04 2021-05-12 코넬 유니버시티 세라믹-폴리머 하이브리드 나노구조들, 이들을 생산하기 위한 방법들 및 응용들

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