JP6908650B2 - 光変換樹脂組成物および光変換積層基材、これを用いた画像表示装置 - Google Patents
光変換樹脂組成物および光変換積層基材、これを用いた画像表示装置 Download PDFInfo
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Description
R′は、化学式1−1で表され、
R1は、直接連結基または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
R2は、化学式1−2で表され、
本発明の光変換樹脂組成物は、表面に配置されるポリエチレングリコール系リガンドを含む非カドミウム系量子ドットと;バインダー樹脂と;を含み、前記ポリエチレングリコール系リガンドは、下記の化学式1−Aで表される化合物を含む:
R′は、化学式1−1で表され、
R1は、直接連結基または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
R2は、化学式1−2で表され、
Aは、酸素原子または硫黄原子であり、
R3は、直接連結基または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
炭素数1〜20の直鎖アルキル基または炭素数3〜20の分岐鎖アルキル基であり、
kは、1〜100の整数であり、
lは、0〜1の整数であり、
mは、0〜10の整数である)。
本発明による光変換樹脂組成物は、表面に配置されるポリエチレングリコール系リガンドを含む非カドミウム系量子ドットを含む。
R′は、化学式1−1で表され、
R1は、直接連結基または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
R2は、化学式1−2で表され、
Aは、酸素原子または硫黄原子であり、
R3は、直接連結基または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
炭素数1〜20の直鎖アルキル基または炭素数3〜20の分岐鎖アルキル基であり、
kは、1〜100の整数であり、
lは、0〜1の整数であり、
mは、0〜10の整数である)。
本発明による光変換樹脂組成物は、バインダー樹脂を含み、前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂またはアルカリ可溶性樹脂を含むことができる。具体的に、前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂またはアルカリ可溶性樹脂としてカルド系バインダー樹脂を含むことができる。
XおよびX′は、それぞれ独立して、単一結合、−CO−、−SO2−、−C(CF3)2−、−Si(CH3)2−、−CH2−、−C(CH3)2−、−O−、
Yは、酸無水物残基であり、
Zは、酸二無水物残基であり、
R4、R4′、R5、R5′、R6、R6′、R7、R7′、R8、R8′、R9およびR9′は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基であり、
R10、R10′、R11およびR11′は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の直鎖のアルキレン基または炭素数3〜6の分岐鎖のアルキレン基であり、前記アルキレン基は、エステル結合、炭素数6〜14のシクロアルキレン基および炭素数6〜14のアリレン基のうち少なくとも一つで中断され得、
R12、R12′、R13、R13′、R14、R14′、R15およびR15′は、
それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜6の直鎖のアルキル基または炭素数3〜6の分岐鎖のアルキル基であり、
rおよびsは、それぞれ、0≦m≦30、0≦n≦30を満たす整数であり、
ただし、rおよびsは、同時に0ではない。
Pは、それぞれ独立して、
R16およびR17は、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシ基、チオール基、アミノ基、ニトロ基またはハロゲン原子であり、
Ar1は、それぞれ独立して、C6〜C15アリール基であり、
Y′は、酸無水物残基であり、
Z′は、酸二無水物残基であり、
A′は、O、S、N、SiまたはSeであり、
aおよびbは、それぞれ独立して、1〜6の整数であり、
cおよびdは、それぞれ独立して、0〜30の整数であり、
ただし、cおよびdは、同時に0ではない。
本発明による光変換樹脂組成物は、散乱粒子を含むことができる。
前記散乱粒子は、通常の無機材料を使用することができ、好ましくは平均粒径が50〜1,000nmの金属酸化物を含むことができる。
本発明による光変換樹脂組成物は、熱硬化性化合物を含むことができる。
前記熱硬化性化合物の平均分子量は、20,000以下であることが好ましく、特に1,000〜20,000であることがより好ましい。前記熱硬化性化合物の平均分子量が上記した条件を満たす場合には、残膜率および耐熱性に優れているようになる。
本発明による光変換樹脂組成物は、硬化促進剤を含むことができる。
前記硬化促進剤は、例えばカルボン酸化合物、チオール基を有する有機硫黄化合物、酸発生剤よりなる群から選ばれる1種以上の化合物が好ましく使用できるが、これらに限定されるものではない。
本発明による光変換樹脂組成物は、溶剤を含むことができる。
本発明の光変換樹脂組成物に含有される溶剤は、通常、1種〜2種以上を含むことができ、特に沸点が100〜180℃の溶剤が、全体溶剤に対して50%以上含まれる場合、流れ特性が優秀になって、コーティングムラおよび乾燥異物が発生しないので、コーティング異物がない良好な光変換積層基材を提供することができる。
本発明による光変換積層基材は、光変換樹脂組成物の硬化物を含む。前記光変換積層基材は、ガラス基材にコーティングできる光変換樹脂組成物を含むことによって、人体有害物質に該当しない溶剤を使用することができるので、作業者の安全と製品生産性を向上させることができる。
本発明による画像表示装置は、前述した光変換積層基材を含む。前記画像表示装置は、具体的に、液晶ディスプレイ(液晶表示装置;LCD)、有機ELディスプレイ(有機EL表示装置)、液晶プロジェクター、ゲーム機用表示装置、携帯電話等の携帯端末用表示装置、デジタルカメラ用表示装置、カー・ナビゲーション用表示装置等の表示装置等が挙げられ、特にカラー表示装置が適している。
製造例1:散乱粒子分散液S1の製造
散乱粒子として粒径30nmであるTiO2(ハンツマン社製、TTO−55(C))70.0重量部、分散剤としてDISPERBYK−2001(BYK社製造)4.0重量部、溶媒としてプロピレングリコールメチルエーテルアセテート26重量部をビーズミルにより12時間混合/分散して、散乱粒子分散液S1を製造した。
散乱粒子として粒径210nmであるTiO2(石原社製、CR−63)70.0重量部、分散剤としてDISPERBYK−2001(BYK社製造)4.0重量部、溶媒としてプロピレングリコールメチルエーテルアセテート26重量部をビーズミルにより12時間混合/分散して、散乱粒子分散液S2を製造した。
散乱粒子として粒径500nmであるTiO2(デュポン社製、R−960)70.0重量部、分散剤としてDISPERBYK−2001(BYK社製造)4.0重量部、溶媒としてプロピレングリコールメチルエーテルアセテート26重量部をビーズミルにより12時間混合/分散して、散乱粒子分散液S3を製造した。
インジウムアセテート0.4mmol(0.058g)、パルミチン酸0.6mmol(0.15g)および1−オクタデセン20mLを反応器に入れ、真空下に120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に転換した。280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.2mmol(58μL)およびトリオクチルホスフィン1.0mLの混合溶液を迅速に注入し、0.5分間反応させた。
合成例1で合成されたクロロホルムに分散した量子ドット溶液5mLを遠心分離チューブに入れ、エタノール20mLを入れて沈殿させた。遠心分離を通じて上澄み液を捨て、沈殿物に2mLのクロロホルムを入れて量子ドットを分散させた後、0.5gのO−(スクシニル)−O′−メチルポリエチレングリコール2′000(Aldrich社製)を入れ、窒素雰囲気下で60℃に加熱しつつ、1時間反応させた。
インジウムアセテート0.4mmol(0.058g)、パルミチン酸0.6mmol(0.15g)および1−オクタデセン20mLを反応器に入れ、真空下に120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に転換した。280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.2mmol(58μL)およびトリオクチルホスフィン1.0mLの混合溶液を迅速に注入し、1分間反応させた。
合成例3で合成されたクロロホルムに分散した量子ドット溶液5mLを遠心分離チューブに入れ、エタノール20mLを入れて沈殿させた。遠心分離を通じて上澄み液を捨て、沈殿物に2mLのクロロホルムを入れて量子ドットを分散させた後、0.5gのO−(スクシニル)−O′−メチルポリエチレングリコール2′000(Aldrich社製)を入れ、窒素雰囲気下で60℃に加熱しつつ、1時間反応させた。
インジウムアセテート0.4mmol(0.058g)、パルミチン酸0.6mmol(0.15g)および1−オクタデセン20mLを反応器に入れ、真空下に120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に転換した。280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.2mmol(58μL)およびトリオクチルホスフィン1.0mLの混合溶液を迅速に注入し、1.5分間反応させた。
合成例5で合成されたクロロホルムに分散した量子ドット溶液5mLを遠心分離チューブに入れ、エタノール20mLを入れて沈殿させた。遠心分離を通じて上澄み液を捨て、沈殿物に2mLのクロロホルムを入れて量子ドットを分散させた後、0.65gのカルボキシ−EG6−ウンデカンチオール(Aldrich社製)を入れ、窒素雰囲気下で60℃に加熱しつつ、1時間反応させた。
インジウムアセテート0.4mmol(0.058g)、パルミチン酸0.6mmol(0.15g)および1−オクタデセン20mLを反応器に入れ、真空下に120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に転換した。280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.2mmol(58μL)およびトリオクチルホスフィン1.0mLの混合溶液を迅速に注入し、5分間反応後、反応溶液を常温に迅速に冷却した。吸収最大波長560〜590nmを示した。
インジウムアセテート0.4mmol(0.058g)、パルミチン酸0.6mmol(0.15g)および1−オクタデセン20mLを反応器に入れ、真空下に120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に転換した。280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.2mmol(58μL)およびトリオクチルホスフィン1.0mLの混合溶液を迅速に注入し、4.5分間反応後、反応溶液を常温に迅速に冷却した。吸収最大波長550〜585nmを示した。
(1)反応器にビスフェノールエポキシ化合物である9,9′−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン(Hear chem社製)138g、2−カルボキシエチルアクリレート54g、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド(大井化金社製)1.4g、トリフェニルホスフィン(Aldrich社製)1g、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(Daicel Chemical社製)128g、およびヒドロキノン0.5gを入れて120℃に昇温後、12時間維持して、下記化学式8で表される化合物を合成した。
(1)下記化学式10の化合物を合成するために、3000mLの三口丸底フラスコに4,4”−(9H−キサンテン−9,9−ジイル)ジフェノール364.4gとt−ブチルアンモニウムブロミド0.4159gを混合し、エピクロロヒドリン2359gを入れ、90℃に加熱して反応させた。液体クロマトグラフィーで分析して、4,4”−(9H−キサンテン−9,9−ジイル)ジフェノールが完全に消耗すると、30℃に冷却して、50%NaOH水溶液(3当量)をゆっくり添加した。液体クロマトグラフィーで分析して、エピクロロヒドリンが完全に消耗したら、ジクロロメタンで抽出した後、3回水洗した後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、ジクロロメタンを減圧蒸留し、ジクロロメタンとメタノールの混合比50:50を使用して再結晶化した。
(1)三口フラスコに還流冷却器と温度計を設置した後、9,9−ビスフェノールフルオレン42.5gを入れ、2−(クロロメチル)オキシラン220mLを定量した後、注入した。テトラブチルアンモニウムブロミド100mgを入れた後、撹拌を開始つつ、温度を90℃に昇温した。未反応物の含量が0.3%未満であることを確認した後、減圧蒸留した。
三口フラスコに還流冷却器と温度計を設置した後、1段階の反応物(1000g)、チオフェノール524g、エタノール617gを入れて撹拌した。反応溶液にトリエチルアミン328gをゆっくり滴加した。高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)方法で出発物質が消失したことを確認した後、反応を終了した。反応の完了後、エタノールを減圧蒸留して除去した。有機物をジクロロメタンに溶かした後、水で洗浄した後、ジクロロメタンを減圧蒸留を通じて除去した。濃縮された有機物は、エチルアセテートに溶かした後、エーテル溶媒を滴加し、30分間撹拌した。化合物を減圧蒸留して淡黄色油945g(収率64%)を得、その構造は、1H NMRで確認した。
三口フラスコに還流冷却器と温度計を設置した後、50%PGMEA溶媒に溶けている2段階で合成した3,3′−(((9H−フルオレン−9,9−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ))ビス(1−フェニルチオ)プロパン−2−オール)モノマー200gを入れ、115℃まで昇温させた。115℃で3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物31.1gを滴下した後、6時間115℃を維持しつつ、撹拌させた。無水フタル酸7.35gを入れ、2時間さらに撹拌した後、反応を終了した。冷却後、重量平均分子量が3,500g/molであるバインダー樹脂を得た。
下記表1〜3の成分および含量を使用して実施例および比較例による光変換樹脂組成物を製造した。
前記実施例および比較例で製造された光変換樹脂組成物を利用して下記のように光変換コーティング層を製造し、この際の膜厚、輝度、色再現性、耐熱性およびヘーズを下記のような方法で測定し、その結果は、下記表4に示した。
実施例および比較例で製造された光変換樹脂組成物を用いてコーティング膜を製造した。すなわち、前記それぞれの光変換樹脂組成物をスピンコート法で5cm×5cmのガラス基板の上に塗布した後、加熱板の上に載置し、100℃の温度で10分間維持して薄膜を形成させた後、180℃の加熱オーブンで30分間加熱して、光変換コーティング層を製造した。前記で製造された光変換樹脂膜の厚さは、量子ドットの含量によって厚さ2〜20μmに製作した。
前記(1)で製造されたコーティング膜を膜厚測定機(Dektak 6M、Vecco社製)を利用してスピンコートした後、100℃でベーク(bake)した後、200℃でベークして、膜厚を測定した。この際、光変換コーティング層の厚さは、量子ドットの含量によって2μm〜20μmであり、各厚さでコーティング層の形成可否を評価し、その評価結果は、下記表4に記載した。
前記(1)で製造されたコーティング膜を青色光源(XLamp XR−E LED、Royal blue 450、Cree社製)の上部に位置させた後、輝度測定機(CAS140CT Spectrometer、Instrument systems社製)を用いて、青色光の照射時に測定輝度を測定し、その評価結果は、下記表4に記載した。
前記(1)で製造されたコーティング膜を青色光源(XLamp XR−E LED、Royal blue 450、Cree社)の上部に位置させ、その上に赤色、緑板、青色がパターンされたカラーフィルター基板(UN65、三星電子社製のTV Color filterを使用)を位置させた後、色度測定器(OSP−200、Olympus社製)を用いて、赤色、緑板、青色の色座標を測定して、この際に表現される色再現領域をNTSC色領域対比面積比を計算し、その評価結果は、下記表4に記載した。
前記(1)で製造されたコーティング膜を(3)輝度測定と同じ方法で測定し、測定した基板を230℃ホットプレートに30分間追加熱処理した後、さらに、輝度測定方法で輝度を測定する。その後、熱処理前に、輝度対比熱処理後の輝度変化を計算した。この際、耐熱性の評価は、輝度測定機(CAS140CT Spectrometer、Instrument systems社製)を利用し、230℃で30分間ベークした後、輝度維持率を評価した。耐熱性が優れるほど、耐熱性は高い数値を示し、その評価結果は、下記表4に記載した。
前記光変換樹脂組成物の製造において散乱粒子を投入前の液状試料をヘーズ測定機(haze meter)(HZ−1、Suga社製)を用いてヘーズを測定し、その評価結果は、下記表4に示した。
Claims (10)
- 表面に配置されるポリエチレングリコール系リガンドを含む非カドミウム系量子ドットと;
バインダー樹脂と;を含み、
前記ポリエチレングリコール系リガンドは、下記の化学式1−3で表される化合物を含み、
前記バインダー樹脂は、カルド系バインダー樹脂を含み、
前記カルド系バインダー樹脂は、下記の化学式2、3、6、および7のうち少なくとも一つの反復単位を含むことを特徴とする光変換樹脂組成物:
[化学式1−3]
(前記化学式1−3で、
炭素数1〜20の直鎖のアルキル基または炭素数3〜20の分岐鎖のアルキル基であり、
oは、0〜5の整数であり、
pは、0〜1の整数であり、
qは、1〜50の整数である)。
[化学式2]
[化学式3]
(前記化学式2および3で、
XおよびX′は、それぞれ独立して、
Yは、酸無水物残基であり、
Zは、酸二無水物残基であり、
R4、R4′、R5、R5′、R6、R6′、R7、R7′、R8、R8′、R9およびR9′は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基であり、
R10、R10′、R11およびR11′は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の直鎖のアルキレン基または炭素数3〜6の分岐鎖のアルキレン基であり、前記アルキレン基は、エステル結合、炭素数6〜14のシクロアルキレン基および炭素数6〜14のアリレン基のうち少なくとも一つで中断され得、
R12、R12′、R13、R13′、R14、R14′、R15およびR15′は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜6の直鎖のアルキル基または炭素数3〜6の分岐鎖のアルキル基であり、
rおよびsは、それぞれ、0≦m≦30、0≦n≦30を満たす整数であり、
ただし、rおよびsは、同時に0ではない。)
[化学式6]
[化学式7]
(前記化学式6および7で、
R16およびR17は、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシ基、チオール基、アミノ基、ニトロ基またはハロゲン原子であり、
Ar1は、それぞれ独立して、C6〜C15アリール基であり、
Y′は、酸無水物残基であり、
Z′は、酸二無水物残基であり、
aおよびbは、それぞれ独立して、1〜6の整数であり、
cおよびdは、それぞれ独立して、0〜30の整数であり、
ただし、cおよびdは、同時に0ではない。) - 前記量子ドットは、2種以上の量子ドットを含むことを特徴とする請求項1に記載の光変換樹脂組成物。
- 前記量子ドットは、発光中心波長が互いに50nm以上異なる2種以上の量子ドットを含むことを特徴とする請求項2に記載の光変換樹脂組成物。
- 前記量子ドットは、発光中心波長が互いに70nm以上異なる2種以上の量子ドットを含むことを特徴とする請求項3に記載の光変換樹脂組成物。
- 前記量子ドットは、発光中心波長の範囲が510nm〜540nmである緑色量子ドットおよび発光中心波長の範囲が610nm〜630nmである赤色量子ドットよりなる群から選ばれる2種以上を含むことを特徴とする請求項4に記載の光変換樹脂組成物。
- 前記ポリエチレングリコール系リガンドは、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸、コハク酸モノ−[2−(2−メトキシ−エトキシ)−エチル]エステル、マロン酸モノ−[2−(2−メトキシ−エトキシ)−エチル]エステル、ペンタンジオン酸モノ−{2−[2−(2−エトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エチル}エステル、{2−[2−(2−エチル−ヘキシルオキシ)−エトキシ]−エトキシ}−酢酸、コハク酸モノ−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−エトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エチル]エステル、コハク酸モノ−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−メトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エチル]エステル、マロン酸モノ−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−イソブトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エチル]エステル、ヘキサンジオン酸モノ−[2−(2−{2−[2−(2−メトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エチル]エステル、2−オキソ−ヘキサンジオン酸6−(2−{2−[2−(2−エトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エチル)エステル、コハク酸モノ−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−メトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エチル]エステル、(2−ブトキシ−エトキシ)−酢酸、カルボキシ−EG6−ウンデカンチオールおよび(2−カルボキシメトキシ−エトキシ)−酢酸よりなる群から選ばれる1以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の光変換樹脂組成物。
- 前記光変換樹脂組成物は、散乱粒子、熱硬化性化合物、硬化促進剤および溶剤よりなる群から選ばれる一つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の光変換樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光変換樹脂組成物の硬化物を含む光変換積層基材。
- 前記光変換積層基材の素材が、ガラスであることを特徴とする請求項8に記載の光変換積層基材。
- 請求項8に記載の光変換積層基材を含む画像表示装置。
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