JPWO2018212268A1 - フィルム、組成物の製造方法、硬化物の製造方法、及びフィルムの製造方法 - Google Patents

フィルム、組成物の製造方法、硬化物の製造方法、及びフィルムの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、(1)、(2)、及び(4)を含む組成物からなるフィルムであって、海島状相分離構造を有し、前記海島状相分離構造において(4)が海状の疎水性領域に、(1)及び(2)が島状の親水性領域に、各々存在し、前記島状の親水性領域が0.1μm以上100μm以下であるフィルムに関する。(1)発光性を有する半導体微粒子(2)シラザン、又はその改質体(4)重合性化合物、又は重合体

Description

本発明は、フィルム、組成物の製造方法、硬化物の製造方法、及びフィルムの製造方法に関する。
本願は、2017年5月17日に、日本に出願された特願2017−097962号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、発光性を有する半導体微粒子を含むフィルムに対する関心が高まっている。半導体微粒子は、水蒸気と接触することで劣化することが知られていることから、水蒸気に対する耐久性を有するフィルム、及び前記フィルムの製造に用いる組成物の開発が求められている。
そこで、前記組成物の製造方法として、例えば、InPをZnSが覆っている半導体微粒子とパーヒドロポリシラザンとを混合し、乾燥させることで、パーヒドロポリシラザンで覆われた半導体微粒子を得る工程と、前記パーヒドロポリシラザンに覆われた半導体微粒子をトルエンに分散させ分散液を得る工程と、前記分散液にUV硬化樹脂を混合する工程とを有する製造方法が報告されている(特許文献1)。
国際公開第2014/196319号
しかしながら、上記特許文献1に記載された組成物を用いて製造したフィルムは、必ずしも水蒸気に対する耐久性が十分ではない。
また、上記特許文献1に記載された組成物の製造方法は、多数の工程を必要とするため、量産する場合に高コストになってしまう問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、水蒸気に対する耐久性を有するフィルムを提供することを目的とする。さらに、水蒸気に対する耐久性を有する組成物、硬化物、及びフィルムを、簡便な工程で製造する方法をあわせて提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の本発明に至った。
すなわち、本発明の実施形態は、下記[1]〜[9]の発明を包含する。
[1] (1)、(2)、及び(4)を含む組成物からなるフィルムであって、
海島状相分離構造を有し、
前記海島状相分離構造において(4)が海状の疎水性領域に、(1)及び(2)が島状の親水性領域に、各々存在し、
前記島状の親水性領域が0.1μm以上100μm以下であるフィルム。
(1)発光性を有する半導体微粒子
(2)シラザン、又はその改質体
(4)重合性化合物、又は重合体
[2] (1)がA、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である、[1]に記載のフィルム。
(Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。)
[3] 発光波長PLtopとバンド端Egのエネルギー値の差Dが0.2以下である、[1]又は[2]に記載のフィルム。
[4] (3)の存在下、(1)、(2)、及び(4)を混合する工程を含む、組成物の製造方法。
(1)発光性を有する半導体微粒子
(2)シラザン、又はその改質体
(3)溶媒
(4)重合性化合物、又は重合体
[5] (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、(2)、及び(4)を混合する工程とを含む、[4]に記載の組成物の製造方法。
[6](1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(4)を混合する工程とを含む、[5]に記載の組成物の製造方法。
[7](1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4)を混合する工程とを含む、[5]に記載の組成物の製造方法。
(2’)シラザン
[8] (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法。
(1)発光性を有する半導体微粒子
(2’)シラザン
(3)溶媒
(4’’)重合体
[9](1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物を基板に塗布し、塗布膜を得る工程と、
前記塗布膜から(3)を除去する工程とを含む、フィルムの製造方法。
(1)発光性を有する半導体微粒子
(2’)シラザン
(3)溶媒
(4’’)重合体
本発明によれば、水蒸気に対する耐久性を有するフィルム、及び水蒸気に対する耐久性を有する組成物、硬化物、及びフィルムを簡便な工程で製造する方法を提供することができる。
本発明に係る積層構造体の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係るディスプレイの一実施形態を示す断面図である。 実施例1において取得された、本発明に係る硬化物(フィルム)のTEM像である。 実施例2において取得された、本発明に係る硬化物(フィルム)のTEM像である。 実施例3において取得された、本発明に係る硬化物(フィルム)のTEM像である。 実施例5において取得された、本発明に係る硬化物(フィルム)のTEM像である。 実施例7において取得された、本発明に係る硬化物(フィルム)のTEM像である。
以下、実施形態を示して本発明を詳細に説明する。
(1)半導体微粒子
本発明の半導体微粒子は、発光性を有する。「発光性」とは、光を発する性質を指す。発光性は、電子の励起により発光する性質であることが好ましく、励起光による電子の励起により発光する性質であることがより好ましい。励起光の波長は、例えば、200nm〜800nmであってもよく、250nm〜700nmであってもよく、300nm〜600nmであってもよい。
以下、(1)に関し、(1−1)II−V族化合物を含む半導体微粒子、II−VI族化合物を含む半導体微粒子、III−IV族化合物を含む半導体微粒子、III−V族化合物を含む半導体微粒子、III−VI族化合物を含む半導体微粒子、IV−VI化合物を含む半導体微粒子、及びI−III−VI族化合物を含む半導体微粒子、及び、(1−2)ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子を、実施形態を示して説明する。なお、(1)は、以下の半導体微粒子に限定されるものではない。
(1)は、良好な量子収率を得る観点から、カドミウム(12族)元素を含有する化合物を含む半導体微粒子、インジウム(13族)元素を含有する化合物を含む半導体微粒子、及びペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子が好ましく、インジウム(13族)元素を含有する化合物を含む半導体微粒子、及びペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子がより好ましく、粒径制御がそれほど厳しく求められずに半値幅の狭い発光ピークが得られ易い点から、ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子がさらに好ましい。
(1−1)II−V族化合物を含む半導体微粒子、II−VI族化合物を含む半導体微粒子、III−IV族化合物を含む半導体微粒子、III−V族化合物を含む半導体微粒子、III−VI族化合物を含む半導体微粒子、IV−VI化合物を含む半導体微粒子、及びI−III−VI族化合物を含む半導体微粒子
II−V族化合物は、II族元素と、V族元素とを含む化合物を意味し、
II−VI族化合物は、II族元素と、VI族元素とを含む化合物を意味し、
III−IV族化合物は、III族元素と、IV族元素とを含む化合物を意味し、
III−V族化合物は、III族元素と、V族元素とを含む化合物を意味し、
III−VI族化合物は、III族元素と、VI族元素とを含む化合物を意味し、
IV−VI化合物は、IV族元素と、VI族元素とを含む化合物を意味し、
I−III−VI族化合物は、I族元素と、III族元素と、VI族元素とを含む化合物を意味する。
ここで、I族は、周期表の11族を意味し、II族は、周期表の2族又は12族を意味し、III族は、周期表の13族を意味し、IV族は、周期表の14族を意味し、V族は、周期表の15族を意味し、VI族は、周期表の16族を意味する(以下同様である。)。
なお、本明細書において、「周期表」とは、長周期型周期表を意味する。
これらの化合物は、それぞれ、二元系であってもよく、三元系であってもよく、四元系であってもよい。
(II−V族化合物を含む半導体微粒子)
二元系のII−V族化合物としては、例えば、Zn、ZnAs、Cd、CdAs、Cd、及びZnが挙げられる。
三元系のII−V族化合物は、周期表の2族又は12族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII−V族化合物であってもよいし、周期表の2族又は12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII−V族化合物であってもよい。三元系のII−V族化合物としては、例えば、CdPN、CdPAs、CdAsN、CdZnP、CdZnAs、及びCdZnN等が挙げられる。
四元系のII−V族化合物は、周期表の2族又は12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII−V族化合物であってもよい。四元系のII−V族化合物としては、例えば、CdZnPN、CdZnPAs、及びCdZnAsN等が挙げられる。
II−V族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の2族、又は12族及び15族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(II−VI族化合物を含む半導体微粒子)
周期表の12族元素を含む二元系のII−VI族化合物としては、例えば、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、及びHgTe等が挙げられる。
周期表の2族元素を含む二元系のII−VI族化合物としては、例えば、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、及びBaTeが挙げられる。
三元系のII−VI族化合物は、周期表の2族又は12族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のII−VI族化合物であってもよいし、周期表の2族又は12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のII−VI族化合物であってもよい。三元系のII−VI族化合物としては、例えば、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、及びCdHgTeが挙げられる。
四元系のII−VI族化合物は、周期表の2族又は12族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のII−VI族化合物であってもよい。四元系のII−VI族化合物としては、例えば、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、及びCdHgSTeが挙げられる。
II−VI族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の2族、12族、及び16族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(III−IV族化合物を含む半導体微粒子)
二元系のIII−IV族化合物としては、例えば、B、Al、及びGaが挙げられる。
三元系のIII−IV族化合物は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII−IV族化合物であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII−IV族化合物であってもよい。
四元系のIII−IV族化合物は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の14族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII−IV族化合物であってもよい。
III−IV族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の13族、及び14族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(III−V族化合物を含む半導体微粒子)
二元系のIII−V族化合物としては、例えば、BP、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、及びBNが挙げられる。
三元系のIII−V族化合物は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII−V族化合物であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII−V族化合物であってもよい。三元系のIII−V族化合物としては、例えば、InPN、InPAs、InPSb、及びInGaP等が挙げられる。
四元系のIII−V族化合物は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の15族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII族−V族化合物であってもよい。四元系のIII−V族化合物としては、例えば、InGaPN、InGaPAs、及びInGaPSb等が挙げられる。
III−V族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の13族、及び15族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
本発明の一つの側面としては、III−V族化合物としては、InPが好ましい。
(III−VI族化合物を含む半導体微粒子)
二元系のIII−VI族化合物としては、例えば、Al、AlSe、AlTe、Ga、GaSe、GaTe、GaTe、In、InSe、InTe、及びInTeが挙げられる。
三元系のIII−VI族化合物は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIII−VI族化合物であってもよいし、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIII−VI族化合物であってもよい。三元系のIII−VI族化合物としては、例えば、InGaS、InGaSe、InGaTe3、InSSe、及びInTeSeが挙げられる。
四元系のIII−VI族化合物は、周期表の13族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIII−VI族化合物であってもよい。四元系のIII−VI族化合物としては、例えば、InGaSSe、InGaSeTe、及びInGaSTeが挙げられる。
III−VI族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の13族、及び16族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(IV−VI族化合物を含む半導体微粒子)
二元系のIV−VI族化合物としては、例えば、PbS、PbSe、PbTe、SnS、SnSe、及びSnTeが挙げられる。
三元系のIV−VI族化合物は、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)1種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、三元系のIV−VI族化合物であってもよいし、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)1種類とを含む、三元系のIV−VI族化合物であってもよい。
四元系のIII−VI族化合物は、周期表の14族から選ばれる元素(第1元素)2種類と、周期表の16族から選ばれる元素(第2元素)2種類とを含む、四元系のIV−VI族化合物であってもよい。
IV−VI族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の14族、及び16族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(I−III−VI族化合物)
三元系のI−III−VI族化合物としては、例えば、CuInSが挙げられる。
I−III−VI族化合物を含む半導体微粒子は、周期表の11族、13族、及び16族以外の元素をドープ元素として含んでいてもよい。
(1−2)ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子
半導体微粒子の一例としてペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子が挙げられる。
ペロブスカイト化合物は、A、B、及びXを構成成分とする、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である。
本発明において、Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物としては、特に限定されず、3次元構造、2次元構造、疑似2次元構造のいずれの構造を有する化合物であってもよい。
3次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、ABX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、ABX(4+δ)で表される。
ここで、δは、Bの電荷バランスに応じて適宜変更が可能な数であり、−0.7以上0.7以下である。
例えば、Aが1価の陽イオン、Bが2価の陽イオン、Xが1価の陰イオンである場合、前記化合物が電気的に中性(すなわち前記化合物の電荷が0)となるようにδを選択することができる。
上記3次元構造の場合、Bを中心とし、頂点をXとする、BXで表される頂点共有八面体の三次元ネットワークを有する。
上記2次元構造の場合、Bを中心とし、頂点をXとする、BXで表される八面体が同一平面の4つの頂点のXを共有することにより、2次元的に連なったBXからなる層とAからなる層が交互に積層された構造を形成する。
BはXに対して八面体配位をとることができる金属カチオンである。
本明細書において、ペロブスカイト型結晶構造は、X線回折パターンにより確認することができる。
前記3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=12〜18°の位置に(hkl)=(001)に由来するピークが、又は2θ=18〜25°の位置に(hkl)=(110)に由来するピークが確認される。2θ=13〜16°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが、又は2θ=20〜23°の位置に、(hkl)=(110)に由来するピークが確認されることがより好ましい。
前記2次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=1〜10°の位置に、(hkl)=(002)に由来するピークが確認される。2θ=2〜8°の位置に、(hkl)=(002)に由来するピークが確認されることがより好ましい。
ペロブスカイト化合物は、下記一般式(P1)で表されるペロブスカイト化合物であることが好ましい。
ABX(3+δ) (−0.7≦δ≦0.7) …(P1)
Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
(A)
ペロブスカイト化合物中、Aは前記ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。1価の陽イオンとしては、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンが挙げられる。ペロブスカイト化合物において、Aがセシウムイオン、炭素原子数が3以下の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数が3以下のアミジニウムイオンである場合、一般的にペロブスカイト化合物は、ABX(3+δ)で表される、3次元構造を有する。
ペロブスカイト化合物中のAはセシウムイオン、又は有機アンモニウムイオンが好ましい。
Aの有機アンモニウムイオンとして具体的には、下記一般式(A1)で表される陽イオンが挙げられる。
一般式(A1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。但し、R〜Rが同時に水素原子となることはない。
〜Rで表されるアルキル基は、それぞれ独立に、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
〜Rがアルキル基である場合、炭素原子数は、それぞれ独立に、通常1〜20であり、1〜4であることが好ましく、1〜3であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。
〜Rで表されるシクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基としてアルキル基を有していてもよく、アミノ基を有していてもよい。
〜Rで表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に、通常3〜30であり、3〜11であることが好ましく、3〜8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数も含む。
〜Rで表される基としては、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
一般式(A1)に含まれ得るアルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似二次元(quasi―2D)のペロブスカイト型結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。2次元のペロブスカイト型結晶構造が無限大に積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.P.Boixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898−907など)。
〜Rで表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子数の合計数は1〜4であることが好ましく、R〜Rのうちの1つが炭素原子数1〜3のアルキル基であり、R〜Rのうちの3つが水素原子であることがより好ましい。
〜Rのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ヘプチル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、2,2−ジメチルペンチル基、2,3−ジメチルペンチル基、2,4−ジメチルペンチル基、3,3−ジメチルペンチル基、3−エチルペンチル基、2,2,3−トリメチルブチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が例示できる。
〜Rのシクロアルキル基としては、それぞれ独立に、R〜Rのアルキル基で例示した炭素原子数3以上のアルキル基が環を形成したものが挙げられ、一例として、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基等を例示できる。
Aで表される有機アンモニウムイオンとしては、CHNH (メチルアンモニウムイオンともいう。)、CNH (エチルアンモニウムイオンともいう。)、又はCNH (プロピルアンモニウムイオンともいう。)であることが好ましく、CHNH 、又はCNH であることより好ましく、CHNH であることがさらに好ましい。
Aで表されるアミジニウムイオンとしては、例えば、下記一般式(A2)で表されるアミジニウムイオンが挙げられる。
(R1011N=CH−NR1213・・・(A2)
一般式(A2)中、R10〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。
10〜R13で表されるアルキル基は、それぞれ独立に、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
10〜R13で表されるアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に、通常1〜20であり、1〜4であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。
10〜R13で表されるシクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基としてアルキル基を有していてもよく、アミノ基を有していてもよい。
10〜R13で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に、通常3〜30であり、3〜11であることが好ましく、3〜8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
10〜R13のアルキル基の具体例としては、それぞれ独立に、R〜Rにおいて例示したアルキル基が挙げられる。
10〜R13のシクロアルキル基の具体例としては、それぞれ独立に、R〜Rにおいて例示したシクロアルキル基が挙げられる。
10〜R13で表される基としては、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基が好ましい。
一般式(A2)に含まれる、アルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似二次元(quasi―2D)のペロブスカイト型結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。
10〜R13で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子数の合計数は1〜4であることが好ましく、R10が炭素原子数1〜3のアルキル基であり、R11〜R13が水素原子であることがより好ましい。
(B)
ペロブスカイト化合物中、Bは前記ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。Bの金属イオンは1価の金属イオン、2価の金属イオン、及び3価の金属イオンからなる群より選ばれる1種類以上からなるイオンであってよい。Bは2価の金属イオンを含むことが好ましく、鉛、又はスズからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含むことがより好ましい。
(X)
ペロブスカイト化合物中、Xは前記ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Xは、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンであってよい。
Xは、所望の発光波長に応じて適宜選択することができるが、例えば、Xは臭化物イオンを含むことができる。
Xが2種以上のハロゲン化物イオンである場合、前記ハロゲン化物イオンの含有比率は、発光波長により適宜選ぶことができ、例えば、臭化物イオンと塩化物イオンとの組み合わせ、又は、臭化物イオンとヨウ化物イオンとの組み合わせとすることができる。
ペロブスカイト化合物であって、ABX(3+δ)で表される、3次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物の具体例としては、CHNHPbBr、CHNHPbCl、CHNHPbI、CHNHPbBr(3−y)(0<y<3)、CHNHPbBr(3−y)Cl(0<y<3)、(HN=CH−NH) PbBr、(HN=CH−NH) PbCl、(HN=CH−NH) PbI
CHNHPb(1−a)CaBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)SrBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)LaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CHNHPb(1−a)BaBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)DyBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CHNHPb(1−a)NaBr(3+δ)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0)、CHNHPb(1−a)LiBr(3+δ)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0)、CsPb(1−a)NaBr(3+δ)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0)、CsPb(1−a)LiBr(3+δ)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0)、CHNHPb(1−a)NaBr(3+δ−y)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0, 0<y<3)、CHNHPb(1−a)LiBr(3+δ−y)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0, 0<y<3)、CHNHPb(1−a)NaBr(3+δ−y)Cl(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0, 0<y<3)、CHNHPb(1−a)LiBr(3+δ−y)Cl(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0, 0<y<3)、(HN=CH−NH) Pb(1−a)NaBr(3+δ)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0)、(HN=CH−NH) Pb(1−a)LiBr(3+δ)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0)、(HN=CH−NH)Pb(1−a)NaBr(3+δ−y)(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0, 0<y<3)、(HN=CH−NH)Pb(1−a)NaBr(3+δ−y)Cl(0<a≦0.7,−0.7≦δ<0, 0<y<3)、CsPbBr、CsPbCl、CsPbI、CsPbBr(3−y)(0<y<3)、CsPbBr(3−y)Cl(0<y<3)、CHNHPbBr(3−y)Cl(0<y<3)、CHNHPb(1−a)ZnBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)AlBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CHNHPb(1−a)CoBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)MnBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)MgBr(0<a≦0.7)、CsPb(1−a)ZnBr(0<a≦0.7)、CsPb(1−a)AlBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、CsPb(1−a)CoBr(0<a≦0.7)、CsPb(1−a)MnBr(0<a≦0.7)、CsPb(1−a)MgBr(0<a≦0.7)、CHNHPb(1−a)ZnBr(3−y)(0<a≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)AlBr(3+δ−y)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7,0<y<3)、CHNHPb(1−a)CoBr(3−y)(0<a≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)MnBr(3−y)(0<a≦0.7,0<y<3)、CHNHPb(1−a)MgBr(3−y)(0<a≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)ZnBr(3−y)Cl(0<a≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)AlBr(3+δ−y)Cl(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)CoBr(3+δ−y)Cl(0<a≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)MnBr(3−y)Cl(0<a≦0.7、0<y<3)、CHNHPb(1−a)MgBr(3−y)Cl(0<a≦0.7、0<y<3)、(HN=CH−NH)ZnBr3)(0<a≦0.7)、(HN=CH−NH)MgBr(0<a≦0.7)、(HN=CH−NH)Pb(1−a)ZnBr(3−y)(0<a≦0.7、0<y<3)、(HN=CH−NH)Pb(1−a)ZnBr(3−y)Cl(0<a≦0.0<y<3)等が好ましいものとして挙げられる。
本発明の一つの側面としては、ペロブスカイト化合物であって、ABX(3+δ)で表される、3次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物としては、CsPbBr、CsPbBr(3−y)(0<y<3)が好ましい。
ペロブスカイト化合物であって、ABX(4+δ)で表される、2次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物の具体例としては、(CNH)PbBr、(CNH)PbCl、 (CNH)PbI、(C15NH)PbBr、(C15NH)PbCl、(C15NH)PbI、(CNH)Pb(1−a)LiBr(4+δ)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0)、(CNH)Pb(1−a)NaBr(4+δ)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0)、(CNH)Pb(1−a)RbBr(4+δ)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0)、(C15NH)Pb(1−a)NaBr(4+δ)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0)、(C15NH)Pb(1−a)LiBr(4+δ)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0)、(C15NH)Pb(1−a)RbBr(4+δ)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0)、(CNH)Pb(1−a)NaBr(4+δ−y)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)LiBr(4+δ−y)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)RbBr(4+δ−y)(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)NaBr(4+δ−y)Cl(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)LiBr(4+δ−y)Cl(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)RbBr(4+δ−y)Cl(0<a≦0.7、−0.7≦δ<0、0<y<4)、(CNH)PbBr、(C15NH)PbBr、(CNH)PbBr(4-y)Cl(0<y<4)、(CNH)PbBr(4-y)(0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)ZnBr(0<a≦0.7)、(CNH)Pb(1−a)MgBr(0<a≦0.7)、(CNH)Pb(1−a)CoBr(0<a≦0.7)、(CNH)Pb(1−a)MnBr(0<a≦0.7)、(C15NH)Pb(1−a)ZnBr(0<a≦0.7)、(C15NH)Pb(1−a)MgBr(0<a≦0.7)、(C15NH)Pb(1−a)CoBr(0<a≦0.7)、(C15NH)Pb(1−a)MnBr(0<a≦0.7)、(CNH)Pb(1−a)ZnBr(4-y)(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)MgBr(4-y)(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)CoBr(4-y)(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)MnBr(4-y)(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)ZnBr(4-y)Cl(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)MgBr(4-y)Cl(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)CoBr(4-y)Cl(0<a≦0.7、0<y<4)、(CNH)Pb(1−a)MnBr(4-y)Cl(0<a≦0.7、0<y<4)等が好ましいものとして挙げられる。
(発光スペクトル)
ペロブスカイト化合物は、可視光波長領域に蛍光を発することができる発光体であり、Xが臭化物イオンの場合は、通常480nm以上、好ましくは500nm以上、より好ましくは520nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXが臭化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常480〜700nmであり、500〜600nmであることが好ましく、520〜580nmであることがより好ましい。
Xがヨウ化物イオンの場合は、通常520nm以上、好ましくは530nm以上、より好ましくは540nm以上、また、通常800nm以下、好ましくは750nm以下、より好ましくは730nm以下の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常520〜800nmであり、530〜750nmであることが好ましく、540〜730nmであることがより好ましい。
Xが塩化物イオンの場合は、通常300nm以上、好ましくは310nm以上、より好ましくは330nm以上、また、通常600nm以下、好ましくは580nm以下、より好ましくは550nm以下の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト化合物中のXが塩化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常300〜600nmであり、310〜580nmであることが好ましく、330〜550nmであることがより好ましい。
組成物に含まれる、(1)の平均粒径は、特に限定されるものではないが、良好に結晶構造を維持させる観点から、平均粒径が1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましく、また、(1)を沈降させにくくする観点から、平均粒径が10μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、500nm以下であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物に含まれる、(1)の平均粒径は、特に限定されるものではないが、(1)を沈降させにくくする観点、及び良好に結晶構造を維持させる観点から、平均粒径が1nm以上10μm以下であることが好ましく、2nm以上1μm以下であることがより好ましく、3nm以上500nm以下であることがさらに好ましい。
本明細書において、組成物に含まれる(1)の平均粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(以下、TEMともいう。)、又は走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう。)により測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMを用いて、前記組成物中に含まれる(1)を20個以上観察し、それぞれの(1)の最大フェレー径の平均値を取る方法が挙げられる。本明細書において「最大フェレー径」とは、TEM又はSEM画像上において、(1)を挟む2本の平行な直線の最大距離を意味する。
(2)シラザン、又はその改質体
シラザンは、Si−N−Si結合を有する化合物である。
シラザンは、直鎖状、分岐鎖状、又は環状のいずれであってもよい。また、シラザンは、低分子であっても、高分子(本明細書では、ポリシラザンと記載することがある。)であってもよい。
本明細書において「低分子」とは、数平均分子量が600未満であることを意味し、「高分子」とは、数平均分子量が600以上2000以下であることを意味する。
本明細書において「数平均分子量」とは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算値を意味する。
例えば、下記の一般式(B1)、又は(B2)で表される低分子のシラザン、及び、一般式(B3)で表される構成単位、又は一般式(B4)で表される構造を有するポリシラザンであることが好ましい。
本実施形態の組成物に含まれるシラザンは、前述の方法により改質された、シラザンの改質体であってもよい。
改質とは、シラザンに含まれる少なくとも一部のSi−N−Si結合において、NをOで置換し、Si−O−Si結合を形成させることをいい、シラザンの改質体は、Si−O−Si結合を含む化合物である。
シラザンの改質体としては、例えば、上述した、一般式(B1)、又は(B2)に含まれる少なくとも1つのNが、Oで置換された低分子の化合物、及び、一般式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンに含まれる少なくとも1つのNがOで置換された高分子の化合物、又は一般式(B4)で表される構造を有するポリシラザンに含まれる少なくとも1つのNがOで置換された高分子の化合物が好ましい。
一般式(B2)に含まれるNの総量に対する、置換されたOの数の割合は0.1〜100%であることが好ましく、10〜98%であることがより好ましく、30〜95%であることがさらに好ましい。
一般式(B3)に含まれるNの総量に対する、置換されたOの数の割合は0.1〜100%であることが好ましく、10〜98%であることがより好ましく、30〜95%であることがさらに好ましい。
一般式(B4)に含まれるNの総量に対する、置換されたOの数の割合は0.1〜99%であることが好ましく、10〜97%であることがより好ましく、30〜95%であることがさらに好ましい。
シラザンの改質体は1種類であっても2種類以上の混合物であってもよい。
シラザンの改質体に含まれるSi原子数、N原子数、O原子数は、核磁気共鳴分光法(以下、NMRともいう。)、X線光電子分光法(以下、XPSともいう。)、又はTEMを用いたエネルギー分散型X線分析(以下、EDXともいう。)等で算出することができる。
特に好ましい方法としては、XPSによって、組成物中のSi原子数、N原子数、O原子数を測定することで、算出することができる。
上述の方法によって測定されるシラザン及びその改質体に含まれるN原子数に対するO原子数の割合は0.1〜99%であることが好ましく、10〜95%であることがより好ましく、30〜90%であることがさらに好ましい。
シラザン、又はその改質体の少なくとも一部は、組成物に含まれる(1)に吸着していてもよく、組成物中に分散していてもよい。
一般式(B1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルケニル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、又は炭素原子数1〜20のアルキルシリル基を表す。炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルケニル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、又は炭素原子数1〜20のアルキルシリル基は、アミノ基などの置換基を有していてもよい。複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(B1)で表される低分子のシラザンとしては、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシラザン、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。
一般式(B2)中、R14、及びR15は上記同様である。
複数あるR14は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
は1以上20以下の整数を表す。nは、1以上10以下の整数でもよく、1又は2でもよい。
一般式(B2)で表される低分子のシラザンとしては、オクタメチルシクロテトラシラザン、2,2,4,4,6,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン、及び2,4,6−トリメチル−2,4,6−トリビニルシクロトリシラザンが挙げられる。
低分子のシラザンとしては、オクタメチルシクロテトラシラザン、及び1,3−ジフェニルテトラメチルジシラザンが好ましく、オクタメチルシクロテトラシラザンがより好ましい。
ポリシラザンは、Si−N−Si結合を有する高分子化合物であり、特に制限されないが、例えば、下記の一般式(B3)で表される構成単位を有する高分子化合物が挙げられる。ポリシラザンに含まれる一般式(B3)で表される構成単位は、1種類であっても、複数種類であってもよい。
一般式(B3)中、R14、及びR15は、上記同様である。
*は、結合手を表す。末端のN原子の結合手は、R14と同様の置換基を有していてもよく、末端のSi原子の結合手は、R15と同様の置換基を有していてもよい。
複数あるR14は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
mは、2以上10000以下の整数を表す。
一般式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンは、例えば、R14、及びR15のすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンでもよい。
また、一般式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンは、例えば、少なくとも1つのR15が水素原子以外の基であるオルガノポリシラザンであってもよい。用途に応じて、適宜にパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してよく、混合して使用することもできる。
ポリシラザンは、分子内の一部に環構造を有していてもよく、例えば、一般式(B4)で表される構造を有していてもよい。
一般式(B4)中、*は、結合手を表す。
結合手は、一般式(B3)で表される構成単位の結合手と結合していてもよい。ポリシラザンが、分子内に複数の一般式(B4)で表される構造を含む場合、一般式(B4)で表される構造の結合手は、他の一般式(B4)で表される構造の結合手と結合していてもよい。
一般式(B3)で表される構成単位の結合手、又は他の一般式(B4)で表される構造の結合手と結合していないN原子の結合手は、R14と同様の置換基を有していてもよく、一般式(B3)で表される構成単位の結合手、又は他の一般式(B4)で表される構造の結合手と結合していないSi原子の結合手は、R15と同様の置換基を有していてもよい。
は、1以上10000以下の整数を表す。nは、1以上10以下の整数でもよく、1又は2でもよい。
(2)は、特に制限は無いが、分散性を向上させ、凝集を抑制できる観点からオルガノポリシラザン、又はその改質体が好ましい。オルガノポリシラザンは、例えば、一般式(B3)中のR14及びR15の少なくとも1つが、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルケニル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、又は炭素原子数1〜20のアルキルシリル基である、一般式(B3)で表される構成単位を有するオルガノポリシラザンであってもよく、一般式(B4)中の少なくとも1つの結合手がR14又はR15と結合し、前記R14及びR15の少なくとも1つが、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルケニル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、又は炭素原子数1〜20のアルキルシリル基である、一般式(B4)で表される構造を含むオルガノポリシラザンであってもよい。
オルガノポリシラザンは、一般式(B3)中のR14及びR15の少なくとも1つがメチル基である一般式(B3)で表される構成単位を有するオルガノポリシラザン、又は、一般式(B4)中の少なくとも1つの結合手がR14又はR15と結合し、前記R14及びR15の少なくとも1つがメチル基である一般式(B4)で表される構造を有するポリシラザンであることが好ましい。
一般的なポリシラザンは、例えば、直鎖構造と、6員環、又は8員環等の環構造とが存在した構造である。前述したように、その分子量は数平均分子量(Mn)で600〜2000(ポリスチレン換算)であり、分子量によって液体又は固体の物質である。前記ポリシラザンは、市販品を使用してもよく、市販品としては、NN120−10、NN120−20、NAX120−20、NN110、NAX120、NAX110、NL120A、NL110A、NL150A、NP110、NP140(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)並びに、AZNN−120−20、Durazane(登録商標) 1500 Slow Cure、Durazane(登録商標) 1500 Rapid Cure、Durazane(登録商標) 1800(メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)、及びDurazane(登録商標) 1033(メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)等が挙げられる。
一般式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンは、好ましくはAZNN−120−20、Durazane(登録商標) 1500 Slow Cure、Durazane(登録商標) 1500 Rapid Cureであり、より好ましくはDurazane(登録商標) 1500 Slow Cureである。
(3)溶媒
溶媒は、(1)を分散させることができる媒体であれば特に限定されないが、(1)を溶解し難いものが好ましい。
本明細書において「溶媒」とは、1気圧、25℃において液体状態をとる物質のことをいう(但し、重合性化合物、及び重合体を除く)。
本明細書において「分散している」とは、(1)が、溶媒、重合性化合物、重合体等に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいい、一部は沈降していてもよい。
溶媒としては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
これらの中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は、極性が低く、(1)を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒がより好ましい。
(4)重合性化合物、又は重合体
重合性化合物としては、特に限定されるものではなく、1種類であっても2種類以上であってもよい。重合性化合物としては、本実施形態の組成物を製造する温度において、(1)の溶解度が低い重合性化合物が好ましい。
また、重合性化合物は、後述する海島状相分離構造を形成しやすい観点から、疎水性の重合性化合物、又は重合体であることが好ましい。
本明細書において「重合性化合物」とは、重合性基を有する単量体の化合物を意味する。
室温、常圧下において製造する場合、前記重合性化合物としては、特に制限はないが、例えば、スチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル等の公知の重合性化合物が挙げられる。
なかでも、重合性化合物としては、溶解度の観点、及び海島状相分離構造の形成しやすさの観点から、アクリル系樹脂の単量体成分であるアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルが好ましい。
本実施形態の組成物に含まれる重合体は、特に限定されるものではなく、1種類であっても2種類以上であってもよい。重合体としては、本実施形態の組成物を製造する温度において、(1)の溶解度が低い重合体が好ましい。
室温、常圧下において製造する場合、前記重合体としては、特に制限は無いが、例えば、ポリスチレン、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂等の公知の重合体が挙げられる。なかでも、重合体としては、溶解度の観点、及び海島状相分離構造の形成しやすさの観点から、アクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂は、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルに由来する構成単位を含む。
本実施形態の組成物において、(4)に含まれる全ての構成単位に対し、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステル、並びにそれらに由来する構成単位は、モル%で表した場合、10%以上であってもよく、30%以上であってもよく、50%以上であってもよく、80%以上であってもよく、100%であってもよい。
前記重合体の重量平均分子量は、100〜1200000であることが好ましく、1000〜800000であることがより好ましく、5000〜150000であることがさらに好ましい。
本明細書において「重量平均分子量」とは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算値を意味する。
(5)アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物又はイオン
本実施形態の組成物は、アンモニア、アミン、及びカルボン酸並びに、前記化合物がとり得る形態として、これらの塩又はイオンからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物又はイオンを含んでいてもよい。
すなわち、本実施形態の組成物は、アンモニア、アミン、カルボン酸、アンモニアの塩、アミンの塩、カルボン酸の塩、アンモニアのイオン、アミンのイオン、及びカルボン酸のイオンからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物又はイオンを含んでいてもよい。
アンモニア、アミン、及びカルボン酸、並びにこれらの塩又はイオンは、通常、キャッピング配位子として作用する。キャッピング配位子とは、(1)の表面に吸着して、(1)を組成物中に安定して分散させる作用を有する化合物である。アンモニア又はアミンの、イオン若しくは塩(アンモニウム塩等)としては、後述する一般式(A1)で表されるアンモニウムカチオンと、それを含むアンモニウム塩が挙げられる。カルボン酸のイオン又は塩(カルボン酸塩等)としては、後述する一般式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンと、それを含むカルボン酸塩が挙げられる。本実施形態の組成物は、アンモニウム塩等、及びカルボン酸塩等のいずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。
(5)は、一般式(A3)で表されるアンモニウムカチオン、又はそれを含むアンモニウム塩であってもよい。
一般式(A3)中、R〜Rは、水素原子を表し、Rは、水素原子、又は1価の炭化水素基を表す。Rで表される炭化水素基は、飽和炭化水素基(すなわちアルキル基、又はシクロアルキル基)であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。
で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1〜20であり、5〜20であることが好ましく、8〜20であることがより好ましい。
で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアルキル基を有していてもよい。シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3〜30であり、3〜20であることが好ましく、3〜11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2〜20であり、5〜20であることが好ましく、8〜20であることがより好ましい。
は、水素原子、アルキル基、又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素としては、アルケニル基が好ましい。Rは、炭素原子数8〜20のアルケニル基であることが好ましい。
で表されるアルキル基の具体例としては、R〜Rにおいて例示したアルキル基が挙げられる。
で表されるシクロアルキル基の具体例としては、R〜Rにおいて例示したシクロアルキル基が挙げられる。
で表されるアルケニル基としては、R〜Rにおいて例示した前記直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基において、いずれか一つの炭素原子間の単結合(C−C)が、二重結合(C=C)に置換されたものが例示でき、二重結合の位置は限定されない。
このようなアルケニル基の好ましいものとしては、例えば、エテニル基、プロペニル基、3−ブテニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、2−ノネニル基、2−ドデセニル基、9−オクタデセニル基が挙げられる。
アンモニウムカチオンが塩を形成する場合、カウンターアニオンとしては、特に制限は無いが、Br、Cl、I、Fのハロゲン化物イオンや、カルボキシレートイオンなどが好ましい例として挙げられる。
一般式(A3)で表されるアンモニウムカチオンと、カウンターアニオンとを有するアンモニウム塩としては、n−オクチルアンモニウム塩、オレイルアンモニウム塩が好ましい例として挙げられる。
(5)は、一般式(A4)で表されるカルボキシレートアニオン、又はそれを含むカルボン酸塩であってもよい。
―CO -・・・(A4)
一般式(A4)中、Rは、一価の炭化水素基を表す。Rで表される炭化水素基は、飽和炭化水素基(すなわちアルキル基、又はシクロアルキル基)であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。
で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1〜20であり、5〜20であることが好ましく、8〜20であることがより好ましい。
で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアルキル基を有していてもよい。シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3〜30であり、3〜20であることが好ましく、3〜11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数も含む。
で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2〜20であり、5〜20であることが好ましく、8〜20であることがより好ましい。
はアルキル基、又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。
で表されるアルキル基の具体例としては、R〜Rにおいて例示したアルキル基が挙げられる。
で表されるシクロアルキル基の具体例としては、R〜Rにおいて例示したシクロアルキル基が挙げられる。
で表されるアルケニル基の具体例としては、Rにおいて例示したアルケニル基が挙げられる。
一般式(A4)で表されるカルボキシレートアニオンは、オレイン酸アニオンが好ましい。
カルボキレートアニオンが塩を形成する場合、カウンターカチオンとしては、特に制限は無いが、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アンモニウムカチオンなどが好ましい例として挙げられる。
<組成物の製造方法>
本実施形態の組成物の製造方法は、
(3)の存在下、(1)、(2)、及び(4)を混合する工程を含む。
但し、添加される(1)は(2)に被覆されているものを除く。
本実施形態の組成物の製造方法は、予め(1)と(2)とを混合し反応させる工程と、得られた反応生成物を乾燥させることによって(2)で覆われた(1)を得る工程を行うことなく、水蒸気に対する耐久性を有する組成物を製造することができる。
(3)の存在下、(1)、(2)、及び(4)を混合する工程を含む本実施形態の組成物の製造方法は、
(a)(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、(2)、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法であってもよく、
(b)(2)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、(1)、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法であってもよく、
本実施形態の組成物の製造方法は、(1)の分散性を向上させる観点から、製造方法(a)であることが好ましい。
製造方法(a)は、
(a1)(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(4)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(2)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法であってもよく、
(a2)(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法であってもよい。
製造方法(b)は、
(b1)(2)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(4)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(1)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法であってもよく、
(b2)(2)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(1)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法であってもよい。
上述の製造方法に含まれる各工程では、攪拌を行うことが(1)又は(2)の分散性を高める観点から好ましい。
上述の製造方法に含まれる各工程では、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0〜100℃の範囲であることが好ましく、10〜80℃の範囲であることがより好ましい。
上述の製造方法に含まれるいずれかの工程において、(5)を添加してもよい。
また、後述する半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で、(5)を混合してもよい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(2)としてシラザンを採用する場合、本実施形態の組成物の製造方法は、シラザンを含む混合液に改質処理を施す工程を含んでいてもよい。
改質処理を施すタイミングは特に制限されないが、前記製造方法(a)において、例えば、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4)を混合する工程とを含んでいてもよい。
(2’)シラザン
(2’)は、上述の(2)に含まれる、シラザンの説明と同様である。
改質処理を施す方法は、シラザンに含まれる少なくとも一部のSi−N−Si結合において、NをOで置換し、Si−O−Si結合を形成させる方法であれば特に限定されない。改質処理を施す方法としては、例えば、紫外線を照射する方法、及び、シラザンと水蒸気とを反応させる方法等の公知の方法が挙げられる。
中でもシラザンと水蒸気とを反応させる(以下、加湿処理を施すということがある。)ことによって、改質処理を施すことが、(1)の近傍により強固な保護領域を形成する観点から好ましい。
紫外線を照射する方法で用いられる紫外線の波長は、通常10〜400nmであり、10〜350nmが好ましく、100〜180nmがより好ましい。紫外線を発生させる光源としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ、UVレーザー光等が挙げられる。
加湿処理を施す場合、例えば、後述する温度、及び湿度条件下で一定の時間、組成物を静置、又は攪拌してもよい。
組成物に含まれるシラザンの分散性を高める観点から、攪拌することが好ましい。
加湿処理における温度は、十分に改質が進行する温度であればよく、例えば、5〜150℃であることが好ましく、10〜100℃であることがより好ましく、15〜80℃であることがさらに好ましい。
加湿処理における湿度は、組成物中のシラザンを有する化合物に十分に水分が供給される湿度であればよく、例えば30%〜100%、好ましくは、40%〜95%、より好ましくは60%〜90%である。
本明細書において「湿度」とは加湿処理を行う温度における相対湿度を意味する。
加湿処理に要する時間は、十分に改質が進行する時間であればよく、例えば10分間以上1週間以下、好ましくは、1時間以上5日間以下、より好ましくは12時間以上3日間以下である。
<各成分の配合比について>
本実施形態の組成物の製造方法において、組成物の総質量に対する、(1)の配合割合は、特に限定されるものではないが、(1)を凝縮させにくくする観点、及び濃度消光を防ぐ観点から、50質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましく、また、良好な量子収率を得る観点から、0.0001質量%以上であることが好ましく、0.0005質量%以上であることがより好ましく、0.001質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する、(1)の配合割合は、通常、0.0001〜50質量%である。
組成物の総質量に対する、(1)の配合割合は、0.0001〜1質量%であることが好ましく、0.0005〜1質量%であることがより好ましく、0.001〜0.5質量%であることがさらに好ましい。
組成物の総質量に対する(1)の配合割合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物の製造方法において、組成物の総質量に対する、(2)の配合割合は、特に限定されるものではないが、組成物に含まれる(2)の分散性を高める観点から、30質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、7質量%以下であることがさらに好ましく、また、(2)による水蒸気に対する耐久性向上の作用が良好になる観点から、0.001質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する、(2)の配合割合は、通常、0.001〜30質量%である。
組成物の総質量に対する、(2)の配合割合は、0.01〜15質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましく、0.2〜7質量%であることがさらに好ましい。
組成物の総質量に対する(2)の配合割合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、組成物に含まれる(2)の分散性が高く、(2)による水蒸気に対する耐久性向上の作用が、特に良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(1)と、(3)及び(4)の合計との配合割合は、特に限定されるものではないが、(1)による発光作用が良好に発揮される程度であればよく、(1)〜(4)の種類等に応じて、適宜定めることができる。
(1)と、(3)及び(4)の合計との質量比[(1)/((3)及び(4)の合計)]は、通常0.00001〜10であり、0.0001〜2であることが好ましく、0.0005〜1であることがより好ましい。
(1)と、(3)及び(4)の合計との配合割合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(5)を用いる場合、(1)と、(5)との配合割合は、特に限定されるものではないが、(1)による発光作用が良好に発揮される程度であればよく、(1)〜(5)の種類等に応じて、適宜定めることができる。
(1)、(2)、(3)、(4)、及び(5)を含む実施形態の組成物の製造方法において、(1)と、(5)とのモル比[(1)/(5)]は、0.0001〜1000であってもよく、0.01〜100であってもよい。
(1)と、(5)との配合割合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物の製造方法において、組成物の総質量に対する、(1)及び(2)の合計の配合割合は、特に限定されるものではないが、(1)を凝縮させにくくする観点、及び濃度消光を防ぐ観点から、60質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが特に好まく、また、良好な量子収率を得る観点から、0.0002質量%以上であることが好ましく、0.002質量%以上であることがより好ましく、0.005質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する、(1)及び(2)の合計の配合割合は、通常、0.0002〜60質量%である。
組成物の総質量に対する、(1)及び(2)の合計の配合割合は、0.001〜40質量%であることが好ましく、0.002〜30質量%であることがより好ましく、0.005〜20質量%であることがさらに好ましい。
組成物の総質量に対する(1)及び(2)の合計の配合割合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(1)と、(2)との配合割合は、(2)による水蒸気に対する耐久性向上の作用が発揮される程度であればよく、(1)及び(2)の種類等に応じて、適宜定めることができる。
本実施形態の組成物の製造方法において、(1)として、後述する、インジウム元素を含有する化合物を採用する場合、インジウム元素を含有する化合物のIn元素と、(2)のSi元素とのモル比[Si/In]は、0.001〜2000であってもよく、0.01〜500であってもよい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(2)が、一般式(B1)又は(B2)で表されるシラザン、及びその改質体である場合、(1)のインジウム元素を含有する化合物のIn元素と、(2)のSi元素とのモル比[Si/In]は、1〜1000であってもよく、10〜500であってもよく、20〜300であってもよい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(2)が、一般式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンである場合、(1)のインジウム元素を含有する化合物のIn元素と、(2)のSi元素とのモル比[Si/In]は、0.001〜2000であってもよく、0.01〜2000であってもよく、0.1〜1000であってもよく、1〜500であってもよく、2〜300であってもよい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(1)として、後述する、A、B、及びXを成分とするペロブスカイト化合物を採用する場合、ペロブスカイト化合物のB成分の金属イオンと、(2)のSi元素とのモル比[Si/B]は、0.001〜2000であってもよく、0.01〜500であってもよい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(2)が、一般式(B1)又は(B2)で表されるシラザン、及びその改質体である場合、(1)のペロブスカイト化合物のB成分の金属イオンと、(2)のSi元素とのモル比[Si/B]は、1〜1000であってもよく、10〜500であってもよく、20〜300であってもよい。
本実施形態の組成物の製造方法において、(2)が、一般式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンである場合、(1)のペロブスカイト化合物のB成分の金属イオンと、(2)のSi元素とのモル比[Si/B]は、0.001〜2000であってもよく、0.01〜2000であってもよく、0.1〜1000であってもよく、1〜500であってもよく、2〜300であってもよい。
(1)と、(2)との配合割合に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(2)による水蒸気に対する耐久性向上の作用が、特に良好に発揮される点で好ましい。
(1)半導体微粒子の製造方法
以下、(1)の製造方法について説明する。
(1−1)II−V族化合物を含む半導体微粒子、II−VI族化合物を含む半導体微粒子、III−IV族化合物を含む半導体微粒子、III−V族化合物を含む半導体微粒子、III−VI族化合物を含む半導体微粒子、IV−VI化合物を含む半導体微粒子、及びI−III−VI族化合物を含む半導体微粒子の製造方法、並びに、(1−2)ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子の製造方法を、実施形態を示して説明する。(1)の製造方法は、以下の製造方法によって製造されるものに限定されるものではない。
(1−1)II−V族化合物を含む半導体微粒子、II−VI族化合物を含む半導体微粒子、III−IV族化合物を含む半導体微粒子、III−V族化合物を含む半導体微粒子、III−VI族化合物を含む半導体微粒子、IV−VI化合物を含む半導体微粒子、及びI−III−VI族化合物を含む半導体微粒子の製造方法
II−V族化合物を含む半導体微粒子、II−VI族化合物を含む半導体微粒子、III−IV族化合物を含む半導体微粒子、III−V族化合物を含む半導体微粒子、III−VI族化合物を含む半導体微粒子、IV−VI化合物を含む半導体微粒子、及びI−III−VI族化合物を含む半導体微粒子は、市販品を用いてもよいが、公知の製造方法により製造してもよい。公知の製造方法としては、半導体微粒子を構成する元素の単体又はその化合物と脂溶性溶媒とを混合した混合液を加熱する方法が挙げられる。
半導体微粒子を構成する元素の単体又はその化合物の例としては、特に制限は無いが、金属、酸化物、酢酸塩、有機金属化合物、ハロゲン化物、硝酸塩等が挙げられる。
脂溶性溶媒としては、例えば、炭素原子数4〜20の炭化水素基を有する含窒素化合物、炭素原子数4〜20の炭化水素基を有する含酸素化合物などが挙げられる。炭素原子数4〜20の炭化水素基としては、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基などの飽和脂肪族炭化水素基;オレイル基などの不飽和脂肪族炭化水素基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの脂環式炭化水素基;フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ナフチルメチル基などの芳香族炭化水素基などが挙げられ、このうち飽和脂肪族炭化水素基や不飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。含窒素化合物としてはアミン類やアミド類が挙げられ、含酸素化合物としては脂肪酸類などが挙げられる。このような脂溶性溶媒のうち、炭素原子数4〜20の炭化水素基を有する含窒素化合物が好ましく、例えばn−ブチルアミン、イソブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミンなどのアルキルアミンや、オレイルアミンなどのアルケニルアミンが好ましい。こうした脂溶性溶媒は、半導体微粒子表面に結合可能であり、その結合の様式は、例えば共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合、ファンデルワールス結合等の化学結合が挙げられる。
混合液の加熱温度は、使用する単体や化合物の種類によって適宜設定すればよいが、例えば、130〜300℃の範囲で設定することが好ましく、240〜300℃の範囲で設定することがより好ましい。加熱温度が上記下限値以上であると結晶構造が単一化しやすいため好ましい。また、加熱時間も、使用する単体や化合物の種類、加熱温度によって適宜設定すればよいが、通常は数秒間〜数時間の範囲で設定するのが好ましく、1〜60分間の範囲で設定するのがより好ましい。
本発明の半導体微粒子の製法において、加熱後の混合液を冷却したあと、上澄み液と沈殿物に分離し、前記分離した半導体微粒子(沈殿物)を有機溶媒(例えばクロロホルム、トルエン、ヘキサン、n−ブタノールなど)に入れて半導体微粒子を含む溶液としてもよい。あるいは、加熱後の混合液を冷却したあと、上澄み液と沈殿物に分離し、前記分離した上澄み液にナノ粒子が不溶又は難溶な溶媒(例えばメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリルなど)を添加して沈殿物を発生させ、前記沈殿物を集めて前述の有機溶媒に入れて半導体微粒子を含む溶液としてもよい。
(1−2)ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子の製造方法
ペロブスカイト化合物は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692−3696、ACSNano,2015,9,4533−4542)を参考に、以下に述べる第1実施形態又は第2実施形態の方法によって製造することができる。
(ペロブスカイト化合物の製造方法の第1実施形態)
例えば、本発明に係るペロブスカイト化合物の製造方法としては、
B成分、X成分、及びA成分を溶媒xに溶解させ溶液gを得る工程と、
得られた溶液gと、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶液gを得る工程で用いた溶媒xよりも低い溶媒yとを混合する工程とを含む製造方法が挙げられる。
より具体的には、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶媒xに溶解させ、溶液gを得る工程と、
得られた溶液gと、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶液gを得る工程で用いた溶媒xよりも低い溶媒yとを混合する工程とを含む製造方法が挙げられる。
溶液gと、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶液gを得る工程で用いた溶媒xよりも低い溶媒yとを混合することによりペロブスカイト化合物が析出する。
以下、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶媒xに溶解させ溶液gを得る工程と、得られた溶液gと、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶液gを得る工程で用いた溶媒xよりも低い溶媒yとを混合する工程とを含む製造方法について説明する。
なお、溶解度とは、混合する工程を行う温度における溶解度を意味する。
前記製造方法は、ペロブスカイト化合物を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含んでいることが好ましい。キャッピング配位子は、前述の混合する工程の前に添加することが好ましく、A成分、B成分、及びX成分を溶解させた溶液gにキャッピング配位子を添加してもよいし、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶液gを得る工程で用いた溶媒xよりも低い溶媒yに添加してもよく、溶媒x、及び溶媒yの両方に添加してもよい。
前記製造方法は、前述の混合する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。前記除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
前述の、溶液gと、溶媒yとを混合する工程は、
(I)溶液gを、溶媒yに滴下する工程であってもよく、
(II)溶液gに、溶媒yを滴下する工程であってもよいが、(1)の分散性を高める観点から(I)であることが好ましい。
滴下する際には攪拌を行うことが(1)の分散性を高める観点から好ましい。
溶液gと、溶媒yとを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、(1)のペロブスカイト化合物の析出し易さを確保する観点から、−20〜40℃の範囲であることが好ましく、−5〜30℃の範囲であることがより好ましい。
前記製造方法で用いるペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度の異なる2種類の溶媒x、及びyとしては、特に限定されるものではないが、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシドからなる群より選ばれる2種類の溶媒が挙げられる。
前記製造方法に含まれる、溶液gを得る工程で用いる溶媒xとしては、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が高い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃〜30℃)で前記工程を行う場合、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシドが挙げられる。
前記製造方法に含まれる、混合する工程で用いる溶媒yとしては、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が低い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃〜30℃)で前記工程を行う場合、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒が挙げられる。
溶解度の異なる2種類の溶媒において、溶解度の差は(100μg/溶媒100g)〜(90g/溶媒100g)であることが好ましく、(1mg/溶媒100g)〜(90g/溶媒100g)であることがより好ましい。溶解度の差を(100μg/溶媒100g)〜(90g/溶媒100g)にする観点から、例えば、室温(10℃〜30℃)で混合する工程を行う場合、溶液を得る工程で用いる溶媒xが、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒やジメチルスルホキシドであり、混合する工程で用いる溶媒yが塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒であることが好ましい。
得られたペロブスカイト化合物を含む分散液から、ペロブスカイト化合物を取り出す方法としては、固液分離を行うことでペロブスカイト化合物のみを回収する方法が挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。固液分離を行うことで、ペロブスカイト化合物のみを回収することができる。
(ペロブスカイト化合物の製造方法の第2実施形態)
ペロブスカイト化合物の製造方法は、
B成分、X成分、及びA成分を高温の溶媒zに添加して溶解させ溶液hを得る工程と、
得られた溶液hを冷却する工程とを含む製造方法であってもよい。
より具体的には、
B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物とを高温の溶媒zに添加して溶解させ溶液hを得る工程と、
得られた溶液hを冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物とを高温の溶媒zに添加して溶解させ溶液hを得る工程は、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物ととを溶媒zに添加後、昇温することで溶液hを得る工程であってもよい。
前記製造方法では、温度の差による溶解度の差によって本発明に係るペロブスカイト化合物を析出させ、本発明に係るペロブスカイト化合物を製造することができる。
前記製造方法は、ペロブスカイト化合物を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含んでいることが好ましい。キャッピング配位子は、前述の冷却する工程の前に添加することが好ましく、A成分、B成分、及びX成分を溶解させた溶液hに添加することが好ましい。
前記製造方法は、前述の冷却する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。前記除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
ここで、高温の溶媒zとは、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物とが、溶解する温度の溶媒であればよく、例えば、60〜600℃の溶媒であることが好ましく、80〜400℃の溶媒であることがより好ましい。
冷却する温度としては、−20〜50℃であることが好ましく、−10〜30℃であることがより好ましい。
冷却温度としては0.1〜1500℃/分であることが好ましく、10〜150℃/分であることがより好ましい。
前記製造方法に用いる溶媒zとしては、B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物とを溶解しうる溶媒であれば、特に限定されるものではないが、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド、1−オクタデセンが挙げられる。
得られたペロブスカイト化合物を含む分散液から、ペロブスカイト化合物を取り出す方法としては、固液分離を行うことでペロブスカイト化合物のみを回収する方法が挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。固液分離を行うことで、ペロブスカイト化合物のみを回収することができる。
(1)がペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子であり、ペロブスカイト化合物の製造方法に含まれるいずれかの工程で(5)を混合する実施形態の組成物の製造方法としては、
(a−1)B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物と、(5)とを溶媒xに溶解させ、溶液gを得る工程と、
溶液gと、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶媒xよりも低い溶媒yとを混合し、分散液aを得る工程と、
分散液aからペロブスカイト化合物を含む(1)を分取する工程と、
(1)を(3)に分散させ、分散液bを得る工程と、
分散液b、(2)、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法、
(a−2)B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物と、(5)と、溶媒zとの混合物を、加熱し溶液hを得る工程と、
溶液hを冷却し、分散液aを得る工程と、
分散液aからペロブスカイト化合物を含む(1)を分取する工程と、
(1)を(3)に分散させ、分散液bを得る工程と、
分散液b、(2)、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法、
(b−1)B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物と、(5)とを溶媒xに溶解させ、溶液gを得る工程と、
溶液gと、ペロブスカイト化合物の溶媒に対する溶解度が溶媒xよりも低い溶媒yとを混合し、分散液aを得る工程と、
分散液aからペロブスカイト化合物を含む(1)を分取する工程と、
(2)を(3)に分散させ分散液bを得る工程と、
分散液b、(1)、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法、並びに
(b−2)B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物と、(5)と、溶媒zとの混合物を、加熱し溶液hを得る工程と、
溶液hを冷却し、分散液aを得る工程と、
分散液aからペロブスカイト化合物を含む(1)を分取する工程と、
(2)を(3)に分散させ分散液bを得る工程と、
分散液b、(1)、及び(4)を混合する工程とを含む、組成物の製造方法、
が挙げられる。
<硬化物の製造方法>
上述の製造方法によって得られた組成物を用いて、硬化物を製造することができる。
本実施形態の硬化物の製造方法は、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(4’)を混合し、組成物を得る工程と、
組成物に含まれる重合性化合物を重合させ、重合体を含む組成物を得る工程と、
重合体を含む組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法であってもよい。
(4’)重合性化合物
本実施形態の硬化物の製造方法は、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法であってもよい。
(4’’)重合体
また、本実施形態の硬化物の製造方法は、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(4’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(2)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法であってもよい。
さらに、本実施形態の硬化物の製造方法は、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(4’’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(2)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法であってもよい。
(4’)、及び(4’’)は、上述の(4)に含まれる、それぞれ重合性化合物、及び重合体の説明と同様である。
組成物の製造方法と同様に、上述の硬化物の製造方法は(5)を混合する工程を含んでいてもよく、半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で、(5)を混合してもよい。
(1)として、ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子を採用する場合、(1)の分散性を高める観点から、(5)は、ペロブスカイト化合物の製造方法に含まれるいずれかの工程で混合されることが好ましい。
(1)がペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子であり、ペロブスカイト化合物の製造方法に含まれるいずれかの工程で(5)を混合する実施形態の硬化物の製造方法としては、例えば、
(a−2−1)B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物と、(5)と、溶媒zとの混合物を、加熱し溶液hを得る工程と、
溶液hを冷却し、分散液aを得る工程と、
分散液aからペロブスカイト化合物を含む(1)を分取する工程と、
(1)を(3)に分散させ、分散液bを得る工程と、
分散液b、(2)、及び(4’)を混合し、組成物を得る工程と、
組成物に含まれる重合性化合物を重合させ、重合体を含む組成物を得る工程と、
重合体を含む組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法、並びに
(a−2−2)B成分及びX成分を含む化合物と、A成分、又はA成分及びX成分を含む化合物と、(5)と、溶媒zとの混合物を、加熱し溶液hを得る工程と、
溶液hを冷却し、分散液aを得る工程と、
分散液aからペロブスカイト化合物を含む(1)を分取する工程と、
(1)を(3)に分散させ、分散液bを得る工程と、
分散液b、(2)、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法、
が挙げられる。
上述の製造方法において、(2)としてシラザンを採用する場合、本実施形態の硬化物の製造方法は、シラザンを含む混合液に改質処理を施す工程を含んでいてもよい。
改質処理を施すタイミングは特に制限されないが、本実施形態の硬化物の製造方法は、例えば、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物から(3)を除去する工程とを含んでいてもよい。
(3)を除去する工程は、組成物を室温で静置し、自然乾燥させる工程であってもよいし、組成物を、真空乾燥機を用いて減圧乾燥する、又は加熱する工程であってもよい。
(3)を除去する工程において、温度や時間は、(3)の種類によって適宜選択することができる。
例えば、0〜300℃で、1分間〜7日間、静置して乾燥させることで、(3)を除去することができる。
(4’)を用いる場合、重合性化合物を重合させる方法としては、ラジカル重合などの公知の重合反応を適宜用いることができる。
例えばラジカル重合の場合は、上述の、分散液を得る工程、混合液を得る工程、又は、組成物を得る工程のいずれかの工程において、ラジカル重合開始剤を添加し、重合性化合物を重合させる工程において、ラジカルを発生させることで、重合反応を進行させることができる。
ラジカル重合開始剤は特に制限は無いが、例えば、光ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
上記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。
(4’’)を用いる場合、重合体は、溶媒に溶解している重合体であってもよい。
上述の重合体が溶解している溶媒は、重合体(樹脂)を溶解しうる溶媒であれば特に限定されないが、上述の本発明に係る(1)を溶解し難いものが好ましい。
上述の重合体が溶解している溶媒としては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシドが挙げられる。
中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は極性が低く、本発明に係る(1)を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒がより好ましい。
<フィルムの製造方法>
上述の製造方法によって得られた組成物を用いて、フィルムを製造することができる。
本実施形態のフィルムの製造方法は、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(4’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(2)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物を基板に塗布し、塗布膜を得る工程と、
塗布膜に含まれる重合性化合物を重合させ、重合体を含む塗布膜を得る工程と、
前記重合体を含む塗布膜から(3)を除去する工程とを含む、フィルムの製造方法であってもよく、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(4’’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液、及び(2)を混合し、組成物を得る工程と、
前記組成物を基板に塗布し、塗布膜を得る工程と、
前記塗布膜から(3)を除去する工程とを含む、フィルムの製造方法であってもよい。
上述の製造方法に含まれるいずれかの工程において、(5)を添加してもよい。
また、半導体微粒子の製造方法に含まれるいずれかの工程で、(5)を混合し、(5)を含む粒子を、(1)として用いてもよい。
(1)として、ペロブスカイト化合物を含む半導体微粒子を採用する場合、(1)の分散性を高める観点から、(5)は、ペロブスカイト化合物の製造方法に含まれるいずれかの工程で混合されることが好ましい。
上述の製造方法において、(2)としてシラザンを採用する場合、本実施形態のフィルムの製造方法は、シラザンを含む混合液に改質処理を施す工程を含んでいてもよい。
改質処理を施すタイミングは特に制限されないが、本実施形態のフィルムの製造方法は、例えば、
(1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4’’)を混合し組成物を得る工程と、
前記組成物を基板に塗布し、塗布膜を得る工程と、
前記塗布膜から(3)を除去する工程とを含んでいてもよい。
本実施形態のフィルムの製造方法に含まれる、組成物を基板に塗布し、塗布膜を得る工程の具体的な手法としては、特に制限は無いが、グラビア塗布法、バー塗布法、印刷法、スプレー法、ドロップキャスト法、スピンコーティング法、ディップ法、ダイコート法などの、公知の塗布、塗工方法を用いることができる。
本実施形態のフィルムの製造方法に含まれる、(3)を除去する工程は、上述と同様である。
(4’)を用いる場合、重合性化合物を重合させる方法は、上述と同様である。
(4’’)を用いる場合、重合体は、溶媒に溶解している重合体であってもよく、好ましい溶媒は、上述と同様である。
フィルムは、前記フィルムの製造方法により、基板上に形成されたフィルムとして得ることができる。また、フィルムは基板から剥がして得ることができる。
<積層構造体の製造方法>
本実施形態の積層構造体の製造方法は、
上述のフィルムの製造方法により得られたフィルム上に、さらに、後述するその他のフィルムを形成する工程を有する。
その他のフィルムは、上述のフィルムの製造方法と同様に、塗布する工程により形成してもよいし、その他のフィルムを張り合わせる工程により形成してもよい。
張り合わせる工程では、任意の接着剤を用いることができる。
接着剤は、(1)、及び(2)の化合物を溶解しない物であれば特に制限は無く、公知の接着剤を用いることができる。
<発光装置の製造方法>
本実施形態の発光装置の製造方法としては、例えば、光源と、光源から後段の光路上に本発明の組成物、硬化物、フィルム、又は積層構造体を設置する工程とを含む製造方法が挙げられる。
<組成物>
本実施形態の組成物は、発光性を有する。「発光性」とは、光を発する性質を指す。発光性は、励起により発光する性質であることが好ましく、励起光による励起により発光する性質であることがより好ましい。励起光の波長は、例えば、200nm〜800nmであってもよく、250nm〜750nmであってもよく、300nm〜700nmであってもよい。
本実施形態の組成物は、上述の(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む。
本実施形態の組成物は、(5)を含んでいてもよい。
本実施形態の組成物は、上述の(1)〜(5)以外のその他の成分を有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、若干の不純物、並びに(1)として、ペロブスカイト化合物を採用する場合、ペロブスカイト化合物を構成する元素成分からなるアモルファス構造を有する化合物、重合開始剤が挙げられる。
その他の成分の含有割合は、組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
<硬化物>
上述の本願実施形態の製造方法により、例えば(1)、(2)、及び(4)を含み、硬化物の総質量に対する(1)、(2)、及び(4)の合計含有割合が90質量%以上である硬化物を得ることができる。
硬化物において、硬化物の総質量に対する(1)、(2)、及び(4)の合計含有割合は、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
硬化物は、(5)を含んでいてもよく、(1)、(2)、(4)、及び(5)を含み、硬化物の総質量に対する(1)、(2)、(4)、及び(5)の合計含有割合が90質量%以上である硬化物であってもよい。
硬化物において、硬化物の総質量に対する(1)、(2)、(4)、及び(5)の合計含有割合は、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
硬化物において、(1)は、(4)に分散していることが好ましい。
<フィルム>
本実施形態のフィルムは、(1)、(2)、及び(4)を含む組成物からなるフィルムであって、海島状相分離構造を有し、前記海島状相分離構造において(4)が海状の疎水性領域に、(1)及び(2)が島状の親水性領域に、各々存在し、前記島状の親水性領域が0.1μm以上100μm以下であるフィルムである。また、(1)が前述したペロブスカイト型結晶構造を有する化合物であることが好ましい。
上述の本願実施形態の製造方法により、例えば、(1)、(2)、及び(4)を含み、フィルムの総質量に対する(1)、(2)、及び(4)の合計含有割合が90質量%以上であるフィルムを得ることができる。
フィルムにおいて、フィルムの総質量に対する(1)、(2)、及び(4)の合計含有割合は、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
フィルムは、(5)を含んでいてもよく、(1)、(2)、(4)、及び(5)を含み、フィルムの総質量に対する(1)、(2)、(4)、及び(5)の合計含有割合が90質量%以上であるフィルムであってもよい。
フィルムにおいて、フィルムの総質量に対する(1)、(2)、(4)、及び(5)の合計含有割合は、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
フィルムにおいて、(1)は、(4)に分散していることが好ましい。
フィルムの形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。本明細書において「バー状の形状」とは、例えば、異方性を有する形状を意味する。異方性を有する形状としては、各辺の長さが異なる板状の形状が例示される。
フィルムの厚みは、0.01μm〜1000mmであってもよく、0.1μm〜10mmであってもよく、1μm〜1mmであってもよい。
本明細書において前記フィルムの厚みは、マイクロメータにより任意の3点において測定し、その平均値を算出することにより得ることができる。
フィルムは、単層であってもよく、複層であってもよい。複層の場合、各層は同一の種類の実施形態の組成物が用いられていてもよく、互いに異なる種類の実施形態の組成物が用いられていてもよい。
≪海島状相分離構造≫
本実施形態の製造方法によって得られる組成物、硬化物、又はフィルムは、海島状相分離構造を有することを特徴とする。
海島状相分離構造とは、互いに非相溶である海状の疎水性領域と、島状の親水性領域とを有する相分離構造である。
海状の疎水性領域は、(3)、及び(4)が存在する領域、又は(4)が存在する領域であり、島状の親水性領域は、(1)が(2)に内包されている粒子、又はその粒子の凝集体が存在する領域である(以下、島状相と呼ぶことがある。)。
このような構造を有することで、(2)が(1)を劣化させる原因物質である酸素や水分を吸着し、(1)が外部に存在する酸素や水分と十分に遮断され保護されるため、水蒸気に対する耐久性が向上すると考えられる。
例えば、組成物全体に対する、(1)及び(2)の合計の配合割合、又は(1)と、(2)との配合割合が前述した範囲内である組成物では、自然と(1)が(2)に内包されている粒子、又はその粒子の凝集体が生じる。
(1)の全数量に対する、(2)に内包されている(1)の個数の割合としては、30〜100%であることが好ましく、50〜100%であることがより好ましく、70〜100%であることがさらに好ましい。
(1)の全数量に対する、(2)に内包されている(1)の個数の割合は、例えば、硬化物、又はフィルムを、TEMを用いて観察する方法が挙げられる。硬化物、又はフィルムについて、縦500μm、横500μmの領域を、TEMを用いて観察し、観察した領域内で、(1)の全数量に対する、(2)に内包されている(1)の個数の割合を算出する方法が挙げられる。
海島状相分離構造、及び島状の親水性領域において(1)が(2)に内包されている形態を観察する方法としては、例えば、硬化物、又はフィルムをSEM、又はTEMなどを用いて観察する方法が挙げられる。さらに、SEM、又はTEMを用いたEDX測定によって、詳細な元素分布を解析することができる。
島状相の形状は球状、歪んだ球状、碁石状、又はラグビーボール状など、特に制限は無い。島状相の平均サイズに、特に制限は無いが、平均最大フェレー径が0.1〜100μmであり、0.1〜30μmが好ましく、0.1〜20μmがより好ましい。島状相の平均最大フェレー径が0.1μm以上であることによって、外部からの水分を有効に遮断することができ、島状相内部に存在する(1)を十分保護することができる。可視光透過率を維持する観点で、島状相の平均最大フェレー径は、100μm以下であることが好ましい。平均最大フェレー径を算出する方法としては、例えば、TEMを用いて島状相を20個以上観察し、それぞれの島状相の最大フェレー径の平均値を取る方法が挙げられる。
具体的には、TEMを用いて島状相を20個観察し、それぞれの島状相の最大フェレー径の平均値を取る方法が例として挙げられる。
≪半導体微粒子の分散性≫
組成物、硬化物、又はフィルムの発光特性を向上させる観点から、(1)は高い分散性を有することが好ましい。(1)の分散性を評価する手法としては、TEMによる観察、X線小角散乱法(以下、SAXSともいう。)、発光波長PLtopとバンド端(もしくは、バンドギャップともいう。)Egのエネルギー値の差を用いる方法などが挙げられる。
≪発光波長PLtopとバンド端Egのエネルギー値の差を用いた分散性D≫
既知文献(参考文献:Nano Letters 2015,15,頁3692−3696)で知られているように、(1)の平均粒径が大きくなると、バンド端Egがレッドシフトを起こす。平均粒径の小さな(1)が高分散で存在する場合は、発光波長PLtopとバンド端Egのエネルギー値の差は小さい。しかし、(1)の分散性が悪く、(1)が凝集して、平均粒径の大きな粒子が生成すると、バンド端Egのレッドシフト化が起こり、一方で発光波長PLtopには大きな変化が生じないため、発光波長PLtopとバンド端Egのエネルギー値の差は大きくなる。
したがって、下記式(E1)により、発光波長PLtopとバンド端Egのエネルギー値の差Dを算出して、その値の大きさから、(1)の分散性を評価することができる。
D=PLtop(eV)−Eg(eV) ・・・ 式(E1)
平均粒径の小さな(1)が高分散で存在する観点から、Dは0.20以下であることが好ましく、0.15以下であることがより好ましく、0.12以下であることがさらに好ましく、0.10以下であることが特に好ましい。
本発明の別の側面としては、平均粒径の小さな(1)が高分散で存在する観点から、Dは0.0001以上0.20以下であることが好ましく、0.0002以上0.15以下であることがより好ましく、0.0005以上0.12以下であることがさらに好ましく、0.001以上0.10以下であることが特に好ましい。
≪発光波長PLtop≫
発光波長PLtopは、発光スペクトルにおいて、発光が最大となる波長をエネルギー値(eV)に変換した値を用いることができる。波長λ(nm)をエネルギー値E(eV)に換算する式としては、一般的に下記式(E2)が知られており、下記式(E2)を用いて算出できる。
E(eV)=hc/λ=1240/λ(nm) ・・・ 式(E2)
(E:エネルギー値(eV)、h:プランク定数、c:光速、λ:波長(nm))
≪バンド端Eg≫
バンド端Egは、紫外可視吸収スペクトルを測定し、透過率データから算出した光吸収係数αを用いて算出する、いわゆるTaus Plot法によって求められる。下記式(E3)を用いて、αhνの平方根をhνに対してプロットすれば、Egが求まる。
αhν∝(hν−Eg) ・・・ 式(E3)
(α:光吸収係数、h:プランク定数、ν:振動数、Eg:バンド端(eV))
≪半導体微粒子の濃度測定≫
分散液に含まれる(1)の量は、誘導結合プラズマ質量分析計ICP−MS(例えば、PerkinElmer社製、ELAN DRCII)、及びイオンクロマトグラフ(例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、Integrion)を用いて測定する。
(1)を、N,N−ジメチルホルムアミド等の(1)の溶解度が高い良溶媒を用いて溶解した後に測定を行う。
≪発光スペクトルの測定≫
本実施形態の硬化物の発光スペクトルは、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス株式会社製、C9920−02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。
≪量子収率の測定≫
本実施形態の硬化物の量子収率は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス株式会社製、C9920−02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。
≪紫外可視吸収スペクトルの測定≫
本実施形態の硬化物の紫外可視吸収スペクトルは、紫外可視近赤外分光光度計(例えば、日本分光株式会社製、V−670)を用いて、室温、大気下で測定する。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムを、厚み100μm、1cm×1cmとして、組成物、硬化物、及びフィルムに含まれる(1)の濃度が1000μg/mL程度となるように調整し、60〜65℃の温度、80〜90%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に置き、水蒸気に対する耐久性試験を行う。試験前後に量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(X’日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価することができる。
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記の測定方法により測定された3日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、0.4以上であってもよく、0.6以上であってもよく、0.7以上であってもよい。
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記の測定方法により測定された3日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、1.0以下であってもよい。
本発明の別の側面としては、本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記測定方法により測定された3日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、0.4以上1.0以下であることが好ましく、0.6以上1.0以下であることがより好ましく、0.7以上1.0以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記の測定方法により測定された5日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、0.3以上であってもよく、0.4以上であってもよく、0.5以上であってもよい。
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記の測定方法により測定された5日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、1.0以下であってもよい。
本発明の別の側面としては、本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記測定方法により測定された5日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、0.3以上1.0以下であることが好ましく、0.4以上1.0以下であることがより好ましく、0.5以上1.0以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記の測定方法により測定された7日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、0.3以上であってもよく、0.4以上であってもよく、0.5以上であってもよい。
本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記の測定方法により測定された7日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、1.0以下であってもよい。
本発明の別の側面としては、本実施形態の組成物、硬化物、及びフィルムは、上記測定方法により測定された7日間の水蒸気に対する耐久性試験における、水蒸気に対する耐久性が、0.3以上1.0以下であることが好ましく、0.4以上1.0以下であることがより好ましく、0.5以上1.0以下であることがさらに好ましい。
<積層構造体>
本発明に係る積層構造体は、複数の層を有し、少なくとも一層が、上述のフィルムである。
積層構造体が有する複数の層のうち、上述のフィルム以外の層としては、基板、バリア層、光散乱層等の任意の層が挙げられる。
積層されるフィルムの形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。
(基板)
本発明に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、基板が挙げられる。
基板は、特に制限はないが、フィルムであってもよく、発光した光を取り出す観点から、透明なものが好ましい。基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマーや、ガラスなどの公知の基板を用いることができる。
例えば、積層構造体において、上述のフィルムを、基板上に設けていてもよい。
図1は、本実施形態の積層構造体の構成を模式的に示す断面図である。第1の積層構造体1aは、第1の基板20及び第2の基板21の間に、本実施形態のフィルム10が設けられている。フィルム10は、封止層22によって封止されている。
本発明の一つの側面は、第1の基板20と、第2の基板21と、第1の基板20と第2の基板21との間に位置する本実施形態に係るフィルム10と、封止層22と、を有する積層構造体であって、前記封止層が、前記フィルム10の前記第1の基板20、及び第2の基板21と接していない面上に配置されることを特徴とする積層構造体1aである。
(バリア層)
本発明に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、バリア層が挙げられる。外気の水蒸気、及び大気中の空気から前述の組成物、硬化物、又はフィルムを保護する観点から、バリア層を含んでいても良い。
バリア層は、特に制限は無いが、発光した光を取り出す観点から、透明なものが好ましい。バリア層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマーや、ガラス膜などの公知のバリア層を用いることができる。
(光散乱層)
本発明に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、光散乱層が挙げられる。入射した光を有効に利用する観点から、光散乱層を含んでいてもよい。
光散乱層は、特に制限は無いが、発光した光を取り出す観点から、透明なものが好ましい。光散乱層としては、シリカ粒子などの光散乱粒子や、増幅拡散フィルムなどの公知の光散乱層を用いることができる。
<発光装置>
本発明に係る発光装置は、本発明の実施形態の組成物又は前記積層構造体と、光源とを合せることで得ることができる。発光装置は、光源から発光した光を、後段に設置した組成物又は積層構造体に照射することで、組成物又は積層構造体を発光させ、光を取り出す装置である。前記発光装置における積層構造体が有する複数の層のうち、上述のフィルム、基板、バリア層、光散乱層以外の層としては、光反射部材、輝度強化部、プリズムシート、導光板、要素間の媒体材料層等の任意の層が挙げられる。
本発明の一つの側面は、プリズムシート50と、導光板60と、前記第一の積層構造体1aと、光源30と、がこの順に積層された発光装置2である。
(光源)
本発明に係る発光装置を構成する光源は、特に制限は無いが、前述の組成物、硬化物、フィルム、又は積層構造体中の半導体微粒子を発光させるという観点から、600nm以下の発光波長を有する光源が好ましい。光源としては、例えば、青色発光ダイオードなどの発光ダイオード(LED)、レーザー、ELなどの公知の光源を用いることができる。
(光反射部材)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、光反射部材が挙げられる。光源の光を前記の組成物、硬化物、フィルム、又は積層構造体に向かって照射する観点から、光反射部材を含んでいても良い。光反射部材は、特に制限は無いが、反射フィルムであっても良い。
反射フィルムとしては、例えば、反射鏡、反射粒子のフィルム、反射金属フィルムや反射体などの公知の反射フィルムを用いることができる。
(輝度強化部)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、輝度強化部が挙げられる。光の一部分を、光が伝送された方向に向かって反射して戻す観点から、輝度強化部を含んでいても良い。
(プリズムシート)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、プリズムシートが挙げられる。プリズムシートは、代表的には、基材部とプリズム部とを有する。なお、基材部は、隣接する部材に応じて省略してもよい。プリズムシートは、任意の適切な接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層)を介して隣接する部材に貼り合わせることができる。プリズムシートは、視認側とは反対側(背面側)に凸となる複数の単位プリズムが並列されて構成されている。プリズムシートの凸部を背面側に向けて配置することにより、プリズムシートを透過する光が集光されやすくなる。また、プリズムシートの凸部を背面側に向けて配置すれば、凸部を視認側に向けて配置する場合と比較して、プリズムシートに入射せずに反射する光が少なく、輝度の高いディスプレイを得ることができる。
(導光板)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、導光板が挙げられる。導光板としては、例えば、横方向からの光を厚さ方向に偏向可能となるよう、背面側にレンズパターンが形成された導光板、背面側及び/又は視認側にプリズム形状等が形成された導光板などの任意の適切な導光板が用いることができる。
(要素間の媒体材料層)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、隣接する要素(層)間の光路上に1つ以上の媒体材料からなる層(要素間の媒体材料層)が挙げられる。
要素間の媒体材料層に含まれる1つ以上の媒体には、特に制限は無いが、真空、空気、ガス、光学材料、接着剤、光学接着剤、ガラス、ポリマー、固体、液体、ゲル、硬化材料、光学結合材料、屈折率整合又は屈折率不整合材料、屈折率勾配材料、クラッディング又は抗クラッディング材料、スペーサー、シリカゲル、輝度強化材料、散乱又は拡散材料、反射又は抗反射材料、波長選択性材料、波長選択性抗反射材料、色フィルター、又は前記技術分野で既知の好適な媒体、が含まれる。
本発明に係る発光装置の具体例としては、例えば、ELディスプレイや液晶ディスプレイ用の波長変換材料を備えたものが挙げられる。
具体的には、
(e1)本発明の組成物をガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、
(e2)本発明の組成物をシート化し、これを2枚のバリアフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、
(e3)本発明の組成物を、樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び
(e4)本発明の組成物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト
が挙げられる。
また、本発明に係る発光装置の具体例としては、本発明の実施形態の組成物を成形し、光源である青色発光ダイオードの後段に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発する照明が挙げられる。
<ディスプレイ>
図2に示すように、本実施形態のディスプレイ3は、液晶パネル40と、前述の発光装置2とを視認側からこの順に備える。発光装置2は、第2の積層構造体1bと光源30とを備える。第2の積層構造体1bは、前述の第1の積層構造体1aが、プリズムシート50と、導光板60と、をさらに備えたものである。ディスプレイは、任意の適切なその他の部材をさらに備えていてもよい。
本発明の一つの側面は、液晶パネル40と、プリズムシート50と、導光板60と、前記第一の積層構造体1aと、光源30と、がこの順に積層された液晶ディスプレイ3である。
(液晶パネル)
上記液晶パネルは、代表的には、液晶セルと、前記液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、前記液晶セルの背面側に配置された背面側偏光板とを備える。視認側偏光板及び背面側偏光板は、それぞれの吸収軸が実質的に直交又は平行となるようにして配置され得る。
(液晶セル)
液晶セルは、一対の基板と、前記基板間に挟持された表示媒体としての液晶層とを有する。一般的な構成においては、一方の基板に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板の間隔(セルギャップ)は、スペーサー等によって制御できる。上記基板の液晶層と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。
(偏光板)
偏光板は、代表的には、偏光子と、偏光子の両側に配置された保護層とを有する。偏光子は、代表的には、吸収型偏光子である。
上記偏光子としては、任意の適切な偏光子が用いられる。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く、特に好ましい。
本発明の組成物の用途としては、例えば、発光ダイオード(LED)用の波長変換材料が挙げられる。
<LED>
本発明の組成物は、例えば、LEDの発光層の材料として用いることができる。
本発明の組成物を含むLEDとしては、例えば、本発明の組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面にp型輸送層で積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の組成物に含まれる(1)及び(2)の粒子中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
<太陽電池>
本発明の組成物は、太陽電池の活性層に含まれる電子輸送性材料として利用することができる。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本発明の組成物を含む活性層、2,2’,7,7’−tetrakis(N,N’−di−p−methoxyphenylamine)−9,9’−spirobifluorene(Spiro−MeOTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
活性層に含まれる、本発明の組成物は、電荷分離及び電子輸送の機能を有する。
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
≪ペロブスカイト化合物のX線回折パターンの測定≫
実施例及び比較例で得られた沈殿物のX線回折パターンの測定は、X線回折装置(以下、XRDともいう。)(PANalytical社製、X’Prt PRO)を用いて行った。得られた沈殿物を専用の基板に充填し、Cu−Kα線源を用いて、回折角2θ=10°〜90°の範囲にて測定を行うことで、X線回折パターンを得た。X線回折パターン総合解析ソフトウェアJADE5を用い、X線回折図形のピークを解析した。
≪半導体微粒子の濃度測定≫
実施例及び比較例で得られた分散液における半導体微粒子の濃度は、それぞれ、半導体微粒子を再分散させることで得られた半導体微粒子及び溶媒を含む分散液に、N,N−ジメチルホルムアミドを添加することで半導体微粒子を溶解させた後、ICP−MS(PerkinElmer社製、ELAN DRCII)、及びイオンクロマトグラフ(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、Integrion)を用いて測定した。
≪分散性Dの評価≫
実施例及び比較例で得られた硬化物の発光スペクトル、及び紫外可視吸収スペクトルを測定し、それぞれ発光波長PLtop、バンド端Egを算出して、式(E1)を用いて半導体微粒子の分散性Dを評価した。発光スペクトルは絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製、C9920−02)を用い、励起光450nm、室温、大気下で測定した。紫外可視吸収スペクトルは紫外可視近赤外分光光度計(日本分光株式会社製、V−670)を用いて、室温、大気下で測定した。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
実施例1、2で得られた硬化物を、65℃の温度、95%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に7日間置き、水蒸気に対する耐久性試験を行った。7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価した。
実施例3〜6で得られた硬化物を、60℃の温度、80%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に7日間置き、水蒸気に対する耐久性試験を行った。7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価した。
実施例7〜9で得られた硬化物を、60℃の温度、80%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に3日間置き、水蒸気に対する耐久性試験を行った。3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価した。
実施例10、11で得られた硬化物を、60℃の温度、80%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に5日間置き、水蒸気に対する耐久性試験を行った。5日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(5日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価した。
比較例1、2で得られた硬化物を、65℃の温度、95%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に7日間置き、水蒸気に対する耐久性試験を行った。7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価した。
比較例3で得られた硬化物を、60℃の温度、80%湿度で一定にした恒温恒湿槽中に3日間置き、水蒸気に対する耐久性試験を行った。3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率を測定し、水蒸気に対する耐久性の指標として、(3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値を用いて評価した。
≪量子収率の測定≫
実施例及び比較例で得られた硬化物の量子収率は、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製、C9920−02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定した。
≪TEMによる観察≫
実施例及び比較例で得られた分散液における半導体微粒子は、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEM−2200FS)を用いて観察した。観察用の試料は、支持膜付きグリッドに分散液を滴下して乾燥させた後、加速電圧を200kVとして観察を行った。半導体微粒子の平均粒径は、20個の半導体微粒子の最大フェレー径の平均値とした。
実施例及び比較例で得られた硬化物は透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEM−2200FS)を用いて観察した。観察用の試料は、室温にてエポキシ樹脂で包埋したものをアイソメットで切り出し、ミクロトームで薄片することで作製した。試料切片は支持膜付きグリッドに採取後、加速電圧を200kVとして観察を行った。
島状相が観察された硬化物において、平均最大フェレー径は、20個の島状相の最大フェレー径の平均値とした。
(組成物の合成)
[実施例1]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.276gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛分散液を調製した。
臭化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は11nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液1を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液1中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱して、重合体が溶解した溶液を得た。
上述のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液1と、オルガノポリシラザン(Durazane 1500 Slow Cure、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)とを混合した後、ペロブスカイト化合物、オルガノポリシラザン、及び溶媒を含む混合液1 0.3gと、上述の重合体が溶解した溶液1.83gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物1を得た。組成物1において、モル比はSi/Pb=76.0であった。
さらに、上述の組成物1 1.13gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物1(フィルム1)を得た。硬化物1(フィルム1)の膜厚は110μmであった。硬化物1(フィルム1)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物1(フィルム1)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、523.0nmであった。エネルギー値に換算すると、2.37eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物1(フィルム1)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.31eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物1(フィルム1)の分散性Dは、0.06eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物1(フィルム1)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.80(80%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物1(フィルム1)をTEMで観察した。観察で得られた画像を図3に示す。海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は500nmであった。
[実施例2]
InP/ZnS(ZnSで被覆されたInPを意味する)コアシェル型半導体微粒子の分散液2(SIGMA−ALDRICH社製、製品番号776750)を用意した。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液2中のInP/ZnSの濃度は、4200ppm(μg/g)であった。
TEMで観察した半導体微粒子の平均最大フェレー径(平均粒径)は8nmであった。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱して、重合体が溶解した溶液を得た。
上述のInP/ZnSコアシェル型半導体微粒子、及び溶媒を含む分散液2 0.45gと、上述の重合体が溶解した溶液0.98gとを混合した後、さらにオルガノポリシラザン(Durazane 1500 Slow Cure、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)を混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物2を得た。組成物2において、モル比はSi/P=110であった。
さらに、上述の組成物2をフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、InP/ZnSコアシェル型半導体微粒子の濃度が10000μg/mLの硬化物2(フィルム2)を得た。硬化物2(フィルム2)の膜厚は90μmであった。硬化物2(フィルム2)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物2(フィルム2)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、537.9nmであった。エネルギー値に換算すると、2.31eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物2(フィルム2)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視赤外分光硬度計を用いて測定したところ、バンド端Egは2.29eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物2(フィルム2)の分散性Dは、0.02eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物2(フィルム2)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.59(59%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物2(フィルム2)をTEMで観察した。観察で得られた画像を図4に示す。海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、InP/ZnSコアシェル型半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は800nmであった。
実施例1及び2の結果を表1に示す。
[実施例3]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.276gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛分散液を調製した。
臭化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は11nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液3を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液3中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、上述のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液3と、オルガノポリシラザン(Durazane 1500 Rapid Cure、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)とを混合した。混合液において、モル比はSi/Pb=20.0であった。上述の混合液を25℃、80%の湿度条件で、スターラーで攪拌しながら、1日間改質処理し、混合液3を得た。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱し、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、オルガノポリシラザン改質体、及び溶媒を含む混合液3 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物3を得た。
さらに、上述の組成物3 1.13gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物3(フィルム3)を得た。硬化物3(フィルム3)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物3(フィルム3)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、523.2nmであった。エネルギー値に換算すると、2.37eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物3(フィルム3)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.31eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物3(フィルム3)の分散性Dは、0.06eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物3(フィルム3)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.79(79%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物3(フィルム3)をTEMで観察した。観察で得られた画像を図5に示す。海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は500nmであった。
[実施例4]
混合液におけるモル比をSi/Pb=66.8とした以外は、上記実施例3と同様の方法で1cm×1cmのサイズの硬化物4(フィルム4)を得た。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物4(フィルム4)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、524.5nmであった。エネルギー値に換算すると、2.36eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物4(フィルム4)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.35eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物4(フィルム4)の分散性Dは、0.01eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物4(フィルム4)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.78(78%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物4(フィルム4)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は600nmであった。
[実施例5]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.276gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛分散液を調製した。
臭化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は11nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液5を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液5中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、上述のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液5と、オルガノポリシラザン(Durazane 1500 Slow Cure、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)とを混合した。混合液において、モル比はSi/Pb=76.0であった。上述の混合液を25℃、80%の湿度条件で、スターラーで攪拌しながら、1日間改質処理し、混合液5を得た。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAとトルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱し、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、オルガノポリシラザン改質体、及び溶媒を含む混合液5 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物5を得た。
さらに、上述の組成物5 1.13gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物5(フィルム5)を得た。硬化物5(フィルム5)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物5(フィルム5)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、522.0nmであった。エネルギー値に換算すると、2.38eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物5(フィルム5)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.33eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物5(フィルム5)の分散性Dは、0.05eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物5(フィルム5)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.87(87%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物5(フィルム5)をTEMで観察した。観察で得られた画像を図6に示す。海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は1100nmであった。
[実施例6]
混合液におけるモル比をSi/Pb=228とした以外は、上記実施例5と同様の方法で1cm×1cmのサイズの硬化物6(フィルム6)を得た。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物6(フィルム6)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、522.7nmであった。エネルギー値に換算すると、2.37eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物6(フィルム6)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.36eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物6(フィルム6)の分散性Dは、0.01eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物6(フィルム6)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.93(93%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物6(フィルム6)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は1200nmであった。
実施例3〜6の結果を表2に示す。
[実施例7]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.110gと、ヨウ化鉛0.208gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛‐ヨウ化鉛分散液を調製した。
臭化鉛‐ヨウ化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は19nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液7を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液7中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、上述のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液7と、オルガノポリシラザン(Durazane 1500 Rapid Cure、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)とを混合した。混合液において、モル比はSi/Pb=10.6であった。上述の混合液を25℃、80%の湿度条件で、スターラーで攪拌しながら、1日間改質処理し、混合液7を得た。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱し、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、オルガノポリシラザン改質体、及び溶媒を含む混合液7 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物7を得た。
さらに、上述の組成物7 1.13gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物7(フィルム7)を得た。硬化物7(フィルム7)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物7(フィルム7)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、632.1nmであった。エネルギー値に換算すると、1.96eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物7(フィルム7)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、1.93eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物7(フィルム7)の分散性Dは、0.03eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物7(フィルム7)の量子収率を測定したところ、(3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.62(62%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物7(フィルム7)をTEMで観察した。観察で得られた画像を図7に示す。海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は800nmであった。
[実施例8]
混合液におけるモル比をSi/Pb=31.8とした以外は、上記実施例7と同様の方法で1cm×1cmのサイズの硬化物8(フィルム8)を得た。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物8(フィルム8)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、617.8nmであった。エネルギー値に換算すると、2.00eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物8(フィルム8)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、1.98eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物8(フィルム8)の分散性Dは、0.02eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物8(フィルム8)の量子収率を測定したところ、(3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.77(77%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物8(フィルム8)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は500nmであった。
[実施例9]
混合液におけるモル比をSi/Pb=53.0とした以外は、上記実施例7と同様の方法で1cm×1cmのサイズの硬化物9(フィルム9)を得た。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物9(フィルム9)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、611.3nmであった。エネルギー値に換算すると、2.03eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物9(フィルム9)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.00eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物9(フィルム9)の分散性Dは、0.03eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物9(フィルム9)の量子収率を測定したところ、(3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.86(86%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物9(フィルム9)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は700nmであった。
実施例7〜9の結果を表3に示す。
[実施例10]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.276gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛分散液を調製した。
臭化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は11nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液10を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液10中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、上述のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液10と、オクタメチルシクロテトラシラザン(東京化成工業株式会社製)とを混合した。混合液において、モル比はSi/Pb=91.4であった。上述の混合液を25℃、80%の湿度条件で、スターラーで攪拌しながら、1日間改質処理し、混合液10を得た。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAとトルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱し、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、オクタメチルシクロテトラシラザン改質体、及び溶媒を含む混合液10 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物10を得た。
さらに、上述の組成物10 1.13gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物10(フィルム10)を得た。硬化物10(フィルム10)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物10(フィルム10)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、521.7nmであった。エネルギー値に換算すると、2.38eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物10(フィルム10)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.29eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物10(フィルム10)の分散性Dは、0.09eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物10(フィルム10)の量子収率を測定したところ、(5日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.67(67%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物10(フィルム10)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は1500nmであった。
[実施例11]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.276gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛分散液を調製した。
臭化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は11nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液11を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液11中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、上述のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液11と、パーヒドロポリシラザン(AZNN−120−20、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)とを混合した。混合液において、モル比はSi/Pb=10.4であった。上述の混合液を25℃、80%の湿度条件で、スターラーで攪拌しながら、1日間改質処理し、混合液11を得た。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱し、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、パーヒドロポリシラザン改質体、及び溶媒を含む混合液11 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物11を得た。
さらに、上述の組成物11 1.13gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物11(フィルム11)を得た。硬化物11(フィルム11)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物11(フィルム11)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、522.5nmであった。エネルギー値に換算すると、2.37eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物11(フィルム11)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.34eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物11(フィルム11)の分散性Dは、0.03eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物11(フィルム11)の量子収率を測定したところ、(5日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.70(70%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物11(フィルム11)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造を形成していることがわかった。TEMを用いたEDX測定を行ったところ、島状相はポリシラザン、海状相はPMMAであった。さらに、ペロブスカイト化合物の半導体微粒子は島状相内に存在していた。島状相の平均最大フェレー径は1000nmであった。
実施例10及び11の結果を表4に示す。
[比較例1]
InP/ZnSコアシェル型半導体微粒子の分散液2(SIGMA−ALDRICH社製、製品番号776750)を用意した。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱して、重合体が溶解した溶液を得た。
上述のInP/ZnSコアシェル型半導体微粒子、及び溶媒を含む分散液2 1.3gを40℃に調整し、攪拌した状態で、パーヒドロポリシラザン(AZNN−120−20、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)39μLを添加し、その後、40℃で1時間攪拌した。得られた混合液12を減圧下で乾燥させ、パーヒドロポリシラザンを含む半導体微粒子を得た。
InP/ZnSの重量含有率が1%となるように、上記のパーヒドロポリシラザンを含む半導体微粒子と、上述の重合体が溶解した溶液とを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物12を得た。
さらに、組成物12 0.98gをフラットシャーレ(φ32mm)に滴下し、60℃で12時間静置し、トルエンを蒸発させ、硬化物12(フィルム12)を得た。硬化物12(フィルム12)の膜厚は100μmであった。硬化物12(フィルム12)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物12(フィルム12)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、537.9nmであった。エネルギー値に換算すると、2.31eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物12(フィルム12)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.23eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物12(フィルム12)の分散性Dは、0.08eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物12(フィルム12)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.53(53%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物12(フィルム12)をTEMで観察したところ、InP/ZnSコアシェル型半導体微粒子がコア、パーヒドロポリシラザンがシェルとなるように、一つ一つのInP/ZnSコアシェル型半導体微粒子の周囲数nmにパーヒドロポリシラザンが存在していたが、島状相がポリシラザン、海状相がPMMAであるような、海島状相分離構造は形成されていなかった。
[比較例2]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.276gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛分散液を調製した。
臭化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は11nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液13を得た。
ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液13中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱して、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液13 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物13を得た。
さらに、上述の組成物13全量をアルミ製のカップ(φ4.5cm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物13(フィルム13)を得た。硬化物13(フィルム13)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物13(フィルム13)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、519.0nmであった。エネルギー値に換算すると、2.38eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物13(フィルム13)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、2.22eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物13(フィルム13)の分散性Dは、0.16eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物13(フィルム13)の量子収率を測定したところ、(7日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.00(0%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物13(フィルム13)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造は形成されていなかった。
[比較例3]
炭酸セシウム0.814gと、1−オクタデセン40mLと、オレイン酸2.5mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら150℃で1時間加熱して炭酸セシウム溶液を調製した。
臭化鉛0.110gと、ヨウ化鉛0.208gと、1−オクタデセン20mLとを混合した。マグネチックスターラーで攪拌して、窒素を流しながら120℃で1時間加熱した後、オレイン酸2mL、及びオレイルアミン2mLを添加して臭化鉛‐ヨウ化鉛分散液を調製した。
臭化鉛‐ヨウ化鉛分散液を160℃に昇温した後、上述の炭酸セシウム溶液を1.6mL添加した。添加後、反応容器を氷水に漬けることで、室温まで降温し、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を得た。
次いで、ペロブスカイト化合物が沈殿した分散液を10000rpmで5分間、遠心分離し、デカンテーションにより沈殿物を分取することで、ペロブスカイト化合物を得た。
ペロブスカイト化合物のX線回折パターンをXRDで測定したところ、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)に由来のピークを有しており、3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
TEMで観察したペロブスカイト化合物の平均最大フェレー径(平均粒径)は19nmであった。
ペロブスカイト化合物をトルエン5mLに分散させた後、分散液500μLを分取して、トルエン4.5mLに再分散させることで、ペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液14を得た。ICP−MS、及びイオンクロマトグラフによって測定した分散液14中のペロブスカイト化合物の濃度は、1500ppm(μg/g)であった。
次いで、メタクリル樹脂(PMMA、住友化学社製、スミペックス・メタクリル樹脂、MH、分子量約12万、比重1.2g/ml)が16.5質量%となるように、PMMAと、トルエンとを混合した後、60℃で3時間加熱して、重合体が溶解した溶液を得た。
上記のペロブスカイト化合物、及び溶媒を含む分散液14 0.15gと、上述の重合体が溶解した溶液0.913gとを混合し、(1)、(2)、(3)、及び(4)を含む組成物14を得た。
さらに、上述の組成物14全量をアルミ製のカップ(φ4.5cm)に滴下し、室温で12時間静置し、トルエンを自然乾燥で蒸発させ、ペロブスカイト化合物の濃度が1000μg/mLの硬化物14(フィルム14)を得た。硬化物14(フィルム14)は1cm×1cmのサイズに切断した。
≪発光波長PLtopの測定≫
硬化物14(フィルム14)の発光スペクトルを、絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、発光波長PLtopは、626.2nmであった。エネルギー値に換算すると、1.98eVであった。
≪バンド端Egの測定≫
硬化物14(フィルム14)の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定したところ、バンド端Egは、1.77eVであった。
≪分散性Dの評価≫
硬化物14(フィルム14)の分散性Dは、0.21eVであった。
≪水蒸気に対する耐久性の評価≫
硬化物14(フィルム14)の量子収率を測定したところ、(3日間の水蒸気に対する耐久性試験後の量子収率)/(水蒸気に対する耐久性試験前の量子収率)の値は0.04(4%)であった。
≪TEM観察≫
硬化物14(フィルム14)をTEMで観察したところ、海島状相分離構造は形成されていなかった。
比較例1〜3の結果を表5に示す。
実施例では、本願実施形態によって得られる組成物を用いることで、予め(1)と(2)とを混合し反応させる工程と、得られた反応生成物を乾燥させることによって(2)で覆われた(1)を得る工程を行うことなく、水蒸気に対する耐久性を有する硬化物を製造することができた。
[参考例1]
実施例1〜11に記載の硬化物1〜11を、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例2]
実施例1〜11に記載の硬化物1〜11をシート化することで樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例3]
実施例1〜11に記載の硬化物1〜11を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例4]
実施例1〜11に記載の組成物1〜11とレジストを混合した後に、溶媒を除去することで波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例5]
実施例1〜11に記載の組成物1〜11をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
[参考例6]
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1〜11に記載の組成物1〜11を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’−tetrakis−(N,N’−di−p−methoxyphenylamine)−9,9’−spirobifluorene(Spiro−OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
[参考例7]
実施例1〜11に記載の組成物1〜11と樹脂を混合した後に、溶媒を除去して成形することで本発明の組成物を含む樹脂組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから前記樹脂成形体に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
[参考例8]
実施例1〜11に記載の硬化物1〜11を青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから前記樹脂成形体に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
本発明によれば、水蒸気に対する耐久性を有する組成物、硬化物、及びフィルムを、簡便な工程で製造する方法、及び前記製造方法により製造された組成物を提供することが可能となる。
したがって、本発明の組成物を含む積層構造体、及び前記組成物を用いたディスプレイは発光用途において好適に使用することができる。
1a,1b…積層構造体、10…フィルム、20,21…基板、22…封止材、2…発光装置、3…ディスプレイ、30…光源、40…液晶パネル、50…プリズムシート、60…導光板

Claims (9)

  1. (1)、(2)、及び(4)を含む組成物からなるフィルムであって、
    海島状相分離構造を有し、
    前記海島状相分離構造において(4)が海状の疎水性領域に、(1)及び(2)が島状の親水性領域に、各々存在し、
    前記島状の親水性領域が0.1μm以上100μm以下であるフィルム。
    (1)発光性を有する半導体微粒子
    (2)シラザン、又はその改質体
    (4)重合性化合物、又は重合体
  2. (1)がA、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である、請求項1に記載のフィルム。
    (Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
    Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、ハロゲン化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
    Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。)
  3. 発光波長PLtopとバンド端Egのエネルギー値の差Dが0.2以下である、請求項1又は2に記載のフィルム。
  4. (3)の存在下、(1)、(2)、及び(4)を混合する工程を含む、組成物の製造方法。
    (1)発光性を有する半導体微粒子
    (2)シラザン、又はその改質体
    (3)溶媒
    (4)重合性化合物、又は重合体
  5. (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
    前記分散液、(2)、及び(4)を混合する工程とを含む、請求項4に記載の組成物の製造方法。
  6. (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
    前記分散液、及び(2)を混合し、混合液を得る工程と、
    前記混合液、及び(4)を混合する工程とを含む、請求項5に記載の組成物の製造方法。
  7. (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
    前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
    前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
    前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4)を混合する工程とを含む、請求項5に記載の組成物の製造方法。
    (2’)シラザン
  8. (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
    前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
    前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
    前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
    前記組成物から(3)を除去する工程とを含む、硬化物の製造方法。
    (1)発光性を有する半導体微粒子
    (2’)シラザン
    (3)溶媒
    (4’’)重合体
  9. (1)を(3)に分散させ分散液を得る工程と、
    前記分散液、及び(2’)を混合し、混合液を得る工程と、
    前記混合液に、改質処理を施し、シラザン改質体を含む混合液を得る工程と、
    前記シラザン改質体を含む混合液、及び(4’’)を混合し、組成物を得る工程と、
    前記組成物を基板に塗布し、塗布膜を得る工程と、
    前記塗布膜から(3)を除去する工程とを含む、フィルムの製造方法。
    (1)発光性を有する半導体微粒子
    (2’)シラザン
    (3)溶媒
    (4’’)重合体
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