KR20180072681A - 용액-처리가능 hri 무기/유기 혼성 광학 필름 - Google Patents

용액-처리가능 hri 무기/유기 혼성 광학 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 청구항에서 정의되는 바와 같은 티타네이트 나노입자 (1), 계면활성제 (2) 및 중합체성 매트릭스 (3)를 포함하는 신규 혼성 재료 (30)를 제공한다. 상기 혼성 재료는 우수한 광학 및 열적 특성을 가지고 있으며, 박막의 형태, 캡슐화제의 형태 또는 마이크로 렌즈의 형태일 수 있다. 본 발명은 또한 그와 같은 혼성 재료를 포함하는 중간 물품 및 디바이스, 그리고 그와 같은 혼성 재료를 수득하기 위한 개시 재료를 제공한다. 본 발명은 또한 상기 개시 재료, 상기 혼성 재료, 상기 중간 물품의 제조 방법, 상기 개시 재료, 상기 혼성 재료 및 상기 중간 물품의 용도를 제공한다.

Description

용액-처리가능 HRI 무기/유기 혼성 광학 필름
본 발명은 특히 박막 또는 마이크로 렌즈 또는 캡슐화제 형태인 우수한 광학 및 열적 특성을 갖는 신규 혼성 재료를 제공한다. 본 발명은 또한 그와 같은 혼성 재료를 포함하는 중간 물품 및 디바이스, 그리고 그와 같은 혼성 재료를 수득하기 위한 개시 재료를 제공한다. 본 발명은 또한 상기 개시 재료, 상기 혼성 재료, 상기 중간 물품의 제조 과정; 상기 개시 재료, 상기 혼성 재료 및 상기 중간 물품의 용도를 제공한다.
나노입자 및 중합체를 포함하는 혼성 재료가 바람직한 광학적 특성들을 보일 수 있다는 것은 잘 알려져 있다.
류(Liu) 등 (WO2010/002562호)은 특정 아크릴레이트-포스페이트 유도체와 조합된 지르코니아 나노입자를 기반으로 하는 고-RI 항반사 필름에 대해 기술하고 있다. 상기 문헌은 특히 층들의 가요성에 중점을 두고 있다. 그러나, 상기 문헌에 따라 수득되는 층들이 1.677 내지 1.692 사이의 RI 값만이 가용하다는 것은 불리한 것으로 간주된다. 또한, 수득되는 층들은 7 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 층으로만 가용하다. 수많은 적용분야에 있어서, 이는 충분하지 않다.
문헌 [Liu et al (Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 377 (2011) 138-143)]은 TiO2를 함유하는 높은 굴절률의 혼성 필름을 개시하고 있다. 높은 RI가 기록되어있기는 하지만, 거기에서 개시되는 재료는 소정의 결점들을 보여준다: TiO2 네트워크의 형성과 연관되어 있는 반응성 성분이 존재하기 때문에, 필름은 고온 (140 ℃)에서 경화될 필요가 있다. 또한, 반응성 성분은 제한된 보관 및 저장 수명으로 이어지며, 그에 따라 제한된 산업적 적용성으로 이어질 수 있다. 나노입자의 합성에 졸-겔법이 사용된다는 사실은 그것이 아나타제(anatase) 상의 TiO2 입자로 제한된다는 것을 의미한다. 마지막으로, 입자의 안정화에 계면활성제가 사용되지 않기 때문에, 상기 방법은 특정 용매 조합 및 중합체 매트릭스로 강하게 제한될 것이다.
야마자키(Yamazaki) 등 (EP2586826호)은 지르코니아 나노입자, 특정 수지 및 황 성분을 기반으로 하는 고-RI 혼성 재료를 기술하고 있다. 상기 문헌은 특히 층들의 가요성에 중점을 두고 있다. 그러나, 상기 문헌에 따라 수득되는 층들이 1.600 내지 1.619 사이의 RI 값만이 가용하다는 것은 불리한 것으로 간주된다. 또한, 층들을 제조하는 과정은 상업용의 대-규모 적용분야에서는 사용하기가 어려운 졸-겔 기술을 사용하고 있다.
고넨 윌리암스(Gonen Williams) (US2014/0045323호)는 높은 광학적 투명도의 나노복합재를 개시하고 있는데; 개시되는 나노복합재는 ZnO, ZrO2, HfO2에서만 선택된 실란 캡핑된 반도체 나노결정을 포함한다. 상기 문헌은 또한 캡핑된 나노입자 / 나노복합재를 포함하는 코팅의 제조 방법을 개시하고 있다. 고넨 윌리암스가 본 발명에서 개시된 특정 계면활성제 (2)를 캡핑제로서 개시하는 데 실패하였다는 것은 알려져 있다. 상기 문헌에서 기술된 재료 / 방법은 그러나 높은 품질, 높은 굴절률 재료의 제조를 허용하지 않으며, 특정 매트릭스에 한정되어 있다. 거기에서 개시된 실란 계면활성제로는 입자를 안정시키는 데에 많은 양의 계면활성제가 필요하며, 이는 매우 높은 굴절률의 달성에 불리하다. 또한, 개시된 계면활성제의 긴 폴리에테르 테일은 이의 흡습하는 특성으로 인하여 불리한 것으로 간주된다.
뤼힌거(Luechinger) 등 (WO2014/161100호)은 디에틸포스파토-에틸-트리에톡시실란을 계면활성제로 사용하는 나노입자 알콜 분산액 및 그의 박막을 개시하고 있다. 상기 문헌은 유기 중합체와 무기 나노입자 사이에 임의의 유형의 복합재를 개시하는 데 실패하고 있다. 따라서 상기 개시된 재료 및 과정은 본 발명에 기술된 바와 같은 높은 굴절률 재료의 제조에도 및 임의의 유형의 중간 물품의 제조에도 쓰일 수 없다.
이에 따라, 현행 기술의 이러한 결점들 중 적어도 일부를 완화하는 것이 본 발명의 목적이다. 구체적으로, 특히 뛰어난 광학 및 열적 특성을 보여주는 개선된 혼성 재료 및 그와 같은 재료를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 목표이다. 이러한 특성 (예컨대 높은 굴절률 및 높은 열전도율) 및 동시에 양호한 기계적 안정성 (예컨대 가요성 또는 내구성) 및/또는 양호한 화학적 안정성 (예컨대 광안정성)을 보여주는 혼성 재료에 대한 구체적인 필요성이 존재한다. 규모증대가 간단한 재료 및 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것 또한 목표이다.
이러한 목적들은 청구범위 제1항에 따른 혼성 재료 및 청구범위 제13항에 따른 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 추가적인 측면들은 명세서 및 독립 청구항에서 개시되며, 바람직한 실시양태들은 명세서 및 종속 청구항에서 개시된다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 기술할 것이다. 본 명세서에서 제공 / 개시되는 바와 같은 다양한 실시양태, 선호성 및 범위는 의지에 따라 조합될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 구체적인 실시양태에 따라서는, 선택된 정의, 실시양태 또는 범위가 적용되지 않을 수도 있다.
달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에서는 하기의 정의 들이 적용될 것이다:
본원에서 사용될 때, 본 발명의 문맥 (특히 청구항의 문맥에서)에서 사용되는 단수 표현 및 유사 용어들은 본원에서 달리 표시되거나 문맥상 분명하게 부정되지 않는 한 단수 및 복수 모두를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 본원에서 사용될 때, "포함한", "함유하는" 및 "포함하는"이라는 용어들은 본원에서 그들의 개방형인 비-제한적 의미로 사용된다.
본원에서 달리 표시되거나 문맥상 분명하게 부정되지 않는 한, 백분율은 중량%로 제시된다.
"나노입자"라는 용어는 알려져 있는 것이며, 특히 1 - 100 nm 크기 범위인 적어도 하나의 치수를 갖는 고체 무정형 또는 결정질 입자에 관한 것이다. 바람직하게는, 나노입자는 대략적으로 등치수(isometric) (예컨대 구형 또는 정육면체 나노입자)이다. 3개 직교 치수 모두의 가로세로비 (최장 : 최단 방향)가 1 - 2인 경우, 입자는 대략 등치수인 것으로 간주된다. 유리한 실시양태에서, 나노입자는 2 - 60 nm, 바람직하게는 5 - 30 nm (나중에 기술되는 바와 같이, 분말 X-선 회절에 의해 측정되고 쉬어러(Scherrer) 방정식에 의해 계산됨)의 평균 일차 입자 크기를 가진다. 나노입자는 균질할 수 있거나 (즉 그의 직경을 따라 동일한 화학적 조성을 가짐), 또는 코어 쉘-유형의 것일 수 있다 (즉 또 다른 화학적 조성을 갖는 외부 재료에 의해 피복된 한 가지 화학적 조성을 갖는 내부 재료를 포함함).
"혼성 재료"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 무기 성분 (예컨대 본원에서 정의되는 바와 같은 티타네이트 나노입자) 및 유기 성분 (예컨대 본원에서 정의되는 바와 같은 중합체성 매트릭스)을 갖는 재료를 나타낸다.
"현탁액"이라는 용어는 알려져 있는 것이며, 고체인 내부 상 (i.p.) 및 액체인 외부 상 (e.p.)의 비균질 유체에 관한 것이다. 본 발명의 문맥에서, 액체는 용해된 매트릭스 분자를 포함한다. 본 발명의 문맥에서, 현탁액은 통상적으로 적어도 1 일의 동역학적 안정성 (완전 입자 침강에 따라 측정)을 가진다. 유리한 실시양태에서, 본 발명은 7 일 초과, 특히 2 개월 초과의 저장 수명을 갖는 조성물을 제공한다 (100 nm 미만의 유체역학적 크기 D90). 상기 외부 상은 통상적으로 1 종 이상의 용매, 예컨대 물, 알콜 및 케톤 등을 포함한다. 본 발명의 문맥에서 "분산액"이라는 용어는 상기에서 기술된 바와 같이 동일한 의미로 쓰일 수 있다.
"매트릭스"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 본 발명의 문맥에서는 불연속 또는 미립자 상, 특히 나노미립자 상을 둘러싸고 있는 연속 재료를 나타낸다.
"중합체성 매트릭스"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 단량체성 매트릭스 분자들이 중합된 상태로 존재하는 (선형이거나 가교결합됨) 매트릭스 분자를 포함하며, 특히 그것으로 구성되는 고체 재료를 나타낸다. 중합체성 매트릭스 분자는 추가적으로 가교결합될 수도 있다 (선형 중합체 사슬들 사이의 가교결합). 따라서, 상기 용어에는 단일-중합체, 공-중합체 및 중합체 블렌드가 포함된다.
"매트릭스 분자"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 유기 중합체 (중합체성 매트릭스 분자) 및 유기 단량체 (단량체성 매트릭스 분자) 모두가 포함된다.
"용매"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 특히 물, 알콜, 글리콜 에테르, 니트릴, 케톤, 에테르, 알데히드 및 극성 비양성자성 용매가 포함된다.
상기-언급된 유기물질들은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며, 선형, 분지형 및 고리형 유도체들이 포함된다. 분자 내에는 불포화 결합이 존재할 수도 있다. 상기 유도체는 통상적으로 1 - 12 개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 - 7 개의 탄소 원자를 가진다.
"계면활성제", "분산제" 및 "분산 작용제"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 동의어로 사용된다. 본 발명의 문맥에서, 이들 용어는 입자들의 분리를 향상시키고 응집 또는 침강을 방지하기 위하여 현탁액 또는 콜로이드에서 사용되는 용매가 아닌 다른 유기 물질을 나타낸다. 계면활성제, 분산제 및 분산 작용제는 중합체이거나 소형 분자일 수 있으며, 통상적으로 관능기를 함유한다. 계면활성제, 분산제 및 분산 작용제는 입자를 외부 상에 첨가하기 전 또는 후 중 어느 하나에 입자 표면상에 물리 또는 화학적으로 부착된다. 본 발명의 문맥에서, 용매 분자는 계면활성제, 분산제 또는 분산 작용제로 간주되지 않는다.
"용액-처리(solution-processing)"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 용액-기반 (= 액체) 개시 재료의 사용에 의한 코팅 또는 박막의 기판에의 적용을 나타낸다. 본 발명의 문맥에서, 용액 처리는 1 종 이상 액체 현탁액의 사용에 의한 얇은 나노입자 혼성 필름을 포함하는 디바이스 및 중간 물품의 제조와 관련되는데; 통상적으로 현탁액(들)의 적용은 주변 압력 및 주변 분위기에서 수행된다. 용액-처리에는 하기에서 논의되는 바와 같은 코팅 기술 및 인쇄 기술 모두가 포함될 수 있다.
"인쇄" 또는 "코팅"이라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 구체적인 용액-처리 기술을 나타낸다. 각 유형에 따른 장점 및 결점들을 갖는 다양한 여러 인쇄 또는 코팅 유형들이 존재한다. 통상의 기술자라면, 적절하게 선택할 수 있다. 적합한 것으로는 예를 들면 코팅, 특히 롤-투-롤-(roll-to-roll-), 슬롯-다이-(slot-die-), 스프레이-, 초음파 스프레이-, 침지-, 릴-투-릴-(reel-to-reel-), 블레이드- 코팅; 또는 인쇄, 특히 잉크-젯-(ink-jet-), 패드-(pad-), 오프셋-(offset-), 그라비아(gravure-), 스크린-, 인타글리오-(intaglio-), 시트-투-시트-(sheet-to-sheet-) 인쇄가 있다. 그와 같은 과정들은 일반적으로 진공-기반 과정들에 비해 대-규모 제조에 유리한 것으로 간주된다.
"건조"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 액체-처리된 필름에서 용매를 증발시키는 과정을 나타낸다. 많은 과정들이 코팅된 기판의 습윤 박막으로부터 액체를 제거하는 것으로 알려져 있으므로; 통상의 기술자라면 적절하게 선택할 수 있다. 적합한 것은 예를 들면 실온 또는 승온에서 건조하는 것이다. 건조는 공기 중에서, 질소 또는 아르곤과 같은 보호 기체 중에서 이루어질 수 있다. 특히 적합한 것은 낮은 습기 함량을 갖는 기체이다 (예컨대 질소, 건조 공기, 아르곤).
"티타네이트"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 티나늄 산화물을 함유하는 (즉 포함하거나 구성되는) 물질을 기술한다.
티타네이트라는 용어는 결정질 및 무정형 재료 모두를 포함한다. 티타네이트는 루틸-유형 (정방정계) 또는 페로브스카이트-유형 (사방정계) 구조와 같은 다양한 결정 구조를 가질 수 있다.
티타네이트라는 용어에는 화학량론적 또는 비-화학량론적 재료 모두가 포함된다. 있을 수 있는 산소 빈자리로 인하여, 티타네이트는 화학량론적이거나 비-화학량론적인데, 통상적으로 그들은 화학량론적이다.
티타네이트라는 용어에는 순수한 티타네이트 및 도핑된 티타네이트 모두가 포함된다. 따라서, 일 실시양태에서, 티타네이트는 티타늄 및 산소만을 함유한다. 다른 일 실시양태에서, 티타네이트는 추가적인 금속, 예컨대 스트론튬, 바륨, 칼륨 및/또는 철을 함유한다. 본 발명의 문맥에서, 티타네이트는 예컨대 X-선 회절 (XRD)에 의해 분석되었을 때 단일 결정 상으로 구성된다. 이는 티타늄이 아닌 다른 금속이 티타네이트에 존재할 경우, 이산화 티타늄의 결정 격자에서 다른 금속의 원자가 티타늄 원자를 대체한다는 것을 의미한다. 따라서, 2 종의 상이한 산화물들 (예컨대 티타늄 산화물과 스트론튬 산화물)의 혼합물은 배제되며, 결과적으로 티타네이트로 간주되지 않는다.
"형광체(phosphor)"라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 특히 광발광을 보이는 재료를 기술한다. 상기 용어는 일반적으로 분해 시간이 > 1 ms인 인광 재료와 분해 시간이 나노초 범위인 형광 재료를 모두 포함한다.
도면 을 참조하면, 본 발명이 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 그것이 도 3-7에 따른 중간 물품에 박층 형태로 존재할 수 있을 때의 본 발명 혼성 재료 (30)의 개략적 표시를 도시하는데, 여기서 (1)은 나노입자를 나타내며, (2)는 계면활성제를 나타내고, (3)은 매트릭스를 나타내는 바, 이들 모두 본원에서 정의되는 바와 같다.
도 2는 본 발명을 사용하여 인 라인으로 디바이스를 제조하는 개략적 흐름도를 도시한다. 먼저, 개시 재료 (즉 나노입자 (1), 계면활성제 (2), 용매 (4), 매트릭스 분자 (3))를 조합하는 것에 의해, 현탁액 (5)이 수득된다. 두 번째로, 기판 (20)상에 본 발명의 혼성 재료 (30)를 포함하는 중간물 (10)이 수득된다. 세 번째로, 중간 물품이 조립되어, 디바이스 (41, 42, 43)이 수득된다.
도 3은 광 추출 (광 아웃커플링(outcoupling)) 층 (30)을 포함하는 2 종 디바이스 구조의 개략적 구성을 도시한다. 도 3에 따르면, (아래에서부터 위로) 기판 (20), 본 발명 혼성 재료 (30), 투명 전극 (EL), 활성 층 적층물, 예컨대 OLED 방출체 적층물 (AL)을 포함한다. 도 3A에 따르면, 혼성 재료와 기판 사이의 경계면은 평면이며, 100 nm 미만의 표면 조도를 보일 수 있다. 도 3B에 따르면, 혼성 재료와 기판 사이의 경계면은 미세구조화될 수 있으며, 마이크로미터 범위의 표면 조도 (예컨대 > 1 마이크로미터 내지 < 100 마이크로미터의 측면 치수를 갖는 분화구 또는 규칙적인 패턴)를 보일 수 있다. 층 (30) 및 투명 전극 (EL)은 굴절률-조정된다. 투명 전극 (EL)은 투명한 전도성 산화물 (예컨대 인듐-주석-산화물 (ITO), 알루미늄 도핑된 산화 아연 (AZO))일 수 있거나, 또는 은 나노와이어 또는 구리 나노와이어와 같은 금속 나노와이어를 기반으로 할 수 있다.
도 4는 기판 (20), 낮은 굴절률의 층 (LRI), 본 발명 혼성 재료 (30), 낮은 굴절률의 층 (LRI), 본 발명 혼성 재료 (30)를 포함하는 항-반사 코팅 또는 브래그 반사경(Bragg reflector) (적용되는 필름 두께 및 적층 순서에 따라 다름)의 개략적인 구성을 도시한다. 지수 "n"은 하나를 초과하는 그와 같은 층 적층물이 제공될 수 있다는 것을 표시한다. 정수 n이 화학식 (IV)에서 사용되는 지수 n과 혼동되어서는 아니 된다.
도 5는 본 발명의 혼성 재료 (30)가 기판 (20)상에 마이크로 렌즈의 형태로 존재하는 개략적 구성을 도시한다.
도 6은 도 3A와 유사하나 본 발명 혼성 재료 (30) 내에 무작위로 분산된 더 큰 산란 요소 (SE)를 포함하는 디바이스 구조의 개략적인 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 혼성 재료 (30)가 발광 디바이스 (ED)의 캡슐화제로 사용되고, 본 발명의 혼성 재료가 추가적으로 더 큰 무기, 형광체 (즉 광발광 재료) (IP) 입자를 포함하는 디바이스 구조의 개략적인 구성을 도시한다.
도 8은 기판 (20), 일 층의 본 발명의 혼성 재료 (30b), 상이한 굴절률을 보이는 또다른 층의 본 발명의 혼성 재료 (30a) 및 낮은 굴절률의 층 (LRI)을 포함하는 3 중층 항-반사 코팅의 개략적인 구성을 도시한다.
제1 측면 에서, 본 발명은 금속 산화물의 군으로부터 선택된 나노입자 (1), 본원에서 개괄되는 바와 같은 특정 계면활성제 (2) 및 본원에서 개괄되는 바와 같은 특정 중합체성 매트릭스 (3)를 포함하는 고체 혼성 재료에 관한 것이다.
본 발명의 이와 같은 측면은 하기에서 더 상세하게 설명될 것이다:
유리한 실시양태에서, 본 발명은 50-90 중량% (바람직하게는 65-88 중량%, 가장 바람직하게는 75-85 중량%)의, 금속 산화물의 군으로부터 선택된 나노입자 (1); 1-20 중량% (바람직하게는 2-10 중량%, 가장 바람직하게는 4-7 중량%)의, 포스페이트 에스테르실란의 군으로부터 선택된 계면활성제 (2); 9-49 중량% (바람직하게는 10-30 중량%, 가장 바람직하게는 11-21 %)의, 투명한 중합체의 군으로부터 선택된 중합체성 매트릭스 (3)를 포함하는 고체 혼성 재료 (30)에 관한 것이다.
이러한 혼성 재료는 탁월한 광학적 특성 및 기계적 특성을 가지며, 그에 따라 본원에서 개괄되는 바와 같은 적용분야들을 찾을 수 있다. 이러한 재료는 IEL 층 (내부 추출 층), LED 캡슐화제, 하기에서 논의되는 바와 같은 중간물 및 디바이스용의 브래그 반사경 또는 항반사 코팅으로 특히 적합하다. 본 발명의 맥락에서 특히 중요한 광학 및 기계적 특성은 높은 굴절률, 높은 투명도, 높은 열전도율, 큰 두께에서의 낮은 탁도, 낮은 흡광도, 높은 온도 안정성 및 낮은 표면 조도이다. 본 발명의 재료로써, 이러한 요건들을 충족시킬 수 있다.
이러한 혼성 재료는 또한 처리하기가 매우 간단하다. 하기에서 추가적으로 개괄될 바와 같이, 이러한 재료는 용액 중에서 처리되면서도 여전히 유익한 광학 및 기계적 특성들을 유지할 수 있다. 이는 진공-침착법 또는 다른 고가의 제조 방법들을 회피한다.
투명도: 유리하게는, 재료 (1), (2), (3)은 가시 파장 범위 내에서는 흡광하지 않도록 선택되며, 가시 파장 범위 내에서는 빛을 산란하지 않는다 즉 이들은 투명하다. 바람직한 실시양태에서, 선택된 중합체 매트릭스 (2)의 1 mm 두께 표본은 가시광선 범위에서 10 % 미만으로 흡수하며, 가시광선 범위에서 10 % 미만의 탁도를 보여준다. 통상의 기술자라면 적절한 이와 같은 특성을 달성할 단량체 / 중합체를 확인할 수 있다.
나노입자 (1): 상기에 나노입자라는 용어가 기술되어 있다. 유리한 실시양태에서, 그와 같은 나노입자는 n>2.2의 벌크 굴절률을 갖는다. 다른 유리한 실시양태에서, 그와 같은 나노입자는 κ>2 W/mK의 벌크 열전도율을 갖는다. 그와 같은 나노입자는 시중의 물품이고, 공지의 제조 방법을 사용하여 수득될 수 있다.
유리하게는, 나노입자는 화학식 (I)의 티타네이트이다:
<화학식 (I)>
MxTiyOz
식 중
M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타내며,
x는 0, 1 미만의 실수 또는 1을 나타내고,
y는 1 또는 1 미만의 실수를 나타내나, 0은 배제하며,
z는 1 미만의 실수를 나타내나, 0은 배제하고,
단,
M이 알칼리 금속을 나타내는 경우 z=x/2+2*y이거나,
M이 알칼리 토금속을 나타내는 경우 z=x+2*y이거나,
x=0인 경우 z=2*y이다.
특히 적합한 티타네이트는 TiO2 (모든 가능한 결정질 상), SrTiO3, BaTiO3로 구성되는 군으로부터 선택된다.
매우 특히 바람직한 티타네이트는 SrTiO3, TiO2 (루틸 상)으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면, 상기 티타네이트는 하나의 단일 종 또는 종들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 따라서, 본 발명의 혼성 재료는 하나의 티타네이트 나노입자 종을 포함할 수 있거나 (예컨대 순수 TiO2), 또는 2 종 이상의 티타네이트 나노입자 종을 포함할 수 있다 (예컨대 순수 TiO2 나노입자와 순수 SrTiO3 나노입자). 그와 같은 종들의 선택은 예정 용도에 의해 필요한 대로 특성을 미세-조정하는 데 도움이 될 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 나노입자는 높은 굴절률을 보이는 제1군 입자 및 높은 열전도율을 보이는 제2군 입자를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 티타네이트는 본원에서 정의되는 바와 같은 화학량론적 또는 비-화학량론적 화합물일 수 있다. 본 발명의 문맥에서, 화합물은 화합물 중 산소 원자의 양이 정확하게 화학식 (I)에 따르는 경우 화학량론적인 것으로 간주되며, 산소 원자의 과잉 또는 부족이 존재하는 경우, 즉 산소의 실제 양이 화학식 (I)에 제시된 값 x보다 더 작거나 더 큰 경우 비-화학량론적인 것으로 간주된다. 이러한 산소 결함은 모든 언급된 티타네이트에서 발생할 수 있다.
나노입자 크기는 2-60 nm, 바람직하게는 5-30 nm, 가장 바람직하게는 8-18 nm이다. 나노입자 크기는 XRD에 의해 측정되고 쉬어러 방정식에 의해 계산되었을 때의 평균 결정자 크기에 해당한다:
<쉬어러 방정식>
Figure pct00001
식 중;
τ는 결정질 도메인의 평균 크기이며,
Κ는 무치수 형상 계수 (통상적으로 대략 0.9)이고,
λ는 X-선 파장이고,
β는 기기 피크 확장을 차감한 후의 반-최대에서의 피크 확장 (FWHM)이며,
θ는 브래그 각도이다.
본 발명에 따르면, 나노입자는 무정형일 수 있다. 이는 유익할 수 있는데, 예컨대 TiO2의 경우에서 TiO2 (아나타제)의 광촉매 효과가 감소될 수 있다 (유기 매트릭스의 분해를 회피함).
본 발명에 따르면, 나노입자는 코어 및 쉘이 상이한 산화물로 구성되는 코어-쉘 구조의 것일 수 있다. 바람직하게는, 쉘은 전체 입자의 20 중량% 미만 (산화물 중량 기준)에 달한다.
바람직하게는, 코어는 화학식 (I)에 기술된 바와 같은 티타네이트로 구성된다.
일 실시양태에서, 쉘은 화학식 (I)에 기술된 바와 같으나 코어와는 상이한 티타네이트로 구성된다.
다른 바람직한 실시양태에서, 쉘은 다른 금속 산화물, 바람직하게는 Al2O3 또는 ZrO2로, 특히 바람직하게는 Al2O3로 구성된다. 이와 같은 실시양태는 수많은 적용분야 / 디바이스에서 특히 유익한 특성들을 보여준다. 이러한 나노입자 (1)의 표면이 티타네이트가 아닌 다른 금속 산화물을 포함하기는 하지만, 이들 입자는 본원에서 기술되는 바와 같은 계면활성제 (2)와 상용성이다. 하기 본 발명의 제2 측면에서 개괄되는 바와 같이, 이러한 코어-쉘 나노입자를 포함하는 혼성 재료 (30)는 특히 바람직하다.
계면활성제 (2): 상기에 계면활성제라는 용어가 기술되어 있다. 포스페이트 에스테르 실란 클래스가 매우 유익한 효과를 보여준다는 것이 발견되었다. 이러한 계면활성제는 주로 나노입자의 표면상에 위치된다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니나, 이들 계면활성제가 나노입자와 중합체 매트릭스 사이의 상용성을 보장하는 것으로 여겨진다. 두 번째로, 본 발명의 계면활성제는 나노입자 양 당 필요로 하는 계면활성제의 매우 적은 양으로 인하여 혼성 재료의 높은 굴절률을 가능케 한다. 그와 같은 계면활성제는 시중의 물품이거나, 공지의 절차에 따라 수득될 수 있다. 이러한 계면활성제에 대해서는 하기에서 더 상세하게 설명한다.
유리하게는, 이러한 계면활성제는 하기 화학식 (II)의 것이다,
<화학식 (II)>
Figure pct00002
식 중:
R1은 독립적으로 C1-C4 알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-알콕시-C1-C4-알킬을 나타내며;
R2는 C1-C10 알킬, 포화 또는 불포화 C3-C10 카르보사이클릭기를 나타내며;
R3는 H, C1-C6 알킬 또는 C1-C4-알콕시-C1-C4-알킬을 나타내며
R4는 C1-C6 알킬 또는 C1-C4-알콕시-C1-C4-알킬을 나타낸다.
유리하게는, R1은 C1-C4-알콕시를 나타낸다. 유리하게는, R2는 C1-C10 알킬을 나타낸다. 유리하게는, R3는 C1-C6 알킬을 나타낸다. 유리하게는 R4는 C1-C6 알킬을 나타낸다.
그와 같은 클래스의 특히 바람직한 화합물은 디에틸포스파토-에틸-트리에톡시-실란이다. 이는 화학식 (II)의 화합물에 해당하며, R1은 에톡시, R2, R3 및 R4는 에틸을 나타낸다.
중합체성 매트릭스 (3): 본원에서 기술되는 바와 같은 계면활성제와 조합된 나노입자가 매우 다양한 중합체들과 상용성이라는 것이 발견되었다. 원칙적으로, 본 발명의 개념은 그 자체가 개시된 계면활성제와 상용성인 용매와 상용성인 어떠한 중합체 매트릭스에도 적용될 수 있다.
많은 적용분야에서, 투명한 혼성 재료를 사용하는 것은 유익하다. 유리하게는, 본 발명은 중합체 매트릭스 (3)가 투명한 중합체 군으로부터 선택된 혼성 재료에 관한 것이다.
몇 가지 클래스가 매우 유익한 효과를 보여주는데, 다시 말하자면 실라잔 중합체, 술폰 중합체, 아크릴레이트 중합체, 에폭시 중합체, 비닐 중합체, 우레탄 중합체, 이미드 중합체의 군으로부터 선택된 것들이다. 특히 바람직한 중합체 클래스는 실라잔 중합체, 술폰 중합체, 아크릴레이트 중합체, 및 비닐 중합체의 군으로부터 선택된다. 가장 특히 바람직한 중합체 클래스는 실라잔 중합체 및 술폰 중합체의 군으로부터 선택된다. 이러한 중합체 클래스들이 하기 (본 발명의 제2 측면)에서 기술되는 바와 같은 코팅의 광학적, 기계적 및/또는 적용성 특성에 대하여 유익한 효과를 보여준다는 것이 발견되었다.
중합체성 매트릭스는 그의 반복 단위, 또는 중합에 사용되는 개시 재료 중 어느 하나에 의해 특성화될 수 있다. 하기에서는, 바람직한 중합체들에 대해 개괄한다:
유리하게는, 실라잔 중합체는 암모니아의 치환된 실란과의 반응에 의해 형성되며, 통상적으로 화학식 (III)의 반복 단위를 갖는다.
<화학식 (III)>
Figure pct00003
식 중 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 가능하다면 치환된 알킬, 아릴, 비닐 또는 (트리알콕시실릴)알킬, 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 터트-부틸, 페닐, 톨릴, 비닐 또는 (3-트리에톡시실릴)프로필, 3-(트리메톡시실릴프로필), 가장 바람직하게는 메틸 및 수소를 나타낸다. 그와 같은 폴리실라잔에서, 치환기 R5, R6 및 R7은 각 반복 단위에서 달라질 수 있다, 즉 이러한 중합체는 통계 공중합체이다. 이러한 중합체는 일반적으로 150 내지 150000 g/mol의 수평균 분자량을 가지며, 추가적으로 촉매를 포함할 수 있다.
이와 같은 중합체들 (또는 그 각각의 단량체)은 시중의 물품이고/거나, 공지의 방법을 사용하여 가용하다.
유리하게는, 술폰 중합체는 방향족 디올의 디(할로겐아릴)술폰과의 반응에 의해 형성되며, 통상적으로 화학식 (IV)의 반복 단위를 가진다:
<화학식 (IV)>
Figure pct00004
식 중
Ar1은 페닐, 페닐에테르, 페닐티오에테르, 비스페놀을 나타내며,
상기 페닐은 임의적으로 C1-4 알킬, 페닐, 할로겐, 히드록시의 군으로부터 선택된 1-3 개의 치환기에 의해 치환된다.
Ar2는 페닐을 나타내며,
상기 페닐은 임의적으로 C1-4 알킬, 페닐, 할로겐, 히드록시의 군으로부터 선택된 1-3 개의 치환기에 의해 치환된다.
Ar1은 바람직하게는 레소르시놀, 비스페놀 A 및 비스페놀 S를 나타낸다. 특히 바람직한 것은 비스페놀 A 및 비스페놀 S이다.
이와 같은 클래스의 한 가지 특히 바람직한 중합체는 하기 화학식의 반복 단위를 가진다.
Figure pct00005
이와 같은 중합체들 (또는 그 각각의 단량체)은 시중의 물품이고/거나, 공지의 방법을 사용하여 가용하다.
추가의 실시양태에서, 혼성 재료는 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 중합체성 매트릭스의 일부이며; 적합한 첨가제에는 유변물성 개질제 (예컨대 PVP K90) 및 중합 개시제 (예컨대 다로큐어(Darocur) 1173)가 포함된다.
다른 실시양태에서, 혼성 재료는 특히 산란 특성에 영향을 주기 위한 100 nm - 1000 nm 크기의 추가적인 요소를 30 중량%까지 포함할 수 있다. 산란 요소의 굴절률은 < 1.5 또는 > 2.2이며, 바람직하게는 < 1.4 또는 > 2.4이다. 그와 같은 요소는 무기 입자, 유기 입자 또는 공기 함유물(air inclusion)일 수 있다. 산란 요소는 통상적으로 혼성 재료 내에 무작위로 분산되어 있으며, 도 6에 설명되어 있다. 그와 같은 산란 요소 (SE)를 포함하는 혼성 필름은 조명 디바이스, 디스플레이 또는 태양광 전지에서 IEL 또는 광 인커플링 층으로 작용할 수 있다.
다른 실시양태에서, 혼성 재료는 무기 형광체 (IP)를 포함할 수 있다. 적합한 IP는 알려져 있는 것이며 광발광 재료를 포함한다. 통상적으로, 그와 같은 IP는 더 큰 입자의 형태로 존재한다. 적합한 입자 크기는 100 nm - 100 μm 범위이다. 그와 같은 실시양태에서, 혼성 재료는 캡슐화제로 작용한다. 도 7은 본 발명의 혼성 재료 (30)가 발광 디바이스 (ED)의 캡슐화제로 사용되는 디바이스 구조의 개략적인 구성을 도시한다. 적합한 ED는 알려져 있는 것이며 블루(blue) GaN LED를 포함한다.
상기에서 드러나게 되는 바와 같이, 본원에서 기술되는 바와 같은 나노입자, 계면활성제 및 중합체 매트릭스를 포함하는 (또는 그것으로 구성되는) 혼성 재료를 제공함에 있어서, 높은 가요성이 수득된다. 이와 같은 가요성은 하기를 가능케 한다:
· 1.5 내지 2.0 사이에서 굴절률을 조정하는 것;
· 30 nm - 30`000 nm의 범위에서 필름 두께를 조정하는 것;
· 고도로 투명한 필름 (즉 비교적 두꺼운 필름 (>10 μm)에서도 탁도 없음)을 수득하는 것;
· 무색 필름 (즉 가시 파장에서 재료의 흡광 없음)을 수득하는 것;
· 온도 및 기계적 응력에 대하여 안정한 필름을 수득하는 것.
이러한 잇점들은 본원에서 개괄되는 바와 같은 특정 개시 재료 (1), (2) 및 (3)의 조합으로 인하여 수득된다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니나, 나노입자, 계면활성제 및 중합체 매트릭스의 특정 조합이 본원에서 기술되는 바와 같은 고체 혼성 재료의 우수한 특성들을 가능케 하는 것으로 여겨진다:
투명도 관점에서, 가시광을 방해하지 않기 위해서는 나노입자가 가능한 한 소형일 필요가 있다. 그러나, 굴절률을 최대화하기 위해서는, 가능한 한 적은 계면활성제가 사용되고 가능한 한 많은 고도 굴절률의 중합체 매트릭스가 첨가될 수 있도록, 입자가 가능한 한 클 필요가 있다. 구체의 무작위로 배열되는 충진은 50 %의 부피 밀도를 보여주는 것으로 관련 기술분야에 알려져 있다. 본 발명에 사용되는 티타네이트는 그것이 수반하는 유기 재료에 비해 대략 4 내지 5배 더 높은 밀도를 가지기 때문에, 무작위로 배열되는 나노입자 충진의 세공을 완전히 채우기 위해서는, 대략 20 중량%의 유기 매트릭스가 80 중량%의 나노입자와 조합되어야 한다. 따라서, 허용가능한 유기 매트릭스의 최대 양이 고정되는 경우, 유익한 중합체 매트릭스 재료의 허용가능한 양을 증가시킴으로써 개선된 광학적 및 기계적 특성으로 이어지기 위해서는, 계면활성제의 양을 감소시키는 것이 목표가 된다. 따라서, 최적의 나노입자 크기를 완전한 안정화 및 모든 입자의 최소한의 응집에 최소한의 적용 농도만을 필요로 하는 특정 계면활성제와 조합하는 것 역시 본 발명의 업적이다. 마지막으로, 중합체 매트릭스의 선택은 본원에서 설명하는 두 번째 특성 부분 (가시광 범위에서의 낮은 흡광도, 높은 온도 안정성 (>200 ℃), 광유도 분해에 대한 고도의 내구성, 낮은 표면 조도, 높은 기계적 안정성)의 달성을 가능케 한다. 중합체 매트릭스에 따라, 이들 요건 중 1 종 이상은 충족될 수 있다.
제2 측면 에서, 본 발명은 본 발명의 혼성 재료를 포함하는 코팅, 그와 같은 코팅을 포함하는 중간 물품, 및 그와 같은 중간 물품을 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
놀랍게도, 상기 기술한 재료 (제1 측면)가 우수한 광학적 특성을 갖는 박막, 마이크로 렌즈 및 캡슐화제를 수득하는 데에 적합하다는 것이 발견되었다. 구체적으로, 상기 재료는 하기를 보여준다:
· 높은 굴절률 (>1.75)
· 큰 두께 (>10 μm)에서의 낮은 탁도 (육안으로 보이지 않음).
또한, 특정 적용분야에서는 몇 가지 다른 속성들이 중요할 수 있다. 이러한 속성들은 적용 요건에 따라 별도로 또는 조합으로써 달성될 수 있다. 그 중에는 하기가 있다:
· 가시광 범위에서의 낮은 흡광도
· 높은 온도 안정성 (>200 ℃)
· 낮은 표면 조도
· 높은 기계적 안정성
· 광유도 분해에 대한 고도의 내구성.
하기에서는, 본 발명의 이와 같은 측면을 더욱 상세하게 설명할 것이다:
코팅 (30): 코팅이라는 용어는 연속 코팅 및 불-연속 코팅 모두를 포함하게 된다. 그와 같은 코팅은 통상적인 수단에 의해 기판에 적용될 수 있다. 특히, 그와 같은 코팅은 이미 하나 이상의 코팅을 가지고 있는 기판상에 적용될 수 있다. 또한, 추가적인 코팅이 본 발명 코팅의 상부에 적용될 수도 있다.
본 발명 코팅의 일 실시양태에서, 혼성 재료는 5 - 30 nm, 바람직하게는 8 - 18 nm의 크기를 갖는 나노입자를 포함한다.
본 발명 코팅의 일 실시양태에서, 나노입자는 특히 화학식 I에 따른 티타네이트 코어, 바람직하게는 TiO2 루틸 코어 및 Al2O3 또는 ZrO2 쉘, 바람직하게는 Al2O3 쉘로부터 선택된 금속 산화물 쉘을 포함하는 코어-쉘 유형의 것이다. 그와 같은 코팅은 바람직한 높은 굴절률은 유지하지만, UV 방사선 또는 주변 방사선과 같은 방사선에 노출되었을 때 향상된 화학적 안정성을 보여준다. 따라서, 이러한 코어-쉘 나노입자는 (i) 중간의 기계적 안정성 및 뛰어난 화학적 안정성과의 조합으로서의 뛰어난 굴절률 (예컨대 1.75 이상)을 보여주거나, 또는 (ii) 뛰어난 기계적 안정성 및 뛰어난 화학적 안정성과의 조합으로서의 중간의 굴절률 (예컨대 1.7 범위)을 보여주는 박층 형태의 혼성 재료 제조를 가능케 한다.
일 실시양태에서, 코팅은 연속적으로 기판에 적용된다. 그와 같은 코팅은 그의 두께가 바람직하게는 30 nm 내지 100 μm, 가장 바람직하게는 70 nm - 20 μm의 두께를 갖는 "층"으로 지칭된다. 선행 기술에 비해 상대적으로 두꺼운 층을 수득하는 것이 가능하다.
대안적인 실시양태에서, 코팅은 불-연속적으로 기판에 적용된다. 그와 같은 코팅은 통상적으로 그의 직경이 바람직하게는 1 - 500 μm, 가장 바람직하게는 3 - 30 μm인 다수의 "마이크로렌즈" 형태로 적용된다.
다른 대안적인 실시양태에서, 코팅은 불-연속적으로 적용되어 캡슐화제를 형성한다. 그와 같은 캡슐화제는 통상적으로 적용되어 방출 디바이스 (ED)를 덮으며, 1 μm - 3000 μm의 두께를 갖는다.
다른 실시양태에서, 본 발명의 재료는 5 nm 이하의 표면 조도 및/또는 2H (연필 경도 시험에 따름) 이상의 기계적 안정성을 보인다.
중간 물품 (10): "중간 물품"이라는 용어는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이며, 하기에서 개괄되는 바와 같은 디바이스의 필수 부품인 물품에 관한 것이다. 그와 같은 중간 물품은 본 발명의 혼성 재료에 의해 코팅된 경질 또는 연질의 기판을 포함한다. 그와 같은 기판은 중합체성이거나 (예컨대 PET, PC, PANI) 또는 무기일 수 있다 (예컨대 금속 호일, 유리 시트).
중간 물품의 구조는 그의 예정 용도에 따라 달라질 수 있다. 바람직한 것은 도 3에 따른 구조를 가지거나; 도 4에 따른 구조를 가지거나; 도 5에 따른 구조를 가지거나; 또는 도 6의 구조를 갖는 중간 물품이다. 따라서, 본 발명은 (아래에서부터 위로) 하기 구조들 중 어느 하나를 갖는 중간 물품을 제공한다:
i. 기판 (바람직하게는 평면, 100 nm 미만의 표면 조도) (20) / 본 발명의 혼성 재료 (30) / 투명 전극 (EL) / 활성 층 적층물 (바람직하게는 OLED 방출체 적층물 (AL)) [이와 같은 실시양태에서, 재료 (30)는 굴절률 조정 층(index matching layer)으로 작용함, 도 3A]; 또는
ii. 기판 (바람직하게는 미세구조, 100 마이크로미터 미만인 마이크로미터 범위의 표면 조도) (20) / 본 발명의 혼성 재료 (30) / 투명 전극 (EL) / 활성 층 적층물 (바람직하게는 OLED 방출체 적층물 (AL)) [이와 같은 실시양태에서, 재료 (30)는 광 추출 층으로 작용함, 도 3B]; 또는
iii. 기판 (20) / 낮은 굴절률의 층 (LRI) 및 본 발명 혼성 재료 (30)의 다중 유닛 또는 기판 (20) / 본 발명 혼성 재료 (30) 및 낮은 굴절률의 층 (LRI)의 다중 유닛, [이에 따라 브래그 반사경 또는 항 반사 코팅으로 작용함, 도 4]; 또는
iv. 기판 (20) / 마이크로-렌즈 형태의 본 발명 혼성 재료 (30) [도 5]; 또는
v. 기판 (20) / 추가적인 산란 요소 (SE)를 포함하는 본 발명의 혼성 재료 (30) / 투명 전극 (EL) / 활성 층 적층물 (특히, 예컨대 OLED 방출체 적층물 (AL)) [이와 같은 실시양태에서, 재료 (30) / (SE)는 광 추출 층으로 작용함, 도 6]; 또는
vi. 기판 (20) / 방출 디바이스 (ED) / 무기 형광체 (IP)를 포함하는 본 발명의 혼성 재료 (3) [도 7; , 바람직하게는 ED는 블루 GaN LED 디바이스]; 또는
vii. 기판 (20) / 본 발명의 혼성 재료 (30a) / 상이한 굴절률을 보이는 본 발명의 혼성 재료 (30b) / 낮은 굴절률의 층 (LRI), [이에 따라 3 중층 항-반사 코팅으로 작용함, 도 8].
다른 실시양태에서, 본 발명은 본 발명 혼성 재료의 도 4에 개괄되어 있는 바와 같은 브래그 반사경 또는 항 반사 코팅으로서의 용도를 제공한다. 낮은 굴절률 (LRI)을 갖는 재료와의 조합으로서, 본 발명의 본 발명 혼성재료 (30)는 브래그 반사경 또는 항 반사 코팅으로 작용하는 중간물을 제공한다. 이와 같은 특성은 낮은 굴절률 (LRI) 및 높은 굴절률 (30) 재료의 교호 층을 적층하고, 필름 두께를 정밀하게 선택하는 것에 의해 달성될 수 있다. 그와 같은 다층 적층물은 광 스펙트럼의 소정의 원하는 부분을 반사하면서도 다른 것을 투과하도록 조정될 수 있다. 최적의 성능을 달성하기 위해서 각 높은 굴절률 층 (30) 및 각 낮은 굴절률의 층 (LRI)은 구체적인 조성이 상이하고 이에 따라 다른 층과 상이한 굴절률을 보이는 것일 수 있다는 것이 알려져 있다. 이와 같은 실시양태에서, 낮은 굴절률 층 (LRI)은 다공성 실리카 나노입자 구조 또는 낮은 굴절률 중합체로 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 항-반사 특성을 가지거나 브래그 반사경의 특성을 갖는 본원에서 기술되는 바와 같은 중간물도 제공한다.
결과적으로, 본 발명은 또한 본원에서 기술되는 바와 같은 적어도 하나의 코팅 (30)으로 코팅된 기판 (20)을 포함하는 중간 물품을 제공한다.
디바이스 (40): 본원에서 기술되는 중간 물품 (10)은 디스플레이를 함유하는 디바이스 (41), 광을 방출하는 디바이스 (42), 광학적 인증 요소를 함유하는 개창부(fenestration) 및 제품 (43), 광학용 렌즈를 포함한 매우 다양한 디바이스들 (40)에서 적용분야를 찾을 수 있다. 가능한 매우 다양한 중합체 매트릭스로 인하여, 극히 매우 다양한 디바이스들이 현재 가용하다. 이는 본 발명 혼성 재료의 상당한 장점으로 간주되는데, 예정 적용분야의 구체적인 필요성에 따라 맞추어진 소비자-특이적 재료들이 제공될 수 있기 때문이다.
도 3A 또는 3B에 따른 OLED와 같은 디스플레이를 함유하는 디바이스가 알려져 있는데, 컴퓨터 모니터, TV 스크린, 휴대용 전자 디바이스 (시계, 이동 전화, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션 시스템)가 포함된다.
도 3A 또는 3B에 나타낸 것과 같은 광을 방출하는 디바이스는 알려져 있으며, 공간 조명을 위한 광원이 포함된다. 그와 같은 광원은 평면이거나 비-평면일 수 있으며, 유기 LED (OLED) 또는 무기 LED 기술이 포함될 수 있다.
개창부에는 건물 및 가구 모두에서의 창문 및 문이 포함된다.
광학적 인증 요소를 함유하는 제품은 알려져 있는 것이며, 지폐, 크레디트 카드, 티켓, 상품권, 블리스터(blister) (예컨대 약제 및 콘택트 렌즈용) 및 포장 (예컨대 향수, 약제와 같은 고가 제품용)이 포함된다.
도 3A 또는 3B에 따른 디바이스의 유리한 실시양태에서, 전극은 ITO이며, 혼성 재료는 1.75 - 1.95의 굴절률 및 1 - 20 마이크로미터의 평균 필름 두께를 보인다.
제3 측면 에서, 본 발명은 본원에서 기술되는 바와 같은 혼성 재료, 코팅, 중간 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
핵심적인 잇점으로서, 중간 물품은 완전-용액-과정(all-solution-process)을 통하여 가용하다. 혼성 재료는 기판에 용이하게 적용가능하다. 추가적인 잇점으로서, 개시 재료 (구체적으로 하기 제4 측면에서 기술되는 바와 같은 현탁액)의 긴 수명 (예컨대 1개월을 초과하는 저장 수명)이 달성되었다. 이는 본원에서 기술되는 재료의 뛰어난 규모-증대 및 상업화 가능성을 가능케 한다.
하기에서는 본 발명의 이와 같은 측면을 더욱 상세하게 설명할 것이다:
일 실시양태에서, 본 발명은 하기에서 정의되는 바와 같은 현탁액을 제공; 임의적으로 감압 및/또는 열의 보조에 의해, 유기 용매(4)를 제거; 임의적으로 그렇게 수득된 재료를 경화시키는 단계를 포함하는, 본원에서 정의되는 바와 같은 혼성 재료의 제조 방법을 제공한다.
일 실시양태에서, 본 발명은 하기에서 정의되는 바와 같은 현탁액을 제공; 임의적으로 하나 이상의 층으로 코팅되어 있는 지지 재료를 제공; 상기 현탁액을 사용하여 상기 임의적으로 코팅되어 있는 지지 재료를 코팅하거나 인쇄; 임의적으로 상기 코팅된 기판 상에 추가적인 코팅을 제공; 및/또는 임의적으로 상기 코팅된 지지 재료를 후-처리하는 단계를 포함하는, 본원에서 기술되는 바와 같은 중간 물품의 제조 방법을 제공한다.
하기에서 개괄되는 개별 단계들 각각은 그 자체로는 알려져 있는 것이지만, 아직 본 발명의 재료에 적용된 바는 없다.
제4 측면 에서, 본 발명은 현탁액에 관한 것이며, 상기 현탁액은 본원에서 기술되는 바와 같은 혼성 재료의 제조에 특히 유용하다. 핵심적인 잇점으로서, 본원에서 기술되는 현탁액은 우수한 저장 수명을 보여주며, 통상적인 코팅 기술을 사용하는 것에 의해 용이하게 기판에 적용가능하고, 어떤 복잡한 후-처리도 필요하지 않다.
하기에서는 본 발명의 이와 같은 측면을 더욱 상세하게 설명할 것이다:
일 실시양태에서, 본 발명은 0.5-80 중량%, 바람직하게는 2-50 중량%, 가장 바람직하게는 5-30 중량%의, 본원에서 기술되는 바와 같은 나노입자 (1); 0.01-20 중량%, 바람직하게는 0.1-5 중량%, 가장 바람직하게는 0.5-2 중량 %의, 본원에서 기술되는 바와 같은 계면활성제 (2); 0.09-99 중량%, 바람직하게는 0.5-49 중량%, 가장 바람직하게는 1-10 중량%의, 본원에서 기술되는 바와 같은 매트릭스 분자 (3); 0-99 중량%, 바람직하게는 45-90 중량%, 가장 바람직하게는, 65-85 중량%의, 물, 알콜, 글리콜-에테르, 케톤 및 비양성자성 극성 용매의 군으로부터 선택된 용매 (4)를 포함하는 현탁액 (5)을 제공한다.
상기에 표시되어 있는 바와 같이, 용매의 양은 적거나 심지어는 0일 수 있다. 적은 용매 양의 경우, 매트릭스 분자 역시 용매 상으로 작용한다.
용매 (4): 5 종의 용매 클래스가 매우 유익한 효과를 보여준다는 것이 발견되었는데, 다시 말하자면: 물, 알콜, 글리콜-에테르, 케톤 및 비양성자성 극성 용매이다. 여기에는 그와 같은 용매들 2 종 이상의 조합도 포함된다.
하기에서는 이러한 용매들을 더욱 상세하게 설명한다.
유리하게는, 상기 알콜은 화학식 (IIX)의 것이다:
<화학식 (IIX)>
R12-OH
식 중, R12는 C1-8 알킬을 나타낸다. 바람직한 알콜은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올 및 부탄올의 군으로부터 선택된다.
유리하게는, 상기 글리콜-에테르는 하기 화학식 (IX-I) 또는 (IX-II)의 것이다:
<화학식 (IX-I)>
HO-R9-O-R11
<화학식 (IX-II)>
HO-R9-O-R10-O-R11
식 중, R9는 CnH2n, (n = 1-4)이며,
R10은 CnH2n, (n = 1-4)이고,
R11은 CmH2mCH3 (m = 0-4)이다.
가장 유리하게는, 상기 글리콜 에테르는 프로폭시-에탄올 또는 메톡시-프로판올이다.
적합한 케톤은 관련 기술분야에 알려져 있는 것이다. 유리하게는, 상기 케톤은 아세톤 및 MEK이다.
적합한 비양성자성 극성 용매는 관련 기술분야에 알려져 있는 것이다. 유리하게는, 상기 비양성자성 극성 용매는 바람직하게는 디메틸 술폭시드 (DMSO), N-메틸 피롤리돈, 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드 (DMAC) 및 감마 부티롤아세톤의 군으로부터 선택된다. 특히 바람직한 비양성자성 극성 용매는 DMSO 및 DMAC이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 본 발명의 현탁액은 톨루엔 또는 자일렌과 같은 비-극성 용매를 추가적으로 함유할 수 있다. 그와 같은 비-극성 용매는 중합체 매트릭스와의 혼화성을 향상시키기 위해 첨가될 수 있다. 그와 같은 비-극성 용매의 적합한 양은 비양성자성 극성 용매 (4)의 양을 기준으로 1/2까지의 범위이다.
그와 같은 현탁액은 관련 기술분야에 알려져 있는 방법으로 제조될 수 있다. 일 실시양태에서, 그와 같은 방법은 성분 (4), (1) 및 (2)를 조합하여 제1 현탁액을 수득; 성분 (4) 및 (3) 및 임의적으로 비-극성 용매를 조합하여 제1 용액을 수득; 상기 제1 현탁액과 상기 제1 용액을 조합하여 본원에서 기술되는 바와 같은 현탁액을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명을 추가적으로 설명하기 위하여, 하기의 실시예 들을 제공한다. 이들 실시예가 본 발명의 영역을 제한하고자 하여 제공되는 것은 아니다.
실험 1
시중에서 구입가능한 루틸 (TiO2)/Al2O3 코어/쉘 입자는 자흐트레벤(Sachtleben) 사로부터 구입되었다. 제품 홈비텍(Hombitec) RM 110은 12 nm의 입자 크기를 갖는 것으로 명시되었다. SC-70 검출기인 리가쿠 미니플렉스(Rigaku MiniFlex) 600을 사용하여, 0.01° 단계 크기로 10°에서 70°까지 측정하고 쉬어러 방정식을 사용함으로써, 평균 결정자(crystallite) 크기를 측정하였다. TiO2 입자의 평균 결정자 크기는 14.6 nm이었다.
실란화(silanisation) 단계를 위하여 40 중량%의 나노분말 (상기에서 기술된 바와 같음), 4 중량%의 디에틸-포스파토에틸-트리에톡시실란 (ABCR) [본 발명에 따름] 또는 메톡시-트리에틸렌옥시프로필-트리 메톡시실란 (겔레스트 잉크.(Gelest Inc.) 사) [비교를 위함], 4 중량% 물 (플루카(Fluka) 사) 및 52 중량% 에탄올 (플루카 사)을 진탕 혼합하고, 실란화 반응을 일으키고 잔류 미-반응 계면활성제 뿐만 아니라 용매도 증발하도록 하기 위해 오븐 안의 열린 용기에 65 °C에서 4 일 동안 두었다. 실란화/건조 전후의 총 중량을 측정함으로써 입자상에 남아있는 계면활성제는 초기에 첨가된 양의 29 중량% (디에틸-포스파토에틸-트리에톡시실란) 및 47 중량% (메톡시-트리에틸렌옥시프로필-트리 메톡시실란)으로 측정되었다.
현탁액의 제조를 위하여, 10 중량%의 각 수득된 나노분말 (상기에서 기술된 바와 같음) 및 90 중량%의 에탄올 (플루카 사)을 1 시간 동안 볼-밀링(ball-milling)에 의해 분산시켰다. 최종적으로 제조된 현탁액은 투명하였으며, 1 개월이 넘는 동안 안정하였다. 시각적 검사는 본 발명의 디에틸-포스파토에틸-트리에톡시실란의 현탁액은 메톡시-트리에틸렌옥시프로필-트리 메톡시실란의 현탁액보다 더 투명하고, 이에 따라 더 작은 유체역학적 입자 크기 (더 나은 분산)를 보여준다는 것을 보여주었다. 기술적인 관점에서, 이는 상당한 차이이다.
중력 분석 기술에 의해 유체역학적인 입자 크기를 측정하였다. (루미사이저(Lumisizer) 610, 2 mm 폴리카르보네이트 큐벳, 부피-칭량 분포(Volume-weighted distribution)):
유체역학적인 입자 크기는 하기와 같이 측정되었다:
디에틸-포스파토에틸-트리에톡시실란
[본 발명에 따름]
D10 = 19 nm
D50 = 25 nm
D90 = 31 nm
D99 = 36 nm
메톡시-트리에틸렌옥시프로필-트리 메톡시실란
[비교]
D10 = 23 nm
D50 = 31 nm
D90 = 42 nm
D99 = 47 nm
실험 2
실란화를 위하여, 40 중량%의 실험 1에서 기술된 루틸 (TiO2)/Al2O3 코어/쉘 입자, 8 중량%의 디에틸-포스파토에틸-트리에톡시실란 (ABCR), 8 중량%의 물 (플루카 사) 및 44 중량%의 에탄올 (플루카 사)을 진탕 혼합하고, 실란화 반응을 일으키고 잔류 미-반응 계면활성제 뿐만 아니라 용매도 증발하도록 하기 위해 오븐 안의 열린 용기에 65 ℃에서 4 일 동안 두었다.
현탁액의 제조를 위하여, 5 중량%의 수득된 나노분말 (상기에서 기술된 바와 같음) 및 95 중량%의 γ-부티로락톤 (알드리치(Aldrich) 사)을 1 시간 동안 볼-밀링에 의해 분산시켰다. 최종적으로 제조된 현탁액은 투명하였으며, 1 개월이 넘는 동안 안정하였다.
이와 같은 현탁액을 1:1:1 (부피 비율)으로 γ-부티로락톤 및 자일렌 중의 5 중량% 폴리실라잔 용액 (메르크(Merck) 사)과 혼합하였다. 생성된 혼합물을 1000 rpm에서 스핀코팅하고, 90 ℃에서 건조시켰다. 필메트릭스(Filmetrics) F-10-RT-UV 반사율측정기를 사용하여, 완성된 필름의 특성을 측정하였다. 이러한 조건에서 80 nm의 필름 두께 및 1.68의 굴절률이 측정되었다.
대략 0.25 ml의 동일한 상기 기술된 혼합물을 현미경 슬라이드에 떨어뜨리고 90 ℃에서 건조하였다. 수득된 필름은 매우 두꺼웠고 (>10 μm), 균일하고 투명했다. 이러한 특성은 고-성능 디바이스의 제조에 중요하며, 본 발명 조성물의 잠재성을 보여준다.
실험 3
10 중량%의 실험 2에서의 실란 처리된 분말 및 90 중량%의 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 (시그마 알드리치(Sigma Aldrich) 사)를 1 시간 동안 볼-밀링에 의해 분산시켰다. 최종적으로 제조된 현탁액은 투명하였으며, 1 개월이 넘는 동안 안정하였다.
이와 같은 현탁액 2 g에, 0.035 g의 O-페닐페녹시 에틸 아크릴레이트 (조바켐(Jobachem) 사), 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 (시그마 알드리치 사) 중 0.035 g의 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 사전혼합 용액 (시그마 알드리치 사) 5 중량%를 첨가하였다. 다음에, 수득된 혼합물을 2000 rpm에서 스핀코팅하고, 100 W UV 램프 (횐레(Hoenle) UVA큐브 100) 하에 UV-경화시켰다. 필메트릭스 F-10-RT-UV 반사율측정기를 사용하여, 완성된 필름의 특성을 측정하였다. 이러한 조건에서 222 nm의 필름 두께 및 1.86의 굴절률이 측정되었다. 이것은 특히 높은 굴절률이다.
실험 4
10 중량%의 실험 2에서의 실란 처리된 분말 및 90 중량%의 디메틸 술폭사이드 (알드리치 사)를 1 시간 동안 볼-밀링에 의해 분산시켰다. 최종적으로 제조된 현탁액은 투명하였으며, 1 개월이 넘는 동안 안정하였다.
이와 같은 현탁액 2 g에, 디메틸 술폭사이드 (아크로스(Acros) 사) 중 0.5 g의 폴리에테르술폰 (베라델(Veradel) 사) 사전혼합 용액 10 중량%를 첨가하였다. 다음에, 수득된 혼합물을 닥터 블레이더(doctor blader)로 1 mm/s 코팅 속도에서 코팅하고, 100 ℃에서 건조하였다. 필메트릭스 F-10-RT-UV 반사율측정기를 사용하여, 완성된 필름의 특성을 측정하였다. 이러한 조건에서 170 nm의 필름 두께 및 1.87의 굴절률이 측정되었다. 역시, 이것은 특히 높은 굴절률이다.
실험 5
화염 스프레이 합성에 의해 스트론튬 티타네이트 (SrTiO3) 나노입자를 합성하였다. 전구체의 제조를 위하여, 90.6 g의 Sr-아세테이트 (ABCR)를 679 g의 2-에틸헥산산에 첨가하고, 혼합물을 150 ℃에서 1시간 동안 가열함으로써 용해시켰다. 실온으로 냉각한 후, 125.2 g의 Ti-이소프로폭시드 (알드리치 사)를 첨가하였다. 수득된 용액을 중량 기준 7.5:4.5로 THF와 희석하였다. 다음에, 전구체를 스프레이 노즐에 공급하고 (7 ml분-1, HNP 미크로시스테메(Mikrosysteme) 사, 미세 환상 기어 펌프 mzr-2900), 산소에 의해 분산시킨 후 (15 l분-1, 팡가스 테크.(PanGas tech.) 사), 사전혼합 메탄-산소 화염(CH4: 1.2 l분-1, O2: 2.2 l분-1)에 의해 연소시켰다. 약 20 m3시간-1로 진공 펌프 (부쉬(Busch) 사, 세코(Seco) SV1040CV)에 의해 유리 섬유 필터 (쉴레이처 & 슈엘(Schleicher & Schuell) 사)를 통하여, 배출-기체를 여과하였다. 유리 섬유 필터로부터 수득된 산화물 나노분말을 수집하였다.
SC-70 검출기인 리가쿠 미니플렉스 600을 사용하여, 0.01° 단계 크기로 10°에서 70°까지 측정하고 쉬어러 방정식을 사용함으로써, 평균 결정자 크기를 측정하였다. SrTiO3 입자의 평균 결정자 크기는 13 nm이었다.
실란화를 위하여, 40 중량%의 실험 1에서 기술된 SrTiO3 입자, 8 중량%의 디에틸-포스파토에틸-트리에톡시실란 (ABCR), 8 중량%의 물 (플루카 사) 및 44 중량%의 에탄올 (플루카 사)을 진탕 혼합하고, 실란화 반응을 일으키고 잔류 미-반응 계면활성제 뿐만 아니라 용매도 증발하도록 하기 위해 오븐 안의 열린 용기에 65 ℃에서 4 일 동안 두었다.
현탁액의 제조를 위하여, 10 중량%의 수득된 나노분말 (상기에서 기술된 바와 같음) 및 90 중량%의 에탄올 (플루카 사)을 1 시간 동안 볼-밀링에 의해 분산시켰다. 최종적으로 제조된 현탁액은 투명하였으며, 1 개월이 넘는 동안 안정하였다.
이와 같은 현탁액 2 g에, 0.05 g의 O-페닐페녹시 에틸 아크릴레이트 (조바켐 사), 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 (시그마 알드리치 사) 중 0.05 g의 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 사전혼합 용액 (시그마 알드리치 사) 5 중량% 및 2 g의 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르를 첨가하였다. 다음에, 수득된 혼합물을 5 mm/s 코팅 속도에서 닥터 블레이딩하고(doctor bladed), 100 W UV 램프 (횐레 UVA큐브 100) 하에 UV-경화시켰다. 필메트릭스 F-10-RT-UV 반사율측정기를 사용하여, 완성된 필름의 특성을 측정하였다. 이러한 조건에서 120 nm의 필름 두께 및 1.76의 굴절률이 측정되었다.
이 실험은 매우 다양한 나노입자가 성공적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

Claims (15)

  1. · 50-90 중량%의, 금속 산화물의 군으로부터 선택된 나노입자 (1);
    · 1-20 중량%의, 포스페이트 에스테르 실란의 군으로부터 선택된 계면활성제 (2);
    · 9-49 중량%의, 투명한 중합체의 군으로부터 선택된 중합체성 매트릭스 (3)
    를 포함하며, 상기 포스페이트 에스테르 실란은 화학식 (II)인 것을 특징으로 하는 고체 혼성 재료 (30).
    <화학식 (II)>
    Figure pct00006

    식 중:
    R1은 C1-C4 알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-알콕시-C1-C4-알킬을 나타내며;
    R2는 C1-C10 알킬, 포화 또는 불포화 C3-C10 카르보사이클릭기를 나타내며;
    R3는 H, C1-C6 알킬 또는 C1-C4-알콕시-C1-C4-알킬을 나타내며
    R4는 C1-C6 알킬 또는 C1-C4-알콕시-C1-C4-알킬을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 계면활성제 (2)에서의
    R1은 C1-C4-알콕시를 나타내며;
    R2는 C1-C10 알킬을 나타내며;
    R3는 C1-C6 알킬을 나타내며;
    R4는 C1-C6 알킬을 나타내는, 혼성 재료.
  3. 제1항에 있어서, 계면활성제 (2)는 디에틸포스파토-에틸-트리에톡시-실란인 혼성 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자 (1)는
    · n>2.2의 벌크 굴절률을 갖고/거나;
    · κ>2 W/mK의 벌크 열전도율을 갖는 것인 혼성 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자 (1)는 높은 굴절률을 보이는 제1군 입자 및 높은 열전도율을 보이는 제2군 입자를 포함하는 것인 혼성 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자 (1)는 코어-쉘 구조의 것이며, 여기서
    · 코어는 금속 산화물의 군으로부터 선택되며;
    · 쉘은 Al2O3이며;
    여기서 쉘의 양은 바람직하게는 전체 입자 중 20 중량% 미만 (산화물 중량 기준)인 혼성 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자 (1)에서 상기 금속 산화물은 화학식 (I)의 티타네이트로부터 선택된 것인 혼성 재료.
    <화학식 (I)>
    MxTiyOz
    식 중:
    M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타내며;
    x는 0, 1 미만의 실수 또는 1을 나타내고;
    y는 1 또는 1 미만의 실수를 나타내나, 0은 배제하며;
    z는 1 미만의 실수를 나타내나, 0은 배제하고;
    단:
    M이 알칼리 금속을 나타내는 경우 z=x/2+2*y이거나,
    M이 알칼리 토금속을 나타내는 경우 z=x+2*y이거나,
    x=0인 경우 z=2*y이며;
    바람직하게는 루틸 상 TiO2이다.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 매트릭스 (3)는 실라잔 중합체, 술폰 중합체, 아크릴레이트 중합체, 및 비닐 중합체의 군으로부터 선택된 것인 혼성 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 매트릭스 (3)는 화학식 (III)의 실라잔 중합체 및 화학식 (IV)의 폴리술폰 중합체로부터 선택된 것인 혼성 재료.
    <화학식 (III)>
    Figure pct00007

    <화학식 (IV)>
    Figure pct00008

    식 중
    R5, R6, R7은 각각 독립적으로 수소, 가능하다면 치환된 알킬, 아릴, 비닐 또는 (트리알콕시실릴)알킬을 각 중합체 반복 단위에서 독립적으로 나타낸다;
    Ar1은 페닐, 페닐에테르, 페닐티오에테르, 비스페놀 (상기 페닐은 임의적으로 C1-4 알킬, 페닐, 할로겐, 히드록실의 군으로부터 선택된 1-3 개의 치환기에 의해 치환된다)을 나타내며, 바람직하게는 비스페놀 A 또는 비스페놀 S를 나타낸다; Ar2는 독립적으로 페닐 (상기 페닐은 임의적으로 C1-4 알킬, 페닐, 할로겐, 히드록시의 군으로부터 선택된 1-3 개의 치환기에 의해 치환된다)을 나타내며, 바람직하게는 페닐을 나타낸다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 박층의 형태이거나, 마이크로 렌즈의 형태이거나, 또는 캡슐화제의 형태이며,
    · 상기 나노입자는 5 - 30 nm의 크기를 갖고
    · 상기 박층은 30 nm - 100 μm의 두께를 갖고/거나;
    · 상기 마이크로 렌즈는 1 - 500 μm의 직경을 갖고/거나;
    · 상기 캡슐화제는 1 μm - 3000 μm의 두께를 갖는 것인 혼성 재료.
  11. 제10항에서 정의된 바와 같은 박층 (30), 또는 마이크로 렌즈 또는 캡슐화제 중 하나 이상으로 코팅된 기판 (20)을 포함하는 중간 물품 (10).
  12. 제11항에 있어서, (아래에서부터 위로) 하기 구조:
    · 기판 (20) / 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30) / 투명 전극 (EL) / 활성 층 적층물 (AL); 또는
    · 기판 (20) / 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30) / 투명 전극 (EL) / 활성 층 적층물 (AL); 또는
    · 기판 (20) / 낮은 굴절률의 층(LRI) 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30)의 다중 유닛; 또는
    기판 (20) / 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30) 및 낮은 굴절률의 층(LRI)의 다중 유닛; 또는
    · 기판 (20) / 마이크로-렌즈 형태의 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30); 또는
    · 기판 (20) / 추가적인 산란 요소 (SE)를 포함하는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30) / 투명 전극 (EL) / 활성 층 적층물 (AL);
    · 기판 (20) / 방출성 디바이스 (ED) / 추가적인 무기 형광체 (IP) 요소를 포함하는 캡슐화제 형태의 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 혼성 재료 (30);
    · 기판 (20) / 혼성 재료 (30) / 상이한 굴절률을 보이는 혼성 재료 (30) / 낮은 굴절률의 층 (LRI)
    을 갖는 중간 물품.
  13. 제11항 또는 제12항에 따른 중간 물품을 포함하며,
    · 디스플레이를 함유하는 디바이스,
    · 광을 방출하는 디바이스,
    · 개창부, 및
    · 광학적 인증 요소를 함유하는 제품으로 구성되는 군으로부터 선택된 디바이스.
  14. · 0.5 - 80 중량%의, 제1항 및 제4항 내지 7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 나노입자 (1);
    · 0.01 - 20 중량%의, 제1항 내지 제3항에 정의된 바와 같은 계면활성제 (2);
    · 0.09 - 99 중량%의, 제1항 및 제8항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 매트릭스 분자 (3);
    · 0 - 99 중량%의, 물, 알콜, 글리콜-에테르, 케톤 및 비양성자성 극성 용매의 군으로부터 선택된 유기 용매 (4)를 포함하는 현탁액 (5).
  15. 제14항에 있어서,
    · 상기 알콜이 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올 및 부탄올의 군으로부터 선택되며;
    · 상기 글리콜-에테르가 프로폭시-에탄올 또는 메톡시-프로판올이고;
    · 상기 케톤이 아세톤 및 MEK로부터 선택되며;
    · 상기 비양성자성 극성 용매가 디메틸 술폭시드, N-메틸 피롤리돈, 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드로부터 선택된 것을 특징으로 하는 현탁액.
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