TW202219070A - 含發光粒子之油墨組成物、光轉換層及發光元件 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於:提供一種加熱時之熱穩定性優異之含發光粒子之油墨組成物、使用該油墨組成物之光轉換層以及發光元件。本發明之含發光粒子之油墨組成物之特徵在於含有:包含具有鈣鈦礦型結構之半導體奈米結晶之奈米粒子、光聚合性化合物、光聚合起始劑、及次磷酸二酯化合物。上述次磷酸二酯化合物較佳為分子量為500以上1500以下且軟化點及熔點為70℃以上250℃以下。

Description

含發光粒子之油墨組成物、光轉換層及發光元件
本發明係關於一種含發光粒子之油墨組成物、光轉換層及發光元件。
以往,液晶顯示裝置等顯示器中之濾色器像素部係使用例如含有紅色有機顏料粒子或綠色有機顏料粒子、及鹼可溶性樹脂及/或丙烯酸系單體之硬化性抗蝕劑材料,藉由光蝕刻法製造所得。
近年來,對於顯示器之低耗電化之需求越來越強烈,從而正在積極研究使用例如量子點、量子棒、其他無機螢光體粒子等具有發光性之半導體奈米粒子代替上述紅色有機顏料粒子或綠色有機顏料粒子,而提取紅色光或綠色光的濾色器像素部。
且說,於上述利用光蝕刻法來製造濾色器之方法中,根據該製造方法之特徵而存在以下缺點:包含相對昂貴之半導體奈米結晶之除像素部以外之抗蝕劑材料會被浪費。於此種狀況下,開始研究藉由噴墨法來形成光轉換基板像素部,以不浪費如上述之抗蝕劑材料(專利文獻1)。
包含上述半導體奈米結晶之奈米粒子有發出螢光或磷光,且發光波長之半寬值較窄之特徵。作為上述半導體奈米結晶,最初使用CdSe,但為了避免其有害性,最近開始使用InP、或具有鈣鈦礦結構者。作為鈣鈦礦結構之半導體奈米結晶,例如已知有CsPbX 3(X為鹵元素,表示Cl、Br或I)所表示之化合物。
其中,具有鈣鈦礦型結構之半導體奈米結晶可藉由調整鹵元素之種類及其存在比例而控制發光波長,因此有生產性優異之優點。並且,揭示有例如含有具有鈣鈦礦型結構之發光性結晶及源自丙烯酸酯聚合物之固體聚合物的組成物及發光性零件(專利文獻2)。又,揭示有使包含鈣鈦礦化合物之螢光粒子、光聚合性化合物、光聚合起始劑、抗氧化劑之組成物硬化而成之膜(光轉換層)(專利文獻3)。
然而,包含鈣鈦礦型結構之半導體結晶之奈米粒子由於容易因熱氧化而劣化,故而專利文獻3中揭示之組成物存在如下缺點:於該組成物或由該組成物形成之光轉換層得到加熱時,無法抑制發光強度降低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2008/001693號公報 [專利文獻2]國際公開第2018/028870號公報 [專利文獻3]日本特開2020-70374號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明之目的在於:提供一種加熱時之熱穩定性優異之含發光粒子之油墨組成物、使用該油墨組成物之光轉換層以及發光元件。 [解決課題之技術手段]
本發明為了解決上述課題,而著眼於含有光聚合性化合物、光聚合起始劑及抗氧化劑之含奈米粒子之油墨組成物,並反覆進行努力研究,結果發現:藉由使用次磷酸二酯化合物作為抗氧化劑,可進一步提高熱穩定性,從而完成本發明。
即,本發明提供一種含發光粒子之油墨組成物,其特徵在於含有:包含由金屬鹵化物構成且具有發光性之半導體奈米結晶之奈米粒子、光聚合性化合物、光聚合起始劑、及次磷酸二酯化合物。
進而,本發明提供一種由上述含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子的油墨組成物之硬化物構成之光轉換層、及使用該光轉換層之發光元件。 [發明之效果]
根據本發明,可提供一種加熱時之熱穩定性優異之含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物、使用該油墨組成物之光轉換層以及發光元件。
以下,針對本發明之含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物、其製造方法及發光元件,基於隨附圖式所示之較佳實施方式而詳細地進行說明。圖1係表示本發明之包含半導體奈米結晶之奈米粒子之製造方法的一實施方式的剖面圖。表示使用中空二氧化矽(silica)粒子作為中空粒子之情形時之製造例。再者,於圖1中,下段之奈米結晶原料賦予以後之中空粒子912省略了細孔912b之記載。又,圖2及圖3係表示奈米粒子之另一構成例之剖面圖。
1.含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物 本發明之實施方式之含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物含有:光聚合性化合物、光聚合起始劑、及次磷酸二酯化合物。一實施方式之含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物如下所述,可較佳地用於以噴墨方式形成使用有機EL之發光顯示元件之光轉換層的用途。就不會浪費包含相對昂貴之半導體奈米結晶之奈米粒子、光聚合性化合物等材料,僅使用所需部位所需之量便可形成像素部(光轉換層)的方面而言,該油墨組成物較佳為以相較於光蝕刻方式,更適合噴墨方式之方式適當加以製備來使用。
該油墨組成物存在因含有之添加劑,而在存放過程中光聚合性化合物由於該添加劑之觸媒作用而進行反應,從而導致油墨黏度上升之情形,但本發明中所使用之抗氧化劑難以導致該油墨組成物之黏度上升。因此,該油墨組成物有黏度之穩定性優異之傾向。又,根據藉由該油墨組成物所獲得之光轉換層,可獲得優異之外部量子效率。
以下,例舉構成光轉換層之濾色器像素部形成用之噴墨油墨組成物,對本實施方式之含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物及其構成成分進行說明。作為構成成分,除包含半導體奈米結晶之奈米粒子、光聚合性化合物、光聚合起始劑及次磷酸二酯化合物以外,還可例舉配位子、抗氧化劑、光擴散粒子、高分子分散劑等。
1-1.包含半導體奈米結晶之奈米粒子 1-1-1.中空粒子內包發光粒子 本發明中之包含半導體奈米結晶之奈米粒子具備:作為圖1中所示之發光粒子91(以下,亦有時稱為「中空粒子內包發光粒子91」)的具有中空部912a及與中空部912a連通之細孔912b的中空粒子912、及收容於中空部912a中並由金屬鹵化物構成且具有發光性之半導體奈米結晶911(以下,亦有時僅稱為「奈米結晶911」)。該發光粒子91例如可藉由使奈米結晶911於中空粒子912之中空部912a中析出而獲得。發光粒子91由於奈米結晶911被中空粒子912保護,故而可獲得對於熱或氧之優異穩定性,其結果,可獲得優異之發光特性。
發光粒子91更佳為在其表面具備由疏水聚合物構成之聚合物層92的發光粒子90(以下,有時記載為「聚合物被覆發光粒子」)。聚合物被覆發光粒子90具備聚合物層92,藉此可進一步提高對於熱、氧之穩定性,並且可獲得優異之粒子分散性,因此在製成光轉換層時可獲得更優異之發光特性。
<奈米結晶911> 奈米結晶911係由金屬鹵化物構成且吸收激發光而發出螢光或磷光之奈米尺寸結晶體(奈米結晶粒子)。該奈米結晶911例如為藉由穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡所測定之最大粒徑為100 nm以下的結晶體。奈米結晶911例如可由特定波長之光能或電能激發而發出螢光或磷光。
由金屬鹵化物構成之奈米結晶911係通式:A aM bX c所表示之化合物。 式中,A係有機陽離子及金屬陽離子中之至少1種。作為有機陽離子,可例舉銨、甲脒鎓、胍鎓、咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯啶鎓、質子化硫脲等,作為金屬陽離子,可例舉Cs、Rb、K、Na、Li等陽離子。 M係至少1種金屬陽離子。作為金屬陽離子,可例舉選自1族、2族、3族、4族、5族、6族、7族、8族、9族、10族、11族、13族、14族、15族中之金屬陽離子。更佳為可例舉:Ag、Au、Bi、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、Eu、Fe、Ga、Ge、Hf、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Nd、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Sb、Sc、Sm、Sn、Sr、Ta、Te、Ti、V、W、Zn、Zr等陽離子。 X係至少1種之陰離子。作為陰離子,可例舉:氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子、氰化物離子等。 a為1~7,b為1~4,c為3~16。 該奈米結晶911可藉由調整其粒子尺寸、構成X晶格格位之陰離子之種類及存在比例而控制發光波長(發光色)。
通式A aM mX x所表示之化合物具體而言,較佳為AMX、A 4MX、AMX 2、AMX 3、A 2MX 3、AM 2X 3、A 2MX 4、A 2MX 5、A 3MX 5、A 3M 2X 5、A 3MX 6、A 4MX 6、AM 2X 6、A 2MX 6、A 4M 2X 6、A 3MX 8、A 3M 2X 9、A 3M 3X 9、A 2M 2X 10、A 7M 3X 16所表示之化合物。 式中,A係有機陽離子及金屬陽離子中之至少1種。作為有機陽離子,可例舉:銨、甲脒鎓、胍鎓、咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯啶鎓、質子化硫脲等,作為金屬陽離子,可例舉Cs、Rb、K、Na、Li等離子。 式中,M係至少1種之金屬陽離子。具體而言,可例舉:1種金屬陽離子(M 1)、2種金屬陽離子(M 1 αM 2 β)、3種金屬陽離子(M 1 αM 2 βM 3 γ)、4種金屬陽離子(M 1 αM 2 βM 3 γM 4 δ)等。其中,α、β、γ、δ分別表示0~1之實數,且表示α+β+γ+δ=1。作為金屬陽離子,可例舉選自1族、2族、3族、4族、5族、6族、7族、8族、9族、10族、11族、13族、14族、15族中之金屬陽離子。更佳為可例舉:Ag、Au、Bi、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、Eu、Fe、Ga、Ge、Hf、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Nd、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Sb、Sc、Sm、Sn、Sr、Ta、Te、Ti、V、W、Zn、Zr等陽離子。 式中,X係包含至少1種鹵素之陰離子。具體而言,可例舉1種鹵素陰離子(X 1)、2種鹵素陰離子(X 1 αX 2 β)等。作為陰離子,可例舉氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子、氰化物離子等,包含至少1種鹵化物離子。
由上述通式A aM mX x所表示之由金屬鹵化物構成之化合物亦可為添加(摻雜)有Bi、Mn、Ca、Eu、Sb、Yb等金屬離子者,以使發光特性更佳。
關於上述通式A aM mX x所表示之由金屬鹵化物構成之化合物中具有鈣鈦礦型結晶結構之化合物,就藉由調整其粒子尺寸、構成M晶格格位之金屬陽離子之種類及存在比例,進而調整構成X晶格格位之陰離子之種類及存在比例,而可控制發光波長(發光色)的方面而言,尤佳為以半導體奈米結晶之形式來利用。具體而言,較佳為AMX 3、A 3MX 5、A 3MX 6、A 4MX 6、A 2MX 6所表示之化合物。式中之A、M及X如上所述。又,具有鈣鈦礦型結晶結構之化合物亦可如上所述,添加(摻雜)有Bi、Mn、Ca、Eu、Sb、Yb等金屬離子。
呈鈣鈦礦型結晶結構之化合物中,為了表現進一步良好之發光特性,較佳為A為Cs、Rb、K、Na、Li,M為1種金屬陽離子(M 1)、或2種金屬陽離子(M 1 αM 2 β),X為氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子。其中,α與β分別表示0~1之實數,且表示α+β=1。具體而言,M較佳為選自Ag、Au、Bi、Cu、Eu、Fe、Ge、K、In、Na、Mn、Pb、Pd、Sb、Si、Sn、Yb、Zn、Zr。
作為由金屬鹵化物構成且具有鈣鈦礦型結晶結構之奈米結晶911之具體組成,CsPbBr 3、CH 3NH 3PbBr 3、CHN 2H 4PbBr 3等使用Pb作為M之奈米結晶911由於光強度以及量子效率均優異,故而較佳。又,CsSnBr 3、CsSnCl 3、CsSnBr 1.5Cl 1.5、Cs 3Sb 2Br 9、(CH 3NH 3) 3Bi 2Br 9、(C 4H 9NH 3) 2AgBiBr 6等使用除Pb以外之金屬陽離子作為M之奈米結晶911由於毒性低且對環境之影響較少,故而較佳。
關於奈米結晶911,可選擇使用以下結晶:發出於605~665 nm之波長範圍具有發光峰之光(紅色光)的紅色發光性結晶;發出於500~560 nm之波長範圍具有發光峰之光(綠色光)的綠色發光性結晶;及發出於420~480 nm之波長範圍具有發光峰之光(藍色光)的藍色發光性結晶。又,於一實施方式中,亦可將該等奈米結晶之複數種加以組合來使用。
再者,奈米結晶911之發光峰之波長例如可於使用絕對PL量子產率測定裝置所測定之螢光光譜或磷光光譜中進行確認。
紅色發光性之奈米結晶911較佳為於665 nm以下、663 nm以下、660 nm以下、658 nm以下、655 nm以下、653 nm以下、651 nm以下、650 nm以下、647 nm以下、645 nm以下、643 nm以下、640 nm以下、637 nm以下、635 nm以下、632 nm以下或630 nm以下之波長範圍具有發光峰,且較佳為於628 nm以上、625 nm以上、623 nm以上、620 nm以上、615 nm以上、610 nm以上、607 nm以上或605 nm以上之波長範圍具有發光峰。 該等上限值及下限值可任意地加以組合。再者,於以下同樣之記載中,個別記載之上限值及下限值亦能夠任意地加以組合。
綠色發光性之奈米結晶911較佳為於560 nm以下、557 nm以下、555 nm以下、550 nm以下、547 nm以下、545 nm以下、543 nm以下、540 nm以下、537 nm以下、535 nm以下、532 nm以下或530 nm以下之波長範圍具有發光峰,且較佳為於528 nm以上、525 nm以上、523 nm以上、520 nm以上、515 nm以上、510 nm以上、507 nm以上、505 nm以上、503 nm以上或500 nm以上之波長範圍具有發光峰。
藍色發光性之奈米結晶911較佳為於480 nm以下、477 nm以下、475 nm以下、470 nm以下、467 nm以下、465 nm以下、463 nm以下、460 nm以下、457 nm以下、455 nm以下、452 nm以下或450 nm以下之波長範圍具有發光峰,且較佳為於450 nm以上、445 nm以上、440 nm以上、435 nm以上、430 nm以上、428 nm以上、425 nm以上、422 nm以上或420 nm以上之波長範圍具有發光峰。
奈米結晶911之形狀並無特別限定,可為任意之幾何學形狀,亦可為任意之不規則形狀。作為奈米結晶911之形狀,例如可例舉長方體狀、立方體狀、球狀、正四面體狀、橢球狀、角錐形狀、碟狀、枝狀、網狀、棒狀等。再者,作為奈米結晶911之形狀,較佳為長方體狀、立方體狀或球狀。
奈米結晶911之平均粒徑(體積平均徑)較佳為40 nm以下,更佳為30 nm以下,進而較佳為20 nm以下。又,奈米結晶911之平均粒徑較佳為1 nm以上,更佳為1.5 nm以上,進而較佳為2 nm以上。具有上述平均粒徑之奈米結晶911由於容易發出所需波長之光,故而較佳。再者,奈米結晶911之平均粒徑係藉由利用穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡進行測定並算出體積平均徑而獲得。
<中空粒子912> 中空粒子912只要具備中空部912a及細孔912b即可,上述中空部912a係於內部能夠收容奈米結晶911之空間,上述細孔912b與中空部912a連通,並且,可使用整體形狀為長方體狀、立方體狀、球狀(大致真球狀)、細長球狀(橢球狀)、蜂巢形狀(將剖面為六邊形且兩端開口之筒無間隙地排列而成之形狀)等之粒子。長方體狀、立方體狀、大致真球狀、橢球狀之中空粒子係具備氣球結構或中空結構之粒子。關於該等具備氣球結構或中空結構之中空粒子,藉由將收容在中空部912a中之奈米結晶911整體覆蓋,可更確實地獲得對於熱或氧之穩定性,因此更佳。進而,於所獲得之發光性奈米粒子90中,由於中空粒子912介存於與下述聚合物層92之間,故而奈米結晶911對於氧氣、水分之穩定性亦提昇。
於中空部912a中可收容1個奈米結晶911,亦可收容複數個奈米結晶911。又,中空部912a可整體被1個或複數個奈米結晶911佔有,亦可僅一部分被佔有。
作為中空粒子,無論為何種材料均可,只要可保護奈米結晶911即可。就合成之容易性、穿透率、成本等觀點而言,中空粒子較佳為作為中空無機奈米粒子之中空二氧化矽粒子、中空氧化鋁粒子、中空氧化鈦粒子;或者作為中空聚合物粒子之中空聚苯乙烯粒子、中空PMMA粒子,更佳為中空二氧化矽粒子或中空氧化鋁粒子。就粒子表面處理容易之方面而言,進而較佳為中空二氧化矽粒子。
中空粒子912之平均外徑並無特別限定,較佳為5~300 nm,更佳為6~100 nm,進而較佳為8~50 nm,尤佳為10~25 nm。若為該尺寸之中空粒子912,則可充分提高奈米結晶911對於氧、水分及熱之穩定性。
中空粒子912之平均內徑,即中空部912a之直徑並無特別限定,較佳為1~250 nm,更佳為2~100 nm,進而較佳為3~50 nm,尤佳為5~15 nm。於中空粒子912之平均內徑過小之情形時,有奈米結晶911不會析出於中空部912a內之虞,於中空粒子912之平均內徑過大之情形時,有奈米結晶911於中空部91a內過度凝聚而導致發光效率降低之虞。若為具備上述範圍之平均內徑之中空粒子912,則可抑制凝聚且使奈米結晶911析出。
又,細孔912b之尺寸並無特別限定,較佳為0.5~10 nm,更佳為1~5 nm。於該情形時,可使含有奈米結晶911之原料化合物之溶液順利且確實地滲透至中空部912a內。
作為中空粒子912之一例的中空二氧化矽粒子例如可如圖1所示地藉由以下步驟而製作:(a)將含有具有一級胺基及/或二級胺基之脂肪族聚胺鏈(x1)及疏水性有機鏈段(x2)之共聚物(X)與水性介質加以混合,形成由以疏水性有機鏈段(x2)為主成分之核及以脂肪族聚胺鏈(x1)為主成分之殼層構成之聚集體(XA)的步驟;(b)於包含聚集體(XA)之水性介質中加入二氧化矽原料(Y),以聚集體(XA)作為模板(template)進行二氧化矽原料(Y)之溶膠凝膠反應,使二氧化矽析出而獲得核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)之步驟;及(c)自核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)中除去共聚物(X)之步驟。
作為脂肪族聚胺鏈(x1),例如可例舉:聚伸乙基亞胺鏈、聚烯丙胺鏈等。為了可有效率地製造作為中空二氧化矽奈米粒子912之前驅物的核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA),更佳為聚伸乙基亞胺鏈。又,為了謀求與疏水性有機鏈段(x2)之分子量之平衡性,脂肪族聚胺鏈(x1)之分子量較佳為重複單元數為5~10,000之範圍,更佳為10~8,000之範圍。
脂肪族聚胺鏈(x1)之分子結構亦無特別限定,例如可例舉直鏈狀、支鏈狀、樹枝狀、星狀或梳狀等。就可有效率地形成於二氧化矽析出中成為模板之聚集體、製造成本等觀點而言,較佳為支鏈狀聚伸乙基亞胺鏈。
作為疏水性有機鏈段(x2),例如可例舉:源自烷基化合物之鏈段,源自聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚胺酯(polyurethane)之類之疏水性聚合物之鏈段等。
於烷基化合物之情形時,較佳為具有碳原子數為5以上之伸烷基鏈之化合物,更佳為具有碳原子數10以上之伸烷基鏈之化合物。疏水性有機鏈段(x2)之鏈長並無特別限制,只要為可使聚集體(XA)在奈米尺寸下穩定之範圍即可,重複單元數較佳為5~10,000之範圍,更佳為5~1,000之範圍。
疏水性有機鏈段(x2)可藉由偶合而鍵結於脂肪族聚胺鏈(x1)之末端,亦可藉由接枝而鍵結於脂肪族聚胺鏈(x1)之中間。1個脂肪族聚胺鏈(x1)可僅鍵結1個疏水性有機鏈段(x2),亦可鍵結複數個疏水性有機鏈段(x2)。
共聚物(X)中所包含之脂肪族聚胺鏈(x1)與疏水性有機鏈段(x2)之比例並無特別限定,只要可形成於水性介質中穩定之聚集體(XA)即可。具體而言,脂肪族聚胺鏈(x1)之比例較佳為10~90質量%之範圍,更佳為30~70質量%之範圍,進而較佳為40~60質量%之範圍。
於步驟(a)中,藉由使共聚物(X)溶解於水性介質中,可利用自體組織化形成具有核-殼結構之聚集體(XA)。該聚集體(XA)之核係以疏水性有機鏈段(x2)作為主成分,殼層係以脂肪族聚胺鏈(x1)作為主成分,認為藉由疏水性有機鏈段(x2)之疏水相互作用,會形成於水性介質中穩定之聚集體(XA)。作為水性介質,例如可例舉:水、水與水溶性溶劑之混合溶液等。於使用混合溶液之情形時,關於混合溶液中所包含之水之量,以體積比計,水/水溶性溶劑較佳為0.5/9.5~3/7,更佳為0.1/9.9~5/5。就生產性、環境或成本等觀點而言,較佳為單獨使用水或者水與醇之混合溶液。
水性介質中所包含之共聚物(X)之量較佳為0.05~15質量%,更佳為0.1~10質量%,進而較佳為0.2~5質量%。於水性介質中藉由共聚物(X)之自體組織化而形成聚集體(XA)時,亦可使用具有2個以上之官能基之有機交聯性化合物,於殼層使脂肪族聚胺鏈(x1)交聯。作為該有機交聯性化合物,例如可例舉:含醛之化合物、含環氧基之化合物、含不飽和雙鍵之化合物、含羧酸基之化合物等。
繼而,於水之存在下以聚集體(XA)作為模板,進行二氧化矽原料(Y)之溶膠凝膠反應。作為二氧化矽原料(Y),例如可例舉:水玻璃、四烷氧基矽烷類、四烷氧基矽烷之類之低聚物類等。作為四烷氧基矽烷類,例如可例舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷、四丁氧基矽烷、四第三丁氧基矽烷等。作為低聚物類,例如可例舉:四甲氧基矽烷之四聚物、四甲氧基矽烷之七聚物、四乙氧基矽烷之五聚物、四乙氧基矽烷之十聚物等。
溶膠凝膠反應於溶劑之連續相中不會產生,僅於聚集體(XA)上選擇性地進行。因此,可於聚集體(XA)不會被壓碎之範圍內任意地設定反應條件。於溶膠凝膠反應中,聚集體(XA)與二氧化矽原料(Y)之比例可適當地設定。
溶膠凝膠反應之溫度並無特別限定,較佳為0~90℃之範圍,更佳為10~40℃之範圍,進而較佳為15~30℃之範圍。於該情形時,可有效率地獲得核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)。
於反應活性較高之二氧化矽原料(Y)之情形時,溶膠凝膠反應之時間較佳為1分鐘~24小時之範圍,更佳為30分鐘~5小時之範圍。又,於反應活性較低之二氧化矽原料(Y)之情形時,溶膠凝膠反應之時間較佳為5小時以上,更佳為設為一週。
藉由步驟(b),可獲得不會相互凝聚而粒徑均一之核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)。所獲得之核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)之粒徑分布根據製造條件或目標粒徑亦有所不同,相對於目標粒徑(平均粒徑),可設定為±15%以下、較佳為±10%以下。
核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)中,核係以疏水性有機鏈段(x2)作為主成分,且將以脂肪族聚胺鏈(x1)與二氧化矽作為主成分之複合體作為殼層。此處,主成分係指不包括有意之第3成分。核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)中之殼層係將二氧化矽所形成之基質與脂肪族聚胺鏈(x1)複合化而成之有機無機複合體。
核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)之粒徑較佳為5~300 nm,更佳為6~100 nm,進而較佳為8~50 nm,尤佳為10~25 nm。該粒徑可藉由共聚物(X)之種類、組成及分子量、二氧化矽原料(Y)之種類、溶膠凝膠反應條件等進行調整。又,核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)係藉由分子之自體組織化而形成,因此呈極其優異之單分散性,粒徑分布之寬度相對於平均粒徑可設為±15%以下。
核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)之形狀可設為球狀或縱橫比為2以上之細長球狀。又,亦可製作於一個粒子內具有複數個核之核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)。該粒子之形狀或結構等可藉由變更共聚物(X)之組成、二氧化矽原料(Y)之種類及溶膠凝膠反應條件等來進行調整。
核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)中所包含之二氧化矽之量較佳為30~95質量%之範圍,更佳為60~90質量%之範圍。二氧化矽之量可藉由變更共聚物(X)中所包含之脂肪族聚胺鏈(x1)之量、聚集體(XA)之量、二氧化矽原料(Y)之種類及量、溶膠凝膠反應時間及溫度等來進行調整。
繼而,於步驟(c)中,藉由自核-殼型二氧化矽奈米粒子(YA)中去除共聚物(X),可獲得目標之中空二氧化矽奈米粒子912。 作為去除共聚物(X)之方法,例如可例舉:焙燒處理、利用溶劑洗淨之處理,就共聚物(X)之去除率之觀點而言,較佳為於焙燒爐中之焙燒處理法。作為焙燒處理,例如可例舉:空氣或氧氣存在下之高溫焙燒、不活性氣體(例如氮氣、氦氣)之存在下之高溫焙燒,較佳為空氣中之高溫焙燒。作為焙燒溫度,較佳為300℃以上,更佳為300~1000℃之範圍。
可藉由以上方式製作中空二氧化矽粒子912。再者,中空二氧化矽粒子912亦可使用市售品。作為該市售品,例如可例舉日鐵礦業股份有限公司製造之「SiliNax SP-PN(b)」等。中空氧化鋁粒子、中空氧化鈦粒子或中空聚合物粒子亦可藉由同樣之方法進行製造。
<中空粒子內包發光粒子91之製造方法> 本發明中,將含有半導體奈米結晶之原料化合物之溶液(Z)含浸於如此獲得之中空粒子中(圖1中之(d))並進行乾燥,藉此於上述中空粒子之上述中空部912a內析出具有發光性之鈣鈦礦型半導體奈米結晶(圖1中之(d)),可獲得發光粒子(中空粒子內包發光粒子)91。
進而,上述所獲得之發光粒子91亦可藉由添加於下述光聚合性化合物,具體而言例如添加於甲基丙烯酸異莰酯中而製成包含發光粒子91之分散液。
作為包含半導體奈米結晶之原料化合物之溶液(Z),就對於中空粒子912之含浸性之方面而言,較佳為固形物成分濃度0.5~20質量%之溶液。又,有機溶劑只要為奈米結晶911之良溶劑即可,就相溶性之方面而言,尤其較佳為二甲基亞碸、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、乙醇、甲醇、2-丙醇、γ-丁內酯、乙酸乙酯、水及其等之混合溶劑。
又,作為製備溶液之方法,較佳為於氬氣等不活性氣體環境下於反應容器中混合原料化合物及有機溶劑。此時之溫度條件較佳為室溫~350℃,又,混合時之攪拌時間較佳為1分鐘~10小時。
關於半導體奈米結晶之原料化合物,例如於製備三溴化鉛銫溶液之情形時,較佳為將溴化銫及溴化鉛(II)與上述有機溶劑混合。此時,較佳為以相對於良溶劑1000質量份,溴化銫成為0.5~200質量份、溴化鉛(II)成為0.5~200質量份之方式調整各自之添加量。
繼而,在室溫於上述反應容器中添加中空二氧化矽粒子912,藉此使三溴化鉛銫溶液含浸於中空二氧化矽粒子912之中空部912a內。其後,對上述反應溶液內之溶液進行過濾,藉此去除過量之上述三溴化鉛銫溶液並回收固形物。其後,將所獲得之固形物於-50~200℃進行減壓乾燥。藉由以上步驟,於中空二氧化矽粒子911之中空部912a中析出鈣鈦礦型半導體奈米結晶911而獲得發光粒子91。
<中空粒子內包發光粒子91之變化例> 進而,中空粒子內包發光粒子91較佳為如圖2(a)所示地具備中間層913,該中間層913位於中空粒子92之中空部912a之壁面與半導體奈米結晶911之間,且由配位在半導體奈米結晶911之表面之配位子構成。圖2(a)所示之發光粒子91係使作為配位子之油酸、油胺等配位於包含Pb陽離子(圖中由黑圓點表示)作為M晶格格位之奈米結晶911之表面而形成中間層913。再者,於圖2(a)中,中空粒子912省略了細孔912b之記載。具備中間層913之發光粒子91藉由中間層913,可進一步提高奈米結晶911對於氧、水分、熱等之穩定性。
具備由配位子構成之中間層913之發光粒子91可藉由以下方式獲得:預先在含有奈米結晶911之原料化合物之溶液中添加配位子,將該溶液含浸於中空二氧化矽粒子912中並進行乾燥。
配位子較佳為具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基之化合物。作為鍵結性基,例如較佳為羧基、羧酸酐基、胺基、銨基、巰基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基(phosphinic acid group)、磺酸基及硼酸基中之至少1種,更佳為羧基及胺基中之至少1種。作為此種配位子,可例舉含羧基或胺基之化合物等,可單獨使用其等之1種,或併用2種以上。
作為含羧基之化合物,例如可例舉:碳原子數1~30之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族羧酸。作為上述含羧基之化合物之具體例,例如可例舉:花生油酸、巴豆酸、反-2-癸烯酸、芥子酸、3-癸烯酸、順-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、4-癸烯酸、全順-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸、全順-8,11,14-二十碳三烯酸、順-9-十六碳烯酸、反-3-己烯酸、反-2-己烯酸、2-庚烯酸、3-庚烯酸、2-十六碳烯酸、次亞麻油酸、亞麻油酸、γ-次亞麻油酸、3-壬烯酸、2-壬烯酸、反-2-辛烯酸、芹子酸、反油酸、油酸、3-辛烯酸、反-2-戊烯酸、反-3-戊烯酸、蓖麻油酸、己二烯酸、2-十三碳烯酸、順-15-二十四碳烯酸、10-十一碳烯酸、2-十一碳烯酸、乙酸、丁酸、蘿酸、蠟酸、癸酸、二十酸、二十一酸、十七酸、庚酸、己酸、二十七酸、月桂酸、肉豆蔻酸、蜜蠟酸、二十八酸、十九酸、二十九酸、正辛酸、棕櫚酸、十五酸、丙酸、二十五酸、壬酸、硬脂酸、二十四酸、二十三酸、十三酸、十一酸、戊酸等。
作為含胺基之化合物,例如可例舉:碳原子數1~30之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族胺。作為上述含胺基之化合物之具體例,例如可例舉:1-胺基十七烷、1-胺基十九烷、十七-9-胺、硬脂胺、油胺、2-正辛基-1-十二基胺、烯丙胺、戊胺、2-乙氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、異丁胺、異戊胺、3-甲氧基丙胺、2-甲氧基乙胺、2-甲基丁胺、新戊胺、丙胺、甲胺、乙胺、丁胺、己胺、庚胺、正辛胺、1-胺基癸烷、壬胺、1-胺基十一烷、十二胺、1-胺基十五烷、1-胺基十三烷、十六胺、十四胺等。
又,於製作發光粒子91時,可於含有奈米結晶911之原料化合物之溶液中添加具有反應性基之配位子(例如3-胺基丙基三甲氧基矽烷)。於該情形時,亦可製造具有中間層913之母粒子91,該中間層913如圖2所示,位於中空粒子912與奈米結晶911之間,由配位於奈米結晶911之表面之配位子所構成,且配位子之分子彼此形成矽氧烷鍵。根據該構成,可經由中間層913將奈米結晶911更牢固地固定於中空粒子912。
具有反應性基之配位子較佳為具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基、及含有Si並會形成矽氧烷鍵之反應性基的化合物。再者,反應性基亦可與中空粒子912進行反應。
作為鍵結性基,例如可例舉:羧基、羧酸酐基、胺基、銨基、巰基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基、硼酸基等。其中,作為鍵結性基,較佳為羧基及胺基中之至少1種。該等鍵結性基對於奈米結晶911所包含之陽離子之親和性(反應性)高於反應性基。因此,配位子可使鍵結性基配位於奈米結晶911側,從而更容易且確實地形成中間層913。
另一方面,作為反應性基,就容易形成矽氧烷鍵之方面而言,較佳為矽烷醇基、碳原子數為1~6之烷氧基矽基之類之水解性矽基。
作為此種配位子,可例舉含羧基或胺基之矽化合物等,可單獨使用其等之1種,或併用2種以上。
作為含羧基之矽化合物之具體例,例如可例舉:三甲氧基矽基丙酸、三乙氧基矽基丙酸、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]-N'-羧甲基乙二胺、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]鄰苯二甲醯胺、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺-N,N',N'-三乙酸等。
另一方面,作為含胺基之矽化合物之具體例,例如可例舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二異丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三異丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基異丁基二甲基甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基異丁基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-11-胺基十一基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基矽烷三醇、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺、(胺基乙基胺基乙基)苯基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三異丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三異丙氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)胺基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、甲基苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、二甲基苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、苄基胺基乙基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三異丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三異丙氧基矽烷、N-[2-[3-(三甲氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三乙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三丙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三異丙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺等。
進而,更佳為如圖2(b)所示,中空粒子內包發光粒子91之表面具備由疏水性聚合物構成之聚合物層92的發光粒子90(以下,有時記載為「聚合物被覆發光粒子90」)。聚合物被覆發光粒子90藉由具備聚合物層92,可進一步提高對於熱、氧之穩定性,並且可獲得優異之粒子分散性,因此在製成光轉換層時可獲得更優異之發光特性。
1-1-2.二氧化矽被覆發光粒子 圖3(a)及圖3(b)中表示本發明中之包含半導體奈米結晶之奈米粒子之另一形態。圖3(a)所示之發光粒子91(以下,亦有時稱為「二氧化矽被覆發光粒子91」)具備:由金屬鹵化物構成且具有發光性之半導體奈米結晶(以下,亦有時僅稱為「奈米結晶911」)、及由配位於該奈米結晶911之表面之配位子構成,進而配位子中作為矽烷化合物之分子彼此形成了矽氧烷鍵之表面層914。該發光粒子91例如可藉由以下方式獲得:將奈米結晶911之前驅物、油酸、油胺等配位子與具有能夠矽氧烷鍵結之部位之配位子加以混合,在使奈米結晶911析出之同時,使該配位子配位於奈米結晶911表面,其後連續地使矽氧烷鍵產生。該發光粒子91由於奈米結晶911被二氧化矽表面層914保護,故而可獲得對於熱或氧之優異穩定性,其結果可獲得優異之發光特性。
進而,更佳為如圖3(b)所示,如二氧化矽被覆發光粒子91(b)般於二氧化矽被覆發光粒子91之表面具備由疏水性聚合物構成之聚合物層92的發光粒子90(以下,有時記載為「聚合物被覆發光粒子90」)。聚合物被覆發光粒子90藉由具備聚合物層92,可進一步提高對於熱、氧之穩定性,並且可獲得優異之粒子分散性,因此於製成光轉換層時可獲得更優異之發光特性。
圖3(a)所示之二氧化矽被覆發光粒子91具有:具有發光性之上述奈米結晶911、及由配位於該奈米結晶911之表面之配位子所構成,進而配位子中作為矽烷化合物之分子彼此形成了矽氧烷鍵之表面層914。因此,二氧化矽被覆發光粒子91由於奈米結晶911被表面層914保護,故而可維持優異之發光特性。
此種二氧化矽被覆發光粒子91可藉由以下方式進行製造:藉由將包含半導體奈米結晶之原料化合物之溶液、與「包含脂肪族羧酸、及包含具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物的脂肪族胺」之溶液加以混合,而使具有發光性之鈣鈦礦型半導體奈米結晶析出,並且使上述化合物配位於該半導體奈米結晶之表面,其後,使經配位之上述化合物中之上述反應性基縮合,藉此獲得於上述半導體奈米結晶之表面形成有具有上述矽氧烷鍵之表面層的粒子91。 該二氧化矽被覆發光粒子91其本身能夠以單質用作發光粒子。
<表面層914> 上述表面層914係由包含可配位於奈米結晶911之表面且分子彼此能夠形成矽氧烷鍵之化合物的配位子構成。
此種配位子係具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基的化合物,包含具有含有Si且會形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物。作為該鍵結性基,例如較佳為羧基、羧酸酐基、胺基、銨基、巰基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基及硼酸基中之至少1種,更佳為羧基及胺基中之至少1種。作為此種配位子,可例舉含羧基或胺基之化合物等,可單獨使用其等之1種,或併用2種以上。
作為含羧基之化合物,例如可例舉:碳原子數1~30之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族羧酸。作為此種含羧基之化合物之具體例,例如可例舉:花生油酸、巴豆酸、反-2-癸烯酸、芥子酸、3-癸烯酸、順-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、4-癸烯酸、全順-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸、全順-8,11,14-二十碳三烯酸、順-9-十六碳烯酸、反-3-己烯酸、反-2-己烯酸、2-庚烯酸、3-庚烯酸、2-十六碳烯酸、次亞麻油酸、亞麻油酸、γ-次亞麻油酸、3-壬烯酸、2-壬烯酸、反-2-辛烯酸、芹子酸、反油酸、油酸、3-辛烯酸、反-2-戊烯酸、反-3-戊烯酸、蓖麻油酸、己二烯酸、2-十三碳烯酸、順-15-二十四碳烯酸、10-十一碳烯酸、2-十一碳烯酸、乙酸、丁酸、蘿酸、蠟酸、癸酸、二十酸、二十一酸、十七酸、庚酸、己酸、二十七酸、月桂酸、肉豆蔻酸、蜜蠟酸、二十八酸、十九酸、二十九酸、正辛酸、棕櫚酸、十五酸、丙酸、二十五酸、壬酸、硬脂酸、二十四酸、二十三酸、十三酸、十一酸、戊酸等。
作為含胺基之化合物,例如可例舉:碳原子數1~30之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族胺。作為此種含胺基之化合物之具體例,例如可例舉:1-胺基十七烷、1-胺基十九烷、十七-9-胺、硬脂胺、油胺、2-正辛基-1-十二基胺、烯丙胺、戊胺、2-乙氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、異丁胺、異戊胺、3-甲氧基丙胺、2-甲氧基乙胺、2-甲基丁胺、新戊胺、丙胺、甲胺、乙胺、丁胺、己胺、庚胺、正辛胺、1-胺基癸烷、壬胺、1-胺基十一烷、十二胺、1-胺基十五烷、1-胺基十三烷、十六胺、十四胺等。
又,具有含有Si且會形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物較佳為具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基。
作為反應性基,就容易形成矽氧烷鍵之方面而言,較佳為矽烷醇基、碳原子數為1~6之烷氧基矽基之類之水解性矽基。
作為鍵結性基,例如可例舉:羧基、胺基、銨基、巰基、膦基、氧化膦基、磷酸基、膦酸基、次膦酸基、磺酸基、硼酸基等。其中,作為鍵結性基,較佳為羧基、巰基及胺基中之至少1種。該等鍵結性基對於奈米結晶911中所包含之陽離子之親和性高於上述反應性基。因此,配位子可使鍵結性基配位於奈米結晶911側,從而更容易且確實地形成表面層914。
作為具有含有Si且會形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物,可包含含有鍵結性基之矽化合物1種以上,或者併用2種以上。 較佳為可含有含羧基之矽化合物、含胺基之矽化合物、含巰基之矽化合物之任一種,或者併用2種以上。
作為含羧基之矽化合物之具體例,例如可例舉:3-(三甲氧基矽基)丙酸、3-(三乙氧基矽基)丙酸、2-、羧基乙基苯基雙(2-甲氧基乙氧基)矽烷、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]-N'-羧甲基乙二胺、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]鄰苯二甲醯胺、N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺-N,N',N'-三乙酸等。
另一方面,作為含胺基之矽化合物之具體例,例如可例舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二異丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三異丙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基異丁基二甲基甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基異丁基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-11-胺基十一基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基矽烷三醇、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺、(胺基乙基胺基乙基)苯基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯基三異丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯基三異丙氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(N-二(乙烯基苄基)胺基乙基)-N-γ-(N-乙烯基苄基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、甲基苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、二甲基苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、苄基胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷、苄基胺基乙基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]乙二胺、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基乙基)苯乙基三異丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三甲氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三乙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三丙氧基矽烷、(胺基乙基胺基甲基)苯乙基三異丙氧基矽烷、N-[2-[3-(三甲氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三乙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三丙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺、N-[2-[3-(三異丙氧基矽基)丙基胺基]乙基]乙二胺等。
作為含巰基之矽化合物之具體例,例如可例舉:3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二乙氧基矽烷、2-巰基乙基三甲氧基矽烷、2-巰基乙基三乙氧基矽烷、2-巰基乙基甲基二甲氧基矽烷、2-巰基乙基甲基二乙氧基矽烷、3-[乙氧基雙(3,6,9,12,15-五氧二十八-1-基氧基)矽基]-1-丙硫醇等。
圖3(a)所示之二氧化矽被覆發光粒子91係藉由使作為配位子之油酸、油胺、3-胺基丙基三甲氧基矽烷配位於包含Pb陽離子作為M晶格格位之奈米結晶911之表面,進而使3-胺基丙基三甲氧基矽烷反應而形成表面層914。
表面層914之厚度較佳為0.5~50 nm,更佳為1.0~30 nm。若為具有此厚度之表面層914之發光粒子91,可充分提高奈米結晶911對於熱之穩定性。
再者,表面層914之厚度可藉由對連結配位子之鍵結基與反應性基之連結結構的原子數(鏈長)進行調節來變更。
<二氧化矽被覆發光粒子91之製作方法> 二氧化矽被覆發光粒子91可藉由以下方式容易地製作:將包含奈米結晶911之原料化合物之溶液、與「包含具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基之化合物、及具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物」的溶液加以混合後,使配位在所析出之奈米結晶911之表面之具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基的化合物中之反應性基縮合。此時,有進行加熱來製造之方法、及不進行加熱來製造之方法。
首先,對進行加熱來製造二氧化矽被覆發光粒子91之方法進行說明。分別製備藉由反應來合成半導體奈米結晶之2種包含原料化合物之溶液。此時,於2種溶液之任一溶液中預先加入具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基之化合物,於另一溶液中預先加入具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物。繼而,將其等於不活性氣體環境下加以混合,並於140~260℃之溫度條件下進行反應。繼而,可例舉冷卻至-20~30℃並進行攪拌,藉此使奈米結晶析出之方法。所析出之奈米結晶成為在奈米結晶911之表面形成有具有矽氧烷鍵之表面層914者,藉由離心分離等常規方法可獲得奈米結晶。
具體而言,例如製備包含碳酸銫、油酸及有機溶劑之溶液。有機溶劑可使用1-十八烯、二辛基醚、二苯醚等。此時,較佳為以相對於有機溶劑40 mL,碳酸銫成為0.2~2 g、油酸成為0.1~10 mL之方式調節各自之添加量。將所獲得之溶液於90~150℃進行10~180分鐘減壓乾燥後,於氬氣、氮氣等不活性氣體環境下加熱至100~200℃,藉此獲得銫-油酸溶液。
另一方面,製備包含溴化鉛(II)及與上述者相同之有機溶劑之溶液。此時,相對於有機溶劑5 mL,添加20~100 mg之溴化鉛(II)。將所獲得之溶液於90~150℃進行10~180分鐘減壓乾燥後,於氬氣、氮氣等不活性氣體環境下添加0.1~2 mL之3-胺基丙基三乙氧基矽烷。
其後,於已將包含溴化鉛(II)及3-胺基丙基三乙氧基矽烷之溶液於加熱至140~260℃之狀態下添加上述銫-油酸溶液,進行1~10秒鐘加熱攪拌,藉此反應後,利用冰浴對所獲得之反應液進行冷卻。此時,較佳為相對於包含溴化鉛(II)及3-胺基丙基三乙氧基矽烷之溶液5 mL,添加0.1~1 mL之銫-油酸溶液。在-20~30℃攪拌之過程中,奈米結晶911析出,並且3-胺基丙基三乙氧基矽烷及油酸配位於奈米結晶911之表面。
其後,將所獲得之反應液於大氣下以室溫(10~30℃、濕度5~60%)攪拌5~300分鐘後,添加0.1~50 mL之乙醇,藉此獲得懸浮液。在大氣下、室溫之攪拌過程中3-胺基丙基三乙氧基矽烷之烷氧基矽基發生縮合,於奈米結晶911之表面形成具有矽氧烷鍵之表面層914。
藉由將所獲得之懸浮液進行離心分離而回收固形物,藉由將固形物添加於己烷中,可獲得於由三溴化鉛銫所構成之奈米結晶911之表面具備具有矽氧烷鍵之表面層914的二氧化矽被覆發光粒子91分散於甲苯中而成的發光粒子分散液。
又,藉由將上述所回收之固形物添加於下述作為光聚合性化合物之甲基丙烯酸異莰酯中,可獲得於由甲基銨三溴化鉛結晶構成之奈米結晶911之表面具備具有矽氧烷鍵之表面層914的二氧化矽被覆發光粒子91分散於甲基丙烯酸異莰酯中而成的發光粒子分散液。
繼而,對不進行加熱來製造二氧化矽被覆發光粒子91之方法進行說明。可例舉以下方法:將包含半導體奈米結晶之原料化合物及具有與奈米結晶911所包含之陽離子鍵結之鍵結性基之化合物(不包括具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物)的溶液於大氣下滴加至使具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物溶解於對於奈米結晶而言為不良溶劑之有機溶劑中而成的溶液中並加以混合,藉此使奈米結晶析出。有機溶劑之使用量較佳為相對於半導體奈米結晶,以質量基準計為10~1000倍量。又,所析出之奈米結晶成為於奈米結晶911之表面形成有具有矽氧烷鍵之表面層914者,藉由離心分離等常規方法可獲得奈米結晶。
具體而言,作為包含半導體奈米結晶之原料化合物之溶液,例如製備包含溴化鉛(II)、溴化銫、油酸、油胺及有機溶劑之溶液。有機溶劑只要為奈米結晶之良溶劑即可,就相溶性之方面而言,較佳為二甲基亞碸、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、及其等之混合溶劑。此時,較佳為以相對於有機溶劑10 mL,溴化鉛(II)成為10~50 mg、溴化銫成為5~25 mg、油酸成為0.2~2 mL、油胺成為0.05~0.5 ml之方式調整各自之添加量。
另一方面,作為包含具有含有Si且可形成矽氧烷鍵之反應性基之化合物及對於奈米結晶而言為不良溶劑之有機溶劑的溶液,例如製備3-胺基丙基三乙氧基矽烷與不良溶劑。作為不良溶劑,可使用異丙醇、甲苯、己烷等。此時,較佳為以相對於不良溶劑5 mL,3-胺基丙基三乙氧基矽烷成為0.01~0.5 mL之方式調整各自之添加量。
其後,相對於包含上述3-胺基丙基三乙氧基矽烷及不良溶劑之溶液5 mL,於大氣下且在0~30℃添加包含上述溴化鉛(II)、溴化銫、油酸及油胺之溶液0.1~1 mL,並即刻於大氣下攪拌5~180秒鐘後,藉由離心分離回收固形物。將混合物添加至負溶劑中時,奈米結晶911析出,並且3-胺基丙基三乙氧基矽烷、油酸及油胺於結晶911之表面配位。其後,在大氣下之攪拌過程中3-胺基丙基三乙氧基矽烷之烷氧基矽基發生縮合,而於奈米結晶911之表面形成具有矽氧烷鍵之表面層914。
藉由將該所回收之固形物添加至甲苯中,可獲得於由三溴化鉛銫結晶構成之奈米結晶911之表面具備具有矽氧烷鍵之表面層914的二氧化矽被覆發光粒子91分散於甲苯中而成之發光粒子分散液。
又,藉由將上述所回收之固形物添加至下述作為光聚合性化合物之甲基丙烯酸異莰酯中,可獲得於由三溴化鉛銫結晶所構成之奈米結晶911之表面具備具有矽氧烷鍵之表面層914的二氧化矽被覆發光粒子91分散於甲基丙烯酸異莰酯中而成之發光粒子分散液。
1-1-3.鈦被覆發光粒子 作為本發明中之包含半導體奈米結晶之奈米粒子之另一形態,亦可利用鈦氧化物被覆該半導體奈米結晶。於利用鈦氧化物被覆之情形時,可藉由以下步驟獲得:於半導體奈米結晶分散於疏水性溶劑中而成之溶液中,在不含水及氧之不活性環境下添加適量之烷醇鈦並加以攪拌。利用鈦氧化物被覆該半導體奈米結晶表面,藉此可彌補該結晶之表面缺陷,而抑制發光特性降低。鈦氧化物為烷醇鈦之水解產物,具有(R-O) 3-Ti-O-(R分別獨立地表示直鏈或可分支之碳原子數1~8之烷基)之結構。
此種鈦被覆發光粒子可藉由以下方法形成。 首先,使奈米結晶分散於疏水性有機溶劑中。疏水性有機溶劑並無特別限定,較佳為甲苯、氯仿、己烷、環己烷,更佳為甲苯、環己烷。該等疏水性有機溶劑可單獨使用,亦可混合使用2種以上。繼而,於該奈米結晶分散溶液中添加烷醇鈦並加以攪拌,藉此配位於奈米結晶表面並進行反應,而可被覆該結晶表面。
於使用四價烷醇鈦作為該烷醇鈦之情形時,烷醇鈦中之1個烷氧基被溶劑中所包含之少許水分部分水解,而產生(R-O) 3-Ti-O-。作為烷醇鈦,較佳為式(1)所表示之化合物。
Ti(OR) 4:式(1) (式中,R分別獨立地表示甲基、乙基、異丙基、2-乙基己基)。
作為此種烷醇鈦,具體而言,可例舉:異丙醇鈦、甲醇鈦、正鈦酸四乙酯、2-乙基己基氧化鈦、二異丙氧基雙(乙醯丙酮)鈦等。該等烷醇鈦可單獨使用,亦可使用2種以上,於使用2種以上之烷醇鈦之情形時,較佳為注意各自之反應速度而控制添加之量及時點,從而被覆奈米結晶表面。
又,亦可在上述奈米結晶表面形成表面層後,進而利用包含具有水解性矽基之化合物C之聚合物的層來被覆表面層。
又,亦可在上述奈米結晶表面形成表面層後,進而利用包含聚合物B及化合物C之聚合物之層來被覆表面層,上述聚合物B具備具有鹼性基之第一結構單元及不具有鹼性基且為親溶劑性之第二結構單元,上述化合物C具有水解性矽基。
上述聚合物B係兩親媒性之化合物,且係具備具有鹼性基之第一結構單元、及不具有鹼性基且為對於分散介質之親和性優異之親溶劑性的第二結構單元的聚合物。此處所謂分散介質係包含二氧化矽被覆發光粒子之分散體中之分散介質,亦可為有機溶劑及光聚合性化合物等樹脂。
上述聚合物B更佳為具有:下述式(B1)所表示之具有鹼性基之第一結構單元、及下述式(B2)所表示之親溶劑性之第二結構單元。
Figure 02_image001
(式中,R 1及R 2分別獨立地表示氫原子或甲基,R B1表示具有鹼性之1價基,R B2表示對於分散介質之親和性優異之具有有機基之1價基, R B1表示包含一級胺基、二級胺基、三級胺基、四級銨基、亞胺基、吡啶基、嘧啶基、哌
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
基、哌啶基、咪唑基、吡咯啶基、咪唑啶基之鹼性基, X 1及X 2分別獨立地表示-COO-、-OCO-、碳原子數為1~8之烷基鏈、單鍵, R B2表示直鏈狀或支鏈狀之碳數2~15之烷基、可具有取代基之碳數4~20之環烷基、末端為羥基或烷氧基之碳數10~50之聚環氧烷基、可具有取代基之芳香族基)。
上述聚合物B中,式(B1)及式(B2)所表示之結構單元可各自使用1種,亦可各自併用2種以上。進而,上述聚合物B更佳為具有式(B1)所表示之第一結構單元作為第一聚合物嵌段,具有式(B2)所表示之第二結構單元作為第二聚合物嵌段的嵌段共聚物。
聚合物B中之第一結構單元之含量以構成聚合物B之全部結構單元為基準,例如較佳為5莫耳%以上、7莫耳%以上、或10莫耳%以上,且較佳為50莫耳%以下、30莫耳%以下、或20莫耳%以下。
聚合物B中之第二結構單元之含量以構成聚合物B之全部結構單元為基準,例如較佳為70莫耳%以上、75莫耳%以上、或80莫耳%以上,且較佳為95莫耳%以下、93莫耳%以下、或90莫耳%以下。
聚合物B除包含第一結構單元及第二結構單元以外,還可包含其他結構單元。於此情形時,聚合物B中之第一結構單元及第二結構單元之合計含量以構成聚合物B之全部結構單元為基準,例如較佳為70莫耳%以上、80莫耳%以上、或90莫耳%以上。
上述矽烷化合物C具有水解性矽基,該矽基發生縮合而形成矽氧烷鍵,藉此於表面層914之表面形成包含矽烷化合物C之聚合物之層,從而形成於包含上述半導體奈米結晶之奈米粒子之表面具備含有Si之表面層的發光粒子。
上述矽烷化合物C例如較佳為下述式(C1)所表示之化合物。
Figure 02_image003
式中,R C1及R C2分別獨立地表示烷基,R C3及R C4分別獨立地表示氫原子或烷基,n表示0或1,m表示1以上之整數。m較佳為10以下之整數。
關於式(C1)所表示之化合物,具體而言,例如可例舉:四丁氧基矽烷、四丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、異丙基三甲氧基矽烷、正丁基三乙氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、正己基三乙氧基矽烷、正辛基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、正癸基三甲氧基矽烷、正十二基三甲氧基矽烷、正十二基三乙氧基矽烷、正十六基三甲氧基矽烷、正十六基三乙氧基矽烷、正十八基三甲氧基矽烷、三甲氧基-(3,3,3-三氟丙基)矽烷、三甲氧基(五氟苯基)矽烷、三甲氧基-(11-五氟苯氧基十一基)矽烷、三甲氧基-(1H,1H,2H,2H-九氟己基)矽烷、四甲氧基矽烷之部分水解低聚物(產品名:Methyl silicate 51、Methyl silicate 53A(以上,COLCOAT股份有限公司製造))、四乙氧基矽烷之部分水解低聚物(產品名:Ethyl silicate 40、Ethyl silicate 48(以上,COLCOAT股份有限公司製造)、四甲氧基矽烷與四乙氧基矽烷混合物之部分水解低聚物(產品名:EMS-485(COLCOAT股份有限公司製造))等。
關於矽烷化合物C,除上述式(C1)所表示之化合物以外,還可併用例如下述式(C2)所表示之化合物及(C3)所表示之化合物。
Figure 02_image005
式中,R C21、R C22、R C31分別獨立地表示烷基,R C23、R C24、R C32、R C33、及R C34分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、苯基、環己基,上述烷基中之碳原子可被取代為氧原子或氮原子,m2表示1以上10以下之整數。
作為式(C2)所表示之化合物及式(C3)所表示之化合物,具體而言,例如可例舉二甲基二乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、甲基乙基二甲氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷。式(C1)所表示之化合物可單獨使用1種,或者亦可組合使用2種以上。式(C2)所表示之化合物及(C3)所表示之化合物可1種或2種以上與通式(C1)所表示之化合物組合使用。
1-1-4.聚合物被覆發光粒子 圖1、圖2(b)及圖3(b)中所示之聚合物被覆發光粒子90可藉由以下方式獲得:以上述步驟中所獲得之中空粒子內包發光粒子91或二氧化矽被覆發光粒子91作為母粒子(以下,有時將該等發光粒子91記載為「母粒子91」),利用疏水性聚合物被覆母粒子91之表面而形成聚合物層92。聚合物被覆發光粒子90藉由具備疏水性之聚合物層92,可對發光粒子90賦予對於氧、水分之較高穩定性,進而可提高發光粒子90之分散穩定性。
<聚合物被覆發光粒子之製作方法> 此種聚合物層92可藉由以下之方法I、方法II等而形成。 方法I:藉由於包含疏水性聚合物之清漆中添加母粒子91並加以混合,而利用疏水性聚合物被覆母粒子91之表面。 方法II:可藉由將可溶於非水溶劑之含有聚合性不飽和基之聚合物、以及可溶於非水溶劑且在聚合後變得不溶或難溶於非水溶劑之聚合性不飽和單體一同載持於母粒子91之表面後,使上述聚合物與上述聚合性不飽和單體進行聚合的方法等而形成。 再者,方法I中之疏水性聚合物包括方法II中使聚合物與聚合性不飽和單體聚合而成之聚合物。
其中,聚合物層92較佳為藉由方法II形成。根據方法II,可形成具有均一厚度,並且對於母粒子91之密接性優異之聚合物層92。
以下,對上述聚合物層之形成方法II進行詳述。 [非水溶劑] 非水溶劑較佳為可溶解疏水性聚合物之有機溶劑,若能夠使發光粒子91均一地分散,則進而較佳。藉由使用此種非水溶劑,可非常簡便地使疏水性聚合物吸附於發光粒子91而被覆聚合物層92。進而較佳為非水溶劑係低介電常數溶劑。藉由使用低介電常數溶劑,只要將疏水性聚合物與發光粒子91於該非水溶劑中加以混合,便可使疏水性聚合物牢固地吸附於發光粒子91表面而被覆聚合物層。
即便於以下述方式利用溶劑將發光粒子90洗淨時,以上述方式獲得之聚合物層92亦難以自發光粒子91被去除。進而,非水溶劑之介電常數越低越佳。具體而言,非水溶劑之介電常數較佳為10以下,進而較佳為6以下,尤佳為5以下。作為較佳之非水溶劑,較佳為包含選自由脂肪族烴系溶劑、脂環式烴系溶劑及芳香族烴系溶劑所構成之群中之至少一種的有機溶劑。
作為脂肪族烴系溶劑,例如可例舉:正己烷、正庚烷、正辛烷、異己烷等,作為脂環式烴系溶劑,例如可例舉:環戊烷、環己烷、乙基環己烷等,作為芳香族烴系溶劑,可例舉:甲苯、二甲苯等。
又,亦可於無損本發明之效果之範圍內,使用於選自由脂肪族烴系溶劑、脂環式烴系溶劑及芳香族烴系溶劑所構成之群中之至少一者中混合其他有機溶劑而成之混合溶劑作為非水溶劑。作為上述其他有機溶劑,例如可例舉:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸-正丁酯、乙酸戊酯之類之酯系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基戊基酮、環己酮之類之酮系溶劑;甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇之類之醇系溶劑等。
用作混合溶劑時,選自由脂肪族烴系溶劑、脂環式烴系溶劑及芳香族烴系溶劑所構成之群中之至少一種之使用量可設為50質量%以上,更佳為設為60質量%以上。
[可溶於非水溶劑之含有聚合性不飽和基之聚合物] 本步驟中所使用之可溶於非水溶劑之含有聚合性不飽和基之聚合物(以下,亦記載為「聚合物(P)」)包括:向以具有碳原子數4以上之烷基之(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能基之(甲基)丙烯酸酯(A2)、具有聚合性不飽和基之含氟化合物(B、C)、或具有聚合性不飽和基之含矽化合物(D)作為單體成分之共聚物中導入聚合性不飽和基而成之聚合物;或者由具有碳原子數4以上之烷基之(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能基之(甲基)丙烯酸酯(A2)、以含氟化合物(B、C)作為主成分之具有聚合性不飽和基之單體、或以含矽化合物(D)作為主成分之具有聚合性不飽和基之單體之共聚物構成的巨單體等。
作為(甲基)丙烯酸烷基酯(A1),例如可例舉:(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸異硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯。
又,作為末端具有聚合性官能基之(甲基)丙烯酸酯(A2),例如可例舉:(甲基)丙烯酸二甲基胺酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺酯;順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸之類之不飽和二羧酸與一元醇之二酯系化合物。此處,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」意指甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯兩者。「(甲基)丙烯醯基」之表達亦同樣如此。
又,作為具有聚合性不飽和基之含氟化合物(B),例如可例舉下述通式(B1)所表示之化合物。
Figure 02_image007
上述通式(B1)中,R 4為氫原子、氟原子、甲基、氰基、苯基、苄基或-C nH 2n-Rf a(其中,n為1~8之整數,Rf a為下述式(Rf-1)~(Rf-7)之任一個基)。
又,上述通式(B1)中,L係下述式(L-1)~(L-10)所表示之任一個基。
Figure 02_image009
上述式(L-1)、(L-3)、(L-5)、(L-6)及(L-7)中之n為1~8之整數。上述式(L-8)、(L-9)及(L-10)中之m為1~8之整數,n為0~8之整數。上述式(L-6)及(L-7)中之Rf b係下述式(Rf-1)~(Rf-7)之任一個基。
又,上述通式(B1)中,Rf係下述式(Rf-1)~(Rf-7)之任一個基。
Figure 02_image011
上述式(Rf-1)~(Rf-4)中之n為4~6之整數。上述式(Rf-5)中之m為1~5之整數,n為0~4之整數,且m及n之合計為4~5。上述式(Rf-6)中之m為0~4之整數,n為1~4之整數,p為0~4之整數,且m、n及p之合計為4~5。
又,作為上述通式(B1)所表示之化合物之較佳具體例,可例舉:下述式(B1-1)~(B1-7)所表示之甲基丙烯酸酯、下述(B1-8)~(B1-15)所表示之丙烯酸酯等。再者,該等化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
Figure 02_image013
Figure 02_image015
又,作為具有聚合性不飽和基之含氟化合物(C),例如可例舉具有聚(全氟伸烷基醚)鏈、及於其兩末端之聚合性不飽和基之化合物。
聚(全氟伸烷基醚)鏈較佳為具有碳原子數1~3之2價氟化碳基與氧原子交替連結之結構。
上述聚(全氟伸烷基醚)鏈可僅含有1種碳原子數1~3之2價氟化碳基,亦可含有複數種碳原子數1~3之2價氟化碳基。作為具體之聚(全氟伸烷基醚),可例舉下述通式(C1)所表示之結構。
Figure 02_image017
上述通式(C1)中,X係下述式(C1-1)~(C1-5)。複數個X可相同亦可不同。於包含不同之X之情形(包含複數種重複單元X-O之情形)時,複數種相同之重複單元X-O可無規狀或嵌段狀地存在。又,n為重複單元數量,為1以上之整數。
Figure 02_image019
其中,作為聚(全氟伸烷基醚)鏈,就氟原子數與氧原子數之平衡性變得良好,聚合物(P)易於纏在母粒子91之表面的方面而言,較佳為上述式(C1-1)所表示之全氟亞甲基、與上述式(C1-2)所表示之全氟伸乙基共存之結構。
於該情形時,上述式(C1-1)所表示之全氟亞甲基、與上述式(C1-2)所表示之全氟伸乙基之存在比率以莫耳比率[全氟亞甲基(C1-1)/全氟伸乙基(C1-2)]計,較佳為1/10~10/1,更佳為2/8~8/2,進而較佳為3/7~7/3。
又,上述通式(C1)中之n較佳為3~100,更佳為6~70。進而,聚(全氟伸烷基醚)鏈中所包含之氟原子數合計較佳為18~200,更佳為25~150。於此構成之聚(全氟伸烷基醚)鏈中,氟原子數與氧原子數之平衡性進一步變良好。
作為於兩末端導入聚合性不飽和基之前的具有聚(全氟伸烷基醚)鏈之原料化合物,例如可例舉下述式(C2-1)~(C2-6)。再者,下述式(C2-1)~(C2-6)中之「-PFPE-」係聚(全氟伸烷基醚)鏈。
Figure 02_image021
導入聚(全氟伸烷基醚)鏈之兩末端之聚合性不飽和基例如可例舉下述式(U-1)~(U-5)所表示之結構。
Figure 02_image023
其中,就含氟化合物(C)本身之獲取容易性或製造容易性、或者與其他具有聚合性不飽和基之單體之共聚容易性而言,較佳為上述式U-1所表示之丙烯醯氧基、或上述式U-2所表示之甲基丙烯醯氧基。
作為含氟化合物(C)之具體例,可例舉下述式(C-1)~(C-13)所表示之化合物。再者,下述式(C-1)~(C-13)中之「-PFPE-」係聚(全氟伸烷基醚)鏈。
Figure 02_image025
Figure 02_image027
其中,作為含氟化合物(C),就工業製造容易之方面而言,較佳為上述式(C-1)、(C-2)、(C-5)或(C-6)所表示之化合物,就能夠合成易於纏在母粒子91之表面之聚合物(P)的方面而言,更佳為上述式(C-1)所表示之聚(全氟伸烷基醚)鏈之兩末端具有丙烯醯基之化合物、或上述式(C-2)所表示之聚(全氟伸烷基醚)鏈之兩末端具有甲基丙烯醯基之化合物。
又,作為具有聚合性不飽和基之含矽化合物(D),例如可例舉下述通式(D1)所表示之化合物。
Figure 02_image029
上述通式(D1)中,P為聚合性官能基,X a為SiR 11R 22,Rd為氫原子、氟原子、甲基、丙烯醯基或甲基丙烯醯基(其中,R 11、R 22為甲基、或者Si(CH 3)基、胺基、環氧丙基,m為0~100之整數,n為0~4之整數)。
作為含矽化合物(D)之具體例,可例舉下述式(D-1)~(D-13)所表示之化合物。
Figure 02_image031
又,作為能夠用作具有聚合性不飽和基之單體之除(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能基之(甲基)丙烯酸酯化合物(A2)、含氟化合物(B、C)及含矽化合物(D)以外之化合物,例如可例舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對第三苯乙烯、乙烯基甲苯之類之芳香族乙烯系化合物;(甲基)丙烯酸苄酯、二溴(甲基)丙烯酸丙酯、三溴(甲基)丙烯酸苯酯之類之(甲基)丙烯酸酯系化合物等。
該等化合物較佳為用作與(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)、末端具有聚合性官能基之(甲基)丙烯酸酯(A2)、含氟化合物(B、C)或含矽化合物(D)的無規共聚物。藉此,可充分提高所獲得之聚合物(P)於非水溶劑中之溶解性。
上述能夠用作具有聚合性不飽和基之單體之化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。其中,較佳為使用(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯之類之具有直鏈狀或支鏈狀之碳原子數4~12之烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯(A1)。
具有聚合性不飽和基之單體之共聚物可藉由常規方法使具有聚合性不飽和基之單體進行聚合而獲得。
進而,藉由向上述共聚物導入聚合性不飽和基,可獲得聚合物(P)。
作為聚合性不飽和基之導入方法,例如可例舉以下之方法III~VI。 方法III係以下方法:預先摻合作為共聚成分之丙烯酸、甲基丙烯酸之類之含羧酸基之聚合性單體;甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、二甲基胺基丙基丙烯醯胺之類之含胺基之聚合性單體並使其等進行共聚,獲得具有羧酸基或胺基之共聚物後,使該羧酸基或胺基與甲基丙烯酸環氧丙酯之類之具有環氧丙基及聚合性不飽和基之單體進行反應。 方法IV係以下方法:預先摻合作為共聚成分之甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯之類之含羥基之單體並使其等共聚,獲得具有羥基之共聚物後,使該羥基與甲基丙烯酸異氰酸基乙酯之類之具有異氰酸基及聚合性不飽和基之單體進行反應。 方法V係以下方法:於聚合時使用巰乙酸作為鏈轉移劑而將羧基導入至共聚物之末端,使該羧基與甲基丙烯酸環氧丙酯之類之具有環氧丙基及聚合性不飽和基之單體進行反應。 方法VI係以下方法:使用偶氮雙氰基戊酸之類之含羧基之偶氮起始劑作為聚合起始劑而將羧基導入至共聚物,使該羧基與甲基丙烯酸環氧丙酯之類之具有環氧丙基及聚合性不飽和基之單體進行反應。 其中,方法III最為簡便,故而較佳。
[可溶於非水溶劑且於聚合後變得不溶或難溶於非水溶劑之聚合性不飽和單體] 作為上述可溶於非水溶劑且於聚合後變得不溶或難溶於非水溶劑之聚合性不飽和單體(以下,亦記載為「單體(M)」),例如可例舉:不具有反應性極性基(官能基)之乙烯系單體類、含有醯胺鍵之乙烯系單體類、(甲基)丙烯醯氧基烷基磷酸酯類、(甲基)丙烯醯氧基烷基亞磷酸酯類、含磷原子之乙烯系單體類、含羥基之聚合性不飽和單體類、(甲基)丙烯酸二烷基胺基烷基酯類、含環氧基之聚合性不飽和單體類、含異氰酸基之α,β-乙烯性不飽和單體類、含烷氧基矽基之聚合性不飽和單體類、含羧基之α,β-乙烯性不飽和單體類等。
作為不具有反應性極性基之乙烯系單體類之具體例,例如可例舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯之類之(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯腈、乙酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯之類之烯烴類等。
作為含醯胺鍵之乙烯系單體類之具體例,例如可例舉:(甲基)丙烯醯胺、二甲基(甲基)丙烯醯胺、N-第三丁基(甲基)丙烯醯胺、N-辛基(甲基)丙烯醯胺、二丙酮丙烯醯胺、二甲基胺基丙基丙烯醯胺、烷氧基化N-羥甲基化(甲基)丙烯醯胺類等。
作為(甲基)丙烯醯氧基烷基磷酸酯類之具體例,例如可例舉:二烷基[(甲基)丙烯醯氧基烷基]磷酸酯類、(甲基)丙烯醯氧基烷基酸式磷酸酯類等。
作為(甲基)丙烯醯氧基烷基亞磷酸酯類之具體例,例如可例舉:二烷基[(甲基)丙烯醯氧基烷基]亞磷酸酯類、(甲基)丙烯醯氧基烷基酸式亞磷酸酯類等。
作為含磷原子之乙烯系單體類之具體例,例如可例舉:上述(甲基)丙烯醯氧基烷基酸式磷酸酯類或(甲基)丙烯醯氧基烷基酸式亞磷酸酯類之環氧烷加成物;(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙基甲酯之類之含環氧基之乙烯系單體與磷酸、亞磷酸或其等之酸性酯類的酯化合物;(甲基)丙烯酸-3-氯-2-酸式膦醯氧基丙酯等。
作為含羥基之聚合性不飽和單體類之具體例,例如可例舉:(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-3-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-3-氯-2-羥基丙酯、反丁烯二酸二-2-羥基乙酯、反丁烯二酸單-2-羥基乙基單丁酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯之類之聚合性不飽和羧酸之羥基烷基酯類或其等與ε-己內酯之加成物;(甲基)丙烯酸、巴豆酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、甲基順丁烯二酸等不飽和單或二羧酸、二羧酸與一元醇之單酯類之類之聚合性不飽和羧酸類;上述聚合性不飽和羧酸之羥基烷基酯類與多羧酸酐(順丁烯二酸、琥珀酸、鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、苯三羧酸、苯四羧酸、「雙環庚烯二甲酸(himic acid)」、四氯化鄰苯二甲酸、十二炔基琥珀酸等)的加成物等各種不飽和羧酸類與一元羧酸之單環氧丙酯(椰子油脂肪酸環氧丙酯、辛酸環氧丙酯等)、丁基環氧丙基醚、環氧乙烷、環氧丙烷等單環氧化合物的加成物或其等與ε-己內酯之加成物;羥基乙烯基醚等。
作為(甲基)丙烯酸二烷基胺基烷基酯類之具體例,例如可例舉:(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯等。
作為含環氧基之聚合性不飽和單體類之具體例,例如可例舉:使聚合性不飽和羧酸類、含羥基之乙烯基單體與上述多羧酸酐之等莫耳加成物(鄰苯二甲酸單-2-(甲基)丙烯醯氧基單乙酯等)之類之各種不飽和羧酸與1分子中具有至少2個環氧基之各種聚環氧化合物以等莫耳比進行加成反應而獲得之含環氧基之聚合性化合物、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸(β-甲基)環氧丙酯、(甲基)烯丙基環氧丙基醚等。
作為含異氰酸基之α,β-乙烯性不飽和單體類之具體例,例如可例舉:(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯與六亞甲基二異氰酸酯之等莫耳加成物、(甲基)丙烯酸異氰酸基乙酯之類之具有異氰酸基及乙烯基之單體等。
作為含烷氧基矽基之聚合性不飽和單體類之具體例,例如可例舉:乙烯基乙氧基矽烷、α-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯酸三甲基矽烷氧基乙酯之類之聚矽氧系單體類等。
作為含羧基之α,β-乙烯性不飽和單體類之具體例,例如可例舉:(甲基)丙烯酸、巴豆酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、甲基順丁烯二酸等不飽和單或二羧酸、二羧酸與一元醇之單酯類之類之α,β-乙烯性不飽和羧酸類;(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-3-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-3-氯-2-羥基丙酯、反丁烯二酸二-2-羥基乙酯、反丁烯二酸單-2-羥基乙基-單丁酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯之類之α,β-不飽和羧酸氫烷基酯類與順丁烯二酸、琥珀酸、鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、苯三羧酸、苯四羧酸、「雙環庚烯二甲酸」、四氯化鄰苯二甲酸、十二炔基琥珀酸之類之多羧酸酐的加成物等。
其中,作為單體(M),較佳為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯之類之具有碳原子數3以下之烷基之(甲基)丙烯酸烷基酯。
進而,使聚合物(P)與單體(M)聚合時,較佳為使具有羧基、磺酸基、磷酸基、羥基、二甲基胺基之類之官能基中之至少1種的聚合性不飽和單體進行共聚。藉此,隨著與所形成之聚合物(聚合物層92)之矽氧烷鍵的相互作用提高,可提高對於發光粒子91之表面之密接性。
作為單體,由於在具有二甲基胺基之類之三級胺基之聚合物之情形時,無助於配位鍵結等反應之三級胺基會被氧化,故而若暴露在高溫,則該胺基會導致產生作為有害物質之甲醛。此處,藉由使次磷酸二酯共存,可抑制成為被覆發光粒子90之聚合物層之聚合物中的胺基發生氧化。又,由該聚合物中之胺基產生之甲醛與次磷酸二酯會不可逆地發生反應,因此亦可抑制由甲醛導致之發光粒子之劣化。
又,為了防止或抑制疏水性聚合物自所獲得之發光粒子90溶出,疏水性聚合物(聚合物(P))較佳為經過交聯。 作為能夠用作交聯成分之多官能聚合性不飽和單體,例如可例舉:二乙烯苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯等。
又,亦可於所獲得之疏水性聚合物不會溶解於非水溶劑中之範圍內,使其他聚合性不飽和單體進行共聚。作為其他聚合性不飽和單體,例如可例舉:上述(甲基)丙烯酸烷基酯(A)、含氟化合物(B、C)、及除其等以外可使用之作為聚合物(P)用聚合性不飽和單體所例示之化合物。
由疏水性聚合物構成之聚合物層92係藉由於發光粒子91、非水溶劑及聚合物(P)之存在下使單體(M)聚合而形成。
發光粒子91與聚合物(P)較佳為於進行聚合之前加以混合。混合時,例如可使用均質器、分散機、珠磨機、塗料振盪機、捏合機、輥磨機、球磨機、磨碎機、砂磨機等。
於本發明中,所使用之發光粒子91之形態並無特別限定,漿料、濕濾餅、粉體等形態均可。
於發光粒子91與聚合物(P)之混合後,進而混合單體(M)及下述之聚合起始劑,進行聚合,藉此形成由聚合物(P)與單體(M)之聚合物構成之聚合物層92。藉此可獲得發光粒子90。
此時,聚合物(P)之數量平均分子量較佳為1,000~500,000,更佳為2,000~200,000,進而較佳為3,000~100,000。藉由使用具有此種範圍之分子量之聚合物(P),可良好地於發光粒子91之表面被覆聚合物層92。
又,聚合物(P)之使用量係視目的適當設定,並無特別限定,通常相對於100質量份之發光粒子91,較佳為0.5~50質量份,更佳為1~40質量份,進而較佳為2~35質量份。
又,單體(M)之使用量亦視目的適當設定,並無特別限定,通常相對於100質量份之發光粒子91,較佳為0.5~40質量份,更佳為1~35質量份,進而較佳為2~30質量份。
最終被覆發光粒子91之表面之疏水性聚合物之量相對於100質量份之發光粒子91,較佳為1~60質量份,更佳為2~50質量份,進而較佳為3~40質量份。
於該情形時,單體(M)之量相對於100質量份之聚合物(P),通常較佳為10~100質量份,更佳為30~90質量份,進而較佳為50~80質量份。
聚合物層92之厚度較佳為0.5~100 nm,更佳為0.7~50 nm,進而較佳為1~30 nm。若聚合物層92之厚度未達0.5 nm,則大多情況下無法獲得分散穩定性。若聚合物層92之厚度超過100 nm,則大多情況下不易以高濃度含有發光粒子91。藉由利用上述厚度之聚合物層92被覆發光粒子91,可更為提高發光粒子90對於氧、水分之穩定性。
於發光粒子91、非水溶劑及聚合物(P)之存在下之單體(M)之聚合可藉由公知之聚合方法來進行,較佳為於聚合起始劑之存在下進行聚合。
作為上述聚合起始劑,例如可例舉:2,2-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯、偶氮雙異丁腈(AIBN)、2,2-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮雙(2-甲基丁腈)、過氧化苯甲醯、過氧苯甲酸第三丁酯、2-乙基己酸第三丁酯、第三丁基氫過氧化物、二第三丁基過氧化物、氫過氧化異丙苯等。該等聚合起始劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
難溶於非水溶劑之聚合起始劑較佳為於溶解於單體(M)中之狀態下添加於包含發光粒子91及聚合物(P)之混合液中。
又,單體(M)或溶解有聚合起始劑之單體(M)亦可藉由滴下法添加至達到聚合溫度之混合液中來進行聚合,但較為穩定的是添加於升溫前之常溫之混合液中並充分混合後再升溫而進行聚合,故而較佳。
聚合溫度較佳為60~130℃之範圍,更佳為70~100℃之範圍。若於上述聚合溫度進行單體(M)之聚合,則可良好地防止奈米結晶911之形態變化(例如變質、結晶成長等)。
單體(M)之聚合後,將未吸附於發光粒子91表面之聚合物去除,藉此獲得於發光粒子91之表面形成有聚合物層92之發光粒子(聚合物被覆發光粒子)90。作為去除未吸附之聚合物之方法,可例舉:離心沉降、超過濾。於離心沉降中,使包含聚合物被覆發光粒子90及未吸附之聚合物之分散液以高速旋轉,使該分散液中之聚合物被覆發光粒子90沉降,分離未吸附之聚合物。於超過濾中,將包含聚合物被覆發光粒子90及未吸附之聚合物之分散液利用適當溶劑進行稀釋,使該稀釋液通過具有適當孔尺寸之過濾膜,將未吸附之聚合物與聚合物被覆發光粒子90進行分離。
可藉由以上方式獲得聚合物被覆發光粒子90。聚合物被覆發光粒子90能夠以分散於分散介質、樹脂或聚合性化合物中之狀態(即,以分散液之形式)保存,亦可去除分散介質而以粉體(聚合物被覆發光粒子90之集合體)形式保存。
於含發光粒子之油墨組成物包含聚合物被覆發光粒子90之情形時,聚合物被覆發光粒子90之含量較佳為0.1~20質量%,更佳為0.5~15質量%,進而較佳為1~10質量%。同樣地,於含發光粒子之油墨組成物包含未被聚合物層92被覆之奈米結晶911、中空粒子內包發光粒子91及二氧化矽被覆發光粒子91之情形時,發光粒子91之含量亦較佳為0.1~20質量%,更佳為0.5~15質量%,進而較佳為1~10質量%。藉由將含發光粒子之油墨組成物中之聚合物被覆發光粒子90(或者發光粒子91)之含量設定為上述範圍,可於藉由噴墨印刷法噴出含發光粒子之油墨組成物之情形時,更為提高上述油墨組成物之噴出穩定性。又,發光粒子90(或者發光粒子91)彼此難以凝聚,亦可提高所獲得之發光層(光轉換層)之外部量子效率。
油墨組成物亦可包含紅色發光粒子、綠色發光粒子及藍色發光粒子中之2種以上作為包含半導體奈米結晶之發光粒子90(或者發光粒子91),較佳為僅包含該等粒子中之1種。於油墨組成物包含紅色發光粒子之情形時,綠色發光粒子之含量及藍色發光粒子之含量以發光粒子之總質量為基準,較佳為5質量%以下,更佳為0質量%。於油墨組成物包含綠色發光粒子之情形時,紅色發光粒子之含量及藍色發光粒子之含量以發光粒子之總質量為基準,較佳為5質量%以下,更佳為0質量%。
1-2.光聚合性化合物 本發明之含有包含半導體奈米結晶之奈米粒子之油墨組成物中所包含之光聚合性化合物係於硬化物中作為黏合劑發揮功能且藉由光(活性能量線)照射會聚合之化合物,亦可使用光聚合性之單體或低聚物。其等基本上與光聚合起始劑一起使用。
光聚合性化合物可使用自由基聚合性化合物、陽離子聚合性化合物、陰離子聚合性化合物等,就快速硬化性之觀點而言,較佳為使用自由基聚合性化合物。
自由基聚合性化合物例如為具有乙烯性不飽和基之化合物。本說明書中,乙烯性不飽和基意指具有乙烯性不飽和鍵(聚合性碳-碳雙鍵)之基。具有乙烯性不飽和基之化合物中之乙烯性不飽和鍵之數(例如乙烯性不飽和基之數)例如為1~4。
作為具有乙烯性不飽和基之化合物,例如可例舉:具有乙烯基、伸乙烯基、亞乙烯基、(甲基)丙烯醯基等乙烯性不飽和基之化合物。就可更為提高外部量子效率之觀點而言,較佳為具有(甲基)丙烯醯基之化合物,更佳為單官能或多官能之(甲基)丙烯酸酯,進而較佳為單官能或二官能之(甲基)丙烯酸酯。再者,於本說明書中,「(甲基)丙烯醯基」意指「丙烯醯基」及與其對應之「甲基丙烯醯基」。「(甲基)丙烯酸酯」之表達亦同樣如此。又,單官能之(甲基)丙烯酸酯意指具有1個(甲基)丙烯醯基之(甲基)丙烯酸酯,多官能之(甲基)丙烯酸酯意指具有2個以上之(甲基)丙烯醯基之(甲基)丙烯酸酯。
作為單官能(甲基)丙烯酸酯,例如可例舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十六酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯基苄酯、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯、N-[2-(丙烯醯氧基)乙基]鄰苯二甲醯亞胺、N-[2-(丙烯醯氧基)乙基]四氫鄰苯二甲醯亞胺、三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯等。
多官能(甲基)丙烯酸酯係2官能(甲基)丙烯酸酯、3官能(甲基)丙烯酸酯、4官能(甲基)丙烯酸酯、5官能(甲基)丙烯酸酯、6官能(甲基)丙烯酸酯等。例如可使用二醇化合物之2個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代之二(甲基)丙烯酸酯、三醇化合物之2個或3個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代之二或三(甲基)丙烯酸酯等。
作為2官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇羥基三甲基乙酸酯二丙烯酸酯、異氰脲酸參(2-羥基乙基)酯之2個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代之二(甲基)丙烯酸酯、於1莫耳之新戊二醇加成4莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之二醇的2個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代的二(甲基)丙烯酸酯、於1莫耳之雙酚A加成2莫耳之環氧乙烷或環氧丙烷所得之二醇之2個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代的二(甲基)丙烯酸酯、於1莫耳之三羥甲基丙烷加成3莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之三醇之2個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代的二(甲基)丙烯酸酯、於1莫耳之雙酚A加成4莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之二醇之2個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代的二(甲基)丙烯酸酯等。
作為3官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、於1莫耳之三羥甲基丙烷加成3莫耳以上之環氧乙烷或環氧丙烷所獲得之三醇之3個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代的三(甲基)丙烯酸酯等。
作為4官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯等。
作為5官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等。
作為6官能(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可例舉:二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
多官能(甲基)丙烯酸酯亦可為二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等二新戊四醇之複數個羥基被(甲基)丙烯醯氧基取代之聚(甲基)丙烯酸酯。
(甲基)丙烯酸酯化合物亦可為具有磷酸基之環氧乙烷改質磷酸(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷改質烷基磷酸(甲基)丙烯酸酯等。
本發明之油墨組成物中,於僅由光聚合性化合物構成可硬化之成分或以光聚合性化合物作為主成分而構成可硬化之成分的情形時,作為光聚合性化合物,使用於1分子中具有2個以上之聚合性官能基的2官能以上之光聚合性化合物作為必需成分由於可更為提高硬化物之耐久性(強度、耐熱性等),故而更佳。
就製備該油墨組成物時之黏度穩定性優異之觀點、噴出穩定性更優異之觀點及可抑制發光粒子塗膜之製造時由硬化收縮所導致之塗膜平滑性降低的觀點而言,較佳為將單官能(甲基)丙烯酸酯與多官能(甲基)丙烯酸酯加以組合來使用。
光聚合性化合物之分子量例如為50以上,亦可為100以上或150以上。光聚合性化合物之分子量例如為500以下,亦可為400以下或300以下。就容易兼顧作為噴墨油墨之黏度、及噴出後之油墨之揮發性的觀點而言,較佳為50~500,更佳為100~400。
就減少油墨組成物之硬化物之表面發黏(黏性)之觀點而言,較佳為使用具有環狀結構之自由基聚合性化合物作為光聚合性化合物。環狀結構可為芳香環結構亦可為非芳香環結構。環狀結構之數(芳香環及非芳香環之數之合計)為1或2以上,較佳為3以下。構成環狀結構之碳原子數例如為4以上,較佳為5以上或6以上。碳原子數例如為20以下,較佳為18以下。
芳香環結構較佳為具有碳數6~18之芳香環之結構。作為碳數6~18之芳香環,可例舉苯環、萘環、菲環、蒽環等。芳香環結構亦可為具有芳香族雜環之結構。作為芳香族雜環,例如可例舉呋喃環、吡咯環、哌喃環、吡啶環等。芳香環之數可為1,亦可為2以上,較佳為3以下。有機基亦可具有2個以上之芳香環藉由單鍵而鍵結之結構(例如聯苯基結構)。
非芳香環結構例如較佳為具有碳數5~20之脂環之結構。作為碳數5~20之脂環,可例舉環戊烷環、環己烷環、環庚烷環、環辛烷環等環烷烴環;環戊烯環、環己烯環、環庚烯環、環辛烯環等環烯烴環;二
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
烷等。脂環亦可為雙環十一烷環、十氫萘環、降莰烯環、降莰二烯環、異莰基環等縮合環。非芳香環結構亦可為具有非芳香族雜環之結構。作為非芳香族雜環,例如可例舉:四氫呋喃環、吡咯啶環、四氫哌喃環、哌啶環等。
具有環狀結構之自由基聚合性化合物較佳為具有環狀結構之單官能或多官能(甲基)丙烯酸酯,更佳為具有環狀結構之單官能(甲基)丙烯酸酯。具體而言,可較佳地使用(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基苄酯、(甲基)丙烯酸聯苯酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯等。
關於具有環狀結構之自由基聚合性化合物之含量,就容易抑制油墨組成物之表面發黏(黏性)之觀點、及容易獲得作為噴墨油墨適合之黏度且容易獲得優異之噴出性之觀點而言,以油墨組成物中之光聚合性化合物之總質量為基準,較佳為3~85質量%,更佳為5~65質量%,進而較佳為10~45質量%,尤佳為15~35質量%。
就容易獲得優異之噴出性之觀點而言,油墨組成物較佳為使用具有碳數為3以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物,更佳為使用具有碳數為4以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物。該直鏈結構表示碳數3以上之烴鏈。具有直鏈結構之自由基聚合性化合物中,與構成直鏈結構之碳原子直接鍵結之氫原子可被取代為甲基或乙基,取代之數較佳為3以下。具有碳數為4以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物中,該直鏈結構較佳為氫原子以外之原子不分支地相連之結構,除碳原子及氫原子以外,還可具有氧原子等雜原子。即,直鏈結構並不限於3個以上之碳原子連接成直鏈狀之結構,亦可為3個以上之碳原子經由氧原子等雜原子而連接成直鏈狀的結構。直鏈結構亦可具有不飽和鍵,但較佳為僅由飽和鍵所構成。構成直鏈結構之碳原子數較佳為5以上,更佳為6以上,進而較佳為7以上。構成直鏈結構之碳原子數較佳為25以下,更佳為20以下,進而較佳為15以下。再者,就噴出性之觀點而言,具有碳數之合計為3以上之直鏈結構(與形成直鏈結構之碳原子直接鍵結之氫原子被取代之甲基或乙基的碳原子並不包括在內)之自由基聚合性化合物較佳為不具有環狀結構。
直鏈結構例如較佳為具有碳數為4以上之直鏈烷基之結構。作為碳數為4以上之直鏈烷基,可例舉丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基等。作為具有此種結構之自由基聚合性化合物,可較佳地使用於(甲基)丙烯醯氧基直接鍵結上述直鏈烷基而成之(甲基)丙烯酸烷基酯。
直鏈結構例如較佳為具有碳數為4以上之直鏈伸烷基之結構。作為碳數為4以上之直鏈伸烷基,可例舉伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一基、伸十二基、伸十三基、伸十四基、伸十五基等。作為具有此種結構之自由基聚合性化合物,可較佳地使用2個(甲基)丙烯醯氧基經由上述直鏈伸烷基鍵結而成之伸烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯。
直鏈結構例如較佳為直鏈烷基與1個以上之直鏈伸烷基經由氧原子鍵結之結構(具有烷基(聚)氧基伸烷基之結構)。直鏈伸烷基之數較佳為2以上且6以下。於直鏈伸烷基之數為2以上之情形時,2個以上之伸烷基可相同亦可不同。直鏈烷基及直鏈伸烷基之碳數只要為1以上即可,亦可為2以上或3以上,但較佳為4以下。作為直鏈烷基,除上述碳數為4以上之直鏈烷基以外,還可例舉甲基、乙基及丙基。作為直鏈伸烷基,除上述碳數為4以上之直鏈伸烷基以外,還可例舉亞甲基、伸乙基及伸丙基。作為具有此種結構之自由基聚合性化合物,可較佳地使用於(甲基)丙烯醯氧基直接鍵結上述烷基(聚)氧基伸烷基而成之(甲基)丙烯酸烷基(聚)氧基伸烷基酯。
關於具有碳數為3以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物之含量,就容易獲得作為噴墨油墨適合之黏度且容易獲得優異之噴出性的觀點、油墨組成物之硬化性優異之觀點、及容易抑制油墨組成物之表面發黏(黏性)的觀點而言,以油墨組成物中之光聚合性化合物之總質量為基準,較佳為10~90質量%,更佳為15~80質量%,尤佳為20~70質量%。
作為光聚合性化合物,就像素部之表面均一性優異之觀點而言,較佳為使用2種以上之自由基聚合性化合物,更佳為組合上述具有環狀結構之自由基聚合性化合物、與上述具有碳數為3以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物來使用。於為了提高外部量子效率而增加了包含半導體奈米結晶之奈米粒子之量的情形時,有時像素部之表面均一性會降低,但根據上述光聚合性化合物之組合,即便於此種情形時,亦有可獲得表面均一性優異之像素部之傾向。
於組合上述具有環狀結構之自由基聚合性化合物、與上述具有碳數為3以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物來使用之情形時,具有碳數為3以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物之含量M L相對於具有環狀結構之自由基聚合性化合物之含量M C的質量比(M L/M C),就像素部之表面均一性優異之觀點而言,較佳為0.05~5,更佳為0.1~3.5,尤佳為0.1~2。
就容易獲得可靠性優異之像素部(油墨組成物之硬化物)之觀點而言,光聚合性化合物較佳為鹼不溶性。本說明書中,光聚合性化合物為鹼不溶性意味著於25℃之光聚合性化合物於1質量%之氫氧化鉀水溶液中之溶解量以光聚合性化合物之總質量為基準,為30質量%以下。光聚合性化合物之上述溶解量較佳為10質量%以下,更佳為3質量%以下。
關於該油墨組成物中所包含之光聚合性化合物之含量,就容易獲得作為噴墨油墨適合之黏度之觀點、油墨組成物之硬化性變得良好之觀點、以及像素部(油墨組成物之硬化物)之耐溶劑性及耐磨耗性提高之觀點、及獲得更優異之光學特性(例如外部量子效率)之觀點而言,以油墨組成物之總質量為基準,較佳為70~95質量%,更佳為75~93質量%,進而較佳為80~90質量%。
1-3.光聚合起始劑 本發明之油墨組成物中所使用之光聚合起始劑例如可例舉光自由基聚合起始劑。作為光自由基聚合起始劑,分子裂解型或奪氫型之光自由基聚合起始劑較佳。
作為分子裂解型之光自由基聚合起始劑,較佳為使用安息香異丁醚、2,4-二乙基-9-氧硫𠮿
Figure 110131884-0000-3
、2-異丙基-9-氧硫𠮿
Figure 110131884-0000-3
、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-(N-𠰌啉基)苯基)-丁-1-酮、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲醯基)乙氧基苯基氧化膦等。作為其等以外之分子裂解型之光自由基聚合起始劑,亦可併用1-羥基環己基苯基酮、安息香乙醚、苄基二甲基縮酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮及2-甲基-1-(4-甲基苯硫基)-2-(N-𠰌啉基)丙-1-酮。
作為奪氫型之光自由基聚合起始劑,可例舉:二苯基酮、4-苯基二苯基酮、間苯二甲苯酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基硫醚等。亦可將分子裂解型之光自由基聚合起始劑與奪氫型之光自由基聚合起始劑併用。
本發明之油墨組成物中所使用之光聚合起始劑較佳為含有至少1種以上之醯基氧化膦系化合物。藉此,可形成塗膜之內部硬化性優異且硬化膜之初始著色度較小之塗膜。尤其是於含有至少1種以上之醯基氧化膦系化合物之情形時,適於具有以365奈米、385奈米、395奈米或405奈米等特定波長為中心之±15奈米區域之窄帶光譜輸出的紫外發光二極體(UV-LED),故而較佳。
進而,於使用醯基氧化膦系化合物作為該光聚合起始劑之情形時,更佳為併用1種以上之單醯基氧化膦系化合物、及1種以上之雙醯基氧化膦系化合物。藉由併用其等,可確實地兼顧油墨黏度之降低、及光聚合性起始劑之析出抑制。
作為單醯基氧化膦系化合物,並無特別限定,例如可例舉:2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、乙氧基苯基-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、2,4,6-三乙基苯甲醯基二苯基氧化膦、2,4,6-三苯基苯甲醯基二苯基氧化膦。其中,較佳為2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦。
作為單醯基氧化膦系化合物之市售品,例如可例舉:Omnirad TPO(2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦)、Omnirad TPO-L(乙氧基苯基-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦)(以上,IGM Resins B.V.公司製造)。
作為雙醯基氧化膦系化合物,並無特別限定,例如可例舉:雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、雙-(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦。其中,較佳為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦。
作為雙醯基氧化膦系化合物之市售品,例如可例舉:Omnirad 819(雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦)(IGM Resins B.V.公司製造)。
關於光聚合起始劑之含量,就於光聚合性化合物中之溶解性之觀點、油墨組成物之硬化性之觀點、及像素部(油墨組成物之硬化物)之經時穩定性(外部量子效率之維持穩定性)之觀點而言,相對於光聚合性化合物100質量%,較佳為0.1~20質量%,更佳為0.5~15質量%,進而較佳為1~15質量%,尤佳為3~7質量%。
關於光聚合起始劑中之醯基氧化膦系化合物之含有比率,就油墨組成物之硬化性之觀點而言,較佳為50~100質量%,更佳為60~100質量%,尤佳為70~100質量%。
又,關於雙醯基氧化膦系化合物相對於單醯基氧化膦系化合物之含有比率(雙醯基氧化膦系化合物之質量%/單醯基氧化膦系化合物之質量%),就莫耳吸光係數較大之觀點、於光聚合性化合物中之溶解性之觀點而言,較佳為0.1~6.0,更佳為0.2~5.0,尤佳為0.5~4.0。
1-4.次磷酸二酯化合物 本發明之油墨組成物含有次磷酸二酯化合物。上述次磷酸二酯化合物係次磷酸(亞膦酸)所具有之2個羥基分別被酯化而成之化合物。藉由含有次磷酸二酯化合物,可使油墨組成物及由該組成物所形成之塗膜中所產生之過氧化氫分解,從而提供穩定之醇化合物,可抑制油墨組成物之儲存穩定性降低及由熱導致之塗膜之外部量子效率降低。即,次磷酸二酯化合物作為抗氧化劑發揮作用。
又,由本發明之含發光粒子之油墨組成物形成之塗膜(光轉換層)較佳為疏水性之塗膜,以減小會導致外部量子效率降低之大氣中之水分的影響,即,較佳為使用具有疏水性之光聚合性化合物。就於該疏水性之光聚合性化合物中之溶解性之觀點而言,較佳為使用次磷酸二酯化合物。
就向像素部表面之滲出較少之觀點、可抑制油墨組成物之儲存穩定性降低及硬化之塗膜由熱導致之外部量子效率降低之觀點而言,上述次磷酸二酯化合物更佳為分子量為500以上1500以下且軟化點及熔點為70℃以上250℃以下。
上述次磷酸二酯化合物例如具有下述式(I)所表示之結構。
Figure 02_image033
式(I)中,X 1表示氧原子或硫原子,Z 1表示氫原子或與有機基(其中,與式(I)中之P(磷原子)直接鍵結之原子為碳原子),R 1表示烴基。複數個X 1相互可相同亦可不同,複數個R 1相互可相同亦可不同。
式(I)中,X 1較佳為氧原子。
式(I)中,Z 1較佳為有機基(其中,與P直接鍵結之原子為碳原子)。有機基較佳為烴基,且較佳為除碳原子及氫原子以外,還具有氧原子、氮原子、磷原子等雜原子之基。有機基例如較佳為下述式(II)所表示之結構。
Figure 02_image035
式(II)中,*表示與磷原子之鍵結鍵。Y表示連結基(其中,與式(II)中之P(磷原子)直接鍵結之原子為碳原子)。X 1a及R 1a分別與式(II)中之X 1及R 1含義相同。
有機基較佳為具有芳香環。芳香環數較佳為1~6,更佳為1~4。構成芳香環之碳原子數例如為6~18。作為碳數6~18之芳香環,可例舉:苯環、萘環、菲環、蒽環等。有機基較佳為具有2個以上之芳香環藉由單鍵而鍵結之結構(例如,聯苯基結構)。
式(II)中,R 1較佳為芳基。即,次磷酸二酯化合物較佳為下述式(III)所表示之化合物。
Figure 02_image037
式(III)中,Ar 1表示芳基。X 1及Z 1分別與式(I)中之X 1及Z 1含義相同。2個X 1相互可相同亦可不同,2個Ar 1相互可相同亦可不同。
於次磷酸二酯化合物為上述式(III)所表示之化合物之情形時,次磷酸二酯化合物與光聚合性化合物成為良好相溶之狀態,就次磷酸二酯化合物之作為抗氧化劑之功能更容易展現之觀點而言,油墨組成物較佳為包含上述具有環狀結構之光聚合性化合物。
所謂芳基,係藉由將單環式或多環式之芳香族烴之環所鍵結之1個氫原子去除而生成之基,芳基亦包括芳香族烴之環所鍵結之一部分氫原子被烴基等取代之基(例如二第三丁基苯基等具有1至3個碳原子數1~6之烷基作為芳香族烴環之取代基的基)。
芳基之碳原子數例如為6~18。芳基所具有之芳香環可為單環亦可為縮合環。芳基例如為經取代或未經取代之苯基,亦可為經取代或未經取代之萘基。芳基亦可具有與X 1直接鍵結之芳香環以外之芳香環。例如芳基亦可為聯苯基。
芳基尤佳為經取代或未經取代之苯基。作為芳香核上之取代基,較佳為碳原子數1~6之烷基。作為取代基數,每1個芳香核較佳為1~3。作為芳基,其中,較佳為未經取代之苯基、或芳香核上具有烷基(較佳為碳原子數1~6之烷基)作為1個至3個取代基之單烷基苯基、二烷基苯基、或三烷基苯基。此處,碳原子數1~6之烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀。作為直鏈狀之烷基,可例舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正己基等。作為支鏈狀之烷基,可例舉:異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基等。芳香核上之複數個取代基中,較佳為1~3個為烷基,2~4個為氫原子,更佳為複數個取代基之至少1個為支鏈狀之烷基,較佳為複數個取代基之至少2個為支鏈狀之烷基。支鏈狀之烷基較佳為第三丁基。
次磷酸二酯化合物較佳為具有複數個次磷酸二酯結構。具體而言,次磷酸二酯化合物較佳為具有下述式(IV)所表示之結構。
Figure 02_image039
式(IV)中,Y表示連結基(其中,與式(IV)中之P(磷原子)直接鍵結之原子為碳原子)。X 2及X 3表示氧原子或硫原子,Ar 2及Ar 3表示芳基。2個X 2相互可相同亦可不同,2個X 3相互可相同亦可不同,2個Ar 2相互可相同亦可不同,2個Ar 3相互可相同亦可不同。
X 2及X 3較佳為氧原子。Ar 2及Ar 3之芳基之詳情(包括較佳態樣)係與上述Ar 1之芳基之詳情相同。
式(IV)中,Y較佳為二價烴基,更佳為具有芳香環之二價烴基。芳香環較佳為包含在連結基之主鏈中。就此種觀點而言,連結基較佳為伸芳基。作為伸芳基,可例舉:伸苯基、聯伸苯基、伸萘基等。
作為上述式(IV)所表示之化合物,可例舉式(IV-1)~式(IV-3)等。
Figure 02_image041
作為較佳之次磷酸二酯化合物之具體例,例如可例舉:「肆(2,4-二第三丁基苯基-4,4'-伸聯苯基二亞膦酸酯)」(產品名:HOSTANOX P-EPQ(科萊恩化工股份有限公司製造))、「肆(2,4-二第三丁基-5-甲基苯基)-4,4'-伸聯苯基二亞膦酸酯)」(產品名:GSY-P100(堺化學工業股份有限公司製造))、雙(2,4-二第三丁基-5-甲基苯基)聯苯基亞膦酸酯、雙(2,4-二第三丁基苯基)聯苯基亞膦酸酯等。其等可單獨使用,或組合2種以上使用。
關於次磷酸二酯化合物之含量,就外部量子效率更優異之觀點而言,以油墨組成物之總質量為基準,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,尤佳為0.1質量%以上。就於塗膜形成時能夠確保更良好之膜強度,除此之外,還更為抑制次磷酸二酯化合物向像素部表面之滲出,且可獲得更優異之外部量子效率之觀點而言,次磷酸二酯化合物之含量以油墨組成物之總質量為基準,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下,尤佳為3質量%以下。就該等觀點而言,次磷酸二酯化合物之含量以油墨組成物之總質量為基準,例如較佳為0.01~10質量%、0.05~5質量%或0.1~3質量%。若含量低於該範圍,則抗氧化效果變低,因此抑制油墨黏度之增加及防止塗膜之由熱導致之外部量子效率降低的效果未達預期,若含量高於該範圍,則抗氧化劑作為塑化劑發揮作用,而妨礙油墨組成物之硬化,故而欠佳。
1-5.抗氧化劑 油墨組成物只要不會阻礙本發明之效果,則除上述次磷酸二酯化合物以外,還可含有作為抗氧化劑發揮功能之化合物。作為此種化合物,例如可例舉:酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑、次磷酸二酯化合物以外之磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑等作為先前公知之抗氧化劑使用之化合物。其中,藉由與次磷酸二酯化合物組合使用,往往可進一步抑制外部量子效率降低,因此較佳為使用酚系抗氧化劑。
作為酚系抗氧化劑之具體例,例如可例舉:「2,4,6-參(3',5'-二第三丁基-4'-羥基苄基)對稱三甲苯」(產品名:Adekastab AO-330(ADEKA股份有限公司製造))、「2,4-雙(正辛硫基)-6-(4-羥基-3,5-二第三丁基苯胺基)-1,3,5-三
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
」(產品名:IRGANOX565(BASF Japan股份有限公司製造))、「新戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]」(產品名:IRGANOX1010(BASF Japan股份有限公司製造)、產品名:Adekastab AO-60(ADEKA股份有限公司製造))、「3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯」(產品名:IRGANOX1076(BASF Japan股份有限公司製造)、產品名:Adekastab AO-50(ADEKA股份有限公司製造))、「2,6-二第三丁基-4-壬基苯酚」(產品名:Ionol 926(Evonik公司製造))、「硫基二伸乙基雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]」(產品名:IRGANOX1035(BASF Japan股份有限公司製造))、「2,2'-亞甲基雙-(6-(1-甲基環己基)對甲酚)」(產品名:Nonflex CBP(精工化學股份有限公司製造))、「N,N-六亞甲基雙(3,5-二第三丁基-4-羥基-苯丙醯胺)」(產品名:IRGANOX1098(BASF Japan股份有限公司製造))、「2,5-二第三丁基對苯二酚」、「2,5-二第三戊基對苯二酚、2,4-二甲基-6-(1-甲基環己基)苯酚」(產品名:ANTAGE DBH(川口化學工業股份有限公司製造))、「6-第三丁基鄰甲酚」、「6-第三丁基-2,4-二甲苯酚」(產品名:Ionol K(Evonik公司製造))、「2,4-二甲基-6-(1-甲基十五基)苯酚」(產品名:IRGANOX1141(BASF Japan股份有限公司製造))、「2,4-雙(辛硫基甲基)鄰甲酚」(產品名:IRGANOX1520(BASF Japan股份有限公司製造))、「2,4-雙(十二基硫基甲基)鄰甲酚」(產品名:IRGANOX1726(BASF Japan股份有限公司製造))、「伸乙基雙(氧伸乙基)雙[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]」(產品名:IRGANOX245(BASF Japan股份有限公司製造))、「3,9-雙[2-[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧螺[5.5]十一烷」(產品名:Adekastab AO-80(ADEKA股份有限公司製造)、產品名:SUMILIZER GA-80(住友化學股份有限公司製造))、「2-第三戊基苯酚」、「2-第三丁基苯酚」、「2,4-二第三丁基苯酚」、「1,1,3-參(2'-甲基-4'-羥基-5'-第三丁基苯基)丁烷」(產品名:Adekastab AO-30(ADEKA股份有限公司製造)、產品名:YOSHINOX 930(吉富製藥股份有限公司製造))、「4,4'-亞丁基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚)」(產品名:Adekastab AO-40(ADEKA股份有限公司製造)、產品名:SUMILIZER BBM-S(住友化學股份有限公司製造))等。
酚系抗氧化劑可為以下任一種:酚羥基之兩個鄰位上之氫原子被立體上體積大之基取代之受阻酚系抗氧化劑;酚羥基之一個鄰位上之氫原子被立體上體積大之基取代且另一個鄰位之氫原子被甲基取代之半受阻酚系抗氧化劑;及酚羥基之一個鄰位上之氫原子被立體上體積大之基取代且另一個鄰位之氫原子未被取代之少受阻酚系抗氧化劑。所謂立體上體積大之基,意指直鏈狀烷基以外之分支之烷基或芳香環基。具體而言,可例舉:第三丁基、第三戊基、第三己基等三級烷基;異丙基、第二丁基、第二戊基等二級烷基;異丁基、異戊基等分支一級烷基;環己基、環戊基等環烷基;及苯基、苄基、萘基等芳香環基。
酚系抗氧化劑較佳為受阻酚系抗氧化劑。作為受阻酚系抗氧化劑之具體例,例如可例舉:「2,4,6-參(3',5'-二第三丁基-4'-羥基苄基)對稱三甲苯」(產品名:Adekastab AO-330(ADEKA股份有限公司製造))、「2,4-雙(正辛硫基)-6-(4-羥基-3,5-二第三丁基苯胺基)-1,3,5-三
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
」(產品名:IRGANOX565(BASF Japan股份有限公司製造)、「新戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]」(產品名:IRGANOX1010(BASF Japan股份有限公司製造)、產品名:Adekastab AO-60(ADEKA股份有限公司製造))、「3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯」(產品名:IRGANOX1076(BASF Japan股份有限公司製造)、產品名:Adekastab AO-50(ADEKA股份有限公司製造))、「2,6-二第三丁基-4-壬基苯酚」、「硫基二伸乙基雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]」(產品名:IRGANOX1035(BASF Japan股份有限公司製造))、「N,N-六亞甲基雙(3,5-二第三丁基-4-羥基-苯丙醯胺)」(產品名:IRGANOX1098(BASF Japan股份有限公司製造)、「3,9-雙[2-[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧螺[5.5]十一烷」(產品名:Adekastab AO-80(ADEKA股份有限公司製造)、產品名:SUMILIZER GA-80(住友化學股份有限公司製造))、「2,4-二第三丁基苯酚」、「1,1,3-參(2'-甲基-4'-羥基-5'-第三丁基苯基)丁烷」(產品名:Adekastab AO-30(ADEKA股份有限公司製造)等,其中,較佳為「新戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]」。
關於抗氧化劑之含量,就容易更為抑制外部量子效率降低之觀點而言,以油墨組成物之總質量為基準,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.1質量%以上,進而較佳為1質量%以上,尤佳為5質量%以上。就於塗膜形成時能夠確保更良好之膜強度,除此之外,還更為抑制抗氧化劑向表面之滲出,且能夠確保良好之光學特性之觀點而言,抗氧化劑之含量以油墨組成物之總質量為基準,較佳為10質量%以下,更佳為7質量%以下,進而較佳為5質量%以下,尤佳為3質量%以下。再者,上述含量不包括次磷酸二酯化合物之含量。於本實施方式中,較佳為酚系抗氧化劑之含量為上述範圍,更佳為受阻酚系抗氧化劑之含量為上述範圍。
本發明中之次磷酸二酯化合物及除次磷酸二酯化合物以外之抗氧化劑之合計含量相對於油墨組成物之總量,較佳為0.01~5質量%,更佳為0.05~3質量%,尤佳為0.1~2質量%。若為上述範圍內,則可良好地溶解於油墨組成物中,無用成分之析出較少,而不易對所獲得之塗膜之發光特性(外部量子效率)造成影響。
本發明中之次磷酸二酯化合物及除次磷酸二酯化合物以外之抗氧化劑之質量比率較佳為0.05~7.0,更佳為0.1~5.0,進而較佳為0.15~3.0,尤佳為0.2~2.0。若為上述範圍內,則塗膜之耐熱性較高,更不易對塗膜之發光特性(外部量子效率)造成影響。
1-6.光擴散粒子 本發明之油墨組成物較佳為含有光擴散粒子。光擴散粒子例如為光學不活性之無機微粒子。光擴散粒子可使照射至發光層(光轉換層)之來自光源部之光散射。
作為構成光擴散粒子之材料,例如可例舉:鎢、鋯、鈦、鉑、鉍、銠、鈀、銀、錫、粗鉑、金之類之單質金屬;二氧化矽、硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、滑石、氧化鈦、黏土、高嶺土、硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、氧化鋁白、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋇、氧化鋁、氧化鉍、氧化鋯、氧化鋅之類之金屬氧化物;碳酸鎂、碳酸鋇、次碳酸鉍、碳酸鈣之類之金屬碳酸鹽;氫氧化鋁之類之金屬氫氧化物;鋯酸鋇、鋯酸鈣、鈦酸鈣、鈦酸鋇、鈦酸鍶等複合氧化物、次硝酸鉍之類之金屬鹽等。
其中,作為構成光擴散粒子之材料,就減少漏光之效果更優異之觀點而言,較佳為包含選自由氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、碳酸鈣、硫酸鋇及二氧化矽所構成之群中之至少1種,更佳為包含選自由氧化鈦、硫酸鋇及碳酸鈣所構成之群中之至少一種,尤佳為氧化鈦。
於使用氧化鈦之情形時,就分散性之觀點而言,較佳為經表面處理之氧化鈦。作為氧化鈦之表面處理方法,有公知之方法,更佳為經至少包含氧化鋁之表面處理。
所謂經包含氧化鋁之表面處理之氧化鈦,係指於氧化鈦粒子表面至少析出氧化鋁之處理,除氧化鋁以外,還可使用二氧化矽等。又,氧化鋁或二氧化矽亦包括其等之水合物。
如此,藉由對氧化鈦粒子進行包含氧化鋁之表面處理,氧化鈦粒子表面被均一地表面被覆處理,若使用至少經氧化鋁表面處理之氧化鈦粒子,則氧化鈦粒子之分散性變得良好。
又,於對氧化鈦粒子實施利用二氧化矽之處理及利用氧化鋁之處理的情形時,氧化鋁處理及二氧化矽處理可同時進行,尤其是可首先進行氧化鋁處理,繼而進行二氧化矽處理。又,於分別進行氧化鋁處理及二氧化矽處理之情形時,氧化鋁及二氧化矽之處理量較佳為二氧化矽多於氧化鋁。
上述氧化鈦之利用氧化鋁、二氧化矽等金屬氧化物進行之表面處理可藉由濕式法進行。例如進行了氧化鋁、或二氧化矽之表面處理之氧化鈦粒子可藉由以下方式製作。
使氧化鈦粒子(數量平均一次粒徑:200~400 nm)以50~350 g/L之濃度分散於水中而製成水性漿料,向其中添加水溶性之矽酸鹽或水溶性之鋁化合物。其後,添加鹼或酸來進行中和,而使二氧化矽、或氧化鋁於氧化鈦粒子之表面析出。繼而,進行過濾、洗淨、乾燥而獲得目標之表面處理氧化鈦。於使用矽酸鈉作為上述水溶性之矽酸鹽之情形時,可利用硫酸、硝酸、鹽酸等酸進行中和。另一方面,使用硫酸鋁作為水溶性之鋁化合物時,可利用氫氧化鈉或氫氧化鉀等鹼進行中和。
本發明中,作為光擴散粒子之分散劑,較佳為使用高分子分散劑,更佳為使用具有胺值之高分子分散劑。例如可例舉:Disparlon DA-325(胺值:14 mgKOH/g)、Disparlon DA-234(胺值:20 mgKOH/g)、DA-703-50(胺值:40 mgKOH/g)(以上,楠本化成股份有限公司製造)、Ajisper PB821(胺值:10 mgKOH/g)、Ajisper PB822(胺值:17 mgKOH/g)、Ajisper PB824(胺值:17 mgKOH/g)、Ajisper PB881(胺值:17 mgKOH/g)(以上,Ajinomoto Fine-Techno股份有限公司製造)、Efka PU4046(胺值:19 mgKOH/g)、Efka PX4300(胺值:56 mgKOH/g)、Efka PX4320(胺值:28 mgKOH/g)、Efka PX4330(胺值:28 mgKOH/g)、Efka PX4350(胺值:12 mgKOH/g)、Efka PX4700(胺值:60 mgKOH/g)、Efka PX4701(胺值:40 mgKOH/g)、Efka4731(胺值:25 mgKOH/g)、Efka-4732(胺值:25 mgKOH/g)、Efka4751(胺值:12 mgKOH/g)、Dispex Ultra FA4420(胺值:35 mgKOH/g)、Dispex Ultra FA4425(胺值:35 mgKOH/g)(以上,BASF Japan股份有限公司製造)、DISPERBYK-162,DISPERBYK-163、DISPERBYK-164、DISPERBYK-180、DISPERBYK-109、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2050、DISPERBYK-2150(以上,BYK-Chemie Japan股份有限公司製造)、Solsperse 24000GR、Solsperse 32000、Solsperse 26000、Solsperse 13240、Solsperse 13940、Solsperse 33500、Solsperse 38500、Solsperse 71000(日本路博潤股份有限公司)等。
光擴散粒子之形狀可使用球狀、長絲狀、不定形狀等各種形狀者。然而,作為光擴散粒子,使用粒子形狀上方向性較少之粒子(例如球狀、正四面體狀等之粒子)就更為提高含發光粒子之油墨組成物之均一性、流動性及光擴散的方面而言較佳。
關於含發光粒子之油墨組成物中之光擴散粒子之平均粒徑(體積平均徑),就減少漏光之效果更優異之觀點而言,較佳為0.05 μm以上、0.2 μm以上、0.3 μm以上。關於含發光粒子之油墨組成物中之光擴散粒子之平均粒徑(體積平均徑),就油墨之保存穩定性、噴出穩定性優異之觀點而言,較佳為1.0 μm以下、0.6 μm以下、0.4 μm以下。含發光粒子之油墨組成物中之光擴散粒子之平均粒徑(體積平均徑)較佳為0.05~1.0 μm、0.05~0.6 μm、0.05~0.4 μm、0.2~1.0 μm、0.2~0.6 μm、0.2~0.4 μm、0.3~1.0 μm、0.3~0.6 μm、或0.3~0.4 μm。就容易獲得此種平均粒徑(體積平均徑)之觀點而言,所使用之光擴散粒子之平均粒徑(體積平均徑)較佳為50 nm以上且1000 nm以下。含發光粒子之油墨組成物中之光擴散粒子之平均粒徑(體積平均徑)可藉由利用動態光擴散式Nanotrac粒度分布計進行測定並算出體積平均徑而獲得。又,所使用之光擴散粒子之平均粒徑(體積平均徑)例如可藉由利用穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡測定各粒子之粒徑並算出體積平均徑而獲得。
為了將光擴散粒子分散製備成上述粒徑範圍,例如可使用球磨機、砂磨機、磨碎機、輥磨機、攪拌器、亨舍爾混合機(Henschel Mixer)、膠體磨機、超音波均質器、球磨機、濕式噴射磨機、塗料振盪機等。
關於光擴散粒子之含量,就減少漏光之效果更優異之觀點而言,以含發光粒子之油墨組成物之不揮發成分之質量為基準,較佳為0.1質量%以上、1質量%以上、5質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、12質量%以上。光擴散粒子之含量就減少漏光之效果更優異之觀點及噴出穩定性優異之觀點而言,以含發光粒子之油墨組成物之不揮發成分之質量為基準,較佳為60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下。於本實施方式中,由於含發光粒子之油墨組成物包含高分子分散劑,故而即便於使光擴散粒子之含量成為上述範圍之情形時,亦可使光擴散粒子良好地分散。
關於光擴散粒子之含量相對於發光粒子90之含量之質量比(光擴散粒子/包含半導體奈米結晶之奈米粒子),就減少漏光之效果更優異之觀點而言,較佳為0.1以上、0.2以上、0.5以上。就減少漏光之效果更優異、噴墨印刷時之連續噴出性優異之觀點而言,質量比(光擴散粒子/包含半導體奈米結晶之奈米粒子)較佳為5.0以下、2.0以下、1.5以下。再者,認為利用光擴散粒子來減少漏光係基於以下機制。即,於不存在光擴散粒子之情形時,認為背光只是在像素部內大致直線通過,被發光粒子90吸收之機會較少。另一方面,認為若使光擴散粒子與發光粒子90存在於同一像素部內,則於該像素部內背光全方位地散射,發光粒子90可對其進行光接收,因此即便使用同一背光,像素部之光吸收量亦增大。結果,認為藉由此種機制而能夠防止漏光。
1-7.高分子分散劑 本發明之油墨組成物還可含有高分子分散劑,或者同時含有光擴散粒子及高分子分散劑。該高分子分散劑只要為具有對於包含半導體奈米結晶之奈米粒子及光擴散粒子具有親和性之官能基的高分子分散劑即可,具有使包含半導體奈米結晶之奈米粒子及光擴散粒子分散之功能。又,更佳為具有對光擴散粒子具有親和性之官能基之高分子分散劑,更佳為具有使光擴散粒子分散之功能。該高分子分散劑亦有助於發光粒子之分散穩定性。
高分子分散劑可使用單一單體之聚合物(均聚物)、複數種單體之共聚物(共聚物)之任一種。又,高分子分散劑可使用無規共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物之任一種。又,於高分子分散劑為接枝共聚物之情形時,可使用梳狀之接枝共聚物、星形之接枝共聚物之任一種。作為高分子分散劑,例如可例舉:丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚胺酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚醚、苯酚樹脂、聚矽氧樹脂、聚脲樹脂、胺基樹脂、聚伸乙基亞胺及聚烯丙胺等聚胺、環氧樹脂、聚醯亞胺等。
作為該高分子分散劑,尤佳為嵌段共聚物。該高分子分散劑應用嵌段共聚物會帶來以下效果:藉由使嵌段共聚物由親水性區域與顏料吸附區域所構成,可獲得較高之分散性,可獲得較無規共聚物或交叉共聚物更加優異之分散性。
具體而言,於無規共聚物等中,構成共聚物之單體於聚合物形成時立體或電性地穩定地配置於共聚物中的概率變高。穩定地配置有單體之部分(分子)由於立體或電性穩定,故而大多情況下會在吸附於顏料表面時成為阻礙。相對於此,分子排列得到控制之嵌段共聚物型高分子分散劑中,可將妨礙分散劑吸附於顏料之部分配置在遠離顏料與分散劑之吸附部的位置。即,推測藉由於顏料與分散劑之吸附部配置最適合吸附之部分,並於需要溶劑親和性之部分配置適合其之部分,尤其是於含有結晶尺寸較小之顏料之系統之噴墨油墨的分散中,藉由由該嵌段共聚物構成之分子排列可實現良好之分散性。
作為本發明之高分子分散劑,並無限制,只要具備上述特性即可,可應用使用公知之乙烯性不飽和單體所合成之嵌段共聚物,作為乙烯性不飽和單體,例如可例舉以下者。
苯乙烯及苯乙烯衍生物、例如α-甲基苯乙烯或乙烯基甲苯;羧酸之乙烯酯、例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯;鹵化乙烯;乙烯性不飽和單羧酸及二羧酸、例如丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、順丁烯二酸或反丁烯二酸、及上述二羧酸與烷醇(較佳為具有1~4個碳原子者)之單烷基酯、及上述單烷基酯之衍生物、及其N-取代衍生物、芳基酯、及其等之衍生物;不飽和羧酸之醯胺、例如丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺或者甲基丙烯醯胺、N-烷基丙烯醯胺;包含磺酸基之乙烯性單體及其銨或者鹼金屬鹽、例如乙烯基磺酸、乙烯苯磺酸、α-丙烯醯胺甲基丙磺酸、甲基丙烯酸-2-磺化伸乙酯;乙烯胺之醯胺、例如乙烯基甲醯胺、乙烯基乙醯胺;包含二級、三級或四級胺基或者含氮雜環基之不飽和乙烯性單體、例如乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酸胺基烷基酯、胺基烷基(甲基)丙烯醯胺、丙烯酸或甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、丙烯酸或甲基丙烯酸二第三丁基胺基乙酯、或者二甲基胺基甲基丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺;兩性離子性單體、例如丙烯酸磺丙基(二甲基)胺基丙酯;二烯類、例如丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯;(甲基)丙烯酸酯;乙烯基腈類;乙烯基膦酸及其衍生物。
可使用此種乙烯性不飽和單體,並依據公知之方法、例如日本特開2005-60669號公報或日本特開2007-314617號公報等合成方法來合成嵌段共聚物。
其中,較佳為使用(甲基)丙烯酸系嵌段共聚物,例如可參照以下公知方法來合成,該等公知方法係記載於日本特開昭60-89452號公報;日本特開平9-62002號公報;P. Lutz, P. Massonetal, Polym. Bull. 12, 79 (1984);B. C. Anderson, G. D. Andrewsetal, Macromolecules, 14, 1601 (1981);K. Hatada, K. Ute, etal, Polym. J. 17, 977 (1985);K. Hatada, K. Ute, etal, Polym. J. 18, 1037 (1986);右手浩一、畑田耕一、高分子加工、36, 366 (1987);東村敏延、澤本光男、高分子論文集、46, 189 (1989);M. Kuroki, T. Aida, J. Am. Chem. Sic, 109, 4737 (1987);相田卓三、井上祥平、有機合成化學、43,300 (1985);D. Y. Sogoh, W. R. Hertleretal, Macromolecules, 20, 1473 (1987);K. Matyaszewskietal, Chem. Rev. 2001, 101, 2921 - 2990等。
本發明中所使用之高分子分散劑具有鹼性之極性基,作為鹼性官能基,可例舉:一級、二級及三級胺基、銨基、亞胺基、以及吡啶、嘧啶、吡
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
、咪唑、三氮唑之含氮雜環基等。該高分子分散劑之胺值較佳為6~90 mgKOH/g,更佳為7~70 mgKOH/g,進而較佳為8~50 mgKOH/g。若該高分子分散劑之胺值小於6 mgKOH/g,則高分子分散劑對於光擴散粒子之吸附性較低,又,若胺值大於90 mgKOH/g,則極性變高而容易導致凝聚、保存性變差,且發光粒子之分散性亦會因此影響而變差。
高分子分散劑之胺值可藉由以下方式進行測定。使高分子分散劑xg及溴酚藍試劑1 mL溶解於將甲苯與乙醇以體積比1:1混合而成之混合溶液50 mL中,而準備試樣液,利用0.5 mol/L鹽酸進行滴定直至試樣液呈綠色,藉由下式可算出胺值。 胺值=y/x×28.05 式中,y表示滴定所需要之0.5 mol/L鹽酸之滴定量(mL),x表示高分子分散劑之質量(g)。
本發明之高分子分散劑更佳為除上述胺值之特徵以外,還於一部分結構中具有含氮芳香族雜環或其鹽、或芳香族胺(例如苯胺、甲氧苯胺、對甲苯胺、α-萘胺、間苯二胺、1,8-二胺基奈、苄胺、N-甲基苯胺、N-甲基苄胺等)的嵌段共聚物。於嵌段共聚物之一部分結構具有芳香族性基之部位存在的情形時,推測除酸-鹼相互作用以外,還容易獲得由體積大結構帶來之位阻效應,從而使得分散性提昇。作為含氮芳香族雜環,例如可例舉:吡咯、咪唑、吡唑、
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
唑、異
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
唑、噻唑、異噻唑等五員環芳香族雜環;吡啶、嘧啶、嗒
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
、吡
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
、三
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
等六員環芳香族雜環;喹啉、異喹啉、喹唑啉、呔
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
、喋啶、苯二氮呯、吲哚、苯并咪唑、嘌呤、吖啶、啡
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
、啡噻
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
等多環芳香族雜環或其鹽(例如無機鹽、有機鹽等)等,各自亦可具有取代基。
作為具有三級胺基或含氮雜環之鹼性官能基之高分子分散劑,具體而言,例如可例舉:「DISPERBYK-164」(胺值:18 mgKOH/g)、「DISPERBYK-167」(胺值:13 mgKOH/g)、「DISPERBYK-2164」(胺值:23 mgKOH/g)、「BYK-LP N6919」(胺值:120 mgKOH/g)、「BYK-LP N21116」(胺值:29 mgKOH/g)(以上,BYK-Chemie Japan股份有限公司製造)、「Solsperse 20000」(胺值:32 mgKOH/g)(日本路博潤公司製造)、「Efka PX4320」(胺值:28 mgKOH/g)、「Dispex Ultra PX4585」(胺值:20 mgKOH/g)、「Efka PX4701(胺值:40 mgKOH/g)」(BASF Japan股份有限公司製造)等。
該高分子分散劑除鹼性官能基以外,還可具有其他官能基。作為其他官能基,可例舉選自由酸性官能基、及非離子性官能基所構成之群中之1種以上之官能基。該等官能基較佳為對於光擴散粒子具有親和性。酸性官能基具有解離性之質子,且亦可被胺、氫氧化物離子等鹼中和。
作為酸性官能基,可例舉:羧基(-COOH)、磺基(-SO 3H)、硫酸基(-OSO 3H)、膦酸基(-PO(OH) 3)、磷酸基(-OPO(OH) 3)、次膦酸基(-PO(OH)-)、巰基(-SH)。 作為非離子性官能基,可例舉:羥基、醚基、硫醚基、亞磺醯基(-SO-)、磺醯基(-SO2-)、羰基、甲醯基、酯基、碳酸酯基、醯胺基、胺甲醯基、脲基、硫醯胺基、硫醯脲基、胺磺醯基、氰基、烯基、炔基、氧化膦基、硫膦基。 關於除鹼性官能基以外,還具有酸性官能基之高分子分散劑,除了胺值以外,還具有酸值。具有酸性官能基之高分子分散劑之酸值較佳為0~50 mgKOH/g,更佳為0~40 mgKOH/g,進而較佳為0~30 mgKOH/g,且為0~20 mgKOH/g以下。若酸值為50 mgKOH/g以下,則像素部(油墨組成物之硬化物)之保存穩定性不易降低。
高分子分散劑之酸值可藉由以下方式進行測定。使高分子分散劑pg及酚酞試劑1 mL溶解於將甲苯與乙醇以體積比1:1混合而成之混合溶液50 mL中而準備試樣液,藉由0.1 mol/L乙醇製氫氧化鉀溶液(使氫氧化鉀7.0 g溶解於蒸餾水5.0 mL中並添加95 vol%乙醇,藉此調整至1000 mL者)進行滴定直至試樣液呈淡紅色,藉由下式可算出酸值。 酸值=q×r×5.611/p 式中,q表示滴定所需要之0.1 mol/L乙醇製氫氧化鉀溶液之滴定量(mL),r表示滴定所需要之0.1 mol/L乙醇製氫氧化鉀溶液之效價,p表示高分子分散劑之質量(g)。
作為具有胺值及酸值之高分子分散劑,例如可例舉:「DISPERBYK-142」(胺值:43 mgKOH/g、酸值:46 mgKOH/g)、「DISPERBYK-145」(胺值:71 mgKOH/g、酸值:76 mgKOH/g)、「DISPERBYK-2001」(胺值:29 mgKOH/g、酸值:19 mgKOH/g)、「DISPERBYK-2025」(胺值:37 mgKOH/g、酸值:38 mgKOH/g)、「DISPERBYK-9076」(胺值:44 mgKOH/g、酸值:38 mgKOH/g)(以上,BYK-Chemie Japan股份有限公司製造)、「Solsperse 24000GR」(胺值:42 mgKOH/g、酸值:25 mgKOH/g)、「Solsperse 32000」(胺值:31 mgKOH/g、酸值:15 mgKOH/g)、「Solsperse 33000」(胺值:43 mgKOH/g、酸值:26 mgKOH/g)、「Solsperse 34750」、「Solsperse 35100」(胺值:14 mgKOH/g、酸值:6 mgKOH/g)、「Solsperse 35200」(胺值:14 mgKOH/g、酸值:6 mgKOH/g)、「Solsperse 37500」(胺值:11 mgKOH/g、酸值:5 mgKOH/g)、「Solsperse 39000」(胺值:29 mgKOH/g、酸值:16 mgKOH/g)、(日本路博潤公司製造)、「Ajisper PB821」(胺值:10 mgKOH/g、酸值:17 mgKOH/g)、「Ajisper PB822」(胺值:17 mgKOH/g、酸值:14 mgKOH/g)、「Ajisper PB824」(胺值:17 mgKOH/g、酸值:21 mgKOH/g)、「Ajisper PB881」(胺值:17 mgKOH/g、酸值:17 mgKOH/g)(以上,Ajinomoto Fine-Techno股份有限公司製造)等。
本發明之高分子分散劑進而較佳為具有下述通式(a)~(c)所表示之部分結構之丙烯酸系嵌段共聚物。
Figure 02_image043
Figure 02_image045
(通式(b)中,R b1表示氫原子或甲基,R b2表示氫原子或碳數1~18之烷基)
Figure 02_image047
(通式(c)中,R c1表示氫原子或甲基,R c2表示碳數2~3之伸烷基,m表示5~15之整數,R c3表示碳數1~25之烷基、苯基或經碳數1~18之烷基取代之苯基)。
作為提供上述通式(a)所表示之構成單元之單體,具體而言,較佳為2-乙烯基吡啶或吡啶鎓離子、4-乙烯基吡啶或吡啶鎓離子,更佳為2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶。
上述通式(b)中,R b1較佳為碳數2~8之烷基,更佳為碳數4~8之烷基,進而較佳為正丁基。
上述通式(c)中,m較佳為7~12之整數,R c3較佳為碳數1~4之烷基。
含有上述構成單元(a)~(c)之高分子分散劑由於該分散劑之構成單體中所包含之吡啶對於光擴散粒子的吸附性較高,故而於分散時光擴散粒子表面容易被該分散劑覆蓋,藉由該分散劑彼此之靜電排斥及/或立體排斥,可使光擴散粒子分散於油墨組成物中。高分子分散劑較佳為與光擴散粒子之表面結合而吸附於光擴散粒子,但亦可與上述發光粒子之表面結合而吸附於發光粒子,亦可於油墨組成物中游離。
又,含有上述構成單元(a)~(c)之高分子分散劑中,嵌段共聚物之構成單元(c)對於光聚合性化合物之親和性優異,藉由含有該共聚物之構成單元(a)及(c),可兼顧光擴散粒子之優異分散性及與光聚合性化合物之親和性。
具有上述構成單元(a)~(c)所表示之單體單元之共聚物並無特別限制,可藉由使用氮氧化物起始劑(NMP起始劑)之活性自由基聚合而良好地合成。
於共聚物具有上述高分子分散劑中之構成單元(a)、(b)、(c)所表示之單體單元之情形時,作為該高分子分散劑中之單體單元之含量,於將構成高分子分散劑之全部單體單元之總和設為100莫耳%之情形時,構成單元(a)較佳為5~50莫耳%,更佳為10~30莫耳%。若為上述範圍,則油墨之保存穩定性及光擴散粒子之分散性更優異。
又,於上述高分子分散劑中,式(b)所表示之單體單元之含量、與式(c)所表示之單體單元之含量的莫耳比較佳為1:2~2:1,更佳為1:1.5~1.5:1。
關於上述高分子分散劑之重量平均分子量(Mw),就可使光擴散粒子良好地分散,可進一步提高減少漏光之效果而提昇油墨組成物之發光特性之觀點、以及使噴墨油墨之黏度成為能夠噴出且適於穩定噴出之黏度的觀點而言,較佳為10,000~70,000,更佳為12,000~30,000,進而較佳為13,000~25,000,尤佳為15,000~20,000。再者,本說明書中,重量平均分子量係藉由GPC(凝膠滲透層析法,Gel Permeation Chromatography)所測定之聚苯乙烯換算的重量平均分子量。
關於上述高分子分散劑於油墨組成物中之含量,就光擴散粒子之分散性之觀點、像素部(分散液或油墨組成物之硬化物)之濕熱穩定性之觀點而言,相對於光擴散粒子100質量%,較佳為0.5~50質量%,更佳為2~30質量%,進而較佳為5~10質量%。
作為具有上述通式(a)~(c)所表示之部分結構之高分子分散劑,具體而言,例如可例舉:「Efka PX4320」(胺值:28 mgKOH/g)、「Dispex Ultra PX4585」(胺值:20 mgKOH/g)、「Efka PX4701」(胺值:40 mgKOH/g)(BASF Japan股份有限公司製造)等。
1-8.其他成分 油墨組成物還可在不會阻礙本發明之效果之範圍內含有上述成分以外之成分。
1-8-1.敏化劑 作為敏化劑,可使用不會與光聚合性化合物發生加成反應之胺類。作為敏化劑,例如可例舉:三甲胺、甲基二甲醇胺、三乙醇胺、對二乙基胺基苯乙酮、對二甲基胺基苯甲酸乙酯、對二甲基胺基苯甲酸異戊酯、N,N-二甲基苄胺、4,4'-雙(二乙基胺基)二苯基酮等。
1-8-2.溶劑 油墨組成物還可含有例如溶劑。作為溶劑,例如可例舉:環己烷、己烷、庚烷、氯仿、甲苯、辛烷、氯苯、四氫萘、二苯醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、或其等之混合物等。就噴墨油墨之連續噴出穩定性之觀點而言,溶劑之沸點較佳為180℃以上。又,由於在形成像素部時需要在油墨組成物之硬化前將溶劑自油墨組成物中去除,故而就容易去除溶劑之觀點而言,溶劑之沸點較佳為300℃以下。但是,於本實施方式之油墨組成物中,光聚合性化合物亦作為分散介質發揮功能,故而能夠於無溶劑之情況下使光擴散粒子及發光粒子分散。於該情形時,具有在形成像素部時無需藉由乾燥將溶劑去除之步驟的優點。於油墨組成物包含溶劑之情形時,溶劑之含量以油墨組成物之總質量(包含溶劑)為基準,較佳為0~5質量%以下。
1-8-3.界面活性劑 作為界面活性劑,並無特別限定,較佳為油墨噴出性良好且於形成含有發光粒子91及發光粒子90之薄膜之情形時可減少膜厚不均的化合物。
作為此種界面活性劑,例如包含:二烷基磺基琥珀酸鹽類、烷基萘磺酸鹽類及脂肪酸鹽類等陰離子性界面活性劑、聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基烯丙醚類、乙炔二醇類及聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物類等非離子性界面活性劑、烷基胺鹽類、及四級銨鹽類等陽離子性界面活性劑、以及聚矽氧系或氟系之界面活性劑。
作為聚矽氧系之界面活性劑之具體例,例如可例舉:「KF-351A」、「KF-352A」、「KF-642」、「X-22-4272」(以上,信越化學工業股份有限公司製造)、「BYK-300」、「BYK-302」、「BYK-306」、「BYK-307」、「BYK-310」、「BYK-313」「BYK-315N」、「BYK-320」、「BYK-322」、「BYK-323」、「BYK-325」、「BYK-330」、「BYK-331」、「BYK-333」、「BYK-342」、「BYK-345」、「BYK-347」、「BYK-348」、「BYK-349」、「BYK-370」、「BYK-377」、、「BYK-UV3500」、「BYK-UV3510」、「BYK-UV3530」、「BYK-UV3570」、「BYK-Silclean3700」、「BYK-Silclean3720」(以上,BYK-Chemie Japan股份有限公司製造)、「TEGO Rad2100」、「TEGO Rad2011」、「TEGO Rad2200N」、「TEGO Rad2250」、「TEGO Rad2300」、「TEGO Rad2500」、「TEGO Rad2600」、「TEGO Rad2650」、「TEGO Rad2700」、「TEGO Flow425」、「TEGO Glide410」、「TEGO Glide432」、「TEGO Glide440」、「TEGO Glide450」、「TEGO Glide ZG400」、「TEGO Twin4000」、「TEGO Twin4100」、「TEGO Twin4200」(以上,Evonik Industries股份有限公司製造)、「DOWSIL L-7001」、「DOWSIL L-7002」、「DOWSIL 57ADDTIVE」、「DOWSIL L-7064」、「DOWSIL FZ-2110」、「FZ-2105」、「DOWSIL 67ADDTIVE」、(以上,Dow Toray股份有限公司製造)、「Polyflow KL-400HF」、「Polyflow KL-401」、「Polyflow KL-402」、「Polyflow KL-403」、「Polyflow KL-404」(以上,共榮社化學股份有限公司製造)等。
作為氟系之界面活性劑之具體例,例如可例舉:「MEGAFAC F-114」、「MEGAFAC F-251」、「MEGAFAC F-281」、「MEGAFAC F-410」、「MEGAFAC F-430」、「MEGAFAC F-444」、「MEGAFAC F-472SF」、「MEGAFAC F-477」、「MEGAFAC F-510」、「MEGAFAC F-511」、「MEGAFAC F-552」、「MEGAFAC F-553」、「MEGAFAC F-554」、「MEGAFAC F-555」、「MEGAFAC F-556」、「MEGAFAC F-557」、「MEGAFAC F-558」、「MEGAFAC F-559」、「MEGAFAC F-560」、「MEGAFAC F-561」、「MEGAFAC F-562」、「MEGAFAC F-563」、「MEGAFAC F-565」、「MEGAFAC F-567」、「MEGAFAC F-568」、「MEGAFAC F-569」、「MEGAFAC F-570」、「MEGAFAC F-571」、「MEGAFAC R-40」、「MEGAFAC R-41」、「MEGAFAC R-43」、「MEGAFAC R-94」、「MEGAFAC RS-72-K」、「MEGAFAC RS-75」、「MEGAFAC RS-76-E」、「MEGAFAC RS-76-NS」、「MEGAFAC RS-90」、「MEGAFAC EXP.TF-1367」、「MEGAFAC EXP.TF1437」、「MEGAFAC EXP.TF1537」、「MEGAFAC EXP.TF-2066」(以上,DIC股份有限公司製造)等。
作為氟系之界面活性劑之其他具體例,例如可例舉:「FTERGENT 100」、「FTERGENT 100C」、「FTERGENT 110」、「FTERGENT 150」、「FTERGENT 150CH」、「FTERGENT 100A-K」、「FTERGENT 300」、「FTERGENT 310」、「FTERGENT 320」、「FTERGENT 400SW」、「FTERGENT 251」、「FTERGENT 215M」、「FTERGENT 212M」、「FTERGENT 215M」、「FTERGENT 250」、「FTERGENT 222F」、「FTERGENT 212D」、「FTX-218」、「FTERGENT 209F」、「FTERGENT 245F」、「FTERGENT 208G」、「FTERGENT 240G」、「FTERGENT 212P」、「FTERGENT 220P」、「FTERGENT 228P」、「DFX-18」、「FTERGENT 601AD」、「FTERGENT 602A」、「FTERGENT 650A」、「FTERGENT 750FM」、「FTX-730FM」、「FTERGENT 730FL」、「FTERGENT 710FS」、「FTERGENT 710FM」、「FTERGENT 710FL」、「FTERGENT 750LL」、「FTX-730LS」、「FTERGENT 730LM」(以上,NEOS股份有限公司製造)「FC-4430」、「FC-4432」(以上,3M Japan股份有限公司製造)、「Unidyne NS」(以上,大金工業股份有限公司製造)、「Surflon S-241」、「Surflon S-242」、「Surflon S-243」、「Surflon S-420」、「Surflon S-611」、「Surflon S-651」、「Surflon S-386」(以上,AGC清美化學股份有限公司製造)、「Flowlen AO-82」、「Flowlen AO-98」、「Flowlen AO-108」(以上,共榮社化學股份有限公司製造)等。
界面活性劑之添加量相對於含發光粒子之油墨組成物中所包含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.005~2質量%,更佳為0.01~0.5質量%。
1-8-4.鏈轉移劑 鏈轉移劑係以更為提高含發光粒子之油墨組成物與基材之密接性等為目的而使用之成分。作為鏈轉移劑,例如可例舉:芳香族烴類;氯仿、四氯化碳、四溴化碳、溴三氯甲烷之類之鹵化烴類;辛硫醇、正丁硫醇、正戊硫醇、正十六硫醇、正十四硫醇、正十二硫醇、第三(十四)硫醇、第三(十二)硫醇之類之硫醇化合物;己烷二硫醇、癸烷二硫醇、1,4-丁二醇雙巰丙酸酯、1,4-丁二醇雙巰基乙酸酯、乙二醇雙巰基乙酸酯、乙二醇雙巰丙酸酯、三羥甲基丙烷參巰基乙酸酯、三羥甲基丙烷參巰丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇肆巰基乙酸酯、新戊四醇肆巰丙酸酯、三巰基丙酸異氰脲酸參(2-羥基乙基)酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基對稱三
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
、2-(N,N-二丁基胺基)-4,6-二巰基對稱三
Figure 110131884-A0304-12-0000-4
之類之硫醇化合物;二硫化二甲基黃原酸酯、二硫化二乙基黃原酸酯、二硫化二異丙基黃原酸酯、二硫化四甲基秋蘭姆(tetramethyl thiuram disulfide)、二硫化四乙基秋蘭姆、二硫化四丁基秋蘭姆之類之硫醚化合物;N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙烯基苯胺、五苯基乙烷、α-甲基苯乙烯二聚物、丙烯醛、烯丙醇、萜品油烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、雙戊烯等,但較佳為2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、硫醇化合物。
作為鏈轉移劑之具體例,例如較佳為下述通式(9-1)~(9-12)所表示之化合物。
Figure 02_image049
Figure 02_image051
式中,R 95表示碳原子數2~18之烷基,該烷基可為直鏈亦可為支鏈,該烷基中之1個以上之亞甲基可在氧原子及硫原子不會相互直接鍵結之情況下被取代為氧原子、硫原子、-CO-、-OCO-、-COO-或-CH=CH-。 R 96表示碳原子數2~18之伸烷基,該伸烷基中之1個以上之亞甲基可在氧原子及硫原子不會相互直接鍵結之情況下被取代為氧原子、硫原子、-CO-、-OCO-、-COO-或-CH=CH-。
鏈轉移劑之添加量相對於含發光粒子之油墨組成物中所包含之光聚合性化合物之總量,較佳為0.1~10質量%,更佳為1.0~5質量%。
1-9.油墨組成物之黏度 關於本發明之油墨組成物之黏度,例如就噴墨印刷時之噴出穩定性之觀點而言,較佳為2 mPa・s以上,更佳為5 mPa・s以上,進而較佳為7 mPa・s以上。油墨組成物之黏度較佳為20 mPa・s以下,更佳為15 mPa・s以下,進而較佳為12 mPa・s以下。若油墨組成物之黏度為2 mPa・s以上之情形時,噴頭之油墨噴出孔之前端處油墨組成物之彎月形狀穩定,因此油墨組成物之噴出控制(例如噴出量及噴出時點之控制)變得容易。另一方面,於黏度為20 mPa・s以下之情形時,可自油墨噴出孔順利地噴出油墨組成物。油墨組成物之黏度較佳為2~20 mPa・s,更佳為5~15 mPa・s,進而較佳為7~12 mPa・s。油墨組成物之黏度例如藉由E型黏度計進行測定。油墨組成物之黏度例如可藉由變更光聚合性化合物、光聚合起始劑等而調整至所需範圍。
1-10.油墨組成物之表面張力 本發明之油墨組成物之表面張力較佳為適合噴墨方式之表面張力,具體而言,較佳為20~40 mN/m之範圍,更佳為25~35 mN/m。藉由將表面張力設為該範圍,可抑制飛行偏移之產生。再者,所謂飛行偏移,係指將油墨組成物自油墨噴出孔噴出時,油墨組成物之噴附位置相對於目標位置產生30 μm以上之偏移。於表面張力為40 mN/m以下之情形時,由於油墨噴出孔之前端處彎月形狀穩定,故而油墨組成物之噴出控制(例如,噴出量及噴出時點之控制)變得容易。另一方面,於表面張力為20 mN/m以下之情形時,可抑制產生飛行偏移。即,不會發生以下情況:未準確地噴附至應噴附之像素部形成區域而產生油墨組成物之填充不充分之像素部,或油墨組成物噴附至與應噴附之像素部形成區域鄰接的像素部形成區域(或像素部),而導致色再現性降低。油墨組成物之表面張力例如可藉由併用上述聚矽氧系界面活性劑、氟系界面活性劑等而調整至所需範圍。
1-11.油墨組成物之製備方法 本發明之油墨組成物、例如活性能量線硬化性之油墨組成物可藉由摻合上述各成分來製備,可用作噴墨用油墨。製備噴墨用油墨組成物之具體方法中,於有機溶劑中合成上述發光粒子90或發光粒子91,藉由離心分離而自分取之沉澱物中去除有機溶劑,繼而分散於光聚合性化合物。發光粒子90或發光粒子91之分散中,例如可藉由使用球磨機、砂磨機、珠磨機、三輥磨機、塗料調節器、磨碎機、分散攪拌機、超音波等分散機來進行。進而,可藉由於該分散液中添加光聚合起始劑及抗氧化劑並加以攪拌混合而製備。又,於使用光擴散粒子之情形時,油墨組成物可藉由以下方式製備:將該光擴散粒子與高分子分散劑加以混合,利用珠磨機另外製作分散於上述光聚合性化合物中而成之研磨漿,將光聚合性化合物、光聚合起始劑與上述發光粒子一起加以混合。
繼而,對本發明之油墨組成物之製備方法具體地進行說明。油墨組成物例如可藉由混合上述油墨組成物之構成成分並進行分散處理而獲得。又,可藉由準備將構成成分個別地混合並視需要經分散處理之分散液,將各分散液加以混合而獲得。以下,作為油墨組成物之製造方法之一例,對進而含有光擴散粒子及高分子分散劑之油墨組成物之製造方法進行說明。
於準備光擴散粒子之分散液之步驟中,將光擴散粒子、高分子分散劑及光聚合性化合物加以混合並進行分散處理,藉此可製備光擴散粒子之分散液。混合及分散處理可使用珠磨機、塗料調節器、行星攪拌機等分散裝置來進行。根據上述方法,就光擴散粒子之分散性變得良好,容易將光擴散粒子之平均粒徑調整至所需範圍的觀點而言,較佳為使用珠磨機或塗料調節器。
油墨組成物之製備方法於第2步驟之前亦可進而具備以下步驟,即準備含有發光粒子及光聚合性化合物之發光粒子之分散液。於該情形時,於第2步驟中,將光擴散粒子之分散液、發光粒子之分散液、光聚合起始劑、及抗氧化劑加以混合。根據該方法,可使發光粒子充分地分散。因此,可減少像素部之漏光,並且可容易地獲得噴出穩定性優異之油墨組成物。於準備發光粒子之分散液之步驟中,可使用與準備光擴散粒子之分散液之步驟同樣的分散裝置,而進行發光粒子與光聚合性化合物之混合及分散處理。
於使用本實施方式之油墨組成物作為噴墨方式用之油墨組成物之情形時,較佳為應用於基於使用壓電元件之機械噴出機構的壓電噴墨方式之噴墨記錄裝置。於壓電噴墨方式中,由於在噴出時油墨組成物不會瞬間地暴露在高溫下,從而發光粒子不易發生變質,因此可獲得具備所需發光特性之濾色器像素部(光轉換層)。
以上,對濾色器用油墨組成物之一實施方式進行了說明,上述實施方式之油墨組成物除以噴墨方式使用以外,還能夠以例如光蝕刻方式使用。於該情形時,油墨組成物含有鹼可溶性樹脂作為黏合劑聚合物。
於將油墨組成物以光蝕刻方式使用之情形時,首先,將油墨組成物塗布於基材上,於油墨組成物含有溶劑之情形時,進而使油墨組成物乾燥而形成塗布膜。如此獲得之塗布膜對於鹼顯影液為可溶性,藉由利用鹼顯影液進行處理而得到圖案化。此時,關於鹼顯影液,就顯影液之廢液處理之容易度等觀點而言,水溶液會佔據大半,因此油墨組成物之塗布膜經水溶液處理。另一方面,於使用發光粒子(量子點等)之油墨組成物之情形時,發光粒子對水不穩定,發光性(例如螢光性)會因水分而受損。因此,於本實施方式中,較佳為無需利用鹼顯影液(水溶液)進行處理之噴墨方式。
又,即便於對於油墨組成物之塗布膜,不進行利用鹼顯影液之處理之情形時,當油墨組成物為鹼可溶性時,油墨組成物之塗布膜容易吸收大氣中之水分,隨著時間經過而有損發光粒子(量子點等)之發光性(例如螢光性)。就該觀點而言,於本實施方式中,油墨組成物之塗布膜較佳為鹼不溶性。即,本實施方式之油墨組成物較佳為能夠形成鹼不溶性之塗布膜之油墨組成物。此種油墨組成物可藉由使用鹼不溶性之光聚合性化合物作為光聚合性化合物而獲得。所謂油墨組成物之塗布膜為鹼不溶性,意指於25℃油墨組成物之塗布膜於1質量%之氫氧化鉀水溶液中的溶解量以油墨組成物之塗布膜之總質量為基準,為30質量%以下。油墨組成物之塗布膜之上述溶解量較佳為10質量%以下,更佳為3質量%以下。再者,油墨組成物為能夠形成鹼不溶性之塗布膜之油墨組成物可藉由以下方式進行確認:將油墨組成物塗布於基材上後,對包含溶劑之情形時在80℃、3分鐘之條件下進行乾燥而獲得之厚度1 μm之塗布膜的上述溶解量進行測定。
2.含發光粒子之油墨組成物之使用例 上述含發光粒子之油墨組成物例如可藉由噴墨印表機、光蝕刻、旋轉塗布機等各種方法於基板上形成被膜,對該被膜進行加熱而使之硬化,藉此可獲得硬化物。以下,例舉利用含發光粒子之油墨組成物形成具備藍色有機LED背光裝置之發光元件之濾色器像素部的情形為例進行說明。
圖3係表示本發明之發光元件之一實施方式之剖面圖,圖4及圖5係分別表示主動矩陣電路之構成之概略圖。再者,於圖3中,為了方便起見,誇張表示各部之尺寸及其等之比率,而有時與實際有所不同。又,以下所示之材料、尺寸等為一例,本發明並不限定於其等,可在不變更其主旨之範圍適當變更。以下,為了便於說明,將圖3之上側稱為「上側」或「上方」,將下側稱為「下側」或「下方」。又,於圖3中,為了避免圖式繁雜,而省略顯示剖面之影線之記載。
如圖3所示,發光元件100具備將下基板1、EL光源部200、填充層10、保護層11、含有發光粒子90且作為發光層發揮作用之光轉換層12、及上基板13以此順序積層而成之結構。光轉換層12中所含有之發光粒子90可為聚合物被覆發光粒子90,亦可為未被聚合物層92被覆之發光粒子91。EL光源部200依序具備:陽極2、由複數層所構成之EL層14、陰極8、未圖示之偏光板、及密封層9。EL層14包含自陽極2側起依序積層之電洞注入層3、電洞傳輸層4、發光層5、電子傳輸層6、及電子注入層7。
該發光元件100係藉由光轉換層12吸收及再釋出自EL光源部200(EL層14)發出之光或使該光穿透,並自上基板13側提取至外部之光致發光元件。此時,藉由光轉換層12中所包含之發光粒子90而轉換為特定顏色之光。以下,對各層依序進行說明。
<下基板1及上基板13> 下基板1及上基板13分別具有支持及/或保護構成發光元件100之各層之功能。於發光元件100為頂部發光型之情形時,上基板13由透明基板所構成。另一方面,於發光元件100為底部發光型之情形時,下基板1由透明基板所構成。此處,透明基板意指可見光區域之波長之光能夠穿透之基板,透明包括無色透明、著色透明、半透明。
作為透明基板,例如可使用石英玻璃、Pyrex(註冊商標)玻璃、合成石英板等透明之玻璃基板、石英基板;由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚醯亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)等所構成之塑膠基板(樹脂基板);由鐵、不鏽鋼、鋁、銅等構成之金屬基板;矽基板;砷化鎵基板等。其中,較佳為使用由玻璃中不含鹼成分之無鹼玻璃所構成之玻璃基板。具體而言,康寧公司製造之「7059玻璃」、「1737玻璃」、「Eagle 200」及「Eagle XG」、旭硝子公司製造之「AN100」、Nippon Electric Glass公司製造之「OA-10G」及「OA-11」較佳。其等係熱膨脹率較小之素材且尺寸穩定性及高溫加熱處理時之作業性優異。又,於對發光元件100賦予可撓性之情形時,下基板1及上基板13分別選擇塑膠基板(以高分子材料作為主材料構成之基板)、厚度相對小之金屬基板。
下基板1及上基板13之厚度各自並無特別限定,較佳為100~1,000 μm之範圍,更佳為300~800 μm之範圍。
再者,亦可視發光元件100之使用形態,而省略下基板1及上基板13之任一者或兩者。
如圖4所示,於下基板1上具備:控制向構成R、G、B所示之像素電極PE之陽極2供給電流之訊號線驅動電路C1及掃描線驅動電路C2、控制該等電路之作動之控制電路C3、與訊號線驅動電路C1連接之複數個訊號線706、及與掃描線驅動電路C2連接之複數個掃描線707。又,於各訊號線706與各掃描線707之交叉部附近,如圖5所示,設置有電容器701、驅動電晶體702、及開關電晶體708。
電容器701中,一個電極與驅動電晶體702之閘極電極連接,另一個電極與驅動電晶體702之源極電極連接。驅動電晶體702中,閘極電極與電容器701之一個電極連接,源極電極與電容器701之另一個電極及供給驅動電流之電源線703連接,汲極電極與EL光源部200之陽極4連接。
開關電晶體708中,閘極電極與掃描線707連接,源極電極與訊號線706連接,汲極電極與驅動電晶體702之閘極電極連接。又,於本實施方式中,共通電極705構成EL光源部200之陰極8。再者,驅動電晶體702及開關電晶體708例如可由薄膜電晶體等構成。
掃描線驅動電路C2係經由掃描線707,向開關電晶體708之閘極電極供給或遮斷與掃描訊號對應之掃描電壓,從而進行開關電晶體708之開或關。藉此,掃描線驅動電路C2調整訊號線驅動電路C1寫入訊號電壓之時點。另一方面,訊號線驅動電路C1經由訊號線706及開關電晶體708,向驅動電晶體702之閘極電極供給或遮斷與影像訊號對應之訊號電壓,從而調整供給於EL光源部200之訊號電流之量。
因此,自掃描線驅動電路C2向開關電晶體708之閘極電極供給掃描電壓,若開關電晶體708打開,則自訊號線驅動電路C1向開關電晶體708之閘極電極供給訊號電壓。此時,與該訊號電壓對應之汲極電流自電源線703以訊號電流之形式被供給至EL光源部200。其結果為,EL光源部200根據所供給之訊號電流而發光。
<EL光源部200> [陽極2] 陽極2具有自外部電源朝向發光層5供給電洞之功能。作為陽極2之構成材料(陽極材料),並無特別限定,例如可例舉:金(Au)之類之金屬;碘化銅(CuI)之類之鹵化金屬;銦錫氧化物(ITO)、氧化錫(SnO 2)、氧化鋅(ZnO)之類之金屬氧化物等。其等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
陽極2之厚度並無特別限制,較佳為10~1,000 nm之範圍,更佳為10~200 nm之範圍。
陽極2例如可藉由真空蒸鍍法或濺鍍法之類之乾式成膜法而形成。此時,藉由使用光蝕刻法或遮罩之方法,亦可形成具有特定圖案之陽極2。
[陰極8] 陰極8具有自外部電源朝向發光層5供給電子之功能。作為陰極8之構成材料(陰極材料),並無特別限定,例如可例舉:鋰、鈉、鎂、鋁、銀、鈉-鉀合金、鎂/鋁混合物、鎂/銀混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al 2O 3)混合物、稀土類金屬等。其等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
陰極8之厚度並無特別限定,較佳為0.1~1,000 nm之範圍,更佳為1~200 nm之範圍。
陰極3例如可藉由蒸鍍法或濺鍍法之類之乾式成膜法來形成。
[電洞注入層3] 電洞注入層3具有接收自陽極2供給之電洞並注入至電洞傳輸層4之功能。再者,電洞注入層3視需要設置即可,亦可省略。
作為電洞注入層3之構成材料(電洞注入材料),並無特別限定,例如可例舉:銅酞青之類之酞青化合物;4,4',4''-參[苯基(間甲苯基)胺基]三苯基胺之類之三苯基胺衍生物;1,4,5,8,9,12-六氮聯伸三苯六羰基腈、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷之類之氰基化合物;氧化釩、氧化鉬之類之金屬氧化物;非晶形碳;聚苯胺(苯胺綠)、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)、聚吡咯之類之高分子等。其中,作為電洞注入材料,較佳為高分子,更佳為PEDOT-PSS。又,上述電洞注入材料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
電洞注入層3之厚度並無特別限定,較佳為0.1~500 mm之範圍,更佳為1~300 nm之範圍,進而較佳為2~200 nm之範圍。電洞注入層3可為單層構成,亦可為積層有2層以上之積層構成。
此種電洞注入層4可藉由濕式成膜法或乾式成膜法形成。於藉由濕式成膜法形成電洞注入層3之情形時,通常藉由各種塗布法塗布含有上述電洞注入材料之油墨,並對所獲得之塗膜進行乾燥。作為塗布法,並無特別限定,例如可例舉:噴墨印刷法(液滴噴出法)、旋轉塗布法、澆鑄法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法、噴嘴印刷法等。另一方面,於藉由乾式成膜法形成電洞注入層3之情形時,較佳為使用真空蒸鍍法、濺鍍法等。
[電洞傳輸層4] 電洞傳輸層4具有自電洞注入層3接收電洞,並有效率地傳輸至發光層6之功能。又,電洞傳輸層4還可具有防止電子傳輸之功能。再者,電洞傳輸層4視需要設置即可,亦可省略。
作為電洞傳輸層4之構成材料(電洞傳輸材料),並無特別限定,例如可例舉:TPD(N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-聯苯-4,4'二胺)、α-NPD(4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯)、m-MTDATA(4,4',4''-參(3-甲基苯基苯基胺基)三苯基胺)之類之低分子三苯基胺衍生物;聚乙烯咔唑;聚[N,N'-雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯苯胺](poly-TPA)、聚茀(PF)、聚[N,N'-雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)-聯苯胺](Poly-TPD)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(4,4'-(N-(第二丁基苯基)二苯基胺))(TFB)、聚苯乙炔(PPV)之類之共軛系化合物聚合物;及包含其等之單體單元之共聚物等。
其中,作為電洞傳輸材料,較佳為藉由使三苯基胺衍生物、導入有取代基之三苯基胺衍生物進行聚合而獲得之高分子化合物,更佳為藉由使導入有取代基之三苯基胺衍生物進行聚合而獲得之高分子化合物。又,上述電洞傳輸材料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
電洞傳輸層4之厚度並無特別限定,較佳為1~500 nm之範圍,更佳為5~300 nm之範圍,進而較佳為10~200 nm之範圍。電洞傳輸層4可為單層構成,亦可為積層有2層以上之積層構成。
此種電洞傳輸層4可藉由濕式成膜法或乾式成膜法來形成。於藉由濕式成膜法形成電洞傳輸層4之情形時,通常藉由各種塗布法塗布含有上述電洞傳輸材料之油墨,對所獲得之塗膜進行乾燥。作為塗布法,並無特別限定,例如可例舉:噴墨印刷法(液滴噴出法)、旋轉塗布法、澆鑄法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法、噴嘴印刷法等。另一方面,於藉由乾式成膜法形成電洞傳輸層4之情形時,較佳為使用真空蒸鍍法、濺鍍法等。
[電子注入層7] 電子注入層7具有接收自陰極8供給之電子,並注入至電子傳輸層6之功能。再者,電子注入層7視需要設置即可,亦可省略。
作為電子注入層7之構成材料(電子注入材料),並無特別限制,例如可例舉:Li 2O、LiO、Na 2S、Na 2Se、NaO之類之鹼金屬硫屬化物;CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe之類之鹼土類金屬硫屬化物;CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl之類之鹼金屬鹵化物;8-羥基喹啉鋰(Liq)之類之鹼金屬鹽;CaF 2、BaF 2、SrF 2、MgF 2、BeF 2之類之鹼土類金屬鹵化物等。其中,較佳為鹼金屬硫屬化物、鹼土類金屬鹵化物、鹼金屬鹽。又,上述電子注入材料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
電子注入層7之厚度並無特別限定,較佳為0.1~100 nm之範圍,更佳為0.2~50 nm之範圍,進而較佳為0.5~10 nm之範圍。電子注入層7可為單層構成,亦可為積層有2層以上之積層構成。
此種電子注入層7可藉由濕式成膜法或乾式成膜法而形成。於藉由濕式成膜法形成電子注入層7之情形時,通常藉由各種塗布法塗布含有上述電子注入材料之油墨,對所獲得之塗膜進行乾燥。作為塗布法,並無特別限定,例如可例舉:噴墨印刷法(液滴噴出法)、旋轉塗布法、澆鑄法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法、噴嘴印刷法等。另一方面,於藉由乾式成膜法形成電子注入層7之情形時,可應用真空蒸鍍法、濺鍍法等。
[電子傳輸層8] 電子傳輸層8具有自電子注入層7接收電子,並有效率地傳輸至發光層5之功能。又,電子傳輸層8亦可具有防止電洞傳輸之功能。再者,電子傳輸層8視需要設置即可,亦可省略。
作為電子傳輸層8之構成材料(電子傳輸材料),並無特別限制,例如可例舉:參(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)、參(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹(BeBq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(對苯基酚基)鋁(Balq,Bis(2-methyl-8-quinolinolate)(p-phenylphenolato)aluminium)、雙(8-羥基喹啉)鋅(Znq)之類之具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架之金屬錯合物;雙[2-(2'-羥基苯基)苯并
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
唑]鋅(Zn(BOX) 2)之類之具有苯并
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唑骨架之金屬錯合物;雙[2-(2'-羥基苯基)苯并噻唑]鋅(Zn(BTZ) 2)之類之具有苯并噻唑骨架之金屬錯合物;2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
二唑(PBD)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(TAZ)、1,3-雙[5-(對第三丁基苯基)-1,3,4-
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
二唑-2-基]苯(OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
二唑-2-基)苯基]咔唑(CO11)之類之三或二唑衍生物;2,2',2''-(1,3,5-苯三基)參(1-苯基-1H-苯并咪唑)(TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(mDBTBIm-II)之類之咪唑衍生物;喹啉衍生物;苝衍生物;4,7-二苯基-1,10-啡啉(BPhen)之類之吡啶衍生物;嘧啶衍生物;三
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衍生物;喹
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啉衍生物;二苯基醌衍生物;硝基取代茀衍生物;氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO 2)之類之金屬氧化物等。其中,作為電子傳輸材料,較佳為咪唑衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、三
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衍生物、金屬氧化物(無機氧化物)。又,上述電子傳輸材料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
電子傳輸層7之厚度並無特別限定,較佳為5~500 nm之範圍,更佳為5~200 nm之範圍。電子傳輸層6可為單層,亦可積層2層以上。
此種電子傳輸層7可藉由濕式成膜法或乾式成膜法形成。於藉由濕式成膜法形成電子傳輸層6之情形時,通常藉由各種塗布法將含有上述電子傳輸材料之油墨進行塗布,對所獲得之塗膜進行乾燥。作為塗布法,並無特別限定,例如可例舉:噴墨印刷法(液滴噴出法)、旋轉塗布法、澆鑄法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法、噴嘴印刷法等。另一方面,於藉由乾式成膜法形成電子傳輸層6之情形時,可應用真空蒸鍍法、濺鍍法等。
[發光層5] 發光層5具有利用注入至發光層5中之電洞及電子之再結合而產生之能量而發光的功能。本實施方式之發光層5發出400~500 nm之範圍之波長之藍色光,更佳為420~480 nm之範圍。
發光層5較佳為包含發光材料(客體材料或摻雜劑材料)及主體材料。於該情形時,主體材料與發光材料之質量比並無特別限制,較佳為10:1~300:1之範圍。發光材料可使用能夠將單重激發能量轉換為光之化合物或能夠將三重激發能量轉換為光之化合物。又,作為發光材料,較佳為包含選自由有機低分子螢光材料、有機高分子螢光材料及有機磷光材料所構成之群中之至少1種。
作為能夠將單重激發能量轉換為光之化合物,可例舉:發出螢光之有機低分子螢光材料或有機高分子螢光材料。
作為有機低分子螢光材料,較佳為具有蒽結構、稠四苯結構、1,2-苯并菲結構、菲結構、芘結構、苝結構、茋結構、吖啶酮結構、香豆素結構、啡
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結構或啡噻
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結構之化合物。
作為有機低分子螢光材料之具體例,例如可例舉:5,6-雙[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2'-聯吡啶、5,6-雙[4'-(10-苯基-9-蒽基)聯苯-4-基]-2,2'-聯吡啶、N,N'-雙[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基茋-4,4'-二胺、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺、4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺、苝、2,5,8,11-四(第三丁基)苝、N,N'-二苯基-N,N'-雙[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]芘-1,6-二胺、N,N'-雙(3-甲基苯基)-N,N'-雙[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-芘-1,6-二胺、N,N'-雙(二苯并呋喃-2-基)-N,N'-二苯基芘-1,6-二胺、N,N'-雙(二苯并噻吩-2-基)-N,N'-二苯基芘-1,6-二胺、N,N''-(2-第三丁基蒽-9,10-二基二-4,1-伸苯基)雙[N,N',N'-三苯基-1,4-伸苯基二胺]、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N',N'-三苯基-1,4-伸苯基二胺、N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-八苯基二苯并[g,p]-1,2-苯并菲-2,7,10,15-四胺、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N',N'-三苯基-1,4-伸苯基二胺、N,N,9-三苯基蒽-9-胺、香豆素6、香豆素545T、N,N'-二苯基喹吖啶酮、紅螢烯、5,12-雙(1,1'-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯、2-(2-{2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-哌喃-4-亞基)丙二腈、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹口巾-9-基)乙烯基]-4H-哌喃-4-亞基}丙二腈、N,N,N',N'-肆(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺、7,14-二苯基-N,N,N',N'-肆(4-甲基苯基)苊[1,2-a]-1,2-苯并苊-3,10-二胺、2-{2-異丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹口巾-9-基)乙烯基]-4H-哌喃-4-亞基}丙二腈、2-{2-第三丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹口巾-9-基)乙烯基]-4H-哌喃-4-亞基}丙二腈、2-(2,6-雙{2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基}-4H-哌喃-4-亞基)丙二腈、2-{2,6-雙[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹口巾-9-基)乙烯基]-4H-哌喃-4-亞基}丙二腈、5,10,15,20-四苯基雙苯并[5,6]茚并[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]苝等。
作為有機高分子螢光材料之具體例,例如可例舉:由基於茀衍生物之單元所構成之均聚物;由基於茀衍生物之單元與基於四苯基伸苯基二胺衍生物之單元所構成之共聚物;由基於聯三苯衍生物之單元所構成之均聚物;由基於二苯基苯并茀衍生物之單元所構成之均聚物等。
作為能夠將三重激發能量轉換為光之化合物,較佳為發出磷光之有機磷光材料。作為有機磷光材料之具體例,例如可例舉:包含選自由銥、銠、鉑、釕、鋨、鈧、釔、釓、鈀、銀、金、鋁所構成之群中之至少1種金屬原子的金屬錯合物。其中,作為有機磷光材料,較佳為包含選自由銥、銠、鉑、釕、鋨、鈧、釔、釓及鈀所構成之群中之至少1種金屬原子的金屬錯合物,更佳為包含選自由銥、銠、鉑及釕所構成之群中之至少1種金屬原子之金屬錯合物,進而較佳為銥錯合物或鉑錯合物。
作為主體材料,較佳為使用具有大於發光材料之能隙之能隙之化合物之至少1種。進而,於發光材料為磷光材料之情形時,作為主體材料,較佳為選擇三重激發能量大於發光材料之三重激發能量(基態與三重激發態之能量差)之化合物。
作為主體材料,例如可例舉:參(8-羥基喹啉)鋁(III)、參(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III)、雙(10-羥基苯并[h]喹啉基)鈹(II)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基酚基)鋁(III)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)、雙[2-(2-苯并
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唑基)苯酚]鋅(II)、雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅(II)、2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
二唑、1,3-雙[5-(對第三丁基苯基)-1,3,4-
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
二唑-2-基]苯、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑、2,2',2''-(1,3,5-苯三基)參(1-苯基-1H-苯并咪唑)、4,7-二苯基-1,10-啡啉(bathophenanthroline)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(bathocuproine)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-
Figure 110131884-A0304-12-0059-1
二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑、9,10-二苯基蒽、N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺、6,12-二甲氧基-5,11-二苯基-1,2-苯并菲、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-茀-9-基)聯苯-4'-基}蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽、9,10-二(2-萘基)蒽、2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-聯蒽、9,9'-(茋-3,3'-二基)二菲、9,9'-(茋-4,4'-二基)二菲、1,3,5-三(1-芘基)苯、5,12-二苯基稠四苯或5,12-雙(聯苯-2-基)稠四苯等。該等主體材料可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
發光層5之厚度並無特別限定,較佳為1~100 nm之範圍,更佳為1~50 nm之範圍。
此種發光層5可藉由濕式成膜法或乾式成膜法而形成。於藉由濕式成膜法形成發光層5之情形時,通常藉由各種塗布法將含有上述發光材料及主體材料之油墨進行塗布,對所獲得之塗膜進行乾燥。作為塗布法,並無特別限定,例如可例舉噴墨印刷法(液滴噴出法)、旋轉塗布法、澆鑄法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法、噴嘴印刷法等。另一方面,於藉由乾式成膜法形成發光層5之情形時,可應用真空蒸鍍法、濺鍍法等。
再者,EL光源部200亦可進而具有例如將電洞注入層3、電洞傳輸層4及發光層5進行劃分之岸堤(隔壁)。岸堤之高度並無特別限定,較佳為0.1~5 μm之範圍,更佳為0.2~4 μm之範圍,進而較佳為0.2~3 μm之範圍。
岸堤之開口寬度較佳為10~200 μm之範圍,更佳為30~200 μm之範圍,進而較佳為50~100 μm之範圍。岸堤之開口長度較佳為10~400 μm之範圍,更佳為20~200 μm之範圍,進而較佳為50~200 μm之範圍。又,岸堤之傾斜角度較佳為10~100°之範圍,更佳為10~90°之範圍,進而較佳為10~80°之範圍。
<光轉換層12> 光轉換層12係轉換自EL光源部200發出之光並進行再發光、或者使自EL光源部200發出之光穿透。如圖3所示,像素部20具有:第1像素部20a,其將上述範圍之波長之光進行轉換而發出紅色光、第2像素部20b,其將上述範圍之波長之光進行轉換而發出綠色光、及第3像素部20c,其使上述範圍之波長之光穿透。複數個第1像素部20a、第2像素部20b及第3像素部20c可依序重複排列成格子狀。並且,於相鄰之像素部之間,即第1像素部20a與第2像素部20b之間、第2像素部20b與第3像素部20c之間、第3像素部20c與第1像素部20a之間設置有遮蔽光之遮光部30。換言之,該等相鄰之像素部彼此由遮光部30隔開。再者,第1像素部20a及第2像素部20b亦可含有與各自顏色對應之色材。
第1像素部20a及第2像素部20b分別含有上述實施方式之含發光粒子之油墨組成物的硬化物。硬化物較佳為含有發光粒子90及硬化成分作為必須成分,進而含有光擴散粒子以使光散射並確實地向外部提取。硬化成分為熱固性樹脂之硬化物,例如為藉由含有環氧基之樹脂之聚合而獲得之硬化物。即,第1像素部20a包含:第1硬化成分22a、及分別分散於第1硬化成分22a中之第1發光粒子90a及第1光擴散粒子21a。同樣地,第2像素部20b包含:第2硬化成分22b、及分別分散於第2硬化成分22b中之第1發光粒子90b及第1光擴散粒子21b。於第1像素部20a及第2像素部20b中,第1硬化成分22a與第2硬化成分22b可相同亦可不同,第1光擴散粒子22a與第2光擴散粒子22b可相同亦可不同。
第1發光粒子90a係吸收420~480 nm之範圍之波長之光並發出於605~665 nm之範圍具有發光峰波長之光的紅色發光粒子。即,第1像素部20a可改稱為用以將藍色光轉換為紅色光之紅色像素部。又,第2發光粒子90b係吸收420~480 nm之範圍之波長之光並發出於500~560 nm之範圍具有發光峰波長之光的綠色發光粒子。即,第2像素部20b可改稱為用以將藍色光轉換為綠色光之綠色像素部。
關於包含含發光粒子之油墨組成物之硬化物的像素部20a、20b中的發光粒子90之含量,就外部量子效率之提昇效果更為優異之觀點及可獲得優異之發光強度之觀點而言,以含發光粒子之油墨組成物之硬化物之總質量為基準,較佳為0.1質量%以上。就同樣之觀點而言,發光粒子90之含量以含發光粒子之油墨組成物之硬化物之總質量為基準,較佳為1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上。就像素部20a、20b之可靠性優異之觀點及可獲得優異之發光強度之觀點而言,發光粒子90之含量以含發光粒子之油墨組成物之總質量為基準,較佳為30質量%以下。就同樣之觀點而言,發光粒子90之含量以含發光粒子之油墨組成物之硬化物之總質量為基準,較佳為25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、10質量%以下。
關於包含含發光粒子之油墨組成物之硬化物之像素部20a、20b中的光擴散粒子21a、21b之含量,就外部量子效率之提昇效果更為優異之觀點而言,以油墨組成物之硬化物之總質量為基準,較佳為0.1質量%以上、1質量%以上、5質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、12質量%以上。就外部量子效率之提昇效果更為優異之觀點及像素部20之可靠性優異之觀點而言,光擴散粒子21a、21b之含量以油墨組成物之硬化物之總質量為基準,較佳為60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下。
第3像素部20c對於420~480 nm之範圍之波長之光具有30%以上的穿透率。因此,於使用發出420~480 nm之範圍之波長之光的光源之情形時,第3像素部20c作為藍色像素部發揮功能。第3像素部20c例如包含含有上述熱固性樹脂之組成物之硬化物。硬化物含有第3硬化成分22cc。第3硬化成分22c為熱固性樹脂之硬化物,具體而言,為藉由含有環氧基之樹脂之聚合而獲得之硬化物。即,第3像素部20c包含第3硬化成分22c。於第3像素部20c包含上述硬化物之情形時,只要對於420~480 nm之範圍之波長之光的穿透率為30%以上,則含有熱固性樹脂之組成物亦可進而含有上述含發光粒子之油墨組成物中所含有之成分中除熱固性樹脂、硬化劑、溶劑以外的成分。再者,第3像素部20c之穿透率可藉由顯微分光裝置進行測定。
像素部(第1像素部20a、第2像素部20b及第3像素部20c)之厚度並無特別限定,例如較佳為1 μm以上、2 μm以上、3 μm以上。像素部(第1像素部20a、第2像素部20b及第3像素部20c)之厚度例如較佳為30 μm以下、25 μm以下、20 μm以下。
[光轉換層12之形成方法] 具備以上之第一至第三像素部20a~20c之光轉換層12可藉由對利用濕式成膜法所形成之塗膜進行乾燥並加熱,使之硬化而形成。第1像素部20a及第2像素部20b可使用本發明之含發光粒子之油墨組成物而形成,第3像素部20c可使用不含有該含發光粒子之油墨組成物所包含之發光粒子90的油墨組成物而形成。以下,對使用本發明之含發光粒子之油墨組成物之塗膜形成方法進行詳述,但於使用本發明之含發光粒子之油墨組成物之情形時亦同樣地進行。
作為用以獲得本發明之含發光粒子之油墨組成物之塗膜的塗布法,並無特別限定,例如可例舉:噴墨印刷法(壓電方式或熱方式之液滴噴出法)、旋轉塗布法、澆鑄法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法、噴嘴印刷法等。此處,噴嘴印刷法係將含發光粒子之油墨組成物自噴嘴孔以液柱形式塗布成條紋狀的方法。其中,作為塗布法,較佳為噴墨印刷法(尤其是壓電方式之液滴噴出法)。藉此,可減小噴出含發光粒子之油墨組成物時之熱負載,可防止發光粒子90因熱發生劣化。
噴墨印刷法之條件較佳為藉由以下方式進行設定。含發光粒子之油墨組成物之噴出量並無特別限定,較佳為1~50 pL/次,更佳為1~30 pL/次,進而較佳為1~20 pL/次。
又,噴嘴孔之開口徑較佳為5~50 μm之範圍,更佳為10~30 μm之範圍。藉此,可防止噴嘴孔堵塞,並且提高含發光粒子之油墨組成物之噴出精度。
形成塗膜時之溫度並無特別限定,較佳為10~50℃之範圍,更佳為15~40℃之範圍,進而較佳為15~30℃之範圍。若於上述溫度噴出液滴,則可抑制含發光粒子之油墨組成物中所包含之各種成分的結晶化。
又,形成塗膜時之相對濕度亦無特別限定,較佳為0.01 ppm~80%之範圍,更佳為0.05 ppm~60%之範圍,進而較佳為0.1 ppm~15%之範圍,尤佳為1 ppm~1%之範圍,最佳為5~100 ppm之範圍。若相對濕度為上述下限值以上,則形成塗膜時之條件之控制變得容易。另一方面,若相對濕度為上述上限值以下,則可減少可能對所獲得之光轉換層12造成不良影響之吸附於塗膜的水分量。
於在含發光粒子之油墨組成物中含有有機溶劑之情形時,較佳為於使塗膜硬化之前藉由乾燥將有機溶劑自塗膜中去除。關於上述乾燥,可於室溫(25℃)放置來進行乾燥,亦可藉由加熱來進行乾燥,就生產性之觀點而言,較佳為藉由加熱來進行乾燥。於藉由加熱來進行乾燥之情形時,乾燥溫度並無特別限定,較佳為設為考慮到含發光粒子之油墨組成物所使用之有機溶劑之沸點及蒸氣壓的溫度。關於乾燥溫度,就將塗膜中之有機溶劑去除之預烘烤步驟來說,較佳為50~130℃,更佳為60~120℃,尤佳為70~110℃。若乾燥溫度為50℃以下,則有時有機溶劑無法去除,另一方面,若為130℃以上,則有時有機溶劑被瞬間去除,而導致塗膜之外觀明顯變差,故而欠佳。又,乾燥較佳為於減壓下進行,更佳為於0.001~100 Pa之減壓下進行。進而,乾燥時間較佳為1~30分鐘,更佳為1~15分鐘,尤佳為1~10分鐘。藉由於此種乾燥條件下乾燥塗膜,可將有機溶劑確實地自塗膜中去除,而更為提昇所獲得之光轉換層12之外部量子效率。
本發明之含發光粒子之油墨組成物可藉由照射活性能量線(例如紫外線)而硬化。作為照射源(光源),例如使用水銀燈、金屬鹵素燈、氙氣燈、LED等,就減小對於塗膜之熱負載、低耗電之觀點而言,較佳為LED。
照射之光之波長較佳為200 nm以上,更佳為440 nm以下。又,光之強度較佳為0.2~2 kW/cm 2,更佳為0.4~1 kW/cm 2。若光之強度未達0.2 kW/cm 2,則無法使塗膜充分硬化,若光之強度為2 kW/cm 2以上,則塗膜表面與內部之硬化度產生不均,塗膜表面之平滑性變差,故而欠佳。光之照射量(曝光量)較佳為10 mJ/cm 2以上,更佳為4000 mJ/cm 2以下。 塗膜之硬化可於空氣中或不活性氣體中進行,但為了抑制塗膜表面之氧阻害及塗膜之氧化,較佳為於不活性氣體中進行。作為不活性氣體,可例舉:氮氣、氬氣、二氧化碳等。藉由於此種條件下使塗膜硬化,塗膜可完全地硬化,因此可更為提高所獲得之光轉換層9之外部量子效率。
如上所述,本發明之發光粒子油墨組成物對熱之穩定性優異,因此熱硬化後之成形體即像素部20亦可實現良好之發光。進而,本發明之發光粒子組成物之分散性優異,因此發光粒子90之分散性優異,且可獲得平坦之像素部20。
進而,第1像素部20a及第2像素部20b所包含之發光粒子90由於包含具有鈣鈦礦型之半導體奈米結晶,故而300~500 nm之波長區域之吸收較大。因此,於第1像素部20a及第2像素部20b中,可防止入射至第1像素部20a及第2像素部20b之藍色光向上基板13側穿透,即防止藍色光向上基板13側漏出。因此,根據本發明之第1像素部20a及第2像素部20b,不會混色藍色光而可提取色純度較高之紅色光及綠色光。
遮光部30係以將相鄰之像素部20隔開以防止混色為目的及防止自光源之漏光為目的而設置之所謂黑色基質。構成遮光部30之材料並無特別限定,除鉻等金屬以外,還可使用於黏合劑聚合物中含有碳微粒子、金屬氧化物、無機顏料、有機顏料等遮光性粒子之油墨組成物的硬化物等。作為此處所使用之黏合劑聚合物,可使用聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、明膠、酪蛋白、纖維素等樹脂之1種或將2種以上混合而成者、感光性樹脂、O/W乳液型之油墨組成物(例如,使反應性聚矽氧乳液化而成者)等。遮光部30之厚度例如較佳為1 μm以上15 μm以下。
發光元件100亦能夠以底部發光型之形式構成以代替頂部發光型。又,發光元件100亦可使用其他光源來代替EL光源部200。
以上,對本發明之含發光粒子之油墨組成物及其製造方法、以及具備使用該油墨組成物所製造之光轉換層之發光元件進行了說明,但本發明並不限定於上述實施方式之構成。例如本發明之發光粒子、發光粒子分散體、含發光粒子之油墨組成物及發光元件各自於上述實施方式之構成中亦可追加具有其他任意之構成,可與發揮相同功能之任意構成置換。又,本發明之發光粒子之製造方法於上述實施方式之構成中亦可具有其他任意目的之步驟,可與發揮相同效果之任意步驟置換。 [實施例]
以下,例舉實施例對本發明具體地進行說明,但本發明並不限定於其等。再者,只要未特別事先說明,則「份」及「%」為質量基準。
於下述實施例中,製造發光粒子之操作及製造含發光粒子之油墨組成物之操作係於充滿氮氣之手套箱內或阻斷了大氣之氮氣氣流下的燒瓶內進行。又,以下所例示之所有原料係於容器內之大氣經導入該容器內之氮氣置換後使用。再者,關於液體材料,係於液體材料中之溶存氧經導入至該容器內之氮氣置換後使用。
又,以下所使用之甲基丙烯酸異莰酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯、3莫耳之丙氧基改質甘油三丙烯酸酯係使用事先利用分子篩(使用3A或4A)進行了48小時以上脫水者。關於氧化鈦,於使用前在1 mmHg之減壓下以120℃加熱2小時,並於氮氣環境下進行放置冷卻。
<發光粒子分散液之製備> (發光粒子分散液1之製備) 首先,於1 mL之N,N-二甲基甲醯胺溶液中添加15.0 mg之溴化鉛(II)、8.5 mg之溴化銫、油酸及油胺,藉此獲得包含半導體奈米結晶之原料化合物之溶液。
另一方面,將0.25 mL之3-胺基丙基三乙氧基矽烷與5 mL之甲苯加以混合而獲得乙氧基矽烷-甲苯溶液。其後,將上述1 mL之包含半導體奈米結晶之原料化合物之溶液添加至上述20 mL之乙氧基矽烷-甲苯溶液中並且於大氣下且於室溫進行攪拌,進而直接以1500 rpm於室溫攪拌20秒鐘。其後,藉由離心分離(12,100轉/分鐘、5分鐘)回收固形物,獲得發光粒子X-1。
該發光粒子X-1係具備表面層之鈣鈦礦型三溴化鉛銫結晶,且藉由穿透式電子顯微鏡觀察,平均粒徑為11 nm。又,表面層為由3-胺基丙基三乙氧基矽烷所構成之層,其厚度約為1 nm。即,發光粒子X-1係經二氧化矽被覆之粒子。
進而,將發光粒子X-1以固形物成分濃度成為2.5質量%之方式分散於甲基丙烯酸異莰酯中,藉此獲得分散有發光粒子X-1之發光粒子分散液1。
(發光粒子分散液2之製備) 使用甲基丙烯酸月桂酯代替甲基丙烯酸異莰酯,除此之外,進行與發光粒子分散液1時相同之操作,獲得發光粒子分散液2。 (發光粒子分散液3之製備) 向具備溫度計、攪拌機、回流冷凝器及氮氣導入管之四口燒瓶供給190質量份之庚烷並升溫至85℃。達到該溫度後,將使66.5質量份之甲基丙烯酸月桂酯、3.5質量份之甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯及0.5質量份之2,2-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯溶解於20質量份之庚烷中而成之混合物歷時3.5小時滴加至上述四口燒瓶之庚烷中,在滴加結束後亦在相同溫度保持10小時而繼續反應。其後,將反應液之溫度降溫至50℃後,添加使0.01質量份之第三丁基鄰苯二酚溶解於1.0質量份之庚烷中而成之溶液,進而添加1.0質量份之甲基丙烯酸環氧丙酯後,升溫至85℃,於相同溫度繼續反應5小時。藉此,獲得含有聚合物(P)之溶液。再者,溶液中所包含之不揮發成分(NV)之量為25.1質量%,聚合物(P)之重量平均分子量(Mw)為10,000。
繼而,向具備溫度計、攪拌機、回流冷凝器及氮氣導入管之四口燒瓶供給含有26質量份之庚烷、3質量份之上述發光粒子X-1、及3.6質量份之上述聚合物(P)的溶液。進而向上述四口燒瓶供給0.2質量份之乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.4質量份之甲基丙烯酸甲酯、及0.12質量份之2,2-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯。其後,將上述四口燒瓶內之混合液於室溫攪拌30分鐘後,升溫至80℃,於該溫度繼續反應15小時。反應結束後,將反應溶液內之發光粒子A所未吸附之聚合物藉由離心分離進行分離,繼而,將沉降之粒子於室溫進行2小時真空乾燥,藉此獲得作為母粒子之發光粒子X-1之表面經由疏水性聚合物構成之聚合物層被覆的聚合物被覆發光粒子X-2。
藉由穿透式電子顯微鏡對所獲得之聚合物被覆發光粒子X-2進行觀察,結果於發光粒子X-2之表面形成有厚度約10 nm之聚合物層。其後,使所獲得之聚合物被覆發光粒子X-2以固形物成分濃度成為2.5質量%之方式分散於甲基丙烯酸異莰酯中,藉此獲得發光粒子分散液3。
(發光粒子分散液4之製備) 中空粒子係使用日鐵礦業股份有限公司製造之「SiliNax SP-PN(b)」之二氧化矽粒子。該中空粒子係整體為長方體且具備中空結構之二氧化矽粒子,且平均外徑為100 nm,平均內徑為80 nm。首先,將該中空二氧化矽粒子於150℃進行8小時減壓乾燥。繼而,將乾燥之中空二氧化矽粒子200.0質量份稱取到桐山漏斗中。
繼而,於氬氣環境下向三口燒瓶供給63.9質量份之溴化銫、110.1質量份之溴化鉛(II)及3000質量份之N-甲基甲醯胺,並於50℃攪拌30分鐘,藉此獲得三溴化鉛銫溶液。
繼而,向上述三口燒瓶供給中空二氧化矽粒子,使所獲得之三溴化鉛溶液含浸至中空二氧化矽粒子中後,將過量之三溴化鉛銫溶液藉由過濾去除,回收固形物。其後,將所獲得之固形物於120℃進行1小時減壓乾燥,藉此獲得於中空二氧化矽粒子中內包有鈣鈦礦型由三溴化鉛銫所構成之奈米結晶之發光粒子X-3。發光粒子X-3係中空粒子內包發光粒子。
將所獲得之發光粒子X-3以固形物成分濃度成為2.5質量%之方式分散於甲基丙烯酸異莰酯中,藉此獲得分散有發光粒子X-3之發光粒子分散液4。
(發光粒子分散液5之製備) 首先,使用發光粒子X-3代替發光粒子X-1,除此之外,進行與聚合物被覆發光粒子X-2時相同之操作,獲得作為母粒子之發光粒子X-3經由疏水性聚合物構成之聚合物層被覆之聚合物被覆發光粒子X-4。其後,使用聚合物被覆發光粒子X-4代替聚合物被覆發光粒子X-2以作為發光粒子,除此之外,進行與發光粒子分散液2時相同之操作,獲得發光粒子分散液5。
(發光粒子分散液6之製備) 將聚合物被覆發光粒子X-2以固形物成分濃度成為5.0質量%之方式分散於甲基丙烯酸異莰酯中,除此之外,進行與發光粒子分散液3時相同之操作,獲得分散有聚合物被覆發光粒子X-2之發光粒子分散液6。
(發光粒子分散液7之製備) 首先,向具備溫度計、攪拌機、隔膜及氮氣導入管之四口燒瓶供給0.814質量份之碳酸銫、40質量份之十八烯、及2.5質量份之油酸,於氮氣環境下以150℃進行加熱攪拌直至成為均一溶液。全部溶解後,冷卻至100℃,藉此獲得油酸銫溶液。
繼而,向具備溫度計、攪拌機、隔膜及氮氣導入管之四口燒瓶供給0.069質量份之溴化鉛(II)、及5質量份之十八烯,於氮氣環境下以120℃進行1小時加熱攪拌。繼而,向上述四口燒瓶供給0.5質量份之油胺及0.5質量份之油酸,於氮氣環境下以160℃進行加熱攪拌直至成為均一溶液。進而向上述四口燒瓶供給0.4重量份之油酸銫溶液,以160℃攪拌5秒鐘後,將該四口燒瓶進行冰浴冷卻。將所獲得之反應液藉由離心分離進行分離,將上清液去除,藉此獲得作為發光粒子X-5之配位有油酸及油胺之鈣鈦礦型三溴化鉛銫結晶0.45質量份。其後,將所獲得之發光粒子X-5以固形物成分濃度成為2.5質量%之方式分散於甲基丙烯酸異莰酯中,藉此獲得發光粒子分散液7。
(發光粒子分散液8之製備) 首先,將0.12 g之碳酸銫、5 mL之1-十八烯、及0.5 mL之油酸加以混合而獲得混合液。繼而,將該混合液以120℃進行30分鐘減壓乾燥後,於氬氣環境下以150℃進行加熱。藉此,獲得銫-油酸溶液。
另一方面,將0.1 g之溴化鉛(II)、7.5 mL之1-十八烯、及0.75 mL之油酸加以混合而獲得混合液。繼而,將該混合液以90℃進行10分鐘減壓乾燥後,於氬氣環境下向混合液添加0.75 mL之3-胺基丙基三乙氧基矽烷。其後,進而進行20分鐘減壓乾燥,之後於氬氣環境下以140℃進行加熱。
其後,於150℃向上述包含溴化鉛(II)之混合液添加0.75 mL之上述銫-油酸溶液,藉由加熱攪拌5秒鐘而進行反應後,利用冰浴進行冷卻。繼而,添加60 mL之乙酸甲酯。將所獲得之懸浮液進行離心分離(10,000轉/分鐘、1分鐘)後,將上清液去除,藉此獲得包含前驅物粒子P1之固形物。再者,構成前驅物粒子P1之奈米結晶係鈣鈦礦型之三溴化鉛銫結晶,藉由掃描穿透式電子顯微鏡觀察進行分析,結果其平均粒徑為10 nm。將作為聚合物B之具有下述式(B3)所表示之結構之嵌段共聚物(S2VP、PolymerSource.公司製造)800 mg添加於甲苯80 mL中,於60℃進行加熱溶解。向上述包含前驅物粒子P1之固形物添加溶解有嵌段共聚物之甲苯80 mL,攪拌15分鐘後,進行離心分離,回收上清液,藉此獲得包含前驅物粒子及嵌段共聚物之甲苯分散液。
Figure 02_image053
相對於上述甲苯分散液2 mL,添加下述式(C4)所表示之化合物(MS-51、COLCOAT股份有限公司製造、式(C4)中之m之平均值為4)10 μL,並攪拌5分鐘,繼而進而添加離子交換水5 μL並攪拌2小時。
Figure 02_image055
於9,000轉/分鐘、5分鐘之條件下將所獲得之溶液進行離心分離後,回收上清液2 mL,藉此獲得發光粒子分散於甲苯中而成之發光粒子分散體T。針對分散於發光粒子分散體T中之發光粒子,使用動態光散射式Nanotrac粒度分布計測定平均粒徑,結果為109 nm。針對上述發光粒子,藉由使用掃描穿透式電子顯微鏡之能量分散型X射線分析法(STEM-EDS)來評價元素分布,結果確認到於表面層中包含Si。又,該表面層之厚度為49 nm。
自發光粒子分散體T去除甲苯,藉此獲得作為發光粒子X-6之經二氧化矽被覆之鈣鈦礦型三溴化鉛銫結晶0.20質量份。其後,將所獲得之發光粒子X-6以固形物成分濃度成為2.5質量%之方式分散於甲基丙烯酸異莰酯中,藉此獲得發光粒子分散液8。
於下述表1中,關於所獲得之發光粒子分散液1~8,顯示分散質、及分散質中之無機被覆層之有無及聚合物層之有無。 [表1]
發光粒子分散液 分散質 無機被覆層 聚合物層
發光粒子分散液1 發光粒子X-1 矽氧烷鍵層
發光粒子分散液2 發光粒子X-1 矽氧烷鍵層
發光粒子分散液3 聚合物被覆發光粒子X-2 矽氧烷鍵層
發光粒子分散液4 發光粒子X-3 中空奈米二氧化矽粒子
發光粒子分散液5 聚合物被覆發光粒子X-4 中空奈米二氧化矽粒子
發光粒子分散液6 聚合物被覆發光粒子X-2 矽氧烷鍵層
發光粒子分散液7 發光粒子X-5
發光粒子分散液8 發光粒子X-6 矽氧烷鍵層
<光擴散粒子分散液之製備> (光擴散粒子分散液1之製備) 於充滿氮氣之容器內,將氧化鈦(石原產業股份有限公司製造之「CR60-2」)10.0質量份、高分子分散劑「Efka PX4701」(胺值:40.0 mgKOH/g、BASF Japan股份有限公司製造)1.0質量份、及甲基丙烯酸苯氧基乙酯(Lightester PO;共榮社化學股份有限公司製造)14.0質量份加以混合。進而,於所獲得之摻合物中加入氧化鋯珠(直徑:1.25 mm),將上述容器塞緊,使用塗料調節器進行2小時振盪來進行摻合物之分散處理,藉此獲得光擴散粒子分散體1。分散處理後之光擴散粒子之平均粒徑係使用NANOTRAC WAVE II進行測定,結果為0.245 μm。
<含發光粒子之油墨組成物之製備> (含發光粒子之油墨組成物(1)之製備) 將作為實施例1之含發光粒子之油墨組成物之發光粒子分散液1(發光粒子濃度2.5質量%)6.0質量份、光擴散粒子分散體1(氧化鈦含量40.0質量%)0.75質量份、作為光聚合性化合物之「甲基丙烯酸月桂酯」(產品名:Lightester LM、共榮社化學股份有限公司製造)0.65質量份及「1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯」(產品名:Lightester 1,6-HX、共榮社化學股份有限公司製造)2.0質量份、作為光聚合起始劑之「二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦」(產品名:Omnirad TPO-H、BASF Japan股份有限公司製造)0.3質量份及「苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦」(產品名:Omnirad 819、BASF Japan股份有限公司製造)0.1質量份、作為次磷酸二酯化合物之「肆(2,4-二第三丁基苯基)-1,1-聯苯-4,4'-二基雙亞膦酸酯」(產品名:HOSTANOX P-EPQ(產品名,科萊恩化工股份有限公司製造)0.1質量份、及作為除次磷酸二酯化合物以外之抗氧化劑之「新戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]」(產品名:Irganox1010、BASF Japan股份有限公司製造)0.1質量份於充滿氬氣之容器內加以混合,均勻溶解後,於手套箱內將溶解物利用孔徑5 μm之過濾器進行過濾。進而,向裝有所獲得之過濾物之容器內導入氬氣,利用氬氣使容器內飽和。繼而,進行減壓而將氬氣去除,藉此獲得含發光粒子之油墨組成物(1)。發光粒子之含量為1.5質量%,IB-X之含量為58.5質量%,LM之含量為6.5質量%,PO之含量為4.2質量%,1,6-HX之含量為20.0質量%,TPO-H之含量為3.0質量%,819之含量為1.0質量%,Irganox1010之含量為1.0質量%,PEP-36之含量為1.0質量%,光散射性粒子之含量為3.0質量%,高分子分散劑之含量為0.3質量%。再者,上述含量係以油墨組成物之總質量為基準之含量。
(含發光粒子之油墨組成物(2)~(21)及(C1)~(C3)之製備) 將發光粒子分散液1~7、光擴散粒子分散液1、光聚合性化合物D-2~D-6、光聚合起始劑E-1~E-2、次磷酸二酯化合物A-1~A-2及除次磷酸二酯化合物以外之抗氧化劑B-1~B-4之添加量變更為下述表2~表4所示之添加量,除此之外,在與含發光粒子之油墨組成物(1)之製備相同之條件下獲得實施例2~20之含發光粒子之油墨組成物(2)~(21)及比較例1~3之含發光粒子之油墨組成物(C1)~(C3)。
進而,於下述表5中示出具有環狀結構之光聚合性化合物(Mc)於光聚合性化合物(M)之總量中之質量比率(Mc/M)、具有碳數為3以上之直鏈結構之自由基聚合性化合物之含量M L相對於具有環狀結構之自由基聚合性化合物之含量M C的質量比率(M L/M C)。
[表2]
   實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8
含發光粒子之油墨組成物 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
發光粒子分散液1 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
光擴散粒子分散液1 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
光聚合性化合物D-2 0.65 0.75 0.78 0.78 0.79 0.79 0.75 0.80
光聚合性化合物D-4 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
光聚合起始劑E-1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
光聚合起始劑E-2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
次磷酸二酯化合物A-1 0.1 0.05 0.03 0.05 0.05 0.01 0.10 0.05
抗氧化劑B-1 0.10 0.05 0.05 0.03 0.01 0.05      
[表3]
   實施例9 實施例10 實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16
含發光粒子之油墨組成物 (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16)
發光粒子分散液1 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0      
發光粒子分散液2                   6.0   
發光粒子分散液3                      6.0
光擴散粒子分散液1 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
光聚合性化合物D-2 0.75 0.75 0.78 0.75 1.75    0.75 0.75
光聚合性化合物D-3                1.45      
光聚合性化合物D-4 2.0 2.0 2.0 2.0       2.0 2.0
光聚合性化合物D-5                1.3      
光聚合性化合物D-6             1.0         
光聚合起始劑E-1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
光聚合起始劑E-2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
次磷酸二酯化合物A-1    0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
次磷酸二酯化合物A-2 0.05                     
抗氧化劑B-1 0.05          0.05 0.05 0.05 0.05
抗氧化劑B-2    0.05                  
抗氧化劑B-3       0.05               
抗氧化劑B-4          0.05            
[表4]
   實施例17 實施例18 實施例19 實施例20 實施例21 比較例1 比較例2 比較例3
含發光粒子之油墨組成物 (17) (18) (19) (20) (21) (C1) (C2) (C3)
發光粒子分散液1                6.0 6.0 6.0
發光粒子分散液4 6.0                     
發光粒子分散液5    6.0                  
發光粒子分散液6       6.0               
發光粒子分散液7          6.0            
發光粒子分散液8             6.0         
光擴散粒子分散液1 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
光聚合性化合物D-2 0.75 0.75    0.75 0.75 0.85 0.75 0.75
光聚合性化合物D-3       1.45               
光聚合性化合物D-4 2.0 2.0    2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
光聚合性化合物D-5       1.3               
光聚合起始劑E-1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
光聚合起始劑E-2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
次磷酸二酯化合物A-1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05         
抗氧化劑B-1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05    0.10   
抗氧化劑B-5                      0.10
[表5]
   含發光粒子之油墨組成物 M C/M M L/M C
實施例1 (1) 70.3 0.4
實施例2 (2) 69.5 0.4
實施例3 (3) 69.3 0.4
實施例4 (4) 69.3 0.4
實施例5 (5) 69.2 0.4
實施例6 (6) 69.2 0.4
實施例7 (7) 69.5 0.4
實施例8 (8) 69.1 0.4
實施例9 (9) 69.5 0.4
實施例10 (10) 69.5 0.4
實施例11 (11) 69.5 0.4
實施例12 (12) 69.5 0.4
實施例13 (13) 69.5 0.4
實施例14 (14) 100.0 0.1
實施例15 (15) 4.7 20.5
實施例16 (16) 69.5 0.4
實施例17 (17) 69.5 0.4
實施例18 (18) 69.5 0.4
實施例19 (19) 100.0 0.1
實施例20 (20) 69.5 0.4
實施例21 (21) 69.5 0.4
比較例1 (C1) 68.8 0.5
比較例2 (C2) 69.6 0.4
比較例3 (C3) 69.5 0.4
(次磷酸二酯化合物)
Figure 02_image057
化合物(A-1):「肆(2,4-二第三丁基苯基)-1,1-聯苯-4,4'-二基雙亞膦酸酯」(產品名:HOSTANOX P-EPQ(科萊恩化工股份有限公司製造)、熔點85~100℃、分子量1035) 化合物(A-2):「肆(2,4-二第三丁基-5-甲基苯基)-4,4'-伸聯苯基二亞膦酸酯」(產品名:GSY-P100(堺化學工業股份有限公司製造)、熔點235~240℃、分子量1092)
(抗氧化劑)
Figure 02_image059
化合物(B-1):「肆[亞甲基-3-(3'5'-二第三丁基-4'-羥基苯基)丙酸酯]甲烷」(受阻酚系抗氧化劑、產品名:IRGANOX 1010(BASF Japan股份有限公司製造)、熔點110~130℃、分子量1178) 化合物(B-2):「3-(3',5'-二第三丁基-4'-羥基苯基)丙酸正十八酯」(受阻酚系抗氧化劑、產品名:Adekastab AO-50(ADEKA股份有限公司製造)、熔點50~55℃、分子量531) 化合物(B-3):「3,9-雙[2-[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧螺[5.5]十一烷」(半受阻酚系抗氧化劑、產品名:Adekastab AO-80(ADEKA股份有限公司製造)、熔點110~120℃、分子量741) 化合物(B-4):「1,1,3-參(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷」(少受阻酚系抗氧化劑、產品名:Adekastab AO-30(ADEKA股份有限公司製造)、熔點183~185℃、分子量545) 化合物(B-5):「三苯基亞磷酸酯」(亞磷酸三酯化合物、產品名:JP-360(城北化學工業股份有限公司製造)、熔點25℃、分子量310)
(光聚合性化合物) 化合物(D-1):「甲基丙烯酸異莰酯」(產品名:Lightester IB-X、共榮社化學股份有限公司製造) 化合物(D-2):「甲基丙烯酸月桂酯」(產品名:Lightester L、共榮社化學股份有限公司製造) 化合物(D-3):「甲基丙烯酸苯氧基乙酯」(產品名:Lightester PO、共榮社化學股份有限公司製造) 化合物(D-4):「1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯」(產品名:Lightester 1,6-HX、共榮社化學股份有限公司製造) 化合物(D-5):「三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯」(產品名:Light acrylate DCP-A、共榮社化學股份有限公司製造) 化合物(D-6):「PO改質甘油三丙烯酸酯」(產品名:OTA480、DAICEL-ALLNEX股份有限公司製造)
(光聚合起始劑) 化合物(E-1):「二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦」(單醯基氧化膦系化合物、產品名:Omnirad TPO-H、IGM RESINS公司製造) 化合物(E-2):「苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦」(雙醯基氧化膦系化合物、產品名:Omnirad 819、IGM RESINS公司製造)
<含發光粒子之油墨組成物之評價> (實施例1) (油墨黏度之穩定性) 藉由以下方法來評價本發明之含發光粒子之油墨組成物(1)之黏度穩定性。將剛製備後之油墨組成物之黏度、與製備後在40℃之恆溫槽中存放了1週之油墨組成物之黏度進行比較,算出黏度之上升率。具體而言,將剛製備後之油墨組成物之黏度設為η 0,將製備後在40℃之恆溫槽中存放了1週之油墨組成物之黏度設為η 1,並利用以下之式進行計算,結果為0.11%。 黏度上升率(%)=(η 1-η 0)/η 0×100
(實施例2~21) 使用本發明之含發光粒子之油墨組成物(2)~(21),與實施例1同樣地,對含發光粒子之油墨組成物(2)~(21)之黏度穩定性進行評價。
(比較例1~3) 使用比較用之含發光粒子之油墨組成物(C1)~(C3),與實施例1同樣地,對含發光粒子之油墨組成物(C1)~(C3)之黏度穩定性進行評價。
將結果示於表6。 [表6]
   含發光粒子之油墨組成物 黏度穩定性(%)
實施例1 (1) 0.11
實施例2 (2) 0.12
實施例3 (3) 0.12
實施例4 (4) 0.12
實施例5 (5) 0.25
實施例6 (6) 0.61
實施例7 (7) 0.31
實施例8 (8) 0.31
實施例9 (9) 0.12
實施例10 (10) 0.12
實施例11 (11) 0.23
實施例12 (12) 0.22
實施例13 (13) 0.32
實施例14 (14) 0.20
實施例15 (15) 0.43
實施例16 (16) 0.05
實施例17 (17) 0.21
實施例18 (18) 0.10
實施例19 (19) 0.17
實施例20 (20) 0.33
實施例21 (21) 0.21
比較例1 (C1) 5.56
比較例2 (C2) 0.60
比較例3 (C3) 2.25
<光轉換層之評價> (實施例22) 於大氣中藉由旋轉塗布機,將本發明之含發光粒子之油墨組成物(1)以乾燥後之膜厚成為15 μm之方式塗布於玻璃基板上。於氮氣環境下,藉由使用主波長395 nm之LED燈之UV照射裝置,以累計光量達10J/cm2之方式對塗布膜照射UV,使之硬化後,於氧氣濃度1體積%以下之手套箱中以180℃加熱30分鐘,而於玻璃基板上形成由該油墨組成物之硬化物構成之光轉換層1。如此,對光轉換層之表面平滑性及外部量子效率保持率進行評價。
(表面平滑性評價) 使用Ryoka Systems之VertScan3.0R4300,對所獲得之光轉換層1之表面粗糙度(Sa值;單位μm)進行測定,結果為0.07 μm。
(外部量子效率(EQE)之評價) 於作為面發光光源之CCS股份有限公司製造之藍色LED(波峰發光波長:450 nm)之上方設置積分球,將大塚電子股份有限公司製造之放射分光光度計(商品名「MCPD-9800」)連接於該積分球。繼而,於藍色LED與積分球之間插入上述評價用試樣1,點亮藍色LED,藉由放射分光光度計對所觀測到之光譜及於各波長之照度進行測定。根據所獲得之光譜及照度,以如下方式求出外部量子效率(EQE)。
外部量子效率係表示入射至光轉換層中之光(光子)作為螢光向觀察者側出射之何種程度之比例的值。因此,該值越大,表示光轉換層之發光特性越優異,係重要之評價指標。外部量子效率(EQE)係藉由以下之式(1)算出。 EQE[%]=P2/E(Blue)×100           (1) 式中,E(Blue)表示380~490 nm之波長區域中之「照度×波長÷hc」之合計值,P2表示500~650 nm之波長區域中之「照度×波長÷hc」之合計值,其等係與所觀測到之光子數相當之值。再者,h表示普朗克常數,c表示光速。
其後,將剛製作上述光轉換層1後所測得之EQE設為初始外部量子效率EQE 0,對EQE 0進行測定,結果為32%。其後,將光轉換層1於室溫且大氣下存放10天。將存放後之外部量子效率設為EQE h,藉由以下之式(2)算出光轉換層之外部量子保持率[%]。 外部量子保持率[%]=EQE h/EQE 0×100         (2) 此處,EQE 0之數值越大,意味著塗膜之硬化步驟中由紫外線導致之半導體奈米結晶之劣化越小,即對於紫外線之穩定性越優異。為了用作光轉換層,EQE 0較佳為20%以上,更佳為25%以上,意味著優異。進而,光轉換層較理想為除EQE 0以外,進而EQE h亦較高,外部量子效率保持率越高,意味著包含發光粒子之光轉換層對於氧氣及水蒸氣之穩定性越高。
(實施例23~42) 使用本發明之含發光粒子之油墨組成物(2)~(21),與實施例22同樣地,對光轉換層2~21之表面粗糙度Sa(μm)、EQE 0(%)、外部量子效率保持率(%)進行評價。
(比較例4~6) 使用比較用之含發光粒子之油墨組成物(C1)~(C3),與實施例21同樣地,對光轉換層C1~C3之表面粗糙度Sa(μm)、EQE 0(%)及外部量子效率保持率(%)進行評價。
將結果示於表7。 [表7]
   含發光粒子之油墨組成物 光轉換層 表面粗糙度 Sa[μm] EQE 0[%] 外部量子效率 保持率 [%]
實施例22 (1) 1 0.07 32 89
實施例23 (2) 2 0.05 33 91
實施例24 (3) 3 0.05 30 88
實施例25 (4) 4 0.05 32 89
實施例26 (5) 5 0.05 31 90
實施例27 (6) 6 0.05 29 86
實施例28 (7) 7 0.06 31 90
實施例29 (8) 8 0.06 31 90
實施例30 (9) 9 0.05 33 91
實施例31 (10) 10 0.06 31 87
實施例32 (11) 11 0.06 31 89
實施例33 (12) 12 0.07 30 90
實施例34 (13) 13 0.10 30 87
實施例35 (14) 14 0.09 31 92
實施例36 (15) 15 0.10 28 86
實施例37 (16) 16 0.05 30 90
實施例38 (17) 17 0.07 30 88
實施例39 (18) 18 0.05 29 88
實施例40 (19) 19 0.10 36 92
實施例41 (20) 20 0.09 28 89
實施例42 (21) 21 0.09 27 93
比較例4 (C1) C1 0.25 28 36
比較例5 (C2) C2 0.12 28 64
比較例6 (C3) C3 0.17 28 57
<含發光粒子之油墨組成物及光轉換層之評價結果> 對實施例1~12、及比較例1~3之含發光粒子之油墨組成物、以及使用其等所製作之實施例21~32、及比較例4~6之光轉換層進行研究。比較例1之含發光粒子之油墨組成物不僅不含有次磷酸二酯化合物,亦不含有抗氧化劑,因此無法抑制油墨黏度之經時上升。使用比較例1之油墨組成物所形成之比較例4之光轉換層之外部量子產率(EQE)保持率較低。比較例3之油墨組成物儘管含有除次磷酸二酯化合物以外之抗氧化劑,但未使用次磷酸二酯化合物,因此亦無法抑制黏度之經時上升。可明確得知,使用比較例2及3之油墨組成物所形成之比較例5及6之光轉換層之塗膜表面較實施例22~33粗糙,外部量子效率保持率較低,經不起實際使用。
相對於此,實施例1~12之含發光粒子之油墨組成物由於含有次磷酸二酯化合物,故而抑制油墨之經時增黏,又,製成實施例22~33之光轉換層時之表面粗糙度、EQE保持率亦良好。根據以上情況可明確得知,實施例1~12之含發光粒子之油墨組成物與比較例1~3相比,保持適合噴墨之油墨黏度,並且如實施例22~33所示,於成為塗膜之情形時,可形成平滑之光轉換層,該塗膜為確保對於氧、水蒸氣及熱之優異穩定性,且具有優異之發光特性的光轉換層。
繼而,對實施例1、13~15之含發光粒子之油墨組成物、及使用其等所製作之實施例22、34~36之光轉換層進行研究。實施例1、13~15之油墨組成物之光聚合性化合物之種類及含量有所不同。該等油墨組成物之油墨黏度之穩定性優異,實施例22、34~36之光轉換層之表面粗糙度較小,EQE保持率亦優異。尤其是實施例14之油墨組成物由於光聚合性化合物僅使用具有環狀結構之化合物,故而光轉換層之EQE保持率優異。
繼而,對實施例1、16~20之含發光粒子之油墨組成物、及使用其等所製作之實施例22、37~41之光轉換層進行研究。實施例1及17之油墨組成物使用表面存在二氧化矽被覆層之發光粒子,實施例16及18之油墨組成物使用進而經聚合物層被覆之發光粒子。該等油墨組成物之油墨黏度之穩定性優異,實施例22及37~40之光轉換層之表面粗糙度較小,EQE保持率亦優異,尤其是於含有實施例16之油墨組成物所使用之發光粒子之情形時獲得最為優異之特性。又,實施例19之油墨組成物含有更多與實施例16之油墨組成物相同之發光粒子,但油墨黏度之穩定性良好,實施例40之光轉換層之表面粗糙度及EQE保持率亦良好。尤其是EQE初期值亦較高,保持率亦最佳。另一方面,使用未被覆二氧化矽層及聚合物層之發光粒子之實施例20之油墨組成物雖油墨黏度之穩定性略差,但實施例41之光轉換層之表面粗糙度及EQE保持率良好。根據以上情況可明確得知,使用經二氧化矽層及聚合物層被覆之發光粒子會獲得優異之油墨保存性、及光轉換層之優異之光學特性。
繼而,對實施例2、20及21之含發光粒子之油墨組成物、及使用其等所製作之實施例23、41及42之光轉換層進行研究。實施例2、20及21之油墨組成物中,發光粒子之種類有所不同。該等油墨組成物之油墨黏度之穩定性優異,實施例23、41及42之光轉換層之表面粗糙度較小,EQE保持率亦優異。尤其是關於實施例42之油墨組成物,由於二氧化矽被覆層較厚,故而光轉換層之EQE保持率優異。
根據以上情況可明確得知,藉由實施例1~20之含發光粒子之油墨組成物所獲得之光轉換層之發光特性優異,且具備平滑之表面。因此,可期待在使用該等光轉換層而構成發光元件之濾色器像素部之情形時,可獲得優異之發光特性。
1:下基板 2:陽極 3:電洞注入層 4:電洞傳輸層 5:發光層 6:電子傳輸層 7:電子注入層 8:陰極 9:密封層 10:填充層 11:保護層 12:光轉換層 13:上基板 14:EL層 20:像素部 20a:第1像素部 20b:第2像素部 20c:第3像素部 21a:第1光擴散粒子 21b:第2光擴散粒子 21c:第3光擴散粒子 22a:第1硬化成分 22b:第2硬化成分 22c:第3硬化成分 30:遮光部 90:發光粒子、聚合物被覆粒子 90a:第1發光粒子 90b:第1發光粒子 91:發光粒子 92:聚合物層 100:發光元件 200:EL光源部 701:電容器 702:驅動電晶體 705:共通電極 706:訊號線 707:掃描線 708:開關電晶體 911:奈米結晶 912:中空奈米粒子 912a:中空部 912b:細孔 913:中間層 914:表面層 C1:訊號線驅動電路 C2:掃描線驅動電路 C3:控制電路 PE,R,G,B:像素電極 X:共聚物 XA:聚集體 x1:脂肪族聚胺鏈 x2:疏水性有機鏈段 YA:核-殼型二氧化矽奈米粒子 Z:含有半導體奈米結晶之原料化合物之溶液
[圖1]係表示本發明之包含半導體奈米結晶之奈米粒子之製造方法的一實施方式的剖面圖。 [圖2]係表示本發明之包含半導體奈米結晶之奈米粒子之另一構成例之剖面圖。(a)表示中空粒子內包發光粒子,(b)表示聚合物被覆發光粒子。 [圖3]係表示本發明之包含半導體奈米結晶之奈米粒子之另一實施方式之剖面圖。(a)表示二氧化矽被覆發光粒子,(b)表示聚合物被覆發光粒子。 [圖4]係表示本發明之發光元件之一實施方式之剖面圖。 [圖5]係表示主動矩陣電路之構成之概略圖。 [圖6]係表示主動矩陣電路之構成之概略圖。

Claims (20)

  1. 一種含發光粒子之油墨組成物,其特徵在於含有:包含由金屬鹵化物構成且具有發光性之半導體奈米結晶之奈米粒子、光聚合性化合物、光聚合起始劑、及次磷酸二酯化合物。
  2. 如請求項1之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述次磷酸二酯化合物之分子量為500以上1500以下且軟化點及熔點為70℃以上250℃以下。
  3. 如請求項1或2之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述次磷酸二酯化合物為通式(I)所表示之化合物,
    Figure 03_image061
    (式(I)中,X 1表示氧原子或硫原子,Z 1表示氫原子或有機基(其中,與式(I)中之P(磷原子)直接鍵結之原子為碳原子),R 1表示烴基;複數個X 1相互可相同亦可不同,複數個R 1相互可相同亦可不同)。
  4. 如請求項3之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述通式(I)所表示之化合物為通式(III)所表示之化合物,
    Figure 03_image063
    (式(III)中,Ar 1表示芳基;X 1及Z 1分別與式(I)中之X 1及Z 1含義相同;2個X 1相互可相同亦可不同,2個Ar 1相互可相同亦可不同)。
  5. 如請求項4之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述通式(III)所表示之化合物為通式(IV)所表示之化合物,
    Figure 03_image065
    (式(IV)中,Y表示連結基(其中,與式(IV)中之P(磷原子)直接鍵結之原子為碳原子);X 2及X 3表示氧原子或硫原子,Ar 2及Ar 3表示芳基;2個X 2相互可相同亦可不同,2個X 3相互可相同亦可不同,2個Ar 2相互可相同亦可不同,2個Ar 3相互可相同亦可不同)。
  6. 如請求項1至5中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述次磷酸二酯化合物之含量以上述油墨組成物之總質量為基準,為0.01~10質量%。
  7. 如請求項1至6中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其中,包含上述半導體奈米結晶之奈米粒子之含量以上述油墨組成物之總質量為基準,為0.1~10質量%。
  8. 如請求項1至7中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述半導體奈米結晶為具有鈣鈦礦結晶結構之化合物。
  9. 如請求項1至8中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其中,包含上述半導體奈米結晶之奈米粒子於該粒子表面具備由無機材料構成之無機被覆層。
  10. 如請求項9之含發光粒子之油墨組成物,其具備由樹脂構成之樹脂被覆層,該樹脂被覆層被覆具備無機被覆層之包含上述半導體奈米結晶之奈米粒子之表面。
  11. 如請求項1至10中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述光聚合性化合物含有選自由單官能(甲基)丙烯酸酯單體及多官能(甲基)丙烯酸酯單體所構成之群中之2種以上之單體。
  12. 如請求項11之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述光聚合性化合物所含有之上述2種以上之單體中至少1種為具有環狀結構之(甲基)丙烯酸酯單體。
  13. 如請求項1至12中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其進而含有酚系抗氧化劑。
  14. 如請求項13之含發光粒子之油墨組成物,其中,上述酚系抗氧化劑係分子量為500以上1500以下且軟化點及熔點為70℃以上250℃以下之受阻酚系抗氧化劑。
  15. 如請求項1至14中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其中,作為上述光聚合起始劑含有2種以上之醯基氧化膦系化合物。
  16. 如請求項1至15中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其進而含有光擴散粒子。
  17. 如請求項16之含發光粒子之油墨組成物,其進而含有高分子分散劑。
  18. 如請求項1至17中任一項之含發光粒子之油墨組成物,其係以噴墨方式使用。
  19. 一種光轉換層,其係具備像素部者,且特徵在於: 上述像素部包含請求項1至18中任一項之含發光粒子之油墨組成物之硬化物。
  20. 一種發光元件,其特徵在於:具備請求項19之光轉換層。
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