TWI687322B - 電子裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI687322B
TWI687322B TW104143618A TW104143618A TWI687322B TW I687322 B TWI687322 B TW I687322B TW 104143618 A TW104143618 A TW 104143618A TW 104143618 A TW104143618 A TW 104143618A TW I687322 B TWI687322 B TW I687322B
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quantum dot
electronic device
dot phosphor
compound
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太田匡彦
犬伏康貴
佐佐木良一
森原靖
中谷正和
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日商可樂麗股份有限公司
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Abstract

本發明為有關一種電子裝置,其為含有量子點螢光體之電子裝置,前述電子裝置具備保護薄片,前述保護薄片為含有含基材(X)與層合於前述基材(X)之層(Y)的多層結構體(W),前述層(Y)為含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D),前述反應產物(D)之平均粒徑為5~50nm之範圍內。

Description

電子裝置及其製造方法
本發明為有關電子裝置及其製造方法。更詳細而言,本發明為有關,具備有含基材(X),與層合於前述基材(X)之層(Y)的多層結構體之保護薄片,與含有量子點螢光體之電子裝置及其製造方法。
以往,顯示裝置內之液晶等電子裝置所使用之具有含有鋁之氣體阻隔層的複合結構體,例如,有提出具有由氧化鋁粒子與磷化合物之反應產物所構成之透明氣體阻隔層的複合結構體之提案(專利文獻1參照)。
形成該氣體阻隔層之方法之一,於塑膠薄膜上塗佈含有氧化鋁粒子與磷化合物之塗覆液,其次進行乾燥及熱處理之方法已被專利文獻1所揭示。
但是,前述以往之氣體阻隔層,於高溫高濕度條件下,會有使氣體阻隔性能降低之情形,故經過長期間時,該氣體阻隔性會有不充分之情形。
又,近年來,發光二極體(LED)等電子裝置中,將入射光之波長進行變換產生輻射之螢光體,一般多 使用量子點。量子點(QD)為發光性之半導體奈米粒子,且直徑之範圍通常相當於1~20nm。隨後,將電子以量子方式封入輪廓明確、具有3次元且為奈米規模大小之半導體結晶中。該些量子點螢光體,因容易凝聚、容易受到氧等而劣化等因素,一般為將其以分散於樹脂等之中的方式使用。
專利文獻2中,則揭示一種複數的量子點分散於由溶膠或凝膠、PMMA(聚甲基甲基丙烯酸酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、UV硬化樹脂及環氧樹脂等熱硬化性樹脂所構成之矩陣材料中之快閃.模組。
但是,即使分散於樹脂中之量子點螢光體,亦容易受到大氣中所含之氧或水等而劣化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2003-251732號公報
[專利文獻2]特開2006-114909號公報
本發明之目的為,提供一種於溫濕試驗前後接具有高度阻隔性能,且具有優良光學特性之含有量子點螢光體之電子裝置。又,本發明之目的為提供一種於長期 使用下,也可抑制因大氣中所含之氧或水等產生之劣化的含有量子點螢光體之電子裝置。本說明書中,「氣體阻隔性」,於無特別說明下,係表示具有阻隔水蒸氣以外之氣體的性能之意。又,本說明書中,僅記載「阻隔性」之情形,為表示具有氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性等兩阻隔性之意。此外,本說明書中之「光學特性」,係指全光線透過率及霧值之意。
經過深入研究結果,本發明者們發現,被含有含特定之層的多層結構體之保護薄片所被覆之含有量子點螢光體之電子裝置,可達成前述之目的,因而完成本發明。
本發明為提供一種含有量子點螢光體之電子裝置,其特徵為,前述電子裝置為具備保護薄片,前述保護薄片為含有含基材(X)與前述層合於基材(X)上之層(Y)的多層結構體(W),前述層(Y)為含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D),前述反應產物(D)之平均粒徑為5~50nm之範圍內。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置,於含有量子點螢光體之層單側或兩側,可配置前述保護薄 片。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的保護薄片中,前述磷化合物(B)可為無機磷化合物(BI)。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的保護薄片中,前述含鋁之化合物(A)可為含鋁之金屬氧化物(Aa)。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的保護薄片中,前述反應產物(D)之平均粒徑,可為20~40nm之範圍內。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的保護薄片,於40℃、90% RH之條件下的透濕度可為1.0g/(m2.day)以下。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的保護薄片中,前述基材(X)可含有熱塑性樹脂薄膜。
前述層(Y)可含有含由羰基、羥基、羧基、羧酸酐基,及羧基之鹽所成群所選出之至少1種的官能基的聚合物(F)。
本發明之電子裝置中,前述多層結構體(W),可再含有鄰接於前述層(Y)所配置的層(Z)。前述層(Z)可含有,具有含有磷原子之官能基的聚合物(BOa)。
前述層(Z)之聚合物(BOa),可為聚(乙烯膦酸)或聚(2-膦醯氧乙基甲基丙烯酸酯)。
又,本發明為提供一種前述含有量子點螢光體之電子裝置之製造方法,其特徵為,電子裝置為具備保護薄片,前述保護薄片為含有含基材(X),與層合於前述基材(X)之層(Y)的多層結構體(W),前述層(Y)為含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D),其為包含將含有含鋁之化合物(A)、磷化合物(B),及溶劑之塗覆液(S)塗佈於前述基材(X)上,形成含有反應產物(D)前驅體之層(Y)前驅體之步驟(I),與使前述層(Y)前驅體於140℃以上之溫度進行熱處理,而形成前述層(Y)之步驟(II),前述步驟(I)中,層(Y)之前驅體層的溶劑含有率為0.4wt%以下,且,反應產物(D)前驅體之平均粒徑為未達5nm。
本發明之電子裝置之製造方法中,前述磷化合物(B)可為無機磷化合物(BI)。
本發明之電子裝置之製造方法中,前述含鋁之化合物(A)可為含鋁之金屬氧化物(Aa)。
本發明之電子裝置之製造方法中,前述步驟(I)中,具有將塗覆液(S)塗佈於前述基材(X)上之後,去除前述塗覆液(S)中之溶劑的乾燥步驟,前述乾燥步驟中之乾燥溫度可未達140℃。
本發明之電子裝置之製造方法中,前述層 (Y)前驅體之紅外線吸收圖譜中,1,080~1,130cm-1之範圍中之吸光度的極大值AR與850~950cm-1之範圍中之吸光度的極大值AP之比AR/AP可為2.0以下。
依本發明之內容,可製得一種於溫濕試驗前後皆具有高阻隔性能,且具有優良之光學特性之含有量子點螢光體之電子裝置。又,依本發明之內容,可製得一種於長期使用下亦可抑制因大氣中所含之氧或水等所造成之劣化的含有量子點螢光體之電子裝置。此外,亦可製得一種於大氣下長期使用(例如,2,000小時之連續發光)下具有極低劣化之具有優良性能保持率的含有量子點螢光體之電子裝置。
11‧‧‧含有量子點螢光體之電子裝置
1‧‧‧含有量子點螢光體之電子裝置本體
2、16、17‧‧‧密封材料
3‧‧‧保護薄片
10‧‧‧LED晶片
12‧‧‧導電極
14‧‧‧杯體
18‧‧‧量子點螢光體
20‧‧‧樹脂透鏡
22‧‧‧量子點螢光體分散樹脂成形體
24‧‧‧氣體阻隔層(保護薄片)
100‧‧‧發光裝置
[圖1]本發明之實施形態中之電子裝置之部份截面圖。
[圖2]使用本發明之實施形態1的含有量子點螢光體之組成物作為密封材料中之至少一部份的發光裝置之例示的截面圖。
[圖3]使用本發明之實施形態1的量子點螢光體分散樹脂成形體之發光裝置之例示的截面圖。
[圖4]使用本發明之實施形態1的含有量子點螢光體 之組成物及量子點螢光體分散樹脂成形體的發光裝置之例示的截面圖。
[圖5]本發明之實施形態2之含有量子點螢光體之構造物之一例之截面圖。
[圖6]應用本發明之實施形態2的含有量子點螢光體之構造物之發光裝置的一例示之截面圖。
[圖7]應用本發明之實施形態2的含有量子點螢光體之構造物之發光裝置的其他例示之截面圖。
[圖8]實施例1-1所得之多層結構體(W)之層(Y-1)前驅體之SEM照片。
[圖9]實施例1-1所得之多層結構體(W)之層(Y-1)之SEM照片。
[圖10]實施例1-1所得之多層結構體(W)之層(Y-1)前驅體及層(Y-1)之紅外線吸收圖譜。
[實施發明之形態]
本發明,將列舉以下例示進行說明。又,以下之說明中,雖有例示物質、條件、方法、數值範圍等之情形,但本發明並不受該些例示所限定。又,所例示之物質,於無特別註釋之情形,皆可單獨使用1種,或將2種以上合併使用。
於無特別註釋時,本說明書中,記載為「於特定構件(基材、層等)上層合特定之層」之意義中,除 與該構件接觸方式層合該特定之層的情形之外,亦包含於挾夾有其他層之該構件上方層合該特定之層之情形。「特定構件(基材、層等)上形成特定之層」、「特定構件(基材、層等)上配置特定之層」之記載亦具有相同之意義。又,於無特別註釋時,「於特定構件(基材、層等)上塗佈液體(塗覆液等)」之記載的意義,除於該構件上直接塗佈該液體的情形以外,亦包含於該構件上所形成之其他層上塗佈該液體之情形。
[電子裝置]
使用本發明之多層結構體(W)之含有量子點螢光體之電子裝置,具備有電子裝置本體,與被覆電子裝置本體表面之保護薄片。本發明之電子裝置所使用之保護薄片,為具備有包含基材(X),與層合於基材(X)上之層(Y)的多層結構體(W)。多層結構體(W)之詳細內容將於後敘述。保護薄片,可僅由多層結構體(W)所構成者亦可,含有其他之構件或其他之層者亦可。以下,於無特別註釋時,保護薄片為使用具有多層結構體(W)之情形進行說明。
本發明之電子裝置之一例示之部份截面圖係如圖1所示。圖1之電子裝置11,為具備電子裝置本體1,與密封電子裝置本體1之密封材料2,與保護電子裝置本體1之表面的保護薄片3。密封材料2為被覆電子裝置本體1之全體表面。保護薄片3,只要配置為可保護電 子裝置本體1之表面者即可,其可直接配置於電子裝置本體1之表面上(未標示於圖示中)、如圖1所示般,介由密封材料2等其他構件配置於電子裝置本體1之表面上者亦可。如圖1所示般,於配置有第1保護薄片之表面的相反面側之表面,可配置第2之保護薄片。該情形中,配置於該反面側之表面的第2之保護薄片,可與第1之保護薄片相同或相異皆可。
較佳之保護薄片,可於高溫、氧,及濕氣等之環境條件下保護量子點螢光體材料。較佳之保護薄片可列舉如,具有疏水性,與量子點螢光體材料具有化學及機械性之適合性,顯示出光安定性及化學安定性,具有高溫耐熱性,不會產生黃變之透明光學材料。較佳者,例如1個以上之保護薄片可整合量子點螢光體材料之折射率。較佳之實施形態中,量子點螢光體材料之矩陣材料及與1個以上所鄰接之保護薄片,可將折射率整合至具有類似之折射率,其結果,將會使通過保護薄片傳向量子點螢光體材料之光線中的大部份,會經由保護薄片傳送至螢光體材料內。經由整合該折射率,可降低保護薄片與矩陣材料之間的界面中之光學性損耗。
本發明之量子點螢光體材料之矩陣材料,可列舉如,聚合物、有機及無機氧化物等。較佳之實施形態中,聚合物為實質性半透明或實質性透明。較佳之矩陣材料,除後述分散用樹脂以外,例如,環氧樹脂、丙烯酸酯、降莰烯、聚乙烯、聚(乙烯丁醛):聚(乙烯乙酸 酯)、聚尿素、聚胺基甲酸酯;胺基矽氧烷(AMS)、聚苯基甲基矽氧烷、聚苯烷基矽氧烷、聚二苯基矽氧烷、聚二烷基矽氧烷、倍半矽氧烷、氟化矽氧烷,及被乙烯基及氫化物取代之矽氧烷等矽氧烷及矽氧烷衍生物;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯,及甲基丙烯酸月桂酯等單體所形成之丙烯酸聚合物及共聚物;聚苯乙烯、胺基聚苯乙烯(APS),及聚(丙烯酸腈乙烯苯乙烯)(AES)等苯乙烯系聚合物;二乙烯苯等,與二官能性單體交聯之聚合物;適合與配位基材料交聯之交聯劑、與配位胺(例如,APS或PEI配位胺)鍵結形成環氧樹脂之環氧化物等。
本發明之保護薄片,較佳為固體材料。固體材料,例如,硬化後之液體、凝膠,或聚合物等。保護薄片,可配合特定之用途,含有可撓性或非可撓性材料。保護薄片,較佳為平面層,其可配合特定之照明用途,包含任意適合之形狀及表面積結構。較佳之保護薄片材料,除後述多層結構體(W)之材料以外,亦可使用該技術領域中已知任意之適當的保護薄片材料。作為多層結構體(W)以外保護薄片之較佳阻隔材料,例如,玻璃、聚合物,及氧化物等。聚合物,可列舉如,聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等。氧化物,可列舉如,SiO2、Si2O3、TiO2、Al2O3等。該些可單獨使用1種,或將2種以上組合使用。較佳為,本發明之保護薄片,為含有包含不同材料或組成物的2個層(例如,基材(X)與層(Y)),其結果,該多層狀之保護薄片,可提供一種降低或排除保護薄 片內之沙孔缺陷配列,有效地阻隔氧及濕氣侵入量子點螢光體材料內之效果。保護薄片之材料、厚度,及數目,與具體之用途具有關連性,較佳者例如,選擇最小化之含有量子點螢光體之電子裝置之厚度,與最大化的量子點螢光體之阻隔保護及亮度。較佳之實施形態中,各保護薄片為含有層合物(積層薄膜),較佳為含有雙重層合物(雙重積層薄膜),各保護薄片之厚度,為具有可排除由滾筒至滾筒或積層製造製程時產生之皺紋的充分厚度。保護薄片之數目或厚度,另外於量子點螢光體材料為含有重金屬或其他毒性材料之實施形態中,依法律規定之毒性指南,會有需要更多數目或更厚之保護薄片的情形。有關阻隔性之更深入檢討事項中,可列舉如,費用、取得之可能性,及機械性強度等。
較佳之實施形態中,含有量子點螢光體之電子裝置為,含有2個以上具備有多層結構體(W)的保護薄片,該些保護薄片鄰接於量子點螢光體材料的各側面。又,各側面上,除具備多層結構體(W)的保護薄片以外,可再具備1個以上其他之保護薄片。即,前述各側面上,可含有2個或3個之層(保護薄片)。更佳之實施形態中,含有量子點螢光體之電子裝置,於量子點螢光體材料之各側面上,含有2個保護薄片,其中包含至少1個為具備有多層結構體(W)之保護薄片。
本發明之含有量子點螢光體之層,可製得所期待之任意尺寸、形狀、構造,及厚度。量子點螢光體, 可以適當之任意之填充率配合所期待之機能而埋入矩陣材料內。含有量子點螢光體之層之厚度及寬度,可使用濕式塗覆、塗裝、迴轉塗覆、網版印刷等該技術領域中已知之任意方法予以控制。於特定量子點螢光體薄膜之實施形態中,量子點螢光體材料為具有500μm以下,較佳為250μm以下,更佳為200μm以下,更較佳為50~150μm,最佳為50~100μm之厚度。
較佳之實施形態中,為將本發明之含有量子點螢光體之電子裝置之上部及底部保護薄片層進行機械性密封。如圖1之實施形態所示般,可將上部保護薄片層及/或底部保護薄片層同時壓縮(compression),而將量子點螢光體密封。較佳者為,使端部成為量子點螢光體材料曝露於環境內之氧及濕氣中為最小化之方式,將量子點螢光體與被覆保護薄片層後立即進行壓縮。阻隔端部,可使用壓縮、平壓(stamping press)、溶融、滾壓、加壓等方式進行密封。
較佳之實施形態中,於本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的上部及底部保護薄片層進行機械性密封之際,可使用任意之接著劑,但就接著端部之容易度、保持高量子點之光學特性等觀點,以使用環氧樹脂等較佳之光學接著材料者為佳。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體,例如,可使用於液晶顯示器(LCD)、電視、電腦、可攜式電話、智慧型手機、可攜式資訊終端機(PDA)、 遊戲機、電子讀書裝置、數位相機等顯示器裝置所使用之背光線單位(BLU)、屋內或屋外之照明(例如,舞台照明、裝飾照明、聲音照明、博物館照明等)之照明用途。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體,適合作為光啟動電力用途所使用之量子點底部變換層或薄膜。本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體,可使太陽光之一部份經由太陽電池之活性層所吸收,而可以變換為更低能量之光線。該變換後之光線的波長,於本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體中經由底部變換之方式,被活性層所吸收及變換為電力。因此,採用本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體之太陽電池,具有更高之太陽光變換效率。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體,包含作為光線、光過濾器,及/或一次光線之底部變換器使用者。某一特定實施形態中,本發明之含有量子點螢光體之電子裝置本體為一次光源,含有量子點螢光體之電子裝置為,包含接受電氣性刺激時會釋出光子之電子發光性量子點螢光體之電子發光性裝置。於某一特定實施形態中,含有量子點螢光體之電子裝置為光過濾器,量子點螢光體可吸收某特定波長或波長範圍所具有之光線。含有量子點螢光體之電子裝置,可使特定波長或波長範圍通過,而吸收或篩選去除其他部份。於某一特定實施形態中,含有量子點螢光體之電子裝置可為底部變換器,如此,由一次光源產生之一次光線中之至少一部份,於含有 量子點螢光體之電子裝置內可經由量子點螢光體而被吸收,以較一次光線為更低能量或具有更長波長之二次光線方式再釋出。較佳之實施形態中,含有量子點螢光體之電子裝置,可為過濾器及一次光線底部變換器之二者,如此,該一次光線之第1部份,不會被含有量子點螢光體之電子裝置內之量子點螢光體所吸收,而可通過含有量子點螢光體之電子裝置,使一次光線中的至少第2部份,被量子點螢光體而吸收,而於底部變換為較一次光線為更低能量或具有較長波長之二次光線。
密封材料2為,可配合電子裝置本體1之種類及用途等而可適度附加之任意之構件。密封材料,例如,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯縮丁醛樹脂、矽氧烷樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、纖維素樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯丁二烯共聚物等。
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置的保護薄片,可具有可撓性。本說明書中,可撓性係指,可經由直徑50cm之滾筒而捲取之意。例如,可被直徑50cm之滾筒所捲取,且經由目視也未發現破損之意。又以可被直徑小於50cm之滾筒所捲取者,以其可使電子裝置或保護薄片具有更高柔軟性之觀點,而為更佳。
含有多層結構體(W)之保護薄片,具有優良氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性,於高溫高濕度條件下,亦具有優良之氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性。因此,使用該保護薄片時,可保護量子點螢光體於氧及水等之損害,故於嚴 苛環境下亦可製得不易劣化之電子裝置。
多層結構體(W)亦可作為被稱為LCD用基板薄膜、有機EL用基板薄膜、電子紙用基板薄膜等基板薄膜的薄膜使用。該情形中,多層結構體為兼有基板與保護薄膜。又,作為保護薄片之保護對象的電子裝置,並未限定於前述之例示,亦可為例如,IC標籤、光通信用裝置、燃料電池等。
保護薄片,亦可包含配置於多層結構體(W)之一側表面或兩側表面之表面保護層。表面保護層,以由不易受到損傷之樹脂所形成之層為佳。又,如太陽電池般,為室外所使用之裝置的表面保護層時,以由高耐候性(例如,耐光性)之樹脂所形成者為佳。又,保護必須透過光線之面的情形時,以高透光性之表面保護層為佳。表面保護層(表面保護薄膜)之材料,例如,丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯萘酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、4-氟化伸乙基-全氯烷氧基共聚物、4-氟化伸乙基-6-氟化伸丙基共聚物、2-伸乙基-4-氟化伸乙基共聚物、聚3-氟氯化乙烯酯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等。保護薄片之一例示,例如包含配置於一側表面之丙烯酸樹脂層。
就提高表面保護層之耐久性之觀點,表面保護層可添加各種之添加劑(例如,紫外線吸收劑)。具有高耐候性之表面保護層之較佳例示,如添加有紫外線吸收劑之丙烯酸樹脂層。紫外線吸收劑,例如,苯併三唑系、 二苯甲酮系、水楊酸酯系、氰基丙烯酸酯系、鎳系、三
Figure 104143618-A0202-12-0016-15
系之紫外線吸收劑等,但並不僅限定於該些內容。又,亦可併用其他之安定劑、光安定劑、抗氧化劑等。
使含有量子點螢光體之電子裝置本體密封之密封材料與保護薄片接合之情形,保護薄片,以含有與密封材料具有高接著性之接合用樹脂層者為佳。密封材料為由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物所形成之情形,接合用樹脂層,例如,可提高與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之接著性的聚對苯二甲酸乙二酯等。構成保護薄片之各層,可使用公知之接著劑或上述接著層進行接著。
[實施形態1]
本發明之實施形態1之含有量子點螢光體之電子裝置中,為使用量子點螢光體分散樹脂成形體。量子點螢光體分散樹脂成形體,可先製得於樹脂中分散有量子點螢光體之分散液(組成物),再使用該分散液進行成形而得。成形方法並未有特別之限定,其可使用公知之方法。分散用樹脂,以環烯烴(共)聚合物為佳。環烯烴(共)聚合物,例如,下述式[Q-1]所表示之環烯烴聚合物(COP)或下述式[Q-2]所表示之環烯烴共聚物(COC)等。該些環烯烴(共)聚合物,可使用市售物品。市售物品,例如,COP形態之ZEONEX(登記商標)系列(日本ZEON股份有限公司製)、COC形態之APL5014DP(三井化學股份有限公司製、化學構造;-(C2H4)x(C12H16)y-;下標字x、y 為大於0、且小於1之實數,表示共聚比)等。
Figure 104143618-A0202-12-0017-1
Figure 104143618-A0202-12-0017-2
式[Q-1]中、R1、R2,各自獨立表示相同或相異之氫原子;碳數1~6之直鏈狀或分支狀之飽和烴基(較佳為烷基);氯或氟之鹵素原子;及鹵素原子為氯原子或氟原子之由三鹵甲基所成之群所選出之一價基。又,R1、R2之烴基,可與相鄰之取代部位互相鍵結,至少形成一個5~7員環之飽和烴之環狀構造亦可。r為正整數。
式[Q-2]中、R3表示氫原子;碳數1~6之直鏈狀或分支狀之飽和烴基(較佳為烷基);氯或氟之鹵素原子;及鹵素原子為氯原子或氟原子之由三鹵甲基所成之群所選出之一價基。R4、R5,各自獨立為相同或相異之氫原子;碳數1~6之直鏈狀或分支狀之飽和之烴基(較佳為烷基);氯或氟之鹵素原子;及鹵素原子為氯原子或氟原子之由三鹵甲基所成之群所選出之一價基。又,R4或R5之 烴基,可與相鄰之取代部位互相鍵結,至少形成一個5~7員環之飽和烴之環狀構造亦可。x、y為大於0、小於1之實數,且滿足x+y=1之關係式。
式[Q-1]所表示之環烯烴聚合物(COP),例如可將降莰烯類作為原料,利用Grubbs觸媒等進行開環移位聚合之後,經由氫化而可製得。式[Q-2]所表示之環烯烴共聚物(COC),例如使降莰烯類作為原料,使用茂金屬觸媒等與伸乙基等進行共聚而可製得。
於樹脂中分散量子點螢光體之方法並未有特別之限定,又以於惰性氣體氛圍下,於溶劑中溶解樹脂而得之溶液中,將分散有使用分散介質分散量子點螢光體而得之分散液,於惰性氣體氛圍下加入、進行混練者為佳。此時所使用之分散介質以可溶解樹脂之溶劑為佳,以分散介質與溶劑為相同者為較佳。前述溶劑及分散介質並未有特別之限制皆可使用,較佳為使用甲苯、二甲苯(o-、m-或p-)、乙基苯、四氫萘等烴系溶劑。又,亦可使用氯苯、二氯苯(o-、m-或p-)、三氯苯等氯系烴溶劑。又,以上步驟所使用之惰性氣體,可列舉如,氦氣體、氬氣體、氮氣體等,該些可單獨使用亦可、以任意比例混合使用者亦可。
又,適用於實施形態1之量子點螢光體,其粒徑為1~100nm,於數十nm以下之情形,為可產生量子效果之螢光體。量子點螢光體之粒徑,以2~20nm之範圍內為佳。
量子點螢光體之構造,為由無機螢光體芯體及配位於該無機螢光體表面之封頂層(例如,具有脂肪族烴基之有機非動態層)所構成,無機螢光體之芯體部(金屬部)為經由有機非動態層所被覆。一般而言,量子點螢光體粒子之表面上,主要以抗凝聚等為目的之有機非動態層則配位於芯體表面。此外,有機非動態層(亦稱為殼體),除抗凝聚以外,亦具有保護芯體粒子不受周圍化學環境所影響,而賦予表面具有電氣安定性,且可控制溶解於特定溶劑系之溶解性的機能。又,有機非動態,可配合目的選擇化學構造,例如,亦可為具有直鏈狀或分枝鏈狀之碳數6~18左右之脂肪族烴(例如烷基)的有機分子。
[無機螢光體]
無機螢光體,例如,II族-VI族化合物半導體之奈米結晶、III族-V族化合物半導體之奈米結晶等。該些奈米結晶之形態並未有特別之限定,例如,InP奈米結晶之芯體部份,被ZnS/ZnO等所形成之殼體部份被覆而得之具有芯體.殼體(core-shell)構造之結晶,或芯體.殼體之界線不明確之具有以梯度(gradient)改變組成之構造的結晶,或同一結晶內之2種以上之化合物結晶各別以部份性存在之混合結晶或2種以上之奈米結晶化合物之合金等。
[封頂劑]
其次,配位於無機螢光體表面之封頂劑(形成有機非動態層之試劑),可列舉如,具有具碳數2~30、較佳為碳數4~20,更佳為碳數6~18之直鏈構造或分支構造的脂肪族烴基之有機分子等。配位於無機螢光體之表面之封頂劑(形成有機非動態層之試劑),為具有配位於無機螢光體之官能基。該些官能基,例如,羧基、胺基、醯胺基、腈基、羥基、醚基、羰基、磺醯基、磷醯基或氫硫基等。該些之中,又以羧基為佳。
製造實施形態1之含有量子點螢光體之電子裝置中之量子點螢光體分散樹脂成形體所使用之組成物中,量子點螢光體為以0.01~20質量%之濃度範圍均勻地分散於樹脂(例如,環烯烴(共)聚合物)中。又,實施形態1之含有量子點螢光體之組成物中,較佳為超過0.1質量%、未達15質量%,更佳為超過1質量%、未達10質量%之濃度範圍,使量子點螢光體均勻地分散於環烯烴(共)聚合物中者為佳。量子點螢光體之濃度為未達0.01質量%之情形中,發光元件用之量子點螢光體分散樹脂成形體未能得到充分之發光強度,而為不佳。另一方面,量子點螢光體之濃度超過20質量%之情形,因量子點螢光體會有引起凝聚之可能性,故會無法得到均勻分散有量子點螢光體之量子點螢光體分散樹脂成形體,而為不佳。
[量子點螢光體之製作方法]
實施形態1所使用之量子點螢光體,於使用所期待之 化合物半導體之奈米結晶而得之金屬前驅體製造奈米結晶之後,其次,將其再分散於有機溶劑。隨後,將奈米結晶經由特定反應性化合物(殼體部份之化合物)進行處理結果,而製得具有無機螢光體表面配位有烴基之構造的量子點螢光體。處理方法,並未有特別之限定,例如,使奈米結晶之分散液於反應性化合物之存在下進行迴流之方法等。又,量子點螢光體之製造方法,例如,可使用特開2006-199963號公報所揭示之方法。
實施形態1所使用之量子點螢光體中,構成被覆無機螢光體(芯體部)表面之有機非動態層的烴基之量,並未有特別之限定,一般相對於無機螢光體1粒子(芯體),烴基之烴鏈通常為2~500莫耳之範圍,較佳為10~400莫耳之範圍,更佳為20~300莫耳之範圍。烴鏈未達2莫耳之情形,將無法賦予作為有機非動態層之機能,例如容易使螢光體粒子產生凝縮。另一方面,烴鏈超過500莫耳之情形,不僅會降低由芯體部產生之發光強度,且因為存在有過剩的未與無機螢光體進行配位之烴基,故會有引起降低液狀密封樹脂之性能的傾向。又,也會造成量子點螢光體花費提高。
又,實施形態1中之量子點螢光體分散樹脂成形體,可將含有量子點螢光體之組成物成形為成型體方式製造。該成型體,可至少吸收一部份由光線照射之光,對於使成型體中所含之量子點螢光體產生2次發光之成型體者為有效者。含有量子點螢光體之組成物之成形方法, 例如將該組成物塗佈於基材,或填充於模型之後,於前述惰性氣體氛圍下經由加熱乾燥而去除溶劑,並於必要時由基材或模型中剝離之方法等。又,含有量子點螢光體之組成物,可作為密封LED晶片之密封材料使用。
量子點螢光體分散樹脂成形體之製造方法,例如,具備有,製作使環烯烴系(共)聚合物溶解於溶劑而得之溶液的步驟,與於前述溶液中,使所得成形體中之量子點螢光體之濃度達0.01~20質量%之範圍之方式,使量子點螢光體分散,其次進行混練而製得含有量子點螢光體之組成物之步驟,與將前述含有量子點螢光體之組成物塗佈於基材或填充於模型中,進行加熱乾燥之步驟等方法。溶劑及分散介質係如前述內容。
經由前述加熱乾燥等而製得量子點螢光體分散樹脂成形體,或再於其之後,經由加壓成型,而可製得樹脂透鏡、樹脂板及樹脂薄膜等。
圖2中,為實施形態1中之含有量子點螢光體之組成物作為密封材料中之至少一部份使用的發光裝置之例示的截面圖。圖2中,發光裝置100為含有LED晶片10、導電極12、杯體14、密封材料16、17之構成。必要時,可於發光裝置100之上部配置樹脂透鏡20。杯體14,可經由適當之樹脂或陶瓷所形成。又,LED晶片10並未有特別之限定,其可使用與量子點螢光體協同作用之構成適當波長光線之發光二極體。又,密封材料16,可使用分散有量子點螢光體18之含有量子點螢光體 之組成物所形成者。如此,例如使用LED晶片10產生之發光而由密封材料16發出白色光而形成白色光線等。又,密封材料17,為密封LED、導線等。該些之密封材料16及密封材料17,於惰性氣體(例如,氬氣氣體)氛圍下,首先於杯體14內注入特定量之樹脂(例如,環氧樹脂、矽氧烷樹脂)等,並依公知方法進行固化,而形成密封材料17,隨後於密封材料17上,注入含有量子點螢光體之組成物,經由加熱乾燥,而形成密封材料16之方式而可製得。
又,或於杯體14所放置之密封材料16上方,配置由前述量子點螢光體分散樹脂成形體所形成之透鏡狀之樹脂(樹脂透鏡20),或至少其中一部份具有凸狀部之薄膜或具有均勻膜厚之薄膜,而使樹脂透鏡20產生之光會形成輻射之構成者亦可。該情形中,密封材料16中未分散有量子點螢光體18者亦可。又,含有量子點螢光體之組成物作為LED晶片之密封材料中之至少一部份使用時,該密封材料16之厚度,以0.01mm以上、未達0.4mm為佳。該密封材料16之厚度超過0.4mm之情形,雖與杯體14之凹部內之深度亦有所關係,將該密封材料16密封於杯體14之凹部內時,對於連接導電極12之線路會造成過大之之負荷,故為不佳。又,含有量子點螢光體之組成物作為LED晶片之密封材料中之至少一部份使用之情形,該密封材料16之厚度,為未達0.01mm時,並不適合作為含有螢光體之密封材料。
密封材料16中,未分散量子點螢光體18之情形,以配置有量子點螢光體分散樹脂成形體所形成之透鏡狀之樹脂20(樹脂透鏡20)者為佳。
圖3為,使用實施形態1之量子點螢光體分散樹脂成形體之發光裝置之例示的截面圖。圖3中,為不使用實施形態1之含有量子點螢光體之組成物作為密封材料使用的發光裝置之例示。該情形中,透鏡狀之樹脂(樹脂透鏡20),為將量子點螢光體18以0.01~20質量%之濃度範圍分散於環烯烴(共)聚合物而得之組成物所成形之量子點螢光體分散樹脂成形體所形成者。
圖4為,使用實施形態1之含有量子點螢光體之組成物及量子點螢光體分散樹脂成形體之發光裝置之例示的截面圖。圖4為,將實施形態1之含有量子點螢光體之組成物作為密封材料之一部份使用,並於其上部配置由量子點螢光體分散樹脂成形體所形成之樹脂透鏡20的發光裝置之例。該情形中,無論任一樹脂,該量子點螢光體18為以0.01~20質量%之濃度範圍分散於環烯烴(共)聚合物中所形成者。
又,圖2、圖3及圖4所示之發光裝置,以其可抑制量子點螢光體之消光,作為發光裝置時,可維持安定的動作,組裝有該發光裝置之攜帶電話、電視、顯示器、面板類等電子機器、組裝有該電子機器之汽車、電腦、遊戲機等機械裝置類,可長時間安定地驅動。
[實施形態2]
圖5為,實施形態2之含有量子點螢光體之構造物之一例示的截面圖。圖5中,含有量子點螢光體之構造物,含有量子點螢光體18以濃度0.01~20質量%之範圍分散於分散用樹脂中而得之量子點螢光體分散樹脂成形體22,與全面被覆量子點螢光體分散樹脂成形體22,降低氧等透入量子點螢光體分散樹脂成形體22之氣體阻隔層(保護薄片)24的構成。又,其他之實施形態中,氣體阻隔層24,可為具有被覆量子點螢光體分散樹脂成形體22之一部份的表面之構成(圖6、7參照)。又,氣體阻隔層24,除氧以外,就降低水蒸氣之透過等觀點,以由多層結構體(W)所構成者為佳。
其中,氣體阻隔層24係指,位於含有量子點螢光體之構造物之近邊,可使發光二極體(LED)進行2,000小時連續發光情形中,量子點螢光體18之分光輻射能量可維持初期值之80.0%以上程度,而保護量子點螢光體18免於受到氧等侵害之層之意。又,本發明之電子裝置,於進行2,000小時連續發光情形中,使量子點螢光體18之分光輻射能量為初期值之85.0%以上者為佳,以89.0%以上者為較佳,以90.0%以上者為更佳。又,前述分光輻射能量,為量子點螢光體之螢光波長中之輻射能量。分光輻射能量,例如,可使用大塚電子製量子效率測定裝置QE-1000進行測定。
構成前述量子點螢光體分散樹脂成形體22之 分散用樹脂,可使用例如實施形態1所說明之環烯烴(共)聚合物。又,量子點螢光體分散樹脂成形體22之製造方法,可適用於實施形態1中所說明之量子點螢光體分散樹脂成形體之製造方法。
又,構成以上量子點螢光體分散樹脂成形體22及氣體阻隔層24之本發明之多層結構體(W),無論任一者皆具有光透過性,發光二極體所產生之光可至量子點螢光體18為止,及經由量子點螢光體18變換波長之光線可透過至量子點螢光體分散樹脂成形體22之外部。
圖6為,應用實施形態2之含有量子點螢光體之構造物的發光裝置之一例示的截面圖。圖6中,發光裝置100為含有LED晶片10、導電極12、杯體14、分散有量子點螢光體18之密封材料16、未分散量子點螢光體18之密封材料17及氣體阻隔層24之構成。圖6之例示中,為使用前述氣體阻隔層24作為杯體14之蓋體。又,密封材料16為,由實施形態1所說明之含有量子點螢光體之組成物成形而得之前述量子點螢光體分散樹脂成形體22所構成。前述密封材料16及密封材料17,可使用與圖1之情形為相同之成份。該些構成要件中,量子點螢光體18、量子點螢光體分散樹脂成形體22、氣體阻隔層24係如上所述。LED晶片10並未有特別之限定,其可使用可與量子點螢光體協同作用以構成適當波長光線之發光二極體。又,杯體14,可經由適當之樹脂或陶瓷所形成。又,密封材料17,可密封LED晶片10、導電極12等。
圖7為,應用實施形態2之含有量子點螢光體之構造物而得之發光裝置的其他例示之截面圖,於與圖6為同一要件時則賦予相同之符號。圖7之例示中,杯體14之表面(包含圖6之蓋體部份),與露出於杯體14外之導電極12之表面被氣體阻隔層24所被覆。又,導電極12之表面,其一部份未被氣體阻隔層24所被覆而露出。此點為,例如使實裝基板上之電源供應通路產生電氣性連通所為者。本例示中,氣體阻隔層24為被覆密封材料16之圖中的上面。如此,可降低或避免氧等浸透至分散於密封材料16中之量子點螢光體18。又,LED晶片10所產生之光線的一部份,經由分散於密封材料16中之量子點螢光體18而變換為其他波長之光線後,與LED晶片10所產生之光線混合,透過氣體阻隔層24而釋出於外部。
圖6所示之構成中,杯體14之蓋為形成氣體阻隔層24,而被覆於密封材料16之圖中的上面。如此,可避免或降低氧等浸透至分散於密封材料16中之量子點螢光體18。
又,以上所述之量子點螢光體分散樹脂組成物或其成形體或含有量子點螢光體之構造物,亦可使用於例如植物育成用照明、有色照明、白色照明、LED背光線光線、置有螢光體之液晶過濾器、含螢光體之樹脂板、育毛機器用光線、通信用光線等。
[多層結構體(W)]
本發明之含有量子點螢光體之電子裝置所使用之多層結構體(W),為含有基材(X)與含鋁之層(Y)。層(Y)為含有,含鋁之化合物(A)(以下,亦僅稱為「化合物(A)」)與磷化合物(B)之反應產物(D)。
[基材(X)]
基材(X)之材質,並未有特別之限定,其可使用各種材質所形成之基材。基材(X)之材質,例如,熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂等樹脂;木材;玻璃等。該些之中,又以熱塑性樹脂為佳。基材(X)之形態,並未有特別之限定,亦可為薄膜或薄片等層狀者。基材(X),以含有熱塑性樹脂薄膜者為佳,以熱塑性樹脂薄膜為較佳。
基材(X)所使用之熱塑性樹脂,例如,聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴系樹脂;聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚2,6-萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯或該些之共聚物等聚酯系樹脂;尼龍-6、尼龍-66、尼龍-12等聚醯胺系樹脂;聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物等含羥基之聚合物;聚苯乙烯;聚(甲基)丙烯酸酯;聚丙烯腈;聚乙酸乙烯酯;聚碳酸酯;聚丙烯酸酯;再生纖維素;聚醯亞胺;聚醚醯亞胺;聚碸;聚醚碸;聚醚醚酮;離子聚合物樹脂等。基材(X)之材料,以由聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍-6,及尼龍-66所成群所選出之至少1種的熱塑性樹脂為佳。
熱塑性樹脂所形成之薄膜作為基材(X)使用 之情形,基材(X)可為延伸薄膜亦可、無延伸薄膜亦可。就所得之多層結構體具有優良之加工適性(印刷、層合等)之觀點,以延伸薄膜,特別是二軸延伸薄膜為佳。二軸延伸薄膜,可為由同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法,及管狀(tubular)延伸法之任一方法所製得之二軸延伸薄膜皆可。
基材(X)為層狀時,其厚度,就所得多層結構體具有良好的機械性強度及加工性等觀點,以1~1,000μm為佳,以5~500μm為較佳,以9~200μm為更佳。
[層(Y)]
層(Y)為含有化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D)。化合物(A)為含有鋁之化合物。磷化合物(B),為具有含有磷原子之官能基。磷化合物(B)為,無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)。化合物(A)、磷化合物(B)之內容將於以下說明。
[化合物(A)]
化合物(A),以含鋁之金屬氧化物(Aa)(以下亦簡稱為「金屬氧化物(Aa)」)為佳。
[含鋁之金屬氧化物(Aa)]
含鋁之金屬氧化物(Aa),通常以粒子之形態與磷化 合物(B)(較佳為無機磷化合物(BI))反應。
構成含鋁之金屬氧化物(Aa)之金屬原子(該些亦有統稱為「金屬原子(M)」之情形),為由周期表之第2~14族所屬之金屬原子所選出之至少1種的金屬原子,但至少包含鋁。金屬原子(M)可單獨為鋁,或含有鋁與其以外的金屬原子亦可。又,金屬氧化物(Aa),可將2種以上的金屬氧化物(Aa)合併使用。
金屬原子(M)中鋁所佔之比例,通常為50莫耳%以上,亦可為60~100莫耳%,或80~100莫耳%皆可。金屬氧化物(Aa)之例中,例如,包含由液相合成法、氣相合成法、固體粉碎法等方法而製得之金屬氧化物。
金屬氧化物(Aa),可為含有鍵結於可水解之特性基之金屬原子(M)的化合物(E)之水解縮合物。該特性基之例,例如,包含後述通式[I]之R1。化合物(E)之水解縮合物,實質上可視為金屬氧化物。因此,本說明書中,化合物(E)之水解縮合物亦有稱為「金屬氧化物(Aa)」之情形。即,本說明書中,「金屬氧化物(Aa)」可以解讀為「化合物(E)之水解縮合物」,又,「化合物(E)之水解縮合物」可以解讀為「金屬氧化物(Aa)」。
[含有鍵結於可水解之特性基之金屬原子(M)的化合物(E)]
就容易控制與無機磷化合物(BI)之反應機制、使所得多層結構體之氣體阻隔性更為優良之觀點,化合物(E),以含有至少一種下述通式[I]所表示之化合物(Ea)者為佳。
AI(R1)k(R2)3-k 〔I〕
式中,R1為,鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、NO3、可具有取代基之碳數1~9之烷氧基、可具有取代基之碳數2~9之醯氧基、可具有取代基之碳數3~9之烯氧基、可具有取代基之碳數5~15之β-二酮基,或具有可具有取代基之碳數1~9之醯基的二醯甲基。R2為,可具有取代基之碳數1~9之烷基、可具有取代基之碳數7~10之芳烷基、可具有取代基之碳數2~9之烯基,或可具有取代基之碳數6~10之芳基。k為1~3之整數。R1存在多數之情形,R1可互相為相同亦可、相異亦可。R2存在多數之情形,R2可互相為相同亦可、相異亦可。
化合物(E),除化合物(Ea)以外,可含有至少一種下述通式[II]所表示之化合物(Eb)。
M1(R3)m(R4)n-m 〔II〕
式中,M1為,鋁以外之金屬原子,且為由周期表之第2~14族所屬金屬原子所選出之至少1種的金屬原子。R3為,鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、NO3、可具有取代基之碳數1~9之烷氧基、可具有取代基之碳數2~9之醯氧基、可具有取代基之碳數3~9之烯 氧基、可具有取代基之碳數5~15之β-二酮基,或具有可具有取代基之碳數1~9之醯基的二醯甲基。R4為,可具有取代基之碳數1~9之烷基、可具有取代基之碳數7~10之芳烷基、可具有取代基之碳數2~9之烯基,或可具有取代基之碳數6~10之芳基。m為1~n之整數。n表示M1之原子價。R3存在多數之情形,R3可互相為相同亦可、相異亦可。R4存在多數之情形,R4可互相為相同亦可、相異亦可。
R1及R3之烷氧基,例如,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、異丙氧基、n-丁氧基、異丁氧基、sec-丁氧基、tert-丁氧基、苄氧基、二苯基甲氧基、三苯甲氧基、4-甲氧基苄氧基、甲氧基甲氧基、1-乙氧基乙氧基、苄氧基甲氧基、2-三甲基矽烷基乙氧基、2-三甲基矽烷基乙氧基甲氧基、苯氧基、4-甲氧基苯氧基等。
R1及R3之醯氧基,例如,乙醯氧基、乙基羰氧基、n-丙基羰氧基、異丙基羰氧基、n-丁基羰氧基、異丁基羰氧基、sec-丁基羰氧基、tert-丁基羰氧基、n-辛基羰氧基等。
R1及R3之烯氧基,例如,烯丙氧基、2-丙烯氧基、2-丁烯氧基、1-甲基-2-丙烯氧基、3-丁烯氧基、2-甲基-2-丙烯氧基、2-戊烯氧基、3-戊烯氧基、4-戊烯氧基、1-甲基-3-丁烯氧基、1,2-二甲基-2-丙烯氧基、1,1-二甲基-2-丙烯氧基、2-甲基-2-丁烯氧基、3-甲基-2-丁烯氧基、2-甲基-3-丁烯氧基、3-甲基-3-丁烯氧基、1-乙烯基- 2-丙烯氧基、5-己烯氧基等。
R1及R3之β-二酮基,例如,2,4-戊烷二酮基、1,1,1-三氟-2,4-戊烷二酮基、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊烷二酮基、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮基、1,3-丁烷二酮基、2-甲基-1,3-丁烷二酮基、2-甲基-1,3-丁烷二酮基、苯甲醯基丙酮基等。
R1及R3之二醯甲基之醯基,例如,甲醯基、乙醯基、丙醯基(Propanoyl基)、丁醯基(Butanoyl基)、戊醯基(Pentanoyl基)、己醯基等碳數1~6之脂肪族醯基;苯甲醯基、甲苯醯基等芳香族醯基(芳醯基)等。
R2及R4之烷基,例如,甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、n-戊基、異戊基、n-己基、異己基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1,2-二甲基丁基、環丙基、環戊基、環己基等。
R2及R4之芳烷基,例如,苄基、苯基乙基(苯乙基)等。
R2及R4之烯基,例如,乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、異丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、1-丁烯基、1-甲基-2-丙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-乙基-1-乙烯基、2-甲基-2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、3-甲基-2-丁烯基、4-戊烯基等。
R2及R4之芳基,例如,苯基、1-萘基、2-萘基等。
R1、R2、R3及R4中之取代基,例如,碳數1~6之烷基;甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、異丙氧基、n-丁氧基、異丁氧基、sec-丁氧基、tert-丁氧基、n-戊氧基、異戊氧基、n-己氧基、環丙氧基、環丁氧基、環戊氧基、環己氧基等碳數1~6之烷氧基;甲氧基羰基、乙氧基羰基、n-丙氧基羰基、異丙氧基羰基、n-丁氧基羰基、異丁氧基羰基、sec-丁氧基羰基、tert-丁氧基羰基、n-戊氧羰基、異戊氧羰基、環丙氧羰基、環丁氧羰基、環戊氧羰基等碳數1~6之烷氧基羰基;苯基、甲苯基、萘基等芳香族烴基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子;碳數1~6之醯基;碳數7~10之芳烷基;碳數7~10之芳烷氧基;碳數1~6之碳數1~6之烷胺基;具有碳數1~6之烷基之二烷胺基等。
R1及R3,以鹵素原子、NO3、可具有取代基之碳數1~6之烷氧基、可具有取代基之碳數2~6之醯氧基、可具有取代基之碳數5~10之β-二酮基,或具有可具有取代基之碳數1~6之醯基之二醯甲基為佳,以可具有取代基之碳數1~6之烷氧基為較佳。
R2及R4,以可具有取代基之碳數1~6之烷基為佳。式[I]之k,較佳為3。
M1,以周期表之第4族所屬之金屬原子為佳,以鈦、鋯為較佳。M1為周期表之第4族所屬之金屬原子的情形,式[II]之m,較佳為4。
又,硼及矽雖有被分類為半金屬之情形,但 本說明書中,該些為包含於金屬之中。
化合物(Ea),例如,氯化鋁、硝酸鋁、乙酸鋁、參(2,4-戊烷二酮)鋁、三甲氧基鋁、三乙氧基鋁、三-n-丙氧基鋁、三異丙氧基鋁、三-n-丁氧基鋁、三-sec-丁氧基鋁、三-tert-丁氧基鋁等,其中,又以三異丙氧基鋁及三-sec-丁氧基鋁為佳。化合物(E),可將2種以上之化合物(Ea)合併使用。
化合物(Eb),例如,四(2,4-戊烷二酮)鈦、四甲氧基鈦、四乙氧基鈦、四異丙氧基鈦、四-n-丁氧基鈦、四(2-乙基己氧基)鈦等鈦化合物;四(2,4-戊烷二酮)鋯、四-n-丙氧基鋯、四-n-丁氧基鋯等鋯化合物等。該些可單獨使用1種,或將2種以上之化合物(Eb)合併使用亦可。
化合物(E)中,只要為可達成本發明效果之範圍,化合物(E)中化合物(Ea)所佔之比例並未有特別之限定。化合物(Ea)以外之化合物(例如,化合物(Eb))於化合物(E)中所佔之比例,例如,以20莫耳%以下為佳,以10莫耳%以下為較佳,以5莫耳%以下為更佳,亦可為0莫耳%。
化合物(E)經由水解時,可使化合物(E)所具有的可水解之特性基中之至少一部份變換為羥基。此外,該水解物經由縮合時,可形成金屬原子(M)介由氧原子(O)鍵結而得之化合物。重複該縮合反應時,可形成實質上被視為金屬氧化物的化合物。又,依此方法所形 成的金屬氧化物(Aa)之表面,通常存在有羥基。
本說明書中,[僅鍵結於金屬原子(M)的氧原子(O)之莫耳數]/[金屬原子(M)之莫耳數]之比為0.8以上之化合物,視為包含於金屬氧化物(Aa)中者。其中,僅鍵結於金屬原子(M)的氧原子(O),為M-O-M所表示之構造中之氧原子(O),M-O-H所表示之構造中之氧原子(O)般,與金屬原子(M)與氫原子(H)鍵結之氧原子則不包含於其中。金屬氧化物(Aa)中之前述比例,以0.9以上為佳,以1.0以上為較佳,以1.1以上為更佳。該比例之上限並未有特別之限定,但一般以金屬原子(M)之原子價為n時,通常以n/2表示。
為啟動前述水解縮合反應,化合物(E)具有可水解之特性基為重要之條件。未鍵結該些基之情形,會造成不易引起水解縮合反應或反應極為緩慢之情形,而極不容易製作目的物之金屬氧化物(Aa)。
化合物(E)之水解縮合物,例如,可使用公知之溶膠凝膠法之方法而由特定之原料製得。該原料,可使用由化合物(E)、化合物(E)之部份水解物、化合物(E)之完全水解物、化合物(E)中部份水解縮合而形成之化合物,及化合物(E)之完全水解物中之一部份經縮合而形成之化合物所成群所選出之至少1種。
可提供作為與含有無機磷化合物(BI)之物(無機磷化合物(BI),或,含有無機磷化合物(BI)之組成物)進行混合之金屬氧化物(Aa),以實質上不含有 磷原子者為佳。
[磷化合物(B)]
磷化合物(B),為具有含有磷原子之官能基。磷化合物(B)為,無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO),又以無機磷化合物(BI)為佳。
[無機磷化合物(BI)]
無機磷化合物(BI)為含有可與金屬氧化物(Aa)進行反應之部位,典型上,為含有多數個該類之部位。無機磷化合物(BI),以含有2~20個該類之部位(原子團或官能基)的化合物為佳。該類之部位之例示中,為包含可與存在於金屬氧化物(Aa)之表面的官能基(例如,羥基)進行縮合反應之部位。該類之部位,例如,直接鍵結於磷原子之鹵素原子、直接鍵結於磷原子之氧原子等。存在於金屬氧化物(Aa)之表面的官能基(例如,羥基),通常為鍵結於構成金屬氧化物(Aa)之金屬原子(M)。
無機磷化合物(BI),例如,磷酸、二磷酸、三磷酸、4分子以上之磷酸縮合而得之聚磷酸、亞磷酸、膦酸、亞膦酸、次膦酸、卑膦酸等磷之含氧酸,及該些之鹽(例如,磷酸鈉),與該些之衍生物(例如,鹵化物(例如,氯化磷醯基)、脫水物(例如,五氧化二磷))等。
該些無機磷化合物(BI),可單獨使用1種 亦可、將2種以上合併使用亦可。該些無機磷化合物(BI)之中,又以單獨使用磷酸,或將磷酸與其以外的無機磷化合物(BI)合併使用者為佳。使用磷酸時,可提高後述塗覆液(S)之安定性,與提高所得多層結構體(W)之氣體阻隔性。合併使用磷酸與其以外的無機磷化合物(BI)之情形,以無機磷化合物(BI)中之50莫耳%以上為磷酸者為佳。
[有機磷化合物(BO)]
有機磷化合物(BO)所具有之含磷原子之官能基,例如,磷酸基、亞磷酸(phosphonous acid)基、膦酸(Phosphonic acid)基、亞膦酸(Phosphonous acid)基、次膦酸(Phosphinic acid)基、卑膦酸(Phosphinous acid)基,及該些所衍生之官能基(例如,鹽、(部份)酯化合物、鹵化物(例如,氯化物)、脫水物)等,其中又以磷酸基及膦酸基為佳,以膦酸基為較佳。
有機磷化合物(BO)以具有含有前述磷原子之官能基的聚合物(BOa)為佳。該聚合物(BOa),例如,丙烯酸6-[(2-膦醯基乙醯基)氧]己基、甲基丙烯酸2-膦醯氧乙基、甲基丙烯酸膦醯基甲基、甲基丙烯酸11-膦醯基十一烷基、甲基丙烯酸1,1-二膦醯基乙基等膦醯基(甲基)丙烯酸酯類之聚合物;乙烯膦酸、2-丙烯-1-膦酸、4-乙烯苄基膦酸、4-乙烯苯基膦酸等乙烯膦酸類之聚合物;乙烯膦酸、4-乙烯苄基膦酸等乙烯膦酸類之聚合 物;磷酸化澱粉等。聚合物(BOa),可為具有含有至少一種的磷原子之官能基之單體的均聚合物、2種以上之單體的共聚物亦可。又,聚合物(BOa),可將2種以上由單一單體所形成之聚合物合併使用。其中,又以膦醯基(甲基)丙烯酸酯類之聚合物及乙烯膦酸類之聚合物為佳,以乙烯膦酸類之聚合物為較佳。即,聚合物(BOa),以聚(乙烯膦酸)為佳。又,聚合物(BOa),可將乙烯膦酸鹵化物或乙烯膦酸酯等乙烯膦酸衍生物單獨或共聚之後,經水解反應後亦可製得。
又,前述聚合物(BOa),可為至少1種的具有含有磷原子之官能基的單體與其他乙烯單體而得之共聚物。可與具有含有磷原子之官能基的單體進行共聚之其他乙烯單體,例如,(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯類、(甲基)丙烯腈、苯乙烯、核取代苯乙烯類、烷基乙烯醚類、烷基乙烯酯類、全氟烷基乙烯醚類、全氟烷基乙烯酯類、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、依康酸、馬來醯亞胺、苯基馬來醯亞胺等,其中又以(甲基)丙烯酸酯類、丙烯腈、苯乙烯、馬來醯亞胺,及苯基馬來醯亞胺為佳。
就製得具有更優良耐彎曲性之多層結構體等觀點,具有由含有磷原子之官能基的單體所產生之結構單位,於聚合物(BOa)之全結構單位中所佔之比例,以10莫耳%以上為佳,以20莫耳%以上為較佳,以40莫耳%以上為更佳,以70莫耳%以上為特佳,亦可為100莫耳%。
前述聚合物(BOa)之分子量並未有特別之限制,一般數平均分子量以1,000~100,000之範圍為佳。數平均分子量於該範圍時,可以得到兼具高標準之層合層(Y)所得到之耐彎曲性之改善效果,與後述塗覆液(T)之黏度安定性。
多層結構體(W)之層(Y)中,含有無機磷化合物(BI)時,層(Y)中之無機磷化合物(BI)的質量WBI與有機磷化合物(BO)的質量WBO之比WBO/WBI以滿足0.01/99.99≦WBO/WBI<6.00/94.00之關係者為佳,就具有優良阻隔性能之觀點,以滿足0.10/99.90≦WBO/WBI<4.50/95.50之關係者為較佳,以滿足0.20/99.80≦WBO/WBI<4.00/96.00之關係者為更佳,以滿足0.50/99.50≦WBO/WBI<3.50/96.50之關係者為特佳。即,相對於WBO為0.01以上、未達6.00之微量,WBI以使用多於94.00且為99.99以下之多量者為佳。又,層(Y)中之無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)產生反應之情形,構成反應產物之無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)之部份,亦視為無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)。該情形中,形成反應產物所使用之無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)之質量(反應前之無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)之質量),為包含於層(Y)中之無機磷化合物(BI)及/或有機磷化合物(BO)之質量中。
[反應產物(D)]
反應產物(D),為由含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)進行反應而得者。亦包含含鋁之化合物(A)與磷化合物(B),再與其他之化合物反應所生成之反應產物(D)。反應產物(D),以由含鋁之金屬氧化物(Aa)與磷化合物(B)進行反應而得之反應產物(Da)、由含鋁之化合物(A)與無機磷化合物(BI)進行反應而得之反應產物(Db)、由含鋁之金屬氧化物(Aa)與無機磷化合物(BI)進行反應而得之反應產物(Dc)為佳,以由含鋁之金屬氧化物(Aa)與無機磷化合物(BI)進行反應而得之反應產物(Dc)為較佳。
層(Y)之紅外線吸收圖譜中,800~1,400cm-1之區域中的最大吸收波數以1,080~1,130cm-1之範圍為佳。金屬氧化物(Aa)與無機磷化合物(BI)進行反應而形成反應產物(D)之過程中,由金屬氧化物(Aa)產生之金屬原子(M)與由無機磷化合物(BI)產生之磷原子(P),介由氧原子(O)而形成由M-O-P所表示之鍵結。其結果,於反應產物(D)之紅外線吸收圖譜中,將會生成由該鍵結產生之特性吸收帶。本發明者們經研究結果,發現以M-O-P之鍵結為基礎之特性吸收帶出現於1,080~1,130cm-1之區域時,可使所得多層結構體顯示出優良之氣體阻隔性。特別是,該特性吸收帶出現於一般為出現於各種之原子與氧原子鍵結而產生之吸收的800~1,400cm-1之區域中為最強吸收之情形時,得知可使 所得多層結構體顯示出更優良之氣體阻隔性。
相對於此,使烷氧金屬或金屬鹽等金屬化合物與無機磷化合物(BI)預先混合後,再進行水解縮合之情形中,可得到由金屬化合物產生之金屬原子與由無機磷化合物(BI)產生之磷原子,以幾乎均勻混合下進行反應而得之複合體。為該情形時,於紅外線吸收圖譜中,800~1,400cm-1之區域中之最大吸收波數為遠離於1,080~1,130cm-1之範圍。
層(Y)之紅外線吸收圖譜中,800~1,400cm-1之區域中之最大吸收帶之半高寬值(FWHM),就所得多層結構體之氣體阻隔性之觀點,以200cm-1以下為佳,以150cm-1以下為較佳,以100cm-1以下為更佳,以50cm-1以下為特佳。
層(Y)之紅外線吸收圖譜可依實施例所記載之方法進行測定。但,實施例所記載之方法無法進行測定時,亦可使用反射吸收法、外部反射法、衰減全反射法等反射測定、由多層結構體採取層(Y)、石蠟糊法(nujol mull method)、錠劑法等透過測定等方法進行測定亦可,但並不僅限定於該些方法。
又,層(Y)中,可含有一部份與反應無關之金屬氧化物(Aa)及/或無機磷化合物(BI)。
層(Y)中,構成金屬氧化物(Aa)之金屬原子與由無機磷化合物(BI)產生之磷原子之莫耳比,以[構成金屬氧化物(Aa)之金屬原子]:[由無機磷化合物 (BI)產生之磷原子]=1.0:1.0~3.6:1.0之範圍為佳,以1.1:1.0~3.0:1.0之範圍為較佳。於此範圍外時,將會降低氣體阻隔性能。層(Y)中之該莫耳比,可經由形成層(Y)時所使用之塗覆液中的金屬氧化物(Aa)與無機磷化合物(BI)之混合比例予以調整。層(Y)中之該莫耳比,通常與塗覆液中之比例為相同。
反應產物(D)之平均粒徑為5nm以上、50nm以下。平均粒徑之上限以40nm以下為佳,以35nm以下為更佳。平均粒徑之下限以15nm以上為佳,以20nm以上為較佳。反應產物(D)之平均粒徑,以15nm以上、40nm以下為較佳,以20nm以上、35nm以下為更佳。粒徑未達5nm之情形,於溫濕試驗後會有降低阻隔性能之情形。又,粒徑大於50nm時,將無法得到充分之阻隔性能,而會降低全光線透過率或霧值。反應產物(D)之平均粒徑之測定方法,係如後述實施例所記載之內容。
反應產物(D)之平均粒徑,可經由變更或將反應所使用之溶液之濃度、塗覆液之黏度、溫度條件(反應溫度、乾燥溫度、熱處理溫度等)、化合物(A)與磷化合物(B)之混合比例(鋁原子與磷原子之莫耳比等)等或經由適當組合方式予以控制。
又,層(Y)之前驅體層的反應產物(D)前驅體之平均粒徑,以未達5nm為佳,就於更嚴苛殺菌處理後亦顯示優良阻隔性能之觀點,以未達4nm為較佳, 以未達3nm為更佳。乾燥處理後之層(Y)之前驅體層的反應產物(D)前驅體之平均粒徑為前述範圍時,可降低所得層(Y)中之反應產物(D)之平均粒徑,而得到更優良之阻隔性能。又,反應產物(D)前驅體之平均粒徑的下限並未有特別之限制,一般例如,可為0.1nm以上,或可為1nm以上皆可。又,反應產物(D)前驅體之平均粒徑之測定方法,係如後述實施例所記載之內容。
[層(Z)]
多層結構體(W),可再含有層(Z)。層(Z)為包含,具有含有磷原子之官能基的聚合物(BOa)。層(Z),以配置與層(Y)相鄰接者為佳。即,層(Z)與層(Y),以配置為互相接觸之方式者為佳。又,層(Z),以配置為挾夾層(Y)之基材(X)與反面側(較佳為反面側之表面)者為佳。換言之,以依基材(X)/層(Y)/層(Z)之順序配置者為佳。較佳之例示中,層(Z),以配置於挾夾層(Y)之基材(X)與反面側(較佳為反面側之表面),且,與層(Y)相鄰接者。層(Z),可再含有,含由羰基、羥基、羧基、羧酸酐基,及羧基之鹽所成群所選出之至少1種的官能基的聚合物(F)。層(Z)中之聚合物(BOa)之種類、量等,可使用層(Y)之中之內容。
層(Z),可為僅由聚合物(BOa)所構成者亦可、僅由聚合物(BOa)及聚合物(F)所構成者亦 可,尚含有其他之成份者亦可。層(Z)所含之其他之成份,例如,碳酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、硫酸氫鹽、硼酸鹽等無機酸金屬鹽;乙酸鹽、硬脂酸鹽、草酸鹽、酒石酸鹽等有機酸金屬鹽;環戊二烯基金屬錯合物(例如,二茂鈦)、氰基金屬錯合物(例如,普魯士藍)等金屬錯合物;層狀黏土化合物;交聯劑;聚合物(BOa)及聚合物(F)以外的高分子化合物:可塑劑;抗氧化劑;紫外線吸收劑;難燃劑等。層(Z)中之前述其他之成份的含有率,以50質量%以下為佳,以20質量%以下為較佳,以10質量%以下為更佳,以5質量%以下為特佳,亦可為0質量%(不含其他之成份)。層(Z),不含有含鋁之化合物(A)、磷化合物(B),及含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D)中之至少1個。典型而言,層(Z)至少不含有金屬氧化物(Aa)。
[無機蒸鍍層、化合物(Ac)、化合物(Ad)]
多層結構體(W)可再含有無機蒸鍍層。無機蒸鍍層可將無機物經由蒸鍍而形成。無機物,例如,金屬(例如,鋁)、金屬氧化物(例如,氧化矽、氧化鋁)、金屬氮化物(例如,氮化矽)、金屬氮化氧化物(例如,酸氮化矽),或金屬碳化氮化物(例如,碳氮化矽)等。該些之中,又以氧化鋁、氧化矽、氧化鎂,或氮化矽所形成之無機蒸鍍層,就對氧或水蒸氣具有優良阻隔性之觀點,而 為較佳。本發明之多層結構體(W)中之層(Y),可含有含鋁之無機蒸鍍層。例如,層(Y),亦可含有鋁之蒸鍍層(Ac)及/或氧化鋁之蒸鍍層(Ad)。
無機蒸鍍層之形成方法,並未有特別之限定,其可使用真空蒸鍍法(例如,電阻加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、分子線磊晶法等)、濺鍍法、離子鍍敷法等物理氣相成長法、熱化學氣相成長法(例如,觸媒化學氣相成長法)、光化學氣相成長法、電漿化學氣相成長法(例如,容量鍵結電漿、感應耦合式電漿、表面波電漿、電子迴旋加速共振、雙磁控濺鍍(dual-magnetron)、原子層堆積法等)、有機金屬氣相成長法等化學氣相成長法。
無機蒸鍍層之厚度,依構成無機蒸鍍層之成份的種類而有所相異,一般以0.002~0.5μm為佳,以0.005~0.2μm為較佳,以0.01~0.1μm為更佳。可於此範圍內,選擇具有良好之多層結構體的阻隔性或機械性物性的厚度即可。無機蒸鍍層之厚度未達0.002μm時,會有降低對於氧或水蒸氣的無機蒸鍍層之阻隔性的重現性之傾向,又,無機蒸鍍層也會有未能產生充分之阻隔性的情形。又,無機蒸鍍層之厚度超過0.5μm時,將多層結構體拉伸或彎曲時,無機蒸鍍層之阻隔性也會有降低之傾向。
多層結構體(W)所含之層(Y),可為僅由含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)進行反應而得之反應產物(D)所構成者亦可;僅由含鋁之金屬氧化物(Aa)與磷化合物(B)進行反應而得之反應產物(Da) 所構成者亦可;僅由含鋁之化合物(A)與無機磷化合物(BI)進行反應而得之反應產物(Db)所構成者亦可;僅由含鋁之金屬氧化物(Aa)與無機磷化合物(BI)進行反應而得之反應產物(Dc)所構成者亦可。又,前述任一實施態樣中,層(Y)中可再含有其他之成份。其他之成份,例如,碳酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、硫酸氫鹽、硼酸鹽等無機酸金屬鹽;草酸鹽、乙酸鹽、酒石酸鹽、硬脂酸鹽等有機酸金屬鹽;環戊二烯基金屬錯合物(例如,二茂鈦)、氰基金屬錯合物(例如,普魯士藍)等金屬錯合物;層狀黏土化合物;交聯劑;有機磷化合物(BO)以外之聚合物(F);可塑劑;抗氧化劑;紫外線吸收劑;難燃劑等。多層結構體中之層(Y)中之前述其他之成份的含有率,以50質量%以下為佳,以20質量%以下為較佳,以10質量%以下為更佳,以5質量%以下為特佳,亦可為0質量%(不含其他之成份)。
[聚合物(F)]
聚合物(F),例如,可具有由醚鍵結、羰基、羥基、羧基、羧酸酐基,及羧基之鹽所成群所選出之至少1種的官能基之聚合物(Fa)。
聚合物(Fa),例如,聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚丙二醇、聚環氧丙烷、聚氧乙烯基聚氧丙二醇、聚伸四甲基醚乙二醇等具有碳數2~4之伸烷基的聚烷二醇 系聚合物;聚酮;聚乙烯醇、含有1~50莫耳%碳數4以下之α-烯烴單位之變性聚乙烯醇、聚乙烯縮醛(例如,聚乙烯縮丁醛)等聚乙烯醇系聚合物;纖維素、澱粉、環糊精等多糖類;聚(甲基)丙烯酸羥基乙基、聚(甲基)丙烯酸、乙烯-丙烯酸共聚物等(甲基)丙烯酸系聚合物;乙烯-馬來酸酐共聚物之水解物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物之水解物、異丁烯-馬來酸酐交互共聚物之水解物等馬來酸系聚合物等。另,就可製得具有高透明性之層(Y)之觀點,以至少不含聚乙烯醇系聚合物者為佳。
聚合物(Fa),可為具有聚合性基之單體(例如,乙酸乙烯酯、丙烯酸)之均聚合物亦可、2種以上之單體的共聚物亦可,亦可為羥基及/或具有羧基之單體與不具有該基之單體所得之共聚物。又,聚合物(Fa),可合併使用2種以上之聚合物(Fa)。
聚合物(Fa)之分子量並未有特別之限制,就可得到具有更優良的氣體阻隔性及機械性強度之多層結構體之觀點,聚合物(Fa)之重量平均分子量,以5,000以上為佳,以8,000以上為較佳,以10,000以上為更佳。聚合物(Fa)之重量平均分子量之上限並未有特別之限定,例如,為1,500,000以下。
就使多層結構體保持良好外觀之觀點,層(Y)中之聚合物(Fa)之含量,於以層(Y)之質量作為基準(100質量%)時,以85質量%以下為佳,以50質量%以下為較佳,以20質量%以下為更佳,以10質量 %以下為特佳。聚合物(Fa),可與層(Y)中之成份產生反應亦可、不產生反應者亦可。
層(Y)之厚度(多層結構體(W)具有2層以上之層(Y)時,各層(Y)厚度之合計),以0.05~4.0μm為佳,以0.1~2.0μm為較佳。使層(Y)薄化時,於印刷、層合等加工時,可將多層結構體之尺寸變化抑制至更低。又,因可增加多層結構體之柔軟性,其力學特性將可趨近基材本身之力學特性。多層結構體(W)具有2層以上之層(Y)時,就氣體阻隔性之觀點,每一層(Y)的厚度以0.05μm以上為佳。層(Y)之厚度,可使用形成層(Y)時所使用之後述塗覆液(S)之濃度或其塗佈方法予以控制。
層(Y)之厚度,可使用掃瞄型電子顯微鏡或透過型電子顯微鏡觀察多層結構體(W)之截面予以測定。
[多層結構體(W)之製造方法]
多層結構體(W)中所說明之事項,因可適用於多層結構體(W)之製造方法,故以下會有省略重複說明之部份。又,多層結構體(W)之製造方法中所說明之事項,亦適用於多層結構體(W)。
本發明之多層結構體(W)之製造方法,例如,將含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)與溶劑之塗覆液(S)(第1塗覆液)塗佈於基材(X)上,以 形成含有反應產物(D)前驅體之層(Y)之前驅體層的步驟(I),及,將層(Y)之前驅體層使用140℃以上溫度進行熱處理結果,而形成含有反應產物(D)之層(Y)之形成步驟(II)的製造方法等。又,前述製造方法中,步驟(I)所使用之塗覆液(S)中,可含有有機磷化合物(BO)亦可,步驟(I)中所使用之塗覆液(S)中不含有機磷化合物(BO)之情形,可包含將含有有機磷化合物(BO)之塗覆液(T)塗佈於步驟(II)所得之層(Y)表面之步驟(I’)。又,化合物(A)、無機磷化合物(BI)、有機磷化合物(BO),及該些之質量比之內容,係如上所述,於製造方法中將省略重複之說明。
[步驟(I)]
步驟(I)中,將含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)與溶劑之塗覆液(S)(第1塗覆液)塗佈於基材(X)上,而於基材(X)上形成含有反應產物(D)前驅體之層(Y)之前驅體層。塗覆液(S),可經由混合含鋁之化合物(A)、磷化合物(B)及溶劑而製得。層(Y)為含有鋁之蒸鍍層(Ac)或氧化鋁之蒸鍍層(Ad)之情形,該些之層可依上述一般蒸鍍法形成。以下,較佳之實施態樣將以使用金屬氧化物(Aa)、無機磷化合物(BI),及溶劑之態樣進行說明。
較佳之實施態樣中,塗覆液(S),為將金屬氧化物(Aa)與無機磷化合物(BI)與溶劑,於溶劑中混 合、進行反應而可製得。具體而言,例如,塗覆液(S),為將金屬氧化物(Aa)之分散液,與含有無機磷化合物(BI)之溶液進行混合之方法;於金屬氧化物(Aa)之分散液中添加、混合無機磷化合物(BI)之方法等而可製得。該些之混合時的溫度,以50℃以下為佳,以30℃以下為較佳,以20℃以下為更佳。塗覆液(S),可再含有其他之化合物(例如,聚合物(F)(較佳為不含聚乙烯醇系聚合物)),必要時,可含有由乙酸、鹽酸、硝酸、三氟乙酸,及三氯乙酸所成之群所選出之至少1種的氧化合物(Q)。
金屬氧化物(Aa)之分散液,例如,可依使用公知溶膠凝膠法之方法,例如,將化合物(E)、水,及必要時添加之酸觸媒或有機溶劑混合,使化合物(E)縮合或水解縮合而予製得。將化合物(E)縮合或水解縮合而製得金屬氧化物(Aa)之分散液時,必要時,可對所得分散液施以特定處理(於前述氧化合物(Q)之存在下之解膠等)等。所使用之溶劑並未有特別之限定,又以甲醇、乙醇、異丙醇等醇類;水;或該些之混合溶劑為佳。
含有無機磷化合物(BI)之溶液可將無機磷化合物(BI)溶解於溶劑之方式予以製作。溶劑,可配合無機磷化合物(BI)之種類作適當之選擇亦可,又以含有水者為佳。只要不會妨礙無機磷化合物(BI)之溶解時,溶劑亦可包含有機溶劑(例如,甲醇等醇類)。
塗覆液(S)之固形分濃度,就該塗覆液之保 存安定性及對基材(X)之塗佈性之觀點,以1~20質量%為佳,以2~15質量%為較佳,以3~10質量%為更佳。前述固形分濃度,例如,可將餾除塗覆液(S)之溶劑後所殘存之固形分之質量,除以供處理之塗覆液(S)之質量的方式而計算出。
塗覆液(S),於使用布氏(Brookfield)迴轉黏度計(SB型黏度計:轉子No.3、迴轉速度60rpm)所測定之黏度,於塗佈時之溫度中,以3,000mPa.s以下為佳,以2,500mPa.s以下為較佳,以2,000mPa.s以下為更佳。該黏度為3,000mPa.s以下時,可提高塗覆液(S)之平整性,而製得具有更優良外觀之多層結構體。又,塗覆液(S)之黏度,以50mPa.s以上為佳,以100mPa.s以上為較佳,以200mPa.s以上為更佳。
塗覆液(S)中,就可製得特定的反應產物(D)之平均粒徑之觀點,鋁原子與磷原子之莫耳比,以鋁原子:磷原子=1.01:1.00~1.50:1.00為佳,以1.05:1.00~1.45:1.00為較佳。鋁原子與磷原子之莫耳比,可對塗覆液(S)之乾固物之進行螢光X線分析而可算出。
塗覆液(S),可直接塗佈於基材(X)之至少一側之面上,或介由其他之層(J)而塗佈於基材(X)上亦可。又,塗佈塗覆液(S)之前,可使用公知之固定塗覆劑處理基材(X)之表面,或於基材(X)之表面塗佈公知之接著劑等,於基材(X)之表面形成接著層(G)者亦可。
塗佈塗覆液(S)之方法,並未有特別之限定,其可採用公知之方法。塗佈方法,例如,鑄模法、浸漬法、滾筒塗覆法、凹版塗佈法、網版印刷法、反向塗覆法、噴灑塗佈法、單面供膠塗佈(kiss coat)法、擠壓塗佈法、熔融條狀塗佈法、密封式刮刀(chamber doctor)併用塗佈法、淋幕塗佈法、條狀塗佈法等。
通常、步驟(I)中,經由去除塗覆液(S)中之溶劑的方式,形成層(Y)之前驅體層。去除溶劑之方法,並未有特別之限制,其可使用公知之乾燥方法。乾燥方法,例如,熱風乾燥法、熱滾筒接觸法、紅外線加熱法、微波加熱法等。乾燥後之溶劑含有率及反應產物(D)前驅體之平均粒徑於特定範圍時,為於所製得之多層結構體於溫濕試驗處理後,亦具有優良氣體阻隔性之重要因素。
乾燥處理後之層(Y)之前驅體層的溶劑含有率,為0.4wt%以下,就於更嚴苛溫濕試驗處理條件下,亦顯示出優良阻隔性能之觀點,以0.3wt%以下為佳。乾燥處理後之溶劑含有率大於前述範圍時,因於後續之熱處理步驟(II)中,反應產物(D)前驅體的粒子尺寸容易增大,故會造成所得之層(Y)中的反應產物(D)之平均粒徑增大,而無法得到充分阻隔性能之情形。溶劑含有率之下限並未有特別之限制,就一般製造費用之觀點,通常以0.01wt%以上為佳。溶劑含有率之測定方法,可利用後述實施例中,測定甲醇及水份之含有率之測定方法。
乾燥處理後之反應產物(D)前驅體的平均粒徑為未達5nm,就於更嚴苛之溫濕試驗處理條件下可顯示優良阻隔性能之觀點,以未達4nm為佳,以未達3nm為較佳。乾燥處理後之反應產物(D)前驅體的平均粒徑較前述範圍為更大時,會增大所得層(Y)中之反應產物(D)之平均粒徑,而會有無法得到充分阻隔性能之效果。反應產物(D)前驅體之平均粒徑的下限並未有特別之限定,例如,可為0.1nm亦可、1nm亦可。又,反應產物(D)前驅體之平均粒徑的測定方法,係如後述實施例所記載之內容。
又,層(Y)前驅體之紅外線吸收圖譜中,於1,080~1,130cm-1之範圍中之吸光度的極大值AR與850~950cm-1之範圍中之吸光度的極大值AP之比AR/AP以2.0以下為佳,以1.4以下為較佳。1,080~1,130cm-1之範圍中之吸光度的極大值AR係基於上述M-O-P之鍵結,850~950cm-1之範圍中之吸光度的極大值AP係基於M-O-M之鍵結。即前述AR/AP比,可作為表示含鋁之金屬氧化物(Aa)對反應產物(D)之反應率的指標。本發明中,於乾燥步驟後之層(Y)前驅體中,於將金屬氧化物(Aa)對反應產物(D)之反應抑制至特定量以下時,推測可有效地製得具有良好阻隔性能的多層結構體。因此,AR/AP比,較前述範圍為更大時,會造成所得多層結構體之阻隔性能不佳。
為滿足前述溶劑含有率及反應產物(D)前驅 體之平均粒徑之目的,塗佈塗覆液(S)之後的乾燥溫度,例如,以未達140℃為佳,以60℃以上、未達140℃為佳,以70℃以上、未達130℃為較佳,以80℃以上、未達120℃為更佳。乾燥時間,並未有特別之限定,例如,以1秒以上、未達1小時為佳,以5秒以上、未達15分鐘為較佳,以5秒以上、未達300秒為更佳。特別是乾燥溫度為100℃以上之情形(例如,100~140℃),乾燥時間以1秒以上、未達4分鐘為佳,以5秒以上、未達4分鐘為較佳,以5秒以上、未達3分鐘為更佳。乾燥溫度低於100℃之情形(例如,60~99℃),乾燥時間以3分以上、未達1小時為佳,以6分鐘以上、未達30分鐘為較佳,以8分鐘以上、未達25分鐘為更佳。
[步驟(II)]
步驟(II)中,為將步驟(I)所形成之層(Y)之前驅體層,於140℃以上之溫度進行熱處理而形成層(Y)。本發明中,具有上述特定之溶劑含有率及平均粒徑的層(Y)前驅體,對於140℃以上之溫度進行熱處理而可得到更優良阻隔性能之目的為極重要者。步驟(II)之熱處理溫度,以較步驟(I)之乾燥溫度為更高者為佳。
步驟(II)中,為進行生成反應產物(D)之反應。為使該反應得以充分進行,熱處理之溫度為140℃以上,又以170℃以上為佳,以180℃以上為較佳,以 190℃以上為更佳。熱處理溫度過低時,因至得到充分反應率之時間過長,而為造成生產性降低之原因。熱處理之溫度,依基材(X)之種類等而有所相異,故並未有特別之限定,一般亦可為270℃以下。例如,將聚醯胺系樹脂所形成之熱塑性樹脂薄膜作為基材(X)使用之情形,熱處理之溫度以270℃以下為佳。又,將聚酯系樹脂所形成之熱塑性樹脂薄膜作為基材(X)使用之情形,熱處理之溫度以240℃以下為佳。熱處理,可於大氣氛圍下、於氮氛圍下,於氬氛圍下等予以實施。熱處理時間,以1秒鐘~1小時為佳,以1秒鐘~15分鐘為較佳,以5~300秒鐘為更佳。
熱處理,為滿足前述溶劑含有率及反應產物(D)前驅體之平均粒徑等目的,處理溫度之變化以進行2階段以上者為佳。即,步驟(II),以含有第1熱處理步驟(II-1)與第2熱處理步驟(II-2)為佳。熱處理於進行2階段以上之情形,第2階段之熱處理(以下,亦稱為第2熱處理)之溫度,以較第1階段之熱處理(以下,亦稱為第1熱處理)之溫度為更高者為佳,以較第1熱處理之溫度高於15℃以上者為較佳,以高於25℃以上者為更佳,以高於35℃以上者為特佳。
又,步驟(II)之熱處理溫度(於2階段以上之熱處理情形,為第1熱處理溫度),就得到具有良好特性之多層結構體之觀點,以較步驟(I)之乾燥溫度高出30℃以上者為佳,以高出50℃以上者為較佳,以高出55 ℃以上者為更佳,以高出60℃以上者為特佳。
步驟(II)之熱處理於進行2階段以上之情形,第2熱處理之溫度為較第1熱處理之溫度為更高,以第1熱處理之溫度為140℃以上、未達200℃,且第2熱處理之溫度為180℃以上、270℃以下為佳,以第2熱處理之溫度較第1熱處理之溫度高出15℃以上、第1熱處理之溫度為140℃以上、未達200℃,且第2熱處理之溫度為180℃以上、270℃以下為較佳,以第2熱處理之溫度較第1熱處理之溫度高出25℃以上、第1熱處理之溫度為140℃以上、未達200℃,且第2熱處理之溫度為180℃以上、270℃以下為更佳。特別是各熱處理溫度為200℃以上之情形,各熱處理時間,以0.1秒鐘~10分鐘為佳,以0.5秒鐘~15分鐘為較佳,以1秒鐘~3分鐘為更佳。各熱處理溫度低於200℃之情形,各熱處理時間,以1秒鐘~15分鐘為佳,以5秒鐘~10分鐘為較佳,以10秒鐘~5分鐘為更佳。
[步驟(I’)]
前述製造方法中,使用有機磷化合物(BO)之情形,步驟(I’)中,可將有機磷化合物(BO)及溶劑混合而得之塗覆液(T)(第2塗覆液)塗佈於步驟(II)所得之層(Y)上亦可。步驟(I’)以將有機磷化合物(BO)及溶劑混合而得之塗覆液(T)(第2塗覆液),塗佈於步驟(II)之第1熱處理步驟(II-1)後之層(Y) 上之後,供應於隨後之步驟(II)之第2熱處理步驟(II-2)為佳。
塗覆液(T)所使用之溶劑,可配合有機磷化合物(BO)之種類作適當之選擇即可,又以甲醇、乙醇、異丙醇等醇類;水;或該些之混合溶劑為佳。只要不妨礙有機磷化合物(BO)之溶解,溶劑,可包含四氫呋喃、二噁烷、三噁烷、二甲氧基乙烷等醚;丙酮、甲基乙基酮等酮;乙二醇、丙二醇等乙二醇;甲基溶纖劑(cellosolve)、乙基溶纖劑(cellosolve)、n-丁基溶纖劑(cellosolve)等乙二醇衍生物;丙三醇;乙腈;二甲基甲醯胺等醯胺;二甲基亞碸;環丁碸等。
塗覆液(T)中之固形分的濃度,就溶液之保存安定性或塗佈性之觀點,以0.01~60質量%為佳,以0.1~50質量%為較佳,以0.2~40質量%為更佳。固形分濃度,可依與有關塗覆液(S)之記載方法為相同之方法求得。又,只要為可達成本發明之效果之範圍,塗覆液(T),可含有上述層(Y)所含之其他成份(例如,聚合物(F))。
與塗佈塗覆液(S)之相同般,塗佈塗覆液(T)之方法並未有特別之限定,而可採用公知之方法。於塗佈塗覆液(T)之後,將溶劑去除。去除塗覆液(T)之溶劑的方法並未有特別之限定,其可使用公知之乾燥方法。乾燥方法,例如,熱風乾燥法、熱滾筒接觸法、紅外線加熱法、微波加熱法等。乾燥溫度,以基材(X)開始 流動之溫度以下為佳。塗覆液(T)之塗佈後的乾燥溫度,例如,可為90~240℃左右亦可,又以100~200℃為佳。
步驟(II)為使用與步驟(I)連續,或可階段性變更加熱溫度之同一加熱設備。此外,步驟(II)亦可早於步驟(I’)之前進行。
本發明之多層結構體(W)之製造方法的較佳實施態樣之一為,於步驟(I)進行塗佈塗覆液(S)之後,進行乾燥處理而形成層(Y)之前驅體層,再進行步驟(II)之熱處理。此時,熱處理之溫度以較乾燥處理之溫度高出30℃以上者為佳,以高出50℃以上者為較佳。
前述製造方法包含步驟(I’)之情形,本發明之多層結構體(W)之製造方法中之其他較佳實施態樣之一為,於塗佈步驟(I)之塗覆液(S)、於進行乾燥處理而形成層(Y)之前驅體層後,進行步驟(II)之第1熱處理步驟(II-1)。隨後塗佈步驟(I’)之塗覆液(T),進行乾燥處理之後,再進行步驟(II)之第2熱處理步驟(II-2)。此時,第1熱處理之溫度以較步驟(I)之乾燥處理之溫度高出30℃以上者為佳,以高出50℃以上者為較佳。又,第2熱處理之溫度以較第1熱處理之溫度為更高者為佳。
本發明之多層結構體(W)中,層(Y)與基材(X)可以直接接觸方式層合者亦可、層(Y)介由其他構件(例如,接著層(G)、其他之層(J))而層合於 基材(X)者亦可。
[擠壓塗覆層合]
多層結構體(W),例如,於基材(X)上直接或介由接著層(G)層合於層(Y)之後,再與其他之層(J)以直接或介由接著層(G),經由擠壓塗覆層合法而形成之情形,可再具有經由擠壓塗覆層合所形成之層。本發明所可使用之擠壓塗覆層合法並未有特別之限定,亦可使用公知之方法。典型之擠壓塗覆層合法,為將溶融之熱塑性樹脂送入T模中,將由T模之扁平槽縫取出之熱塑性樹脂冷卻處理後,即可製得層合薄膜。
擠壓塗覆層合法,例如,單獨層合法、三明治層合法、串聯(tandem)層合法等。使用含有本發明之多層結構體(W)的層合物時,於擠壓塗覆層合後亦可維持高阻隔性能,且可降低光透過性之劣化。
[接著層(G)]
多層結構體(W)中,具有使用接著層(G),而可提高基材(X)與層(Y)之接著性的情形。接著層(G),可由接著性樹脂所構成者亦可。接著性樹脂所構成之接著層(G),可以使用公知之固定塗覆劑處理基材(X)表面之方式,或於基材(X)表面塗佈公知接著劑之方式予以形成。該接著劑,以由聚異氰酸酯成份與聚醇成份混合、反應之2液反應型聚胺基甲酸酯系接著劑為 佳。又,固定塗覆劑或接著劑中,經由添加公知之矽烷耦合劑等少量添加劑之方式,會有使接著性再提高之情形。矽烷耦合劑,例如,具有異氰酸酯基、環氧基、胺基、脲基、氫硫基等反應性基之矽烷耦合劑等,但並不僅限定於該些內容。藉由基材(X)與層(Y)介由接著層(G)強力接著之結果,於對多層結構體(W)進行印刷或層合等加工之際,可有效地抑制氣體阻隔性或外觀之惡化。接著層(G)之厚度以0.01~10.0μm為佳,以0.03~5.0μm為較佳。
[其他之層(J)]
多層結構體(W),就提高各種特性(例如,熱密封性、阻隔性、力學物性)之觀點,可含有其他之層(J)。該些多層結構體(W),例如,於基材(X)上直接或介由接著層(G)層合於層(Y)之後,再與其他之層(J)以直接或介由接著層(G)接著或形成之方式而可製得。其他之層(J),例如,油墨層;聚烯烴層、乙烯-乙烯醇共聚物樹脂層等熱塑性樹脂層等,但並不僅限定於該內容。
多層結構體(W),可含有為印刷商品名或圖樣等所使用的油墨層。該些多層結構體(W),例如,於基材(X)上直接或介由接著層(G)層合於層(Y)之後,再直接形成該油墨層之方式予以製得。油墨層,例如,將溶劑中分散有含有顏料(例如,二氧化鈦)之聚胺 基甲酸酯樹脂的液體乾燥而得之被膜等,亦可為將不含顏料之聚胺基甲酸酯樹脂或其他樹脂作為主劑之油墨或電子電路配線形成用光阻乾燥而得之被膜。對層(Y)塗佈油墨層之方法,除凹版印刷法以外,又例如刮棒塗佈法、旋轉塗佈法、擠壓式塗佈法等各種塗佈方法。油墨層之厚度以0.5~10.0μm為佳,以1.0~4.0μm為較佳。
多層結構體(W)中,於層(Y)中含有聚合物(Fa)之情形,因具有與接著層(G)或其他之層(J)(例如,油墨層)具有高度親和性之由醚鍵結、羰基、羥基,及羧基所成之群所選出之至少1種的官能基,故可提高層(Y)與其他之層(J)之密著性。因此,溫濕試驗處理後亦可維持層間接著力,而可抑制剝離等外觀不良之情形。
本發明之多層結構體之最表面層設定為聚烯烴層時,可賦予多層結構體熱密封性、提高多層結構體之力學特性等。就提高熱密封性、力學特性等觀點,聚烯烴以聚丙烯或聚乙烯為佳。又,就提高多層結構體之力學特性之目的,以層合由聚酯所形成之薄膜、聚醯胺所形成之薄膜,及含羥基之聚合物所形成之薄膜所成群所選出之至少1個薄膜者為佳。就提高力學特性之觀點,聚酯以聚對苯二甲酸乙二酯為佳,聚醯胺以尼龍-6為佳,含羥基之聚合物以乙烯-乙烯醇共聚物為佳。又,各層之間,於必要時,可設置固定塗覆層或接著劑所形成之層。
[多層結構體(W)之構成]
多層結構體(W)之構成的具體例係如以下所示。多層結構體(W),亦可具有基材(X)、層(Y)以外的其他構件(例如,接著層(G)、其他之層(J)),但於以下之具體例中,則省略其他構件之記載。又,以下具體例亦可進行複數層之層合或組合。
(1)層(Y)/聚酯層、(2)層(Y)/聚酯層/層(Y)、(3)層(Y)/聚醯胺層、(4)層(Y)/聚醯胺層/層(Y)、(5)層(Y)/聚烯烴層、(6)層(Y)/聚烯烴層/層(Y)、(7)層(Y)/含羥基之聚合物層、(8)層(Y)/含羥基之聚合物層/層(Y)、(9)層(Y)/無機蒸鍍層/聚酯層、(10)層(Y)/無機蒸鍍層/聚醯胺層、(11)層(Y)/無機蒸鍍層/聚烯烴層、(12)層(Y)/無機蒸鍍層/含羥基之聚合物層
本發明之作為電子裝置之保護薄片使用的多層結構體(W)及電子裝置,就應用於顯示器、太陽電池等之觀點,其全光線透過率以86.5%以上者為佳,以90.0%以上者為較佳。又,多層結構體(W)及電子裝置,其霧值以3.0以下者為佳。光線透過率及霧值之測定方法及測定條件,係如後述實施例所記載之內容。
本發明之多層結構體(W)及保護薄片,於溫濕試驗處理前及溫濕試驗處理後,於20℃、85% RH之條件下的氧透過度為0.7mL/(m2.day.atm)以下,又以0.5mL/(m2.day.atm)以下為佳,以0.3mL/(m2.day.atm)以下為較佳,以0.1mL/(m2.day.atm)以下為更佳。使用氧透過度較低之多層結構體(W)及保護薄片時,於實際使用時可提供一種可抑制量子點螢光體之量子效率降低,且於大氣下長期使用時,亦可維持高性能保持率之含有量子點螢光體之電子裝置。溫濕試驗處理之條件、氧透過度之測定方法及測定條件,係如後述實施例所記載之內容。
本發明之多層結構體(W)及保護薄片,於溫濕試驗前及溫濕試驗後中,於40℃、90% RH之條件下的透濕度為1.0g/(m2.day)以下,又以0.5g/(m2.day)以下為佳,以0.3g/(m2.day)以下為較佳,以0.2g/(m2.day)以下為更佳。使用透濕度較低之多層結構體(W)及保護薄片時,於實際使用時,可提供一種可抑制量子點螢光體之量子效率降低,且於大氣下長期使用時,亦具有高度性能保持率之含有量子點螢光體之電子裝置。溫濕試驗之條件、透濕度之測定方法及測定條件,係如後述實施例所記載之內容。
[實施例]
以下,將列舉實施例對本發明作更具體之說 明,但本發明並不受該些實施例之任何限制,於本發明之技術思想內,該領域中具有通常知識之人士皆可進行各種之改變。以下之實施例及比較例中所進行之分析及評估,係依以下方式進行。
(1)紅外線吸收圖譜之測定
使用傅力葉轉換紅外線分光光度計,依衰減全反射法予以測定。測定條件係如以下所示。
裝置:PerkinElmer股份有限公司製Spectrum One
測定模式:衰減全反射法
測定區域:800~1,400cm-1
(2)各層之厚度測定
使用聚焦離子束(FIB)切削多層結構體,製得截面觀察用之切片。所製得之切片使用碳膠帶固定於試料台上,以加速電壓30kV進行30秒鐘之鉑離子濺鍍。使用電場發射穿透型電子顯微鏡觀察多層結構體之截面,並算出各層之厚度。測定條件係如以下所示。
裝置:日本電子股份有限公司製JEM-2100F
加速電壓:200kV
倍率:250,000倍
(3)平均粒徑之測定
使用超高分解能電場釋出型掃瞄電子顯微鏡進行測 定,首先攝得反應產物(D)之粒子的照片,使用畫像解析式粒度分佈測定軟體(MOUNTECH股份有限公司製Mac-View Ver.4)算出該照片之單位視野內所觀察之粒子(100個以上)的平均粒徑。此時,粒子之粒徑為,依粒子之最長長度與最短長度的算術平均值所求得者,由粒子之數目與其粒徑,算出其之平均次一次粒徑。測定條件係如以下所示。
裝置:日立高科技股份有限公司製SU8010
加速電壓:0.5kV
倍率:100,000倍
(4)甲醇含有率之測定
由塗佈塗覆液(S-1)、乾燥後之多層結構體切取短冊狀,經測定頂空(Headspace)GC-MS結果,僅檢測出水份,而未檢測出甲醇(檢測下限5ppm)。測定條件係如以下所示。
裝置:賽默飛世爾科技(Thermo Fisher Scientific)股份有限公司製COMBI PAL PolarisQ TraceGC
頂空(Headspace)溫度:100℃
管柱溫度:於40℃下保持5分鐘之後,以5℃/分鐘升溫至140℃為止,並保持10分鐘
載體氣體:氦
載體氣體流量:1.0mL/分鐘
(5)水份含有率之測定
由塗佈塗覆液(S-1)、乾燥後之多層結構體切取短冊狀,使用卡耳-費雪(Karl Fischer)水份率計測定含水率。依相同方法測定經相同加熱條件(溫度、時間)處理後之基材的水份含有率,經由加減計算求得層(Y)前驅體之水份含有率。測定條件係如以下所示。
裝置:三菱化成股份有限公司製CA-06型
溫度:100℃
載體氣體:氮
載體氣體流量:0.2L/分鐘
滴定法:電量滴定法
(6)氧透過度之測定
於氧透過量測定裝置上,以基材之層面向載體氣體側之方式裝設樣品,並以等壓法測定氧透過度。測定條件係如以下所示。
裝置:現代控制公司製MOCON OX-TRAN2/20
溫度:20℃
氧供應側之濕度:85% RH
載體氣體側之濕度:85% RH
氧壓:1.0atm
載體氣體壓力:1.0atm
(7)透濕度之測定
於水蒸氣透過量測定裝置上,以基材之層面向載體氣體側之方式裝設樣品,並使用等壓法測定透濕度(水蒸氣透過度)。測定條件係如以下所示。
裝置:現代控制公司製MOCON PERMATRAN W3/33
溫度:40℃
水蒸氣供應側之濕度:90% RH
載體氣體側之濕度:0% RH
(8)全光線透過率及霧值之測定
全光線透過率及霧值之測定,為使用霧值檢測計進行測定。
裝置:村上色彩技術研究所公司製HR-100
條件:依ISO13468-1為基準
<塗覆液(S-1)之製造例>
將蒸餾水230質量份於攪拌中升溫至70℃。將三異丙氧基鋁88質量份以1小時時間滴入該蒸餾水中,使液溫緩緩上升至95℃為止,將所產生之異丙醇餾出以進行水解縮合。於所得液體中,添加60質量%之硝酸水溶液4.0質量份,於95℃下攪拌3小時使水解縮合物之粒子凝聚物解膠。隨後,將該液體濃縮至固形分濃度以氧化鋁換算為10質量%為止,而製得溶液。對依此方式所得之溶液22.50質量份,加入蒸餾水54.29質量份及甲醇18.80質量份,將其攪拌至均勻而製得分散液。隨後,將液溫維 持於15℃狀態,於持續攪拌分散液中以滴入方式加入85質量%之磷酸水溶液4.41質量份,於15℃下持續攪拌至黏度達1,500mPa.s為止,而得目的之塗覆液(S-1)。該塗覆液(S-1)中,鋁原子與磷原子之莫耳比為,鋁原子:磷原子=1.15:1.00。
<有機磷化合物(BO-1)之合成例>
於氮氛圍下,使乙烯膦酸10g及2,2’-偶氮雙(2-甲脒基丙烷)2鹽酸鹽0.025g溶解於5g水中,於80℃下攪拌3小時。冷卻後,於聚合溶液中加入水15g進行稀釋,使用纖維素膜之Spectrum Laboratories公司製之「Spectra/Por」(登記商標)進行過濾。餾除濾液中之水份之後,於50℃下進行24小時真空乾燥結果,得聚合物(BO-1)。聚合物(BO-1)為聚(乙烯膦酸)。經GPC分析結果,該聚合物之數平均分子量以聚乙二醇換算為10,000。
<塗覆液(T-1)之製造例>
前述合成例所得之有機磷化合物(BO-1)溶解於水與甲醇之混合溶劑(質量比為,水:甲醇=7:3),得固形分濃度為1質量%之塗覆液(T-1)。
<塗覆液(T-2)之製造例>
準備含有前述合成例所得之有機磷化合物(BO-1)91 質量%、聚合物(F)之重量平均分子量100,000之聚乙烯醇(KURARAY股份有限公司製PVA124)9質量%之混合物。將此混合物溶解於水與甲醇之混合溶劑(質量比為水:甲醇=7:3),得固形分濃度為1質量%之塗覆液(T-2)。
<塗覆液(T-3)之製造例>
準備含有前述合成例所得之有機磷化合物(BO-1)91質量%、聚合物(F)之重量平均分子量60,000之聚環氧乙烷(明成化學工業股份有限公司製「ALKOX(登記商標)L-6」)9質量%之混合物。將此混合物溶解於水與甲醇之混合溶劑(質量比為水:甲醇=7:3),得固形分濃度為1質量%之塗覆液(T-3)。
<實施例1-1>
首先,準備作為基材(X)之使用延伸聚對苯二甲酸乙二酯薄膜之東麗股份有限公司製的「LUMIRROR(登記商標)P60」(厚度12μm)(以下,亦簡稱為「X-1」)。使用棒狀塗佈機,以乾燥後之厚度達0.30μm之方式將塗覆液(S-1)塗佈於該基材上。塗佈後之薄膜,經由於80℃下乾燥10分鐘後,於基材上形成層(Y-1)之前驅體。依此方式,製得具有基材(X-1)/層(Y-1)前驅體之構造的結構體。依前述方法測定所得結構體之層(Y)前驅體之紅外線吸收圖譜、反應產物(D)前驅體 之平均粒徑,及溶劑(甲醇及水份之合計量)含有率。隨後,於180℃、3分鐘熱處理後,進行220℃、10秒鐘熱處理結果,形成層(Y-1)。依此方式,製得具有基材(X-1)/層(Y-1)之構造的多層結構體(W1-1)。
層(Y-1)前驅體中之反應產物(D)前驅體之平均粒徑、溶劑含有率及AR/AP,及層(Y-1)中之反應產物(D)之平均粒徑係如表1所示。又,多層結構體(W1-1)之層(Y-1)前驅體之SEM照片係如圖8所示,層(Y-1)之SEM照片如圖9所示,兩者之紅外線吸收圖譜之測定結果如圖10所示。
於所製得之多層結構體(W1-1)上形成接著層,再於該接著層上層合丙烯酸樹脂薄膜(厚度50μm、住友化學股份有限公司製之「Technolloy」(登記商標))結果,製得層合物。隨後,於該層合物之多層結構體(W1-1)上形成接著層之後,再與聚對苯二甲酸乙二酯薄膜層合。如此,即可製得具有聚對苯二甲酸乙二酯薄膜/接著層/基材(X-1)/層(Y-1)/接著層/丙烯酸樹脂薄膜之構成的保護薄片(1-1)。將前述2個接著層分別以2液型接著劑於乾燥後之厚度達3μm之方式塗佈於其上,經乾燥後而形成。2液型接著劑為使用三井化學股份有限公司製之「TAKALAKE」(登記商標)之「A-1102」與三井化學股份有限公司製之「TAKANATE」(登記商標)之「A-3070」所形成之2液反應型聚胺基甲酸酯系接著劑。聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中,為使用可提高與乙烯-乙酸 乙烯酯共聚物之接著性的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜之東洋紡股份有限公司製之「SHINEBEAN」(登記商標)之「Q1A15」(厚度50μm)。對所得保護薄片(1-1)測定氧透過度、透濕度、全光線透過率及霧值。其結果係如表1所示。
隨後,保護薄片(1-1)之耐久性試驗為,使用恆溫恆濕試驗機,於大氣壓下、85℃、85% RH之氛圍下,進行1,000時間保管保護薄片之試驗(溫濕試驗)。對試驗後之保護薄片(1-1)測定氧透過度及透濕度結果,係如表1所示。
<實施例1-2>
除將塗覆液(S-1)之塗佈後的乾燥條件由80℃、10分鐘變更為120℃、3分鐘以外,其他皆依與製造實施例1-1之多層結構體(W1-1)之相同方法,製得具有基材(X-1)/層(Y-2)之構造的多層結構體(W2-1)。又,除將多層結構體(W1-1)變更為多層結構體(W2-1)以外,其他皆依與製造實施例1-1之保護薄片(1-1)之相同方法,製得保護薄片(2-1)。
<實施例1-3>
除將塗覆液(S-1)之塗佈後的乾燥條件由80℃、10分鐘變更為120℃、1分鐘,及將乾燥後的層(Y)之厚度由0.30μm變更為0.45μm以外,其他皆依與製造實施例 1-1之多層結構體(W1-1)之相同方法,製得具有基材(X-1)/層(Y-3)之構造的多層結構體(W3-1)。又,除將多層結構體(W1-1)變更為多層結構體(W3-1)以外,其他皆依與製造實施例1-1之保護薄片(1-1)之相同方法,製得保護薄片(3-1)。
<實施例1-4>
除將於180℃、3分鐘之熱處理後,使用棒狀塗佈機,以無機磷化合物(BI)之質量WBI與有機磷化合物(BO)的質量WBO之比WBO/WBI=1.10/98.90之塗覆液(T-1)塗佈,於110℃下進行3分鐘乾燥,隨後,於220℃下進行1分鐘熱處理以外,其他皆依與製造實施例1-1之多層結構體(W1-1)之相同方法,製得具有基材(X-1)/層(Y-4)之構造的多層結構體(W4-1)。又,除將多層結構體(W1-1)變更為多層結構體(W4-1)以外,其他皆依與製造實施例1-1之保護薄片(1-1)之相同方法,製得保護薄片(4-1)。
<實施例1-5及1-6>
除將塗覆液(T-1)變更為塗覆液(T-2)及(T-3)以外,其他皆依與製造實施例1-4之多層結構體(W4-1)之相同方法,製得多層結構體(W5-1)及(W6-1)。又,除將多層結構體(W1-1)變更為多層結構體(W5-1)及(W6-1)以外,其他皆依與製造實施例1-1之保護 薄片(1-1)之相同方法,製得保護薄片(5-1)及(6-1)。
<比較例1-1>
除將塗覆液(S-1)之塗佈後的乾燥條件由80℃、10分鐘變更為160℃、1分鐘以外,其他皆依與製造實施例1-1之多層結構體(W1-1)之相同方法,製得具有基材(X-1)/層(CY-1)之構造的多層結構體(CW1-1)。又,除將多層結構體(W1-1)變更為多層結構體(CW1-1)以外,其他皆依與實施例1-1製造保護薄片(1-1)之相同方法,製得保護薄片(C1-1)。
<比較例1-2>
除將塗覆液(S-1)之塗佈後的乾燥條件由80℃、10分鐘變更為80℃、1分鐘以外,其他皆依與製造實施例1-1之多層結構體(W1-1)之相同方法,製得具有基材(X-1)/層(CY-2)之構造的多層結構體(CW2-1)。又,除將多層結構體(W1-1)變更為多層結構體(CW2-1)以外,其他皆依與製造實施例1-1之保護薄片(1-1)之相同方法,製得保護薄片(C2-1)。
多層結構體(W2-1)~(W6-1)及(CW1-1)~(CW2-1)及保護薄片(2-1)~(6-1)及(C1-1)~(C2-1),為依與實施例1-1為相同之方法,進行各項目之測定。結果係如表1所示。
Figure 104143618-A0202-12-0075-3
以下之實施例及比較例中,量子效率及分光輻射能量為使用大塚電子製量子效率測定裝置QE-1000進行測定。又,前述分光輻射能量為,本實施例所使用之量子點螢光體之螢光波長中之輻射能量。
[含有量子點螢光體之電子裝置] <實施例2-1>
於50mL玻璃製螺旋瓶中,於氬氣氣體氛圍下,加入環烯烴聚合物(日本ZEON股份有限公司製、ZEONEX(登記商標)480R;含構造式[Q-1]之非晶質樹脂)5g,與真空凍結脫氣後保存於氬氣氣體氛圍下之脫水甲苯(和光純藥工業股份有限公司製)5g,於室溫下使用滾筒式滾筒式攪拌機進行攪拌使其溶解,得樹脂溶液(r1)。
於所得之樹脂溶液(r1)中,於氬氣氣體氛圍下加入製作為82mg/mL之量子點螢光體之甲苯分散液3.05g。其中之量子點螢光體之分子構造為使用,具有芯體.殼體構造,芯體為InP、殼體為ZnS之使用肉荳蔻酸作為封頂劑使用之奈米粒子,且芯體之直徑為2.1nm者。隨後使用THINKY股份有限公司製自轉.公轉式攪拌裝置ARV310-LED進行充分混練,製得量子點螢光體對環烯烴聚合物為含有5質量%之分散液(含有量子點螢光體之組成物)。將該分散液注入放置於聚甲基戊烯製玻璃皿上之矽氧烷環(外徑55mm×內徑50mm×厚1mm)之內側。於該狀態、氬氣氣體氛圍下,進行風乾,製得板狀之成型體 後,於流通氮氣之惰性烘箱中,於40℃之溫度下進行5小時乾燥,將溶劑完全去除,得量子點螢光體分散樹脂成形體。
其次,為於大氣中保護量子點螢光體,使用接著性樹脂於前述量子點螢光體分散樹脂成形體之表面上貼合實施例1-1之保護薄片(1-1),而形成氣體阻隔層,製得含有量子點螢光體之構造物(u1)。氣體阻隔層之厚度為12.5μm。該含有量子點螢光體之構造物(u1)之量子效率經使用大塚電子(股)製量子效率測定裝置QE-1000測定結果,為74%。由該數值得知,其結果並未較對原來作為量子點螢光體甲苯分散液進行同樣測定之情形所得之量子效率80%為遜色。
又,將含有量子點螢光體之構造物(u1)配置於22mW、450nm之藍色LED裝置上,使其於大氣下進行連續2,000小時之發光。相對於LED發光初期中之量子點螢光體之分光輻射能量為0.42(mW/nm),經過2,000小時後之分光輻射能量為0.41(mW/nm)。因此得知,經過2,000小時後之分光輻射能量相對於初期之值,仍保持97.6%之高值。
<實施例2-2>
將實施例2-1所得之量子點螢光體分散樹脂成形體,使用加熱至180℃之加壓機,以20MPa之加壓壓力進行加工,得具有100μm之厚度的含有量子點螢光體之樹脂薄 膜。
其次,為於大氣中保護量子點螢光體,而使用接著性樹脂於前述含有量子點螢光體之樹脂薄膜之表面上貼合實施例1-1之保護薄片(1-1),形成氣體阻隔層,而製得含有量子點螢光體之構造物(u2)。該氣體阻隔層之厚度為12.5μm。
前述構造物(u2),依與實施例2-1相同方法,測定其量子效率、發光初期之分光輻射能量,及經過2,000小時後之分光輻射能量。其結果係如表2所示。量子效率為76%之良好效果,得知經過2,000小時間後之分光輻射能量,相對於初期之值仍保持97.4%之高值。
<比較例2>
為由大氣中保護量子點螢光體,除於前述量子點螢光體分散樹脂成形體之表面使用比較例1-1之保護薄片(C1-1)以外,其他皆依與實施例2-1相同方法製得含有量子點螢光體之構造物(u3)。該含有量子點螢光體之構造物(u3)之量子效率為使用大塚電子(股)製量子效率測定裝置QE-1000進行測定結果為76%。由該數值得知,其並未較對原來作為量子點螢光體甲苯分散液進行同樣測定之情形所得之量子效率82%為遜色。
又,將含有量子點螢光體之構造物(u3)配置於22mW、450nm之藍色LED裝置上,於大氣下進行2,000小時連續發光。經測定發光初期之分光輻射能量, 及經過2,000小時後之分光輻射能量結果,係如表2所示。經過2,000小時後之分光輻射能量,相對於初期之數值為減少至78.5%。
<比較例3>
為由大氣中保護量子點螢光體,除於前述量子點螢光體分散樹脂成形體之表面使用EVOH薄膜(日本合成製、SONRNOL D2908經共擠壓法而製得之厚度15μm之薄膜、氧透過度0.5mL/(m2.day)、透濕度130g/m2.24hrs)以外,其他皆依與實施例2-1之相同方法製得含有量子點螢光體之構造物(u4)。該含有量子點螢光體之構造物(u4)之量子效率為使用大塚電子(股)製量子效率測定裝置QE-1000進行測定結果為76%。由該數值得知,其並未較對原來作為量子點螢光體甲苯分散液進行同樣測定之情形所得之量子效率82%為遜色。
又,將含有量子點螢光體之構造物(u4)配置於22mW、450nm之藍色LED裝置上,於大氣下進行2,000小時連續發光。發光初期之分光輻射能量,及經過2,000小時後之分光輻射能量之測定結果,係如表2所示。經過2,000小時後之分光輻射能量,相對於初期之數值為減少至71.4%。
Figure 104143618-A0202-12-0080-4
[產業上之利用性]
依本發明之內容,可製得一種使用於溫濕試驗前後皆具有優良氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性,且亦具有優良光學特性的保護薄片之含有量子點螢光體之電子裝置。因此,依本發明之內容,可製得一種除製造階段及流通階段以外,即使經過長期間且多階段之使用下,亦可維持高特性之電子裝置。此外,依本發明之內容,可提供一種可抑制量子效率之降低,且於大氣下長期使用(例如,2,000小時連續發光)之情形,亦具有高性能保持率之含有量子點螢光體之電子裝置。

Claims (15)

  1. 一種電子裝置,其為含有量子點螢光體之電子裝置,其特徵為,前述電子裝置為具備保護薄片,前述保護薄片為含有含基材(X)與層合於前述基材(X)之層(Y)的多層結構體(W),前述層(Y)為含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D),前述反應產物(D)之平均粒徑為5~50nm之範圍內。
  2. 如請求項1之電子裝置,其中,前述保護薄片為配置於含有量子點螢光體之層的單側或兩側。
  3. 如請求項1或2之電子裝置,其中,前述磷化合物(B)為無機磷化合物(BI)。
  4. 如請求項1或2中任一項之電子裝置,其中,前述含鋁之化合物(A)為含鋁之金屬氧化物(Aa)。
  5. 如請求項1或2中任一項之電子裝置,其中,前述反應產物(D)之平均粒徑為20~40nm之範圍內。
  6. 如請求項1或2中任一項之電子裝置,其於40℃、90% RH之條件下的透濕度為1.0g/(m2‧day)以下。
  7. 如請求項1或2中任一項之電子裝置,其中,前述基材(X)為含有熱塑性樹脂薄膜。
  8. 如請求項1或2中任一項之電子裝置,其中,前述層(Y)為包含,含有由羰基、羥基、羧基、羧酸酐基, 及羧基之鹽所成群所選出之至少1種的官能基的聚合物(F)。
  9. 如請求項1或2中任一項之電子裝置,其中,前述多層結構體(W)中,尚含有鄰接前述層(Y)之方式配置的層(Z),前述層(Z)為包含,具有含有磷原子之官能基之聚合物(BOa)。
  10. 如請求項9之電子裝置,其中,前述層(Z)之聚合物(BOa)為聚(乙烯膦酸)或聚(2-膦醯氧乙基甲基丙烯酸酯)。
  11. 一種請求項1之含有量子點螢光體之電子裝置之製造方法,其中,該電子裝置為具備保護薄片,前述保護薄片為含有含基材(X),與層合於前述基材(X)之層(Y)的多層結構體(W),前述層(Y)為含有含鋁之化合物(A)與磷化合物(B)之反應產物(D),其包含,將含有含鋁之化合物(A)、磷化合物(B),及溶劑之塗覆液(S)塗佈於前述基材(X)上,形成含有反應產物(D)前驅體之層(Y)前驅體之步驟(I),與使前述層(Y)前驅體於140℃以上之溫度進行熱處理,而形成前述層(Y)之步驟(II),前述步驟(I)中,層(Y)之前驅體層的溶劑含有率為0.4wt%以下,且,反應產物(D)前驅體之平均粒徑為未達5nm。
  12. 如請求項11之製造方法,其中,前述磷化合物(B)為無機磷化合物(BI)。
  13. 如請求項11或12之製造方法,其中,前述含鋁之化合物(A)為含鋁之金屬氧化物(Aa)。
  14. 如請求項11或12中任一項之製造方法,其中,前述步驟(I)中,具有將塗覆液(S)塗佈於前述基材(X)上之後,去除前述塗覆液(S)中之溶劑的乾燥步驟,前述乾燥步驟中之乾燥溫度為未達140℃。
  15. 如請求項11或12中任一項之製造方法,其中,前述層(Y)前驅體之紅外線吸收圖譜中,1,080~1,130cm-1之範圍中之吸光度的極大值AR與850~950cm-1之範圍中之吸光度的極大值AP之比AR/AP為2.0以下。
TW104143618A 2014-12-24 2015-12-24 電子裝置及其製造方法 TWI687322B (zh)

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