TWI787549B - 化合物、色彩轉換組成物與包括其的色彩轉換膜、包括其的背光單元、包括其的顯示裝置以及製造色彩轉換膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本說明書是有關於一種硼原子的結構開放度為0.5或小於 0.5的化合物、一種色彩轉換組成物與一種包括其的色彩轉換膜、一種包括其的背光單元、一種包括其的顯示裝置以及一種製造色彩轉換膜的方法。

Description

化合物、色彩轉換組成物與包括其的色彩轉換 膜、包括其的背光單元、包括其的顯示裝置以及製造色彩轉換膜的方法
本說明書是有關於一種化合物、一種色彩轉換組成物與一種包括其的色彩轉換膜、一種包括其的背光單元、一種包括其的顯示裝置以及一種製造色彩轉換膜的方法。
本申請案主張於2018年10月15日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2018-0122398號的優先權及權利，所述韓國專利申請案的全部內容併入本案供參考。
現有發光二極體(light emitting diode，LED)是藉由將綠色磷光物質及紅色磷光物質混合至藍色發光二極體或將黃色磷光物質及藍色-綠色磷光物質混合至紫外(ultraviolet，UV)發光二極 體而獲得。然而，藉由此種方法，難以控制顏色，且因此顏色再現(color rendering)是不利的。因此，色域降低。
為克服此種色域降低並降低生產成本，最近已嘗試以成膜量子點並將量子點結合至藍色發光二極體的方式獲得綠色及紅色的方法。然而，鎘系列量子點具有安全問題，且相較於鎘系列量子點而言，其他量子點具有顯著降低的效率。此外，量子點對氧及水具有降低的穩定性，且具有當量子點聚集(aggregated)時效能顯著降低的缺點。此外，單位生產成本高，乃因在生產量子點時，難以保持大小。
本說明書是有關於提供一種化合物、一種色彩轉換組成物與一種包括其的色彩轉換膜、一種包括其的背光單元、一種包括其的顯示裝置以及一種製造色彩轉換膜的方法。
本說明書的一個實施例提供一種硼原子的結構開放度(structure openness)為0.5或小於0.5的化合物。
本說明書的另一實施例提供一種包含所述化合物的色彩轉換組成物。
本說明書的另一實施例提供一種色彩轉換膜，所述色彩轉換膜包含：樹脂基質；及硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5 的化合物，分散至所述樹脂基質中。
本說明書的另一實施例提供一種包括所述色彩轉換膜的背光單元。
本說明書的另一實施例提供一種包括所述背光單元的顯示裝置。
本說明書的另一實施例提供一種製造色彩轉換膜的方法，所述方法包括：量測包含硼原子的化合物的結構開放度；選擇所述結構開放度為0.5或小於0.5的化合物；將在所述選擇化合物時選擇的所述化合物溶解在有機溶劑中，以形成溶液；將溶液塗佈在基板上；及對塗佈在基板上的溶液進行乾燥。
根據本說明書一個實施例的化合物不僅具有高螢光效率，而且對水或氧穩定，且相較於量子點而言具有較低的單位生產成本。因此，藉由使用本說明書中闡述的化合物作為色彩轉換膜的螢光物質，可提供具有優異亮度及色域、具有簡單製造製程且具有低製造成本的色彩轉換膜。
100:色彩轉換膜
200:導光板
300、300’:反射板
400:光源
500:顯示模組
圖1是在背光單元中使用根據本說明書一個實施例的色彩轉換膜的模擬圖。
圖2是示出根據本說明書的一個實施例的顯示裝置的結構的 模擬圖。
在下文中，將更詳細闡述本申請案。
本說明書的一個實施例提供一種硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物。
根據本說明書的硼原子的結構開放度指示硼原子位點接觸外部的可能性，且是對由材料的化學性質引起的立體效應的變化進行定量分析的值。
根據本說明書的結構開放度可藉由在韓國專利申請公開案第10-2017-0008432號中闡述的分析方法來計算。具體而言，分析結構開放度的方法包括(1)收集關於材料的每一構成原子的位置及凡得瓦(van der waals)半徑的資訊；(2)藉由將所述每一構成原子的位置處的凡得瓦半徑設定為所述每一構成原子的球體半徑來建立所述材料的結構；以及(3)量測在材料中的特定原子位點處與球形探針接觸的面積，且藉由分析材料中的特定原子位點的空間性質的方法來計算結構開放度，所述方法藉由改變球形探針的半徑來辨識改變與特定原子位點的接觸面積的趨勢。
使用半徑為1.6埃(Å)的探針來量測根據本說明書的結構開放度。
關於根據本說明書的結構開放度，1)針對每一構成原子，使用密度泛函理論(density functional theory，DFT)對根據本說 明書的化合物進行結構優化。然後，收集所述原子中的每一者的凡得瓦半徑資料。2)使用在結構優化中獲得的化合物的構成原子的座標及凡得瓦半徑，以程式資料庫(program database，PDB)檔案形式儲存基於球體的結構的資料，且將所述資料輸入至材料工作室(Materials Studio)的面積計算程式即對表面積進行計算的商業程式中，並進行儲存。3)然後，將探針半徑設定為1.6埃，且使用材料工作室的面積計算程式即商業程式來計算硼的康諾利(Connolly)表面積。
根據本說明書的結構開放度大於0且小於或等於0.5慮及1.6埃探針的存取範圍接近1.46埃、氧的共價直徑長度，且有效地模擬由氧方法引起的降解。
根據本說明書的一個實施例，硼原子的結構開放度可大於0且小於或等於0.4。
根據本說明書的一個實施例，硼原子的結構開放度可大於0.01且小於或等於0.2。
根據本說明書的一個實施例，硼原子的結構開放度可大於0.01且小於或等於0.1。
在本說明書中，硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物是包含硼的化合物。
在本說明書中，硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的核心具有氟硼螢(BODIPY)結構。
在本說明書中，硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的 化合物的核心可具有以下BODIPY結構。
在本說明書中，硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物可由以下通式1表示。
Figure 108137100-A0305-02-0008-1
在本說明書中，通式1中的X1、X2及R1至R7不受限制，只要其是單價取代基，且可藉由選擇取代基來控制結構開放度即可。
在通式1中，X1、X2及R1至R7可如下所示，然而，即使對於具有以下取代基的化合物，結構開放度值亦可依據每一取代基的相互關係來變化。
在通式1中，R1及R6彼此相同或不同，且各自獨立地為氫；氘；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的芳基；或者經取代或未經取代的雜芳基，R2及R5彼此相同或不同，且各自獨立地為氫；氘；鹵素基；腈基；酯基；醯亞胺基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的芳基；或者經取代或未經取代的雜芳基， R3及R4彼此相同或不同，且各自獨立地為經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的雜芳基；經取代或未經取代的芳氧基，或者經取代或未經取代的芳基硫氧基，R7是經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的雜芳基；經取代或未經取代的芳氧基；或者經取代或未經取代的芳基硫氧基，且X1及X2彼此相同或不同，且各自獨立地為鹵素基；腈基；酯基；經取代或未經取代的烷氧基；或者經取代或未經取代的炔基。
在本說明書中，X1及X2是F。
在本說明書中，R1至R7彼此相同或不同，且各自獨立地為氫、氘、鹵素基、氰基、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的環烷基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳氧基、經取代或未經取代的芳基硫氧基、經取代或未經取代的雜芳基或-C(=O)OR8，且R8為經取代或未經取代的芳基。
在本說明書中，R2及R5彼此相同或不同，且各自獨立地為氫、C1、經取代或未經取代的環烷基、經取代或未經取代的芳基或C(=O)OR8，且R8是經取代或未經取代的芳基。
在本說明書中，R2及R5彼此相同或不同，且各自獨立地為氫；Cl；未經取代或經烷基取代的環烷基；未經取代或經氟烷 基或烷氧基取代的芳基；或C(=O)OR8；且R8是經取代或未經取代的芳基。
在本說明書中，R3及R4彼此相同或不同，且各自獨立地為經取代或未經取代的雜環基；或者經取代或未經取代的芳氧基。
在本說明書中，R3及R4彼此相同或不同，且各自獨立地為包含O或S的經取代或未經取代的雜環基；或者經取代或未經取代的芳氧基。
在本說明書中，R3及R4彼此相同或不同，且各自獨立地為包含O或S的雜環基；或者未經取代或經烷基、芳基、氰基、鹵素基或鹵代烷基取代的芳氧基。
在本說明書中，R3及R4彼此相同或不同，且各自獨立地為包含O或S的雜環基；或者未經取代或經烷基、芳基、氰基、鹵素基或氟烷基取代的芳氧基。
在本說明書中，R3及R4彼此相同或不同，且各自獨立地為二苯并呋喃基；二苯并噻吩基；或苯氧基，未經取代或經選自由具有1至4個碳原子的烷基、苯基、氰基、F及-CF3組成的群組的一個、兩個或更多個取代基取代。
在本說明書中，R1及R6彼此相同或不同，且各自獨立地為氫；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷基；或者經取代或未經取代的雜芳基。
在本說明書中，R1及R6彼此相同或不同，且各自獨立 地為氫；未取代或經烷基、氟烷基、芳氧基或氰基取代的芳基；未經取代或經烷基、氟烷基、芳氧基或氰基取代的環烷基；烷基；或雜芳基。
在本說明書中，R1及R6彼此相同或不同，且各自獨立地為氫；未經取代或經具有1至4個碳原子的烷基、三氟甲基、甲氧基或氰基取代的苯基；未經取代或經甲基取代的環己基；具有1至4個碳原子的烷基；苯并噻吩基；苯并呋喃基；或者吡啶基。
在本說明書中，R7是經取代或未經取代的芳基硫氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的雜芳基；或者經取代或未經取代的芳基。
在本說明書中，R7是未經取代或經烷基、氰基、鹵素基或烷氧基取代的芳基硫氧基；未經取代或經烷基、氰基、鹵素基或烷氧基取代的芳氧基；未經取代或經烷基、氰基、鹵素基或烷氧基取代的雜芳基；或者未經取代或經烷基、氰基、鹵素基或烷氧基取代的芳基。
在本說明書中，R7是未經取代或經具有1至4個碳原子的烷基、氰基、F或甲氧基取代的芳基硫氧基；未經取代或經具有1至4個碳原子的烷基、氰基、F或甲氧基取代的芳氧基；未經取代或經具有1至4個碳原子的烷基、氰基、F或甲氧基取代的雜芳基；或者未經取代或經具有1至4個碳原子的烷基、氰基、F或甲氧基取代的芳基。
在本說明書中，硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的 化合物可選自以下結構式。
Figure 108137100-A0305-02-0012-2
在本說明書中，某一部分「包括(including)」某些組成部分意指能夠更包括其他組成不分，且不排除其他組成部分，除非特別進行與此相反的陳述。
在本說明書中，一個構件放置於另一構件「上(on)」不僅包括所述一個構件接觸所述另一構件的情形，而且包括在所述兩個構件之間存在又一構件的情形。
以下闡述本說明書中的取代基的實例，然而，所述取代基不限於此。
用語「取代(substitution)」意指鍵結至化合物的碳原子的氫原子變為另一取代基，且取代的位置不受限制，只要其為氫原子被取代的位置即可，亦即，取代基可進行取代的位置，且當二或更多個取代基進行取代時，所述二或更多個取代基可彼此相同或彼此不同。
在本說明書中，用語「經取代的(substituted)或未經取代的(unsubstituted)」意指經選自由氫；氘；鹵素基；腈基；硝基；羰基；醯亞胺基；醯胺基；酯基；羥基；胺基；鹵代烷基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的炔基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的烷基硫氧基；經取代或未經取代的芳基硫氧基；經取代或未經取代的烷基磺酸氧基；及經取代或未經取代的雜芳基組 成的群組中的一個、兩個或更多個取代基取代，或者經連接以上所示取代基中的兩個或更多個取代基取代，或者不具有取代基。舉例而言，「連接二或更多個取代基的取代基」可包括聯苯基。換言之，聯苯基可為芳基，或者被理解為連接兩個苯基的取代基。
在本說明書中，所述鹵素基的實例可包括氟、氯、溴或碘。
在本說明書中，烷基可為直鏈的或支鏈的，且儘管不特別受限於此，然而碳原子的數目較佳地為1個至30個。其具體實例可包括甲基、乙基、丙基、正丙基、異丙基、丁基、正丁基、異丁基、第三丁基、第二丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、環戊基甲基、環己基甲基、辛基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、異己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限於此。
在本說明書中，鹵代烷基表示與本揭露中所定義相同的烷基，其中烷基的氫原子被相同或不同的鹵素基替代。鹵代烷基可為直鏈的或支鏈的，且儘管不特別受限於此，然而碳原子的數目較佳地為1至10個。其具體實例可包括-CH2Cl、-CF3、-CH2CF3、-CF2CF3等，但不限於此。
在本說明書中，環烷基不受特別限制，但較佳地具有3個至30個碳原子，且其具體實例可包括環丙基、環丁基、環戊基、 3-甲基環戊基、2,3-二甲基環戊基、環己基、3-甲基環己基、4-甲基環己基、2,3-二甲基環己基、3,4,5-三甲基環己基、4-第三丁基環己基、環庚基、環辛基等，但不限於此。
在本說明書中，烷氧基可為直鏈的、支鏈的、或環狀的。烷氧基的碳原子的數目不受特別限制，但較佳地為1至30個。其具體實例可包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、異丙基氧基，正丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基、第二丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、異戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁基氧基、2-乙基丁基氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、苄氧基、對甲基苄氧基等，但不限於此。
在本說明書中，所述芳基不受特別限制，但較佳地具有6至30個碳原子，且芳基可為單環的或多環的。
當芳基為單環芳基時，碳原子的數目不受特別限制，但較佳地為6至30個。單環芳基的具體實例可包括苯基、聯苯基、三聯苯基等，但不限於此。
當芳基為多環芳基時，碳原子的數目不受特別限制，但較佳地為10至30個。多環芳基的具體實例可包括萘基、蒽基、菲基、三苯基、芘基、苝基、
Figure 108137100-A0305-02-0015-17
基、芴基等，但不限於此。
在本說明書中，「相鄰」基團可意指取代直接連接至由相應的取代基取代的原子的原子的取代基、在空間上最靠近地定位至相應的取代基的取代基或取代由相應的取代基取代的原子的另一取代基。舉例而言，可將在苯環中取代鄰位的兩個取代基、及在 脂肪族環中取代同一個碳的兩個取代基理解為彼此「相鄰的」基團。
在本說明書中，取代基中的「相鄰基團鍵結至彼此以形成環」的含義意指相鄰基團鍵結至彼此以形成經取代或未經取代的烴環；或者經取代或未經取代的雜環。
在本說明書中，芳氧基、芳基硫氧基、芳基磺酸氧基、N-芳基烷胺基及N-芳基雜芳胺基中的芳基相同於上述芳基的實例。芳氧基的具體實例可包括苯氧基、對甲苯氧基、間甲苯氧基、3,5-二甲基-苯氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、對第三丁基苯氧基、3-聯苯氧基、4-聯苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲基-1-萘氧基、5-甲基-2-萘氧基、1-蒽氧基、2-蒽氧基、9-蒽氧基、1-菲氧基、3-菲氧基、9-菲氧基等，芳基硫氧基的具體實例可包括苯基硫氧基、2-甲基苯基硫氧基、4-第三丁基苯基硫氧基等，且芳基磺酸氧基的具體實例可包括苯磺酸氧基、對甲苯磺酸氧基等，然而，芳氧基、芳基硫氧基及芳基磺酸氧基不限於此。
在本說明書中，雜芳基是包含一或多個不為碳的原子(即，雜原子)的基團，且具體而言，所述雜原子可包含選自由O、N、Se、S等組成的群組的一或多個原子。碳原子的數目不受特別限制，但較佳地為2至30個，且雜芳基可為單環的或多環的。雜芳基的實例可包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁二唑基、吡啶基、聯吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、吖啶基、噠嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、吡啶并 嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、啡啉基、異噁唑基、噻二唑基、啡噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限於此。
本說明書的一個實施例提供一種包含所述化合物的色彩轉換組成物。
根據本說明書的一個實施例，色彩轉換組成物包含樹脂基質，且化合物分散至樹脂基質中。
根據本說明書的一個實施例，以100重量份的色彩轉換組成物計，包含0.001重量%至20重量%的所述化合物。
根據本說明書的一個實施例，色彩轉換組成物的黏度為200厘泊(cps)至2,000厘泊。
根據本說明書的一個實施例，色彩轉換組成物的黏度為150厘泊至500厘泊。
本說明書的一個實施例提供一種色彩轉換膜，所述色彩轉換膜包含：樹脂基質；及硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物，分散至所述樹脂基質中。
色彩轉換膜中的硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的含量可介於0.001重量%至10重量%範圍內。
色彩轉換膜可包含硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的一種類型的化合物，或者可包含兩種或更多種類型的化合物。例如，色彩轉換膜可包含硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化 合物中的發射綠色光的一種類型的化合物。作為另一實例，色彩轉換膜可包含硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物中的發射紅色光的一種類型的化合物。作為另一實例，色彩轉換膜可包含硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物中的發射綠色光的一種類型的化合物以及發射紅色光的一種類型的化合物。
除硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物之外，色彩轉換膜可更包含額外的螢光物質。當使用發射藍色光的光源時，色彩轉換膜較佳地包含發射綠色光的螢光物質及發射紅色光的螢光物質二者。另外，當使用發射藍色光及綠色光的光源時，色彩轉換膜可僅包含發射紅色光的螢光物質。然而，色彩轉換膜不限於此，且即使當使用發射藍色光的光源時，當層壓包含發射綠色光的螢光物質的分離膜時，色彩轉換膜亦可僅包含發射紅色光的化合物。另一方面，即使當使用發射藍色光的光源時，當層壓包含發射紅色光的螢光物質的分離膜時，色彩轉換膜亦可僅包含發射綠色光的化合物。
色彩轉換膜可更包括附加層，所述附加層包含樹脂基質；及分散至樹脂基質中並發射波長不同於硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的波長的光的化合物。發射波長不同於硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的波長的光的化合物亦可為硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物，或者可為其他已知的螢光物質。
樹脂基質材料較佳為熱塑性聚合物或可熱固化聚合物。 具體而言，可使用聚(甲基)丙烯酸系，例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)系、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)系、聚苯乙烯(polystyrene，PS)系、聚伸芳(polyarylene，PAR)系、聚胺基甲酸酯(polyurethane，TPU)系、苯乙烯-丙烯腈(styrene-acrylonitrile，SAN)系、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)系、改質聚偏二氟乙烯(modified polyvinylidene fluoride，改質-PVDF)系等作為樹脂基質材料。
根據本說明書的一個實施例，根據上述實施例的色彩轉換膜另外包括光漫射顆粒。藉由將光漫射顆粒分散至色彩轉換膜中，而非在此項技術中用於增強亮度的光漫射膜中，相較於使用單獨的光漫射膜而言，可表現出更高的亮度，且亦可跳過黏附製程。
作為光漫射顆粒，可使用具有樹脂基質的高折射率顆粒，且其實例可包括TiO2、二氧化矽、硼矽酸鹽、氧化鋁、藍寶石、空氣或其他氣體、空氣或氣體填充的空心珠或顆粒(例如，空氣/氣體填充的玻璃或聚合物)；聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、壓克力、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、三聚氰胺樹脂、甲醛樹脂或包括三聚氰胺及甲醛樹脂的聚合物顆粒或其任何合適的組合。
光漫射顆粒的粒徑可介於0.1微米至5微米範圍內、例如介於0.3微米至1微米範圍內。光漫射顆粒的含量可根據需要確定，例如，以100重量份的樹脂基質計，可介於約1重量份至30重量份範圍內。
根據上述實施例的色彩轉換膜的厚度可為2微米至200 微米。具體而言，色彩轉換膜即使具有2微米至20微米的小厚度亦可表現出高亮度。此乃因包含在單位體積中的螢光物質分子的含量高於量子點。
根據上述實施例的色彩轉換膜可具有設置在一個表面上的基板。當製備色彩轉換膜時，此基板可用作支撐物。基板的類型不受特別限制，且材料或厚度不受限制，只要其是透明的且能夠用作支撐物即可。本文中，透明意指可見光透射率為70%或高於70%。例如，聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)膜可用作基板。
上述色彩轉換膜可藉由將其中溶解有上述硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的樹脂溶液塗佈在基板上並對所得物進行乾燥，或者藉由將上述硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物與樹脂一起擠出並成膜來製備。
硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物溶解在樹脂溶液中，因此，硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物被均勻地分佈在溶液中。此不同於需要單獨分散製程的量子點膜製備製程。
關於其中溶解有硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的樹脂溶液，製備方法不受特別限制，只要硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物及上述樹脂溶解在溶液中即可。
根據一個實例，其中溶解有硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的樹脂溶液可使用以下方法製備：藉由將硼原子 的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物溶解在溶劑中來製備第一溶液，藉由將樹脂溶解在溶劑中來製備第二溶液，並將第一溶液與第二溶液混合。當混合第一溶液及第二溶液時，較佳地將所述兩種溶液均勻地混合。然而，所述方法不限於此，且可使用同時將硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物及樹脂添加並溶解在溶劑中的方法、將硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物溶解在溶劑中並隨後添加及溶解樹脂的方法、將樹脂溶解在溶劑中並隨後添加及溶解硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的方法等。
作為包含在溶液中的樹脂，可使用上述樹脂基質材料、可固化為此樹脂基質樹脂的單體或其混合物。例如，可固化為樹脂基質樹脂的單體包括(甲基)丙烯酸系單體，且此可藉由紫外固化被形成為樹脂基質材料。當使用此種可固化單體時，可根據需要進一步添加固化所需的起始劑。
溶劑不受特別限制，只要其能夠之後藉由乾燥移除，同時對塗佈製程沒有不利影響即可。溶劑的非限制性實例可包括甲苯、二甲苯、丙酮、氯仿、各種醇系溶劑、甲乙酮(methylethyl ketone，MEK)、甲基異丁基酮(methylisobutyl ketone，MIBK)、乙酸乙酯(ethyl acetate，EA)、乙酸丁酯、二甲基甲醯胺(dimethylformamide，DMF)、二甲基乙醯胺(dimethylacetamide，DMAc)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide，DMSO)、N-甲基-吡咯啶酮(N-methyl-pyrrolidone，NMP)等，且可使用一種類型或兩種或更多種類型的 混合物。當使用第一溶液及第二溶液時，所述溶液中的每一者中所包含的溶劑亦可彼此相同或不同。即使在第一溶液與第二溶液中使用不同類型的溶劑時，該些溶劑較佳地具有相容性以使彼此混合。
將其中溶解有硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的樹脂溶液塗佈在基板上的製程可使用輥對輥方法。例如，可使用將基板自基板捲繞輥解繞、將其中溶解有硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物的樹脂溶液塗佈在基板的一個表面上、對所得物進行乾燥、然後將所得物再次捲繞在輥上的製程。當使用輥對輥製程時，樹脂溶液的黏度較佳地被確定為介於能夠進行所述製程的範圍內，且例如，可被確定為介於200厘泊至2,000厘泊範圍內。
作為塗佈方法，可使用各種已知的方法，且例如，可使用模塗機，或者可使用各種棒塗方法，例如逗號塗佈機及反向逗號塗佈機。
在塗佈之後，進行乾燥製程。乾燥製程可在移除溶劑所需的條件下進行。例如，藉由在足以蒸發溶劑的條件下在塗佈製程期間基板前進的方向上在靠近塗佈機的烘箱中進行乾燥，可在基板上獲得包含螢光物質的色彩轉換膜，所述螢光物質包含具有目標厚度及濃度的硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物。
當可固化成樹脂基質樹脂的單體用作溶液中包含的樹脂時，固化(例如紫外固化)可在乾燥之前或與乾燥同時進行。
當硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物藉由與樹脂一起擠出而成膜時，可使用此項技術中已知的擠出方法，且例如，可藉由將硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物與例如聚碳酸酯(PC)系、聚(甲基)丙烯酸系及苯乙烯-丙烯腈系樹脂等樹脂一起擠出來製備色彩轉換膜。
根據本說明書的一個實施例，色彩轉換膜可具有設置於至少一個表面上的保護膜或障壁膜(barrier film)。可使用此項技術中已知的膜作為所述保護膜或障壁膜。
本說明書的另一實施例提供一種包括上述色彩轉換膜的背光單元。除包括色彩轉換膜外，所述背光單元可具有此項技術中已知的背光單元構造。例如，圖1示出一個實例。根據圖1，根據上述實施例的色彩轉換膜100設置在與面對導光板200的反射板300的表面相對的表面上。圖1示出包括光源400及圍繞光源的反射板300’的構造，然而，所述構造不限於此種結構，且可根據此項技術中已知的背光單元結構而變化。此外，作為光源，可使用直接型及側鏈型，且可不包括反射板或反射層，或者可根據需要用其他組成部分來代替反射板或反射層，並且當需要時，可進一步提供例如光漫射膜、聚光膜及亮度增強膜等附加膜。較佳地，在色彩轉換膜上進一步設置聚光膜及亮度增強膜。
在如圖1所示背光單元的構造中，可根據需要在導光板的上表面或下表面上設置散射圖案。被引入導光板內的光因光學過程(例如反射、全反射、折射或透射)的反覆而具有不均勻光分 佈，且可使用所述散射圖案將不均勻光分佈誘導成均勻亮度。
本申請案的另一實施例使用一種包括上述背光單元的顯示裝置。所述顯示裝置不受特別限制，只要其包括上述背光單元作為組成部分即可。例如，顯示裝置包括顯示模組500及背光單元，如圖2示出的顯示裝置的結構。然而，所述結構不限於此，且在顯示模組與背光單元之間，可根據需要進一步設置例如光漫射膜、聚光膜及亮度增強膜等附加膜。
本說明書的一個實施例提供一種製造色彩轉換膜的方法，所述方法包括：量測包含硼原子的化合物的結構開放度；選擇所述結構開放度為0.5或小於0.5的化合物；將在所述選擇化合物時選擇的所述化合物溶解在有機溶劑中，以形成溶液；將所述溶液塗佈在基板上；及對塗佈在基板上的溶液進行乾燥。
根據本說明書的一個實施例，包含硼原子的化合物的結構開放度的量測是藉由上述分析結構開放度的方法來計算。
根據本說明書的一個實施例，製造色彩轉換膜的方法是使用半徑為1.6埃的探針量測結構開放度，且包括選擇開放度為0.5或小於0.5的化合物。
根據本說明書的一個實施例，所述方法更包括將樹脂溶解在第二有機溶劑中，且包括在將化合物溶解在有機溶劑中之後，將溶解化合物的有機溶劑與第二有機溶劑混合。
根據本說明書的一個實施例，在將溶液塗佈在基板上時的溶液意指藉由將所選化合物溶解在有機溶劑中而獲得的溶液。
根據本說明書的一個實施例，在將溶液塗佈在基板上時的溶液意指藉由將溶解化合物的有機溶劑與第二有機溶劑混合而獲得的溶液。
在下文中，將參考實例來詳細闡述本說明書。然而，根據本說明書的所述實例可被修改為各種其他形式，且本申請案的範圍不應被理解為受限於以下所述的實例。提供本說明書的所述實例是為了向此項技術中具有通常知識者更完整地闡述本說明書。
本說明書的硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物可藉由以下反應式合成，且只要其包含硼，所述結構不限於以下BODIPY結構。
Figure 108137100-A0305-02-0025-3
在將1當量的醛及1.5當量的疊氮化物引入溶劑後，向其中引入了約2%至5%的觸媒，且在氬氣下在110℃下加熱的同時攪拌所得物。反應完成後，使用水及乙酸乙酯對所得物進行了萃取，且使用無水硫酸鎂移除了水。藉由真空蒸餾對所得物進行了濃縮，然後藉由管柱進行純化。
[反應式2]
Figure 108137100-A0305-02-0026-4
Figure 108137100-A0305-02-0026-5
Figure 108137100-A0305-02-0026-6
在反應式1至反應式4中，R1至R7及Ar1至Ar3彼此相同或不同，且各自獨立地為氫；氘或單價取代基。
使用反應式2至反應式4，合成了以下化合物A至化合物N。
Figure 108137100-A0305-02-0027-7
化合物A至化合物N的質量分析值如下。
化合物A
針對C59H38BClF2N2O2S(M+)計算得到高解析度(high resolution，HR)液相層析(liquid chromatography)/質譜分析(mass spectrum，MS)/MS m/z：922.2404；實驗值：922.2406
化合物B
針對C56H52BF2N3S2(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：879.3664；實驗值：879.3669
化合物C
針對C62H62BN5O2S(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：951.4717；實驗值：951.4719
化合物D
針對C55H59BF2N2O4S(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：892.4257；實驗值：892.4260
化合物E
針對C77H67BF2N2O7S2(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：1244.4451；實驗值：1244.4453
化合物F
針對C67H69BF8N2O2(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：1096.5324；實驗值：1096.5327
化合物G
針對C69H32BF19N4O2(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：1320.2315；實驗值：1320.2318
化合物H
針對C63H59BCl2F2N4O4(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：1054.3974；實驗值：1054.3976
化合物I
針對C57H57BN6O4S(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：932.4255；實驗值：932.4258
化合物J
針對C60H47BF2N6O5(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：980.3669；實驗值：980.3672
化合物K
針對C55H63BF2N2O3(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：848.4900；實驗值：848.4904
化合物L
針對C60H42BF4N5O2S(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：983.3088；實驗值：983.3090
化合物M
針對C65H75BF2N2O2S(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z：996.5610；實驗值：996.5613
化合物N
針對C56H32BF14N5O5(M+)計算得到HR LC/MS/MS m/z： 1131.2273；實驗值：1131.2276
<實例1>
藉由將A有機螢光物質溶解在有機溶劑(二甲苯)中來製備第一溶液。
藉由將熱塑性樹脂SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)溶解在有機溶劑(二甲苯)中來製備第二溶液。將第一溶液及第二溶液均質混合，使得以100重量份的SAN計，有機螢光物質的量為0.5重量份。混合物溶液中的固體含量為20重量%，且黏度為200厘泊。將此溶液塗佈在PET基板上，且對所得物進行乾燥以製備色彩轉換膜。
使用分光輻射計(拓普康公司(TOPCON Corporation)的SR系列)來量測所製備的色彩轉換膜的亮度光譜。具體而言，將所製備的色彩轉換膜層壓於包括LED藍色背光(最大發光波長為450奈米)及導光板的背光單元的導光板的一個表面上，且將稜鏡片及雙重亮度增強膜(double brightness enhancement film，DBEF)式膜層壓於色彩轉換膜上後，量測膜的亮度光譜。當量測亮度光譜時，設定初始值，使得在不存在色彩轉換膜的情況下，藍色LED光的亮度為600尼特。
<實例2>
除了使用化合物B代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例3>
除了使用化合物C代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例4>
除了使用化合物D代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例5>
除了使用化合物E代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例6>
除了使用化合物F代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例7>
除了使用化合物G代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例8>
除了使用化合物H代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例9>
除了使用化合物I代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例10>
除了使用化合物J代替化合物A外，以與實例1相同的 方式執行了實驗。
<實例11>
除了使用化合物K代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例12>
除了使用化合物L代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例13>
除了使用化合物M代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<實例14>
除了使用化合物N代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
<比較例1>
除了使用BODIPY代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
Figure 108137100-A0305-02-0032-8
<比較例2>
除了使用M-BODIPY代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
Figure 108137100-A0305-02-0033-9
<比較例3>
除了使用PhO-BODIPY代替化合物A外，以與實例1相同的方式執行了實驗。
Figure 108137100-A0305-02-0033-10
<實驗例>
對於實例1至實例14及比較例1至比較例3，量測物理性質及硼原子的結構開放度，且結果示於表1中。
溶液的吸光度(absorbance，Abs)及光致發光 (photoluminescence，PL)分別意指最大吸收波長及最大發光波長，且在0.01mM濃度的特定甲苯溶液中製備每一化合物之後，使用美佳(mega)-2100(新科有限公司(scinco Co.,Ltd.))量測紫外線，且使用FS-2(新科有限公司)量測PL。
此外，對於所製造的膜，使用美佳-2100(新科有限公司)及FS-2(新科有限公司)量測膜中的PL。
△PL是基於所製造的膜的PL，將LED光源在對應的膜上照射1,000小時，再次量測PL，並計算強度與初始值的差而獲得的值。
Figure 108137100-A0305-02-0034-11
辨識出使用硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物作為色彩轉換膜的實例1至實例14具有50%或大於50%的△PL值，且辨識出即使使用BODIPY化合物，使用硼原子的結構開放 度大於0.5的化合物的比較例1至比較例3具有50%或小於50%的△PL值，且硼原子的結構開放度最高的比較例1具有顯著低的△PL值。因此，當滿足本揭露的硼原子的結構開放度時，發光效率高且穩定性優異。
100:色彩轉換膜
200:導光板
300、300’:反射板
400:光源

Claims (13)

  1. 一種化合物，具有0.5或小於0.5的硼原子的結構開放度，其中所述化合物選自以下化合物A至化合物N：
    Figure 108137100-A0305-02-0037-12
  2. 一種色彩轉換組成物，包含如請求項1所述的化合物。
  3. 如請求項2所述的色彩轉換組成物，更包含樹脂基質，其中所述化合物分散在所述樹脂基質中。
  4. 如請求項2所述的色彩轉換組成物，以100重量份的所述色彩轉換組成物計，包含0.001重量%至20重量%的所述化合物。
  5. 如請求項2所述的色彩轉換組成物，所述色彩轉換組成物的黏度為200厘泊至2,000厘泊。
  6. 一種色彩轉換膜，包含：樹脂基質；及硼原子的結構開放度為0.5或小於0.5的化合物，分散至所述樹脂基質中，其中所述化合物選自以下化合物A至化合物N：
    Figure 108137100-A0305-02-0039-13
  7. 如請求項6所述的色彩轉換膜，其中以100重量份的所述色彩轉換膜計，所述化合物的含量為0.001重量%至10重 量%。
  8. 如請求項6所述的色彩轉換膜，所述色彩轉換膜的厚度為2微米至200微米。
  9. 一種背光單元，包括如請求項6所述的色彩轉換膜。
  10. 一種顯示裝置，包括如請求項9所述的背光單元。
  11. 一種製造色彩轉換膜的方法，所述方法包括：量測包含硼原子的化合物的結構開放度；選擇所述結構開放度為0.5或小於0.5的化合物；將在選擇化合物時選擇的所述化合物溶解在有機溶劑中，以形成溶液；將所述溶液塗佈在基板上；及對塗佈在所述基板上的所述溶液進行乾燥，其中所述化合物選自以下化合物A至化合物N：
    Figure 108137100-A0305-02-0041-14
  12. 如請求項11所述的製造色彩轉換膜的方法，其中所述量測包含硼原子的化合物的結構開放度是使用半徑為1.6 埃的探針來量測結構開放度。
  13. 如請求項11所述的製造色彩轉換膜的方法，所述方法更包括：將樹脂溶解在第二有機溶劑中，以及在所述將所述化合物溶解在有機溶劑中之後，將溶解化合物的有機溶劑與所述第二有機溶劑混合。
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