WO2020179490A1 - 組成物、フィルム、積層構造体、発光装置及びディスプレイ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a composition, a film, a laminated structure, a light emitting device and a display.
- Non-Patent Document 1 reports a composition containing a compound having a perovskite type crystal structure.
- Non-Patent Document 2 describes that the emission wavelength of a compound having a perovskite type crystal structure is changed by changing the type of halogen element contained in the perovskite compound.
- the compound having a perovskite type crystal structure maintains a sufficient light absorptivity, and in order to control the light emission wavelength suitable for the use of the light emitting device, the light emission wavelength is controlled. Is difficult to finely adjust on the order of several nm to several tens of nm.
- the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to finely adjust the emission wavelength to the short wavelength side, and a composition containing a compound having a high light absorption rate perovskite type crystal structure. It is an object of the present invention to provide an object, a film using the composition as a forming material, a laminated structure including the film, a light emitting device including the laminated structure, and a display.
- the present invention includes the following [1] to [7].
- a composition comprising the following (1) and the following (a): In the X-ray diffraction pattern, the diffraction peak intensity (P1) of Miller index (001) on the surface of (1) below and the peak derived from (1) below in the Bragg angle (2 ⁇ ) range of 10 to 13° Among these, the composition having a ratio ((Pa)/(P1)) of 0.3 to 10 which is the ratio of the intensity (Pa) of the following diffraction peak (a) having the highest intensity.
- a compound having a perovskite-type crystal structure containing A, B, and X as constituent components (A is a component located at each apex of a hexahedron centered on B in the perovskite-type crystal structure. It is a monovalent cation.
- X is a component located at each vertex of an octahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is at least one anion selected from the group consisting of halide ions and thiocyanate ions.
- B is a component located at the center of a hexahedron having A at its apex and an octahedron having X at its apex, and is a metal ion.
- A a compound [2] having a diffraction peak in the range of Bragg angle (2 ⁇ ) of 10 to 13° in the X-ray diffraction pattern, and further modified products of the following (2-1) and (2-1)
- a composition containing a compound having a perovskite type crystal structure capable of finely adjusting the emission wavelength to the short wavelength side and having a high light absorptivity, and using the composition as a forming material A film, a laminated structure including the film, a light emitting device including the laminated structure, and a display can be provided.
- the compound of the present embodiment has a perovskite type crystal structure having A, B and X as constituent components (hereinafter, also referred to as “(1) perovskite compound” or simply “(1)”). ).
- A is a component located at each vertex of a hexahedron centered on B, and is a monovalent cation.
- X is a component located at each vertex of an octahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is at least one anion selected from the group consisting of halide ions and thiocyanate ions.
- B is a component located at the center of a hexahedron having A at its apex and an octahedron having X at its apex, and is a metal ion.
- the structure of the perovskite compound having A, B, and X as constituent components may be any of a three-dimensional structure, a two-dimensional structure, and a pseudo two-dimensional (quasi-2D) structure.
- the composition formula of the perovskite compound is represented by ABX (3+ ⁇ ) .
- the composition formula of the perovskite compound is represented by A 2 BX (4+ ⁇ ) .
- ⁇ is a number that can be appropriately changed according to the charge balance of B, and is ⁇ 0.7 or more and 0.7 or less.
- A is a monovalent cation
- B is a divalent cation
- X is a monovalent anion
- ⁇ can be selected so that the perovskite compound becomes electrically neutral.
- the perovskite compound is electrically neutral, it means that the charge of the perovskite compound is zero.
- the perovskite compound contains an octahedron centered on B and with the apex X.
- the octahedron is represented by BX 6 . If perovskite compound has a 3-dimensional structure, BX 6 contained in the perovskite compound, share one X is located at the apex in octahedral (BX 6), 2 octahedral adjacent in the crystal (BX 6) By doing so, a three-dimensional network is constructed.
- perovskite compound has a two-dimensional structure, BX 6 contained in the perovskite compound, shared by the two X located at the vertices in octahedral (BX 6), 2 octahedral adjacent in the crystal (BX 6) By doing so, the ridgeline of the octahedron is shared and a two-dimensionally continuous layer is formed.
- the perovskite compound has a structure in which two-dimensionally continuous layers of BX 6 and layers of A are alternately laminated.
- the crystal structure of the perovskite compound can be confirmed by an X-ray diffraction (hereinafter, also referred to as XRD) pattern.
- the perovskite compound preferably has a three-dimensional structure.
- a constituting the perovskite compound is a monovalent cation.
- Examples of A include cesium ion, organic ammonium ion, and amidinium ion.
- organic ammonium ion Specific examples of the organic ammonium ion of A include a cation represented by the following formula (A3).
- R 6 to R 9 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 6 to R 9 is an alkyl group or a cycloalkyl group, and all of R 6 to R 9 are not hydrogen atoms at the same time.
- the alkyl group represented by R 6 to R 9 may be linear or branched. Further, the alkyl groups represented by R 6 to R 9 may independently have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the alkyl group represented by R 6 to R 9 is independently 1 to 20, usually 1 to 4, preferably 1 to 3, and more preferably 1. Is more preferable.
- the cycloalkyl groups represented by R 6 to R 9 may each independently have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group represented by R 6 to R 9 is, independently of each other, usually 3 to 30, preferably 3 to 11, and more preferably 3 to 8.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- the groups represented by R 6 to R 9 are preferably hydrogen atoms or alkyl groups independently of each other.
- the perovskite compound contains, as A, an organic ammonium ion represented by the above formula (A3)
- the number of alkyl groups and cycloalkyl groups that can be contained in the formula (A3) is preferably small.
- the number of carbon atoms of the alkyl group and the cycloalkyl group which can be included in the formula (A3) is preferably small. This makes it possible to obtain a perovskite compound having a three-dimensional structure with high emission intensity.
- the total number of carbon atoms contained in the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 6 to R 9 is preferably 1 to 4.
- one of R 6 ⁇ R 9 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
- three of R 6 ⁇ R 9 is a hydrogen atom More preferably.
- the alkyl groups of R 6 to R 9 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group and isopentyl group.
- the cycloalkyl group of R 6 ⁇ R 9, include those independently R 6 ⁇ exemplified alkyl group having 3 or more carbon atoms in the alkyl group R 9 is to form a ring.
- Examples include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, norbornyl group, isobornyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, tricyclodecyl group.
- Etc. can be illustrated.
- Examples of the organic ammonium ion represented by A include CH 3 NH 3 + (also referred to as methylammonium ion), C 2 H 5 NH 3 + (also referred to as ethylammonium ion) or C 3 H 7 NH 3 + (propyl). It is also preferably ammonium ion), more preferably methylammonium ion or ethylammonium ion, and even more preferably methylammonium ion.
- amidinium ion examples include an amidinium ion represented by the following formula (A4).
- R 10 R 11 N CH-NR 12 R 13 ) + ...
- R 10 to R 13 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
- the alkyl groups represented by R 10 to R 13 may be independently linear or branched.
- the alkyl groups represented by R 10 to R 13 may each independently have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 10 to R 13 is, independently of each other, usually 1 to 20, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
- the cycloalkyl groups represented by R 10 to R 13 may each independently have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group represented by R 10 to R 13 is, independently of each other, usually 3 to 30, preferably 3 to 11, and more preferably 3 to 8.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- alkyl group of R 10 to R 13 include the same groups as the alkyl groups exemplified in R 6 to R 9 each independently.
- cycloalkyl group of R 10 to R 13 include the same groups as the cycloalkyl group exemplified in R 6 to R 9 each independently.
- R 10 to R 13 hydrogen atoms or alkyl groups are preferable independently.
- the total number of carbon atoms contained in the alkyl group represented by R 10 to R 13 and the cycloalkyl group is preferably 1 to 4, and R 10 is an alkyl group having 1 carbon atom.
- R 11 to R 13 are more preferably hydrogen atoms.
- the perovskite compound when A is a cesium ion, an organic ammonium ion having 3 or less carbon atoms, or an amidinium ion having 3 or less carbon atoms, the perovskite compound generally has a three-dimensional structure.
- the perovskite compound when A is an organic ammonium ion having 4 or more carbon atoms or an amidinium ion having 4 or more carbon atoms, the perovskite compound has either a two-dimensional structure or a pseudo two-dimensional (quasi-2D) structure. Have one or both. In this case, the perovskite compound can have a two-dimensional structure or a pseudo-two-dimensional structure in a part or the whole of the crystal. When a plurality of two-dimensional perovskite type crystal structures are laminated, they become equivalent to a three-dimensional perovskite type crystal structure (references: P. PBoix et al., J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 898-907 etc.).
- a in the perovskite compound is preferably cesium ion or amidinium ion, and more preferably amidinium ion.
- perovskite compound only one type of A may be used, or two or more types may be used in combination.
- Component B constituting the perovskite compound may be one or more kinds of metal ions selected from the group consisting of monovalent metal ions, divalent metal ions, and trivalent metal ions.
- B preferably contains a divalent metal ion, more preferably contains one or more metal ions selected from the group consisting of lead ion, tin ion, antimony ion, bismuth ion, and indium ion, and more preferably leads ion or tin ion.
- lead ions are particularly preferable.
- Component X constituting the perovskite compound may be at least one anion selected from the group consisting of a halide ion and a thiocyanate ion.
- halide ion chloride ion, bromide ion, fluoride ion, iodide ion can be mentioned.
- X is preferably a bromide ion.
- the content ratio of the halide ions can be appropriately selected depending on the emission wavelength.
- it can be a combination of bromide ion and chloride ion or a combination of bromide ion and iodide ion.
- X can be appropriately selected according to the desired emission wavelength.
- the perovskite compound in which X is a bromide ion can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of usually 480 nm or more, preferably 500 nm or more, more preferably 520 nm or more.
- the perovskite compound in which X is a bromide ion can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of usually 700 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less.
- the upper limit value and the lower limit value of the above wavelength range can be arbitrarily combined.
- the peak of fluorescence emitted is usually 480 to 700 nm, preferably 500 to 600 nm, and more preferably 520 to 580 nm.
- a perovskite compound in which X is an iodide ion can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of usually 520 nm or more, preferably 530 nm or more, more preferably 540 nm or more.
- the perovskite compound in which X is an iodide ion can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of usually 800 nm or less, preferably 750 nm or less, more preferably 730 nm or less.
- the upper limit value and the lower limit value of the above wavelength range can be arbitrarily combined.
- the peak of fluorescence emitted is usually 520 to 800 nm, preferably 530 to 750 nm, and more preferably 540 to 730 nm.
- a perovskite compound in which X is a chloride ion can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of usually 300 nm or more, preferably 310 nm or more, more preferably 330 nm or more.
- the perovskite compound in which X is a chloride ion can emit fluorescence having a maximum intensity peak in a wavelength range of usually 600 nm or less, preferably 580 nm or less, and more preferably 550 nm or less.
- the upper limit value and the lower limit value of the above wavelength range can be arbitrarily combined.
- the peak of fluorescence emitted is usually 300 to 600 nm, preferably 310 to 580 nm, and more preferably 330 to 550 nm.
- Preferred examples of the three-dimensional perovskite compound include CsPbBr 3 , CsPbCl 3 , CsPbI 3 , CsPbBr (3-y) I y (0 ⁇ y ⁇ 3), CsPbBr (3-y) Cl y (0 ⁇ y ⁇ 3) can also be mentioned.
- CsPbBr 3 , CsPbBr (3-y) I y (0 ⁇ y ⁇ 3), (H 2 N CH-NH 2 ) PbBr 3 are more preferable, and (H 2 N). ⁇ CH—NH 2 )PbBr 3 is more preferred.
- the average particle size of (1) is not particularly limited, but it is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and more preferably 3 nm or more, since the crystal structure can be maintained well. It is more preferable that there is.
- the average particle diameter of (1) is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, and further preferably 500 nm or less, since it is easy to maintain desired emission characteristics.
- emission characteristics include quantum yield of converted light, emission intensity, color purity, etc. obtained by irradiating the composition of the present embodiment containing (1) perovskite compound and (a) compound with excitation light. Refers to optical properties. The color purity can be evaluated by the half width of the spectrum of the converted light.
- the upper limit value and the lower limit value of the average particle diameter of (1) can be arbitrarily combined.
- the average particle diameter of (1) is preferably 1 nm or more and 10 ⁇ m or less, more preferably 2 nm or more and 1 ⁇ m or less, and further preferably 3 nm or more and 500 nm or less.
- the average particle diameter of (1) can be measured by, for example, a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as TEM) or a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as SEM). Specifically, 20 (1) randomly selected maximum Feret diameters are measured by TEM or SEM, and the average maximum Feret diameter, which is the arithmetic average value of the measured values, is calculated to obtain the average grain size. The diameter can be calculated.
- the “maximum Feret diameter” means the maximum distance between two parallel straight lines sandwiching (1) on a TEM or SEM image.
- (A) is a compound having a diffraction peak in the Bragg angle (2 ⁇ ) of 10 to 13° in the X-ray diffraction pattern.
- (a) compound also referred to as (a) compound.
- the compound (a) preferably has the diffraction peak at 11.5 to 12.5°, and more preferably at 11.9 to 12.1°.
- (A) is not particularly limited, but a compound containing one or two of A, B and X contained in (1) is preferable, and it is a compound containing an ammonium ion, a lead atom and a halogen atom.
- a compound containing an ammonium ion, a lead atom and a bromine atom is more preferable, and (NH 4 ) 2 PbBr 4 is most preferable.
- the identification of the compound (a) can be confirmed by comparing the X-ray diffraction pattern with a database of integrated powder X-ray analysis software PDXL (manufactured by Rigaku Corporation).
- PDXL integrated powder X-ray analysis software
- the above-mentioned (NH 4 ) 2 PbBr 4 has a diffraction peak near the Bragg angle (2 ⁇ ) of 12° in the X-ray diffraction pattern.
- composition of the present embodiment contains the above-mentioned (1) perovskite compound and (a) compound.
- the composition of the present embodiment is (1) a perovskite compound in the range of (1) diffraction peak intensity (P1) of the Miller index (001) of the surface of the perovskite compound and Bragg angle (2 ⁇ ) of 10 to 13 °.
- the ratio ((Pa)/(P1)) of the intensity (Pa) of the diffraction peak of the compound (a) having the highest intensity other than the derived peak is 0.3 or more and 10 or less.
- the Bragg angle (2 ⁇ ) of 10 to 13° is obtained.
- the compound derived from the peak having the highest intensity is defined as the compound (a).
- the compound (a) suppresses the aggregation of the (1) perovskite compound, and it is possible to control the emission wavelength with high color reproducibility when used in a device. It is possible to obtain a composition having a high light absorption rate.
- ((Pa) / (P1)) is preferably 0.7 or more and 8 or less, and more preferably 4 or more and 7 or less.
- ((Pa)/(P1)) is less than the lower limit value of the above range, the composition of the present invention has a low quantum yield, and when it is more than the upper limit value, the light absorption rate is low.
- the perovskite compound of the present embodiment can be used for a device that emits green fluorescence when X is a bromide ion, and can be used for a device that emits blue fluorescence when X is a chloride ion. When is an iodide ion, it can be used in a device that emits red fluorescence.
- the composition of the present embodiment is emitted from the viewpoint of expanding the color gamut when used as a green light emitting material for a display.
- the fluorescence peak is preferably 530 nm or more and less than 546 nm, more preferably 534 nm or more and less than 538 nm, still more preferably 535 nm or more and 536 nm or less.
- the fluorescence peak emitted by the composition of the present embodiment is preferably 730 nm or more and less than 770 nm, preferably 735 nm or more and less than 765 nm. More preferably, it is 740 nm or more and 760 nm or less.
- the fluorescence peak emitted by the composition of the present embodiment is preferably 340 nm or more and less than 370 nm, preferably 345 nm or more and less than 365 nm. More preferably, it is 347 nm or more and 360 nm or less.
- the composition of the present embodiment does not contain the compound (a) (1) because the compound (a) is contained so that the ((Pa)/(P1)) is 0.3 or more and 10 or less.
- the emission shift of the perovskite compound alone can be finely adjusted to the short wavelength side. By this fine adjustment, it becomes possible to obtain the composition of the present embodiment corresponding to the expansion of the color gamut, and the color reproducibility of the device using the composition is improved.
- the emission peak of the composition of the present embodiment preferably exists on the short wavelength side of 1 to 30 nm, more preferably on the short wavelength side of 10 to 20 nm, with respect to the emission peak of (1) the perovskite compound alone. It is more preferable that it exists on the short wavelength side of 10 to 15 nm.
- composition of the present embodiment is further selected from the group consisting of the following (2-1) and (2-1) modified products, the following (2-2) and (2-2) modified products. It may include at least one compound.
- composition of the present embodiment contains the above-mentioned (1) perovskite compound and at least one compound selected from the group consisting of the modified form of (2-1) and (2-1). preferable.
- composition of the present embodiment may further contain at least one selected from the group consisting of the following (3), the following (4) and the following (5).
- (3) solvent, (4) polymerizable compound, and (5) polymer may be collectively referred to as “dispersion medium”.
- the (1) perovskite compound may be dispersed in these dispersion media.
- dispersed means (1) a state where the perovskite compound is suspended in the dispersion medium, or (1) a state where the perovskite compound is suspended in the dispersion medium.
- a part of the (1) perovskite compound may be precipitated.
- composition of the present embodiment may further include the following (6).
- the details of (6) below will be described later.
- composition of the present embodiment may have other components other than the above (1) to (6).
- the composition of the present embodiment may further contain a small amount of impurities, (1) a compound having an amorphous structure composed of the elements constituting the perovskite compound, and a polymerization initiator.
- the composition of the present embodiment comprises (1) a perovskite compound (2) as a surface protectant, (2-1) silazane, the modified product of (2-1), (2-2) amino group, alkoxy group and It includes a silicon compound having at least one group selected from the group consisting of alkylthio groups, and at least one compound selected from the group consisting of the modified form (2-2).
- the surface protective agent covers the surface of the (1) perovskite compound, whereby the effects of improving the quantum yield and shortening the emission wavelength can be obtained.
- Silazane is a compound having a Si-N-Si bond.
- the silazane may be linear, branched or cyclic.
- the silazane may be a low molecular weight silazane or a high molecular weight silazane.
- the polymer silazane may be referred to as polysilazane.
- small molecule means that the number average molecular weight is less than 600.
- polymer means that the number average molecular weight is 600 or more and 20000 or less.
- the “number average molecular weight” means a polystyrene conversion value measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.
- disilazane represented by the following formula (B1) is preferable.
- R 14 and R 15 are independently hydrogen atom, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, and cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms, respectively. It represents a group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an alkylsilyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- R 14 and R 15 may have a substituent such as an amino group.
- a plurality of R 15's may be the same or different.
- Examples of the low-molecular silazane represented by the formula (B1) include 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-diphenyltetramethyldisilazane, and 1,1,1, Examples thereof include 3,3,3-hexamethyldisilazane.
- low molecular weight silazane for example, a low molecular weight silazane represented by the following formula (B2) is also preferable.
- a plurality of R 14's may be the same or different.
- a plurality of R 15's may be the same or different.
- n 1 represents an integer of 1 or more and 20 or less. n 1 may be an integer of 1 or more and 10 or less, or 1 or 2.
- Examples of the low-molecular silazane represented by the formula (B2) include octamethylcyclotetrasilazane, 2,2,4,4,6,6-hexamethylcyclotrisilazane, and 2,4,6-trimethyl-2,4. , 6-Trivinylcyclotrisilazane.
- octamethylcyclotetrasilazane and 1,3-diphenyltetramethyldisilazane are preferable, and octamethylcyclotetrasilazane is more preferable.
- polymer silazane As the polymer silazane, for example, polymer silazane represented by the following formula (B3) (polysilazane) is preferable.
- Polysilazane is a polymer compound having a Si—N—Si bond.
- the constitutional unit of the polysilazane represented by the formula (B3) may be one kind or plural kinds.
- R 14, and R 15 are the same as R 14, and R 15 in the formula (B1).
- * represents a bond.
- R 14 is bonded to the bond of the N atom at the end of the molecular chain.
- R 15 is bonded to the bond of the Si atom at the end of the molecular chain.
- a plurality of R 14's may be the same or different.
- a plurality of R 15's may be the same or different.
- M represents an integer of 2 or more and 10000 or less.
- the polysilazane represented by the formula (B3) may be, for example, perhydropolysilazane in which all of R 14 and R 15 are hydrogen atoms.
- the polysilazane represented by the formula (B3) may be, for example, an organopolysilazane in which at least one R 15 is a group other than a hydrogen atom.
- Perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected depending on the intended use, and may be mixed and used.
- the composition of the present embodiment preferably contains the organopolysilazane represented by the formula (B3).
- R 14 and R 15 has an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 3 to 20 carbon atoms. It may be an organopolysilazane which is a cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an alkylsilyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- organopolysilazane represented by the formula (B3) in which at least one of R 14 and R 15 is a methyl group, is preferable.
- polysilazane having a structure represented by the following formula (B4) is also preferable.
- the polysilazane may have a ring structure in a part of the molecule, for example, may have the structure represented by the formula (B4).
- * represents a bond.
- the bond of the formula (B4) may be bonded to the bond of the polysilazane represented by the formula (B3) or the bond of the constitutional unit of the polysilazane represented by the formula (B3).
- the bond of the structure represented by the formula (B4) is a bond of the structure represented by another formula (B4). It may be directly connected to the hand.
- R 14 is bonded to the bond of the non-N atom.
- R 15 is bonded to the bond of the non-Si atom.
- n 2 represents an integer of 1 or more and 10000 or less. n 2 may be an integer of 1 or more and 10 or less, or 1 or 2.
- the composition of the present embodiment preferably contains an organopolysilazane having a structure represented by formula (B4).
- an organopolysilazane having a structure represented by the formula (B4) at least one bond is bonded to R 14 or R 15, and at least one of the R 14 and R 15 is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
- polysilazane containing a structure represented by the formula (B4), in which at least one bond is bound to R 14 or R 15 and at least one of R 14 and R 15 is a methyl group is preferable. ..
- a general polysilazane has, for example, a structure having a linear structure and a ring structure such as a 6-membered ring or an 8-membered ring, that is, a structure represented by the formula (B3) or the formula (B4). ..
- a general polysilazane has a number average molecular weight (Mn) of about 600 to 2000 (in terms of polystyrene), and may be a liquid or solid substance depending on the molecular weight.
- a commercially available product may be used as polysilazane, and as the commercially available product, NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NAX120, NAX110, NL120A, NL110A, NL150A, NP110, NP140 (AZ Electronic Materials Co., Ltd. (Manufactured by the company), AZNN-120-20, Durazane (registered trademark) 1500 Slow Cure, Durazane 1500 Rapid Cure, Durazane 1800, and Durazane 1033 (manufactured by Merck Performance Materials Co., Ltd.).
- the polysilazane is preferably AZNN-120-20, Durazane1500 Slow Cure, Durazane1500 Rapid Cure, and more preferably Durazane1500 Slow Cure.
- Modified product of silazane means that a silicon compound having a Si—N bond, a Si—SR bond (R is a hydrogen atom or an organic group) or a Si—OR bond (R is a hydrogen atom or an organic group) is hydrolyzed. Then, a silicon compound having a Si—O—Si bond is produced.
- the Si—O—Si bond may be formed by an intermolecular condensation reaction or an intramolecular condensation reaction.
- the “modified body” refers to a compound obtained by modifying a silicon compound having a Si—N bond, a Si—SR bond or a Si—OR bond.
- Examples of the modified product of (2-1) include a modified product of disilazane represented by the formula (B1), a modified product of low molecular silazane represented by the formula (B2), and a modified product of the formula (B3).
- the modified polysilazane is preferably a modified polysilazane having the structure represented by the formula (B4) in the molecule.
- the modified low-molecular-weight silazane represented by the formula (B2) all the silicon atoms in the modified low-molecular-weight silazane represented by the formula (B2) are not bonded to the nitrogen atom.
- the ratio is preferably 0.1 to 100%. Further, the ratio of the silicon atom not bonded to the nitrogen atom is more preferably 10 to 98%, further preferably 30 to 95%.
- the “ratio of silicon atoms not bonded to nitrogen atoms” is defined as ((Si(mol)) ⁇ (N(mol) in Si—N bond))/Si(mol ) ⁇ 100. Considering the reforming reaction, the “ratio of silicon atoms not bonded to nitrogen atoms” means the “ratio of silicon atoms contained in the siloxane bond generated by the modifying treatment”.
- the ratio of silicon atoms not bonded to nitrogen atoms to all the silicon atoms in the modified polysilazane represented by the formula (B3) is 0. It is preferably 1 to 100%. Further, the ratio of the silicon atom not bonded to the nitrogen atom is more preferably 10 to 98%, further preferably 30 to 95%.
- silicon in which all silicon atoms in the modified product of polysilazane having a structure represented by formula (B4) are not bonded to nitrogen atoms is preferably 0.1 to 99%. Further, the ratio of the silicon atom not bonded to the nitrogen atom is more preferably 10 to 97%, further preferably 30 to 95%.
- the number of Si atoms and the number of Si—N bonds in the modified product can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
- the “ratio of silicon atoms not bonded to nitrogen atoms” with respect to all silicon atoms of the modified product is preferably 0.1 to 99%. It is more preferably from 99 to 99%, further preferably from 30 to 95%.
- composition of the present embodiment may include (2-2) a silicon compound having at least one group selected from the group consisting of an amino group, an alkoxy group and an alkylthio group.
- silicon compounds having at least one group selected from the group consisting of (2-2) amino group, alkoxy group and alkylthio group may be collectively referred to as “(2-2) silicon compound”.
- Silicon compounds include 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, trimethoxyphenylsilane, 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane Examples include trimethoxy(1H,1H,2H,2H-nonafluorohexyl)silane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and 3-mercaptopropyltriethoxysilane.
- 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and trimethoxyphenylsilane are preferable from the viewpoint of durability (1), and 3-aminopropyltriethoxysilane and 3-aminopropyltrimethoxysilane are preferable. Is more preferable, and 3-aminopropyltrimethoxysilane is even more preferable.
- the modified form of the (2-2) silicon compound refers to a compound obtained by modifying the above-mentioned (2-2) silicon compound.
- the “modification” is the same as the description in the modified form of (2-1) silazane.
- composition of the present embodiment only one kind of the above-mentioned (2) surface protective agent may be contained, or two or more kinds thereof may be used in combination.
- the surface of the (1) perovskite compound of the present embodiment may be covered with a surface modifier layer.
- the surface modifier layer may be located between (1) the perovskite compound and (2) the surface protectant.
- the surface modifier layer covers the "surface” of the (1) perovskite compound
- the surface modifier layer covers (1) in direct contact with the perovskite compound
- the surface modifier layer covers (1) the perovskite compound. It is formed in direct contact with the surface of another layer formed on the surface of (1), and also includes (1) covering the surface of the perovskite compound without directly contacting it.
- the surface modifier layer forms at least one ion or compound selected from the group consisting of ammonium ions, amines, primary to quaternary ammonium cations, ammonium salts, carboxylic acids, carboxylate ions, and carboxylate salts.
- the material for forming the surface modifier layer may be referred to as “(6) surface modifier”.
- the surface modifier has an action of (1) covering the surface of the perovskite compound and (1) stably dispersing the perovskite compound in the composition when the composition of the present embodiment is produced by the production method described later. It is a compound.
- ammonium salt which is a surface modifier is a salt containing an ion represented by the following formula (A1).
- R 1 to R 4 represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group represented by R 1 to R 4 may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group.
- saturated hydrocarbon group include an alkyl group and a cycloalkyl group.
- the alkyl group represented by R 1 to R 4 may be linear or branched.
- the alkyl group represented by R 1 to R 4 usually has 1 to 20 carbon atoms, preferably 5 to 20 carbon atoms, and more preferably 8 to 20 carbon atoms.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- the number of carbon atoms includes the number of carbon atoms of the substituent.
- the unsaturated hydrocarbon groups R 1 to R 4 may be linear or branched.
- the unsaturated hydrocarbon group of R 1 to R 4 usually has 2 to 20 carbon atoms, preferably 5 to 20 carbon atoms, and more preferably 8 to 20 carbon atoms.
- R 1 to R 4 are preferably hydrogen atoms, alkyl groups, or unsaturated hydrocarbon groups.
- unsaturated hydrocarbon group an alkenyl group is preferable.
- R 1 to R 4 are preferably alkenyl groups having 8 to 20 carbon atoms.
- alkyl groups of R 1 to R 4 include the alkyl groups exemplified in R 6 to R 9 .
- cycloalkyl groups of R 1 to R 4 include the cycloalkyl groups exemplified in R 6 to R 9 .
- a single bond (CC) between any one carbon atom is two.
- Preferred alkenyl groups for R 1 to R 4 include, for example, ethenyl group, propenyl group, 3-butenyl group, 2-butenyl group, 2-pentenyl group, 2-hexenyl group, 2-nonenyl group, 2-dodecenyl group. Groups include 9-octadecenyl groups.
- the counter anion is not particularly limited.
- the counter anion halide ion, carboxylate ion and the like are preferable.
- the halide ion include bromide ion, chloride ion, iodide ion, and fluoride ion.
- ammonium salt having the ammonium cation represented by the formula (A1) and the counter anion include n-octyl ammonium salt and oleyl ammonium salt.
- the amine as a surface modifier can be represented by the following formula (A11).
- R 1 ⁇ R 3 represent the same groups as R 1 ⁇ R 3 to the formula (A1) has. However, at least one of R 1 to R 3 is a monovalent hydrocarbon group.
- the amine as the surface modifier may be any of primary to tertiary amines, but primary amines and secondary amines are preferable, and primary amines are more preferable.
- oleylamine is preferable.
- the carboxylate ion, which is a surface modifier is represented by the following formula (A2).
- the carboxylate salt, which is a surface modifier is a salt containing ions represented by the following formula (A2). R 5 -CO 2 - ⁇ (A2 )
- Examples of the carboxylic acid as the surface modifier include a carboxylic acid having a proton (H + ) bonded to the carboxylate anion represented by (A2) above.
- R 5 represents a monovalent hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group represented by R 5 may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group.
- Examples of the saturated hydrocarbon group include an alkyl group and a cycloalkyl group.
- the alkyl group represented by R 5 may be linear or branched.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 5 is usually 1 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- the number of carbon atoms also includes the number of carbon atoms of the substituent.
- the unsaturated hydrocarbon group represented by R 5 may be linear or branched.
- the unsaturated hydrocarbon group represented by R 5 usually has 2 to 20 carbon atoms, preferably 5 to 20 carbon atoms, and more preferably 8 to 20 carbon atoms.
- R 5 is preferably an alkyl group or an unsaturated hydrocarbon group.
- unsaturated hydrocarbon group an alkenyl group is preferable.
- alkyl group of R 5 include the alkyl groups exemplified in R 6 to R 9 .
- cycloalkyl group for R 5 include the cycloalkyl groups exemplified for R 6 to R 9 .
- alkenyl group of R 5 include the alkenyl groups exemplified in R 1 to R 4 .
- the carboxylic acid anion represented by the formula (A2) is preferably an oleate anion.
- the counter cation is not particularly limited, but preferable examples include an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, and an ammonium cation.
- Oleic acid is preferable as the carboxylic acid that is a surface modifier.
- composition of the present embodiment only one type of the above-mentioned (6) surface modifier may be contained, or two or more types may be used in combination.
- the solvent contained in the composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a medium in which the (1) perovskite compound of the present embodiment can be dispersed.
- the solvent contained in the composition of the present embodiment is preferably one in which the (1) perovskite compound of the present embodiment is difficult to dissolve.
- solvent refers to a substance that is in a liquid state at 1 atm and 25 ° C. However, the solvent does not include the polymerizable compound described later.
- solvent examples include the following (a) to (k).
- Examples of (a) ester include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, pentyl acetate and the like.
- ketones examples include ⁇ -butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, and methylcyclohexanone.
- ether examples include diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, tetrahydrofuran, methyl tetrahydrofuran, anisole and phenitol. Etc. can be mentioned.
- glycol ethers examples include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, and triethylene glycol dimethyl ether.
- Examples of the organic solvent having an amide group include N,N-dimethylformamide, acetamide, N,N-dimethylacetamide and the like.
- Examples of the organic solvent having a nitrile group include acetonitrile, isobutyronitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile and the like.
- Examples of the organic solvent having a carbonate group include ethylene carbonate and propylene carbonate.
- halogenated hydrocarbons examples include methylene chloride and chloroform.
- Examples of the (j) hydrocarbon include n-pentane, cyclohexane, n-hexane, 1-octadecene, benzene, toluene and xylene.
- halogenated hydrocarbons and (j) hydrocarbons are more preferable as the solvent used in the composition of the present embodiment.
- composition of the present embodiment only one type of the above-mentioned solvent may be used, or two or more types may be used in combination.
- the polymerizable compound contained in the composition of the present embodiment is preferably one that is difficult to dissolve the (1) perovskite compound of the present embodiment at the temperature for producing the composition of the present embodiment.
- the “polymerizable compound” means a monomer compound (monomer) having a polymerizable group.
- the polymerizable compound may be a monomer that is in a liquid state at 1 atm and 25°C.
- the polymerizable compound is not particularly limited.
- the polymerizable compound include known polymerizable compounds such as styrene, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, and acrylonitrile.
- the polymerizable compound either one or both of acrylic acid ester and methacrylic acid ester, which are monomers of the acrylic resin, is preferable.
- the polymerizable compound may be used alone or in combination of two or more.
- the ratio of the total amount of acrylic acid ester and methacrylic acid ester to all (4) polymerizable compounds may be 10 mol% or more. The same ratio may be 30 mol% or more, 50 mol% or more, 80 mol% or more, or 100 mol%.
- the polymer contained in the composition of the present embodiment is preferably a polymer having a low solubility of the (1) perovskite compound of the present embodiment at the temperature for producing the composition of the present embodiment.
- the polymer when it is produced at room temperature and under normal pressure, is not particularly limited, and examples thereof include known polymers such as polystyrene, acrylic resin, and epoxy resin. Among them, an acrylic resin is preferable as the polymer.
- the acrylic resin contains one or both of a structural unit derived from an acrylic acid ester and a structural unit derived from a methacrylic acid ester.
- the ratio of the total amount of the structural unit derived from the acrylic acid ester and the structural unit derived from the methacrylic acid ester to all the structural units contained in the polymer (5) is 10 mol% or more. It may be. The same ratio may be 30 mol% or more, 50 mol% or more, 80 mol% or more, or 100 mol%.
- the weight average molecular weight of the polymer is preferably 100 to 1200000, more preferably 1000 to 800000, and further preferably 5000 to 150,000.
- the “weight average molecular weight” means a polystyrene conversion value measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.
- composition of the present embodiment only one kind of the above-mentioned polymer may be contained, or two or more kinds thereof may be used in combination.
- the content ratio of the (1) perovskite compound to the total mass of the composition is not particularly limited.
- the content ratio is preferably 90% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, further preferably 10% by mass or less, and 3% by mass or less. Is particularly preferable.
- the content ratio is preferably 0.0002 mass% or more, more preferably 0.002 mass% or more, and 0.01 mass% or more from the viewpoint of obtaining a good quantum yield. Is more preferable.
- the content ratio of (1) perovskite compound to the total mass of the composition is usually 0.0002 to 90% by mass.
- the content ratio of the (1) perovskite compound to the total mass of the composition is preferably 0.001 to 40% by mass, more preferably 0.002 to 10% by mass, and 0.01 to 3% by mass. Is more preferable.
- a composition in which (1) the content ratio of the perovskite compound with respect to the total mass of the composition is within the above range is preferable because (1) aggregation of the perovskite compound is unlikely to occur and luminescence is well exhibited.
- the content ratio of the compound (a) to the total mass of the composition is not particularly limited.
- the content ratio is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, further preferably 20% by mass or less, and 15% by mass. The following is particularly preferable.
- the content ratio is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and 0.1% by mass or more. More preferable.
- the content ratio of the compound (a) to the total mass of the composition is usually 0.00001 to 50 mass %.
- the content ratio of the compound (a) to the total mass of the composition is preferably 0.0001 to 30% by mass, more preferably 0.01 to 25% by mass, and 0.1 to 15% by mass. It is more preferable that there is.
- a composition in which the content ratio of the compound (a) to the total mass of the composition is within the above range is preferable from the viewpoint of maintaining the light absorption rate and controlling the emission wavelength.
- the content ratio of (2) surface protective agent to the total mass of the composition is not particularly limited.
- the content ratio is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and 7. It is more preferably 5% by mass or less.
- the content ratio is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and 0.1% by mass or more. More preferable.
- the content ratio of (2) surface protective agent to the total mass of the composition is usually 0.001 to 30% by mass.
- the content ratio of (2) the surface protective agent to the total mass of the composition is preferably 0.001 to 30% by mass, more preferably 0.001 to 10% by mass, and 0.1 to 7. It is more preferably 5% by mass.
- the content ratio of the dispersion medium to the total mass of the composition is not particularly limited.
- the content ratio is preferably 99.99% by mass or less, and more preferably 99.9% by mass or less, from the viewpoint of (1) improving dispersibility of the perovskite compound and improving durability. It is more preferably 99% by mass or less.
- the content ratio is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and 50% by mass, from the viewpoint of improving durability. It is more preferably at least mass%, further preferably at least 80 mass%, most preferably at least 90 mass%.
- the content ratio of the dispersion medium to the total mass of the composition is usually 0.1 to 99.99 mass%.
- the content ratio of the dispersion medium to the total mass of the composition is preferably 1 to 99% by mass, more preferably 10 to 99% by mass, further preferably 20 to 99% by mass, and 50 to 50 to 99% by mass. It is particularly preferably 99% by mass, and most preferably 90 to 99% by mass.
- the total content of (1) perovskite compound, (a) compound, (2) surface protective agent and dispersion medium may be 90% by mass or more based on the total mass of the composition. , 95% by mass or more, 99% by mass or more, or 100% by mass.
- the content ratio of (6) the surface modifier to the total mass of the composition is not particularly limited.
- the above content ratio is preferably 30% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less.
- the content ratio is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, and 0.01% by mass or more from the viewpoint of improving thermal durability. Is even more preferable.
- the content ratio of (6) surface modifier to the total mass of the composition is usually 0.0001 to 30% by mass.
- the content ratio of the (6) surface modifier to the total mass of the composition is preferably 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.01 to 0.1% by mass.
- a composition in which the content ratio of the (6) surface modifier to the total mass of the composition is within the above range is preferable in terms of excellent heat durability.
- the total content of some impurities, (1) the compound having an amorphous structure composed of the elements constituting the perovskite compound, and the polymerization initiator is 10% by mass or less based on the total mass of the composition. Is preferable, 5 mass% or less is more preferable, and 1 mass% or less is further preferable.
- the mass ratio of (1) the compound to the perovskite compound [(a) compound / (1) perovskite compound] may be 0.1 to 100, and may be 0.15 to 0.15. It may be 10 or 0.16 to 8.
- a composition in which the range of the compounding ratio of the (1) perovskite compound and the (a) compound is within the above range has a high absorptivity and is preferable from the viewpoint of controlling the emission wavelength.
- the mass ratio [(1) perovskite compound/dispersion medium] of the (1) perovskite compound to the dispersion medium may be 0.00001 to 10, or 0.0001 to 5. It may be 0.0005 to 3.
- a composition in which (1) the range of the blending ratio of the perovskite compound and the dispersion medium is within the above range is preferable because (1) the perovskite compound is less likely to aggregate and emits good light.
- the compounding ratio of (1) perovskite compound and (2) surface protective agent can be appropriately determined according to the types of (1) and (2).
- the molar ratio [Si/B] of (1) the metal ion that is the B component of the perovskite compound and (2) the Si element of the surface protective agent is 0.001 to 200. It may be 0.01 to 50.
- the surface protectant is a modified form of a plasmid represented by the formula (B1) or (B2), (1) with a metal ion which is a B component of the perovskite compound.
- the molar ratio [Si / B] of the modified form of silazane to Si may be 0.001 to 100, 0.001 to 50, or 1 to 20. There may be.
- the surface protective agent is polysilazane having a structural unit represented by the formula (B3), (1) a metal ion which is a B component of the perovskite compound and (2- 1)
- the molar ratio [Si/B] of the modified silazane to the Si element may be 0.001 to 100, 0.01 to 100, or 0.1 to 100. It may be 1 to 50, or 1 to 20.
- the molar ratio [Si/B] between the metal ion that is the B component of the perovskite compound and (2) the Si element of the surface protective agent can be determined by the following method.
- the number of moles (B) of the metal ion that is the B component of the perovskite compound is converted into moles after calculating the mass of the metal that is the B component contained in the perobskite compound by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Seek by.
- ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometry
- (2) the number of moles (Si) of the Si element of the surface protective agent is obtained by converting the mass of the (2) surface protective agent used into moles.
- the ratio of (2) the number of moles (Si) of the Si element of the surface protective agent to the number of moles (B) of the metal ion which is the B component of the perovskite compound is [Si / B].
- the mass of the surface protective agent is preferably 1.1 with respect to the mass of the perovskite compound. It is 5 parts by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, and further preferably 1.8 parts by mass or more. Further, (1) the mass of the surface protective agent is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 4.9 parts by mass or less, and further preferably 2.5 parts by mass with respect to the mass of the perovskite compound. It is less than a part.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- (First manufacturing method) As a method for producing the perovskite compound and the composition containing the compound (a), a step of dissolving the B component, the X component, and the A component constituting the perovskite compound in the above-mentioned (3) solvent at a high temperature to obtain a solution and a solution. Examples thereof include a manufacturing method including a step of cooling the compound.
- the compound containing the B component and the X component and the compound containing the A component are dissolved in the high temperature solvent (3) to obtain a solution.
- the “compound containing the component A” may contain the component X.
- each compound may be added to a high-temperature (3) solvent and dissolved to obtain a solution.
- a solution may be obtained by adding each compound to the solvent (3) and then raising the temperature.
- a solvent capable of dissolving the compound containing the component B and the component X, which is a raw material, and the compound containing the component A is preferable.
- High temperature means a solvent at a temperature at which each raw material dissolves.
- the temperature of the high temperature solvent (3) is preferably 60 to 600°C, and more preferably 80 to 400°C.
- the holding temperature after raising the temperature is, for example, preferably 80 to 150° C., and preferably 120 to 140° C. More preferred.
- the holding time after heating is preferably 5 minutes or more and less than 30 minutes.
- the content ratio of the (1) perovskite compound and the (a) compound in the composition can be controlled within an appropriate range.
- composition of the present embodiment is obtained by adjusting the retention time of the solution after heating to 5 minutes or more and less than 30 minutes, and controlling the state of micelles in the reaction solution for synthesis.
- the resulting solution is then cooled.
- the cooling temperature is preferably ⁇ 20 to 50° C., more preferably ⁇ 10 to 30° C.
- the cooling rate is preferably 0.1 to 1500 ° C./min, more preferably 10 to 150 ° C./min.
- (1) perovskite compound and (a) compound can be precipitated due to the difference in solubility due to the temperature difference of the solution.
- a dispersion liquid containing the (1) perovskite compound and the (a) compound is obtained.
- the (1) perovskite compound and the (a) compound can be recovered.
- the solid-liquid separation method include filtration and concentration by evaporation of the solvent.
- the above-mentioned production method preferably includes the step (6) of adding the surface modifier, since the particles (1) of the perovskite compound obtained can be stably and easily dispersed in the dispersion liquid.
- the step of adding the surface modifier is preferably carried out before the step of cooling.
- the surface modifier may be added to (3) the solvent, or may be added to a solution in which the compound containing the B component and the X component and the compound containing the A component are dissolved.
- the above-mentioned manufacturing method preferably includes a step of removing coarse particles by a technique such as centrifugation or filtration after the cooling step.
- the size of the coarse particles removed by the removing step is preferably more than 10 ⁇ m, more preferably more than 1 ⁇ m, and further preferably more than 500 nm.
- (Second manufacturing method) As a method for producing the composition containing the perovskite compound and the compound (a), a step of obtaining a first solution containing the components A and B constituting the perovskite compound and a second solution containing the component X constituting the perovskite compound are used. Examples of the manufacturing method include a step of obtaining, a step of mixing the first solution and the second solution to obtain a mixed solution, and a step of cooling the obtained mixed solution.
- the compound containing the component A and the compound containing the component B are dissolved in the above-mentioned solvent (3) at a high temperature to obtain a first solution.
- each compound may be added to a high-temperature (3) solvent and dissolved to obtain a first solution.
- the first solution may be obtained by (3) adding each compound to the solvent and then raising the temperature.
- a solvent capable of dissolving the compound containing the A component and the compound containing the B component is preferable.
- the "high temperature” may be any temperature at which the compound containing the A component and the compound containing the B component are dissolved.
- the temperature of the high temperature solvent (3) is preferably 60 to 600°C, and more preferably 80 to 400°C.
- the holding temperature after raising the temperature is, for example, preferably 80 to 150° C., and 120 to 140° C. Is more preferable.
- the holding time after the temperature raising is preferably 5 minutes or more and less than 30 minutes.
- the content ratio of the (1) perovskite compound and the (a) compound in the composition can be controlled within an appropriate range.
- composition of the present embodiment can be obtained by adjusting the retention time of the solution after heating to 5 minutes or more and less than 30 minutes, and controlling the state of micelles in the reaction solution for synthesis.
- the compound containing the X component is dissolved in the above-mentioned solvent (3) to obtain a second solution.
- the second solution may be obtained by dissolving the compound containing the component X and the compound containing the component B in the solvent (3).
- the solvent is preferably a solvent capable of dissolving the compound containing the component X.
- the first solution and the second solution obtained are mixed to obtain a mixed solution.
- mixing the first solution and the second solution one may be dropped on the other. Further, it is preferable to mix the first solution and the second solution while stirring.
- the cooling temperature is preferably ⁇ 20 to 50 ° C., more preferably ⁇ 10 to 30 ° C.
- the cooling rate is preferably 0.1 to 1500 ° C./min, more preferably 10 to 150 ° C./min.
- (1) perovskite compound and (a) compound can be precipitated due to the difference in solubility due to the temperature difference of the mixed solution.
- a dispersion containing (1) a perovskite compound and (a) a compound can be obtained.
- the (1) perovskite compound and the (a) compound can be recovered by performing solid-liquid separation.
- the solid-liquid separation method include the method described in the first manufacturing method.
- the above-mentioned production method preferably includes the step (6) of adding the surface modifier, since the particles of the perovskite compound obtained are easily and stably dispersed in the dispersion liquid.
- the step of adding the surface modifier is preferably carried out before the step of cooling.
- the (6) surface modifier may be added to any of the (3) solvent, the first solution, the second solution, and the mixed solution.
- a step of removing coarse particles by a method such as centrifugation and filtration shown in the first manufacturing method is included.
- the liquid composition of the present embodiment is to be mixed with (1) perovskite compound, (a) compound and (2) surface protective agent, and either (3) solvent and (4) polymerizable compound or both. Can be manufactured at.
- the temperature at the time of mixing is preferably in the range of 0°C to 100°C. More preferably, it is in the range.
- Production method (a1) A step of mixing (1) a perovskite compound, (a) a compound, and (3) a solvent, and a step of mixing the obtained mixture and (2) a surface protective agent.
- a method for producing a composition comprising:
- Production method (a2) A step of mixing (1) a perovskite compound, (a) a compound, and (2) a surface protective agent, and a step of mixing the obtained mixture and (3) a solvent.
- a method for producing a composition comprising:
- the (3) solvent used in the production methods (a1) and (a2) is preferably one that is difficult to dissolve the (1) perovskite compound.
- a solvent (3) is used, the mixture obtained by the production method (a1) and the compositions obtained by the production methods (a1) and (a2) become a dispersion liquid.
- composition of the present embodiment contains (2) a surface protective agent, one or both of the modified product of (2-1) silazane and the modified product of (2-2) silicon compound
- the composition The manufacturing method may be the following manufacturing method (a3) or the following manufacturing method (a4).
- Production method (a3) A step of mixing (1) a perovskite compound, (a) a compound, and (3) a solvent, the obtained mixture, the (2-1) silazane and the above (2-2). ) A method for producing a composition, comprising a step of mixing one or both of silicon compounds and a step of subjecting the obtained mixture to a modification treatment.
- Production method (a4) A step of mixing (1) a perovskite compound, (a) a compound, and one or both of the above (2-1) silazane and the above (2-2) silicon compound, and obtaining the same.
- a method for producing a composition comprising: a step of mixing the obtained mixture with (3) a solvent; and a step of subjecting the obtained mixture to a modification treatment.
- the polymer may be dissolved or dispersed in the solvent (3).
- the temperature is not particularly limited as long as it can be mixed, but from the viewpoint of uniform mixing, it is preferably in the range of 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and 10 ° C. or higher. It is more preferably in the range of 80°C or lower.
- the method for producing the composition is preferably the production method (a1) or the production method (a3) from the viewpoint of (1) improving the dispersibility of the perovskite compound.
- the reforming method includes a method of irradiating the (2-1) silazane and the (2-2) silicon compound with ultraviolet rays, and the (2-1) silazane and the (2-2) silicon compound and water vapor. Examples thereof include known methods such as a method of reacting with.
- the treatment of reacting the (2-1) silazane and the (2-2) silicon compound with water vapor may be referred to as “humidification treatment”.
- the wavelength of ultraviolet rays used in the method of irradiating ultraviolet rays is usually 10 to 400 nm, preferably 10 to 350 nm, more preferably 100 to 180 nm.
- Examples of the light source for generating ultraviolet rays include metal halide lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, excimer lamps, and UV laser light.
- the composition may be allowed to stand for a certain period of time under the temperature and humidity conditions described below, or may be stirred.
- the temperature in the humidification treatment may be a temperature at which reforming progresses sufficiently.
- the temperature in the humidifying treatment is, for example, preferably 5 to 150° C., more preferably 10 to 100° C., and further preferably 15 to 80° C.
- the humidity in the humidification treatment may be any humidity that can sufficiently supply water to (2-1) and (2-2) in the composition.
- the humidity in the humidifying treatment is, for example, preferably 30% to 100%, more preferably 40% to 95%, further preferably 60% to 90%.
- the time required for the humidification treatment may be any time that allows the reforming to proceed sufficiently.
- the time required for the humidification treatment is, for example, preferably 10 minutes or more and 1 week or less, more preferably 1 hour or more and 5 days or less, and further preferably 2 hours or more and 3 days or less.
- stirring is preferable.
- Water may be supplied in the humidification treatment by flowing a gas containing water vapor into the reaction vessel, or by stirring in an atmosphere containing water vapor to supply water from the interface.
- the gas flow rate containing water vapor is preferably 0.01 L/min or more and 100 L/min or less, and 0.1 L/min. More than 10 L / min or less is more preferable, and 0.15 L / min or more and 5 L / min or less is further preferable.
- the gas containing steam include nitrogen containing a saturated amount of steam.
- the surface protective agent and (3) the solvent are used in any step included in the method for producing the composition containing the above-mentioned (1) perovskite compound and (a). It may be mixed.
- the following manufacturing methods (a5) and (a6) may be used.
- a manufacturing method including a step of obtaining a solution and a step of cooling the solution can be mentioned.
- Production method (a6) A step of dissolving a compound containing a component A constituting a perovskite compound and a compound containing a component B in a high-temperature (3) solvent to obtain a first solution, and a component X constituting the perovskite compound.
- Manufacturing method including.
- the surface protective agent is dissolved in either or both of the first solution and the second solution.
- the conditions of each step included in these manufacturing methods are the same as the conditions of the first manufacturing method and the second manufacturing method in the above-described method of manufacturing a composition containing a perovskite compound and a compound (a). is there.
- Production method (c1) (4) a step of dispersing the (1) perovskite compound and the (a) compound in a polymerizable compound to obtain a dispersion, the obtained dispersion, and (2) a surface protective agent. And a step of mixing.
- Production method (c3) A production method including a step of dispersing a mixture of (1) perovskite compound, (a) compound and (2) surface protective agent in (4) polymerizable compound.
- the production method (c1) is preferable from the viewpoint of (1) enhancing the dispersibility of the perovskite compound.
- the polymerizable compound may be added dropwise to each material, or each material may be added dropwise to (4) the polymerizable compound.
- At least one of (1) perovskite compound, (a) compound, and (2) surface protective agent is preferably added dropwise to (4) polymerizable compound because it is easily dispersed uniformly.
- the dispersion in each mixing step, may be dropped onto each material, or each material may be dropped onto the dispersion.
- At least one of (1) perovskite compound, (a) compound, and (2) surface protective agent is preferably added dropwise to the dispersion because it is easily dispersed uniformly.
- At least one of the solvent (3) and the polymer (5) may be dissolved or dispersed in the polymerizable compound (4).
- the solvent for dissolving or dispersing the polymer is not particularly limited.
- a solvent that is difficult to dissolve the perovskite compound is preferable.
- the solvent in which the polymer is dissolved include the above-mentioned solvent (3).
- halogenated hydrocarbons and hydrocarbons are more preferable.
- the method for producing the composition of the present embodiment may be the following production method (c4) or production method (c5).
- Production method (c5) (1) A step of dispersing a perovskite compound and (a) a compound in a solvent (3) to obtain a dispersion, the obtained dispersion, the (2-1) silazane and the above (2-2-). 2) a step of mixing one or both of the silicon compounds to obtain a mixed solution, and subjecting the resulting mixed solution to a modification treatment to (2-1) the modified product of silazane and (2) 2) A method for producing a composition, comprising: a step of obtaining a mixed solution containing one or both of a modified silicon compound, and a step of mixing the obtained mixed solution and (3) a solvent.
- a surface modifier is used in (2) method 1 for producing a composition containing a surface protectant and a dispersion medium, it can be added together with (2) a surface protectant.
- the method for producing the composition of the present embodiment includes a step of mixing (1) a perovskite compound, (a) a compound, (2) a surface protectant, and (4) a polymerizable compound, and (4). There can be mentioned a production method including a step of polymerizing the polymerizable compound.
- composition obtained by the method 2 for producing a composition containing a surface protective agent and a dispersion medium has a total of (1) perovskite compound, (a) compound, (2) surface protective agent, and (5) polymer. It is preferably 90% by mass or more of the total composition.
- the same mixing method as the method shown in (2) Manufacturing method 1 of the composition containing the surface protective agent and the dispersion medium can be used.
- Examples of the method for producing the composition include the following production methods (d1) and (d2).
- Production method (d1) A step of dispersing (1) a perovskite compound, (a) a compound, and (2) a surface protective agent in (4) a polymerizable compound, and (4) polymerizing the polymerizable compound. And a manufacturing method including a step.
- the dispersing step there is no limitation on the order of adding (1) perovskite compound, (a) compound, and (2) surface protective agent to (5) polymerizable compound.
- the perovskite compound may come first, and (a) the compound may come first.
- the (2) surface protecting agent may be added first, and the (1) perovskite compound, (a) compound, and (2) surface protecting agent may be added at the same time.
- the order of adding (1) perovskite compound, (a) compound, and (2) surface protective agent to (5) polymer is not limited.
- the perovskite compound may come first, and (a) the compound may come first.
- the (2) surface protecting agent may be added first, and the (1) perovskite compound, (a) compound, and (2) surface protecting agent may be added at the same time.
- the step (3) of removing the solvent which is included in the production method (d2), may be a step of allowing to stand at room temperature and naturally drying, or may be a reduced pressure drying using a vacuum dryer. Alternatively, the step (3) of evaporating the solvent by heating may be performed.
- the solvent (3) can be removed by, for example, drying at 0° C. or higher and 300° C. or lower for 1 minute or more and 7 days or less.
- the step (4) of polymerizing the polymerizable compound included in the production method (d1) can be carried out by appropriately using a known polymerization reaction such as radical polymerization.
- radical polymerization a radical polymerization initiator is added to a mixture of (1) perovskite compound, (a) compound, (2) surface protective agent, and (4) polymerizable compound to generate radicals. By doing so, the polymerization reaction can proceed.
- the radical polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include a photoradical polymerization initiator.
- photo-radical polymerization initiator examples include bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide.
- a surface modifier is used in (2) method 2 for producing a composition containing a surface protectant and a dispersion medium, it can be added together with (2) a surface protectant.
- Production method (d3) A production method including a step of melt-kneading (1) perovskite compound, (a) compound, (2) surface protective agent, and (5) polymer.
- Production method (d5) A step of producing a liquid composition containing (1) a perovskite compound, (a) a compound, and (2) a surface protective agent, and a step of extracting solid content from the obtained liquid composition. And a step of melt-kneading the obtained solid content and (5) polymer.
- Production method (d6) (2) A step of producing a liquid composition containing (1) a perovskite compound and (a) a compound without containing a surface protective agent, and a step of extracting solid content from the obtained liquid composition. And a step of melt-kneading the obtained solid content, (2) a surface protective agent, and (5) a polymer.
- melt-kneading the polymer (5) a known method as a polymer kneading method can be adopted.
- extrusion processing using a single screw extruder or a twin screw extruder can be adopted.
- the above-mentioned method can be adopted as the step of performing the reforming treatment of the manufacturing method (d4).
- the above-mentioned production method (a1) or (a2) can be adopted for the step of producing the liquid composition of the production methods (d5) and (d6).
- the surface protective agent may not be added in the above-mentioned production method (a1) or (a2).
- the above-mentioned production method (a3) or (a4) can be adopted in the step of producing the liquid composition of the production method (d5).
- the steps of producing solids in the production methods (d5) and (d6) include (3) a solvent and (4) a polymerizable compound that constitute the liquid composition from the liquid composition, for example, by heating, depressurizing, blowing air, or a combination thereof. By removing.
- a surface modifier is used in (2) method 3 for producing a composition containing a surface protectant and a dispersion medium, it can be added together with (2) a surface protectant.
- an inorganic silicon compound having a siloxane bond refers to modification of a compound containing an organic group and a silicon element, and all the organic groups being organic groups that are eliminated by a modification treatment (hydrolysis). It means a modified form of a compound containing a silicon element having no body or organic group.
- the inorganic silicon compound having a siloxane bond for example, in the formula (B1), modification of disilazane all are hydrogen atom of a plurality of R 15, in the formula (B2), all the plurality of R 15 modification of low molecular silazane is hydrogen atom, in the above formula (B3), modification of all of the plurality of R 15 are polymeric silazane is a hydrogen atom, a structure represented by the above formula (B4)
- Examples of the polysilazane having a plurality of polysilazanes include a modified form of high molecular weight silazane in which all of a plurality of R 15s are hydrogen atoms, and a modified form of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).
- the solid content concentration (mass %) of the (1) perovskite compound and (a) contained in the composition of the present embodiment can be calculated by a dry mass method. Details of the dry mass method will be described in Examples.
- the quantum yield and emission wavelength of the composition containing (1) perovskite compound and (a) of the present invention are excited by using an absolute PL quantum yield measuring device (for example, C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.). Measured at 450 nm light, room temperature, and air. As the emission wavelength, the wavelength having the highest emission intensity is used.
- an absolute PL quantum yield measuring device for example, C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
- the absorption rate of the composition containing the (1) perovskite compound and (a) of the present invention was measured by using an absolute PL quantum yield measuring device (for example, C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics KK) at an excitation light of 450 nm at room temperature. , Measured in the atmosphere.
- an absolute PL quantum yield measuring device for example, C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics KK
- the film according to this embodiment uses the above-mentioned composition as a forming material.
- the film according to the present embodiment contains (1) perovskite compound, (a) compound and (5) polymer, and the total of (1) perovskite compound, (a) compound and (5) polymer is the entire film. Is 90% by mass or more.
- the film shape is not particularly limited, and can be any shape such as a sheet shape or a bar shape.
- the “bar-like shape” means, for example, a band-like shape in plan view extending in one direction. Examples of the band-like shape in plan view include a plate-like shape whose sides have different lengths.
- the thickness of the film may be 0.01 ⁇ m to 1000 mm, 0.1 ⁇ m to 10 mm, or 1 ⁇ m to 1 mm.
- the thickness of the film refers to the front surface and the back surface in the thickness direction of the film when the side having the smallest value among the length, width, and height of the film is defined as the "thickness direction". Refers to the distance between. Specifically, the thickness of the film is measured at any three points on the film using a micrometer, and the average value of the measured values at the three points is taken as the film thickness.
- the film may be a single layer or multiple layers.
- the compositions of the same type of embodiments may be used for each layer, or the compositions of different types of embodiments may be used for each layer.
- the film formed on the substrate can be obtained by the method for producing a laminated structure described below. Further, the film can be obtained by peeling it from the substrate.
- the laminated structure according to the present embodiment has a plurality of layers, and at least one layer is the above-mentioned film.
- examples of layers other than the above-mentioned film include arbitrary layers such as a substrate, a barrier layer, and a light scattering layer.
- the shape of the laminated film is not particularly limited, and may be any shape such as a sheet shape and a bar shape.
- the substrate is not particularly limited, but may be a film.
- the substrate is preferably light transmissive.
- a laminated structure having a light-transmitting substrate is preferable because it is easy to take out the light emitted by the (1) perovskite compound.
- a material for forming the substrate for example, a polymer such as polyethylene terephthalate or a known material such as glass can be used.
- a polymer such as polyethylene terephthalate or a known material such as glass can be used.
- the above-mentioned film may be provided on the substrate.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the laminated structure of this embodiment.
- the film 10 of the present embodiment is provided between the first substrate 20 and the second substrate 21.
- the film 10 is sealed by the sealing layer 22.
- One aspect of the present invention includes a first substrate 20, a second substrate 21, a film 10 according to the present embodiment, which is located between the first substrate 20 and the second substrate 21, and a sealing.
- a laminated structure having a layer 22 and the encapsulating layer 22 is disposed on a surface of the film 10 that is not in contact with the first substrate 20 and the second substrate 21. It is a structure 1a.
- the layer that the laminated structure according to the present embodiment may have is not particularly limited, and examples thereof include a barrier layer.
- a barrier layer may be included from the viewpoint of protecting the above-mentioned composition from water vapor in the outside air and air in the atmosphere.
- the barrier layer is not particularly limited, but a transparent one is preferable from the viewpoint of extracting the emitted light.
- a polymer such as polyethylene terephthalate or a known barrier layer such as a glass film can be used.
- the layer that the laminated structure according to the present embodiment may have is not particularly limited, and examples thereof include a light scattering layer.
- a light scattering layer may be included from the viewpoint of effectively utilizing the incident light.
- the light scattering layer is not particularly limited, but is preferably transparent from the viewpoint of extracting emitted light.
- As the light scattering layer light scattering particles such as silica particles or a known light scattering layer such as an amplification diffusion film can be used.
- the light emitting device according to the present invention can be obtained by combining the composition of the embodiment of the present invention or the laminated structure with a light source.
- the light emitting device is a device that emits light emitted from a light source to emit light from the composition or laminated structure by irradiating the composition or laminated structure installed in the subsequent stage, and extracts light.
- the layers other than the above-mentioned film, substrate, barrier layer, and light scattering layer include a light reflection member, a brightness enhancement section, a prism sheet, a light guide plate, and between elements. It may be any layer such as a medium material layer.
- One aspect of the present invention is a light emitting device 2 in which a prism sheet 50, a light guide plate 60, the first laminated structure 1a, and a light source 30 are laminated in this order.
- the light source constituting the light emitting device according to the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of causing the above-mentioned composition or the (1) perovskite compound in the laminated structure to emit light, a light source having an emission wavelength of 600 nm or less is used. preferable.
- a known light source such as a light emitting diode (LED) such as a blue light emitting diode, a laser, or an EL can be used.
- the layer that may be included in the laminated structure that constitutes the light emitting device according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a light reflecting member. From the viewpoint of irradiating the light from the light source toward the composition or the laminated structure, a light reflecting member may be included.
- the light reflection member is not particularly limited, but may be a reflection film.
- the reflecting film for example, a known reflecting film such as a reflecting mirror, a film of reflecting particles, a reflecting metal film or a reflector can be used.
- the layer that may be included in the laminated structure that constitutes the light emitting device according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a brightness enhancing portion.
- a brightness enhancement section may be included from the viewpoint of reflecting a part of the light back toward the direction in which the light was transmitted.
- the layer that may be included in the laminated structure that constitutes the light emitting device according to the present invention is not particularly limited, but a prism sheet can be used.
- the prism sheet typically has a base material portion and a prism portion.
- the base material portion may be omitted depending on the adjacent member.
- the prism sheet can be attached to an adjacent member via any appropriate adhesive layer (for example, an adhesive layer, a pressure-sensitive adhesive layer).
- the prism sheet is formed by arranging a plurality of convex unit prisms in parallel on the side opposite to the viewing side (back side). By arranging the convex portion of the prism sheet so as to face the back surface side, it becomes easier to collect light that passes through the prism sheet.
- the layer that may be included in the laminated structure forming the light emitting device according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a light guide plate.
- a light guide plate for example, a light guide plate having a lens pattern formed on the back side and a prism shape or the like formed on the back side and/or the viewing side so that light from the lateral direction can be deflected in the thickness direction.
- Any suitable light guide plate can be used, such as a light guide plate.
- the layer that may be included in the laminated structure that constitutes the light emitting device according to the present invention is not particularly limited, but a layer composed of one or more medium materials (on the optical path between adjacent elements (layers) ( The medium material layer between the elements).
- the one or more media contained in the media material layer between the elements include, but are not limited to, vacuum, air, gas, optical materials, adhesives, optical adhesives, glasses, polymers, solids, liquids, gels, cures.
- the light emitting device includes those provided with a wavelength conversion material for EL displays and liquid crystal displays.
- the composition of the present invention is put in a glass tube or the like and sealed, and this is arranged along the end face (side face) of the light guide plate between the blue light emitting diode which is the light source and the light guide plate, Backlight that converts blue light into green light or red light (on-edge backlight),
- E2 The composition of the present invention is formed into a sheet, and a film obtained by sandwiching the composition with two barrier films and sealing the film is placed on the light guide plate, and blue light emission is placed on the end surface (side surface) of the light guide plate.
- a backlight that converts blue light emitted from the diode through the light guide plate to the sheet into green light or red light surface mount backlight
- the composition of the embodiment of the present invention is molded and arranged in the subsequent stage of the blue light emitting diode as a light source to convert blue light into green light or red light. Illumination that emits white light.
- the display 3 of the present embodiment includes a liquid crystal panel 40 and the above-described light emitting device 2 in this order from the viewing side.
- the light emitting device 2 includes a second laminated structure 1b and a light source 30.
- the above-mentioned first laminated structure 1a further includes a prism sheet 50 and a light guide plate 60.
- the display may further comprise any suitable other member.
- One aspect of the present invention is a liquid crystal display 3 in which a liquid crystal panel 40, a prism sheet 50, a light guide plate 60, the first laminated structure 1a, and a light source 30 are laminated in this order.
- the liquid crystal panel typically includes a liquid crystal cell, a viewing-side polarizing plate arranged on the viewing side of the liquid crystal cell, and a back-side polarizing plate arranged on the back surface side of the liquid crystal cell.
- the viewing-side polarizing plate and the back-side polarizing plate may be arranged such that their absorption axes are substantially orthogonal or parallel.
- the liquid crystal cell has a pair of substrates and a liquid crystal layer as a display medium sandwiched between the substrates.
- one substrate is provided with a color filter and a black matrix
- the other substrate is provided with a switching element for controlling electro-optical characteristics of liquid crystal and a scanning line for giving a gate signal to this switching element.
- a signal line for giving a source signal, a pixel electrode, and a counter electrode are provided.
- the distance (cell gap) between the substrates can be controlled by a spacer or the like.
- an alignment film made of polyimide can be provided on the side of the substrate in contact with the liquid crystal layer.
- the polarizing plate typically has a polarizer and protective layers disposed on both sides of the polarizer.
- the polarizer is typically an absorption-type polarizer. Any appropriate polarizer is used as the above-mentioned polarizer.
- a dichroic substance such as iodine or a dichroic dye is adsorbed on a hydrophilic polymer film such as a polyvinyl alcohol film, a partially formalized polyvinyl alcohol film, or an ethylene/vinyl acetate copolymer partially saponified film.
- Uniaxially stretched film, polyene oriented film such as dehydrated polyvinyl alcohol and dehydrochlorinated polyvinyl chloride.
- a polarizer obtained by uniaxially stretching a polyvinyl alcohol-based film by adsorbing a dichroic substance such as iodine has a high polarization dichroic ratio, and is particularly preferable.
- composition of the present embodiment include, for example, wavelength conversion materials for light emitting diodes (LEDs).
- LEDs light emitting diodes
- the composition of the present embodiment can be used, for example, as a material for a light emitting layer of an LED.
- the LED containing the composition of the present embodiment for example, the composition of the present embodiment and conductive particles such as ZnS are mixed and laminated in a film form, an n-type transport layer is laminated on one side, and the other side is laminated.
- It has a structure in which p-type transport layers are laminated, and in the composition of the junction surface, holes of the p-type semiconductor and electrons of the n-type semiconductor are contained in the composition of the perovskite compound (1) in the particles of the junction surface by passing an electric current. There is a method of emitting light by canceling the charge.
- the composition of the present embodiment can be used as an electron transporting material contained in the active layer of a solar cell.
- the structure of the solar cell is not particularly limited, for example, a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate, a titanium oxide dense layer, a porous aluminum oxide layer, an active layer containing the composition of the present embodiment, 2, A hole transport layer such as 2′,7,7′-tetrakis (N,N′-di-p-methoxyphenylamine)-9,9′-spirobifluorene (Spiro-MeOTAD) and a silver (Ag) electrode are provided in this order.
- FTO fluorine-doped tin oxide
- Ti titanium oxide dense layer
- a porous aluminum oxide layer an active layer containing the composition of the present embodiment
- a hole transport layer such as 2′,7,7′-tetrakis (N,N′-di-p-methoxyphenylamine)-9,9′-spirobi
- the titanium oxide dense layer has a function of electron transport, an effect of suppressing roughness of FTO, and a function of suppressing reverse electron transfer.
- the porous aluminum oxide layer has a function of improving the light absorption efficiency.
- the composition of the present embodiment contained in the active layer has the functions of charge separation and electron transport.
- Examples of the film manufacturing method include the following manufacturing methods (e1) to (e3).
- Manufacturing method (e1) a method for manufacturing a film, which includes a step of applying a liquid composition to obtain a coating film, and a step of (3) removing a solvent from the coating film.
- a method of manufacturing a film including.
- Production method (e3) A method for producing a film by molding the composition obtained in the above production methods (d1) and (d2).
- Examples of the method for manufacturing the laminated structure include the following manufacturing methods (f1) to (f3).
- Production method (f1) Lamination including a step of producing a liquid composition, a step of applying the obtained liquid composition onto a substrate, and a step of removing (3) a solvent from the obtained coating film Method of manufacturing the structure.
- Manufacturing method (f2) A manufacturing method of a laminated structure including a step of laminating a film on a substrate.
- Production method (f3) (4) a step of producing a liquid composition containing a polymerizable compound, a step of applying the obtained liquid composition on a substrate, and a step of applying the obtained coating film (4) And a step of polymerizing the polymerizable compound.
- the above-mentioned manufacturing methods (c1) to (c4) can be adopted for the step of manufacturing the liquid composition in the manufacturing methods (f1) and (f3).
- the step of applying the liquid composition on the substrate in the production methods (f1) and (f3) is not particularly limited, but is a gravure coating method, a bar coating method, a printing method, a spray method, a spin coating method, a dip method, Known coating and coating methods such as a die coating method can be used.
- the step (3) of removing the solvent in the production method (f1) can be the same as the step of removing the solvent (3) included in the production method (d2) described above.
- the step of polymerizing the (4) polymerizable compound in the production method (f3) can be the same as the step of polymerizing the (4) polymerizable compound contained in the above-mentioned production method (d1).
- any adhesive can be used.
- the adhesive is not particularly limited as long as it does not dissolve (1) the perovskite compound, and a known adhesive can be used.
- the method for producing a laminated structure may further include a step of laminating an arbitrary film on the obtained laminated structure.
- a reflection film or a diffusion film can be mentioned.
- Arbitrary adhesive can be used in the process of laminating the films.
- the above-mentioned adhesive is not particularly limited as long as it does not dissolve (1) the perovskite compound, and a known adhesive can be used.
- ⁇ Method of manufacturing light emitting device> For example, a manufacturing method including the above-mentioned light source and a step of installing the above-mentioned composition or laminated structure on the optical path downstream from the light source can be mentioned.
- the composition of the present invention is a part of a living body such as an image detection unit (image sensor), a fingerprint detection unit, a face detection unit, a vein detection unit and an iris detection unit for a solid-state imaging device such as an X-ray imaging device and a CMOS image sensor. It can be used as a photoelectric conversion element (photodetection element) material included in a detection section for detecting a predetermined characteristic of (1) or a detection section of an optical biosensor such as a pulse oximeter.
- a photoelectric conversion element photodetection element
- the quantum yield of the composition was measured using an absolute PL quantum yield measuring device (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., C9920-02) at an excitation light of 450 nm at room temperature and in the atmosphere.
- the emission wavelength the wavelength having the highest emission intensity in the emission spectrum when the quantum yield was measured was used.
- the composition of the present embodiment may have a quantum yield measured by the above measuring method of 50% or more, 82% or more, or 86% or more.
- the quantum yield measured by the above measuring method is preferably 50% or more and 100% or less, more preferably 82% or more and 100% or less, and 86% or more and 100%. % Or less is more preferable.
- the composition of the present embodiment has an absorptance (abs) measured by the above measuring method of 0.3 or more, 0.5 or more, and 0.6 or more. May be good.
- the absorptivity (abs) measured by the above measuring method is preferably 0.3 or more and 1 or less, more preferably 0.5 or more and 1 or less, and 0. It is more preferably 6 or more and 1 or less.
- Peak intensity ratio ((Pa)/(P1)) (intensity (cps) of the highest intensity peak other than the peak derived from the perovskite compound when 2 ⁇ is between 10 and 13°)/(mirror of the surface of the perovskite compound) Diffraction peak intensity (cps) of index (001)) ... Equation 2
- Example 1 After mixing 25 mL of oleylamine and 200 mL of ethanol, 17.12 mL of a hydrobromic acid solution (48%) was added with stirring while cooling with ice, and then dried under reduced pressure to obtain a precipitate. The precipitate was washed with diethyl ether and then dried under reduced pressure to give oleylammonium bromide.
- the luminescence wavelength was 530.0 nm.
- the quantum yield was measured, it was 81%, and when the absorption rate (abs) of the solution was evaluated, it was 0.58.
- Example 2 After mixing 25 mL of oleylamine and 200 mL of ethanol, 17.12 mL of a hydrobromic acid solution (48%) was added with stirring while cooling with ice, and then dried under reduced pressure to obtain a precipitate. The precipitate was washed with diethyl ether and then dried under reduced pressure to give oleylammonium bromide.
- the absorption rate (abs) of the solution prepared by mixing 3.95 mL of toluene with 50 ⁇ L of the above composition 2 was 0.57.
- the compound was confirmed to be (NH 4 ) 2 PbBr 4 .
- ((Pa)/(P1)) was 4.14.
- the emission characteristics were evaluated and the emission wavelength was 536.9 nm.
- the quantum yield was measured and found to be 85%.
- Example 3 The solid composition 2 of Example 2 was mixed with xylene to adjust the concentration of the solid content to 0.23% by mass, to prepare 150 mL of the dispersion liquid 3. 2 parts by mass of organopolysilazane (1500 Slow Cure, Durazane, manufactured by Merck Performance Materials, Inc.) was added to Dispersion 3 with respect to 1 part by mass of the solid content in Dispersion 3. Then, a reforming treatment with steam was carried out for 4 hours to obtain a composition 3. As the reforming treatment conditions at this time, the flow rate of steam was 0.2 L/min (supplied with N 2 gas, saturated steam amount of 30° C.), and the heating temperature was 90° C. After the modification treatment, xylene was used to dilute 50 times, and the emission characteristics were evaluated by the method described above. The emission wavelength was 535.4 nm. The quantum yield was measured and found to be 93%.
- Example 4 Composition 4 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the holding time at 130°C was changed to 5 minutes.
- the absorption rate (abs) of a solution obtained by mixing 3.95 mL of toluene with 50 ⁇ L of the composition 4 was 0.61.
- composition 5 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the holding time at 130° C. was 30 minutes in the manufacturing process of Example 2.
- the absorption rate (abs) of a solution prepared by mixing 3.95 mL of toluene with 50 ⁇ L of the composition 5 was 0.21.
- a solution obtained by mixing 100 mL of toluene and 50 mL of acetonitrile with 200 mL of the above composition 5 was subjected to solid-liquid separation by filtration. After that, the solid content on the filtration was washed by flowing a mixed solution of 100 mL of toluene and 50 mL of acetonitrile twice. As a result, a solid composition 5 was obtained.
- composition 5 had the (a) compound. .. ((Pa)/(P1)) was 11.84. After diluting with xylene to a solid content concentration of 0.0046% by mass, the emission characteristics were evaluated and the emission wavelength was 538.4 nm.
- Composition 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the holding time at 130° C. was 0 minute in the manufacturing process of Example 1. Specifically, after preparing a solution of the above-mentioned lead acetate / trihydrate 0.38 g, form amidine acetate 0.39 g, 1-octadecene solvent 40 mL, and oleic acid 10 mL at 130 ° C., without heating, without heating. Immediately, 13.35 mL of the above solution containing oleylammonium bromide was added. After the addition, the solution was cooled to room temperature to give composition 6.
- the light emitting property of the composition 6 was evaluated in the same manner as in Example 1, the light emitting wavelength was 547.0 nm.
- the quantum yield was measured, it was 37%, and when the absorption rate (abs) of the solution was evaluated, it was 0.88.
- Table 1 shows the results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
- the compositions according to Examples 1 to 4 can be fine-tuned to the shorter wavelength side of the emission wavelength and have a light absorptivity. It was confirmed to be high. It was confirmed that the composition of Example 3 containing the modified form of silazane had an improved quantum yield as compared with the composition of Example 2 containing no modified form of silazane.
- a resin composition can be obtained by sheeting the compositions described in Examples 1 to 4, and a film obtained by sandwiching the composition with two barrier films and placing the film on the light guide plate is used.
- a backlight capable of converting blue light emitted from the blue light emitting diode placed on the end surface (side surface) of the light guide plate through the light guide plate into the sheet into green light or red light is manufactured.
- the wavelength conversion material can be obtained by mixing the composition described in Examples 1 to 4 and the resist and then removing the solvent. By arranging the obtained wavelength conversion material between the blue light emitting diode which is the light source and the light guide plate or in the subsequent stage of the OLED which is the light source, a backlight capable of converting the blue light of the light source into green light and red light is provided. To manufacture.
- a titanium oxide dense layer is laminated on the surface of a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate, a porous aluminum oxide layer is laminated on the surface, and the compositions according to Examples 1 to 4 are laminated thereto. Then, after removing the solvent, hole transport such as 2,2′,7,7′-tetrakis-(N,N′-di-p-methoxyphenylamine)-9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD) is carried out. The layers are laminated, and the silver (Ag) layer is laminated on the layers to prepare a solar cell.
- FTO fluorine-doped tin oxide
- the composition of this embodiment can be obtained by removing the solvent of the composition described in Examples 1 to 4 and molding.
- a photoelectric conversion element (photodetection element) material used for a detection unit that detects light is manufactured.
- the photoelectric conversion element material is used for a part of a living body such as an image detection unit (image sensor) for a solid-state imaging device such as an X-ray imaging device and a CMOS image sensor, a fingerprint detection unit, a face detection unit, a vein detection unit and an iris detection unit. It is used in an optical biosensor such as a detection unit and a pulse oximeter that detects a predetermined feature.
- a composition containing a compound having a high light absorptivity and having a perovskite type crystal structure capable of finely adjusting the emission wavelength to the short wavelength side, a film using the composition as a forming material It is possible to provide a laminated structure including the film, and a light emitting device and a display including the laminated structure. Therefore, a composition containing a compound having a perovskite-type crystal structure of the present invention, a film using the composition as a forming material, a laminated structure containing the film, and a light emitting device and a display including the laminated structure are used for light emission. Can be preferably used in.
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Abstract
(1)A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物と、X線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する(a)化合物と、を含み、(1)の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)と、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、(1)に由来するピーク以外のうち最も強度が高い下記(a)の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))が0.3以上、10以下である組成物。
Description
本発明は、組成物、フィルム、積層構造体、発光装置及びディスプレイに関する。
発光素子に用いられる発光材料は、光の吸収率が高いことに加え、その発光波長を発光素子の用途に適した発光波長に制御することが求められている。このような発光材料として、例えば、非特許文献1には、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物が報告されている。
非特許文献2には、ペロブスカイト化合物に含まれるハロゲン元素の種類を変更することでペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の発光波長が変化することが記載されている。
Advanced Materials 2016, 28, p.10088-10094
NANO LETERS 2015, 15, p.3692-3696
しかしながら、ペロブスカイト結晶構造を有する化合物に含まれるハロゲン元素の種類を変更すると、光の吸収率が低下する場合もあり、また、その発光波長は約100nm以上変化し、発光素子の用途に使用した場合には、その色調が変わってしまう。したがって、非特許文献2に記載の方法では、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が十分な光の吸収率を維持し、かつ、発光素子の用途に適した発光波長に制御するために、その発光波長を数nm~数十nmのオーダーで微調整することは困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、発光波長を短波長側に微調整することが可能であり、かつ、光の吸収率が高いペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物、前記組成物を形成材料とするフィルム、前記フィルムを含む積層構造体、前記積層構造体を備える発光装置及びディスプレイを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の本発明に至った。
本発明は下記の[1]~[7]を包含する。
[1] 下記(1)と、下記(a)とを含む組成物であって、
X線回折パターンにおいて、下記(1)の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)と、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、下記(1)に由来するピーク以外のうち最も強度が高い下記(a)の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))が0.3以上、10以下である組成物。
(1):A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物
(Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分であって、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体、及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。)
(a):X線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する化合物
[2] 更に、下記(2-1)、下記(2-1)の改質体、下記(2-2)及び下記(2-2)の改質体からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含む請求項1に記載の組成物。
(2-1)シラザン
(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物
[3] 更に、下記(3)、下記(4)及び下記(5)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む[1]又は[2]に記載の組成物。
(3)溶媒
(4)重合性化合物
(5)重合体
[4] [1]~[3]のいずれか一項に記載の組成物を形成材料とするフィルム。
[5] [4]に記載のフィルムを含む積層構造体。
[6] [5]に記載の積層構造体を備える発光装置。
[7] [5]に記載の積層構造体を備えるディスプレイ。
[1] 下記(1)と、下記(a)とを含む組成物であって、
X線回折パターンにおいて、下記(1)の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)と、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、下記(1)に由来するピーク以外のうち最も強度が高い下記(a)の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))が0.3以上、10以下である組成物。
(1):A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物
(Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分であって、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体、及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。)
(a):X線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する化合物
[2] 更に、下記(2-1)、下記(2-1)の改質体、下記(2-2)及び下記(2-2)の改質体からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含む請求項1に記載の組成物。
(2-1)シラザン
(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物
[3] 更に、下記(3)、下記(4)及び下記(5)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む[1]又は[2]に記載の組成物。
(3)溶媒
(4)重合性化合物
(5)重合体
[4] [1]~[3]のいずれか一項に記載の組成物を形成材料とするフィルム。
[5] [4]に記載のフィルムを含む積層構造体。
[6] [5]に記載の積層構造体を備える発光装置。
[7] [5]に記載の積層構造体を備えるディスプレイ。
本発明によれば、発光波長を短波長側に微調整することが可能であり、かつ、光の吸収率が高いペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物、前記組成物を形成材料とするフィルム、前記フィルムを含む積層構造体、前記積層構造体を備える発光装置及びディスプレイを提供することができる。
以下、実施形態を示して本発明を詳細に説明する。
<(1)ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物>
本実施形態の化合物は、A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物(以下、「(1)ペロブスカイト化合物」、又は単に「(1)」ともいう。
)である。
Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分であって、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体、及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
本実施形態の化合物は、A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物(以下、「(1)ペロブスカイト化合物」、又は単に「(1)」ともいう。
)である。
Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分であって、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体、及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。
A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト化合物の構造としては、3次元構造、2次元構造、疑似2次元(quasi-2D)構造のいずれの構造であってもよい。
3次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、ABX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、A2BX(4+δ)で表される。
3次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、ABX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合、ペロブスカイト化合物の組成式は、A2BX(4+δ)で表される。
ここで、δは、Bの電荷バランスに応じて適宜変更が可能な数であり、-0.7以上0.7以下である。例えば、Aが1価の陽イオン、Bが2価の陽イオン、Xが1価の陰イオンである場合、ペロブスカイト化合物が電気的に中性となるようにδを選択することができる。ペロブスカイト化合物が電気的に中性とは、ペロブスカイト化合物の電荷が0であることを意味する。
ペロブスカイト化合物は、Bを中心とし、頂点をXとする八面体を含む。八面体は、BX6で表される。
ペロブスカイト化合物が3次元構造を有する場合、ペロブスカイト化合物に含まれるBX6は、八面体(BX6)において頂点に位置する1つのXを、結晶中で隣り合う2つの八面体(BX6)で共有することで、3次元ネットワークを構成する。
ペロブスカイト化合物が3次元構造を有する場合、ペロブスカイト化合物に含まれるBX6は、八面体(BX6)において頂点に位置する1つのXを、結晶中で隣り合う2つの八面体(BX6)で共有することで、3次元ネットワークを構成する。
ペロブスカイト化合物が2次元構造を有する場合、ペロブスカイト化合物に含まれるBX6は、八面体(BX6)において頂点に位置する2つのXを、結晶中で隣り合う2つの八面体(BX6)で共有することで八面体の稜線を共有し、2次元的に連なった層を構成する。ペロブスカイト化合物では、2次元的に連なったBX6からなる層と、Aからなる層と、が交互に積層された構造を有する。
本明細書において、ペロブスカイト化合物の結晶構造は、X線回折(以下、XRDともいう)パターンにより確認することができる。
ペロブスカイト化合物が3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する場合、通常、X線回折パターンにおいて、ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(hkl)は、2θ=12~18°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが確認される。又は2θ=18~25°の位置に、(hkl)=(110)に由来するピークが確認される。
ペロブスカイト化合物が3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する場合、ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(hkl)は、2θ=13~16°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが確認される、又は2θ=20~23°の位置に、(hkl)=(110)に由来するピークが確認されることが好ましい。
ペロブスカイト化合物が2次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する場合、通常、X線回折パターンにおいて、ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(hkl)は、2θ=1~10°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認される。また、2θ=2~8°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認されることが好ましい。
ペロブスカイト化合物は、3次元構造を有することが好ましい。
(構成成分A)
ペロブスカイト化合物を構成するAは、1価の陽イオンである。Aとしては、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンが挙げられる。
ペロブスカイト化合物を構成するAは、1価の陽イオンである。Aとしては、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンが挙げられる。
(有機アンモニウムイオン)
Aの有機アンモニウムイオンとして具体的には、下記式(A3)で表される陽イオンが挙げられる。
Aの有機アンモニウムイオンとして具体的には、下記式(A3)で表される陽イオンが挙げられる。
式(A3)中、R6~R9は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。但し、R6~R9は、少なくとも1つがアルキル基又はシクロアルキル基であり、R6~R9の全てが同時に水素原子となることはない。
R6~R9で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。また、R6~R9で表されるアルキル基は、それぞれ独立に置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R6~R9で表されるアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。
R6~R9で表されるシクロアルキル基は、それぞれ独立に置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R6~R9で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R6~R9で表される基としては、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
ペロブスカイト化合物が、Aとして上記式(A3)で表される有機アンモニウムイオンを含む場合、式(A3)に含まれ得るアルキル基及びシクロアルキル基の数は少ないとよい。また、式(A3)に含まれ得るアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数は小さいとよい。これにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト化合物を得ることができる。
式(A3)で表される有機アンモニウムイオンにおいて、R6~R9で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は1~4であることが好ましい。
また、式(A3)で表される有機アンモニウムイオンにおいて、R6~R9のうちの1つが炭素原子数1~3のアルキル基であり、R6~R9のうちの3つが水素原子であることがより好ましい。
また、式(A3)で表される有機アンモニウムイオンにおいて、R6~R9のうちの1つが炭素原子数1~3のアルキル基であり、R6~R9のうちの3つが水素原子であることがより好ましい。
R6~R9のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が例示できる。
R6~R9のシクロアルキル基としては、それぞれ独立にR6~R9のアルキル基で例示した炭素原子数3以上のアルキル基が環を形成したものが挙げられる。一例として、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデシル基等を例示できる。
Aで表される有機アンモニウムイオンとしては、CH3NH3
+(メチルアンモニウムイオンともいう。)、C2H5NH3
+(エチルアンモニウムイオンともいう。)又はC3H7NH3
+(プロピルアンモニウムイオンともいう。)であることが好ましく、メチルアンモニウムイオン又はエチルアンモニウムイオンであることより好ましく、メチルアンモニウムイオンであることがさらに好ましい。
(アミジニウムイオン)
Aで表されるアミジニウムイオンとしては、例えば、下記式(A4)で表されるアミジニウムイオンが挙げられる。
(R10R11N=CH-NR12R13)+・・・(A4)
Aで表されるアミジニウムイオンとしては、例えば、下記式(A4)で表されるアミジニウムイオンが挙げられる。
(R10R11N=CH-NR12R13)+・・・(A4)
式(A4)中、R10~R13は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。
R10~R13で表されるアルキル基は、それぞれ独立に直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。また、R10~R13で表されるアルキル基は、それぞれ独立に置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R10~R13で表されるアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R10~R13で表されるシクロアルキル基は、それぞれ独立に置換基として、アミノ基を有していてもよい。
R10~R13で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、それぞれ独立に通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R10~R13のアルキル基の具体例としては、それぞれ独立にR6~R9において例示したアルキル基と同じ基が挙げられる。
R10~R13のシクロアルキル基の具体例としては、それぞれ独立にR6~R9において例示したシクロアルキル基と同じ基が挙げられる。
R10~R13のシクロアルキル基の具体例としては、それぞれ独立にR6~R9において例示したシクロアルキル基と同じ基が挙げられる。
R10~R13で表される基としては、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基が好ましい。
式(A4)に含まれる、アルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、発光強度が高い3次元構造のペロブスカイト化合物を得ることができる。
アミジニウムイオンにおいて、R10~R13で表されるアルキル基及びシクロアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は1~4であることが好ましく、R10が炭素原子数1のアルキル基であり、R11~R13が水素原子であることがさらに好ましい。
ペロブスカイト化合物において、Aがセシウムイオン、炭素原子数が3以下の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数が3以下のアミジニウムイオンである場合、一般的にペロブスカイト化合物は3次元構造を有する。
ペロブスカイト化合物において、Aが炭素原子数4以上の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数4以上のアミジニウムイオンである場合、ペロブスカイト化合物は、2次元構造及び擬似2次元(quasi-2D)構造のいずれか一方又は両方を有する。この場合、ペロブスカイト化合物は、2次元構造又は疑似2次元構造を、結晶の一部又は全体に有することができる。
2次元のペロブスカイト型結晶構造が複数積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.PBoixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907など)。
2次元のペロブスカイト型結晶構造が複数積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.PBoixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907など)。
ペロブスカイト化合物中のAは、セシウムイオン、又はアミジニウムイオンが好ましく、アミジニウムイオンがさらに好ましい。
(1)ペロブスカイト化合物において、Aを1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(構成成分B)
ペロブスカイト化合物を構成するBは、1価の金属イオン、2価の金属イオン、及び3価の金属イオンからなる群より選ばれる1種類以上の金属イオンであってよい。Bは2価の金属イオンを含むことが好ましく、鉛イオン、スズイオン、アンチモンイオン、ビスマスイオン、及びインジウムイオンからなる群より選ばれる1種類以上の金属イオンを含むことがより好ましく、鉛イオン又はスズイオンがさらに好ましく、鉛イオンが特に好ましい。
ペロブスカイト化合物を構成するBは、1価の金属イオン、2価の金属イオン、及び3価の金属イオンからなる群より選ばれる1種類以上の金属イオンであってよい。Bは2価の金属イオンを含むことが好ましく、鉛イオン、スズイオン、アンチモンイオン、ビスマスイオン、及びインジウムイオンからなる群より選ばれる1種類以上の金属イオンを含むことがより好ましく、鉛イオン又はスズイオンがさらに好ましく、鉛イオンが特に好ましい。
(1)ペロブスカイト化合物において、Bを1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(構成成分X)
ペロブスカイト化合物を構成するXは、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンであってよい。
ペロブスカイト化合物を構成するXは、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンであってよい。
ハロゲン化物イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオンを挙げることができる。Xは、臭化物イオンであることが好ましい。
(1)ペロブスカイト化合物において、Xを1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Xが2種以上のハロゲン化物イオンを含む場合、ハロゲン化物イオンの含有比率は、発光波長により適宜選ぶことができる。例えば、臭化物イオンと塩化物イオンとの組み合わせ、又は臭化物イオンとヨウ化物イオンとの組み合わせとすることができる。
Xは、所望の発光波長に応じて適宜選択することができる。
Xが臭化物イオンであるペロブスカイト化合物は、通常480nm以上、好ましくは500nm以上、より好ましくは520nm以上の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
また、Xが臭化物イオンであるペロブスカイト化合物は、通常700nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記波長範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
上記波長範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
ペロブスカイト化合物中のXが臭化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常480~700nmであり、500~600nmであることが好ましく、520~580nmであることがより好ましい。
Xがヨウ化物イオンであるペロブスカイト化合物は、通常520nm以上、好ましくは530nm以上、より好ましくは540nm以上の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
また、Xがヨウ化物イオンであるペロブスカイト化合物は、通常800nm以下、好ましくは750nm以下、より好ましくは730nm以下の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記波長範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
上記波長範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
ペロブスカイト化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常520~800nmであり、530~750nmであることが好ましく、540~730nmであることがより好ましい。
Xが塩化物イオンであるペロブスカイト化合物は、通常300nm以上、好ましくは310nm以上、より好ましくは330nm以上の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
また、Xが塩化物イオンであるペロブスカイト化合物は、通常600nm以下、好ましくは580nm以下、より好ましくは550nm以下の波長範囲に強度の極大ピークがある蛍光を発することができる。
上記波長範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
上記波長範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
ペロブスカイト化合物中のXが塩化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常300~600nmであり、310~580nmであることが好ましく、330~550nmであることがより好ましい。
(3次元構造のペロブスカイト化合物の例示)
ABX(3+δ)で表される3次元構造のペロブスカイト化合物の好ましい例としては、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、(H2N=CH-NH2)PbBr3、(H2N=CH-NH2)PbCl3、(H2N=CH-NH2)PbI3を挙げることができる。
ABX(3+δ)で表される3次元構造のペロブスカイト化合物の好ましい例としては、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、(H2N=CH-NH2)PbBr3、(H2N=CH-NH2)PbCl3、(H2N=CH-NH2)PbI3を挙げることができる。
3次元構造のペロブスカイト化合物の好ましい例としては、CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CsPbBr(3-y)Cly(0<y<3)も挙げることができる。
上述した3次元構造のペロブスカイト化合物の中でも、CsPbBr3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、(H2N=CH-NH2)PbBr3がより好ましく、(H2N=CH-NH2)PbBr3がさらに好ましい。
<(1)ペロブスカイト化合物の粒径>
(1)の平均粒径は、特に限定されるものではないが、良好に結晶構造を維持させることができるため、1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましい。
(1)の平均粒径は、特に限定されるものではないが、良好に結晶構造を維持させることができるため、1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましい。
また、(1)の平均粒径は、所望の発光特性を維持しやすくなるため、10μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、500nm以下であることがさらに好ましい。なお、「発光特性」とは、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む本実施形態の組成物に励起光を照射して得られる変換光の量子収率、発光強度、色純度などの光学物性を指す。色純度は、変換光のスペクトルの半値幅で評価することができる。
(1)の平均粒径の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
例えば、(1)の平均粒径は、1nm以上10μm以下であることが好ましく、2nm以上1μm以下であることがより好ましく、3nm以上500nm以下であることがさらに好ましい。
例えば、(1)の平均粒径は、1nm以上10μm以下であることが好ましく、2nm以上1μm以下であることがより好ましく、3nm以上500nm以下であることがさらに好ましい。
本明細書において、(1)の平均粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(以下、TEMともいう。)、又は走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう。)により測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、無作為に選んだ20個の(1)の最大フェレー径を測定し、測定値の算術平均値である平均最大フェレー径を計算することにより、平均粒径を求めることができる。
本明細書において「最大フェレー径」とは、TEM又はSEM画像上において、(1)を挟む2本の平行な直線の最大距離を意味する。
本明細書において「最大フェレー径」とは、TEM又はSEM画像上において、(1)を挟む2本の平行な直線の最大距離を意味する。
<(a)>
(a)はX線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する化合物である。以下、(a)化合物ともいう。
発光波長を制御する観点から、(a)化合物は、前記回折ピークを11.5~12.5°に有することが好ましく、11.9~12.1°に有することがより好ましい。
(a)はX線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する化合物である。以下、(a)化合物ともいう。
発光波長を制御する観点から、(a)化合物は、前記回折ピークを11.5~12.5°に有することが好ましく、11.9~12.1°に有することがより好ましい。
(a)は特に制限はないが、(1)に含まれるA、B、Xのうちの1つまたは2つを含む化合物が好ましく、アンモニウムイオン、鉛原子、ハロゲン原子を含む化合物であることが好ましく、アンモニウムイオン、鉛原子、臭素原子を含む化合物であることがさらに好ましく、(NH4)2PbBr4であることがもっとも好ましい。
本明細書において、(a)化合物の同定は、X線回折パターンを統合粉末X線解析ソフトウェア PDXL(リガク社製)のデータベースと照合することで、確認することができる。例えば、上述の(NH4)2PbBr4はX線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が12°付近に回折ピークを有する。
<組成物>
本実施形態の組成物は、上述の(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、を含む。
本実施形態の組成物は、上述の(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、を含む。
本実施形態の組成物は、(1)ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)と、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外のうち最も強度が高い(a)化合物の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))が0.3以上、10以下である。
本実施形態の組成物において、X線回折パターンのブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する化合物が複数存在する場合、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲の中で、最も強度が高いピークに由来する化合物を(a)化合物とする。
((Pa)/(P1))が前記範囲内であると、(a)化合物が(1)ペロブスカイト化合物の凝集を抑制し、デバイスで用いた際の色再現性の高い発光波長の制御が可能となり、かつ、光の吸収率が高い組成物を得ることができる。((Pa)/(P1))は、0.7以上、8以下であることが好ましく、4以上、7以下であることがより好ましい。((Pa)/(P1))が前記範囲の下限値未満である場合、本発明の組成物は、量子収率が低下し、上限値超である場合、光の吸収率が低下する。
本実施形態のペロブスカイト化合物は、Xが臭化物イオンの場合、緑色の蛍光を発するデバイスに使用することができ、Xが塩化物イオンの場合、青色の蛍光を発するデバイスに使用することができ、Xがヨウ化物イオンの場合、赤色の蛍光を発するデバイスに使用することができる。
本実施形態の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物中のXが臭化物イオンの場合、ディスプレイの緑発光材料として利用する際に、色域を拡大させる観点から、本実施形態の組成物が発する蛍光のピークは530nm以上、546nm未満が好ましく、534nm以上、538nm未満がより好ましく、535nm以上、536nm以下がさらに好ましい。
本実施形態の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、本実施形態の組成物が発する蛍光のピークは730nm以上、770nm未満が好ましく、735nm以上、765nm未満がより好ましく、740nm以上、760nm以下がさらに好ましい。
本実施形態の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物中のXが塩化物イオンの場合、本実施形態の組成物が発する蛍光のピークは340nm以上、370nm未満が好ましく、345nm以上、365nm未満がより好ましく、347nm以上、360nm以下がさらに好ましい。
本実施形態の組成物は、前記((Pa)/(P1))が0.3以上、10以下となるように(a)化合物が含まれることにより、(a)化合物を含まない(1)ペロブスカイト化合物単体に対して、発光シフトを短波長側に微調整することができる。この微調整により、色域の拡大に対応した本実施形態の組成物を得ることが可能となり、前記組成物を用いたデバイスは色再現性が向上する。
本実施形態の組成物の発光ピークは、(1)ペロブスカイト化合物単体の発光ピークに対して1~30nm短波長側に存在することが好ましく、10~20nm短波長側に存在することがより好ましく、10~15nm短波長側に存在することがさらに好ましい。
本実施形態の組成物は、更に下記(2-1)、下記(2-1)の改質体、下記(2-2)及び下記(2-2)の改質体からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物とを含んでいてもよい。
(2-1)シラザン
(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物
(2-1)シラザン
(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物
本明細書においては、前記(2-1)、前記(2-1)の改質体、前記(2-2)及び前記(2-2)の改質体からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を総称して、「(2)表面保護剤」と称することがある。
本実施形態の組成物は、上述の(1)ペロブスカイト化合物と、前記(2-1)及び前記(2-1)の改質体からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物と、を含むことが好ましい。
本実施形態の組成物は、更に下記(3)、下記(4)及び下記(5)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。
(3)溶媒
(4)重合性化合物
(5)重合体
(3)溶媒
(4)重合性化合物
(5)重合体
以下の説明においては、(3)溶媒、(4)重合性化合物、(5)重合体を総称して「分散媒」と称することがある。本実施形態の組成物において(1)ペロブスカイト化合物は、これらの分散媒に分散していてもよい。
本明細書において「分散している」とは、(1)ペロブスカイト化合物が分散媒に浮遊している状態、又は(1)ペロブスカイト化合物が分散媒に懸濁している状態のことを指す。(1)ペロブスカイト化合物が分散媒に分散している場合、(1)ペロブスカイト化合物の一部は沈降していてもよい。
本実施形態の組成物は、さらに下記(6)を含んでいてもよい。なお、下記(6)の詳細については後述する。
(6)表面修飾剤
(6)表面修飾剤
本実施形態の組成物は、前記(1)~前記(6)以外のその他の成分を有していてもよい。例えば、本実施形態の組成物は、若干の不純物、(1)ペロブスカイト化合物を構成する元素からなるアモルファス構造を有する化合物、重合開始剤をさらに含んでいてもよい。
以下、本実施形態の組成物に含まれる前記(2)~前記(6)について説明を行う。
<(2)表面保護剤>
本実施形態の組成物は(1)ペロブスカイト化合物の(2)表面保護剤として、(2-1)シラザン、前記(2-1)の改質体、(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物、及び前記(2-2)の改質体からからなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含む。
本実施形態の組成物は(1)ペロブスカイト化合物の(2)表面保護剤として、(2-1)シラザン、前記(2-1)の改質体、(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物、及び前記(2-2)の改質体からからなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含む。
本実施形態の組成物は、(2)表面保護剤が(1)ペロブスカイト化合物の表面を覆うことによって、量子収率の向上、発光波長を短波長化するという効果が得られる。
<(2-1)シラザン>
(2-1)シラザンは、Si-N-Si結合を有する化合物である。シラザンは、直鎖状、分岐鎖状、又は環状のいずれであってもよい。
(2-1)シラザンは、Si-N-Si結合を有する化合物である。シラザンは、直鎖状、分岐鎖状、又は環状のいずれであってもよい。
シラザンは、低分子シラザンであっても、高分子シラザンであってもよい。本明細書では、高分子シラザンをポリシラザンと記載することがある。
本明細書において「低分子」とは、数平均分子量が600未満であることを意味する。
また、本明細書において「高分子」とは、数平均分子量が600以上20000以下であることを意味する。
また、本明細書において「高分子」とは、数平均分子量が600以上20000以下であることを意味する。
本明細書において「数平均分子量」とは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算値を意味する。
(2-1-1.低分子シラザン)
低分子シラザンとしては、例えば、下記式(B1)で表されるジシラザンであることが好ましい。
低分子シラザンとしては、例えば、下記式(B1)で表されるジシラザンであることが好ましい。
式(B1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルケニル基、炭素原子数3~20のシクロアルキル基、炭素原子数6~20のアリール基、又は炭素原子数1~20のアルキルシリル基を表す。
R14及びR15は、アミノ基などの置換基を有していてもよい。複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(B1)で表される低分子シラザンとしては、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,3-ジフェニルテトラメチルジシラザン、及び1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。
(2-1-2.低分子シラザン)
低分子シラザンとしては、例えば、下記式(B2)で表される低分子シラザンも好ましい。
低分子シラザンとしては、例えば、下記式(B2)で表される低分子シラザンも好ましい。
式(B2)中、R14、及びR15は、上記式(B1)におけるR14、及びR15と同様である。
複数あるR14は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(B2)中、n1は1以上20以下の整数を表す。n1は、1以上10以下の整数でもよく、1又は2でもよい。
式(B2)で表される低分子シラザンとしては、オクタメチルシクロテトラシラザン、2,2,4,4,6,6-ヘキサメチルシクロトリシラザン、及び2,4,6-トリメチル-2,4,6-トリビニルシクロトリシラザンが挙げられる。
低分子のシラザンとしては、オクタメチルシクロテトラシラザン、及び1,3-ジフェニルテトラメチルジシラザンが好ましく、オクタメチルシクロテトラシラザンがより好ましい。
(2-1-3.高分子シラザン)
高分子シラザンとしては、例えば、下記式(B3)で表される高分子シラザン(ポリシラザン)が好ましい。
高分子シラザンとしては、例えば、下記式(B3)で表される高分子シラザン(ポリシラザン)が好ましい。
ポリシラザンは、Si-N-Si結合を有する高分子化合物である。式(B3)で表されるポリシラザンの構成単位は、一種であっても、複数種であってもよい。
式(B3)中、R14、及びR15は、上記式(B1)におけるR14、及びR15と同様である。
式(B3)中、*は、結合手を表す。分子鎖末端のN原子の結合手には、R14が結合している。
分子鎖末端のSi原子の結合手には、R15が結合している。
分子鎖末端のSi原子の結合手には、R15が結合している。
複数あるR14は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
複数あるR15は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
mは、2以上10000以下の整数を表す。
式(B3)で表されるポリシラザンは、例えば、R14、及びR15のすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンでもよい。
また、式(B3)で表されるポリシラザンは、例えば、少なくとも1つのR15が水素原子以外の基であるオルガノポリシラザンであってもよい。用途に応じて、適宜にパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してよく、混合して使用することもできる。
(1)の分散性を向上させ、凝集を抑制する効果が高まる観点から、本実施形態の組成物は、式(B3)で表されるオルガノポリシラザンを含むことが好ましい。
式(B3)で表されるオルガノポリシラザンとしては、R14及びR15の少なくとも1つが、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルケニル基、炭素原子数3~20のシクロアルキル基、炭素原子数6~20のアリール基、又は炭素原子数1~20のアルキルシリル基であるオルガノポリシラザンであってもよい。
その中でも、式(B3)で表され、R14及びR15の少なくとも1つがメチル基であるオルガノポリシラザンが好ましい。
(2-1-4.高分子シラザン)
高分子シラザンとしては、例えば、下記式(B4)で表される構造を有するポリシラザンも好ましい。
高分子シラザンとしては、例えば、下記式(B4)で表される構造を有するポリシラザンも好ましい。
ポリシラザンは、分子内の一部に環構造を有していてもよく、例えば、式(B4)で表される構造を有していてもよい。
式(B4)中、*は、結合手を表す。
式(B4)の結合手は、式(B3)で表されるポリシラザンの結合手、又は式(B3)で表されるポリシラザンの構成単位の結合手と結合していてもよい。
式(B4)の結合手は、式(B3)で表されるポリシラザンの結合手、又は式(B3)で表されるポリシラザンの構成単位の結合手と結合していてもよい。
また、ポリシラザンが、分子内に複数の式(B4)で表される構造を含む場合、式(B4)で表される構造の結合手は、他の式(B4)で表される構造の結合手と直接結合していてもよい。
式(B3)で表されるポリシラザンの結合手、式(B3)で表されるポリシラザンの構成単位の結合手、及び他の式(B4)で表される構造の結合手のいずれとも結合していないN原子の結合手には、R14が結合している。
式(B3)で表されるポリシラザンの結合手、式(B3)で表されるポリシラザンの構成単位の結合手、及び他の式(B4)で表される構造の結合手のいずれとも結合していないSi原子の結合手には、R15が結合している。
n2は、1以上10000以下の整数を表す。n2は、1以上10以下の整数でもよく、1又は2でもよい。
(1)の分散性を向上させ、凝集を抑制する効果が高まる観点から、本実施形態の組成物は、式(B4)で表される構造を有するオルガノポリシラザンを含むことが好ましい。
式(B4)で表される構造を有するオルガノポリシラザンとしては、少なくとも1つの結合手がR14又はR15と結合し、当該R14及びR15の少なくとも1つが、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルケニル基、炭素原子数3~20のシクロアルキル基、炭素原子数6~20のアリール基、又は炭素原子数1~20のアルキルシリル基であるオルガノポリシラザンであってもよい。
その中でも、式(B4)で表される構造を含み、少なくとも1つの結合手がR14又はR15と結合し、当該R14及びR15の少なくとも1つがメチル基であるポリシラザンであることが好ましい。
一般的なポリシラザンは、例えば、直鎖構造と、6員環、又は8員環等の環構造とが存在した構造、すなわち前記式(B3)、前記式(B4)で表される構造を有する。一般的なポリシラザンの分子量は、数平均分子量(Mn)で600~2000程度(ポリスチレン換算)であり、分子量によって液体又は固体の物質でありうる。
ポリシラザンは、市販品を使用してもよく、市販品としては、NN120-10、NN120-20、NAX120-20、NN110、NAX120、NAX110、NL120A、NL110A、NL150A、NP110、NP140(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)並びに、AZNN-120-20、Durazane(登録商標)1500 Slow Cure、Durazane1500 Rapid Cure、Durazane1800、及びDurazane1033(メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)等が挙げられる。
ポリシラザンは、好ましくはAZNN-120-20、Durazane1500 Slow Cure、Durazane1500 Rapid Cureであり、より好ましくはDurazane1500 Slow Cureである。
<(2-1)シラザンの改質体>
本明細書において「改質」とは、Si-N結合、Si-SR結合(Rは水素原子又は有機基)又はSi-OR結合(Rは水素原子又は有機基)を有するケイ素化合物が加水分解し、Si-O-Si結合を有するケイ素化合物が生成することをいう。Si-O-Si結合は、分子間の縮合反応で生成してもよく、分子内の縮合反応で生成してもよい。
本明細書において「改質」とは、Si-N結合、Si-SR結合(Rは水素原子又は有機基)又はSi-OR結合(Rは水素原子又は有機基)を有するケイ素化合物が加水分解し、Si-O-Si結合を有するケイ素化合物が生成することをいう。Si-O-Si結合は、分子間の縮合反応で生成してもよく、分子内の縮合反応で生成してもよい。
本明細書において「改質体」とは、Si-N結合、Si-SR結合又はSi-OR結合を有するケイ素化合物を改質することにより得られた化合物をいう。
(2-1)の改質体としては、前記式(B1)で表されるジシラザンの改質体、前記式(B2)で表される低分子シラザンの改質体、前記式(B3)で表されるポリシラザンの改質体、前記式(B4)で表される構造を分子内に有するポリシラザンの改質体であることが好ましい。
式(B2)で表される低分子シラザンの改質体について、式(B2)で表される低分子シラザンの改質体中の全てのケイ素原子に対し窒素原子と結合していないケイ素原子の割合は0.1~100%であることが好ましい。また、窒素原子と結合していないケイ素原子の割合は、10~98%であることがより好ましく、30~95%であることがさらに好ましい。
なお、「窒素原子と結合していないケイ素原子の割合」は、後述する測定値を用いて、((Si(モル))-(Si-N結合中のN(モル)))/Si(モル)×100で求められる。改質反応を考慮すると、「窒素原子と結合していないケイ素原子の割合」とは、「改質処理にて生じるシロキサン結合に含まれるケイ素原子の割合」を意味する。
式(B3)で表されるポリシラザンの改質体について、式(B3)で表されるポリシラザンの改質体中の全てのケイ素原子に対し窒素原子と結合していないケイ素原子の割合は0.1~100%であることが好ましい。また、窒素原子と結合していないケイ素原子の割合は、10~98%であることがより好ましく、30~95%であることがさらに好ましい。
式(B4)で表される構造を有するポリシラザンの改質体について、式(B4)で表される構造を有するポリシラザンの改質体中の全てのケイ素原子に対し窒素原子と結合していないケイ素原子の割合は0.1~99%であることが好ましい。また、窒素原子と結合していないケイ素原子の割合は、10~97%であることがより好ましく、30~95%であることがさらに好ましい。
改質体中のSi原子数、Si-N結合の数は、X線光電子分光法(XPS)によって測定することができる。
改質体について、上述の方法による測定値を用いて求められる、全てのケイ素原子に対する「窒素原子と結合していないケイ素原子の割合」は、0.1~99%であることが好ましく、10~99%であることがより好ましく、30~95%であることがさらに好ましい。
<(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物>
本実施形態の組成物は、(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物を含んでいてもよい。以下、(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物を「(2-2)ケイ素化合物」と総称することがある。
本実施形態の組成物は、(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物を含んでいてもよい。以下、(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物を「(2-2)ケイ素化合物」と総称することがある。
(2-2)ケイ素化合物としては、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、トリメトキシフェニルシラン、1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチルトリエトキシシラン、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル)シラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシランが例として挙げられる。
中でも、(1)の耐久性の観点から、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、トリメトキシフェニルシランが好ましく、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシランがより好ましく、3-アミノプロピルトリメトキシシランがさらに好ましい。
<(2-2)ケイ素化合物の改質体>
(2-2)ケイ素化合物の改質体は、上述の(2-2)ケイ素化合物を改質することにより得られる化合物をいう。「改質」に関しては、(2-1)シラザンの改質体における説明と同様である。
(2-2)ケイ素化合物の改質体は、上述の(2-2)ケイ素化合物を改質することにより得られる化合物をいう。「改質」に関しては、(2-1)シラザンの改質体における説明と同様である。
本実施形態の組成物において、上述の(2)表面保護剤を1種のみ有していてもよく、2種以上を併用してもよい。
<(6)表面修飾剤>
本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物の表面は表面修飾剤層により覆われていてもよい。表面修飾剤層は、(1)ペロブスカイト化合物と(2)表面保護剤との間に位置していてもよい。
本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物の表面は表面修飾剤層により覆われていてもよい。表面修飾剤層は、(1)ペロブスカイト化合物と(2)表面保護剤との間に位置していてもよい。
なお、表面修飾剤層が(1)ペロブスカイト化合物の「表面」を覆うとは、表面修飾剤層が(1)ペロブスカイト化合物に直接接して覆うことの他、表面修飾剤層が(1)ペロブスカイト化合物の表面に形成された他の層の表面に直接接して形成され、(1)ペロブスカイト化合物の表面に直接接することなく覆うことも含む。
<表面修飾剤層>
表面修飾剤層は、アンモニウムイオン、アミン、第1級~第4級アンモニウムカチオン、アンモニウム塩、カルボン酸、カルボキシレートイオン、及びカルボキシレート塩からなる群より選ばれる少なくとも一種のイオン又は化合物を形成材料とする。
表面修飾剤層は、アンモニウムイオン、アミン、第1級~第4級アンモニウムカチオン、アンモニウム塩、カルボン酸、カルボキシレートイオン、及びカルボキシレート塩からなる群より選ばれる少なくとも一種のイオン又は化合物を形成材料とする。
中でも、表面修飾剤層は、アミン、及びカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を形成材料とすることが好ましい。
以下、表面修飾剤層の形成材料を「(6)表面修飾剤」と称することがある。
以下、表面修飾剤層の形成材料を「(6)表面修飾剤」と称することがある。
表面修飾剤は、後述する製造方法で本実施形態の組成物を製造する際に、(1)ペロブスカイト化合物の表面を覆い、(1)ペロブスカイト化合物を組成物中に安定して分散させる作用を有する化合物である。
<アンモニウムイオン、第1級~第4級アンモニウムカチオン、アンモニウム塩>
(6)表面修飾剤であるアンモニウムイオン、及び第1級~第4級アンモニウムカチオンは、下記式(A1)で表される。(6)表面修飾剤であるアンモニウム塩は、下記式(A1)で表されるイオンを含む塩である。
(6)表面修飾剤であるアンモニウムイオン、及び第1級~第4級アンモニウムカチオンは、下記式(A1)で表される。(6)表面修飾剤であるアンモニウム塩は、下記式(A1)で表されるイオンを含む塩である。
式(A1)で表されるイオンにおいて、R1~R4は、水素原子、又は1価の炭化水素基を表す。
R1~R4で表される炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基、又はシクロアルキル基を挙げることができる。
R1~R4で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
R1~R4で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R1~R4で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含む。
R1~R4の不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
R1~R4の不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R1~R4は、水素原子、アルキル基、又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。
不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。R1~R4は、炭素原子数8~20のアルケニル基であることが好ましい。
不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。R1~R4は、炭素原子数8~20のアルケニル基であることが好ましい。
R1~R4のアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したアルキル基が挙げられる。
R1~R4のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R1~R4のアルケニル基としては、R6~R9において例示した前記直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基において、いずれか一つの炭素原子間の単結合(C-C)が、二重結合(C=C)に置換されたものが例示でき、二重結合の位置は限定されない。
R1~R4のアルケニル基の好ましいものとしては、例えば、エテニル基、プロペニル基、3-ブテニル基、2-ブテニル基、2-ペンテニル基、2-ヘキセニル基、2-ノネニル基、2-ドデセニル基、9-オクタデセニル基が挙げられる。
式(A1)で表されるアンモニウムカチオンが塩を形成する場合、カウンターアニオンとしては、特に制限は無い。カウンターアニオンとしては、ハロゲン化物イオンや、カルボキシレートイオンなどが好ましい。ハロゲン化物イオンとしては、臭化物イオン、塩化物イオン、ヨウ化物イオン、フッ化物イオンが挙げられる。
式(A1)で表されるアンモニウムカチオンと、カウンターアニオンとを有するアンモニウム塩としては、n-オクチルアンモニウム塩、オレイルアンモニウム塩が好ましい例として挙げられる。
<アミン>
表面修飾剤であるアミンとしては、下記式(A11)で表すことができる。
表面修飾剤であるアミンとしては、下記式(A11)で表すことができる。
上記式(A11)において、R1~R3は、上記式(A1)が有するR1~R3と同じ基を表す。ただし、R1~R3のうち少なくとも1つは1価の炭化水素基である。
表面修飾剤であるアミンとしては、第1級~第3級アミンのいずれであってもよいが、第1級アミン及び第2級アミンが好ましく、第1級アミンがより好ましい。
表面修飾剤であるアミンとしては、オレイルアミンが好ましい。
<カルボン酸、カルボキシレートイオン、カルボキシレート塩>
表面修飾剤であるカルボキシレートイオンは、下記式(A2)で表される。表面修飾剤であるカルボキシレート塩は、下記式(A2)で表されるイオンを含む塩である。
R5-CO2 -・・・(A2)
表面修飾剤であるカルボキシレートイオンは、下記式(A2)で表される。表面修飾剤であるカルボキシレート塩は、下記式(A2)で表されるイオンを含む塩である。
R5-CO2 -・・・(A2)
表面修飾剤であるカルボン酸は、上記(A2)で表されるカルボキシレートアニオンにプロトン(H+)が結合したカルボン酸が挙げられる。
式(A2)で表されるイオンにおいて、R5は、一価の炭化水素基を表す。R5で表される炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよい。
飽和炭化水素基としては、アルキル基、又はシクロアルキル基を挙げることができる。
飽和炭化水素基としては、アルキル基、又はシクロアルキル基を挙げることができる。
R5で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
R5で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
シクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。炭素原子数は、置換基の炭素原子数も含む。
R5で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
R5で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R5はアルキル基又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。
R5のアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したアルキル基が挙げられる。
R5のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R5のシクロアルキル基の具体例としては、R6~R9において例示したシクロアルキル基が挙げられる。
R5のアルケニル基の具体例としては、R1~R4において例示したアルケニル基が挙げられる。
式(A2)で表されるカルボキシレートアニオンは、オレイン酸アニオンが好ましい。
カルボキレートアニオンが塩を形成する場合、カウンターカチオンとしては、特に制限は無いが、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アンモニウムカチオンなどが好ましい例として挙げられる。
表面修飾剤であるカルボン酸としては、オレイン酸が好ましい。
本実施形態の組成物において、上述の(6)表面修飾剤を1種のみ有していてもよく、2種以上を併用してもよい。
<(3)溶媒>
本実施形態の組成物が有する溶媒は、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を分散させることができる媒体であれば特に限定されない。本実施形態の組成物が有する溶媒は、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を溶解し難いものが好ましい。
本明細書において「溶媒」とは、1気圧、25℃において液体状態である物質のことをいう。ただし、溶媒には、後述する重合性化合物は含まれない。
本実施形態の組成物が有する溶媒は、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を分散させることができる媒体であれば特に限定されない。本実施形態の組成物が有する溶媒は、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を溶解し難いものが好ましい。
本明細書において「溶媒」とは、1気圧、25℃において液体状態である物質のことをいう。ただし、溶媒には、後述する重合性化合物は含まれない。
溶媒としては、下記(a)~(k)を挙げることができる。
(a)エステル
(b)ケトン
(c)エーテル
(d)アルコール
(e)グリコールエーテル
(f)アミド基を有する有機溶媒
(g)ニトリル基を有する有機溶媒
(h)カーボネート基を有する有機溶媒
(i)ハロゲン化炭化水素
(j)炭化水素
(k)ジメチルスルホキシド
(a)エステル
(b)ケトン
(c)エーテル
(d)アルコール
(e)グリコールエーテル
(f)アミド基を有する有機溶媒
(g)ニトリル基を有する有機溶媒
(h)カーボネート基を有する有機溶媒
(i)ハロゲン化炭化水素
(j)炭化水素
(k)ジメチルスルホキシド
(a)エステルとしては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等を挙げることができる。
(b)ケトンとしては、γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等を挙げることができる。
(c)エーテルとしては、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等を挙げることができる。
(d)アルコールとしては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等を挙げることができる。
(e)グリコールエーテルとしては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等を挙げることができる。
(f)アミド基を有する有機溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等を挙げることができる。
(g)ニトリル基を有する有機溶媒としては、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等を挙げることができる。
(h)カーボネート基を有する有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
(i)ハロゲン化炭化水素としては、塩化メチレン、クロロホルム等を挙げることができる。
(j)炭化水素としては、n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、1-オクタデセン、ベンゼン、トルエン、キシレン等を挙げることができる。
これらの溶媒の中でも、(a)エステル、(b)ケトン、(c)エーテル、(g)ニトリル基を有する有機溶媒、(h)カーボネート基を有する有機溶媒、(i)ハロゲン化炭化水素及び(j)炭化水素は、極性が低く、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を溶解し難いと考えられるため好ましい。
さらに、本実施形態の組成物に用いる溶媒としては、(i)ハロゲン化炭化水素、(j)炭化水素がより好ましい。
本実施形態の組成物においては、上述の溶媒を1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<(4)重合性化合物>
本実施形態の組成物が有する重合性化合物は、本実施形態の組成物を製造する温度において、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を溶解し難いものが好ましい。
本実施形態の組成物が有する重合性化合物は、本実施形態の組成物を製造する温度において、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物を溶解し難いものが好ましい。
本明細書において「重合性化合物」とは、重合性基を有する単量体化合物(モノマー)を意味する。例えば、重合性化合物は、1気圧、25℃において液体状態であるモノマーを挙げることができる。
例えば、常温、常圧下において製造する場合、重合性化合物としては、特に制限は無い。重合性化合物としては、例えば、スチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル等の公知の重合性化合物が挙げられる。なかでも、重合性化合物としては、アクリル系樹脂の単量体であるアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルのいずれか一方又は両方が好ましい。
本実施形態の組成物においては、重合性化合物を1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の組成物において、全ての(4)重合性化合物に対する、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの合計量の割合は、10mol%以上であってもよい。同割合は、30mol%以上であってもよく、50mol%以上であってもよく、80mol%以上であってもよく、100mol%であってもよい。
<(5)重合体>
本実施形態の組成物に含まれる重合体は、本実施形態の組成物を製造する温度において、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物の溶解度が低い重合体が好ましい。
本実施形態の組成物に含まれる重合体は、本実施形態の組成物を製造する温度において、本実施形態の(1)ペロブスカイト化合物の溶解度が低い重合体が好ましい。
例えば、常温、常圧下において製造する場合、重合体としては、特に制限は無いが、例えば、ポリスチレン、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂等の公知の重合体が挙げられる。なかでも、重合体としては、アクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂は、アクリル酸エステルに由来する構成単位及びメタクリル酸エステルに由来する構成単位のいずれか一方又は両方を含む。
本実施形態の組成物において、(5)重合体に含まれる全ての構成単位に対する、アクリル酸エステルに由来する構成単位及びメタクリル酸エステルに由来する構成単位の合計量の割合は、10mol%以上であってもよい。同割合は、30mol%以上であってもよく、50mol%以上であってもよく、80mol%以上であってもよく、100mol%であってもよい。
(5)重合体の重量平均分子量は、100~1200000であることが好ましく、1000~800000であることがより好ましく、5000~150000であることがさらに好ましい。
本明細書において「重量平均分子量」とは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算値を意味する。
本実施形態の組成物において、上述の重合体を1種のみ有していてもよく、2種以上を併用してもよい。
<組成物中の各成分の含有量>
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(1)ペロブスカイト化合物の含有割合は、特に限定されるものではない。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(1)ペロブスカイト化合物の含有割合は、特に限定されるものではない。
上記含有割合は、濃度消光を防ぐ観点から、90質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましく、3質量%以下であることが特に好ましい。
また、上記含有割合は、良好な量子収率を得る観点から、0.0002質量%以上であることが好ましく、0.002質量%以上であることがより好ましく、0.01質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(1)ペロブスカイト化合物の含有割合は、通常0.0002~90質量%である。
組成物の総質量に対する(1)ペロブスカイト化合物の含有割合は、0.001~40質量%であることが好ましく、0.002~10質量%であることがより好ましく、0.01~3質量%であることがさらに好ましい。
組成物の総質量に対する(1)ペロブスカイト化合物の含有割合が上記範囲内である組成物は、(1)ペロブスカイト化合物の凝集が生じ難く、発光性も良好に発揮される点で好ましい。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(a)化合物の含有割合は、特に限定されるものではない。
上記含有割合は、光の吸収率を維持する観点から、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。
また、上記含有割合は、発光波長を制御する観点から、0.0001質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましい。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(a)化合物の含有割合は、通常0.00001~50質量%である。
組成物の総質量に対する(a)化合物の含有割合は、0.0001~30質量%であることが好ましく、0.01~25質量%であることがより好ましく、0.1~15質量%であることがさらに好ましい。
組成物の総質量に対する(a)化合物の含有割合が上記範囲内である組成物は、光の吸収率を維持し、発光波長を制御する観点で好ましい。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(2)表面保護剤の含有割合は、特に限定されるものではない。
上記含有割合は、(1)ペロブスカイト化合物の分散性を向上させる観点、及び耐久性を向上させる観点から、30質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、7.5質量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記含有割合は、耐久性を向上させる観点から、0.001質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましい。
上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(2)表面保護剤の含有割合は、通常0.001~30質量%である。
組成物の総質量に対する(2)表面保護剤の含有割合は、0.001~30質量%であることが好ましく、0.001~10質量%であることがより好ましく、0.1~7.5質量%であることがさらに好ましい。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する分散媒の含有割合は、特に限定されるものではない。
上記含有割合は、(1)ペロブスカイト化合物の分散性を向上させる観点、及び耐久性を向上させる観点から、99.99質量%以下であることが好ましく、99.9質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記含有割合は、耐久性を向上させる観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることがもっとも好ましい。
上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する分散媒の含有割合は、通常0.1~99.99質量%である。
組成物の総質量に対する分散媒の含有割合は、1~99質量%であることが好ましく、10~99質量%であることがより好ましく、20~99質量%であることがさらに好ましく、50~99質量%であることが特に好ましく、90~99質量%であることが最も好ましい。
また、上記組成物において、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤及び分散媒の合計含有割合は、組成物の総質量に対して90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
本実施形態の組成物において、組成物の総質量に対する(6)表面修飾剤の含有割合は、特に限定されるものではない。
上記含有割合は、耐久性向上の観点から、30質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記含有割合は、熱耐久性を向上させる観点から、0.0001質量%以上であることが好ましく、0.001質量%以上であることがより好ましく、0.01質量%以上であることがさらに好ましい。
上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
組成物の総質量に対する(6)表面修飾剤の含有割合は、通常0.0001~30質量%である。
組成物の総質量に対する(6)表面修飾剤の含有割合は、0.001~1質量%であることが好ましく、0.01~0.1質量%であることがより好ましい。
組成物の総質量に対する(6)表面修飾剤の含有割合が上記範囲内である組成物は、熱耐久性に優れる点で好ましい。
本実施形態の組成物における、若干の不純物、(1)ペロブスカイト化合物を構成する元素からなるアモルファス構造を有する化合物、重合開始剤の合計含有割合は、組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
<各成分の配合比>
本実施形態の組成物において、(1)ペロブスカイト化合物に対する(a)化合物の質量比[(a)化合物/(1)ペロブスカイト化合物]は、0.1~100であってもよく、0.15~10であってもよく、0.16~8であってもよい。
本実施形態の組成物において、(1)ペロブスカイト化合物に対する(a)化合物の質量比[(a)化合物/(1)ペロブスカイト化合物]は、0.1~100であってもよく、0.15~10であってもよく、0.16~8であってもよい。
(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、吸収率が高く、発光波長を制御する観点で好ましい。
本実施形態の組成物において、分散媒に対する(1)ペロブスカイト化合物の質量比[(1)ペロブスカイト化合物/分散媒]は、0.00001~10であってもよく、0.0001~5であってもよく、0.0005~3であってもよい。
(1)ペロブスカイト化合物と、分散媒との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(1)ペロブスカイト化合物の凝集が生じ難く、良好に発光する点で好ましい。
本実施形態の組成物において、(1)ペロブスカイト化合物と(2)表面保護剤との配合比は、(1)、(2)の種類等に応じて、適宜定めることができる。
本実施形態の組成物において、(1)ペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンと、(2)表面保護剤のSi元素とのモル比[Si/B]は、0.001~200であってもよく、0.01~50であってもよい。
本実施形態の組成物において、(2)表面保護剤が、式(B1)又は(B2)で表されるシラザンの改質体である場合、(1)ペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンと、(2-1)シラザンの改質体のSiとのモル比[Si/B]は、0.001~100であってもよく、0.001~50であってもよく、1~20であってもよい。
本実施形態の組成物において、(2)表面保護剤が、式(B3)で表される構成単位を有するポリシラザンである場合、(1)ペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンと、(2-1)シラザンの改質体のSi元素とのモル比[Si/B]は、0.001~100であってもよく、0.01~100であってもよく、0.1~100であってもよく、1~50であってもよく、1~20であってもよい。
(1)ペロブスカイト化合物と(2)表面保護剤との配合比に係る範囲が上記範囲内である組成物は、(2)表面保護剤による、水蒸気に対する耐久性向上の作用が、特に良好に発揮される点で好ましい。
上記ペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンと、(2)表面保護剤のSi元素とのモル比[Si/B]は、以下のような方法で求めることができる。
ペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンのモル数(B)は、誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)によって、ペロブスカイト化合物に含まれるB成分である金属の質量を算出したのち、モルに換算することによって求める。また、(2)表面保護剤のSi元素のモル数(Si)は、用いた(2)表面保護剤の質量からモル換算することによって求める。
このときの、(2)表面保護剤のSi元素のモル数(Si)とペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンのモル数(B)の比が、[Si/B]である。
ペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンのモル数(B)は、誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)によって、ペロブスカイト化合物に含まれるB成分である金属の質量を算出したのち、モルに換算することによって求める。また、(2)表面保護剤のSi元素のモル数(Si)は、用いた(2)表面保護剤の質量からモル換算することによって求める。
このときの、(2)表面保護剤のSi元素のモル数(Si)とペロブスカイト化合物のB成分である金属イオンのモル数(B)の比が、[Si/B]である。
本実施形態の組成物において、十分に量子収率を向上させ短波長側にシフトさせる観点から、(1)ペロブスカイト化合物の質量に対して(2)表面保護剤の質量は、好ましくは1.1質量部以上であり、より好ましくは1.5質量部以上であり、さらに好ましくは1.8質量部以上である。また、(1)ペロブスカイト化合物の質量に対して(2)表面保護剤の質量は、好ましくは10質量部以下であり、より好ましくは4.9質量部以下であり、さらに好ましくは2.5質量部以下である。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
<(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法>
(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696、ACSNano,2015,9,4533-4542)を参考に、以下に述べる方法によって製造することができる。
(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696、ACSNano,2015,9,4533-4542)を参考に、以下に述べる方法によって製造することができる。
(第1の製造方法)
ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法としては、ペロブスカイト化合物を構成するB成分、X成分、及びA成分を高温の上述の(3)溶媒に溶解させ溶液を得る工程と、溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法としては、ペロブスカイト化合物を構成するB成分、X成分、及びA成分を高温の上述の(3)溶媒に溶解させ溶液を得る工程と、溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
以下、第1の製造方法を具体的に説明する。
まず、B成分及びX成分を含む化合物とA成分を含む化合物とを高温の(3)溶媒に溶解させ溶液を得る。「A成分を含む化合物」は、X成分を含んでいてもよい。
本工程は、高温の(3)溶媒に各化合物を加えて溶解させ溶液を得ることとしてもよい。
また、本工程は、(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで溶液を得ることとしてもよい。
本工程は、高温の(3)溶媒に各化合物を加えて溶解させ溶液を得ることとしてもよい。
また、本工程は、(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで溶液を得ることとしてもよい。
(3)溶媒としては、原料であるB成分及びX成分を含む化合物と、A成分を含む化合物とを溶解することができる溶媒が好ましい。
「高温」とは、各原料が溶解する温度の溶媒であればよい。例えば、高温の(3)溶媒の温度として、60~600℃であることが好ましく、80~400℃であることがより好ましい。
(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで溶液を得る場合、昇温後の保持温度としては例えば、80~150℃であることが好ましく、120~140℃であることがより好ましい。
(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで溶液を得る場合、昇温後の保持時間は、5分間以上、30分間未満であることが好ましい。保持時間が前記範囲内であると、組成物中の(1)ペロブスカイト化合物と(a)化合物の含有割合を適切な範囲に制御することが可能となる。
本実施形態の組成物は溶液の昇温後の保持時間を5分間以上、30分間未満に調整し、反応液中のミセルの状態を制御して合成することで得られる。
次いで、得られた溶液を冷却する。
冷却する温度としては、-20~50℃が好ましく、-10~30℃がより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/分が好ましく、10~150℃/分がより好ましい。
冷却する温度としては、-20~50℃が好ましく、-10~30℃がより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/分が好ましく、10~150℃/分がより好ましい。
高温の溶液を冷却することで、溶液の温度差に起因した溶解度の差により、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を析出させることができる。これにより、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む分散液が得られる。
得られた(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む分散液について固液分離を行うことで、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を回収することができる。
固液分離の方法としては、ろ過、溶媒の蒸発による濃縮などが挙げられる。固液分離を行うことで、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物のみを回収することができる。
固液分離の方法としては、ろ過、溶媒の蒸発による濃縮などが挙げられる。固液分離を行うことで、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物のみを回収することができる。
なお、上述した製造方法においては、得られる(1)ペロブスカイト化合物の粒子が分散液中で安定して分散しやすいため、上述の(6)表面修飾剤を加える工程を含んでいることが好ましい。
(6)表面修飾剤を加える工程は、冷却する工程の前に行うことが好ましい。具体的には、(6)表面修飾剤は、(3)溶媒に添加してもよく、B成分及びX成分を含む化合物とA成分を含む化合物とを溶解した溶液に添加してもよい。
また、上述した製造方法においては、冷却する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm超、より好ましくは1μm超、さらに好ましくは500nm超である。
(第2の製造方法)
ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法としては、ペロブスカイト化合物を構成するA成分、B成分を含む第1溶液を得る工程と、ペロブスカイト化合物を構成するX成分を含む第2溶液を得る工程と、第1溶液と第2溶液を混合して混合液を得る工程と、得られた混合液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法としては、ペロブスカイト化合物を構成するA成分、B成分を含む第1溶液を得る工程と、ペロブスカイト化合物を構成するX成分を含む第2溶液を得る工程と、第1溶液と第2溶液を混合して混合液を得る工程と、得られた混合液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
以下、第2の製造方法を具体的に説明する。
まず、A成分を含む化合物と、B成分を含む化合物とを高温の上述の(3)溶媒に溶解させ第1溶液を得る。
本工程は、高温の(3)溶媒に各化合物を加えて溶解させ第1溶液を得ることとしてもよい。
また、本工程は、(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで第1溶液を得ることとしてもよい。
本工程は、高温の(3)溶媒に各化合物を加えて溶解させ第1溶液を得ることとしてもよい。
また、本工程は、(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで第1溶液を得ることとしてもよい。
(3)溶媒としては、A成分を含む化合物と、B成分を含む化合物とを溶解することができる溶媒が好ましい。
「高温」とは、A成分を含む化合物と、B成分を含む化合物とが溶解する温度であればよい。例えば、高温の(3)溶媒の温度として、60~600℃であることが好ましく、80~400℃であることがより好ましい。
(3)に各化合物を加えた後、昇温することで第1溶液を得る場合、昇温後の保持温度としては例えば、80~150℃であることが好ましく、120~140℃であることがより好ましい。
(3)溶媒に各化合物を加えた後、昇温することで第1溶液を得る場合、昇温後の保持時間は、5分間以上、30分間未満であることが好ましい。保持時間が前記範囲内であると、組成物中の(1)ペロブスカイト化合物と(a)化合物の含有割合を適切な範囲に制御することが可能となる。
本実施形態の組成物は溶液の昇温後の保持時間を5分間以上、30分間未満に調整し、反応液中のミセルの状態を制御して合成することで得られる。
また、X成分を含む化合物を上述の(3)溶媒に溶解させ第2溶液を得る。X成分を含む化合物と、B成分を含む化合物とを(3)溶媒に溶解させ第2溶液を得てもよい。
(3)溶媒としては、X成分を含む化合物を溶解することができる溶媒が好ましい。
次いで、得られた第1溶液と第2溶液を混合して混合液を得る。第1溶液と第2溶液とを混合する際には、一方を他方に滴下するとよい。また、撹拌しながら第1溶液と第2溶液とを混合するとよい。
次いで、得られた混合液を冷却する。
冷却する温度としては、-20~50℃が好ましく、-10~30℃がより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/分が好ましく、10~150℃/分がより好ましい。
冷却する温度としては、-20~50℃が好ましく、-10~30℃がより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/分が好ましく、10~150℃/分がより好ましい。
混合液を冷却することで、混合液の温度差に起因した溶解度の差により、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を析出させることができる。これにより、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む分散液が得られる。
得られた(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む分散液については、固液分離を行うことで、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を回収することができる。固液分離の方法としては、第1の製造方法で示した方法が挙げられる。
なお、上述した製造方法においては、得られるペロブスカイト化合物の粒子が分散液中で安定して分散しやすいため、上述の(6)表面修飾剤を加える工程を含んでいることが好ましい。
(6)表面修飾剤を加える工程は、冷却する工程の前に行うことが好ましい。具体的には、(6)表面修飾剤は、(3)溶媒、第1溶液、第2溶液、混合液のいずれに添加してもよい。
また、上述した製造方法においては、冷却する工程のあと、第1の製造方法で示した遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいていることが好ましい。
<(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法1>
以下、得られる組成物の性状を理解しやすくするため、(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法1で得られる組成物を「液状組成物」と称する。
以下、得られる組成物の性状を理解しやすくするため、(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法1で得られる組成物を「液状組成物」と称する。
本実施形態の液状組成物は、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(2)表面保護剤に、さらに(3)溶媒及び(4)重合性化合物のいずれか一方又は両方と混合することで製造することができる。
(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(2)表面保護剤と、(3)溶媒及び(4)重合性化合物のいずれか一方又は両方と、を混合する際には、撹拌しながら行うことが好ましい。
(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(2)表面保護剤と(4)重合性化合物とを混合する際、混合時の温度には特に制限は無い。(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(2)表面保護剤が均一に混合しやすいため、混合時の温度は、0℃~100℃の範囲であることが好ましく、10℃~80℃の範囲であることがより好ましい。
((3)溶媒を含む液状組成物の製造方法)
(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤と、(3)溶媒と、を含む組成物の製造方法としては、例えば、下記製造方法(a1)であってもよく、下記製造方法(a2)であってもよい。
(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤と、(3)溶媒と、を含む組成物の製造方法としては、例えば、下記製造方法(a1)であってもよく、下記製造方法(a2)であってもよい。
製造方法(a1):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(3)溶媒と、を混合する工程と、得られた混合物と、(2)表面保護剤と、を混合する工程と、を含む組成物の製造方法。
製造方法(a2):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を混合する工程と、得られた混合物と、(3)溶媒と、を混合する工程と、を含む組成物の製造方法。
製造方法(a1)、(a2)で用いる(3)溶媒は、(1)ペロブスカイト化合物を溶解しにくいものが好ましい。このような(3)溶媒を用いると、製造方法(a1)で得られる混合物、及び製造方法(a1)、(a2)で得られる組成物は、分散液となる。
本実施形態の組成物が(2)表面保護剤として、前記(2-1)シラザンの改質体及び前記(2-2)ケイ素化合物の改質体のいずれか一方又は両方を含む場合、組成物の製造方法としては、下記製造方法(a3)であってもよく、下記製造方法(a4)であってもよい。
製造方法(a3):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(3)溶媒と、を混合する工程と、得られた混合物と、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物のいずれか一方又は両方と、を混合する工程と、得られた混合物に改質処理を施す工程と、を含む組成物の製造方法。
製造方法(a4):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物のいずれか一方又は両方と、を混合する工程と、得られた混合物と、(3)溶媒と、を混合する工程と、得られた混合物に改質処理を施す工程と、を含む組成物の製造方法。
(3)溶媒には、(5)重合体が溶解又は分散していてもよい。
上述の製造方法に含まれる混合する工程では、撹拌を行うことが分散性を高める観点から好ましい。
上述の製造方法に含まれる混合する工程において、混合可能であれば温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0℃以上100℃以下の範囲であることが好ましく、10℃以上80℃以下の範囲であることがより好ましい。
組成物の製造方法は、(1)ペロブスカイト化合物の分散性を向上させる観点から、製造方法(a1)、又は製造方法(a3)であることが好ましい。
(改質処理を施す方法)
改質処理の方法は、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物に対し紫外線を照射する方法、及び前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物と水蒸気とを反応させる方法等の公知の方法が挙げられる。以下の説明では、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物と水蒸気とを反応させる処理のことを、「加湿処理」と称することがある。
改質処理の方法は、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物に対し紫外線を照射する方法、及び前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物と水蒸気とを反応させる方法等の公知の方法が挙げられる。以下の説明では、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物と水蒸気とを反応させる処理のことを、「加湿処理」と称することがある。
紫外線を照射する方法で用いられる紫外線の波長は、通常10~400nmであり、10~350nmが好ましく、100~180nmがより好ましい。紫外線の発生させる光源としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ、UVレーザー光等が挙げられる。
中でも、加湿処理を施すことが、(1)ペロブスカイト化合物の近傍により強固な保護領域を形成する観点から好ましい。
加湿処理を施す場合、例えば、後述する温度、及び湿度条件下で一定の時間、組成物を静置してもよく、撹拌してもよい。
加湿処理における温度は、十分に改質が進行する温度であればよい。加湿処理における温度は、例えば、5~150℃であることが好ましく、10~100℃であることがより好ましく、15~80℃であることがさらに好ましい。
加湿処理における湿度は、組成物中の前記(2-1)及び前記(2-2)に十分に水分が供給される湿度であればよい。加湿処理における湿度は、例えば30%~100%であることが好ましく、40%~95%であることがより好ましく、60%~90%であることがさらに好ましい。
加湿処理に要する時間は、十分に改質が進行する時間であればよい。加湿処理に要する時間は、例えば、10分間以上1週間以下であることが好ましく、1時間以上5日間以下であることがより好ましく、2時間以上3日間以下であることがさらに好ましい。
組成物に含まれる前記(2-1)及び前記(2-2)の分散性を高める観点から、撹拌することが好ましい。
加湿処理における水の供給は、水蒸気を含むガスを反応容器中に流通させることによってもよく、水蒸気を含む雰囲気中で撹拌することで、界面から水分を供給してもよい。
水蒸気を含むガスを反応容器中に流通させる場合、得られる組成物の耐久性が向上するため、水蒸気を含むガス流量は、0.01L/分以上100L/分以下が好ましく、0.1L/分以上10L/分以下がより好ましく、0.15L/分以上5L/分以下がさらに好ましい。水蒸気を含むガスとしては、例えば飽和量の水蒸気を含む窒素を挙げることができる。
本実施形態の組成物の製造方法において(2)表面保護剤、及び(3)溶媒は、上述した(1)ペロブスカイト化合物及び(a)を含む組成物の製造方法に含まれるいずれかの工程で混合させてもよい。例えば、下記製造方法(a5)、(a6)であってもよい。
製造方法(a5):ペロブスカイト化合物を構成するB成分を含む化合物と、X成分を含む化合物と、及びA成分を含む化合物と、(2)表面保護剤と、を高温の(3)溶媒に溶解させ溶液を得る工程と、溶液を冷却する工程とを含む製造方法が挙げられる。
製造方法(a6):ペロブスカイト化合物を構成するA成分を含む化合物と、B成分を含む化合物と、を高温の(3)溶媒に溶解させ第1溶液を得る工程と、ペロブスカイト化合物を構成するX成分を含む化合物を(4)溶媒に溶解させ第2溶液を得る工程と、第1溶液と、第2溶液と、を混合して混合液を得る工程と、得られた混合液を冷却する工程とを含む製造方法。
製造方法(a6)において、(2)表面保護剤は、第1溶液及び第2溶液のいずれか一方又は両方に溶解させる。
これらの製造方法に含まれる各工程の条件は、上述の(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む組成物の製造方法における第1の製造方法、及び第2の製造方法の条件と同様である。
((4)重合性化合物を含む液状組成物の製造方法)
(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤、及び(4)重合性化合物を含む組成物の製造方法は、例えば、下記製造方法(c1)~(c3)が挙げられる。
(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤、及び(4)重合性化合物を含む組成物の製造方法は、例えば、下記製造方法(c1)~(c3)が挙げられる。
製造方法(c1):(4)重合性化合物に(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、を分散させ分散体を得る工程と、得られた分散体と、(2)表面保護剤と、を混合する工程と、を含む製造方法。
製造方法(c2):(4)重合性化合物に(2)表面保護剤を分散させ分散体を得る工程と、得られた分散体と、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、を混合する工程と、を含む製造方法。
製造方法(c3):(4)重合性化合物に、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(2)表面保護剤との混合物を分散させる工程を含む製造方法。
製造方法(c1)~(c3)において、(1)ペロブスカイト化合物の分散性を高める観点から製造方法(c1)であることが好ましい。
製造方法(c1)~(c3)において、各分散体を得る工程では、(4)重合性化合物を、各材料に滴下してもよいし、各材料を(4)重合性化合物に滴下してよい。
均一に分散しやすいため、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤の少なくとも一つを(4)重合性化合物に滴下することが好ましい。
均一に分散しやすいため、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤の少なくとも一つを(4)重合性化合物に滴下することが好ましい。
製造方法(c1)~(c3)において、各混合する工程では、分散体を各材料に滴下してもよいし、各材料を分散体に滴下してもよい。
均一に分散しやすいため、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤の少なくとも一つを分散体に滴下することが好ましい。
均一に分散しやすいため、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤の少なくとも一つを分散体に滴下することが好ましい。
(4)重合性化合物には、(3)溶媒と(5)重合体との少なくともいずれか一方が溶解又は分散していてもよい。
(5)重合体を溶解又は分散させる溶媒は、特に限定されない。溶媒としては、(1)ペロブスカイト化合物を溶解し難いものが好ましい。
(5)重合体が溶解している溶媒としては、例えば、上述の(3)溶媒が挙げられる。
(5)重合体が溶解している溶媒としては、例えば、上述の(3)溶媒が挙げられる。
(3)溶媒の中でも、ハロゲン化炭化水素、及び炭化水素がより好ましい。
また、本実施形態の組成物の製造方法は、下記製造方法(c4)であってもよく、製造方法(c5)であってもよい。
製造方法(c4):(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を(3)溶媒に分散させ分散液を得る工程と、得られた分散液に、(4)重合性化合物と、(5)重合体と、を混合して混合液を得る工程と、得られた混合液と、(2)表面保護剤と、を混合する工程とを有する、組成物の製造方法。
製造方法(c5):(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を(3)溶媒に分散させ分散液を得る工程と、得られた分散液と、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物のいずれか一方又は両方と、を混合し、混合液を得る工程と、得られた混合液に改質処理を施し前記(2-1)シラザンの改質体及び前記(2-2)ケイ素化合物の改質体のいずれか一方又は両方を含む混合液を得る工程と、得られた混合液と、(3)溶媒と、を混合する工程とを有する、組成物の製造方法。
(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法1において、(6)表面修飾剤を使用するときは、(2)表面保護剤とともに添加することができる。
<(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法2>
本実施形態の組成物の製造方法としては、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、(4)重合性化合物と、を混合する工程と、(4)重合性化合物を重合させる工程と、を含む製造方法を挙げることができる。
本実施形態の組成物の製造方法としては、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、(4)重合性化合物と、を混合する工程と、(4)重合性化合物を重合させる工程と、を含む製造方法を挙げることができる。
(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法2で得られる組成物は、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物、(2)表面保護剤、(5)重合体の合計が組成物全体の90質量%以上であることが好ましい。
また、本実施形態の組成物の製造方法としては、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、(3)溶媒に溶解している(5)重合体とを混合する工程と、(3)溶媒を除去する工程と、を含む製造方法も挙げることができる。
上述の製造方法に含まれる混合する工程には、上述の(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法1で示した方法と同様の混合方法を用いることができる。
組成物の製造方法は、例えば、下記(d1)、(d2)の製造方法が挙げられる。
製造方法(d1):(4)重合性化合物に、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を分散させる工程と、(4)重合性化合物を重合させる工程と、を含む製造方法。
分散させる工程において、(5)重合性化合物に(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を加える順番には制限がない。(1)ペロブスカイト化合物が先であってもよく、(a)化合物が先であってもよく。(2)表面保護剤が先であってもよく、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を同時に加えてもよい。
製造方法(d2):(5)重合体を溶解させた(3)溶媒に、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を分散させる工程と、溶媒を除去する工程と、を含む製造方法。
分散させる工程において、(5)重合体に(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を加える順番には制限がない。(1)ペロブスカイト化合物が先であってもよく、(a)化合物が先であってもよく。(2)表面保護剤が先であってもよく、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を同時に加えてもよい。
製造方法(d2)に含まれる、(3)溶媒を除去する工程は、室温で静置し、自然乾燥させる工程であってもよいし、真空乾燥機を用いた減圧乾燥であってもよいし、加熱によって(3)溶媒を蒸発させる工程であってもよい。
(3)溶媒を除去する工程では、例えば、0℃以上300℃以下で、1分間以上7日間以下乾燥させることで、(3)溶媒を除去することができる。
製造方法(d1)に含まれる、(4)重合性化合物を重合させる工程は、ラジカル重合などの公知の重合反応を適宜用いることで行うことができる。
例えばラジカル重合の場合は、(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、(4)重合性化合物との混合物に、ラジカル重合開始剤を添加し、ラジカルを発生させることで重合反応を進行させることができる。
ラジカル重合開始剤は特に限定されるものではないが、例えば、光ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
上記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。
(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法2において、(6)表面修飾剤を使用するときは、(2)表面保護剤とともに添加することができる。
<(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法3>
また、本実施形態の組成物の製造方法は、下記(d3)~(d6)の製造方法も採用することができる。
また、本実施形態の組成物の製造方法は、下記(d3)~(d6)の製造方法も採用することができる。
製造方法(d3):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、(5)重合体と、を溶融混練する工程を含む製造方法。
製造方法(d4):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、前記(2-1)シラザン及び前記(2-2)ケイ素化合物のいずれか一方又は両方と、(5)重合体と、を溶融混練する工程と、(5)重合体が溶融した状態で加湿処理を施す工程と、を含む製造方法。
製造方法(d5):(1)ペロブスカイト化合物と、(a)化合物と、(2)表面保護剤と、を含む液状組成物を製造する工程と、得られた液状組成物から固形分を取り出す工程と、得られた固形分と、(5)重合体と、を溶融混練する工程と、を含む製造方法。
製造方法(d6):(2)表面保護剤を含まず、(1)ペロブスカイト化合物及び(a)化合物を含む液状組成物を製造する工程と、得られた液状組成物から固形分を取り出す工程と、得られた固形分と、(2)表面保護剤と、(5)重合体と、を溶融混練する工程と、を含む製造方法。
製造方法(d3)~(d6)において(5)重合体を溶融混練する方法としては、重合体の混練方法として公知の方法を採用することができる。例えば、単軸押出機、又は二軸押出機を用いた押出加工を採用することができる。
製造方法(d4)の改質処理を施す工程は、上述した方法を採用することができる。
製造方法(d5)及び(d6)の液状組成物を製造する工程は、上述の製造方法(a1)又は(a2)を採用することができる。製造方法(d6)の液状組成物を製造する工程においては、上述の製造方法(a1)又は(a2)において(2)表面保護剤を添加しなければよい。
製造方法(d5)の液状組成物を製造する工程は、上述の製造方法(a3)又は(a4)を採用することができる。
製造方法(d5)、(d6)の固形分を取り出す工程は、例えば加熱、減圧、送風及びこれらの組み合わせにより、液状組成物から液状組成物を構成する(3)溶媒及び(4)重合性化合物を除去することで行う。
(2)表面保護剤及び分散媒を含む組成物の製造方法3において、(6)表面修飾剤を使用するときは、(2)表面保護剤とともに添加することができる。
上述の組成物の製造方法において、改質処理を施した後の組成物にハロゲンイオンを含む溶液を添加すると、(1)ペロブスカイト化合物中のXと前記ハロゲンイオンとの交換反応が起き、(1)ペロブスカイト化合物の最大発光波長の値を調整することができる。
(1)ペロブスカイト化合物の表面に前記(2)表面保護剤からなる表面保護層を形成した後に、さらにシロキサン結合を有する無機ケイ素化合物の層を形成してもよい。
本明細書において、「シロキサン結合を有する無機ケイ素化合物」とは、有機基とケイ素元素を含み、前記有機基の全てが改質処理(加水分解)により脱離する有機基である化合物の改質体及び有機基を有さないケイ素元素を含む化合物の改質体を意味する。
本明細書において、「シロキサン結合を有する無機ケイ素化合物」とは、有機基とケイ素元素を含み、前記有機基の全てが改質処理(加水分解)により脱離する有機基である化合物の改質体及び有機基を有さないケイ素元素を含む化合物の改質体を意味する。
シロキサン結合を有する無機ケイ素化合物としては、例えば、前記式(B1)において、複数あるR15の全てが水素原子であるジシラザンの改質体、前記式(B2)において、複数あるR15の全てが水素原子である低分子シラザンの改質体、上記式(B3)において、複数あるR15の全てが水素原子である高分子シラザンの改質体、上述した式(B4)で表される構造を有するポリシラザンにおいて、複数あるR15の全てが水素原子である高分子シラザンの改質体、ケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)の改質体が挙げられる。
<組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物、及び(a)の含有量の測定>
本実施形態の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物、及び(a)は乾燥質量法によって固形分濃度(質量%)を算出することができる。乾燥質量法の詳細については、実施例において説明する。
本実施形態の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物、及び(a)は乾燥質量法によって固形分濃度(質量%)を算出することができる。乾燥質量法の詳細については、実施例において説明する。
<量子収率・発光波長の測定>
本発明の(1)ペロブスカイト化合物及び(a)を含む組成物の量子収率及び発光波長は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。発光波長は最も発光強度の高い値の波長を用いる。
本発明の(1)ペロブスカイト化合物及び(a)を含む組成物の量子収率及び発光波長は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。発光波長は最も発光強度の高い値の波長を用いる。
<吸収率(abs)の測定>
本発明の(1)ペロブスカイト化合物及び(a)を含む組成物の吸収率は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。
本発明の(1)ペロブスカイト化合物及び(a)を含む組成物の吸収率は、絶対PL量子収率測定装置(例えば、浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定する。
<フィルム>
本実施形態に係るフィルムは、上述の組成物を形成材料とする。例えば、本実施形態に係るフィルムは、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(5)重合体を含み、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(5)重合体の合計がフィルム全体の90質量%以上である。
本実施形態に係るフィルムは、上述の組成物を形成材料とする。例えば、本実施形態に係るフィルムは、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(5)重合体を含み、(1)ペロブスカイト化合物、(a)化合物及び(5)重合体の合計がフィルム全体の90質量%以上である。
フィルム形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。本明細書において「バー状の形状」とは、例えば、一方向に延在する平面視帯状の形状を意味する。平面視帯状の形状としては、各辺の長さが異なる板状の形状が例示される。
フィルムの厚みは、0.01μm~1000mmであってもよく、0.1μm~10mmであってもよく、1μm~1mmであってもよい。
本明細書においてフィルムの厚みは、フィルムの縦、横、高さの中で最も値の小さい辺を「厚さ方向」としたときの、フィルムの厚さ方向のおもて面と裏面との間の距離を指す。具体的には、マイクロメータを用い、フィルムの任意の3点においてフィルムの厚みを測定し、3点の測定値の平均値を、フィルムの厚みとする。
本明細書においてフィルムの厚みは、フィルムの縦、横、高さの中で最も値の小さい辺を「厚さ方向」としたときの、フィルムの厚さ方向のおもて面と裏面との間の距離を指す。具体的には、マイクロメータを用い、フィルムの任意の3点においてフィルムの厚みを測定し、3点の測定値の平均値を、フィルムの厚みとする。
フィルムは、単層であってもよく、複層であってもよい。複層の場合、各層は同一の種類の実施形態の組成物が用いられていてもよく、互いに異なる種類の実施形態の組成物が用いられていてもよい。
フィルムは、例えば、後述の積層構造体の製造方法により、基板上に形成されたフィルムを得ることができる。また、フィルムは基板から剥がして得ることができる。
<積層構造体>
本実施形態に係る積層構造体は、複数の層を有し、少なくとも一層が、上述のフィルムである。
本実施形態に係る積層構造体は、複数の層を有し、少なくとも一層が、上述のフィルムである。
積層構造体が有する複数の層のうち、上述のフィルム以外の層としては、基板、バリア層、光散乱層等の任意の層が挙げられる。
積層されるフィルムの形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。
積層されるフィルムの形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。
(基板)
基板は、特に制限はないが、フィルムであってもよい。基板は、光透過性を有するものが好ましい。光透過性を有する基板を有する積層構造体では、(1)ペロブスカイト化合物が発した光を取り出しやすいため好ましい。
基板は、特に制限はないが、フィルムであってもよい。基板は、光透過性を有するものが好ましい。光透過性を有する基板を有する積層構造体では、(1)ペロブスカイト化合物が発した光を取り出しやすいため好ましい。
基板の形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマーや、ガラスなどの公知の材料を用いることができる。
例えば、積層構造体において、上述のフィルムを、基板上に設けていてもよい。
例えば、積層構造体において、上述のフィルムを、基板上に設けていてもよい。
図1は、本実施形態の積層構造体の構成を模式的に示す断面図である。第1の積層構造体1aは、第1の基板20及び第2の基板21の間に、本実施形態のフィルム10が設けられている。フィルム10は、封止層22によって封止されている。
本発明の一つの側面は、第1の基板20と、第2の基板21と、第1の基板20と第2の基板21との間に位置する本実施形態に係るフィルム10と、封止層22と、を有する積層構造体であって、封止層22が、フィルム10の第1の基板20、及び第2の基板21と接していない面上に配置されることを特徴とする積層構造体1aである。
(バリア層)
本実施形態に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、バリア層が挙げられる。外気の水蒸気、及び大気中の空気から前述の組成物を保護する観点から、バリア層を含んでいてもよい。
本実施形態に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、バリア層が挙げられる。外気の水蒸気、及び大気中の空気から前述の組成物を保護する観点から、バリア層を含んでいてもよい。
バリア層は、特に制限は無いが、発光した光を取り出す観点から、透明なものが好ましい。バリア層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマーや、ガラス膜などの公知のバリア層を用いることができる。
(光散乱層)
本実施形態に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、光散乱層が挙げられる。入射した光を有効に利用する観点から、光散乱層を含んでいてもよい。
光散乱層は、特に制限は無いが、発光した光を取り出す観点から、透明なものが好ましい。光散乱層としては、シリカ粒子などの光散乱粒子や、増幅拡散フィルムなどの公知の光散乱層を用いることができる。
本実施形態に係る積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、光散乱層が挙げられる。入射した光を有効に利用する観点から、光散乱層を含んでいてもよい。
光散乱層は、特に制限は無いが、発光した光を取り出す観点から、透明なものが好ましい。光散乱層としては、シリカ粒子などの光散乱粒子や、増幅拡散フィルムなどの公知の光散乱層を用いることができる。
<発光装置>
本発明に係る発光装置は、本発明の実施形態の組成物又は前記積層構造体と、光源とを合せることで得ることができる。発光装置は、光源から発光した光を、後段に設置した組成物又は積層構造体に照射することで、組成物又は積層構造体を発光させ、光を取り出す装置である。前記発光装置における積層構造体が有する複数の層のうち、上述のフィルム、基板、バリア層、光散乱層以外の層としては、光反射部材、輝度強化部、プリズムシート、導光板、要素間の媒体材料層等の任意の層が挙げられる。
本発明の一つの側面は、プリズムシート50と、導光板60と、前記第一の積層構造体1aと、光源30と、がこの順に積層された発光装置2である。
本発明に係る発光装置は、本発明の実施形態の組成物又は前記積層構造体と、光源とを合せることで得ることができる。発光装置は、光源から発光した光を、後段に設置した組成物又は積層構造体に照射することで、組成物又は積層構造体を発光させ、光を取り出す装置である。前記発光装置における積層構造体が有する複数の層のうち、上述のフィルム、基板、バリア層、光散乱層以外の層としては、光反射部材、輝度強化部、プリズムシート、導光板、要素間の媒体材料層等の任意の層が挙げられる。
本発明の一つの側面は、プリズムシート50と、導光板60と、前記第一の積層構造体1aと、光源30と、がこの順に積層された発光装置2である。
(光源)
本発明に係る発光装置を構成する光源は、特に制限は無いが、前述の組成物、又は積層構造体中の(1)ペロブスカイト化合物を発光させるという観点から、600nm以下の発光波長を有する光源が好ましい。光源としては、例えば、青色発光ダイオードなどの発光ダイオード(LED)、レーザー、ELなどの公知の光源を用いることができる。
本発明に係る発光装置を構成する光源は、特に制限は無いが、前述の組成物、又は積層構造体中の(1)ペロブスカイト化合物を発光させるという観点から、600nm以下の発光波長を有する光源が好ましい。光源としては、例えば、青色発光ダイオードなどの発光ダイオード(LED)、レーザー、ELなどの公知の光源を用いることができる。
(光反射部材)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、光反射部材が挙げられる。光源の光を前記の組成物、又は積層構造体に向かって照射する観点から、光反射部材を含んでいても良い。光反射部材は、特に制限は無いが、反射フィルムであっても良い。
反射フィルムとしては、例えば、反射鏡、反射粒子のフィルム、反射金属フィルムや反射体などの公知の反射フィルムを用いることができる。
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、光反射部材が挙げられる。光源の光を前記の組成物、又は積層構造体に向かって照射する観点から、光反射部材を含んでいても良い。光反射部材は、特に制限は無いが、反射フィルムであっても良い。
反射フィルムとしては、例えば、反射鏡、反射粒子のフィルム、反射金属フィルムや反射体などの公知の反射フィルムを用いることができる。
(輝度強化部)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、輝度強化部が挙げられる。光の一部分を、光が伝送された方向に向かって反射して戻す観点から、輝度強化部を含んでいても良い。
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、輝度強化部が挙げられる。光の一部分を、光が伝送された方向に向かって反射して戻す観点から、輝度強化部を含んでいても良い。
(プリズムシート)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、プリズムシートが挙げられる。プリズムシートは、代表的には、基材部とプリズム部とを有する。なお、基材部は、隣接する部材に応じて省略してもよい。プリズムシートは、任意の適切な接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層)を介して隣接する部材に貼り合わせることができる。プリズムシートは、視認側とは反対側(背面側)に凸となる複数の単位プリズムが並列されて構成されている。プリズムシートの凸部を背面側に向けて配置することにより、プリズムシートを透過する光が集光されやすくなる。また、プリズムシートの凸部を背面側に向けて配置すれば、凸部を視認側に向けて配置する場合と比較して、プリズムシートに入射せずに反射する光が少なく、輝度の高いディスプレイを得ることができる。
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、プリズムシートが挙げられる。プリズムシートは、代表的には、基材部とプリズム部とを有する。なお、基材部は、隣接する部材に応じて省略してもよい。プリズムシートは、任意の適切な接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層)を介して隣接する部材に貼り合わせることができる。プリズムシートは、視認側とは反対側(背面側)に凸となる複数の単位プリズムが並列されて構成されている。プリズムシートの凸部を背面側に向けて配置することにより、プリズムシートを透過する光が集光されやすくなる。また、プリズムシートの凸部を背面側に向けて配置すれば、凸部を視認側に向けて配置する場合と比較して、プリズムシートに入射せずに反射する光が少なく、輝度の高いディスプレイを得ることができる。
(導光板)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、導光板が挙げられる。導光板としては、例えば、横方向からの光を厚さ方向に偏向可能となるよう、背面側にレンズパターンが形成された導光板、背面側及び/又は視認側にプリズム形状等が形成された導光板などの任意の適切な導光板が用いることができる。
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、導光板が挙げられる。導光板としては、例えば、横方向からの光を厚さ方向に偏向可能となるよう、背面側にレンズパターンが形成された導光板、背面側及び/又は視認側にプリズム形状等が形成された導光板などの任意の適切な導光板が用いることができる。
(要素間の媒体材料層)
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、隣接する要素(層)間の光路上に1つ以上の媒体材料からなる層(要素間の媒体材料層)が挙げられる。
要素間の媒体材料層に含まれる1つ以上の媒体には、特に制限は無いが、真空、空気、ガス、光学材料、接着剤、光学接着剤、ガラス、ポリマー、固体、液体、ゲル、硬化材料、光学結合材料、屈折率整合又は屈折率不整合材料、屈折率勾配材料、クラッディング又は抗クラッディング材料、スペーサー、シリカゲル、輝度強化材料、散乱又は拡散材料、反射又は抗反射材料、波長選択性材料、波長選択性抗反射材料、色フィルター、又は前記技術分野で既知の好適な媒体、が含まれる。
本発明に係る発光装置を構成する積層構造体が有していてもよい層としては、特に制限は無いが、隣接する要素(層)間の光路上に1つ以上の媒体材料からなる層(要素間の媒体材料層)が挙げられる。
要素間の媒体材料層に含まれる1つ以上の媒体には、特に制限は無いが、真空、空気、ガス、光学材料、接着剤、光学接着剤、ガラス、ポリマー、固体、液体、ゲル、硬化材料、光学結合材料、屈折率整合又は屈折率不整合材料、屈折率勾配材料、クラッディング又は抗クラッディング材料、スペーサー、シリカゲル、輝度強化材料、散乱又は拡散材料、反射又は抗反射材料、波長選択性材料、波長選択性抗反射材料、色フィルター、又は前記技術分野で既知の好適な媒体、が含まれる。
本発明に係る発光装置の具体例としては、例えば、ELディスプレイや液晶ディスプレイ用の波長変換材料を備えたものが挙げられる。
具体的には、
(E1)本発明の組成物をガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、
(E2)本発明の組成物をシート化し、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、
(E3)本発明の組成物を、樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び
(E4)本発明の組成物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト
が挙げられる。
具体的には、
(E1)本発明の組成物をガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、
(E2)本発明の組成物をシート化し、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、
(E3)本発明の組成物を、樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び
(E4)本発明の組成物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト
が挙げられる。
また、本発明に係る発光装置の具体例としては、本発明の実施形態の組成物を成形し、光源である青色発光ダイオードの後段に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発する照明が挙げられる。
<ディスプレイ>
図2に示すように、本実施形態のディスプレイ3は、液晶パネル40と、前述の発光装置2とを視認側からこの順に備える。発光装置2は、第2の積層構造体1bと光源30とを備える。第2の積層構造体1bは、前述の第1の積層構造体1aが、プリズムシート50と、導光板60と、をさらに備えたものである。ディスプレイは、任意の適切なその他の部材をさらに備えていてもよい。
本発明の一つの側面は、液晶パネル40と、プリズムシート50と、導光板60と、前記第一の積層構造体1aと、光源30と、がこの順に積層された液晶ディスプレイ3である。
図2に示すように、本実施形態のディスプレイ3は、液晶パネル40と、前述の発光装置2とを視認側からこの順に備える。発光装置2は、第2の積層構造体1bと光源30とを備える。第2の積層構造体1bは、前述の第1の積層構造体1aが、プリズムシート50と、導光板60と、をさらに備えたものである。ディスプレイは、任意の適切なその他の部材をさらに備えていてもよい。
本発明の一つの側面は、液晶パネル40と、プリズムシート50と、導光板60と、前記第一の積層構造体1aと、光源30と、がこの順に積層された液晶ディスプレイ3である。
(液晶パネル)
上記液晶パネルは、代表的には、液晶セルと、前記液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、前記液晶セルの背面側に配置された背面側偏光板とを備える。視認側偏光板及び背面側偏光板は、それぞれの吸収軸が実質的に直交又は平行となるようにして配置され得る。
上記液晶パネルは、代表的には、液晶セルと、前記液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、前記液晶セルの背面側に配置された背面側偏光板とを備える。視認側偏光板及び背面側偏光板は、それぞれの吸収軸が実質的に直交又は平行となるようにして配置され得る。
(液晶セル)
液晶セルは、一対の基板と、前記基板間に挟持された表示媒体としての液晶層とを有する。一般的な構成においては、一方の基板に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板の間隔(セルギャップ)は、スペーサー等によって制御できる。上記基板の液晶層と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。
液晶セルは、一対の基板と、前記基板間に挟持された表示媒体としての液晶層とを有する。一般的な構成においては、一方の基板に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板の間隔(セルギャップ)は、スペーサー等によって制御できる。上記基板の液晶層と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。
(偏光板)
偏光板は、代表的には、偏光子と、偏光子の両側に配置された保護層とを有する。偏光子は、代表的には、吸収型偏光子である。
上記偏光子としては、任意の適切な偏光子が用いられる。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く、特に好ましい。
偏光板は、代表的には、偏光子と、偏光子の両側に配置された保護層とを有する。偏光子は、代表的には、吸収型偏光子である。
上記偏光子としては、任意の適切な偏光子が用いられる。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く、特に好ましい。
本実施形態の組成物の用途としては、例えば、発光ダイオード(LED)用の波長変換材料が挙げられる。
<LED>
本実施形態の組成物は、例えば、LEDの発光層の材料として用いることができる。
本実施形態の組成物を含むLEDとしては、例えば、本実施形態の組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面にp型輸送層を積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物の粒子中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
<LED>
本実施形態の組成物は、例えば、LEDの発光層の材料として用いることができる。
本実施形態の組成物を含むLEDとしては、例えば、本実施形態の組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面にp型輸送層を積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面の組成物に含まれる(1)ペロブスカイト化合物の粒子中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
<太陽電池>
本実施形態の組成物は、太陽電池の活性層に含まれる電子輸送性材料として利用することができる。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本実施形態の組成物を含む活性層、2,2’,7,7’-tetrakis(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-MeOTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
活性層に含まれる、本実施形態の組成物は、電荷分離及び電子輸送の機能を有する。
本実施形態の組成物は、太陽電池の活性層に含まれる電子輸送性材料として利用することができる。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本実施形態の組成物を含む活性層、2,2’,7,7’-tetrakis(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-MeOTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
活性層に含まれる、本実施形態の組成物は、電荷分離及び電子輸送の機能を有する。
<フィルムの製造方法>
フィルムの製造方法は、例えば、下記(e1)~(e3)の製造方法が挙げられる。
フィルムの製造方法は、例えば、下記(e1)~(e3)の製造方法が挙げられる。
製造方法(e1):液状組成物を塗工して塗膜を得る工程と、塗膜から(3)溶媒を除去する工程と、を含むフィルムの製造方法。
製造方法(e2):(4)重合性化合物を含む液状組成物を塗工して塗膜を得る工程と、得られた塗膜に含まれる(4)重合性化合物を重合させる工程と、を含むフィルムの製造方法。
製造方法(e3):上述の製造方法(d1)、(d2)で得られた組成物を成形加工するフィルムの製造方法。
<<積層構造体の製造方法>>
積層構造体の製造方法は、例えば、下記(f1)~(f3)の製造方法が挙げられる。
積層構造体の製造方法は、例えば、下記(f1)~(f3)の製造方法が挙げられる。
製造方法(f1):液状組成物を製造する工程と、得られた液状組成物を基板上に塗工する工程と、得られた塗膜から(3)溶媒を除去する工程と、を含む積層構造体の製造方法。
製造方法(f2):フィルムを基板に張り合わせる工程を含む積層構造体の製造方法。
製造方法(f3):(4)重合性化合物を含む液状組成物を製造する工程と、得られた液状組成物を基板上に塗工する工程と、得られた塗膜に含まれる(4)重合性化合物を重合させる工程と、を含む製造方法。
製造方法(f1)、(f3)における液状組成物を製造する工程は、上述の製造方法(c1)~(c4)を採用することができる。
製造方法(f1)、(f3)における液状組成物を基板上に塗工する工程は、特に制限は無いが、グラビア塗布法、バー塗布法、印刷法、スプレー法、スピンコーティング法、ディップ法、ダイコート法などの、公知の塗布、塗工方法を用いることができる。
製造方法(f1)における(3)溶媒を除去する工程は、上述した製造方法(d2)に含まれる(3)溶媒を除去する工程と同様の工程とすることができる。
製造方法(f3)における(4)重合性化合物を重合させる工程は、上述した製造方法(d1)に含まれる(4)重合性化合物を重合させる工程と同様の工程とすることができる。
製造方法(f2)におけるフィルムを基板に張り合わせる工程では、任意の接着剤を用いることができる。
接着剤は、(1)ペロブスカイト化合物を溶解しないものであれば特に制限は無く、公知の接着剤を用いることができる。
積層構造体の製造方法は、得られた積層構造体に、さらに任意のフィルムを張り合わせる工程を含んでいてもよい。
張り合わせる任意のフィルムとしては、例えば、反射フィルム、拡散フィルムが挙げられる。
フィルムを張り合わせる工程では、任意の接着剤を用いることができる。
上述の接着剤は、(1)ペロブスカイト化合物を溶解しないものであれば特に制限は無く、公知の接着剤を用いることができる。
<発光装置の製造方法>
例えば、前述の光源と、光源から後段の光路上に前述の組成物、又は積層構造体を設置する工程とを含む製造方法が挙げられる。
例えば、前述の光源と、光源から後段の光路上に前述の組成物、又は積層構造体を設置する工程とを含む製造方法が挙げられる。
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
<センサー>
本発明の組成物は、X線撮像装置及びCMOSイメージセンサーなどの固体撮像装置用のイメージ検出部(イメージセンサー)、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部、パルスオキシメーターなどの光学バイオセンサーの検出部に使用する含まれる光電変換素子(光検出素子)材料として利用することができる。
本発明の組成物は、X線撮像装置及びCMOSイメージセンサーなどの固体撮像装置用のイメージ検出部(イメージセンサー)、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部、パルスオキシメーターなどの光学バイオセンサーの検出部に使用する含まれる光電変換素子(光検出素子)材料として利用することができる。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
((1)ペロブスカイト化合物及び(a)の固形分濃度測定)
実施例3で得られた組成物におけるペロブスカイト化合物、及び(a)の固形分濃度は、それぞれ、再分散させることで得られたペロブスカイト化合物、(a)化合物及び溶媒を含む分散液を105℃で3時間乾燥させた後に、残存した質量を測定して下記式1に当てはめて算出した。
固形分濃度(質量%)=乾燥後の質量÷乾燥前の質量×100・・・式1
実施例3で得られた組成物におけるペロブスカイト化合物、及び(a)の固形分濃度は、それぞれ、再分散させることで得られたペロブスカイト化合物、(a)化合物及び溶媒を含む分散液を105℃で3時間乾燥させた後に、残存した質量を測定して下記式1に当てはめて算出した。
固形分濃度(質量%)=乾燥後の質量÷乾燥前の質量×100・・・式1
(量子収率、及び発光波長の測定)
組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定した。
発光波長は量子収率を測定した際の発光スペクトルの、最も発光強度の高い波長を用いた。
組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定した。
発光波長は量子収率を測定した際の発光スペクトルの、最も発光強度の高い波長を用いた。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された量子収率が、50%以上であってもよく、82%以上であってもよく、86%以上であってもよい。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された量子収率が、50%以上100%以下であることが好ましく、82%以上100%以下であることがより好ましく、86%以上100%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された量子収率が、50%以上100%以下であることが好ましく、82%以上100%以下であることがより好ましく、86%以上100%以下であることがさらに好ましい。
(吸収率(abs)の測定)
実施例1~4、及び比較例1、2で得られた組成物の発光波長を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定した。
実施例1~4、及び比較例1、2で得られた組成物の発光波長を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製、C9920-02)を用いて、励起光450nm、室温、大気下で測定した。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された吸収率(abs)が、0.3以上であってもよく、0.5以上であってもよく、0.6以上であってもよい。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された吸収率(abs)が、0.3以上1以下であることが好ましく、0.5以上1以下であることがより好ましく、0.6以上1以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の組成物は、上記の測定方法により測定された吸収率(abs)が、0.3以上1以下であることが好ましく、0.5以上1以下であることがより好ましく、0.6以上1以下であることがさらに好ましい。
((Pa)/(P1)の測定)
(1)ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)とブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外のうち最も強度が高い(a)化合物の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))の算出は、実施例1~4、比較例1、2の組成物のXRD(CuKα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)を測定した後に、下記式2を用いて算出した。
なお、回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に(1)ペロブスカイト化合物に由来する以外のピークが存在しない場合、下記式2の(Pa)を0としてピーク強度比を算出する。
ピーク強度比((Pa)/(P1))=(2θが10~13°間でペロブスカイト化合物に由来するピーク以外のうち最も強度が高いピークの強度(cps))÷(ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(cps))…式2
(1)ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)とブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外のうち最も強度が高い(a)化合物の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))の算出は、実施例1~4、比較例1、2の組成物のXRD(CuKα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)を測定した後に、下記式2を用いて算出した。
なお、回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に(1)ペロブスカイト化合物に由来する以外のピークが存在しない場合、下記式2の(Pa)を0としてピーク強度比を算出する。
ピーク強度比((Pa)/(P1))=(2θが10~13°間でペロブスカイト化合物に由来するピーク以外のうち最も強度が高いピークの強度(cps))÷(ペロブスカイト化合物の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(cps))…式2
((a)化合物の同定)
(a)化合物の同定は、X線回折ピークを統合粉末X線解析ソフトウェア PDXL(リガク社製)のデータベースと照合することで特定した。
(a)化合物の同定は、X線回折ピークを統合粉末X線解析ソフトウェア PDXL(リガク社製)のデータベースと照合することで特定した。
[実施例1]
オレイルアミン25mL、及びエタノール200mLを混合した後、氷冷しながら攪拌しながら臭化水素酸溶液(48%)を17.12mL添加した後、減圧乾燥して沈殿を得た。沈殿はジエチルエーテルを用いて洗浄した後、減圧乾燥して臭化オレイルアンモニウムを得た。
オレイルアミン25mL、及びエタノール200mLを混合した後、氷冷しながら攪拌しながら臭化水素酸溶液(48%)を17.12mL添加した後、減圧乾燥して沈殿を得た。沈殿はジエチルエーテルを用いて洗浄した後、減圧乾燥して臭化オレイルアンモニウムを得た。
臭化オレイルアンモニウム21gに対して、トルエン200mLを混合して、臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を調製した。
酢酸鉛・3水和物0.38gと、ホルムアミジン酢酸塩0.39g、1-オクタデセンの溶媒40mLと、オレイン酸10mLとを混合した。攪拌して、窒素を流しながら130℃まで昇温した後、130℃の温度で10分間保持した後に、上述の臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を13.35mL添加した。添加後、溶液を室温まで降温し、組成物1を得た。
酢酸鉛・3水和物0.38gと、ホルムアミジン酢酸塩0.39g、1-オクタデセンの溶媒40mLと、オレイン酸10mLとを混合した。攪拌して、窒素を流しながら130℃まで昇温した後、130℃の温度で10分間保持した後に、上述の臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を13.35mL添加した。添加後、溶液を室温まで降温し、組成物1を得た。
上記の組成物1、50μLに対してトルエン3.95mLを混合した溶液の発光特性を評価すると、発光波長は530.0nmであった。量子収率を測定すると、81%であり、溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.58であった。
組成物1を無反射板にキャストした後、XRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物1は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物1は、(a)化合物を有しており、前記(a)化合物は(NH4)2PbBr4であることを確認した。(1)ペロブスカイト化合物の(hkl)=(001)の回折ピーク強度(P1)とブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外のうち最も強度が高い(a)化合物に由来する回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))は0.73であった。
[実施例2]
オレイルアミン25mL、及びエタノール200mLを混合した後、氷冷しながら攪拌しながら臭化水素酸溶液(48%)を17.12mL添加した後、減圧乾燥して沈殿を得た。沈殿はジエチルエーテルを用いて洗浄した後、減圧乾燥して臭化オレイルアンモニウムを得た。
オレイルアミン25mL、及びエタノール200mLを混合した後、氷冷しながら攪拌しながら臭化水素酸溶液(48%)を17.12mL添加した後、減圧乾燥して沈殿を得た。沈殿はジエチルエーテルを用いて洗浄した後、減圧乾燥して臭化オレイルアンモニウムを得た。
臭化オレイルアンモニウム21gに対して、トルエン200mLを混合して、臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を調製した。
酢酸鉛・3水和物1.52と、ホルムアミジン酢酸塩1.56g、1-オクタデセンの溶媒160mLと、オレイン酸40mLとを混合した。攪拌して、窒素を流しながら130℃まで昇温した後、130℃で15分間保持した後に上述の臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を53.4mL添加した。添加後、溶液を室温まで降温し、組成物2を得た。
酢酸鉛・3水和物1.52と、ホルムアミジン酢酸塩1.56g、1-オクタデセンの溶媒160mLと、オレイン酸40mLとを混合した。攪拌して、窒素を流しながら130℃まで昇温した後、130℃で15分間保持した後に上述の臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を53.4mL添加した。添加後、溶液を室温まで降温し、組成物2を得た。
上述の組成物2、50μLに対してトルエン3.95mLを混合した溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.57であった。
上述の組成物2、200mLに対して、トルエン100mL、及びアセトニトリル50mLを混合した溶液をろ過で固液分離した。その後、ろ過上の固形分をトルエン100mL、及びアセトニトリル50mLの混合溶液を2回流して洗浄し、ろ過した。これにより、固体の組成物2を得た。
得られた固体の組成物2をXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物2は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物2は、(a)化合物を有しており、前記(a)化合物は(NH4)2PbBr4であることを確認した。((Pa)/(P1))は4.14であった。キシレンを用いて組成物2の固形分濃度が0.0046質量%となるように希釈した後、発光特性を評価すると、発光波長は536.9nmであった。量子収率を測定すると、85%であった。
得られた固体の組成物2をXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物2は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物2は、(a)化合物を有しており、前記(a)化合物は(NH4)2PbBr4であることを確認した。((Pa)/(P1))は4.14であった。キシレンを用いて組成物2の固形分濃度が0.0046質量%となるように希釈した後、発光特性を評価すると、発光波長は536.9nmであった。量子収率を測定すると、85%であった。
[実施例3]
実施例2の固体の組成物2をキシレンと混合して、固形分の濃度が0.23質量%となるように調整し、150mLの分散液3を調製した。分散液3に、オルガノポリシラザン(1500 Slow Cure、Durazane, メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)を、分散液3中の1質量部の固形分に対し、2質量部加えた。その後、水蒸気による改質処理を4時間実施し、組成物3を得た。
この際の改質処理条件として、水蒸気の流量は0.2L/分(N2ガスとともに供給、30℃の飽和水蒸気量)、加熱温度は90℃とした。改質処理後、キシレンを用いて、50倍希釈した後、上述の方法で発光特性を評価すると、発光波長は535.4nmであった。量子収率を測定すると、93%であった。
実施例2の固体の組成物2をキシレンと混合して、固形分の濃度が0.23質量%となるように調整し、150mLの分散液3を調製した。分散液3に、オルガノポリシラザン(1500 Slow Cure、Durazane, メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製)を、分散液3中の1質量部の固形分に対し、2質量部加えた。その後、水蒸気による改質処理を4時間実施し、組成物3を得た。
この際の改質処理条件として、水蒸気の流量は0.2L/分(N2ガスとともに供給、30℃の飽和水蒸気量)、加熱温度は90℃とした。改質処理後、キシレンを用いて、50倍希釈した後、上述の方法で発光特性を評価すると、発光波長は535.4nmであった。量子収率を測定すると、93%であった。
[実施例4]
実施例2において130℃での保持時間を5分間とした以外は、実施例2と同様の方法で組成物4を得た。組成物4、50μLに対してトルエン3.95mLを混合した溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.61であった。
実施例2において130℃での保持時間を5分間とした以外は、実施例2と同様の方法で組成物4を得た。組成物4、50μLに対してトルエン3.95mLを混合した溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.61であった。
上記の組成物4、200mLに対して、トルエン100mL、及びアセトニトリル50mLを混合した溶液をろ過で固液分離した。その後、ろ過上の固形分をトルエン100mL、及びアセトニトリル50mLの混合溶液を2回流して洗浄し、ろ過した。これにより、固体の組成物4を得た。
得られた固体の組成物4をXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物4は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物4は、(a)化合物を有しており、前記(a)化合物は(NH4)2PbBr4であることを確認した。((Pa)/(P1))は、6.39であった。キシレンを用いて固体の組成物4の固形分濃度が0.0046質量%となるように希釈した後、発光特性を評価すると、発光波長は535.4nmであった。量子収率を測定すると、88%であった。
得られた固体の組成物4をXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物4は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物4は、(a)化合物を有しており、前記(a)化合物は(NH4)2PbBr4であることを確認した。((Pa)/(P1))は、6.39であった。キシレンを用いて固体の組成物4の固形分濃度が0.0046質量%となるように希釈した後、発光特性を評価すると、発光波長は535.4nmであった。量子収率を測定すると、88%であった。
[比較例1]
実施例2の製造工程において130℃での保持時間を30分間とした以外は、実施例2と同様の方法で組成物5を得た。組成物5、50μLに対してトルエン3.95mLを混合した溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.21であった。
実施例2の製造工程において130℃での保持時間を30分間とした以外は、実施例2と同様の方法で組成物5を得た。組成物5、50μLに対してトルエン3.95mLを混合した溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.21であった。
上記の組成物5、200mLに対して、トルエン100mL、及びアセトニトリル50mLを混合した溶液をろ過で固液分離した。その後、ろ過上の固形分をトルエン100mL、及びアセトニトリル50mLの混合溶液を2回流して洗浄し、ろ過した。これにより、固体の組成物5を得た。
得られた固体の組成物5をXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物5は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物5は、(a)化合物を有していることを確認した。((Pa)/(P1))は、11.84であった。キシレンを用いて固形分濃度が0.0046質量%となるように希釈した後、発光特性を評価すると、発光波長は538.4nmであった。
得られた固体の組成物5をXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。測定結果より、組成物5は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークが2θ=12.0°に観察され、組成物5は、(a)化合物を有していることを確認した。((Pa)/(P1))は、11.84であった。キシレンを用いて固形分濃度が0.0046質量%となるように希釈した後、発光特性を評価すると、発光波長は538.4nmであった。
[比較例2]
実施例1の製造工程において130℃での保持時間を0分間とした以外は、実施例1と同様の方法で組成物6を得た。具体的には、130℃の上述の酢酸鉛・3水和物0.38g、ホルムアミジン酢酸塩0.39g、1-オクタデセンの溶媒40mL、オレイン酸10mLの溶液を調製後、加熱を行わず、ただちに上述の臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を13.35mL添加した。添加後、溶液を室温まで降温し、組成物6を得た。
実施例1と同様に組成物6の発光特性を評価すると、発光波長は547.0nmであった。量子収率を測定すると、37%であり、溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.88であった。
実施例1の製造工程において130℃での保持時間を0分間とした以外は、実施例1と同様の方法で組成物6を得た。具体的には、130℃の上述の酢酸鉛・3水和物0.38g、ホルムアミジン酢酸塩0.39g、1-オクタデセンの溶媒40mL、オレイン酸10mLの溶液を調製後、加熱を行わず、ただちに上述の臭化オレイルアンモニウムを含む溶液を13.35mL添加した。添加後、溶液を室温まで降温し、組成物6を得た。
実施例1と同様に組成物6の発光特性を評価すると、発光波長は547.0nmであった。量子収率を測定すると、37%であり、溶液の吸収率(abs)を評価すると、0.88であった。
実施例1と同様にXRD測定した所、2θ=15°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有していた。
測定結果より、組成物6は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークは2θ=10.0~13.0°に観察されず、組成物6は、(a)化合物を有していないことを確認した。
測定結果より、組成物6は、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を有していることを確認した。また、(1)ペロブスカイト化合物に由来するピーク以外の回折ピークの中で、回折ピークは2θ=10.0~13.0°に観察されず、組成物6は、(a)化合物を有していないことを確認した。
実施例1~4、比較例1及び2の結果を表1に示す。
実施例1~4に係る組成物は、本発明を適用しない比較例1及び2の組成物と比べて、発光波長の短波長側への微調整が可能であり、かつ、光の吸収率が高いことを確認した。
シラザンの改質体を含む実施例3の組成物は、シラザンの改質体を含まない実施例2の組成物に比べ、量子収率が向上すること確認した。
シラザンの改質体を含む実施例3の組成物は、シラザンの改質体を含まない実施例2の組成物に比べ、量子収率が向上すること確認した。
[参考例1]
実施例1~4に記載の組成物を、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物を、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例2]
実施例1~4に記載の組成物をシート化する事で樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物をシート化する事で樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例3]
実施例1~4に記載の組成物を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例4]
実施例1~4に記載の組成物とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~4に記載の組成物とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例5]
実施例1~4に記載の組成物をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
実施例1~4に記載の組成物をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
[参考例6]
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~4に記載の組成物を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~4に記載の組成物を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
[参考例7]
実施例1~4に記載の組成物の、溶媒を除去して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから組成物に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
実施例1~4に記載の組成物の、溶媒を除去して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから組成物に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
[参考例8]
実施例1~4に記載の組成物の溶媒を除去して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を光電変換層の一部とすることで、光を検知する検出部に使用する含まれる光電変換素子(光検出素子)材料を製造する。光電変換素子材料は、X線撮像装置及びCMOSイメージセンサーなどの固体撮像装置用のイメージ検出部(イメージセンサー)、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部、パルスオキシメーターなどの光学バイオセンサーに用いられる。
実施例1~4に記載の組成物の溶媒を除去して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を光電変換層の一部とすることで、光を検知する検出部に使用する含まれる光電変換素子(光検出素子)材料を製造する。光電変換素子材料は、X線撮像装置及びCMOSイメージセンサーなどの固体撮像装置用のイメージ検出部(イメージセンサー)、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部、パルスオキシメーターなどの光学バイオセンサーに用いられる。
本発明によれば、光の吸収率が高く、かつ、発光波長を短波長側に微調整することが可能なペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物、前記組成物を形成材料とするフィルム、前記フィルムを含む積層構造体、及び前記積層構造体を備える発光装置及びディスプレイを提供することが可能となる。
したがって、本発明のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物、前記組成物を形成材料とするフィルム、前記フィルムを含む積層構造体、及び前記積層構造体を備える発光装置及びディスプレイは、発光用途において好適に使用することができる。
したがって、本発明のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物、前記組成物を形成材料とするフィルム、前記フィルムを含む積層構造体、及び前記積層構造体を備える発光装置及びディスプレイは、発光用途において好適に使用することができる。
1a…第1の積層構造体、1b…第2の積層構造体、10…フィルム、20…第1の基板、21…第2の基板、22…封止層、2…発光装置、3…ディスプレイ、30…光源、40…液晶パネル、50…プリズムシート、60…導光板
Claims (7)
- 下記(1)と、下記(a)とを含む組成物であって、
X線回折パターンにおいて、下記(1)の面のミラー指数(001)の回折ピーク強度(P1)と、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲において、下記(1)に由来するピーク以外のうち最も強度が高い下記(a)の回折ピークの強度(Pa)との比である((Pa)/(P1))が0.3以上、10以下である組成物。
(1):A、B、及びXを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物
(Aは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする6面体の各頂点に位置する成分であって、1価の陽イオンである。
Xは、ペロブスカイト型結晶構造において、Bを中心とする8面体の各頂点に位置する成分であって、ハロゲン化物イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンである。
Bは、ペロブスカイト型結晶構造において、Aを頂点に配置する6面体、及びXを頂点に配置する8面体の中心に位置する成分であって、金属イオンである。)
(a):X線回折パターンにおいて、ブラッグ角(2θ)が10~13°の範囲に回折ピークを有する化合物 - 更に、下記(2-1)、下記(2-1)の改質体、下記(2-2)及び下記(2-2)の改質体からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含む請求項1に記載の組成物。
(2-1)シラザン
(2-2)アミノ基、アルコキシ基及びアルキルチオ基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有するケイ素化合物 - 更に、下記(3)、下記(4)及び下記(5)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む請求項1又は2に記載の組成物。
(3)溶媒
(4)重合性化合物
(5)重合体 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の組成物を形成材料とするフィルム。
- 請求項4に記載のフィルムを含む積層構造体。
- 請求項5に記載の積層構造体を備える発光装置。
- 請求項5に記載の積層構造体を備えるディスプレイ。
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