技术领域
[0001]本发明涉及发光粒子、含有该发光粒子的组合物、光学膜、滤色器、层叠结构体、发光器件和显示器件。
背景技术
[0002]近年来,发现了作为由金属卤化物构成的半导体纳米粒子的一种的、具有钙钛矿结构的量子点。钙钛矿量子点例如由CsPbX
3(X=Cl、Br、I)这样的化学式表示,能够通过粒径和卤化物离子的组成来调整发光波长。钙钛矿量子点的光致发光量子产率(PLQY)高,发光波长宽度(FWHM)窄,因此研究了作为代替CdSe系材料的量子点,在液晶显示器的背光用波长转换膜、滤色器等中的利用。
[0003]钙钛矿量子点具有优异的光学特性,但要求提高对水分、光、热的稳定性。迄今为止,报道了在钙钛矿量子点粒子的外侧使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷形成配体层和二氧化硅层,提高稳定性的研究。(参照专利文献1、2以及非专利文献1。)。另外,报道了使用四烷氧基硅烷形成追加的二氧化硅层,进一步提高稳定性的方法(参照非专利文献2)。此外,报道了将3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷混合使用的方法(参照专利文献3)
[0004]然而,在将钙钛矿量子点与有机溶剂、固化性树脂混合而制备组合物的情况下,需要提高光学特性以及分散性的长期保存稳定性。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2020-122901号公报
[0008]专利文献2:日本特开2019-176055号公报
[0009]专利文献3:TW202100718A号公报
[0010]非专利文献
[0011]非专利文献1:先进材料(ADVANCED MATERIALS)杂志,2016年,28卷,10088-10094页
[0012]非专利文献2:朗缪尔(LANGMUIR)杂志,2020年,36卷,6017-6024页
发明内容
[0013]发明所要解决的课题
[0014]本发明所要解决的课题在于提供一种发光粒子和含有发光粒子的组合物,该发光粒子具备对水分、光以及热的优异的稳定性,且能够实现光学特性和分散性的长期保存稳定性优异的组合物。进而,提供以上述含有发光粒子的组合物为形成材料的光学膜和滤色器、包含该光学膜的层叠体结构、以及具备该光学膜或该层叠体结构的发光器件。
[0015]用于解决课题的方法
[0016]本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果完成了具有特定结构的发光粒子的开发。
[0017]即,本发明提供一种发光粒子,其具备:包含半导体纳米粒子的核,将氨基配位于上述核的配体层,以及隔着硅氧烷键而结合于上述配体层的与上述核相反的一侧的有机层。
[0018]本发明提供含有上述发光粒子的含有发光粒子的组合物。
[0019]本发明提供以上述含有发光粒子的组合物为形成材料的光学膜。
[0020]本发明提供具备上述光学膜的层叠结构体。
[0021]本发明提供具备上述层叠结构体的发光器件。
[0022]本发明提供具备上述层叠结构体的显示器件。
[0023]本发明提供以上述含有发光粒子的组合物为形成材料的滤色器。
[0024]本发明提供具备上述滤色器的显示器件。
[0025]发明效果
[0026]本申请发明的发光粒子不仅具备对水分、光、热的优异的稳定性,而且能够实现光学特性和分散性的长期保存稳定性优异的组合物。
附图说明
[0027][
图1]
图1示出了本发明的发光粒子的一实施方式。
[0028][
图2]
图2示出了本发明的发光粒子表面的结构示意图。
[0029][
图3]
图3示出了本发明的发光粒子表面的结构示意图。
[0030][
图4]
图4示出了本发明的层叠结构体的一实施方式。
[0031][
图5]
图5示出了本发明的显示器件的一实施方式。
[0032][符号说明]
[0033]10发光粒子;11核;12配体层;13二氧化硅层;14有机层;15第一二氧化硅结构;16第二二氧化硅结构;40叠层结构体;41第一基板;42第二基板;43密封层;44光学膜;441光散射粒子;442发光粒子;50发光器件;5200EL光源部;51下基板;52阳极;53空穴注入层;54空穴传输层;55发光层;56电子传输层;57电子注入层;58阴极;59密封层;510填充层;511保护层;512光转换层;513上基板;514EL层;520像素部;520a第一像素部;520b第二像素部;520c第三像素部;521a第一光散射粒子;521b第二光散射粒子;521c第三光散射粒子;522a第一固化成分;522b第二固化成分;522c第三固化成分;590a第一发光粒子;590b第二发光粒子;530遮光部。
具体实施方式
[0034]如
图1所示,本发明的实施方式的发光粒子10具备:包含半导体纳米粒子的核11、隔着氨基而配位于核11的配体层12、以及隔着硅氧烷键而结合于配体层12的有机层14。由硅氧烷键构成的部位13与上述配体层12邻接,在与上述核11相反的一侧形成层。在本说明书中,有时将由该硅氧烷键构成的层记载为“二氧化硅层13”。
[0035]在上述发光粒子中,从光学特性的调整的容易性的观点出发,半导体纳米粒子优选为化合物半导体,半导体纳米粒子更优选为选自由第III-V族化合物半导体、第II-VI族化合物半导体以及金属卤化物半导体所组成的组中的化合物半导体,半导体纳米粒子特别优选为包含A、B和X(式中,A表示1价的阳离子,B表示金属离子,X表示卤化物离子)的化合物半导体。
图2和
图3示出了发光粒子表面的结构示意图。
图2和
图3中的向右下倾斜的阴影圆圈标记表示1价阳离子A,向左下倾斜的阴影圆圈标记表示金属离子B,黑圆圈标记表示卤化物离子X。从合成的容易性、发光波长、量子产率和晶体结构的坚固性的观点出发,A优选为选自由Cs、Rb、甲基铵、甲脒
铵、2-苯基乙基铵、吡咯烷
哌啶
1-丁基-1-甲基哌啶
四甲基铵、四乙基铵、苄基三甲基铵和苄基三乙基铵所组成的组中的阳离子,A更优选为选自Cs、Rb、甲基铵和甲脒
中的阳离子,A进一步优选为选自Cs、甲基铵和甲脒
中的阳离子,A特别优选为选自Cs和甲脒
中的阳离子。从合成的容易性、发光波长、量子产率和晶体结构的坚固性的观点出发,B优选表示选自由Pb、Sn、Ge、Bi、Sb、Ag、In、Cu、Yb、Ti、Pd、Mn、Eu、Zr和Tb所组成的组中的金属离子,B更优选表示选自由Pb、Sn、Bi、Sb、Ag、In、Cu、Mn和Zr所组成的组中的金属离子,B进一步优选表示选自由Pb、Sn和Cu所组成的组中的金属离子,B特别优选表示Pb。从合成的容易性、发光波长、量子产率和晶体结构的坚固性的观点出发,X优选表示选自由F、Cl、Br和I所组成的组中的卤化物离子,X更优选表示选自由Cl、Br和I所组成的组中的卤化物离子,X特别优选表示Br。半导体纳米粒子可以是任意的晶体结构,但从合成的容易性、发光波长、量子产率和晶体结构的坚固性的观点出发,半导体纳米粒子优选为钙钛矿结构以及与钙钛矿类似的结构,半导体纳米粒子特别优选为钙钛矿结构。在上述化合物半导体中,A、B和X各自可以为可取得的任意价数。在上述包含A、B和X的化合物半导体中,A、B和X各自可以由一种构成,各自也可以由多种构成。另外,半导体纳米粒子也可以被其他离子掺杂。
[0036]在本发明的发光粒子中,包含半导体纳米粒子的核可以仅由半导体纳米粒子构成,也可以除了半导体纳米粒子以外还包含壳等的成分。另外,核可以由单一的半导体纳米粒子构成,也可以将多个半导体纳米粒子结合、凝聚或复合化。从构成溶液、组合物时的分散稳定性和涂布成膜状时的平滑性的观点出发,包含半导体纳米粒子的核特别优选仅由单一的半导体纳米粒子构成。
[0037]在本发明的发光粒子中,发光粒子具备隔着氨基而结合于包含半导体纳米粒子的核的配体层。从合成的容易性、发光粒子的结构稳定性和量子产率的观点出发,配体层优选包含由具有甲硅烷基和氨基的化合物形成的结构,配体层更优选包含由下述通式(L1)所示的化合物形成的结构,
[0038][化1]
[0039]
[0040](式中,R
1、R
2和R
3各自独立地表示选自由氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数1~10的直链状或支链状烷基和碳原子数1~10的直链状或支链状烷氧基所组成的组中的基团(其中,R
1、R
2和R
3中的至少1个表示选自由卤素原子、羟基和烷氧基所组成的组中的基团。),
[0041]R
4和R
5各自独立地表示选自由氢原子和碳原子数1~20的直链状或支链状烷基、碳原子数3~20的非芳香族烃环基和碳原子数6~20的芳香族烃环基所组成的组中的基团,该烷基和烃环基中的任意氢原子可以被卤素原子、非芳香族烃环基或芳香族烃环基取代,该烷基中的1个或2个以上的-CH
2-各自独立地可以被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,R
4和R
5可以直接或隔着结合基团结合而形成环,
[0042]Sp
1各自独立地表示选自由碳原子数1~20的直链状或支链状亚烷基、碳原子数3~20的非芳香族烃环基和碳原子数6~20的芳香族烃环基所组成的组中的基团,该亚烷基中的任意的氢原子可以被卤素原子取代,该亚烷基中的1个或2个以上的-CH
2-各自独立地可以被-CH=CH-或-C≡C-取代,存在多个Sp
1时,它们可以相同也可以不同,
[0043]Z
1各自独立地表示-O-、-S-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH(CH
2CH
2NH
2)-、-N(CH
2CH
2NH
2)-、-NHC(=NH)-或单键,Z
1存在多个时,它们可以相同也可以不同,
[0044]m1表示1~20的整数),配体层进一步优选包含由下述通式(L11)所示的化合物形成的结构,
[0045][化2]
[0046]
[0047](式中,R
11、R
21和R
31各自独立地表示选自由碳原子数1~10的直链状烷基和碳原子数1~10的直链状烷氧基所组成的组中的基团(其中,R
11、R
21和R
31中的至少1个表示烷氧基。),
[0048]R
41和R
51各自独立地表示选自由氢原子、碳原子数1~20的直链状或支链状烷基和碳原子数6~20的芳香族烃环基所组成的组中的基团,该烷基和烃环基中的任意氢原子可以被芳香族烃环基取代,
[0049]Sp
11各自独立地表示碳原子数2~20的直链状亚烷基,存在多个Sp
11时,它们可以相同也可以不同,
[0050]Z
11各自独立地表示-NH-、-CO-NH-、-NH-CO-或单键,存在多个Z
11时,它们可以相同也可以不同,
[0051]m11表示1~5的整数。),配体层进一步更优选包含由下述通式(L111)所示的化合物形成的结构,
[0052][化3]
[0053]
[0054](式中,R
111、R
211和R
311各自独立地表示选自由甲基、甲氧基和乙氧基所组成的组中的基团(其中,R
111、R
211和R
311中的至少1个表示甲氧基或乙氧基。),
[0055]Sp
111各自独立地表示碳原子数2~20的直链状亚烷基,存在多个Sp
111时,它们可以相同也可以不同,
[0056]Z
111各自独立地表示-NH-或单键,存在多个Z
111时,它们可以相同也可以不同,
[0057]m111表示1或2。),配体层特别优选包含由下述通式(L1111)所示的化合物形成的结构,
[0058][化4]
[0059]
[0060](式中,R
1111、R
2111和R
3111表示甲氧基或乙氧基。)。
[0061]上述通式(L1)所示的化合物如
图2和
图3所示,氨基配位于包含半导体纳米粒子的核11。上述通式(L1)所表示的化合物中所含的Si-卤键或Si-烷氧基键发生水解而产生硅烷醇,通过缩合反应可由邻接的分子彼此形成硅氧烷键。其结果是,如
图1、
图2和
图3所示,形成隔着氨基而结合于包含半导体纳米粒子的核11的配体层12、和与上述配体层12邻接且位于与上述核11相反的一侧的二氧化硅层13。为了促进水解反应,可以在反应溶液中添加水,也可以不添加水。在不添加水的情况下,水解反应通过反应体系中所含的微量的水分来进行。
[0062]作为上述通式(L1)所示的化合物,具体而言,可列举出下述式(L1-1)至式(L1-36)所示的化合物。
[0063][化5]
[0064]
[0065][化6]
[0066]
[0067][化7]
[0068]
[0069][化8]
[0070]
[0071][化9]
[0072]
[0073][化10]
[0074]
[0075][化11]
[0076]
[0077][化12]
[0078]
[0079]本发明的发光粒子具备隔着氨基结合于含有半导体纳米粒子的核的配体层。为了控制半导体纳米粒子的粒子形成过程中的晶体生长,在上述配体层中,除了具有氨基的化合物以外,优选并用羧酸、磷酸、磺酸、羧酸盐、磷酸盐、磺酸盐等作为配体。具体而言,可列举出油酸(OA)、2-己基癸酸(DA)、癸酸(CA)、丙酸(PA)、辛酸(OTAc)、月桂酸(LA)、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、辛基磷酸、正辛基膦酸、1-十四烷基磷酸、双(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸(TMPPA)、三辛基氧化膦(TOPO)、三辛基膦(TOP)、月桂基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。为了控制半导体纳米粒子的粒子形成过程中的结晶生长,更优选并用油酸、辛酸、月桂酸、十二烷基苯磺酸、正辛基膦酸,特别优选并用油酸、月桂酸、十二烷基苯磺酸。另外,在使用通式(L1)所表示的化合物作为具有氨基的化合物的情况下,除了通式(L1)所表示的化合物以外,也可并用具有氨基的化合物。具体而言,可列举出油胺(OAm)、辛胺、苯乙基胺(PEA)、丁胺(BLA)。此外,也可以添加铵盐作为添加剂。具体而言,可列举出二(十二烷基)二甲基溴化铵(DDAB)、苯乙基溴化铵(PEAB)、苯乙基碘化铵(PEAI)、甲基三辛基溴化铵、四辛基溴化铵、二癸基二甲基溴化铵、二(十四烷基)二甲基溴化铵、四辛基溴化铵(TOAB)。
[0080]上述配体可以在使用任意的配体A使半导体纳米粒子结晶生长后,添加所期望的配体B,由此将配体A置换为配体B。
[0081]本发明的发光粒子中,从合成的容易性、发光粒子的量子产率、光学特性和分散性的长期保存稳定性的观点出发,有机层优选包含由下述通式(L2)所表示的化合物形成的结构,
[0082][化13]
[0083]
[0084](式中,R
6、R
7和R
8各自独立地表示选自由氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数1~10的直链状或支链状烷基和碳原子数1~10的直链状或支链状烷氧基所组成的组中的基团(其中,R
6、R
7和R
8中的至少1个表示选自由卤素原子、羟基和烷氧基所组成的组中的基团。),
[0085]R
9表示选自由碳原子数1~20的直链状或支链状烷基、碳原子数3~20的非芳香族烃环基和碳原子数6~20的芳香族烃环基所组成的组中的基团,该烷基和烃环基中的任意氢原子可以被卤素原子、非芳香族烃环基或芳香族烃环基取代,该烷基中的1个或2个以上的-CH
2-各自独立地可以被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,
[0086]Sp
2各自独立地表示选自由碳原子数1~20的直链状或支链状亚烷基、碳原子数3~20的非芳香族烃环基和碳原子数6~20的芳香族烃环基所组成的组中的基团,该亚烷基中的任意氢原子可以被卤素原子取代,该亚烷基中的1个或2个以上的-CH
2-各自独立地可以被-CH=CH-或-C≡C-取代,存在多个Sp
2时,它们可以相同也可以不同,
[0087]Z
2各自独立地表示-O-、-S-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-或单键,存在多个Z
2时,它们可以相同也可以不同,
[0088]m2表示1~20的整数。),有机层更优选包含由下述通式(L21)所表示的化合物形成的结构,
[0089][化14]
[0090]
[0091](式中,R
61、R
71和R
81各自独立地表示选自由碳原子数1~10的直链状烷基和碳原子数1~10的直链状烷氧基所组成的组中的基团(其中,R
61、R
71和R
81中的至少1个表示烷氧基。),
[0092]R
91表示选自由碳原子数1~20的直链状或支链状烷基、碳原子数3~20的非芳香族烃环基和碳原子数6~20的芳香族烃环基所组成的组中的基团,
[0093]Sp
21各自独立地表示碳原子数2~20的直链状亚烷基,存在多个Sp
21时,它们可以相同也可以不同,
[0094]Z
21各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-或单键,存在多个Z
21时,它们可以相同也可以不同,
[0095]m21表示1-5的整数。),有机层进一步优选包含由下述通式(L211)所表示的化合物形成的结构,
[0096][化15]
[0097]
[0098](式中,R
611、R
711和R
811各自独立地表示选自由甲基、甲氧基和乙氧基所组成的组中的基团(其中,R
611、R
711和R
811中的至少1个表示甲氧基或乙氧基。),
[0099]R
911表示碳原子数1~20的直链状烷基,
[0100]Sp
211各自独立地表示碳原子数2~20的直链状亚烷基,存在多个Sp
211时,它们可以相同也可以不同,
[0101]Z
211各自独立地表示-O-或单键,存在多个Z
211时,它们可以相同也可以不同,
[0102]m211表示1~3的整数。),有机层特别优选包含由下述通式(L2111)所表示的化合物形成的结构,
[0103][化16]
[0104]
[0105](式中,R
6111、R
7111和R
8111表示甲氧基或乙氧基,R
9111表示碳原子数1~18的直链状烷基。)。
[0106]如
图2和
图3所示,上述通式(L2)所示的化合物隔着硅氧烷键而结合于配体层12、形成有机层14。上述通式(L2)所示的化合物中所含的Si-卤键或Si-烷氧基键发生水解而产生硅烷醇,通过缩合反应可由形成配体层12的通式(L1)所示的化合物以及相邻的分子彼此形成硅氧烷键。其结果是,如
图1、
图2和
图3所示,形成隔着硅氧烷键而结合于配体层12的有机层14。为了促进水解反应,可以在反应溶液中添加水,也可以不添加水。在不添加水的情况下,水解反应通过反应体系中所含的微量的水分来进行。上述通式(L2)所示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
[0107]作为上述通式(L2)所表示的化合物,具体而言,可列举出下述式(L2-1)至式(L2-34)所表示的化合物。
[0108][化17]
[0109]
[0110][化18]
[0111]
[0112][化19]
[0113]
[0114][化20]
[0115]
[0116][化21]
[0117]
[0118][化22]
[0119]
[0120][化23]
[0121]
[0122]本发明的发光粒子,可以如
图2示意性所示,作为二氧化硅层13,仅具备由上述通式(L1)所示的化合物和上述通式(L2)所示的化合物形成的结构(以下,有时记载为“第一二氧化硅结构15”),但优选如
图3示意性所示,作为二氧化硅层,除了第一二氧化硅结构15以外,还具备由含有Si的其他化合物形成的结构(以下,有时记载为“第二二氧化硅结构16”)。作为二氧化硅层13,除了第一二氧化硅结构以外还具备第二二氧化硅结构16的发光粒子与仅具备第一二氧化硅结构15的发光粒子相比,能够提高对水分、光以及热的稳定性。认为这是因为,由于二氧化硅层的厚度增加,因而抑制水分子、氧分子等从发光粒子外部侵入的效果、和抑制配位于半导体纳米粒子表面的配体的脱离的效果提高。
[0123]作为用于形成第二二氧化硅结构16的化合物,只要是能够形成硅氧烷键的化合物即可,第二二氧化硅结构16优选包含由选自硅氮烷、聚硅氮烷和下述通式(S1)所示的化合物中的1种以上的化合物形成的结构,
[0124][化24]
[0125]
[0126](式中,R
S1、R
S2、R
S3和R
S4各自独立地表示选自由氢原子、卤素原子、羟基和碳原子数1~10的直链状或支链状烷氧基所组成的组中的基团(其中,R
S1、R
S2、R
S3和R
S4中的至少1个表示选自由卤素原子、羟基和烷氧基所组成的组中的基团。),
[0127]Z
S1表示-O-或-NH-(其中,Z
S1中的至少1个表示-O-。),存在多个Z
S1时,它们可以相同也可以不同,
[0128]m3表示1~1,000,000的整数。),第二二氧化硅结构16更优选包含由选自硅氮烷、聚硅氮烷和下述通式(S11)所示的化合物中的1种以上的化合物形成的结构,
[0129][化25]
[0130]
[0131](式中,R
S11、R
S21、R
S31和R
S41各自独立地表示选自由碳原子数1~10的直链状烷氧基所组成的组中的基团,
[0132]Z
S11表示-O-或-NH-(其中,Z
S11中的至少1个表示-O-。),存在多个Z
S11时,它们可以相同也可以不同,
[0133]m31表示1~10,000的整数。),第二二氧化硅结构16进一步优选包含由选自硅氮烷、聚硅氮烷和下述通式(S111)所示的化合物中的1种以上的化合物形成的结构,
[0134][化26]
[0135]
[0136](式中,R
S111、R
S211、R
S311和R
S411各自独立地表示甲氧基或乙氧基,
[0137]m311表示1~1,000的整数。),第二二氧化硅结构16特别优选包含由选自硅氮烷、聚硅氮烷和下述通式(S1111)所示的化合物中的1种以上的化合物形成的结构,
[0138][化27]
[0139]
[0140](式中,R
S1111、R
S2111、R
S3111和R
S4111表示甲氧基或乙氧基,m3111表示1~100的整数。)。
[0141]作为用于形成第二二氧化硅结构16的化合物,作为硅氮烷,具体而言,可列举出八甲基环四硅氮烷、1,3-二苯基四甲基二硅氮烷。作为聚硅氮烷,具体而言,可列举出“NN120-10”、“NN120-20”(以上为AZ Electronic Materials公司制)、“Durazane 1500 Slow Cure”(Durazane为注册商标)、“Durazane 1500 Rapid Cure”(以上为Merck PerformanceMaterials公司制)。作为通式(S1)所表示的化合物,具体而言,可列举出原硅酸四乙酯、原硅酸四甲酯、原硅酸四异丙酯、原硅酸四丙酯、“硅酸甲酯51”(COLCOAT公司制)、“MKC硅酸盐MS51”(三菱化学公司制)。用于形成第二二氧化硅结构16的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
[0142]本发明的发光粒子可以使用间歇式反应器来制造。另外,也可以使用连续层流、液滴基或强制薄膜式等的流动反应器来制造。为了促进配体层、二氧化硅层和有机层中的硅氧烷键的形成,可以在反应时添加水。另外,也可以不添加水而利用反应溶剂或反应气氛中所含的微量的水分形成硅氧烷键。另外,也可以通过加热来促进硅氧烷键的形成。在该情况下,加热温度优选为20℃以上且120℃以下,更优选为30℃以上且100℃以下,特别优选为40℃以上且80℃以下。
[0143]本发明的发光粒子可以以分散于溶剂中的胶体溶液的形式得到。所得到的含有发光粒子的胶体溶液优选通过精制除去过量的制造原料或前体、配体、杂质、具有不希望的粒子尺寸的粒子等。作为精制方法,可列举出过滤、再沉淀、提取、离心分离、吸附、重结晶、柱色谱等。从操作的容易性、成本的观点出发,优选通过离心分离对得到的含有发光粒子的胶体溶液进行精制。精制后的发光粒子可以再分散于有机溶剂中,也可以干燥而以固体的形式取出。在不立即用于下一工序的情况下,从光学特性的稳定性和分散稳定性的观点出发,精制后的发光粒子优选制成胶体溶液。作为使精制后的发光粒子分散的有机溶剂,优选为低极性的溶剂。作为有机溶剂,具体而言,可列举出甲苯、己烷、庚烷、环己烷、甲基环己烷。从光学物性的稳定性的观点出发,所得到的含有发光粒子的胶体溶液优选尽量不含有水、醇等杂质。在得到的含有发光粒子的胶体溶液中,水或醇优选为1.0%以下,水或醇更优选为0.1%以下,水或醇特别优选为100ppm以下。另外,从胶体溶液的分散稳定性的观点出发,所得到的含有发光粒子的胶体溶液优选在遮光下、低温下保管。该情况下,保管温度优选为-70℃以上且40℃以下,更优选为-50℃以上且30℃以下,进一步优选为-30℃以上且20℃以下,特别优选为-20℃以上且10℃以下。
[0144]本发明的发光粒子优选与光聚合性化合物混合,制成含有发光粒子的组合物来使用。在制备上述含有发光粒子的组合物的工序中,可以将含有发光粒子的胶体溶液直接与光聚合性化合物混合,也可以在从含有发光粒子的胶体溶液中除去溶剂后与光聚合性化合物混合。混合的光聚合性化合物优选为通过光的照射而聚合的光自由基聚合性化合物,可以为光聚合性的单体或低聚物。它们与光聚合引发剂一起使用。光聚合性化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为光自由基聚合性化合物,可列举出(甲基)丙烯酸酯化合物。(甲基)丙烯酸酯化合物可以是具有1个(甲基)丙烯酰基的单官能(甲基)丙烯酸酯,也可以是具有多个(甲基)丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯。从制备油墨组合物时的流动性优异的观点、喷出稳定性更优异的观点以及能够抑制由发光粒子涂膜制造时的固化收缩引起的平滑性的降低的观点出发,优选组合使用单官能(甲基)丙烯酸酯和多官能(甲基)丙烯酸酯。含有发光粒子的组合物中所含的光聚合性化合物的量优选为40质量%以上且80质量%以下,更优选为45质量%以上且75质量%以下,特别优选为50质量%以上且70质量%以下。作为光聚合引发剂,优选为选自由烷基苯酮系化合物、酰基氧化膦系化合物和肟酯系化合物所组成的组中的至少1种。
[0145]上述含有发光粒子的组合物也可以含有光聚合性化合物和光聚合引发剂以外的成分。具体而言,可列举出阻聚剂、抗氧化剂、分散剂、流平剂、光散射粒子。
[0146]作为阻聚剂,具体而言,可列举出对甲氧基苯酚、甲酚、叔丁基邻苯二酚、3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯等醌系化合物;对苯二胺、4-氨基二苯基胺、N,N’-二苯基-对苯二胺等胺系化合物;吩噻嗪、硫代二丙酸二硬脂酯等硫醚系化合物;2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基等N-氧基化合物;N-亚硝基二苯基胺、N-亚硝基苯基萘胺、N-亚硝基二萘胺等亚硝基系化合物。相对于含有发光粒子的组合物中所含的光聚合性化合物的总量,阻聚剂的添加量优选为0.01质量%以上且1.0质量%以下,特别优选为0.02质量%以上且0.5质量%以下。
[0147]作为抗氧化剂,具体而言,可列举出季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(“IRGANOX1010”(IRGANOX是注册商标))、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(“IRGANOX1035”)、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(“IRGANOX1076”)。相对于含有发光粒子的组合物中所含的光聚合性化合物的总量,抗氧化剂的添加量优选为0.01质量%以上且2.0质量%以下,特别优选为0.02质量%以上且1.0质量%以下。
[0148]作为分散剂,具体而言,可列举出TOP(三辛基膦)、TOPO(三辛基氧化膦)、己基膦酸(HPA)等含磷原子的化合物、油胺、辛胺、三辛胺等含氮原子的化合物、1-癸硫醇、辛硫醇、十二烷硫醇等含硫原子的化合物、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂等高分子分散剂、DISPERBYK(BYK-Chemie公司制、注册商标)、TEGO Dispers(Evonik公司制、TEGO为注册商标)、EFKA(BASF公司制、注册商标)、SOLSPERSE(日本Lubrizol公司制、注册商标)、Ajisper(味之素Fine-Techno公司制、注册商标)、DISPARLON(楠本化成公司制、注册商标)、Flowlen(共荣社化学公司制)。相对于含有发光粒子的组合物中所含的光聚合性化合物的总量,分散剂的添加量优选为0.05质量%以上且10质量%以下,特别优选为0.1质量%以上且5质量%以下。
[0149]作为流平剂,具体而言,可列举出“Megafac F-114”、“Megafac F-251”、“MegafacF-281”(以上为DIC公司制造,Megafac为注册商标)、“Ftergent 100”、“Ftergent 100C”、“Ftergent 110”(以上为Neos公司制造,Ftergent为注册商标)、“BYK-300”、“BYK-302”、“BYK-306”(以上为BYK公司制造,BYK为注册商标)、“TEGO Rad 2100”、“TEGO Rad 2011”、“TEGO Rad 2200N”(以上为Evonik公司制造,TEGO为注册商标)、“DISPARLON OX-880EF”、“DISPARLON OX-881”、“DISPARLON OX-883”(以上为楠本化成公司制造,DISPARLON为注册商标)、“Polyflow No.7”、“Flowlen AC-300”、“Flowlen AC-303”(以上为共荣社化学公司制造)。相对于含有发光粒子的组合物中所含的光聚合性化合物的总量,流平剂的添加量优选为0.005质量%以上且2质量%以下,特别优选为0.01质量%以上且0.5质量%以下。
[0150]光散射粒子优选为光学上非活性的无机微粒。作为光散射粒子,具体而言,可列举出氧化钛、硫酸钡、碳酸钙。
[0151]本发明的含有发光粒子的组合物适合于光学膜用途。作为使本发明的含有发光粒子的组合物担载于基板上时的方法,可以举出旋涂、模涂、挤出涂布、辊涂、线棒涂布、凹版涂布、喷涂、浸渍、喷墨法、印刷法等。另外,涂布时,也可以在含有发光粒子的组合物中添加有机溶剂。作为有机溶剂,可列举出烃系溶剂、卤代烃系溶剂、醚系溶剂、醇系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、非质子性溶剂,从发光粒子的稳定性的观点出发,优选为烃系溶剂、卤代烃系溶剂、酯系溶剂。作为有机溶剂,具体而言,可列举出甲苯、己烷、庚烷、环己烷、甲基环己烷。它们可以单独使用,也可以组合使用,考虑其蒸气压和含有发光粒子的组合物的溶解性,适当选择即可。作为使添加的有机溶剂挥发的方法,可以使用自然干燥、加热干燥、减压干燥、减压加热干燥。膜的膜厚可以根据用途适当调整,例如优选为0.1μm以上且10mm以下,特别优选为1μm以上且1mm以下。
[0152]作为使本发明的含有发光粒子的组合物担载于基板上时的基板的形状,除了平板以外,还可以具有曲面作为构成部分。构成基板的材料不论有机材料、无机材料均可使用。作为成为基板的材料的有机材料,例如,可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚芳酯、聚砜、三乙酰纤维素、纤维素、聚醚醚酮等,另外,作为无机材料,例如,可列举出硅、玻璃、方解石等。
[0153]在使本发明的含有发光粒子的组合物担载于基板上并使其聚合时,期望迅速地进行聚合,因此优选为通过照射紫外线或电子束等活性能量射线而使其聚合的方法。照射时的温度优选为保持本发明的发光粒子的粒子形状的温度范围内。在想要通过光聚合来制造膜的情况下,从避免诱发不期望的热聚合的意义出发,也优选在尽可能接近室温的温度、即典型地在25℃的温度下进行聚合。活性能量射线的强度优选为0.1mW/cm
2以上且2.0W/cm
2以下。强度低于0.1mW/cm
2时,为了完成光聚合需要大量的时间,生产率变差,高于2.0W/cm
2时,存在发光粒子或含有发光粒子的组合物劣化的危险。
[0154]关于以通过聚合得到的本发明的含有发光粒子的组合物为形成材料的光学膜,以减轻初期的特性变化、实现稳定的特性表现为目的,也可以实施热处理。热处理的温度优选为50~250℃的范围,热处理时间优选为30秒~12小时的范围。
[0155]以通过这样的方法制造的本发明的含有发光粒子的组合物为形成材料的光学膜可以从基板剥离而以单体使用,也可以不剥离地使用。另外,可以将得到的光学膜层叠,也可以贴合于其他基板来使用。
[0156]在将以本发明的含有发光粒子的组合物作为形成材料的光学膜用于层叠结构体的情况下,层叠结构体可以具有例如基板、阻隔层、光散射层等任意的层。作为构成基板的材料,例如可举出上述材料。作为层叠结构体的构成例,例如,可列举出在2片基板间夹持以本发明的含有发光粒子的组合物为形成材料的光学膜而成的结构。该情况下,为了保护以含有发光粒子的组合物作为形成材料的光学膜免受空气中的水分、氧的影响,可以利用密封材料将基板间的外周部密封。另外,作为阻隔层,例如,可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃。为了使光均匀地散射,也可以具有光散射层。作为光散射层,例如,可列举出含有上述光散射粒子的层和光扩散膜。
图4是示意性地示出本实施方式的层叠结构体的构成的剖面图。在
图4中,为了避免附图变得复杂,省略了表示剖面的剖面线的记载。层叠结构体40在第一基板41和第二基板42之间夹持有本实施方式的光学膜44。光学膜44以含有光散射粒子441和发光粒子442的含有发光粒子的组合物作为形成材料而形成,光散射粒子441和发光粒子442均匀地分散在光学膜中。光学膜44被由密封材料形成的密封层43密封。
[0157]包含本发明的发光粒子的层叠结构体适合于发光器件用途。作为发光器件的构成例,例如,可列举出具有棱镜片、导光板、包含本发明的发光粒子的层叠结构体和光源的结构。作为光源,例如,可列举出发光二极管、激光器、场致发光器件。
[0158]包含本发明的发光粒子的层叠结构体优选作为显示器用的波长转换构件来使用。作为用作波长转换构件时的构成例,例如,可列举出在导光板上设置层叠结构体的结构,所述层叠结构体是将以本发明的含有发光粒子的组合物为形成材料的光学膜密封在2片阻隔层之间而成的。在该情况下,使来自设置于导光板的侧面的发光二极管的蓝色光通过上述层叠结构体,由此能够转换为绿色光、红色光,能够作为显示器用的背光源使用。
[0159]本发明的发光粒子也可以作为上述以外的显示器用的波长转换构件来使用。作为用作波长转换构件时的构成例,例如,可列举出:将使本发明的发光粒子分散于树脂中而成的物质放入玻璃管中并进行密封,将其配置于蓝色发光二极管与导光板之间的结构(边缘方式背光);将使本发明的发光粒子分散于树脂中并进行薄片化,利用2片阻隔膜将其夹持并进行密封而成的层叠结构体设置于导光板上的结构(表面安装方式背光);将使本发明的发光粒子分散于树脂中而成的物质设置于发光二极管的表面的结构(芯片封装方式背光)。
[0160]本发明的含有发光粒子的组合物例如可以通过利用喷墨打印机、光刻、旋涂机担载于基板上并使其固化而得到固化物。以下,在以蓝色有机电致发光器件为光源的显示器件中,以由含有发光粒子的组合物形成滤色器像素部的情况为例进行说明。
图5是示出本发明的显示器件的一实施方式的剖视图。另外,在
图5中,为了方便,有时夸张地表示各部分的尺寸以及它们的比率,与实际不同。另外,以下所示的材料、尺寸等为一例,本发明并不限定于此,在不变更其主旨的范围内能够适当变更。以下,为了便于说明,将
图5的上侧称为“上侧”或“上方”,将下侧称为“下侧”或“下方”。另外,在
图5中,为了避免附图变得复杂,省略了表示剖面的剖面线的记载。
[0161]如
图5所示,发光元件50具备将下基板51、EL光源部5200、填充层510、保护层511、含有发光粒子590并作为发光层发挥作用的光转换层512、以及上基板513依次层叠而成的结构。EL光源部5200依次具备阳极52、由多个层构成的EL层514、阴极58、未图示的偏振板以及密封层59。EL层514包括从阳极52侧依次层叠的空穴注入层53、空穴传输层54、发光层55、电子传输层56和电子注入层57。
[0162]该发光元件50是通过光转换层512对从EL光源部5200(EL层514)发出的光进行吸收以及再放出或者使其透过,并从上基板513侧向外部取出的光致发光元件。此时,通过光转换层512中所含的发光粒子590转换为规定颜色的光。
[0163]<下基板51和上基板513>
[0164]下基板51以及上基板513分别具有对构成发光元件50的各层进行支承以及保护的功能。在发光元件50为顶部发光型的情况下,上基板513由透明基板构成。另一方面,在发光元件50为底部发光型的情况下,下基板51由透明基板构成。作为透明基板,例如可列举出玻璃基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。另外,根据发光元件50的使用方式,也可以省略下基板51和上基板513中的任意一方或双方。
[0165]
[0166][阳极52]
[0167]阳极52具有从外部电源朝向发光层55供给空穴的功能。作为阳极52的构成材料(阳极材料),例如可列举出金、碘化铜、铟锡氧化物(ITO)。阳极52的厚度优选为1nm以上且1μm以下,特别优选为10nm以上且200nm以下。
[0168][阴极58]
[0169]阴极58具有从外部电源朝向发光层55供给电子的功能。作为阴极58的构成材料(阴极材料),例如可列举出锂、钠、镁、镁/银混合物。阴极58的厚度优选为0.1nm以上且1μm以下,特别优选为1nm以上且200nm以下。
[0170][空穴注入层53]
[0171]空穴注入层53具有接收从阳极52供给的空穴并注入到空穴传输层54的功能。需要说明的是,空穴注入层53根据需要设置即可,也可以省略。作为空穴注入层53的构成材料(空穴注入材料),例如可列举出聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)。空穴注入层53的厚度优选为0.1nm以上且500nm以下,特别优选为2nm以上且200nm以下。
[0172][空穴传输层54]
[0173]空穴传输层54具有从空穴注入层53接收空穴并有效地传输至发光层55的功能。另外,空穴传输层54也可以具有防止电子的传输的功能。需要说明的是,空穴传输层54根据需要设置即可,也可以省略。作为空穴传输层54的构成材料(空穴传输材料),例如可列举出TPD(N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'二胺)、α-NPD(4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)。空穴传输层54的厚度优选为1nm以上且500nm以下,特别优选为10nm以上且200nm以下。
[0174][电子注入层57]
[0175]电子注入层57具有接收从阴极58供给的电子并注入到电子传输层56的功能。需要说明的是,电子注入层57根据需要设置即可,也可以省略。作为电子注入层57的构成材料(电子注入材料),例如可列举出Li2O、LiF、NaF、8-羟基喹啉锂(Liq)。电子注入层57的厚度优选为0.1nm以上且100nm以下,特别优选为0.5nm以上且10nm以下。
[0176][电子传输层58]
[0177]电子传输层58具有从电子注入层57接受电子并高效地传输至发光层55的功能。另外,电子传输层58也可以具有防止空穴的传输的功能。需要说明的是,电子传输层58根据需要设置即可,也可以省略。作为电子传输层58的构成材料(电子传输材料),例如可列举出三(8-喹啉)铝(Alq3)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(TAZ)、2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(TPBI)、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BPhen)。电子传输层58的厚度优选为1nm以上且500nm以下,特别优选为5nm以上且200nm以下。
[0178][发光层55]
[0179]发光层55具有利用通过注入到发光层55的空穴和电子的再结合而产生的能量来产生发光的功能。本实施方式的发光层55优选发出在400nm以上且500nm以下具有发光峰的蓝色光,特别优选发出在420nm以上且480nm以下具有发光峰的蓝色光。发光层55优选包含发光材料(客体材料或掺杂剂材料)和主体材料。作为发光材料,例如可列举出5,6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2'-联吡啶、5,6-双[4'-(10-苯基-9-蒽基)联苯-4-基]-2,2'-联吡啶、N,N'-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基芪-4,4'-二胺、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺、三(2-苯基吡啶)合铱(III)。作为主体材料,例如可列举出三(8-羟基喹啉)铝(III)3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑。发光层55的厚度没有特别限定,优选为0.1nm以上且100nm以下,特别优选为1nm以上且50nm以下。
[0180]此外,EL光源部5200还可以具有划分例如空穴注入层53、空穴传输层54以及发光层55的隔堤(隔壁)。隔堤的高度优选为0.1μm以上且5μm以下,特别优选为0.2μm以上且3μm以下。
[0181]<光转换层512>
[0182]光转换层512对从EL光源部5200发出的光进行转换而再次发光,或者使从EL光源部5200发出的光透过。如图5所示,作为像素部520,具有对上述范围的波长的光进行转换而发出红色光的第一像素部520a、对上述范围的波长的光进行转换而发出绿色光的第二像素部520b、以及使上述范围的波长的光透过的第三像素部520c。多个第一像素部520a、第二像素部520b以及第三像素部520c以依次重复的方式排列成格子状。而且,在相邻的像素部之间、即第一像素部520a与第二像素部520b之间、第二像素部520b与第三像素部520c之间、第三像素部520c与第一像素部520a之间,设置有遮蔽光的遮光部530。
[0183]第一像素部520a和第二像素部520b分别含有上述实施方式的含有发光粒子的组合物的固化物。固化物必须含有发光粒子590和固化成分,进而,为了使光散射而可靠地向外部取出,优选含有光散射粒子。固化成分为热或光固化性树脂的固化物。即,第一像素部520a包含第一固化成分522a、以及分别分散在第一固化成分522a中的第一发光粒子590a和第一光散射粒子521a。同样地,第二像素部520b包含第二固化成分522b、以及分别分散在第二固化成分522b中的第二发光粒子590b和第二光散射粒子521b。在第一像素部520a和第二像素部520b中,第一固化成分522a和第二固化成分522b可以相同也可以不同,第一光散射粒子521a和第二光散射粒子521b可以相同也可以不同。
[0184]第一发光粒子590a是吸收在420nm以上且480nm以下具有发光峰的蓝色光、发出在600nm以上且665nm以下具有发光峰的红色光的红色发光粒子。即,第一像素部520a可以改称为用于将蓝色光转换为红色光的红色像素部。另外,第二发光粒子590b是吸收在420nm以上且480nm以下具有发光峰的蓝色光、发出在500nm以上且560nm以下具有发光峰的绿色光的绿色发光粒子。即,第二像素部520b可以改称为用于将蓝色光转换为绿色光的绿色像素部。
[0185]从外部量子效率、发光强度、像素部520a、520b的可靠性的观点出发,包含含有发光粒子的组合物的固化物的像素部520a、520b中的发光粒子590的含量以含有发光粒子的组合物的固化物的总质量为基准,优选为0.1质量%以上且30质量%以下,更优选为2质量%以上且20质量%以下,特别优选为5质量%以上且10质量%以下。从外部量子效率和像素部20的可靠性的观点出发,包含含有发光粒子的组合物的固化物的像素部520a、520b中的光散射粒子521a、521b的含量以含有发光粒子的组合物的固化物的总质量为基准,优选为0.1质量%以上且60质量%以下,更优选为5质量%以上且40质量%以下,特别优选为12质量%以上且15质量%以下。
[0186]第三像素部520c相对于420nm以上且480nm以下的范围的波长的光具有30%以上的透射率。因此,第三像素部520c在使用发出在420nm以上且480nm以下具有发光峰的蓝色光的光源的情况下,作为蓝色像素部发挥功能。第三像素部520c包含第三固化成分522c和分散在第三固化成分522c中的第三光散射粒子521c。
[0187]像素部(第一像素部520a、第二像素部520b以及第三像素部520c)的厚度优选为1μm以上且30μm以下,特别优选为3μm以上且20μm以下。
[0188][光转换层512的形成方法]
[0189]具备以上的第一像素部520a、第二像素部520b以及第三像素部520c的光转换层512可以通过对利用湿式成膜法形成的涂膜进行干燥、加热使其固化来形成。第一像素部520a和第二像素部520b可使用本发明的含有发光粒子的组合物来形成,第三像素部520c可使用不含该含有发光粒子的组合物中所含的发光粒子590的组合物来形成。作为用于得到本发明的含有发光粒子的组合物的涂膜的涂布法,例如可列举出喷墨印刷法(压电方式或热方式的液滴喷出法)、旋涂法、流延法、LB法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、喷嘴印刷法。
[0190]本发明的含有发光粒子的组合物可以通过活性能量射线(例如紫外线)的照射而固化。作为照射源(光源),例如可列举出汞灯、金属卤化物灯、氙灯、LED。
[0191]所照射的光的波长优选为200nm以上且440nm以下。光的强度优选为0.2kW/cm2以上且2kW/cm2以下。光的照射量(曝光量)优选为10mJ/cm2以上且4000mJ/cm2以下。为了抑制涂膜表面的氧阻碍和涂膜的氧化,涂膜的固化优选在氮或氩气氛下进行。
[0192]遮光部530是为了使相邻的像素部520分离而防止混色的目的以及防止从光源发生漏光的目的而设置的所谓的黑矩阵。作为构成遮光部530的材料,例如可列举出在粘合剂聚合物中包含碳微粒而成的组合物的固化物。
[0193]以上,对本发明的发光粒子以及含有发光粒子的组合物进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式的构成。例如,本发明的发光粒子和含有发光粒子的组合物可以分别在上述实施方式的构成中追加并具有其他任意的构成,也可以与发挥同样功能的任意的构成进行置换。
[0194][实施例]
[0195]以下,列举实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。实施例中的“份”表示“质量份”,“%”表示“质量%”。MA表示甲基铵。TMOS表示原硅酸四甲酯,TEOS表示原硅酸四乙酯,MS51表示“硅酸甲酯51”(COLCOAT公司制)。
[0196]1.具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的制备
[0197]《含有1价阳离子A的溶液的制备》
[0198](溶液R11)
[0199]在氩气氛下,在3口烧瓶中加入碳酸铯0.12g、油酸0.5mL、1-十八碳烯5mL。一边用真空泵减压(15±3kPa),一边在120℃加热搅拌30分钟。在保持氩气氛的状态下解除减压。升温至150℃,搅拌至成为均匀的溶液。
[0200](液体R12)
[0201]在氩气氛下,在3口烧瓶中加入碳酸铷0.13g、碳酸铯0.08g、油酸0.5mL、1-十八碳烯5mL。一边用真空泵减压(10±3kPa),一边在120℃加热搅拌30分钟。在保持氩气氛的状态下解除减压。升温至150℃,搅拌至成为均匀的溶液。
[0202](液体R13)
[0203]在氩气氛下,在3口烧瓶中加入甲胺氢溴酸盐(MABr)0.09g、油酸0.5mL、1-十八碳烯5mL。一边用真空泵减压(15±3kPa),一边在120℃加热搅拌30分钟。在保持氩气氛的状态下解除减压,搅拌至成为均匀的溶液。
[0204](液体R14)
[0205]在氩气氛下,在3口烧瓶中加入甲脒乙酸盐0.06g、油酸0.5mL、1-十八碳烯5mL。一边用真空泵减压(15±3kPa),一边在120℃加热搅拌30分钟。在保持氩气氛的状态下解除减压,搅拌至成为均匀的溶液。
[0206]《具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的制备》
[0207](合成例1)
[0208]在氩气氛下,在3口烧瓶中加入溴化铅(II)0.20g、油酸1.5mL、1-十八碳烯15mL。一边用真空泵减压(15±3kPa),一边在120℃加热搅拌30分钟。在保持氩气氛的状态下解除减压,加入由式(L1-1)表示的化合物1.5mL。升温至140℃,搅拌至成为均匀的溶液。用注射器采集1.5mL溶液R11,迅速注入到3口烧瓶中。在140℃加热搅拌5秒后,将3口烧瓶用冰水骤冷。冷却至反应液凝固后,升温至室温,由此得到含有具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的胶体溶液。在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入30mL乙酸甲酯。用移液管采集所得到的含有中间体粒子的胶体溶液10mL,边搅拌边加入。使用高速冷却离心机Avanti J-E(Beckman Coulter公司制造,Avanti为注册商标),在25℃、10,000rpm(12,096×g)下对所获得的悬浮液进行1分钟离心分离。除去上清液,向得到的固体物质中加入甲苯20mL并振荡混合使其溶解。将得到的胶体溶液在25℃、10,000rpm(12,096×g)下离心分离3分钟。除去沉淀物,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0209](合成例2)
[0210]在合成例1中,将式(L1-1)所示的化合物替换为式(L1-2)所示的化合物,除此以外,通过同样的方法,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0211](合成例3)
[0212]在合成例1中,将式(L1-1)所示的化合物替换为式(L1-3)所示的化合物,除此以外,通过同样的方法,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0213](合成例4)
[0214]在合成例1中,将溶液R11置换为溶液R13,除此以外,通过同样的方法,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有MAPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0215](合成例5)
[0216]在合成例1中,将溴化铅(II)0.20g替换为溴化铅(II)0.07g和碘化铅(II)0.16g,将反应温度从140℃替换为160℃,除此以外,通过同样的方法,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有CsPbBrI2且具有配体层和二氧化硅层。
[0217](合成例6)
[0218]在合成例1中,将溴化铅(II)0.20g置换为氯化铅(II)0.02g和溴化铅(II)0.18g,除此以外,通过同样的方法,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有CsPbCl0.3Br2.7且具有配体层和二氧化硅层。
[0219](合成例7)
[0220]在合成例1中,将溶液R11置换为溶液R12,除此以外,通过同样的方法,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有Rb0.7Cs0.3PbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0221](合成例8)
[0222]在氩气氛下,在3口烧瓶中加入溴化铅(II)0.20g、油酸1.5mL、1-十八碳烯23mL。一边用真空泵减压(15±3kPa),一边在120℃加热搅拌30分钟。在保持氩气氛的状态下解除减压,加入由式(L1-1)表示的化合物1.5mL。升温至140℃,搅拌至成为均匀的溶液。用注射器采集1.5mL溶液R14,迅速注入到3口烧瓶中。在140℃加热搅拌5秒后,将3口烧瓶用冰水骤冷。冷却至反应液凝固后,升温至室温,由此得到含有具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的胶体溶液。在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入30mL乙酸甲酯。用移液管采集所得到的含有中间体粒子的胶体溶液10mL,边搅拌边加入。使用高速冷却离心机Avanti J-E(Beckman Coulter公司制造,Avanti为注册商标),在25℃、10,000rpm(12,096×g)下对所获得的悬浮液进行1分钟离心分离。除去上清液,向得到的固体物质中加入甲苯20mL并振荡混合使其溶解。将得到的胶体溶液在25℃、10,000rpm(12,096×g)下离心分离3分钟。除去沉淀物,得到含有中间体粒子的精制后的胶体溶液,该中间体粒子在核中具有FAPbBr3(FA是指甲脒)且具有配体层和二氧化硅层。
[0223]2.具有配体层、二氧化硅层和有机层的发光粒子的制备
[0224](实施例1至实施例11以及比较例1至比较例4)
[0225](实施例1)
[0226]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中,加入合成例1中制备的含有具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的精制后的胶体溶液2mL。用微量移液管加入MS51(硅酸甲酯51)0.01mL,在室温下搅拌2小时。然后,用微量移液管加入式(L2-1)所示的化合物0.01mL,在室温下搅拌15小时。在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入乙酸甲酯10mL,边搅拌边加入反应液。使用离心机IKA G-L(IKA公司制),以5,000rpm将得到的悬浮液离心分离5分钟。除去上清液,在得到的固体物质中加入甲苯2mL并振荡混合使其溶解,由此得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0227](实施例2)
[0228]在实施例1中,将式(L2-1)表示的化合物置换为式(L2-2)表示的化合物,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0229](实施例3)
[0230]在实施例1中,将式(L2-1)表示的化合物置换为式(L2-3)表示的化合物,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0231](实施例4)
[0232]在实施例1中,将式(L2-1)表示的化合物置换为式(L2-4)表示的化合物,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0233](实施例5)
[0234]在实施例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液替换为合成例2中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51替换为TMOS(原硅酸四甲酯),除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0235](实施例6)
[0236]在实施例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液替换为合成例3中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51替换为TMOS,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0237](实施例7)
[0238]在实施例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液置换为合成例4中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51置换为TMOS,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有MAPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0239](实施例8)
[0240]在实施例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液替换为合成例5中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51替换为TEOS(原硅酸四乙酯),除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBrI2且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0241](实施例9)
[0242]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中,加入合成例6中制备的含有具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的精制后的胶体溶液2mL。用微量移液管加入式(L2-1)所示的化合物0.01mL,在室温下搅拌15小时。在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入乙酸甲酯10mL,边搅拌边加入反应液。使用离心机IKA G-L(IKA公司制),以5,000rpm将得到的悬浮液离心分离5分钟。除去上清液,向得到的固体物质中加入甲苯2mL并振荡混合使其溶解,由此得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbCl0.3Br2.7且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0243](实施例10)
[0244]在实施例9中,将含有中间体粒子的胶体溶液置换为合成例7中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有Rb0.7Cs0.3PbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0245](实施例11)
[0246]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中,加入合成例8中制备的含有具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的精制后的胶体溶液2mL。用微量移液管加入MS51(硅酸甲酯51)0.01mL,在室温下搅拌2小时。然后,用微量移液管加入式(L2-1)所示的化合物0.01mL,在室温下搅拌15小时。在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入乙酸甲酯10mL,边搅拌边加入反应液。使用离心机IKA G-L(IKA公司制),以5,000rpm将得到的悬浮液离心分离5分钟。除去上清液,在得到的固体物质中加入甲苯2mL并振荡混合使其溶解,由此得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有FAPbBr3且具有配体层、二氧化硅层和有机层。
[0247](比较例1)
[0248]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中,加入合成例1中制备的含有具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的精制后的胶体溶液2mL。用微量移液管加入MS51(硅酸甲酯51)0.01mL,在室温下搅拌2小时。在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入乙酸甲酯10mL,边搅拌边加入反应液。使用离心机IKA G-L(IKA公司制),以5,000rpm将得到的悬浮液离心分离5分钟。除去上清液,向所得到的固体物质中加入甲苯2mL并振荡混合使其分散,由此得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0249](比较例2)
[0250]使用含有合成例1中制备的具有配体层和二氧化硅层的中间体粒子的精制后的胶体溶液。
[0251](比较例3)
[0252]在比较例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液置换为合成例4中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51置换为TMOS,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有MAPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0253](比较例4)
[0254]在比较例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液替换为合成例5中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51替换为TMOS,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有CsPbBrI2且具有配体层和二氧化硅层。
[0255](比较例5)
[0256]在比较例1中,将含有中间体粒子的胶体溶液置换为合成例8中制备的含有中间体粒子的胶体溶液,将MS51置换为TMOS,除此以外,通过同样的方法,得到含有发光粒子的精制后的胶体溶液,该发光粒子在核中具有FAPbBr3且具有配体层和二氧化硅层。
[0257]对于实施例1至实施例11、比较例1至比较例5中制备的含有发光粒子的精制后的胶体溶液,测定绝对量子产率(PLQY)、发光光谱峰值(λem)以及发光光谱半值宽度(FWHM)。将测定结果示于下述表2。绝对量子产率(PLQY)、发光光谱峰值(λem)以及发光光谱半值宽度(FWHM)使用绝对PL量子产率测定装置Quantaurus-QY(Hamamatsu Photonics公司制造,注册商标),通过激发波长400nm而求出。
[0258][表1]
[0259] | 3]]>
| 化合物(L1) | 化合物(S1) | 化合物(L2) |
实施例1 | 3]]>
| L1-1 | MS51 | L2-1 |
实施例2 | 3]]>
| L1-1 | MS51 | L2-2 |
实施例3 | 3]]>
| L1-1 | MS51 | L2-3 |
实施例4 | 3]]>
| L1-1 | MS51 | L2-4 |
实施例5 | 3]]>
| L1-2 | TMOS | L2-1 |
实施例6 | 3]]>
| L1-3 | TMOS | L2-1 |
实施例7 | 3]]>
| L1-1 | TMOS | L2-1 |
实施例8 | 2]]>
| L1-1 | TEOS | L2-1 |
实施例9 | 0.3Br2.7]]>
| L1-1 | 无 | L2-1 |
实施例10 | 0.7Cs0.3PbBr3]]>
| L1-1 | 无 | L2-1 |
实施例11 | 3]]>
| L1-1 | MS51 | L2-1 |
比较例1 | 3]]>
| L1-1 | MS51 | 无 |
比较例2 | 3]]>
| L1-1 | 无 | 无 |
比较例3 | 3]]>
| L1-1 | TMOS | 无 |
比较例4 | 2]]>
| L1-1 | TMOS | 无 |
比较例5 | 3]]>
| L1-1 | TMOS | 无 |
[0260][表2]
[0261]
[0262]3.含有发光粒子的组合物的制备
[0263](实施例12至实施例22、比较例6至比较例10)
[0264]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入乙酸甲酯6mL。用移液管采集实施例1~实施例11、比较例1~比较例5中制备的含有发光粒子的精制后的胶体溶液各2mL,边搅拌边加入。使用离心机IKAG-L(IKA公司制),以10,000rpm将得到的悬浮液离心分离5分钟。通过除去上清液,得到含有发光粒子的固体物质。
[0265]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入LIGHT ACRYLATE IBX-A(共荣社化学公司制)65质量份和LIGHT ACRYLATE DCP-A(共荣社化学公司制)32质量份,在室温下搅拌使其溶解。加入含有发光粒子的固体物质1.5质量份,在室温下搅拌使其溶解,由此制备含有发光粒子的组合物。对于得到的各含有发光粒子的组合物,在遮光下、在35℃保存3个月。对保存后的含有发光粒子的组合物的保存后PLQY保持率(%)和分散稳定性进行评价。关于保存后PLQY保持率(%),测定保存前后的含有发光粒子的组合物的绝对量子产率(PLQY),通过下述式(式1)算出。
[0266]保存后PLQY保持率(%)=(保存后的含有发光粒子的组合物的PLQY)/(保存前的含有发光粒子的组合物的PLQY)×100 (式1)
[0267]分散稳定性通过目视如下进行评价。将评价结果示于下述表3。
[0268]E:保存后的含有发光粒子的组合物中完全没有产生沉淀物和凝胶状的凝聚物。
[0269]S:仅极少地产生凝胶状的凝聚物。
[0270]A:极少地产生沉淀物和凝胶状的凝聚物。
[0271]B:稍多地产生沉淀物和凝胶状的凝聚物。
[0272]C:产生非常多的沉淀物和凝胶状的凝聚物。
[0273][表3]
[0274]
[0275]如实施例12至实施例22所示,可知本发明的含有发光粒子的组合物与比较例6至比较例10所示的含有不具有有机层的发光粒子的组合物相比,长期保存后的PLQY保持率(%)和长期保存后的分散稳定性均高。
[0276]4.含有发光粒子的膜的制造
[0277](实施例23至实施例31、比较例11至比较例15)
[0278]在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入乙酸甲酯6mL。用移液器采集实施例1~实施例11、比较例1~比较例5中制备的含有发光粒子的精制后的胶体溶液各2mL,边搅拌边加入。使用离心机IKA G-L(IKA公司制),以10,000rpm将得到的悬浮液离心分离5分钟。通过除去上清液,得到含有发光粒子的固体物质。
[0279]在截断了波长500nm以下的光的无尘室内,在具备搅拌子的玻璃制小瓶中加入LIGHT ACRYLATE IBX-A(共荣社化学公司制)65质量份、LIGHT ACRYLATE DCP-A(共荣社化学公司制)32质量份和Omnirad TPO(IGM Resin公司制)3质量份,在室温下搅拌使其溶解。加入含有发光粒子的固体物质1.5质量份,在室温下搅拌使其溶解,由此制备含有发光粒子的组合物。将得到的含有发光粒子的组合物用膜滤器(孔径0.50μm)过滤。将得到的过滤后的含有发光粒子的组合物滴加到玻璃基板Eagle XG(Corning公司制),使用旋涂机MS-B100(Mikasa公司制),以膜厚成为约10μm的方式进行旋涂。对于所得到的涂布膜,在氮气氛下,以累积光量成为10J/cm2的方式照射主波长为395nm的UV光,由此制造含有发光粒子的膜。
[0280](耐热性的评价)
[0281]对于得到的含有发光粒子的各膜,在遮光下、空气中、80℃、50%RH下加热5小时。测定加热前后的膜的绝对量子产率(PLQY),求出加热后PLQY保持率(%)。加热后PLQY保持率(%)通过下述式(式2)算出。
[0282]加热后PLQY保持率(%)=(加热后的膜的PLQY)/(加热前的膜的PLQY)×100(式2)
[0283](耐光性的评价)
[0284]对于所得到的含有发光粒子的各膜,使用耐光性试验机(CCS公司制),在空气中,以平台温度30℃、60mW/cm2照射峰值发光波长450nm的蓝色光2小时。测定光照射前后的膜的绝对量子产率(PLQY),求出光照射后PLQY保持率(%)。光照射后PLQY保持率(%)通过下述式(式3)算出。
[0285]光照射后的PLQY保持率(%)=(光照射后的膜的PLQY)/(光照射前的膜的PLQY)×100 (式3)
[0286]对于得到的含有发光粒子的各膜,将加热后PLQY保持率(%)和光照射后PLQY保持率(%)示于下述表4。
[0287][表4]
[0288] | 胶体溶液 | 加热后PLQY保持率 | 光照射后PLQY保持率 |
实施例23 | 实施例1 | 85% | 80% |
实施例24 | 实施例2 | 82% | 77% |
实施例25 | 实施例3 | 83% | 78% |
实施例26 | 实施例4 | 80% | 76% |
实施例27 | 实施例5 | 81% | 77% |
实施例28 | 实施例6 | 79% | 75% |
实施例29 | 实施例7 | 80% | 76% |
实施例30 | 实施例8 | 79% | 75% |
实施例31 | 实施例9 | 77% | 72% |
实施例32 | 实施例10 | 76% | 71% |
实施例33 | 实施例11 | 86% | 78% |
比较例11 | 比较例1 | 62% | 52% |
比较例12 | 比较例2 | 30% | 24% |
比较例13 | 比较例3 | 48% | 42% |
比较例14 | 比较例4 | 42% | 20% |
比较例15 | 比较例5 | 52% | 45 |
[0289]如实施例23至实施例33所示,可知本发明的含有发光粒子的膜与比较例11至比较例15所示的含有不具有有机层的发光粒子的膜相比,加热后PLQY保持率(%)以及光照射后PLQY保持率(%)均高,因此对水分、光和热的稳定性高。推测其原因在于,本发明的发光粒子不易引起粒子彼此的凝聚,因此在形成膜的情况下凹凸变少,能够与水分子、氧自由基接触的表面积小,不易引起劣化。
[0290]由以上的结果可知,本发明的发光粒子具备对水分、光和热的优异的稳定性,并且能够实现光学特性和分散性的长期保存稳定性优异的组合物。