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CN110785473B - 组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器 - Google Patents

组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器 Download PDF

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CN110785473B CN201880041094.3A CN201880041094A CN110785473B CN 110785473 B CN110785473 B CN 110785473B CN 201880041094 A CN201880041094 A CN 201880041094A CN 110785473 B CN110785473 B CN 110785473B
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Abstract

本发明涉及含有下述(1)成分和下述(2)成分的具有发光性的组合物。(1)成分是半导体微粒,(2)成分是式(X)所示的化合物或其改性体。[化学式1]

Description

组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器
技术领域
本发明涉及组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器。
本申请基于在2017年6月23日于日本申请的特愿2017-123641号要求优先权,在此引用其内容。
背景技术
近年来,作为发光材料,对具有高量子产率的半导体微粒的关注不断提高。另一方面,要求发光材料具有稳定性,作为含有半导体微粒的组合物,例如报道了含有被氨基丙基三乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷包覆的半导体微粒的组合物(非专利文献1、及非专利文献2)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:Advanced Materials 2016,28,p.10088-10094
非专利文献2:S.Huang,Z.Li,L.Kong,N.Zhu,A.Shan,L.Li,J.Am.Chem.Soc.,138,5749-5752(2016)
发明内容
本发明要解决的技术问题是:
但是,非专利文献1和非专利文献2中记载的含有半导体微粒的组合物未必具有对水蒸气的耐久性。
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供对水蒸气的耐久性高的组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器。
解决问题的手段
为了解决上述课题,本发明的一个方式是提供一种具有发光性的组合物,该组合物含有下述(1)成分和下述(2)成分。
(1)成分:半导体微粒
(2)成分:式(X)所示的化合物或其改性体(其中,式(X)中,Y为直接键合、氧原子或硫原子。
(Y为氧原子的情况)
R16是碳原子数为3~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R17是碳原子数比R16小的烷基、环烷基、不饱和烃基、或氢原子。
(Y为直接键合或硫原子的情况)
R16是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、或碳原子数2~20的不饱和烃基。
R17是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、碳原子数2~20的不饱和烃基或氢原子。
R16或R17表示的上述烷基、环烷基和不饱和烃基中的氢原子可以各自独立地被卤原子取代。
另外,R16或R17所示的上述环烷基中的氢原子可以各自独立地被烷基取代。
a为1~3的整数。
当a为2或3时,多个Y可以相同,也可以不同。
当a为2或3时,多个R16可以相同,也可以不同。
当a为1或2时,多个R17可以相同,也可以不同。)
[化1]
Figure BDA0002326074570000021
在本发明的一个方式中,还可以构成为含有选自下述(3)成分和下述(4)成分中的至少一种。
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物或聚合物
在本发明的一个方式中,还可以构成为含有下述(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量为90质量%以上。
(4’)成分:聚合物
在本发明的一个方式中,还可以是含有下述(5)成分的构成。
(5)成分:选自氨、胺和羧酸、以及它们的盐或离子中的至少1种化合物或离子
在本发明的一个实施方式中,还可以构成为(1)是以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物。
(A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的1种以上的阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子。)
本发明的一个方式是提供一种以上述组合物为形成材料的膜。
本发明的一个方式是提供包含上述膜的层叠结构体。
本发明的一个方式是提供一种具备上述层叠结构体的发光装置。
本发明的一个方式是提供一种具备上述层叠结构体的显示器。
即,本发明具有以下方式。
[1]具有发光性的组合物,其含有下述(1)成分和下述(2)成分。
(1)成分:半导体微粒
(2)成分:上述式(X)所示的化合物或其改性体(其中,上述式(X)中,Y为直接键合、氧原子或硫原子。
(Y为氧原子的情况)
R16是碳原子数为3~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R17是碳原子数比R16小的烷基、环烷基、不饱和烃基、或氢原子。
(Y为直接键合或硫原子的情况)
R16是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、或碳原子数2~20的不饱和烃基。
R17是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、碳原子数2~20的不饱和烃基或氢原子。
R16或R17表示的上述烷基、环烷基和不饱和烃基中的氢原子可以各自独立地被卤原子取代。
另外,R16或R17所示的上述环烷基中的氢原子可以各自独立地被烷基取代。
a为1~3的整数。
当a为2或3时,多个Y可以相同,也可以不同。
当a为2或3时,多个R16可以相同,也可以不同。
当a为1或2时,多个R17可以相同,也可以不同。)
[2]根据[1]所述的组合物,进一步含有选自下述(3)成分和下述(4)成分中的至少1种。
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物或聚合物
[3]根据[1]所述的组合物,进一步含有下述(4’)成分,所述(1)成分、所述(2)成分及所述(4’)成分的总含有比例相对于组合物的总质量为90质量%以上。
(4’)成分:聚合物
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的组合物,其进一步含有下述(5)成分。
(5)成分:选自氨、胺和羧酸、以及它们的盐或离子中的至少1种
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的组合物,其中,所述(1)是以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物。
(A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的1种以上的阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子。)
[6]一种膜,其以[1]~[5]中任一项所述的组合物为形成材料。
[7]一种层叠结构体,包含[6]所述的膜。
[8]一种发光装置,具备[7]所述的层叠结构体。
[9]一种显示器,具备[7]所述的层叠结构体。
发明效果
根据本发明,可以提供对水蒸气的耐久性高的组合物、膜、层叠结构体、发光装置及显示器。
附图说明
图1是表示本发明的层叠结构体的一个实施方式的剖视图。
图2是表示本发明的显示器的一个实施方式的剖视图。
具体实施方式
<组合物>
本实施方式的组合物具有发光性。“组合物的发光性”是指组合物发出光的性质。组合物优选具有通过吸收激发能量而发光的性质,更优选具有通过激发光而发光的性质。激发光的波长例如可以为200nm~800nm,也可以为250nm~750nm,也可以为300nm~700nm。
本实施方式的组合物含有下述(1)成分和下述(2)成分。
(1)成分:半导体微粒。以下,有时称为“(1)成分”。
(2)成分:式(X)所示的化合物。以下,有时称为“(2)成分”。
(式(X)中,Y为直接键合、氧原子或硫原子。
当Y为氧原子时,R16为碳原子数为3~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基。
Y为氧原子时,R16表示的上述烷基、环烷基和不饱和烃基中的碳原子数大于R17表示的上述烷基、环烷基和不饱和烃基中的碳原子数。
Y为直接键合或硫原子时,R16为碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、或碳原子数2~20的不饱和烃基。
Y为直接键合或硫原子时,R17为碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、碳原子数2~20的不饱和烃基或氢原子。
Y为直接键合、氧原子或硫原子时,R16或R17所示的上述烷基、环烷基及不饱和烃基中的氢原子可以分别独立地被卤原子取代。
另外,R16或R17所示的上述环烷基中的氢原子可以各自独立地被烷基取代。a为1~3的整数。当a为2或3时,多个Y可以相同,也可以不同。当a为2或3时,多个R16可以相同,也可以不同。当a为1或2时,多个R17可以相同,也可以不同。)
[化2]
Figure BDA0002326074570000051
推测本实施方式的组合物通过含有(2)成分,在(1)成分的附近形成保护区域。由此,可以抑制在湿热环境下(1)成分的劣化,可以得到对水蒸气的耐久性高的组合物。
本实施方式的组合物还可以含有选自由下述(3)成分和下述(4)成分组成的组中的至少一种。以下,有时称为“组合物(1)”。
(3)成分:溶剂。以下,有时称为“(3)成分”。
(4)成分:聚合性化合物或聚合物。以下,有时称为“(4)成分”。
在本实施方式的组合物中,(1)成分优选分散在选自(3)成分和(4)成分中的至少1种成分中。
本实施方式的组合物还可以含有下述(5)成分。
(5)成分:选自氨、胺、羧酸、以及它们的盐或离子中的至少一种化合物或离子。以下,有时称为“(5)成分”。
本实施方式的组合物也可以具有上述(1)成分~(5)成分以外的其他成分。
作为其他成分,例如可以举出若干杂质以及具有由构成(1)成分的元素成分构成的非晶结构的化合物、聚合引发剂、非离子性有机化合物以及(2)成分中所含的物质以外的具有硅原子的化合物。
相对于组合物的总质量,其他成分的含有比例优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
本实施方式的组合物还可以含有下述(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于上述组合物的总质量为90质量%以上。以下,有时称为“组合物(2)”。
(4’)成分:聚合物
以下,在(4)成分中,有时特别仅将“聚合物”称为“(4’)成分”。
在本实施方式的组合物中,(1)成分优选分散在(4’)成分中。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例可以相对于组合物的总质量为95质量%以上,也可以为99质量%以上,也可以为100质量%。
本实施方式的组合物还可以含有(5)成分。作为(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分以外的成分,可以举出与上述其他成分相同的成分。
本实施方式的组合物(1)中,(1)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例,只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物(1)中,从使(1)成分难以凝聚的观点和防止浓度猝灭的观点出发,(1)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例优选为50质量%以下,更优选为2质量%以下,进一步优选为1质量%以下,特别优选为0.5质量%以下。
另外,在本实施方式的组合物(1)中,从得到良好的量子产率的观点出发,(1)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上,更优选为0.0005质量%以上,进一步优选为0.001质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
在本实施方式的组合物(1)中,(1)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上且50质量%以下。
在本实施方式的组合物(1)中,(1)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例更优选为0.0001质量%以上2质量%以下,进一步优选为0.0005质量%以上1质量%以下,特别优选为0.001质量%以上0.5质量%以下。
在本实施方式的组合物(1)中,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
在本实施方式的组合物(1)中,(2)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物(1)中,从提高(1)成分的耐久性的观点出发,(2)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例优选为50质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下,特别优选为8质量%以下。
另外,在本实施方式的组合物(1)中,从提高(1)成分的耐久性的观点出发,(2)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例优选为0.001质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
在本实施方式的组合物(1)中,(2)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例优选为0.001质量%以上50质量%以下。
在本实施方式的组合物(1)中,(2)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例更优选为0.01质量%以上20质量%以下,进一步优选为0.02质量%以下10质量%以下,特别优选为0.1质量%以上8质量%以下。
在本实施方式的组合物(1)中,从提高耐久性的观点出发,优选(2)成分相对于组合物(1)的总质量的含有比例在上述范围内的组合物。
在本实施方式的组合物(1)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(1)的总质量的总含有比例只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物(1)中,从使(1)成分难以凝聚的观点和防止浓度猝灭的观点出发,相对于组合物(1)的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例优选为60质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为20质量%以下,特别优选为10质量%以下。
另外,在本实施方式的组合物(1)中,从得到良好的量子产率的观点出发,(1)成分和(2)成分相对于组合物(1)的总质量的总含有比例优选为0.0002质量%以上,更优选为0.002质量%以上,更优选为0.005质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
在本实施方式的组合物(1)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(1)的总质量的总含有比例优选为0.0002质量%以上60质量%以下。
在本实施方式的组合物(1)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(1)的总质量的总含有比例更优选为0.001质量%以上30质量%以下,进一步优选为0.002质量%以上20质量%以下,特别优选为0.005质量%以上10质量%以下。
在本实施方式的组合物(1)中,相对于组合物(1)的总质量,(1)成分和(2)成分的总含有比例在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物(2)中,从使(1)成分难以凝聚的观点以及防止浓度猝灭的观点出发,(1)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例优选为50质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下。
另外,在本实施方式的组合物(2)中,从得到良好的发光强度的观点出发,(1)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上,更优选为0.0005质量%以上,进一步优选为0.001质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
本实施方式的组合物(2)中,(1)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例优选为0.0001质量%以上且50质量%以下。
本实施方式的组合物(2)中,(1)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例更优选为0.0001质量%以上1质量%以下,进一步优选为0.0005质量%以上1质量%以下,特别优选为0.001质量%以上0.5质量%以下。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分相对于组合物的总质量的含有比例在上述范围内的组合物,从良好地发挥发光性的观点出发是优选的。
在本实施方式的组合物(2)中,(2)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物(2)中,从提高耐久性的观点出发,相对于组合物(2)的总质量,(2)成分的含有比例优选为50质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下,特别优选为8质量%以下。
另外,在本实施方式的组合物(2)中,从提高耐久性的观点出发,(2)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例优选为0.001质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
在本实施方式的组合物(2)中,(2)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例优选为0.001质量%以上50质量%以下。
在本实施方式的组合物(2)中,(2)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例更优选为0.01质量%以上20质量%以下,进一步优选为0.02质量%以下10质量%以下,特别优选为0.1质量%以上8质量%以下。
在本实施方式的组合物(2)中,从提高耐久性的观点出发,优选(2)成分相对于组合物(2)的总质量的含有比例在上述范围内的组合物。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(2)的总质量的总含有比例只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(2)的总质量的总含有比例,从使(1)成分难以凝聚的观点和防止浓度猝灭的观点出发,优选为60质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为30质量%以下,特别优选为20质量%以下。
另外,在本实施方式的组合物(2)中,从得到良好的量子产率的观点出发,(1)成分和(2)成分相对于组合物(2)的总质量的总含有比例优选为0.0002质量%以上,更优选为0.001质量%以上,进一步优选为0.002质量%以上,特别优选为0.005质量%以上。
上述上限值和下限值可以任意组合。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(2)的总质量的总含有比例为0.0002质量%以上60质量%。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物(2)的总质量的总含有比例优选为0.001质量%以上40质量%以下,更优选为0.002质量%以上30质量%以下,进一步优选为0.005质量%以上20质量%以下。
在本实施方式的组合物(2)中,(1)成分和(2)成分相对于组合物的总质量的总含有比例在上述范围内的组合物,从良好地发挥发光性的观点出发是优选的。
以下,对本发明中的组合物以实施方式进行说明。
[(1)成分]
本实施方式的组合物(所述组合物(1)和所述组合物(2))优选含有(1)成分,(1)成分优选为分散。作为使(1)成分分散的分散介质,可以举出(3)成分、(4)成分或(4’)成分。
(1)成分从得到良好的量子产率的观点出发,优选含有含镉(第12列族)元素的化合物的半导体微粒、含有含铟(第13列族)元素的化合物的半导体微粒、或含有钙钛矿化合物的半导体微粒。另外,(1)成分更优选含有含铟(第13列族)元素的化合物的半导体微粒、或含有钙钛矿化合物的半导体微粒。进而,从不太严格要求粒径控制而容易得到半值宽度窄的发光峰的观点出发,(1)成分更优选含有钙钛矿化合物的半导体微粒。
(1)成分为含有含镉(第12列族)元素的化合物的半导体微粒时,含镉(第12列族)元素的化合物相对于半导体微粒的总质量的含有比例优选为1质量%以上且100质量%以下,更优选为5质量%以上且90质量%以下,进一步优选为10质量%以上且80质量%以下。
(1)成分为含有含铟(第13列族)元素的化合物的半导体微粒时,相对于半导体微粒的总质量,含铟(第13列族)元素的化合物的含有比例优选为1质量%以上且100质量%以下,更优选为5质量%以上且90质量%以下,进一步优选为10质量%以上且80质量%以下。
作为含镉元素的化合物,例如可以举出后述的II-V族化合物和II-VI族化合物。
从得到充分的发光强度的观点出发,含镉元素的化合物优选CdS、CdSe、ZnCdS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnCdSSe、CdZnSeS、CdZnSeTe和CdZnSTe。另外,含镉元素的化合物更优选CdS、CdSe、ZnCdS、CdSeS、CdZnS、CdZnSe、ZnCdSSe和CdZnSeS。另外,含镉元素的化合物更优选CdS、CdSe、ZnCdS、ZnCdSSe、CdZnSeS,特别优选CdSe、CdZnSeS。
作为含铟元素的化合物,例如可以举出后述的III-V族化合物、III-VI族铟化合物和I-III-VI族化合物。
作为含铟元素的化合物,优选III-V族铟化合物,优选V族中含有磷元素的铟化合物。
从获得足够的发光强度的观点出发,含铟元素的化合物优选为InP、CuInS2、InNP和GaInNP,更优选为InP和CuInS2
(1)成分为含有含镉元素的化合物的半导体微粒时,(1)成分的平均粒径优选为1.0nm以上,更优选为1.1nm以上,进一步优选为1.2nm以上。
另外,在(1)成分为含有含镉元素的化合物的半导体微粒的情况下,(1)成分的平均粒径优选为100nm以下,更优选为10nm以下,进一步优选为8nm以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,(1)成分为含有含镉元素的化合物的半导体微粒时,(1)成分的平均粒径优选为1.0nm以上100nm以下,更优选为1.1nm以上10nm以下,进一步优选为1.2nm以上8nm以下。
(1)成分为含有含铟元素的化合物的半导体微粒时,(1)成分的平均粒径优选为0.8nm以上,更优选为1.0nm以上,进一步优选为1.1nm以上。
另外,(1)成分为含有含铟元素的化合物的半导体微粒时,(1)成分的平均粒径优选为30nm以下,更优选为10nm以下,进一步优选为4nm以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,(1)成分为含有含铟元素的化合物的半导体微粒时,(1)成分的平均粒径优选为0.8nm以上30nm以下,更优选为1.0nm以上10nm以下,进一步优选为1.1nm以上4nm以下。
在本说明书中,在(1)成分为含有含镉元素或含铟元素的化合物的半导体微粒的情况下,组合物中的(1)成分的平均粒径例如可以通过透射型电子显微镜(以下也称为TEM。)、扫描型电子显微镜(以下,也称为SEM。)测定。具体而言,通过TEM或SEM,观察上述组合物中含有的20个(1)成分的最大费雷特直径,计算作为它们的平均值的平均最大费雷特直径,由此可以求出上述平均粒径。在本说明书中,“最大费雷特直径”是指在TEM或SEM图像上,夹持(1)成分的2条平行的直线的最大距离。
含有含镉元素的化合物的半导体微粒或含有含铟元素的化合物的半导体微粒,为了提高发光强度或耐久性,可以在粒子表面具有无机保护层。
无机保护层可以是2层以上,也可以是1层。
作为能够形成无机保护层的无机材料,没有特别限定,例如,可以举出组合物中的包含含镉元素的化合物的半导体微粒、或者带隙比比包含含铟元素的化合物的半导体微粒大的半导体。
例如,上述粒子表面的无机保护层由ZnS等公知的无机材料形成。
以下,作为(1)成分的实施方式,对下述(1-1)成分和下述(1-2)成分进行说明。另外,(1)成分并不限定于以下的半导体微粒。
(1-1)成分:含有II-V族化合物的半导体微粒、含有II-VI族化合物的半导体微粒、含有III-IV族化合物的半导体微粒、含有III-V族化合物的半导体微粒、含有III-VI族化合物的半导体微粒、含有IV-VI化合物的半导体微粒,以及含有I-III-VI族化合物的半导体微粒。以下,有时称为“(1-1)成分”。
(1-2)成分:含有钙钛矿化合物的半导体微粒。以下,有时称为“(1-2)成分”。
[(1-1)成分]
II-V族化合物是指含有II族元素和V族元素的化合物。
II-VI族化合物是指含有II族元素和VI族元素的化合物。
III-IV族化合物是指含有III族元素和IV族元素的化合物。
III-V族化合物是指含有III族元素和V族元素的化合物。
III-VI族化合物是指含有III族元素和VI族元素的化合物。
IV-VI化合物是指含有IV族元素和VI族元素的化合物。
I-III-VI族化合物是指含有I族元素、III族元素和VI族元素的化合物。
这里,I族是指周期表的第11列族。II族是指周期表的第2列族或第12列族。第III族是指周期表的第13列族。IV族是指周期表的第14列族。V族是指周期表的第15列族。VI族是指周期表的第16列族(以下相同。)。
另外,在本说明书中,“周期表”是指长周期型周期表。
这些化合物可以分别是二元化合物,也可以是三元化合物,也可以是四元化合物。
(含有II-V族化合物的半导体微粒)
作为二元II-V族化合物,例如可以举出Zn3P2、Zn3As2、Cd3P2、Cd3As2、Cd3N2或Zn3N2
三元II-V族化合物可以含有选自周期表的第2列族或第12列族的元素(第1元素)中的1种和选自周期表的第15列族的元素(第2元素)中的2种。另外,三元II-V族化合物可以含有选自周期表的第2列族或第12列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第15列族的元素(第2元素)中的1种。
三元II-V族化合物的实例包括Cd3PN、Cd3PAs、Cd3AsN、Cd2ZnP2、Cd2ZnAs2或Cd2ZnN2
四元II-V族化合物可以含有选自周期表的第2列族或第12列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第15列族的元素(第2元素)中的2种。
作为四元II-V族化合物,例如可以举出CdZnPN、CdZnPAs或Cd2ZnAsN等。
含有II-V族化合物的半导体微粒可以含有周期表的第2列族或第12列族以及第15列族以外的元素作为掺杂元素。
(含有II-VI族化合物的半导体微粒)
作为含有周期表的第12列族元素的二元II-VI族化合物,例如可以举出CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe或HgTe等。
作为含有周期表的第2列族元素的二元II-VI族化合物,例如可以举出MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe或BaTe。
三元II-VI族化合物可以含有选自周期表的第2列族或第12列族的元素(第1元素)中的1种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的2种。
另外,三元II-VI族化合物可以含有选自周期表的第2列族或第12列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的1种。
三元II-VI族化合物的实例包括CdSeS、CdSeTe、CdSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe和CdHgTe。
四元II-VI族化合物可以含有选自周期表的第2列族或第12列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的2种。
四元II-VI族化合物的实例包括CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe和CdHgSTe。
含有II-VI族化合物的半导体微粒可以含有周期表的第2列族、第12列族和第16列族以外的元素作为掺杂元素。
(含有III-IV族化合物的半导体微粒)
作为二元III-IV族化合物,例如可以举出B4C3、Al4C3、或Ga4C3
三元III-IV族化合物可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的1种和选自周期表的第14列族的元素(第2元素)中的2种。
另外,三元III-IV族化合物也可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第14列族的元素(第2元素)中的1种。
四元III-IV族化合物可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第14列族的元素(第2元素)中的2种。
含有III-IV族化合物的半导体微粒也可以含有周期表的第13列族及第14列族以外的元素作为掺杂元素。
(含有III-V族化合物的半导体微粒)
作为二元III-V族化合物,例如可以举出BP、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN或BN。
三元III-V族化合物可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的1种和选自周期表的第15列族的元素(第2元素)中的2种。另外,三元III-V族化合物也可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第15列族的元素(第2元素)中的1种。
三元III-V族化合物的实例包括InPN、InPAs、InPSb和InGaP。
四元III-V族化合物可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第15列族的元素(第2元素)中的2种。
四元III-V族化合物的实例包括InGaPN、InGaPAs和InGaPSb。
含有III-V族化合物的半导体微粒可以含有周期表的第13列族和第15列族以外的元素作为掺杂元素。
(含有III-VI族化合物的半导体微粒)
作为二元III-VI族化合物,例如可以举出Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3、GaTe、In2S3、In2Se3、In2Te3、或InTe。
三元III-VI族化合物可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的1种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的2种。另外,三元III-VI族化合物也可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的1种。
作为三元III-VI族化合物,例如可以举出InGaS3、InGaSe3、InGaTe3、In2SSe2、或In2TeSe2
四元III-VI族化合物可以含有选自周期表的第13列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的2种。
作为四元III-VI族化合物,例如可以举出InGaSSe2、InGaSeTe2、或InGaSTe2
含有III-VI族化合物的半导体微粒也可以含有周期表的第13列族及第16列族以外的元素作为掺杂元素。
(含有IV-VI族化合物的半导体微粒)
作为二元IV-VI族化合物,例如可以举出PbS、PbSe、PbTe、SnS、SnSe或SnTe。
三元IV-VI族化合物可以包含选自周期表的第14列族的(第1元素)中的1种和选自周期表的第16列族(第2元素)中的2种。
另外,三元IV-VI族化合物也可以含有选自周期表的第14列族中的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第16列族中的元素(第2元素)中的1种。
四元III-VI族化合物可以含有选自周期表的第14列族的元素(第1元素)中的2种和选自周期表的第16列族的元素(第2元素)中的2种。
含有IV-IV族化合物的半导体微粒可以含有周期表的第14列族和第16列族以外的元素作为掺杂元素。
(I-III-VI族化合物)
作为三元I-III-VI族化合物,例如可以举出CuInS2
包含I-III-VI族化合物的半导体微粒可以包含除了周期表的第11列族、第13列族和第16列族之外的元素作为掺杂元素。
[(1-2)成分]
(1-2)成分是具有以A、B和X为构成成分的钙钛矿型晶体结构的化合物。
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的1种以上的阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子。
作为以A、B、X为构成成分的钙钛矿化合物,没有特别限定,可以是具有三维结构、二维结构、准二维结构中的任一种晶体结构的化合物。
在三维结构的情况下,钙钛矿化合物的组成式用ABX(3+δ)表示。
在二维结构的情况下,钙钛矿化合物的组成式用A2BX(4+δ)表示。
在此,δ是能够根据B的电荷平衡而适当变更的数,是-0.7以上0.7以下。
钙钛矿化合物优选为下述通式(1)所示的钙钛矿化合物。
ABX(3+δ)(-0.7≦δ≦0.7)…(1)
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的1种以上的阴离子。
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子。
[A]
在钙钛矿化合物中,A是在上述钙钛矿型晶体结构中,位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价的阳离子。
作为1价的阳离子,可以举出铯离子、有机铵离子、或脒鎓离子。在钙钛矿化合物中,A为铯离子、碳原子数为3以下的有机铵离子、或碳原子数为3以下的脒鎓离子时,一般钙钛矿化合物具有ABX(3+δ)表示的三维结构。
钙钛矿化合物中,A优选铯离子或有机铵离子。
作为A的有机铵离子,具体地可以举出下述通式(A3)所示的阳离子。
[化3]
Figure BDA0002326074570000171
通式(A3)中,R6~R9分别独立地表示氢原子、可具有氨基作为取代基的烷基、或可具有氨基作为取代基的环烷基。但是,R6~R9不会同时成为氢原子。
R6~R9所示的烷基可以分别独立地为直链状,也可以为支链状,也可以具有氨基作为取代基。
R6~R9为烷基时,碳原子数各自独立地通常为1~20,优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1。
由R6~R9表示的环烷基可以各自独立地具有烷基作为取代基,也可以具有氨基。
R6~R9表示的环烷基的碳原子数各自独立地通常为3~30,优选为3~11,更优选为3~8。碳原子数也包括取代基的碳原子数。
作为R6~R9所示的基团,优选各自独立地为氢原子或烷基。
通过减少通式(A3)所含的烷基和环烷基的数量,以及通过减少烷基和环烷基的碳原子数,可以得到具有发光强度高的三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物。
当烷基或环烷基的碳原子数为4以上时,可以得到部分或全部具有二维和/或准二维(q uasi-2D)的钙钛矿型晶体结构的化合物。如果二维钙钛矿型晶体结构无限大地层叠,则与三维钙钛矿型晶体结构同等(参考文献:P.P.Boix等,J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907等)。
由R6~R9表示的烷基中所含的碳原子数的总数优选为1~4,由R6~R9表示的环烷基中所含的碳原子数的总数优选为3~4,更优选R6~R9中的1个为碳原子数1~3的烷基,R6~R9中的3个为氢原子。
作为R6~R9的烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
作为R6~R9的环烷基,可以分别独立地举出R6~R9的烷基中例示的碳原子数为3以上的烷基形成环的环烷基,作为一例,可以例示环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、降冰片基、异冰片基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、三环癸基等。
作为由A表示的有机铵离子,优选CH3NH3 +(也称为甲基铵离子。)、C2H5NH3 +(也称为乙基铵离子。)或C3H7NH3 +(也称为丙基铵离子。),更优选CH3NH3 +或C2H5NH3 +,进一步优选CH3NH3 +
作为A所示的脒鎓离子,例如可以举出下述通式(A4)所示的脒鎓离子。
(R10R11N=CH-NR12R13)+···(A4)
通式(A4)中,R10~R13分别独立地表示氢原子、可以具有氨基作为取代基的烷基、或者可以具有氨基作为取代基的环烷基。
由R10~R13表示的烷基可以各自独立地为直链状,也可以为支链状,也可以具有氨基作为取代基。
由R10~R13表示的烷基的碳原子数各自独立地通常为1~20,优选为1~4,更优选为1~3。
由R10~R13表示的环烷基可以各自独立地具有烷基作为取代基,也可以具有氨基作为取代基。
由R10~R13表示的环烷基的碳原子数各自独立地通常为3~30,优选为3~11,更优选为3~8。碳原子数包括取代基的碳原子数。
作为R10~R13的烷基的具体例子,可以分别独立地举出R6~R9中例示的烷基。
作为R10~R13的环烷基的具体例,可以分别独立地举出R6~R9中例示的环烷基。
作为由R10~R13表示的基团,各自独立地优选氢原子或烷基。
通过减少通式(A4)中所含的烷基和环烷基的数量,以及通过减少烷基和环烷基的碳原子数,可以得到发光强度高的三维结构的钙钛矿化合物。
当烷基或环烷基的碳原子数为4以上时,可以得到部分或全部具有二维和/或准二维(quasi-2D)的钙钛矿型晶体结构的化合物。另外,由R10~R13表示的烷基中所含的碳原子数的总数优选为1~4,由R10~R13表示的环烷基中所含的碳原子数的总数优选为3~4。更优选R10为碳原子数1~3的烷基,R11~R13为氢原子。
[B]
在钙钛矿化合物中,B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,表示金属离子。B成分的金属离子可以是由选自1价的金属离子、2价的金属离子和3价的金属离子中的1种以上构成的离子。B优选含有2价的金属离子,更优选含有选自铅和锡中的1种以上的金属离子。
[X]
X表示选自由卤化物离子和硫氰酸根离子组成的组中的1种以上的阴离子。X可以是选自由氯化物离子、溴化物离子、氟化物离子、碘化物离子和硫氰酸根离子组成的组中的1种以上的阴离子。
X可以根据所希望的发光波长适当选择,例如X可以含有溴化物离子。
在X为2种以上的卤化物离子的情况下,上述卤化物离子的含有比率可以根据发光波长适当选择,例如,可以是溴化物离子和氯化物离子的组合、或者溴化物离子和碘化物离子的组合。
[钙钛矿化合物的晶体结构]
在钙钛矿化合物为三维结构的情况下,具有以B为中心、以顶点为X的、由BX6表示的顶点共有八面体的三维网络。
在钙钛矿化合物为二维结构的情况下,以B为中心、顶点为X、由BX6表示的八面体共有同一平面的4个顶点的X,由此形成由二维连接的BX6构成的层和由A构成的层交替层叠的结构。
B是能够相对于X取八面体配位的金属阳离子。
在本说明书中,钙钛矿化合物的晶体结构可以通过使用X射线衍射装置测定X射线衍射图来确认。
在钙钛矿化合物是具有上述三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物的情况下,在X射线衍射图中,通常可确认到在2θ=12~18°的位置的来自(hkl)=(001)的峰,和在2θ=18~25°的位置的来自(hkl)=(110)的峰中的任一个或两个。
另外,在钙钛矿化合物为具有上述三维结构的钙钛矿型的晶体结构的化合物的情况下,更优选在2θ=13~16°的位置上,确认到来自(hkl)=(001)的峰,和在2θ=20~23°的位置上,确认到来自(hkl)=(110)的峰的任一方或双方。
在钙钛矿化合物是具有上述二维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物的情况下,在X射线衍射图中,通常在2θ=1~10°的位置确认到来自(hkl)=(002)的峰。
另外,在钙钛矿化合物为具有上述二维结构的钙钛矿型的晶体结构的化合物的情况下,更优选在2θ=2~8°的位置确认到来自(hkl)=(002))的峰。
作为钙钛矿化合物,由ABX(3+δ)所示的具有三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物具体实例包括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
CH3NH3Pb(1-a)CaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)DyaBr(3+δ)(0<a≦0.7,0<δ≦0.7)、
CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、
CsPb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、CsPb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、
CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LiaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、
(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)LiaBr(3+δ)(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)NaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7,-0.7≦δ<0,0<y<3)、
CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)、CsPbBr(3-y)Cly(0<y<3)、CH3NH3PbBr(3-y)Cly(0<y<3)、
CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0≦δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr3(0<a≦0.7)、
CsPb(1-a)ZnaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)AlaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、CsPb(1-a)CoaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)MnaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)MgaBr3(0<a≦0.7)、
CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7,0<δ≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7,0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)AlaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CoaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)MgaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、
(H2N=CH-NH2)ZnaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)MgaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)ZnaBr(3-y)Cly(0<a≦0.0<y<3)等。
作为本发明的一个方面,作为钙钛矿化合物,作为以ABX(3+δ)表示的具有三维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物,优选CsPbBr3、CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)。
作为钙钛矿化合物,作为以A2BX(4+δ)表示的具有二维结构的钙钛矿型晶体结构的化合物的具体例,可以举出(C4H9NH3)2PbBr4、(C4H9NH3)2PbCl4、(C4H9NH3)2PbI4、(C7H15NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbCl4、(C7H15NH3)2PbI4、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ)(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ)(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ)(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0)、
(C7H15NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ)(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ)(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ)(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0、0<y<4)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)NaaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)LiaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)RbaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、-0.7≦δ<0、0<y<4)、
(C4H9NH3)2PbBr4、(C7H15NH3)2PbBr4
(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Cly(0<y<4)、(C4H9NH3)2PbBr(4-y)Iy(0<y<4)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr4(0<a≦0.7)、
(C7H15NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MgaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)MnaBr4(0<a≦0.7)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、
(C4H9NH3)2Pb(1-a)ZnaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MgaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)MnaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)等。
[粒径]
(1)成分为钙钛矿化合物时,本实施方式的组合物中所含的(1)成分的平均粒径只要具有本发明的效果,就没有特别限定。
在本实施方式的组合物中,从(1)成分良好地保持晶体结构的观点出发,(1)成分的平均粒径优选为1nm以上,更优选为2nm以上,进一步优选为3nm以上。
另外,在本实施方式的组合物中,从(1)成分难以沉降的观点出发,(1)成分的平均粒径优选为10μm以下,更优选为1μm以下,进一步优选为500nm以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
在本实施方式的组合物中,从(1)成分难以沉降的观点和(1)成分良好地保持晶体结构的观点出发,(1)成分的平均粒径优选为1nm以上10μm以下,更优选为2nm以上1μm以下,进一步优选为3nm以上500nm以下。
在本实施方式中,(1)成分的平均粒径可以采用使用透射型电子显微镜(例如,日本电子株式会社制,JEM-2200FS)观察钙钛矿化合物而得到的平均最大费雷特直径。对于该试样,将加速电压设为200kV进行观察。
作为平均最大费雷特直径,可以采用20个钙钛矿化合物的粒子的最大费雷特直径的平均值。
本实施方式的组合物中所含的(1)成分的中值粒径(D50)只要具有本发明的效果,则没有特别限定。
在本实施方式的组合物中,从(1)成分良好地保持晶体结构的观点出发,(1)成分的中值粒径(D50)优选为3nm以上,更优选为4nm以上,进一步优选为5nm以上。
另外,在本实施方式的组合物中,从(1)成分难以沉降的观点出发,(1)成分的中值粒径(D50)优选为5μm以下,更优选为500nm以下,进一步优选为100nm以下。
作为本发明的另一方面,优选组合物中所含的(1)成分的中值粒径(D50)为3nm~5μm,更优选为4nm~500nm,进一步优选为5nm~100nm。
在本说明书中,组合物中所含的(1)成分的中值粒径可以通过例如TEM、SEM来测定。具体而言,通过TEM或SEM,观察所述组合物中含有的20个(1)成分的最大费雷特直径,由它们的分布求出所述中值直径(D50)。
[发光光谱]
(1)成分为含铟元素的化合物或含镉元素的化合物的半导体微粒时,(1)成分为可在可见光波长区域发出荧光的发光体。
当包含含铟元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为1nm以上且小于2nm时,所述半导体微粒可以发出在优选为300nm以上、更优选为310nm以上、进一步优选为330nm以上,并且优选为600nm以下、更优选为580nm以下、进一步优选为550nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
即,含有含铟元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为1nm以上且小于2nm时,半导体微粒可以发出在优选为300nm以上且600nm以下、更优选为310nm以上且580nm以下、进一步优选为330nm以上且550nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
当包含含铟元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为2nm以上且小于3nm时,上述半导体微粒可以发出在优选为480nm以上、更优选为500nm以上、进一步优选为520nm以上,且优选为700nm以下、更优选为600nm以下、进一步优选为580nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
即,含有含铟元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为2nm以上且小于3nm时,半导体微粒可以发出在优选为480nm以上且700nm以下、更优选为500nm以上且600nm以下、进一步优选为520nm以上且580nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
当含铟元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为3nm以上时,上述半导体微粒可以发出在优选为520nm以上、更优选为530nm以上、进一步优选为540nm以上、且优选为800nm以下、更优选为750nm以下、进一步优选为730nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
即,含有含铟元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为3nm以上时,半导体微粒可以发出在优选为520nm以上800nm以下、更优选为530nm以上750nm以下、进一步优选为540nm以上730nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
含有含镉元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为1nm以上且小于3nm时,上述半导体微粒可以发出在优选为300nm以上、更优选为310nm以上、进一步优选为330nm以上,并且优选为600nm以下、更优选为580nm以下、进一步优选为550nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
即,在含有含镉元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为1nm以上且小于3nm的情况下,半导体微粒可以发出在优选为300nm以上且600nm以下、更优选为310nm以上且580nm以下、进一步优选为330nm以上且550nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
含有含镉元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为3nm以上且小于6nm时,上述半导体微粒可以发出在优选为480nm以上、更优选为500nm以上、进一步优选为520nm以上,且优选为700nm以下、更优选为600nm以下、进一步优选为580nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
即,在含有含镉元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为3nm以上且小于6nm的情况下,半导体微粒可以发出在优选为480nm以上且700nm以下、更优选为500nm以上且600nm以下、进一步优选为520nm以上且580nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
含有含镉元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为6nm以上时,上述半导体微粒可以发出在优选为520nm以上、更优选为530nm以上、进一步优选为540nm以上,并且优选800nm以下、更优选为750nm以下、进一步优选为730nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
即,含有含镉元素的化合物的半导体微粒的平均粒径为6nm以上时,半导体微粒可以发出在优选为520nm以上800nm以下、更优选为530nm以上750nm以下、进一步优选为540nm以上730nm以下的波长区域的范围内具有最大发光强度峰值的荧光。
(1)成分为钙钛矿化合物时,(1)成分为可在可见光波长区域发出荧光的发光体。
在X为溴化物离子的情况下,钙钛矿化合物可以在优选为480nm以上、更优选为500nm以上、进一步优选为520nm以上,并且优选700nm以下、更优选为600nm以下、进一步优选为580nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,在X为溴化物离子的情况下,钙钛矿化合物可以发出在优选为480nm以上700nm以下、更优选为500nm以上600nm以下、进一步优选为520nm以上580nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
在X为碘化物离子的情况下,钙钛矿化合物可以发出在优选为520nm以上、更优选为530nm以上、进一步优选为540nm以上,并且优选为800nm以下、更优选为750nm以下、进一步优选为730nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,在X为碘化物离子的情况下,钙钛矿化合物可以发出在优选为520nm以上800nm以下、更优选为530nm以上750nm以下、进一步优选为540nm以上730nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
在X为氯化物离子的情况下,钙钛矿化合物可以发出在优选为300nm以上、更优选为310nm以上、进一步优选为330nm以上,并且优选为600nm以下、更优选为580nm以下、进一步优选为550nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的另一方面,在X为氯化物离子的情况下,钙钛矿化合物可以发出在优选为300nm以上600nm以下、更优选为310nm以上580nm以下、进一步优选为330nm以上550nm以下的波长区域的范围内具有最大强度峰值的荧光。
[(2)成分]
(2)成分是式(X)所示的化合物。
[化4]
Figure BDA0002326074570000251
(其中,在式(X)中,Y为直接键合、氧原子或硫原子。
(Y为氧原子的情况)
R16是碳原子数为3~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基、或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R17是碳原子数比R16小的烷基、环烷基、不饱和烃基或氢原子。
(Y为直接键合或硫原子的情况)
R16是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、或碳原子数2~20的不饱和烃基。
R17是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、碳原子数2~20的不饱和烃基或氢原子。
(Y为直接键合、氧原子或硫原子的情况)
R16或R17表示的上述烷基、环烷基和不饱和烃基中的氢原子可以各自独立地被卤原子取代。
另外,R16或R17所示的上述环烷基中的氢原子可以各自独立地被烷基取代。
a为1~3的整数。
当a为2或3时,多个Y可以相同,也可以不同。
当a为2或3时,多个R16可以相同,也可以不同。
当a为1或2时,多个R17可以相同,也可以不同。)
(2)成分可以通过后述的方法进行二氧化硅改性而改性后使用。
(2)成分的至少一部分可以吸附在组合物中所含的(1)成分上,也可以分散在组合物中。
R16和R17表示的烷基可以是直链状,也可以是支链状。
当Y为氧原子时,R16表示的烷基的碳原子数优选为5~20,更优选为8~20。
另外,Y为直接键合或硫原子时,R16表示的烷基的碳原子数优选为5~20,更优选为8~20。
Y为直接键合、氧原子或硫原子时,R17所示的烷基的碳原子数,从改性反应快速进行的观点出发,优选为1~5,更优选为1~2,进一步优选为1。
R16和R17表示的环烷基的碳原子数优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数包括取代基的碳原子数。
R16和R17表示的环烷基中的氢原子分别独立地被烷基取代时,上述环烷基的碳原子数为4以上。上述环烷基上的氢原子可以被取代的烷基的碳原子数为1~27。
R16和R17表示的不饱和烃基可以是直链状,也可以是支链状。
R16和R17表示的不饱和烃基的碳原子数优选为5~20,更优选为8~20。
R16优选为烷基或不饱和烃基。R17优选为氢原子、烷基或不饱和烃基。作为R16和R17的不饱和烃基,优选烯基,更优选碳原子数为8~20的烯基。
作为本发明的一个方面,作为R16和R17的不饱和烃基,优选芳基,特别优选苯基。
作为R16和R17的烷基的具体例子,可以列举R6~R9中例示的烷基。
作为R16和R17的环烷基的具体例子,可以列举R6~R9中例示的环烷基。
作为R16和R17的烯基,可以例示R6~R9中例示的上述直链状或支链状的烷基中,任意一个碳原子间的单键(C-C)被双键(C=C)取代的烯基,双键的位置没有限定。
作为这样的烯基的优选的例子,可以列举例如乙烯基、丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基、2-壬烯基、2-十二烯基、9-十八烯基。
R17表示的烷基、环烷基及不饱和烃基为上述碳原子数时,(2)成分容易水解,生成的硅烷醇键之间可以进一步缩合。由此,(2)成分容易吸附于(1)成分的表面。
其结果认为即使在湿热环境下,组合物中的(1)成分也难以劣化,可以得到耐久性高的组合物。
作为上述卤原子,例如可以举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,氟原子由于化学稳定性高而优选。
作为(2)成分,具体而言,可以举出三甲氧基苯基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基二甲基(苯基)硅烷、五氟苯基乙氧基二甲基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、3-氯丙基二甲氧基甲基硅烷、(3-氯丙基)二乙氧基(甲基)硅烷、(氯甲基)二甲氧基(甲基)硅烷、(氯甲基)二乙氧基(甲基)硅烷、二乙氧基二甲基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基二苯基硅烷、二甲氧基甲基苯基硅烷、二乙氧基二苯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、二乙氧基(甲基)苯基硅烷、二甲氧基(甲基)(3,3,3-三氟丙基)硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、(3-溴丙基)三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、(氯甲基)三乙氧基硅烷、(氯甲基)三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲氧基(甲基)硅烷、三乙氧基甲基硅烷、四丁氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、三甲氧基(1H、1H、2H、2H-十七氟癸基)硅烷、三乙氧基-1H、1H、2H、2H-十三氟-n-辛基硅烷、三甲氧基(1H、1H、2H、2H-九氟己基)硅烷、三甲氧基(3、3、3-三氟丙基)硅烷、1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷等。
其中,作为(2)成分,优选三甲氧基苯基硅烷、甲氧基二甲基(苯基)硅烷、二甲氧基二苯基硅烷、二甲氧基甲基苯基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲氧基(1H、1H、2H、2H-十七氟癸基)硅烷、三乙氧基-1H、1H、2H、2H-十三氟-n-辛基硅烷、三甲氧基(1H、1H、2H、2H-九氟己基)硅烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷。
进而,作为(2)成分,可以是十二烷基三甲氧基硅烷、三甲氧基苯基硅烷、1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、三甲氧基(1H、1H、2H、2H-九氟己基)硅烷。
(2)成分也可以是通过后述的方法改性的(2)成分的改性体。
在本说明书中,“对(2)成分进行改性”是指使2分子以上的(2)成分中的Si-O-R17键彼此缩合,形成Si-O-Si键。另外,“(2)成分的改性体”是指通过上述反应得到的含有Si-O-Si键的化合物(缩合物)。
作为(2)成分的改性体,例如优选上述作为(2)成分的式(X)中的至少一个OR17与其他式(X)中的OR17缩合而成的化合物。
[(3)成分]
(3)成分是溶剂。溶剂只要是能够使(1)成分分散的介质即可,没有特别限定,优选难以溶解(1)成分的溶剂。
在本说明书中,“溶剂”是指在1个大气压、25℃下呈液体状态的物质(其中,聚合性化合物和聚合物除外)。
在本说明书中,“分散”是指(1)在溶剂、聚合性化合物、聚合物等中浮游或悬浮的状态,也可以一部分沉降。
作为这样的溶剂,例如可以举出下述(a)~(k)等。
(a):酯
(b):酮
(c):醚
(d):醇
(e):二醇醚
(f):具有酰胺基的有机溶剂
(g):具有腈基的有机溶剂
(h):碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等具有碳酸酯基的有机溶剂
(i):二氯甲烷、氯仿等具有卤代烃基的有机溶剂
(j):正戊烷、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯、1-十八碳烯等具有烃基的有机溶剂
(k):二甲亚砜
作为上述(a)酯,可以列举例如甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯等。
作为上述(b)酮,可以列举例如γ-丁内酯、丙酮、二甲基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮等。
作为上述(c)醚,可以列举例如二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、4-甲基二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、茴香醚、苯乙醚等。
作为上述(d)醇,可以列举例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、甲氧基丙醇、二丙酮醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇等。
作为上述(e)二醇醚,可以列举例如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚等。
作为上述(f)具有酰胺基的有机溶剂,可以列举例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。
作为上述(g)具有腈基的有机溶剂,可列举出乙腈、异丁腈、丙腈、甲氧基乙腈等。
其中,作为溶剂,(a)酯、(b)酮、(c)醚、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)具有碳酸酯基的有机溶剂、(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)具有烃基的有机溶剂极性低,认为难以溶解(1)成分,因此优选,更优选(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)烃系有机溶剂。
[(4)成分]
(4)成分是聚合性化合物或聚合物。本实施方式的组合物中含有的聚合性化合物没有特别限定,可以是一种,也可以是两种。作为聚合性化合物,优选在制造本实施方式的组合物的温度下,(1)成分的溶解度低的聚合性化合物。
在本说明书中,“聚合性化合物”是指具有聚合性基团的单体的化合物。
例如,在室温、常压下制造本实施方式的组合物时,作为上述聚合性化合物,没有特别限制,例如可以举出苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈等公知的聚合性化合物。其中,作为聚合性化合物,优选作为丙烯酸系树脂的单体成分的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种。
本实施方式的组合物中含有的聚合物没有特别限定,可以是一种也可以是两种。作为聚合物,优选在制造本实施方式的组合物的温度下,(1)成分的溶解度低的聚合物。
例如,在室温、常压下制造本实施方式的组合物时,作为上述聚合物,没有特别限制,例如可以举出聚苯乙烯、丙烯酸系树脂、环氧树脂等公知的聚合物。其中,作为聚合物,优选丙烯酸系树脂。丙烯酸系树脂含有来源于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种的结构单元。
在本实施方式的组合物中,相对于(4)的聚合性化合物或聚合物中所含的全部结构单元,丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种、以及来源于它们的结构单元以摩尔%表示时,可以为10摩尔%以上,也可以为30摩尔%以上,也可以为50摩尔%以上,也可以为80摩尔%以上,也可以为100摩尔%。
所述聚合物的重均分子量优选为100~1200,000,更优选为1,000~800,000,进一步优选为5,000~150,000。
在本说明书中,“重均分子量”是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)法测定的聚苯乙烯换算值。
[(5)成分]
(5)成分是选自氨、胺和羧酸、以及它们的盐或离子中的至少1种化合物或离子。
作为(5)成分,可列举出氨、胺、羧酸、以及作为上述化合物可获得的形态,选自这些盐或离子中的至少1种化合物或离子。
即,(5)成分可以举出选自氨、胺、羧酸、氨的盐、胺的盐、羧酸的盐、氨的离子、胺的离子及羧酸的离子中的至少1种化合物或离子。
氨、胺和羧酸、以及它们的盐或离子,通常作为带帽配体发挥作用。
“带帽配体”是具有吸附于(1)成分的表面,使(1)成分稳定地分散于组合物中的作用的化合物。
作为氨或胺的离子或盐(铵盐等),可以举出后述的通式(A1)所示的铵阳离子和含有该铵阳离子的铵盐。
(5)成分可以是通式(A1)所示的铵阳离子或含有该铵阳离子的铵盐。
[化5]
Figure BDA0002326074570000301
通式(A1)中,R1~R3表示氢原子,R4表示氢原子或1价烃基。R4表示的烃基可以是饱和烃基(即,烷基或环烷基),也可以是不饱和烃基。
R4表示的烷基可以是直链状,也可以是支链状。
R4表示的烷基的碳原子数通常为1~20,优选为5~20,更优选为8~20。
由R4表示的环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数通常为3~30,优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数包括取代基的碳原子数。
R4的不饱和烃基可以是直链状,也可以是支链状。
R4的不饱和烃基的碳原子数通常为2~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R4优选为氢原子、烷基或不饱和烃基。作为不饱和烃基,优选烯基。R4优选为碳原子数8~20的烯基。
作为R4的烷基的具体例子,可以列举R6~R9中例示的烷基。
作为R4的环烷基的具体例子,可以列举R6~R9中例示的环烷基。
作为R4的烯基,可以例示R6~R9中例示的上述直链状或支链状的烷基中,任意一个碳原子间的单键(C-C)被双键(C=C)取代的烯基,双键的位置没有限定。
作为这样的烯基的优选的例子,可以列举例如乙烯基、丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基、2-壬烯基、2-十二烯基、9-十八烯基。
铵阳离子形成盐时,作为抗衡阴离子,没有特别限制,作为优选的例子,可以举出Br-、Cl-、I-、F-的卤化物离子、或羧酸根离子等。
作为具有通式(A1)所示的铵阳离子和抗衡阴离子的铵盐,作为优选的例子,可以举出正辛基铵盐、油基铵盐。
作为羧酸的离子或盐(羧酸盐等),可以举出后述的通式(A2)所示的羧酸根阴离子和含有该羧酸根阴离子的羧酸盐。
(5)成分可以是通式(A2)所示的羧酸根阴离子或含有该羧酸根阴离子的羧酸盐。
R5―CO2 -···(A2)
通式(A2)中,R5表示一价烃基。R5表示的烃基可以是饱和烃基(即,烷基、环烷基),也可以是不饱和烃基。
R5表示的烷基可以是直链状也可以是支链状。R5表示的烷基的碳原子数通常为1~20,优选为5~20,更优选为8~20。
由R5表示的环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数通常为3~30,优选为3~20,更优选为3~11。碳原子数也包括取代基的碳原子数。
R5表示的不饱和烃基可以是直链状,也可以是支链状。
R5表示的不饱和烃基的碳原子数通常为2~20,优选为5~20,更优选为8~20。
R5优选为烷基或不饱和烃基。作为不饱和烃基,优选烯基。
作为R5的烷基的具体例子,可以列举R6~R9中例示的烷基。
作为R5的环烷基的具体例子,可以列举R6~R9中例示的环烷基。
作为R5的烯基的具体例子,可以举出R1~R4中例示的烯基。
通式(A2)所示的羧酸根阴离子优选为油酸阴离子。
在羧酸根阴离子形成盐的情况下,作为抗衡阳离子,没有特别限制,作为优选的例子,可以举出碱金属阳离子、碱土类金属阳离子、铵阳离子等。
本实施方式的组合物可以含有铵盐等和羧酸盐等中的任一种,也可以含有两者。
[其他成分]
本实施方式的组合物除了(1)成分~(5)成分以外,还可以含有非离子性有机化合物、或(2)成分中所含的以外的具有硅的化合物等。
(非离子性有机化合物)
作为本实施方式的组合物中可以含有的非离子性有机化合物,可以举出具有巯基的有机化合物、卤代烃化合物等。
(具有巯基的有机化合物)
具有巯基的有机化合物用通式(A5-1)表示。
R18―SH···(A5-1)
通式(A5-1)中,R18表示烷基或环烷基。
R18为烷基时,可以为直链状也可以为支链状。烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为5~20,进一步优选为8~20。
当R18为环烷基时,环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~20,进一步优选为3~11。碳原子数包括取代基的碳原子数。
其中,R18优选为烷基。
作为R18的烷基的具体例子,可以举出R6~R9中例示的烷基。
作为R18的环烷基的具体例,可以举出R6~R9中例示的环烷基。
通式(A5-1)中,SH表示巯基。
通式(A5-1)所示的具有巯基的有机化合物的一部分或全部可以吸附在(1)成分的表面,也可以在组合物中分散。
作为通式(A5-1)所示的具有巯基的烷基有机化合物或环烷基有机化合物,优选1-十二烷硫醇、1-二十烷硫醇、1-十八烷硫醇、1-十五烷硫醇、1-十四烷硫醇、1-十六烷硫醇、1-癸烷硫醇、1-二十二烷硫醇,更优选1-十六烷硫醇、1-癸烷硫醇、1-二十二烷硫醇。
(卤代烃化合物)
卤代烃化合物由下述通式(A5-2)~(A5-4)表示。
[化6]
Figure BDA0002326074570000331
在式(A5-2)~(A5-4)中,C-W表示卤代烃基,C表示碳原子,并且R19-R21各自独立地表示氢原子或一价有机基团。作为有机基团,优选可具有取代基的烷基、或可具有取代基的环烷基等烃基。
在R19~R21为烷基的情况下,可以是直链状也可以是支链状,作为取代基,可以具有烷氧基甲硅烷基,也可以具有卤代基。烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为5~20,进一步优选为8~20。所述碳原子数包括取代基的碳原子数。
当R19~R21为环烷基时,环烷基可以具有烷氧基甲硅烷基作为取代基,可以具有卤代基作为取代基,也可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~20,进一步优选为3~11。所述碳原子数包括取代基的碳原子数。
上述烷基和环烷基优选不具有取代基。
其中,R19~R21优选为氢原子或烷基,更优选R19~R21中的至少一个为上述烷基,进一步优选在通式(A5-2)中,R19~R21中的1个为碳原子数1~20的烷基,R19~R21中的2个为氢原子。
作为R19~R21的烷基的具体例子,可以举出R6~R9中例示的烷基。
作为R19~R21的环烷基的具体例,可以举出R6~R9中例示的环烷基。
通式(A5-2)~(A5-4)中,W表示卤素的元素。作为W表示的卤素的元素,例如可以举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,优选溴原子。
通式(A5-2)~(A5-4)表示的卤代烃化合物的一部分或全部可以吸附在(1)成分的表面,也可以分散在组合物中。
通式(A5-2)~(A5-4)表示的具有卤代烷基的有机化合物可以列举出氟代烷基、氯代烷基、溴代烷基、碘代烷基等。
其中,作为通式(A5-2)~(A5-4)表示的具有卤代烷基的有机化合物,优选1-溴十八烷、1-溴十五烷、1-溴十四烷、1-溴十一烷、1-溴十六烷、1-氯十六烷、1-氯十八烷、1-环戊烷、1-氯十四烷、1-氟十八烷、1-氟十五烷、1-氟十四烷、1-氟十一烷、1-氟十六烷、1-碘十八烷、1-碘十五烷、1-碘十四烷、1-碘十一烷、1-碘十六烷。
进而,作为通式(A5-2)~(A5-4)所示的具有卤代烷基的有机化合物,更优选1-溴十六烷、1-氟十六烷、1-碘十六烷、1-氯十六烷。
(((2)成分中所含的除了上述以外的具有硅的化合物)
作为本实施方式的组合物中所含的(2)成分中所含的除上述以外的具有硅的化合物,可以列举出具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物、选自硅氮烷及其改性体的1种以上的化合物等。
(具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物)
本实施方式的组合物可以包含具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物。
具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物可以是由下式(A5-5)表示的具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物。
下述通式(A5-5)表示的有机化合物具有氨基和烷氧基甲硅烷基。
[化7]
Figure BDA0002326074570000341
通式(A5-5)中,A为2价的烃基,O为氧原子,N为氮原子,Si为硅原子,R22~R23分别独立地表示氢原子、烷基或环烷基,R24表示烷基或环烷基,R25~R26表示氢原子、烷基、烷氧基或环烷基。
R22~R26为烷基时,可以为直链状也可以为支链状。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为5~20,进一步优选为8~20。
R22~R26为环烷基时,环烷基可以具有烷基作为取代基。环烷基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~20,进一步优选为3~11。
碳原子数包括取代基的碳原子数。
作为R22~R26的烷基的具体例,可以举出R6~R9中例示的烷基。
作为R22~R26的环烷基的具体例,可以举出R6~R9中例示的环烷基。
作为R25~R26的烷氧基,可以例示R6~R9所例示的上述直链状或支链状烷基与氧原子键合的1价的基团。
R25~R26为烷氧基时,可以举出甲氧基、乙氧基、丁氧基等,优选为甲氧基。
A表示的2价烃基只要是从烃化合物中除去2个氢原子的基团即可,上述烃化合物可以是脂肪族烃,也可以是芳香族烃,也可以是饱和脂肪族烃。A为亚烷基时,可以为直链状也可以为支链状。亚烷基的碳原子数优选为1~100,更优选为1~20,进一步优选为1~5。
通式(A5-5)所示的具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物的一部分或全部可以吸附在(1)成分的表面,也可以分散在组合物中。
作为通式(A5-5)所示的具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物,优选三甲氧基[3-(甲基氨基)丙基]硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷,更优选3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物,优选在上述通式(A5-5)所示的有机化合物中,R22和R23为氢原子,R24为上述烷基,R25和R26为烷氧基的化合物。
(选自硅氮烷及其改性体的1种以上的化合物)
硅氮烷是具有Si-N-Si键的化合物。
硅氮烷可以是直链状、支链状或环状中的任一种。另外,硅氮烷可以是低分子,也可以是高分子(以下有时称为聚硅氮烷)。
在本说明书中,“低分子硅氮烷”是指数均分子量小于600的硅氮烷,“高分子硅氮烷(聚硅氮烷)”是指数均分子量为600以上2000以下的硅氮烷。
在本说明书中,“数均分子量”是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)法测定的聚苯乙烯换算值。
例如,优选下述通式(B1)或(B2)所示的低分子硅氮烷、及具有通式(B3)所示的结构单元或(B4)所示的基团的聚硅氮烷。
硅氮烷也可以用后述的方法进行二氧化硅改性而改性后使用。
选自由硅氮烷及其改性体组成的组中的1种以上的化合物的至少一部分可以吸附在组合物中所含的(1)成分上,也可以分散在组合物中。
[化8]
Figure BDA0002326074570000361
(通式(B1)中,R14和R15各自独立地表示氢原子、碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为1以上20以下的烯基、碳原子数为3以上20以下的环烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、或碳原子数为1以上20以下的烷基甲硅烷基。多个R15可以相同,也可以不同。)
作为通式(B1)所示的低分子硅氮烷,可列举出1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、1,3-二苯基四甲基二硅氮烷和1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷。
[化9]
Figure BDA0002326074570000362
(通式(B2)中,R14和R15与上述相同。
多个R14可以相同,也可以不同。
多个R15可以相同,也可以不同。
n表示1或2。)
作为通式(B2)所示的低分子硅氮烷,可列举出八甲基环四硅氮烷、2,2,4,4,6,6-六甲基环三硅氮烷和2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷。
作为低分子硅氮烷,优选八甲基环四硅氮烷和1,3-二苯基四甲基二硅氮烷,更优选八甲基环四硅氮烷。
聚硅氮烷没有特别限制,例如可以举出具有下述通式(B3)所示的结构单元的高分子化合物。聚硅氮烷中所含的通式(B3)所示的结构单元可以是1种,也可以是多种。
[化10]
Figure BDA0002326074570000371
(通式(B3)中,R14和R15与上述相同。
多个R14可以相同,也可以不同。
多个R15可以相同,也可以不同。
m表示2以上、10000以下的整数。)
聚硅氮烷可以在分子内的一部分具有环结构,例如可以具有通式(B4)所示的基团。
[化11]
Figure BDA0002326074570000372
(通式(B4)中,n与上述相同。)
具有由通式(B3)表示的结构单元的聚硅氮烷可以是例如其中R14和R15全部是氢原子的全氢聚硅氮烷。
另外,具有通式(B3)所示的结构单元的聚硅氮烷,例如可以是至少1个R15为氢原子以外的基团的有机聚硅氮烷。根据用途,可以适当选择全氢聚硅氮烷和有机聚硅氮烷,也可以混合使用。
一般的聚硅氮烷推定为例如存在直链结构和6元环或8元环等环结构的结构。其分子量以数均分子量(Mn)计为约600~2000左右(聚苯乙烯换算),根据分子量可以是液体或固体的物质。
上述聚硅氮烷可以使用市售品,作为市售品,可以列举出NN120-10、NN120-20、NAX120-20、NN110、NAX120、NAX110、NL120A、NL110A、NL150A、NP110、NP140(AZ ElectronicMaterials株式会社制)以及AZNN-120-20、Durazane(注册商标)1500Slow Cure、Durazane(注册商标)1500Rapid Cure、以及Durazane(注册商标)1800(MerkerFormMaterials株式会社制)等。
具有通式(B3)表示的结构单元的聚硅氮烷优选为AZNN-120-20、Durazane(注册商标)1500SlowCure、Durazane(注册商标)1500RapidCure,更优选为Durazane(注册商标)1500SlowCure。
本实施方式的组合物中所含的硅氮烷也可以是通过后述的方法改性的硅氮烷的改性体。
在本说明书中,“对硅氮烷进行改性”是指用O取代硅氮烷中所含的至少一部分Si-N-Si键中的N,形成Si-O-Si键。另外,“硅氮烷的改性体”是指含有Si-O-Si键的化合物。
作为硅氮烷的改性体,例如优选具有上述通式(B1)或(B2)中所含的至少1个N被O取代的低分子化合物、以及通式(B3)所示的结构单元中所含的至少1个N被O取代的结构单元、或通式(B4)所示的基团中所含的至少1个N被O取代的基团的高分子化合物。
被取代的O的数量相对于通式(B2)中所含的N的总量的比例优选为0.1~99%,更优选为10~95%,进一步优选为30~90%。
相对于通式(B3)中所含的N的总量,被取代的O的数量的比例优选为0.1~99%,更优选为10~95%,进一步优选为30~90%。
被取代的O的数量相对于通式(B4)中所含的N的总量的比例优选为0.1~99%,更优选为10~95%,进一步优选为30~90%。
硅氮烷的改性体可以是一种,也可以是两种以上的混合物。
硅氮烷及其改性体中所含的Si原子数、N原子数、O原子数为核磁共振光谱法(以下也称为NMR。)、X射线光电子能谱法(以下也称为XPS。)或使用透射型电子显微镜(TEM)的能量色散X射线分析法(以下也称为EDX。)等来计算。
作为特别优选的方法,可以通过XPS测定组合物中的Si原子数、N原子数、O原子数来算出。
通过上述方法测定的硅氮烷及其改性体中所含的O原子数相对于N原子数的比例优选为0.1~99%,更优选为10~95%,进一步优选为30~90%。
[各成分的配合比]
在本实施方式的组合物中,(1)成分和(2)成分的配合比只要是能够发挥(2)成分对水蒸气的耐久性提高的作用的程度即可,可以根据(1)成分和(2)成分的种类等适当确定。
在本实施方式的组合物中,在(1)成分为含有钙钛矿化合物的半导体微粒的情况下,钙钛矿化合物的B成分的金属离子与(2)成分的化合物的Si元素的摩尔比[Si/B]为0.001以上、2000以下也可,也可以是0.01以上500以下。
(1)成分与(2)成分的配合比的范围在上述范围内的组合物,从能够特别良好地发挥(2)成分对水蒸气的耐久性提高的作用的观点出发而优选。
在本实施方式的组合物中,在(1)成分是含有钙钛矿化合物的半导体微粒的情况下,上述非离子性有机化合物或(2)成分中所含的以外的具有硅的化合物相对于钙钛矿化合物的B成分的金属离子的摩尔比可以为0.01以上1000以下,也可以为1以上200以下。
(1)成分与上述非离子性有机化合物、或(2)成分中所含的以外的具有硅的化合物的配合比的范围在上述范围内的组合物,从能够特别良好地发挥(2)成分对水蒸气的耐久性提高的作用的观点出发而优选。
在本实施方式的组合物中,(1)成分与(3)成分和/或(4)成分的配合比只要是能够良好地发挥(1)成分的发光作用的程度即可,可以根据(1)成分~(4)成分的种类等适当确定。
本实施方式的组合物(1)中,(1)成分的质量相对于(3)成分和(4)成分的任一方或双方的质量的比例为0.00001以上10以下即可,0.0001以上2以下也可,也可以为0.0005以上1以下。
(1)成分与(3)成分和/或(4)成分的配合比的范围在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
在本实施方式的组合物中,(1)成分和(4’)成分的配合比只要是能够良好地发挥(1)成分的发光作用的程度即可,可以根据(1)成分、(2)成分、(4’)成分的种类等适当确定。
本实施方式的组合物(2)中,(1)成分的质量相对于(4’)成分的质量的比例为0.00001以上10以下也可,0.0001以上2以下也可,也可以为0.0005以上1以下。
(1)成分与(4’)成分的配合比所涉及的范围在上述范围内的组合物,从难以发生(1)成分的凝聚、发光性也良好地发挥的观点出发是优选的。
本发明的一个方面是一种包含上述(1)成分、上述(2)成分和上述成分(4’)的组合物(3),所述(1)成分是由CsPbBr3表示的钙钛矿化合物,所述(2)成分是三甲氧基苯基硅烷或十二烷基三甲氧基硅烷,其中钙钛矿化合物的B成分的金属离子与(2)成分的化合物的Si元素比[Si/B]为5~150。
本发明的另一个方面是一种组合物(4),其中,所述组合物(3)还含有具有所述通式(A5-5)所示的氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物,钙钛矿化合物的B成分的金属离子与所述通式(A5-5)所示的具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物的Si元素的摩尔比[Si/B]为1~20。
本发明的又一个方面是一种组合物(5),其包含上述(1)成分、上述(2)成分、上述(4’)成分和上述通式(A5-5)所示的具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物,上述(1)成分是CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)所示的钙钛矿化合物,上述(2)成分是三甲氧基苯基硅烷或1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷,钙钛矿化合物的B成分的金属离子与(2)成分的化合物的Si元素的摩尔比[Si/B]为2~150,钙钛矿化合物的B成分的金属离子与上述通式(A5-5)所示的具有氨基、烷氧基和硅原子的有机化合物的Si元素的摩尔比[Si/B]为5~60。
本发明的又一个方面是在所述组合物(5)中,所述(2)成分为改性体的组合物(6)。
本发明的又一个方面是一种组合物(7),其包含上述(1)成分、上述(2)成分和上述(3)成分,所述(1)成分是由CsPbBr(3-y)Iy(0<y<3)表示的钙钛矿化合物,所述(2)成分是三甲氧基苯基硅烷或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷,其中钙钛矿化合物的B成分的金属离子与(2)成分的化合物的Si元素的摩尔比[Si/B]为1~50。
<组合物的制造方法>
以下,关于本发明中的组合物的制造方法,示出实施方式进行说明。根据本实施方式的组合物的制造方法,可以制造本发明的实施方式的组合物。需要说明的是,本发明的组合物并不限定于通过以下的实施方式的组合物的制造方法制造的组合物。
<(1)成分的制造方法>
以下,对(1)成分的制造方法进行说明。
对于(1-1)成分的制造方法和(1-2)成分的制造方法,通过实施方式进行说明。(1)成分并不限定于通过以下的制造方法制造的物质。
[(1-1)成分的制造方法]
(1-1)成分可以使用市售品,也可以通过公知的制造方法制造。
作为公知的制造方法,可以列举对混合了构成半导体微粒的元素的单体或其化合物与脂溶性溶剂的混合液进行加热的方法。
作为构成半导体微粒的元素的单体或其化合物的例子,没有特别限制,可以举出金属、氧化物、醋酸盐、有机金属化合物、卤化物、硝酸盐等。
作为脂溶性溶剂,例如可以举出具有碳原子数4~20的烃基的含氮化合物、具有碳原子数4~20的烃基的含氧化合物等。
作为碳原子数为4~20的烃基,可以举出正丁基、异丁基、正戊基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等饱和脂肪族烃基,油基等不饱和脂肪族烃基,环戊基、环己基等脂环式烃基,苯基、苄基、萘基、萘基甲基等芳香族烃基等。其中,作为碳原子数4~20的烃基,优选饱和脂肪族烃基或不饱和脂肪族烃基。
作为含氮化合物,可以列举胺类或酰胺类。
作为含氧化合物,可以举出脂肪酸类等。
在这样的脂溶性溶剂中,优选具有碳原子数为4~20的烃基的含氮化合物,例如优选正丁胺、异丁胺、正戊胺、正己胺、辛胺、癸胺、十二胺、十六胺、十八胺等烷基胺或油胺等链烯胺。
这样的脂溶性溶剂可以结合于(1)成分的表面。脂溶性溶剂与(1)成分的表面结合的方式可以列举例如共价键、离子键、配位键、氢键、范德瓦尔斯键等化学键。
混合液的加热温度可以根据使用的单体或化合物的种类适当设定,例如优选在130~300℃的范围内设定,更优选在240~300℃的范围内设定。加热温度为上述下限值以上时,晶体结构容易单一化,因此优选。另外,加热时间也可以根据使用的单体或化合物的种类、加热温度适当设定,但通常优选在几秒钟~几小时的范围内设定,更优选在1~60分钟的范围内设定。
在本发明的(1)成分的制法中,可以将加热后的混合液冷却后,分离成上清液和沉淀物,将上述分离的(1)成分(沉淀物)加入到有机溶剂(例如氯仿、甲苯、己烷、正丁醇等)中,制成含有(1)成分的溶液。或者,也可以将加热后的混合液冷却后,分离成上清液和沉淀物,向上述分离的上清液中添加纳米粒子不溶或难溶的溶剂(例如甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等),生成沉淀物,收集上述沉淀物,放入上述有机溶剂中,制成含有(1)成分的溶液。
[(1-2)成分的制造方法]
钙钛矿化合物可参考已知文献(NanoLett.2015、15、3692-3696、ACSNano、2015、9、4533-4542),通过以下所述的第1实施方式或第2实施方式的方法来制造。
(钙钛矿化合物的制造方法的第1实施方式)
例如,作为本发明的钙钛矿化合物的制造方法,可以举出包含得到溶液的工序(以下称为“步骤S1”)和进行混合的工序(以下称为“步骤S2”)的制造方法。在步骤S1中,将B成分、X成分和A成分溶解于溶剂(1)中。
在步骤S2中,将钙钛矿化合物的溶解度比上述溶剂(1)低的溶剂和在步骤S1中得到的溶液混合。
通过将钙钛矿化合物的溶解度比上述溶剂(1)低的溶剂与在步骤S1中得到的溶液混合,析出钙钛矿化合物。
更具体而言,在步骤S1中,将含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物溶解于溶剂(1)中。
以下,对包括步骤S1和步骤S2的制造方法进行说明。
另外,溶解度是指进行混合工序的温度下的溶解度。
从能够稳定地分散钙钛矿化合物的观点出发,上述制造方法优选包括添加带帽配体的工序。优选在步骤S2之前添加带帽配体。在步骤S2之前添加带帽配体的情况下,可以在步骤S1中得到的溶液中添加带帽配体,也可以预先添加到步骤S2中使用的溶剂中。另外,在步骤S2之前添加带帽配体的情况下,可以添加到步骤S1中得到的溶液和步骤S2中使用的溶剂两者中。
上述制造方法优选在上述混合工序之后,包括通过离心分离、过滤等方法除去粗大粒子的工序。通过上述除去工序除去的粗大粒子的尺寸优选为10μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为500nm以上。
步骤S2可以采用(I)将步骤S1中得到的溶液滴加到步骤S2中使用的溶剂中的方法,也可以采用(II)将步骤S2中使用的溶剂滴加到步骤S1中得到的溶液中的方法。从提高(1-2)成分的分散性的观点出发,步骤S2优选采用(I)的方法。
从提高(1-2)成分的分散性的观点出发,优选在滴加时进行搅拌。
在混合溶液和钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度低于得到溶液的工序中使用的溶剂的溶剂的工序中,对温度没有特别限制,但从确保(1-2)成分的析出容易度的观点出发,优选为-20℃~40℃的范围,更优选为-5℃~30℃的范围。
作为在上述制造方法中使用的钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度不同的2种溶剂,只要具有本发明的效果,就没有特别限定,例如可以举出选自下述(a)~(k)中的2种溶剂。作为下述(a)~(k),与上述相同。
(a):酯
(b):酮
(c):醚
(d):醇
(e):二醇醚
(f):具有酰胺基的有机溶剂
(g):具有腈基的有机溶剂
(h):具有碳酸酯基的有机溶剂
(i):具有卤代烃基的有机溶剂
(j):具有烃基的有机溶剂
(k):二甲亚砜
作为上述制造方法中所含的、在得到溶液的工序中使用的溶剂,优选钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度高的溶剂,例如,在室温(10~30℃)下进行上述工序时,可以举出(d)醇、(e)二醇醚、(f)具有酰胺基的有机溶剂、(k)二甲亚砜。
作为上述制造方法中所含的混合工序中使用的溶剂,优选钙钛矿化合物在溶剂中的溶解度低的溶剂,例如,在室温(10~30℃)下进行上述工序时,可以列举(a)酯、(b)酮、(c)醚、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)具有碳酸酯基的有机溶剂、(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)具有烃基的有机溶剂。
在溶解度不同的2种溶剂中,溶解度的差优选为(100μg/100g溶剂)~(90g/100g溶剂),更优选为(1mg/100g溶剂)~(90g/100g溶剂)。从使溶解度的差为(100μg/100g溶剂)~(90g/100g溶剂)的观点出发,例如在室温(10~30℃)下进行混合的工序时,在得到溶液的工序中使用的溶剂优选为(f)具有酰胺基的有机溶剂或(k)二甲亚砜,在混合工序中使用的溶剂优选为(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)具有烃基的有机溶剂。
从得到的含有钙钛矿化合物的分散液中取出钙钛矿化合物时,通过进行固液分离,可以仅回收钙钛矿化合物。
上述固液分离方法可以举出过滤等方法、利用溶剂蒸发的方法等。
(钙钛矿化合物的制造方法的第2实施方式)
钙钛矿化合物的制造方法也可以是包括将B成分、X成分及A成分添加到高温的溶剂中使其溶解而得到溶液的工序、和将得到的溶液冷却的工序的制造方法。
更具体地说,可以举出包括如下工序的制造方法:将含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物添加到高温溶剂中使其溶解而得到溶液的工序;和将得到的溶液冷却的工序。
在上述制造方法中,通过由温度差引起的溶解度的差使本发明的钙钛矿化合物析出,可以制造本发明的钙钛矿化合物。
从能够稳定地分散钙钛矿化合物的观点出发,上述制造方法优选包括添加带帽配体的工序。
上述制造方法优选在冷却工序之后,包括通过离心分离、过滤等方法除去粗大粒子的工序。通过上述除去工序除去的粗大粒子的尺寸优选为10μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为500nm以上。
在此,所谓高温的溶剂,只要是含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物能溶解的温度的溶剂即可,例如,优选为60℃~600℃的溶剂,更优选为80℃~400℃的溶剂。
作为冷却的温度,优选-20℃~50℃,更优选-10℃~30℃。
作为冷却速度,优选为0.1~1500℃/分,更优选为10~150℃/分。
作为上述制造方法中使用的溶剂,只要是能够溶解含有B成分和X成分的化合物和含有A成分或A成分和X成分的化合物的溶剂即可,没有特别限定,例如可以举出(a)醚、(d)醇、(e)二醇醚、(f)具有酰胺基的有机溶剂、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)具有碳酸酯基的有机溶剂、(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)具有烃基的有机溶剂、(k)二甲亚砜。
作为从得到的含有钙钛矿化合物的分散液中取出钙钛矿化合物的方法,可以举出通过进行固液分离而仅回收钙钛矿化合物的方法。
上述固液分离方法可以举出过滤等方法、利用溶剂蒸发的方法等。
[(2)成分或硅氮烷的改性方法]
作为对(2)成分或硅氮烷进行改性的方法,可以列举出利用准分子灯等照射真空紫外线进行改性的方法、用水等进行加湿处理的方法等公知的改性方法。其中,从形成更牢固的保护层的观点出发,优选利用加湿处理的改性处理。
照射紫外线的方法中使用的紫外线的波长通常为10~400nm,优选为10~350nm,更优选为100~180nm。作为产生紫外线的光源,例如可以举出金属卤化物灯、高压水银灯、低压水银灯、氙弧灯、碳弧灯、准分子灯、UV激光等。
加湿处理的方法只要是使水蒸气与(2)成分或硅氮烷反应的方法即可。
在通过加湿处理对组合物中的(2)成分或硅氮烷进行改性的情况下,例如可以在后述的温度和湿度条件下将组合物静置或搅拌一定时间。
从提高组合物中所含的(2)成分或硅氮烷的分散性的观点出发,优选进行搅拌。
加湿处理中的温度只要是充分进行改性的温度即可,例如优选为5~150℃,更优选为10~100℃,进一步优选为15~80℃。
加湿处理中的湿度,只要是向组合物中的(2)成分或具有硅氮烷的化合物中充分供给水分的湿度即可,例如为30%~100%,优选为40%~95%,更优选为60%~90%。
在本说明书中,“湿度”是指进行加湿处理的温度下的相对湿度。
加湿处理所需的时间只要是充分进行改性的时间即可,例如为10分钟以上1周以下,优选为1小时以上5天以下,更优选为12小时以上3天以下。
[含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法]
例如,作为含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法,可以是下述制造方法(a1),也可以是下述制造方法(a2)。
制造方法(a1):包括将(1)成分和(3)成分混合的步骤和将(1)成分和(3)成分的混合物与(2)成分混合的步骤。
制造方法(a2):包括将(1)成分和(2)成分混合的步骤和将(1)成分和(2)成分的混合物与(3)成分混合的步骤。
上述制造方法(a1)优选将(1)成分分散到(3)成分中。上述制造方法(a1)可以是例如包含使(1)成分分散在(3)成分中而得到分散液的工序,和将上述分散液与(2)成分混合的工序的组合物的制造方法。
在本实施方式中,在制造含有“式(X)所示的化合物的改性体”作为(2)成分的组合物的情况下,可以采用下述制造方法(a3)或制造方法(a4)。
在以下的说明中,在(2)成分中,有时特别仅将“式(X)所示的化合物”称为“(2’)成分”。通过改性(2’)成分,由此可以得到上述改性体。
制造方法(a3):包括将(1)成分和(3)成分混合的步骤、将(1)成分和(3)成分的混合物与(2’)成分混合的步骤,和将(1)成分、(2’)成分和(3)成分的混合物中所含的(2’)成分改性的步骤。
制造方法(a4):包括将(1)成分和(2’)成分混合的步骤、将(1)成分和(2’)成分的混合物与(3)成分混合的步骤、和将(1)成分、(2’)成分和(3)成分的混合物中所含的(2’)成分改性的步骤。
在上述制造方法中所含的混合工序中,从提高分散性的观点出发,优选进行搅拌。
在上述制造方法中所含的混合工序中,对温度没有特别限制,从均匀混合的观点出发,优选为0~100℃的范围,更优选为10~80℃的范围。
在上述制造方法所包含的改性工序中,改性的方法可以使用上述方法。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,组合物的制造方法优选为(a1)或(a3)。
(1)成分为钙钛矿化合物时,(2)成分和(3)成分可以在上述(1)成分的制造方法中所含的任一工序中混合,例如:
作为含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法,可以是下述制造方法(a5),也可以是下述制造方法(a6)。
制造方法(a5):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物和(2)成分溶解于(3)成分中,得到溶液的工序;和将(1)成分的溶解度比上述(3)成分低的溶剂和上述溶液混合的工序。
制造方法(a6):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物和(2)成分添加到高温的(3)成分中使其溶解,得到溶液的工序;和将所得的溶液冷却的工序。
在本实施方式中,作为含有(2)成分的改性体的组合物的制造方法,可以是下述制造方法(a7),也可以是下述制造方法(a8)。
制造方法(a7):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2’)成分溶解于(3)成分中,得到溶液的工序;和与(1)成分的溶解度比上述(3)成分低的溶剂混合的工序;将(1)成分、(2’)成分和(3)成分的混合物中所含的(2’)成分改性的工序。
制造方法(a8):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2’)成分添加到高温的(3)成分中使其溶解,得到溶液的工序;和将得到的溶液冷却的工序;和将(1)成分、(2’)成分和(3)成分的混合物中所含的(2’)成分改性的工序。
这些制造方法中所含的各工序的条件与上述钙钛矿化合物的制造方法的第1实施方式及第2实施方式中记载的条件相同。
[含有(1)成分、(2)成分、(3)成分和(5)成分的组合物的制造方法]
例如,含有(1)成分、(2)成分、(3)成分和(5)成分的组合物的制造方法,除了在上述含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法中所含的任意工序中混合(5)成分以外,可以采用与含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物的制造方法相同的方法。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,(5)成分优选在上述(1)成分的制造方法中所含的任一工序中混合。例如,优选通过下述制造方法(b1)、制造方法(b2)、制造方法(b3)或制造方法(b4)进行制造。
制造方法(b1):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2)成分和(5)成分溶解于(3)成分中,得到溶液的工序;
将(1)成分的溶解度比所述(3)成分低的溶剂与上述溶液混合的工序。
制造方法(b2):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2)成分和(5)成分添加到高温的(3)成分中使其溶解而得到溶液的工序和将得到的溶液冷却的工序。
制造方法(b3):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2’)成分和(5)成分溶解于(3)成分中,得到溶液的工序;将(1)成分的溶解度比上述(3)成分低的溶剂和上述溶液混合的工序;将(1)成分、(2’)成分和(3)成分的混合物中所含的(2’)成分改性的工序。
制造方法(b4):包括将含有B成分和X成分的化合物、含有A成分或A成分和X成分的化合物、(2’)成分和(5)成分添加到高温的(3)成分中使其溶解而得到溶液的工序、将得到的溶液冷却的工序、将(1)成分、(2’)成分和(3)成分的混合物中所含的(2’)成分改性的工序。
[含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法]
作为含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法,可以举出将(1)成分、(2)成分和(4)成分混合的方法。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,优选一边搅拌一边进行(1)成分、(2)成分和(4)成分的混合工序。
在混合(1)成分、(2)成分和(4)成分的工序中,对温度没有特别限制,从均匀混合的观点出发,优选为0~100℃的范围,更优选为10~80℃的范围。
作为含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法,例如可以举出下述制造方法(c1)、制造方法(c2)、制造方法(c3)。
制造方法(c1):包括在(4)成分中分散(1)成分而得到分散体的工序、和将得到的分散体与(2)混合的工序。
制造方法(c2):包括将(2)成分分散在成分(4)中以获得分散体的步骤、和将所获得的分散体与(1)成分混合的工序。
制造方法(c3):包括在(4)成分中分散(1)成分和(2)成分的混合物的工序。
在制造方法(c1)~(c3)的制造方法中,从提高(1)成分的分散性的观点出发,优选制造方法(c1)。通过上述方法,可以将本发明的组合物作为(1)成分分散于(4)成分的分散体与(2)成分的混合物而得到。
在得到制造方法(c1)~(c3)的制造方法中所含的各分散体的工序中,可以将(4)成分滴加到(1)成分和/或(2)成分中,也可以将(1)成分和/或(2)成分滴加到(4)成分中。
从提高分散性的观点出发,优选将(1)成分和/或(2)成分滴加到(4)成分中。
在制造方法(c1)~(c3)的制造方法中所包含的各混合工序中,可以将(1)成分或(2)成分滴加到分散体中,也可以将分散体滴加到(1)成分或(2)成分中。
从提高分散性的观点出发,优选将(1)成分或(2)成分滴加到分散体中。
作为(4)成分,在采用聚合物的情况下,聚合物可以是溶解于溶剂中的聚合物。
溶解有上述聚合物的溶剂只要是能够溶解聚合物(树脂)的溶剂即可,没有特别限定,优选难以溶解上述(1)成分的溶剂。
作为溶解上述聚合物的溶剂,例如可以举出(a)酯、(b)酮、(c)醚、(d)醇、(e)二醇醚、(f)具有酰胺基的有机溶剂、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)具有碳酸酯基的有机溶剂、(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)具有烃基的有机溶剂、(k)二甲基亚砜。
其中,(a)酯、(b)酮、(c)醚、(g)具有腈基的有机溶剂、(h)碳酸酯类有机溶剂、(i)具有卤代烃基的有机溶剂、(j)具有烃基的有机溶剂极性低,认为难以溶解本发明的钙钛矿化合物,因此优选,更优选(i)具有卤代烃基的有机溶剂;(j)具有烃基的有机溶剂。
另外,含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法可以是下述制造方法(c4)或制造方法(c5)。
制造方法(c4):一种组合物的制造方法,其包括以下步骤:将(1)成分分散在(3)成分中以获得分散液;将分散液与成分(4)混合以获得混合液;以及将混合液与(2)成分混合。
制造方法(c5):一种组合物的制造方法,其包括以下步骤:将(1)成分分散在(3)成分中以获得分散液;将分散液与(2’)成分混合以获得混合液;对混合液中所含的(2’)成分进行改性;以及将混合液与成分(4)混合。
[含有(1)成分、(2)成分、(4)成分和(5)成分的组合物的制造方法]
含有(1)成分、(2)成分、(4)成分和(5)成分的组合物的制造方法,除了添加(5)成分以外,可以采用与已说明的含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法相同的方法。
(5)成分可以在上述(1)成分的制造方法中所含的任一工序中添加,也可以在含有上述(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法中所含的任一工序中添加。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,(5)成分优选在(1)成分的制造方法中所含的任一工序中添加。
在含有(1)成分、(2)成分、(4)成分和(5)成分的组合物的制造方法中,可以使用(3)成分溶剂,由此,例如,作为至少一部分被(5)成分包覆的(1)成分分散于(3)成分的分散体、(2)成分分散于(3)成分的分散体、与(4)成分的混合物、或者至少一部分被(5)成分包覆的(1)成分和(2)成分分散于(3)成分的分散体、与(4)成分的混合物,可以得到本实施方式的组合物。
[含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法]
作为含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分、且(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法,例如可以举出下述的制造方法(Y)。
制造方法(Y):包括将(1)成分、(2)成分和聚合性化合物混合的工序、和使聚合性化合物聚合的工序的制造方法,或者包含将(1)成分、(2)成分和溶解于溶剂的聚合物混合的工序、和除去溶剂的工序的制造方法。
在上述制造方法中所含的混合工序中,可以使用与已经说明的含有(1)成分、(2)成分和(4)成分的组合物的制造方法同样的混合方法。
上述制造方法例如可以举出下述制造方法(d1)~(d6)。
制造方法(d1):包括将(1)成分分散在聚合性化合物中以获得分散体的工序;将所获得的分散体与(2)成分混合的工序;和使聚合性化合物聚合的工序。
制造方法(d2):包括将(1)成分分散在溶解于溶剂中的聚合物中,以获得分散体的工序;将所获得的分散体与(2)成分混合的工序;和除去溶剂的工序。
制造方法(d3):包括使(2)成分分散于聚合性化合物中,得到分散体的工序;将得到的分散体和(1)成分混合的工序;和使聚合性化合物聚合的工序。
制造方法(d4):包括将(2)成分分散在溶解于溶剂中的聚合物中,以获得分散体的工序;将所获得的分散体与(1)成分混合的工序;和除去溶剂的工序。
制造方法(d5):包括在聚合性化合物中分散(1)成分和(2)成分的混合物的工序、和使聚合性化合物聚合的工序。
制造方法(d6):包括在溶解于溶剂中的聚合物中分散(1)成分和(2)成分的混合物的工序和除去溶剂的工序。
上述制造方法中所含的除去溶剂的工序可以是在室温下静置,使其自然干燥的工序,也可以是通过使用真空干燥机的减压干燥或加热使溶剂蒸发的工序。
例如,通过在0~300℃下干燥1分钟~7天,可以除去溶剂。
上述制造方法中所含的使聚合性化合物聚合的工序可以通过适当使用自由基聚合等公知的聚合反应来进行。
例如,在自由基聚合的情况下,通过在(1)成分、(2)成分和聚合性化合物的混合物中添加自由基聚合引发剂,产生自由基,可以进行聚合反应。
自由基聚合引发剂只要具有本发明的效果,就没有特别限定,可以举出光自由基聚合引发剂。
作为上述光自由基聚合引发剂,可以列举出例如双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯氧化膦(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)等。
[含有(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分,相对于组合物的总质量,(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法]
含有(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分,(1)成分、(2)成分、(4’)成分和(5)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法,例如,除了在含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法中所含的任一工序中添加(5)成分以外,可以采用与已经说明的含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法相同的方法。
(5)成分可以在上述(1)成分的制造方法中所包含的任一工序中添加。另外,(5)成分也可以在将上述(1)成分、(2)成分和聚合性化合物混合的工序中添加。进而,(5)成分也可以在将上述(1)成分、(2)成分和溶解于溶剂的聚合物混合的工序中添加。
从提高(1)成分的分散性的观点出发,(5)成分优选在(1)成分的制造方法中所含的任一工序中添加。
[钙钛矿化合物的测定]
本实施方式的组合物中含有的(1)成分的量使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS(例如PerkinElmer公司制、ELANDRCII)和离子色谱仪(例如ThermoFischerScientific公司制、Integrion)测定。
将(1)成分溶解在N,N-二甲基甲酰胺等良溶剂中,得到样品溶液,将该样品溶液用于测定。
[发光光谱的测定]
使用绝对PL量子产率测定装置(例如,HamamatsuPhotonics株式会社制,“C9920-02”),在激发光450nm、室温、大气下的条件下测定含有(1)成分的组合物的发光光谱。
在含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物中,将组合物中所含的(1)成分的浓度调整为1500ppm(μg/g),测定发光光谱。
[量子产率的测定]
含有(1)成分的组合物的量子产率使用绝对PL量子产率测定装置(例如,HamamatsuPhotonics制,商品名C9920-02),在激发光450nm、室温、大气下测定。
在含有(1)成分、(2)成分和(3)成分的组合物中,用甲苯调整使组合物中所含的(1)成分的浓度为200ppm(μg/g),并进行测定。
在含有(1)成分和(2)成分以及(4)成分的组合物中,调整混合比,使组合物中所含的(1)成分的浓度为1000μg/mL,并进行测定。
在将(4)替换为(4’)的情况下也是同样的。
本实施方式的组合物中,通过上述测定方法测定的量子产率可以为25%以上,也可以为32%以上,也可以为40%以上,也可以为45%以上,也可以为50%以上。
本实施方式的组合物中,通过上述测定方法测定的量子产率可以为100%以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的一个方面,本实施方式的组合物中,通过上述测定方法测定的量子产率优选为25%以上100%以下,更优选为32%以上100%以下,进一步优选为40%以上100%以下,更进一步优选为45%以上100%以下,特别优选为50%以上100%以下。
[对水蒸气的耐久性评价]
(评价1)
在评价1中,将本实施方式的组合物置于在60℃的温度、80%相对湿度下保持一定的恒温恒湿槽中,或者在65℃的温度、95%相对湿度下保持一定的恒温恒湿槽中,进行对水蒸气的耐久性试验。然后,测定耐久性试验前后的组合物的量子产率。使用的试验片为厚度100μm、大小1cm×1cm的小片状组合物。
对水蒸气的耐久性评价通过求出根据下式(S1)算出的维持率来进行。
维持率=100×耐久性试验X日后的量子产率/耐久性试验前的量子产率(S1)(其中,上式(S1)中的X表示试验天数。)
本实施方式的组合物在试验天数为4天时(X=4)的维持率可以超过50%,也可以为60%以上,也可以为70%以上。
本实施方式的组合物在试验天数为4天时(X=4)的维持率可以为100%以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的一个方面,本实施方式的组合物在试验天数为4天时(X=4)的维持率优选为大于50%且100%以下,更优选为60%以上且100%以下,进一步优选为70%以上且100%以下。
本实施方式的组合物在试验天数为5天时(X=5)的维持率可以超过50%,也可以为60%以上,也可以为70%以上。
本实施方式的组合物在试验天数为5天时(X=5)的维持率可以为100%以下。
上述上限值和下限值可以任意组合。
作为本发明的一个方面,本实施方式的组合物在试验天数为5天时(X=5)的维持率优选为大于50%且100%以下,更优选为60%以上且100%以下,进一步优选为70%以上且100%以下。
(评价2)
在评价2中,将本实施方式的组合物置于在25℃的温度、80%相对湿度下保持一定的恒温恒湿槽中,进行对水蒸气的耐久性试验。然后,测定耐久性试验前后的组合物的发光光谱。试样为5mL的液态组合物。
对水蒸气的耐久性评价通过求出根据下式(S2)算出的峰位移来进行。
峰位移=|耐久性试验前的发光光谱的峰波长-耐久性试验1天后的耐久性试验后的发光光谱的峰波长|(S2)
本实施方式的组合物中,上述峰位移可以为60以下,也可以为40以下,也可以为20以下。
作为本发明的另一个方面,从提高通过上述测定方法测定的1天间对水蒸气的耐久性试验后的对水蒸气的耐久性的观点出发,本实施方式的组合物的上述峰位移优选为0以上60以下,更优选为0以上30以下,进一步优选为0以上10以下。
<膜>
本发明的膜是含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分的组合物,其中,(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于组合物的总质量为90质量%以上。所述组合物可以含有(5)成分。
膜的形状没有特别限定,可以是片状、棒状等形状。在本说明书中,“棒状的形状”是指例如具有各向异性的形状。作为具有各向异性的形状,例示各边的长度不同的板状的形状。
膜的厚度可以为0.01μm以上且1000mm以下,可以为0.1μm以上且10mm以下,也可以为1μm以上且1mm以下。
在本说明书中,上述薄膜的厚度可以通过用千分尺在任意3点测定,算出其平均值而得到。
膜可以是单层,也可以是多层。在多层的情况下,各层可以使用相同种类的实施形态的组合物,也可以使用互不相同种类的实施形态的组合物。
膜例如可以通过后述的层叠结构体的制造方法的(i)~(iv)的制造方法,得到在基板上形成的膜。另外,膜可以从基板上剥离而得到。
<层叠结构体>
本发明的层叠结构体具有多层,至少一层是上述的膜。
层叠结构体所具有的多个层中,作为上述膜以外的层,可以举出基板、阻挡层、光散射层等任意的层。
层叠的膜的形状没有特别限定,可以是片状、棒状等任意的形状。
(基板)
作为本发明的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出基板。
基板没有特别限定,可以是膜,从发光时取出光的观点出发,优选透明的基板。作为基板,可以使用例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑料、玻璃等公知的材料。
例如,在层叠结构体中,可以在基板上设置上述膜。
图1是示意性地表示本实施方式的层叠结构体的结构的剖视图。第1层叠结构体1a在第1基板20和第2基板21之间设置有本实施方式的膜10。膜10由密封层22密封。
本发明的一个侧面是一种层叠结构体1a,该层叠结构体1a具有第1基板20、第2基板21、位于第1基板20和第2基板21之间的本实施方式的膜10、密封层22,其特征在于,所述密封层配置在所述膜10的不与所述第1基板20及第2基板21接触的面上。
(阻挡层)
作为本发明的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出阻挡层。为了保护上述组合物不受外部空气的水蒸气和大气中的空气的影响,可以含有阻挡层。
阻挡层没有特别限制,从取出发出的光的观点出发,优选透明的阻挡层,例如,可以应用聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物、玻璃膜等公知的阻挡层。
(光散射层)
作为本发明的层叠结构体可以具有的层,没有特别限制,可以举出光散射层。从有效地吸收入射的光的观点出发,也可以包含光散射层。
光散射层没有特别限制,但从取出发出的光的观点出发,优选透明的光散射层,例如,可以应用二氧化硅粒子等光散射粒子、增强扩散膜等公知的光散射层。
<发光装置>
本发明的发光装置可以通过将本发明的实施方式的组合物或层叠结构体与光源组合而得到。发光装置是通过将从光源发出的光照射到设置于后段的组合物或层叠结构体而使组合物或层叠结构体发光并取出光的装置。上述发光装置中的层叠结构体可以包含反射膜、扩散膜、亮度增强部、棱镜片、导光板、元件间的介质材料层等层。
本发明的一个侧面是将棱镜片50、导光板60、上述第1层叠构造体1a和光源30按该顺序层叠而成的发光装置2。
(光源)
构成本发明的发光装置的光源没有特别限制,从使上述组合物或层叠结构体中的半导体微粒发光的观点出发,优选具有600nm以下的发光波长的光源。作为光源,例如可以使用蓝色发光二极管等发光二极管(LED)、激光器、EL等公知的光源。
(反射膜)
本发明的发光装置没有特别限制,可以含有用于将光源的光向上述组合物或上述层叠结构体照射的光反射部件。
反射薄膜没有特别限制,可以含有反射镜、反射粒子膜、反射金属膜或反射体等任意的优选的公知材料。
(扩散膜)
本发明的发光装置没有特别限制,可以含有用于使光源的光或从上述组合物发出的光扩散的扩散膜。扩散膜也可以包含增强扩散膜等上述技术领域中已知的任意的扩散膜。
(亮度增强部)
本发明的发光装置没有特别限制,但可以包含将光的一部分朝向光被传送的方向反射并返回的亮度强化部。
(棱镜片)
棱镜片代表性地具有基材部和棱镜部。另外,基材部也可以根据邻接的部件而省略。棱镜片可以经由任意适当的粘接层(例如,粘接剂层、粘合剂层)贴合于邻接的部件。棱镜片是将向与观看侧相反的一侧(背面侧)凸出的多个单位棱镜并列而构成的。通过将棱镜片的凸部朝向背面侧配置,透过棱镜片的光容易聚光。另外,如果将棱镜片的凸部朝向背面侧配置,则与将凸部朝向观看侧配置的情况相比,不入射到棱镜片而反射的光少,能够得到亮度高的显示器。
(导光板)
作为导光板,可以使用任意适当的导光板。例如,使用在背面侧形成有透镜图案的导光板、在背面侧和/或观看侧形成有棱镜形状等的导光板,以使来自横向的光能够向厚度方向偏转。
(元件间的介质材料层)
本发明的发光装置没有特别限制,但也可以在邻接的元件(层)间的光路上包含由1个以上的介质材料构成的层。1个以上的介质包括真空、空气、气体、光学材料、粘接剂、光学粘接剂、玻璃、聚合物、固体、液体、凝胶、固化材料、光学结合材料、折射率匹配或折射率不匹配材料、梯度折射率材料、包覆或抗包覆材料、间隔物、硅胶、亮度强化材料、散射或扩散材料、反射或抗反射材料、波长选择性材料、波长选择性抗反射材料、滤色器、或上述技术领域中已知的其他合适的介质,但不限于此,也可以含有任意合适的材料。
作为本发明的发光装置的具体例,例如可以举出具备EL显示器或液晶显示器用的波长转换材料的发光装置。
具体而言,可列举:
(E1)将本发明的组合物放入玻璃管等中进行密封,将其以沿着导光板的端面(侧面)的方式配置在作为光源的蓝色发光二极管和导光板之间,将蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源(边缘型背光源);
(E2)将本发明的组合物薄片化,将用2张阻挡膜夹持并密封的膜设置在导光板上,将从置于导光板的端面(侧面)的蓝色发光二极管通过导光板照射到上述薄片上的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源(表面贴装型背光源);
(E3)将本发明的组合物分散在树脂等中,设置在蓝色发光二极管的发光部附近,将照射的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源(芯片封装型(on-chip)背光源);以及
(E4)将本发明的组合物分散于抗蚀剂中,设置于滤色器上,将从光源照射的蓝色光转换为绿色光或红色光的背光源。
另外,作为本发明所涉及的发光装置的具体例,可以举出将本发明的实施方式的组合物成型,配置在作为光源的蓝色发光二极管的后段,将蓝色光转换为绿色光或红色光而发出白色光的照明。
<显示器>
如图2所示,本实施方式的显示器3从观看侧依次具备液晶面板40和上述发光装置2。发光装置2具备第2层叠构造体1b和光源30。第2层叠结构体1b是上述第1层叠结构体1a还具备棱镜片50和导光板60的层叠结构体。液晶面板代表性地具备液晶单元、配置在上述液晶单元的观看侧的观看侧偏振板、和配置在上述液晶单元的背面侧的背面侧偏振板。显示器还可以具备任意适当的其他部件。
本发明的一个侧面是液晶面板40、棱镜片50、导光板60、上述第1层叠结构体1a和光源30依次层叠而成的液晶显示器3。
<液晶面板>
上述液晶面板代表性地具备液晶单元、配置在上述液晶单元的观看侧的观看侧偏振板、和配置在上述液晶单元的背面侧的背面侧偏振板。观看侧偏振板及背面侧偏振板能够以各自的吸收轴实质上正交或平行的方式配置。
(液晶单元)
液晶单元具有一对基板和夹持在所述基板之间的作为显示介质的液晶层。在一般的结构中,在一个基板上设置有滤色器和黑矩阵,在另一个基板上设置有控制液晶的电光特性的开关元件、向该开关元件提供栅极信号的扫描线和提供源极信号的信号线、像素电极和对电极。上述基板的间隔(单元间隙)可以通过间隔物等进行控制。在上述基板的与液晶层接触的一侧,例如可以设置由聚酰亚胺构成的取向膜等。
(偏振板)
偏振板代表性地具有偏振片和配置在偏振片的两侧的保护层。偏振片代表性的是吸收型偏振片。
作为上述偏振片,可以使用任意适当的偏振片。例如,可以举出在聚乙烯醇系膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等亲水性高分子膜上吸附碘或二色性染料等二色性物质并单轴拉伸而成的膜、聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向膜等。其中,在聚乙烯醇系膜上吸附碘等二色性物质并进行单轴拉伸而得到的偏振片的偏光二色性比高,因此特别优选。
作为本发明的组合物的用途,例如可以举出激光二极管用的波长转换材料。
<LED>
本发明的组合物例如可以作为LED的发光层的材料使用。
作为含有本发明涉及的组合物的LED,例如可以举出如下方式:混合本发明涉及的组合物和ZnS等导电性粒子,层叠为膜状,在一面层叠n型输送层,在另一面层叠p型输送层,通过通入电流,p型半导体的空穴和n型半导体的电子,在接合面的组合物中含有的(1)和(2)的粒子中抵消电荷而发光。
<太阳能电池>
本发明的组合物可以用作太阳能电池的活性层中所含的电子输送性材料。
作为上述太阳能电池,对构成没有特别限定,例如可以列举出依次具有氟掺杂的氧化锡(FTO)基板、氧化钛致密层、多孔氧化铝层、含有本发明的组合物的活性层、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)等空穴传输层、以及银(Ag)电极的太阳能电池。
氧化钛致密层具有电子输送的功能、抑制FTO的粗糙度的效果、以及抑制反向电子移动的功能。
多孔氧化铝层具有提高光吸收效率的功能。
活性层中所含的本发明的组合物起到电荷分离和电子输送的作用。
<层叠结构体的制造方法>
作为层叠结构体的制造方法,例如可以举出下述的制造方法(i)、(ii)、(iii)、(iv)。
制造方法(i):包括将(1)成分、(2)成分、(3)成分和(4’)成分混合的工序、将得到的混合物涂布在基板上的工序和除去溶剂的工序的层叠结构体的制造方法
制造方法(ii):包括将(1)成分、(2)成分、以及溶解于溶剂的聚合物混合的工序、将得到的混合物涂布于基板上的工序、除去溶剂的工序的层叠结构体的制造方法
制造方法(iii):包括将含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分的组合物、即(1)成分、(2)成分和(4’)成分的总含有比例相对于组合物的总质量为90质量%以上的混合物贴合在基板上的工序。
制造方法(iv):包括将(1)成分、(2)成分和聚合性化合物混合的工序、将得到的混合物涂布在基板上的工序,以及使聚合性化合物聚合的工序的制造方法。
在制造方法(i)的制造方法中所含的混合工序和除去溶剂的工序、在制造方法(ii)的制造方法中所含的混合工序和除去溶剂的工序、制造方法(iv)的制造方法中所含的混合工序和使聚合性化合物聚合的工序可以分别是与已经说明的含有(1)成分、(2)成分和(4’)成分,且(1)成分、(2)成分和(4’)成分相对于组合物的总质量的总含有比例为90质量%以上的组合物的制造方法中所含的工序相同的工序。
制造方法(i)、制造方法(ii)和制造方法(iv)的制造方法中所含的涂布在基板上的工序没有特别限制,可以使用凹版涂布法、棒涂法、印刷法、喷涂法、旋涂法、浸渍法、模涂法等公知的涂布方法。
在制造方法(iii)的制造方法中所包含的贴合于基板的工序中,可以使用任意的粘接剂。
粘合剂只要不溶解(1)成分和(2)成分的化合物即可,没有特别限制,可以使用公知的粘合剂。
层叠结构体的制造方法也可以是包括在通过制造方法(i)~制造方法(iv)得到的层叠结构体上进一步贴合任意的膜的工序的制造方法。
作为贴合的膜,例如可以举出反射膜、扩散膜。
在贴合膜的工序中可以使用任意的粘接剂。
上述粘接剂只要是不溶解(1)成分和(2)成分的化合物的粘接剂,则没有特别限制,可以使用公知的粘接剂。
<发光装置的制造方法>
例如,可以举出包括上述光源和在从光源开始的后段的光路上设置上述组合物或层叠结构体的工序的制造方法。
另外,本发明的技术范围不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。
另外,本发明的技术范围不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
(分散液中的钙钛矿化合物的浓度测定)
通过在后述的分散液中添加N,N-二甲基甲酰胺,使半导体微粒溶解,制造样品溶液。接着,使用得到的样品溶液,通过ICP-MS(PerkinElmer公司制,ELANDRCII)及离子色谱仪(ThermoFischerScientific公司制,Integrion)进行测定。
(半导体微粒的平均最大费雷特直径的测定)
使用透射型电子显微镜(日本电子株式会社制、JEM-2200FS)观察半导体微粒。观察用的试样使用从后述的分散液中提取半导体微粒至带支撑膜的栅格的试样。对于该试样,将加速电压设为200kV进行观察。
平均最大费雷特直径采用半导体微粒的20个粒子的费雷特直径的平均值。
(钙钛矿化合物的晶体结构分析)
使用X射线衍射装置(XRD、CuKα射线、X’pertPROMPD、精工公司制),测定并确认钙钛矿化合物的X射线衍射图。
[耐久性评价]
(评价1-1)
将实施例1~7和比较例1~3中得到的小片状组合物放置在恒定为60℃、80%相对湿度的烘箱中,进行4天或5天的耐久性试验。然后,测定耐久性试验前和耐久性试验后的小片状组合物的量子产率。
(评价1-2)
将实施例8~12、比较例4和比较例5中得到的小片状组合物放置在恒定为65℃、95%湿度的烘箱中,进行耐久性试验。测定耐久性试验前和耐久性试验4天后的小片状组合物的量子产率。
(量子产率的测定)
使用绝对PL量子产率测定装置(HamamatsuPhotonics株式会社制,“C9920-02”),在激发光450nm、室温、大气下的条件下测定实施例1~12和比较例1~5中得到的小片状组合物的量子产率。
实施例1~12和比较例1~5的耐久性评价通过求出根据下式(S1)算出的维持率来进行。
维持率=100×(耐久性试验X日后的量子产率/耐久性试验前的量子产率)(S1)
(其中,上式(S1)中的X表示4或5。)
(评价2)
将在实施例13~17和比较例6中得到的液态组合物放置在恒定为25℃、80%相对湿度的恒温恒湿槽中,进行耐久性试验。测定耐久性试验前和耐久性试验1天后的液态组合物的发光光谱。
(发光光谱测定)
使用绝对PL量子产率测定装置(HamamatsuPhotonics株式会社制,“C9920-02”),在激发光450nm、室温、大气下的条件下测定实施例13~17和比较例6中得到的液态组合物的发光光谱。
实施例13~17和比较例6的耐久性评价通过求出根据下式(S2)算出的峰位移来进行。
峰位移=|耐久性试验前的发光光谱的峰值波长-耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长|(S2)
在本实施例中,使用了以下的材料。
[(2)成分]
化合物(A):三甲氧基苯基硅烷
化合物(B):十二烷基三甲氧基硅烷
化合物(D):1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷
[其他成分]
化合物(C):四甲氧基硅烷
化合物(E):氨基丙基三甲氧基硅烷
化合物(F):聚硅氮烷
另外,化合物(F)的聚硅氨烷使用默克巴斯曼材料株式会社制、Durazane(注册商标)1500SlowCure。
[实施例1]
(小片状组合物的制造)
将0.814g(2.5mmol)碳酸铯、40mL 1-十八碳烯和2.5mL油酸混合。将得到的碳酸铯的混合液用磁力搅拌器进行搅拌,边通氮气边在150℃下加热1小时,制造碳酸铯溶液。
将0.276g(0.752mmol)溴化铅(PbBr2)混合到1-十八碳烯20mL中。将得到的溴化铅的混合液用磁力搅拌器搅拌,边通氮气边在120℃下加热1小时。在加热后的混合液中混合2mL油酸和2mL油胺,制造溴化铅分散液。
接着,将上述溴化铅分散液升温至160℃后,在溴化铅分散液中混合1.6mL上述碳酸铯溶液。将得到的混合液在放入反应容器的状态下浸渍于冰水中,由此冷却至室温,得到含有钙钛矿化合物的反应液。
接着,将得到的反应液以10000rpm离心分离5分钟,由此分离沉淀的钙钛矿化合物。
将得到的钙钛矿化合物分散于5mL甲苯中,将500μL得到的原液分取,再分散于4.5mL甲苯中,由此得到分散有钙钛矿化合物的分散液。使用ICP-MS和离子色谱仪,通过上述方法测定的分散液中的钙钛矿化合物的浓度为1500ppm(μg/g)。
对于使上述分散液的溶剂自然干燥而回收的钙钛矿化合物,使用X射线衍射装置测定X射线衍射图,由此确认晶体结构。在得到的X射线衍射图中,在2θ=14°的位置上确认到来自(hkl)=(001)的峰。由此可以确认,钙钛矿化合物具有三维结构的钙钛矿型晶体结构。
使用TEM,用上述方法测定的钙钛矿化合物的平均最大费雷特直径为11nm。
接着,在上述分散液中混合化合物(A),得到调制液。此时,相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为10.8。
将甲基丙烯酸树脂与甲苯混合,调整至得到的混合液中的甲基丙烯酸树脂的浓度为16.5质量%。将该混合液在60℃下加热3小时,得到溶解有甲基丙烯酸树脂的树脂溶液。需要说明的是,甲基丙烯酸树脂使用住友化学株式会社制的SUMIPEX(注册商标)MH(分子量约12万、比重1.2g/mL)。
在铝制杯
Figure BDA0002326074570000621
中混合0.15g得到的调制液和0.913g树脂溶液,得到组合物。
进而,对于上述的组合物,通过自然干燥使甲苯蒸发,由此得到相对于整体的1cm×1cm×100μm的小片状组合物。根据投入量和小片状组合物的尺寸,将得到的小片状组合物中的钙钛矿化合物的浓度调整为1000μg/mL。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为26%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为25%。基于该结果算出的维持率为96%。
[实施例2]
(小片状组合物的制造)
除了相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为36.1以外,用与实施例1同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为29%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为25%。基于该结果算出的维持率为86%。
[实施例3]
(小片状组合物的制造)
除了使相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为108以外,用与实施例1同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为31%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为27%。基于该结果算出的维持率为87%。
[实施例4]
(小片状组合物的制造)
使用化合物(B)代替化合物(A),将相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(B)的添加量(摩尔)的摩尔比设定为6.21以外,用与实施例1同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为29%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为20%。基于该结果算出的维持率为69%。
[实施例5]
(小片状组合物的制造)
除了使相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(B)的添加量(摩尔)的摩尔比为20.7以外,用与实施例4同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为28%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为20%。基于该结果算出的维持率为71%。
[实施例6]
(小片状组合物的制造)
除了将相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(B)的添加量(摩尔)的摩尔比设定为62.1以外,用与实施例4同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为26%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为19%。基于该结果算出的维持率为73%。
[实施例7]
(小片状组合物的制造)
用与实施例1同样的方法得到分散液。
接着,在上述分散液中混合化合物(A)和化合物(E),得到调制液。此时,将使相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为108。另外,相对于由测定的钙钛矿化合物的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(E)的添加量(摩尔)的摩尔比为3.80。
接着,用与实施例1同样的方法得到树脂溶液。
在铝制杯
Figure BDA0002326074570000641
中混合0.15g得到的调制液和0.913g树脂溶液,得到组合物。
进而,使用实施例7的组合物,用与实施例1同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为62%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为42%。基于该结果算出的维持率为68%。
[比较例1]
(小片状组合物的制造)
除了不使用化合物(A)以外,用与实施例1同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为27%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验5天后的量子产率为9%。基于该结果算出的维持率为33%。
[比较例2]
(小片状组合物的制造)
除了不使用化合物(A)以外,用与实施例7同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为72%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为0%。基于该结果算出的维持率为0%。
[比较例3]
(小片状组合物的制造)
除了使用化合物(C)代替化合物(A)以外,用与实施例3同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-1)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为30%。与此相对,1cm见方的小片状组合物中,相对于水蒸气的耐久试验5天后的量子产率为15%。基于该结果算出的维持率为50%。
实施例1~7和比较例1~3的评价结果示于表1。另外,在以下的表中,“摩尔比”是指相对于铅换算的钙钛矿化合物的量(摩尔)的各成分的添加量(摩尔)。
另外,在以下的评价1中,“耐久性”的评价基准如下所述。
A:维持率超过50%
B:维持率为50%以下
表1
Figure BDA0002326074570000661
如表1所示,应用了本发明的实施例1~7的小片状组合物中,耐久性试验前后的维持率高至超过50%。由此表明,实施例1~7的小片状组合物对水蒸气的耐久性高。
另一方面,未应用本发明的比较例1~3的小片状组合物,耐久性试验前后的维持率低至50%以下。由此可知,比较例1~3的小片状组合物对水蒸气的耐久性低。
[实施例8]
(小片状组合物的制造)
用与实施例1同样的方法得到碳酸铯溶液。
另一方面,将溴化铅(PbBr2)0.110g(0.300mmol)和碘化铅(PbI2)0.208g(0.451mmol)混合到1-十八碳烯20mL中。用磁力搅拌器搅拌得到的溴化铅和碘化铅的混合液,边通氮气边在120℃的温度下加热1小时。在加热后的混合液中混合2mL油酸和2mL油胺,制造溴化铅-碘化铅分散液。
接着,将得到的溴化铅-碘化铅分散液升温至160℃后,在溴化铅-碘化铅分散液中混合1.6mL上述碳酸铯溶液。将得到的混合液在放入反应容器的状态下浸渍于冰水中,由此冷却至室温,得到含有钙钛矿化合物的反应液。
使用TEM,用上述方法测定的钙钛矿化合物的平均最大费雷特直径为11nm。
接着,使用实施例8的反应液,用与实施例1同样的方法得到分散液。
接着,在上述分散液中混合化合物(A)和化合物(F),得到调制液。此时,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为57.3。另外,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(F)的添加量(摩尔)的摩尔比为36.2。
接着,使用实施例8的制造液,用与实施例1同样的方法得到组合物。
进而,使用实施例8的组合物,用与实施例1同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为54%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为35%。基于该结果算出的维持率为65%。
[实施例9]
(小片状组合物的制造)
除了使相对于换算成铅的钙钛矿化合物的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)为172,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(F)的添加量(摩尔)的摩尔比为36.2以外,用与实施例8同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为48%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为31%。基于该结果算出的维持率为65%。
[实施例10]
(小片状组合物的制造)
用与实施例8同样的方法得到分散液。
接着,在上述分散液中混合化合物(D)和化合物(F),得到调制液。
此时,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(D)的添加量(摩尔)的摩尔比为8.30。另外,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(F)的添加量(摩尔)的摩尔比为36.2。
接着,使用实施例10的制造液,用与实施例8同样的方法得到组合物。
进而,使用实施例10的组合物,用与实施例8同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为38%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为34%。基于该结果算出的维持率为89%。
[实施例11](小片状组合物的制造)
除了将换算成硅的化合物(D)的添加量(摩尔)相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔)的摩尔比设定为83.0,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(F)的添加量(摩尔)的摩尔比设定为36.2以外,用与实施例10同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为57%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为41%。基于该结果算出的维持率为72%。
[实施例12]
(小片状组合物的制造)
用与实施例9同样的方法得到分散液。
接着,在25℃、80%的湿度条件下,用磁力搅拌器将上述分散液搅拌1天,由此对上述分散液中所含的化合物(A)和化合物(F)进行改性处理。
接着,使用改性处理后的分散液,用与实施例9同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为48%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为38%。基于该结果算出的维持率为79%。
[比较例4]
(小片状组合物的制造)
除了不使用化合物(A)和化合物(F)以外,用与实施例8同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为25%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为4%。基于该结果算出的维持率为16%。
[比较例5]
(小片状组合物的制造)
除了不使用化合物(A)以外,用与实施例8同样的方法得到1cm见方的小片状组合物。
(评价1-2)
1cm见方的小片状组合物在耐久性试验前的量子产率为51%。与此相对,1cm见方的小片状组合物在耐久性试验4天后的量子产率为11%。基于该结果算出的维持率为22%。
实施例8~11、比较例4和比较例5的评价结果如表2所示。另外,实施例9和实施例12的评价结果如表3所示。
表2
Figure BDA0002326074570000691
表3
Figure BDA0002326074570000692
如表2所示,应用了本发明的实施例8~11的小片状组合物中,耐久性试验前后的维持率高至超过50%。因此,实施例8~11的小片状组合物显示出对水蒸气的耐久性高。
另一方面,未应用本发明的比较例4和比较例5的小片状组合物中,耐久性试验前后的维持率低至50%以下。由此表明,比较例4和比较例5的小片状组合物对水蒸气的耐久性低。
如表3所示,在使用经改性处理的化合物(A)的情况下,与使用未经改性处理的化合物(A)的情况同样,得到的小片状组合物的维持率高至超过50%。由此表明,实施例12的小片状组合物与实施例9同样地对水蒸气的耐久性高。
[实施例13]
(液态组合物的制造)
用与实施例8同样的方法得到分散液。
接着,在上述分散液中混合化合物(A),得到液态组合物。此时,相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为5.73。
(评价2)
得到的液状组合物中,耐久性试验前的发光光谱的峰值波长为638nm。与此相对,液态组合物在耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长为582nm。基于该结果算出的峰值偏移为56nm。
[实施例14]
(液态组合物的制造)
除了使相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比为17.2以外,用与实施例13同样的方法得到液态组合物。
(评价2)
得到的液状组合物中,耐久性试验前的发光光谱的峰值波长为638nm。与此相对,液态组合物在耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长为607nm。基于该结果计算出的峰位移为31nm。
[实施例15]
(液态组合物的制造)
除了将相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(A)的添加量(摩尔)的摩尔比设为28.7以外,用与实施例13同样的方法得到液态组合物。
(评价2)
得到的液状组合物中,耐久性试验前的发光光谱的峰值波长为638nm。与此相对,液态组合物在耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长为608nm。基于该结果算出的峰位移为30nm。
[实施例16]
(液态组合物的制造)
用与实施例8同样的方法得到分散液。
接着,在上述分散液中混合化合物(D),得到液态组合物。此时,将相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(D)的添加量(摩尔)的摩尔比设定为2.77。
(评价2)
得到的液状组合物中,耐久性试验前的发光光谱的峰值波长为638nm。与此相对,液态组合物在耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长为626nm。基于该结果计算出的峰位移为12nm。
[实施例17]
(液态组合物的制造)
除了将相对于由测定的钙钛矿的浓度换算成铅的量(摩尔),换算成硅的化合物(D)的添加量(摩尔)摩尔比设为3.89以外,用与实施例16同样的方法得到液态组合物。
(评价2)
得到的液状组合物中,耐久性试验前的发光光谱的峰值波长为638nm。与此相对,液态组合物在耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长为635nm。基于该结果计算出的峰位移为3nm。
[比较例6]
(液态组合物的制造)
除了不使用化合物(A)以外,用与实施例13同样的方法得到液态组合物。
(评价2)
得到的液状组合物中,耐久性试验前的发光光谱的峰值波长为638nm。与此相对,液态组合物在耐久性试验1天后的发光光谱的峰值波长为576nm。基于该结果计算出的峰位移为62nm。
将实施例13~17及比较例6的评价结果示于表4。
另外,在评价2中,“耐久性”的评价基准如下所述。
○:峰位移为60nm以下
×:峰位移超过60nm
表4
Figure BDA0002326074570000721
如表4所示,应用了本发明的实施例13~17的小片状组合物中,耐久性试验前后的峰位移小至60nm以下。由此表明,实施例13~17的小片状组合物对水蒸气的耐久性高。
另一方面,没有应用本发明的比较例6的小片状组合物,耐久性试验前后的峰位移大到超过60nm。由此表明,比较例6的小片状组合物对水蒸气的耐久性低。
[边缘型背光源的制造]
[参考例1-1~1-7]
将实施例1~7的小片状组合物分别放入玻璃管中进行密封。
接着,将它们以沿着导光板的端面(侧面)的方式分别配置在作为光源的蓝色LED和导光板之间,由此分别制造边缘型背光源。
得到的背光源都能够将蓝色LED的蓝色光转换为绿色光。
[参考例1-8~1-12]
除了使用实施例8~12的小片状组合物代替实施例1~7的小片状组合物以外,用与参考例1-1~1-7同样的方法分别制造边缘型背光源。
得到的背光源都能够将蓝色LED的蓝色光转换为红色光。
[表面贴装型背光源的制造]
[参考例2-1~2-7]
将实施例1~7的小片状组合物分别片材化。
接着,将得到的片材分别用2张阻挡膜夹持并密封,分别得到膜。
进而,通过将得到的膜设置在导光板上,分别制造表面贴装型背光源。
在得到的背光源中,都是从放置在导光板的端面(侧面)上的蓝色LED通过导光板向上述片材照射蓝色光。得到的背光源都能够将该蓝色光转换为绿色光。
[参考例2-8~2-12]
除了使用实施例8~12的小片状组合物代替实施例1~7的小片状组合物以外,用与参考例2-1~2-7同样的方法分别制造表面贴装型背光源。
得到的背光源都能够将蓝色LED的蓝色光转换为红色光。
[芯片封装型背光源的制造]
[参考例3-1~3-7]
通过将实施例1~7的小片状组合物分别设置在蓝色LED的发光部附近,分别制造芯片封装型背光源。
得到的背光源都能够将蓝色LED的蓝色光转换为绿色光。
[参考例3-8~3-12]
除了使用实施例8~12的小片状组合物代替实施例1~7的小片状组合物以外,用与参考例3-1~3-7同样的方法分别制造芯片封装型背光源。
得到的背光源都能够将蓝色LED的蓝色光转换为红色光。
[波长转换片式背光源的制造]
[参考例4-1~4-5]
在抗蚀剂中分别混合实施例13~17的液态组合物,并进行涂布。通过从得到的涂膜中除去溶剂,分别得到波长转换层。将得到的波长转换层分别配置在作为光源的蓝色LED的后段,由此分别制造波长转换式背光源。
得到的背光源都能够将蓝色LED的蓝色光转换为红色光。
[LED的制造]
[参考例5-1~5-5]
将实施例13~17的液态组合物与作为导电性粒子的硫化锌(ZnS)分别混合,成膜。
接着,在分别得到的膜的一个面上层叠n型输送层,在另一个面上层叠p型输送层,由此分别得到LED。
得到的LED,由于p型输送层中产生的空穴和n型输送层中产生的电子在膜中的再结合,故都可以发光。
[太阳能电池的制造]
[参考例6-1~6-6]
在以掺杂有氟的氧化锡(FTO)为形成材料的基板的表面上,层叠氧化钛致密层,从氧化钛致密层之上层叠多孔氧化铝层。
接着,在多孔氧化铝层上分别涂布实施例13~17的液态组合物。从得到的涂膜中除去溶剂,分别形成含有实施例13~17的(1)成分和(2)成分的层。
进而,从各个层上层叠作为空穴传输层的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD),在空穴传输层上层叠银(Ag)层,由此分别制作太阳能电池。
得到的太阳能电池都可以发电。
[激光二极管照明的制造]
[参考例7-1~7-5]
将实施例13~17的液态组合物混合到树脂中,从得到的混合物中除去溶剂,得到含有实施例13~17的(1)成分和(2)成分的树脂成型体。
接着,将得到的树脂成型体设置在蓝色LED的光射出侧,由此制造LD照明。
在得到的LD照明中,都对上述树脂成型体照射蓝色光。得到的LD照明都能够将该蓝色光的一部分转换为红色光。进而,LD照明通过并用将蓝色光的一部分转换为绿色光的材料,能够发出白色光。
从以上的结果可知,本发明是有用的。
[产业上的可利用性]
根据本发明,可以提供耐久性高的组合物、以上述组合物为形成材料的膜以及含有上述膜的层叠结构体。因此,本发明的组合物、以上述组合物为形成材料的膜以及含有上述膜的层叠结构体,可以优选用于发光用途。
另外,根据本发明,可以提供具备所述层叠结构体的发光装置、具备所述层叠结构体的显示器。
附图标记说明
1a…第1层叠结构体、1b…第2层叠结构体、10…膜、20…第1基板、21…第2基板、22…密封层、2…发光装置、30…光源、3…显示器、40…液晶面板、50…棱镜片、60…导光板。

Claims (7)

1.一种具有发光性的组合物,含有下述(1)成分、下述(2)成分、下述(4’)成分和(5)成分,
所述(1)成分相对于所述组合物的总质量的含有比例为0.0001质量%以上且2质量%以下,
所述(1)成分、所述(2)成分和所述(4’)成分的总含有比例相对于所述组合物的总质量为95质量%以上,
(1)成分:以A、B和X为构成成分的钙钛矿化合物
A是在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的六面体的各顶点的成分,是1价的阳离子,
X表示在钙钛矿型晶体结构中位于以B为中心的八面体的各顶点的成分,是选自卤化物离子和硫氰酸根离子中的1种以上的阴离子,
B是在钙钛矿型晶体结构中位于将A配置在顶点的六面体和将X配置在顶点的八面体的中心的成分,是金属离子;
(4’)成分:含有来源于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一种或两种的结构单元的丙烯酸系树脂
(5)成分:选自具有碳原子数8~20的烯基的胺和具有碳原子数8~20的烯基的羧酸,以及它们的盐或离子中的至少1种
(2)成分:式(X)所示的化合物或其改性体,其中,式(X)中,Y为直接键合、氧原子或硫原子;
Y为氧原子的情况:
R16是碳原子数为3~20的烷基、碳原子数为3~30的环烷基或碳原子数为2~20的不饱和烃基,R17是碳原子数比R16小的烷基、环烷基、不饱和烃基或氢原子;
Y为直接键合或硫原子的情况:
R16是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基或碳原子数2~20的不饱和烃基,其中当Y为直接键合时,所述烷基的碳原子数为5~20,
R17是碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~30的环烷基、碳原子数2~20的不饱和烃基或氢原子;
R16或R17表示的上述烷基、环烷基和不饱和烃基中的氢原子各自独立地被卤原子取代或不取代,
另外,R16或R17所示的上述环烷基中的氢原子各自独立地被烷基取代或不取代,
a为1~3的整数,
当a为2或3时,多个Y相同或不同,
当a为2或3时,多个R16相同或不同,
当a为1或2时,多个R17相同或不同,
[化1]
Figure FDA0003895905010000021
2.根据权利要求1所述的组合物,其还含有选自下述(3)成分和下述(4)成分中的至少1种,
(3)成分:溶剂
(4)成分:聚合性化合物。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,所述(1)成分、所述(2)成分和所述(4’)成分的总含有比例相对于所述组合物的总质量为99质量%以上。
4.一种膜,以权利要求1~3中任一项所述的组合物为形成材料。
5.一种层叠结构体,包含权利要求4所述的膜。
6.一种发光装置,具备权利要求5所述的层叠结构体。
7.一种显示器,具备权利要求5所述的层叠结构体。
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