(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明は、複数の量子ドット、バインダー樹脂、および溶剤を含む光変換樹脂組成物であって、前記複数の量子ドットは、中心発光波長(λmax)が異なる2種以上の量子ドットである光変換樹脂組成物に関する。
【0027】
前記本発明の光変換樹脂組成物において、複数の量子ドットは、第1量子ドットと第2量子ドットの中心発光波長(λmax)の差および半値幅が特定範囲を満足するものであるか;および/または熱重合樹脂および熱硬化剤のうちの1種以上を含む場合、本発明に係る光変換樹脂組成物は、単純化された構造を形成可能であり、量子ドットの発光輝度効果に優れ、信頼性が高いという利点があることを実験的に確認した。
【0028】
また、本発明は、前記光変換樹脂組成物を用いて製造された光変換積層基材および画像表示装置に関する。本発明の光変換樹脂組成物が積層された積層基材を用いると、構造が簡単で優れた輝度および高温、高湿状態での長期信頼性に優れた高品質の画像表示装置を提供することができる。
【0029】
<光変換樹脂組成物>
複数の量子ドット
本発明の光変換樹脂組成物に含まれる量子ドットは、ナノサイズの半導体物質である。原子が分子をなし、分子はクラスタ(cluster)という小さい分子の集合体を構成してナノ粒子をなすが、このようなナノ粒子が特に半導体の特性を呈している時、これを量子ドットという。このような量子ドットは、外部からエネルギーを受けて励起状態に至ると、自主的にエネルギーバンドギャップに相当するエネルギーを放出する特性を有している。要するに、本発明の光変換樹脂組成物はこのような量子ドットを含むことにより、入射した青色光源を介して緑色光および赤色光への光変換が可能である。
【0030】
前記量子ドットは、光による刺激で発光できるものであれば特に限定されず、例えば、II−VI族半導体化合物、III−V族半導体化合物、IV−VI族半導体化合物、およびIV族元素またはこれを含む化合物から選択される1種以上を使用することができる。
【0031】
前記II−VI族半導体化合物は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物;CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、およびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物;並びにCdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、およびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される1種以上であってもよく、
前記III−V族半導体化合物は、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物;GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、およびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物;並びにGaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、およびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される1種以上であってもよいし、
前記IV−VI族半導体化合物は、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物;SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、およびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物;並びにSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、およびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される1種以上であってもよく、
前記IV族元素またはこれを含む化合物は、Si、Ge、およびこれらの混合物からなる群より選択される元素化合物;並びにSiC、SiGe、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物からなる群より選択される1種以上であってもよいが、これらに限定されない。
【0032】
前記量子ドットは、均質な(homogeneous)単一構造;コア−シェル(core−shell)構造、グラジエント(gradient)構造などのような二重構造;またはこれらの混合構造であってもよい。例えば、前記コア−シェル(core−shell)の二重構造において、それぞれのコア(core)とシェル(shell)をなす物質は、前記言及された互いに異なる半導体化合物からなる。より具体的には、前記コアは、CdSe、CdS、ZnS、ZnSe、CdTe、CdSeTe、CdZnS、PbSe、AgInZnS、およびZnOから選択される1種以上の物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。前記シェルは、CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe、およびHgSeから選択される1種以上の物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0033】
前記量子ドットは、湿式化学工程(wet chemical process)、有機金属化学蒸着工程(MOCVD、metal organic chemical vapor deposition)、または分子線エピタキシ工程(MBE、molecular beam epitaxy)によって合成できるが、これに限定されるものではない。
【0034】
前記量子ドットは、入射した青色光源を用いて、緑色光および赤色光への光変換のために、中心発光波長が互いに異なる2種またはそれ以上の量子ドットを含むことができる。第1量子ドットと第2量子ドットの好ましい中心発光波長の差は50nm以上であり、好ましい範囲は70nm以上である。
【0035】
また、各量子ドットの中心発光波長の範囲は、中心発光波長が510nm〜540nmの第1量子ドットと、中心発光波長が610nm〜640nmの第2量子ドットであってもよい。第1量子ドットの中心発光波長が510nm未満であるか、540nmを超える場合、画像表示装置の緑色表現が不十分になり、第2量子ドットの中心発光波長が610nm未満であるか、640nmを超える場合には、画像表示装置の赤色表現が不十分であることによって色再現性が低下する問題を引き起こすことがある。
【0036】
前記量子ドットの全体含有量は、本発明で特に限定されないが、前記光変換樹脂組成物の固形分全体100重量部に対して1〜60重量部、好ましくは2〜50重量部含まれるのが良い。前記量子ドットが前記範囲内に含まれる場合、発光効率に優れ、コーティング層の信頼性に優れるという利点がある。前記量子ドットが前記範囲未満で含まれる場合、緑色光および赤色光の光変換効率が不十分であり、前記範囲を超える場合、相対的に青色光の放出が低下して色再現性が低下する問題が発生するので、前記範囲を満足することが好ましい。
【0037】
バインダー樹脂
本発明は、バインダー樹脂として、カルド系バインダーまたはアクリル系バインダーから選択された1種乃至2種以上混合して使用することができる。
【0038】
前記カルド系バインダー樹脂は、光や熱の作用による反応性を有し、量子ドットの分散媒として作用する。本発明の光変換樹脂組成物に含有されるカルド系バインダー樹脂は、量子ドットに対する結合剤樹脂として作用し、光変換コーティング層の支持体として使用可能な樹脂であれば制限はない。
【0039】
前記カルド系バインダー樹脂は、下記化学式1〜化学式6のうちの少なくとも1つの繰り返し単位を含むことができる。
【0041】
前記化学式1〜4において、
XおよびX’は、それぞれ独立に、単結合、−CO−、−SO
2−、−C(CF
3)
2−、−Si(CH
3)
2−、−CH
2−、−C(CH
3)
2−、−O−、
【0043】
Yは、酸無水物残基であり、
Zは、酸二無水物残基であり、
R’’’は、水素原子、エチル基、フェニル基、−C
2H
4Cl、−C
2H
4OH、または−CH
2CH=CH
2であり、
R1、R1’、R2、R2’、R3、R3’、R4、R4’、R5、R5’、R6およびR6’は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基であり、
R7、R7’、R8およびR8’は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の直鎖のアルキレン基、または炭素数3〜6の分枝鎖のアルキレン基であり、前記アルキレン基は、エステル結合、炭素数6〜14のシクロアルキレン基、および炭素数6〜14のアリーレン基のうちの少なくとも1つで中断されていてもよいし、
R9、R9’、R10、R10’、R11、R11’、R12およびR12’は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜6の直鎖のアルキル基、または炭素数3〜6の分枝鎖のアルキル基であり、
mおよびnは、それぞれ0≦m≦30、0≦n≦30を満足する整数であり、
ただし、mおよびnは、同時に0ではない。
【0045】
前記化学式5および6において、
Pは、それぞれ独立に、
【0047】
R13およびR14は、それぞれ独立に、水素、ヒドロキシ基、チオール基、アミノ基、ニトロ基、またはハロゲン原子であり、
Ar1は、それぞれ独立に、C6〜C15アリール基であり、
Y’は、酸無水物残基であり、
Z’は、酸二無水物残基であり、
Aは、O、S、N、Si、またはSeであり、
aおよびbは、それぞれ独立に、1〜6の整数であり、
pおよびqは、それぞれ独立に、0〜30の整数であり、
ただし、pおよびqは、同時に0ではない。
【0048】
本発明に係る光変換樹脂組成物が、前記化学式1〜化学式6の繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位を含むカルド系バインダー樹脂を含む場合、工程間の信頼性に優れ、アウトガスの発生を最小化して、パネルの作動時、残像が発生せず、優れた反射防止効果により高品質の画質、優れた耐熱性、耐薬品性、耐久性および信頼性の付与が可能であるという利点がある。
【0049】
前記化学式1および3のYは、酸無水物の残基であって、本発明のカルド系バインダー樹脂の合成中間体であるビスフェノールエポキシアクリレート化合物を酸無水物化合物と反応させて得られる。残基Yを導入可能な酸無水物化合物は特に限定されず、例えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチレンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水クロレンド酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸などが挙げられる。
【0050】
前記化学式2および4のZは、酸二無水物の残基であって、本発明のカルド系バインダー樹脂の合成中間体であるビスフェノールエポキシアクリレート化合物を酸二無水物化合物と反応させて得られる。残基Zを導入可能な酸二無水物化合物は特に限定されず、例えば、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物などの芳香族多価カルボン酸無水物が挙げられる。
【0051】
前記「酸二無水物」は、分子内に酸無水物基を2個含む化合物を意味する。
【0052】
本発明では、前記カルド系バインダー樹脂の製造方法を特に限定しない。例えば、ビスフェノール化合物とエポキシ化合物とを反応させてビスフェノールエポキシ化合物を合成した後、合成されたビスフェノールエポキシ化合物をアクリレート化合物と反応させてビスフェノールエポキシアクリレート化合物を合成した後、ビスフェノールエポキシアクリレート化合物を酸無水物、酸二無水物、またはこれらの混合物と反応させて製造することができるが、これに限定されない。
【0053】
一方、本発明において、アクリル樹脂は、例えば、カルボキシル基含有単量体、およびこの単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体などが挙げられる。カルボキシル基含有単量体としては、例えば、不飽和モノカルボン酸や、不飽和ジカルボン酸、不飽和トリカルボン酸などの分子中に1個以上のカルボキシル基を有する不飽和多価カルボン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。ここで、不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸、ケイ皮酸などが挙げられる。不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられる。不飽和多価カルボン酸は、酸無水物であってもよいし、具体的には、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物などが挙げられる。また、不飽和多価カルボン酸は、そのモノ(2−メタクリロイルオキシアルキル)エステルであってもよいし、例えば、コハク酸モノ(2−アクリロイルオキシエチル)、コハク酸モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)、フタル酸モノ(2−アクリロイルオキシエチル)、フタル酸モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)などが挙げられる。不飽和多価カルボン酸は、その両末端ジカルボキシ重合体のモノ(メタ)アクリレートであってもよいし、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレートなどが挙げられる。これらのカルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。前記カルボキシル基含有単量体と共重合可能な他の単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、p−クロロスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、インデンなどの芳香族ビニル化合物;メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、i−プロピルアクリレート、i−プロピルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、i−ブチルアクリレート、i−ブチルメタクリレート、sec−ブチルアクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、3−ヒドロキシブチルアクリレート、3−ヒドロキシブチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールメタクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンタジエニルアクリレート、ジシクロペンタジエチルメタクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、グリセロールモノアクリレート、グリセロールモノメタクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル類;2−アミノエチルアクリレート、2−アミノエチルメタクリレート、2−ジメチルアミノエチルアクリレート、2−ジメチルアミノエチルメタクリレート、2−アミノプロピルアクリレート、2−アミノプロピルメタクリレート、2−ジメチルアミノプロピルアクリレート、2−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、3−アミノプロピルアクリレート、3−アミノプロピルメタクリレート、3−ジメチルアミノプロピルアクリレート、3−ジメチルアミノプロピルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル類;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどの不飽和エーテル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどのシアン化ビニル化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチルメタクリルアミドなどの不飽和アミド類;マレイミド、ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドなどの不飽和イミド類;1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの脂肪族共役ジエン類;およびポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ−n−ブチルアクリレート、ポリ−n−ブチルメタクリレート、ポリシロキサンの重合体分子鎖の末端にモノアクリロイル基またはモノメタクリロイル基を有する巨大単量体類などが挙げられる。これらの単量体は、それぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0054】
また、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC;テトラヒドロフランを溶出溶剤とする)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、単に「重量平均分子量」という)が2,000g/mol〜200,000g/mol、好ましくは3,000g/mol〜100,000g/molのカルド系バインダー樹脂またはアクリル樹脂が好ましい。分子量が前記範囲にあれば、コーティングの硬度が向上して、外部環境によって量子ドットの発光特性の低下を防止できて、好ましい。
【0055】
カルド系バインダー樹脂またはアクリル樹脂の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、1.0〜6.0であることが好ましく、1.5〜6.0であることがより好ましい。分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]が1.5〜6.0であれば、信頼性に優れるので、好ましい。
【0056】
本発明のカルド系バインダー樹脂は、光変換樹脂組成物中の固形分総量に対して40〜99重量%、好ましくは50〜98重量%を使用することができる。バインダー樹脂の含有量が前記範囲内にあれば、コーティング層の形成および量子ドットの保護特性が良好で発光特性および信頼性の向上に容易であるが、前記範囲未満の場合、コーティング層の信頼性が低下する問題が発生し、それを超える場合には、発光特性が十分でない問題を発生させることがある。
【0057】
また、本発明は、カルド系バインダー樹脂を必須成分とし、アクリル樹脂をさらに含んでもよい。この時、カルド系バインダー樹脂は、アクリル樹脂に対して10重量部〜800重量部を使用し、さらに好ましくは15〜600重量部を使用する方が、耐熱性および発光輝度の向上にさらに効果的な特性を発揮する。
【0058】
カルド系バインダー樹脂が前記範囲未満の場合には、発光輝度が低下し、前記範囲を超える場合には、耐熱性の低下を引き起こす。
【0059】
溶剤
本発明の光変換樹脂組成物に含有される溶剤は、通常、1種または2種以上である。
【0060】
本発明における溶剤は、単独または2種以上混合した時の溶剤の極性度が7以下のものが好ましく、極性度が4〜7の範囲の溶剤を使用することがより好ましい。極性度が前記範囲を外れる場合、光変換樹脂組成物の輝度特性を低下させる要因になりうる。また、2種以上の溶剤が混合された場合には、混合された溶剤の極性度値が前記範囲を満足しても、混合された溶剤を構成する溶剤のうち少なくとも1つ以上の溶剤が前記極性度範囲を満足しなければ、依然として輝度低下の問題を発生させることがある。
【0061】
また、単独または2種以上混合した時の沸点が100℃〜200℃、より好ましくは100℃〜180℃の範囲であるのが適切である。前記範囲未満の場合、速い乾燥速度によって塗膜均一性不良およびノズル詰まりの危険があり、前記範囲を超える場合には、過度に遅い乾燥速度によって塗膜硬度の低下あるいは、シミ発生の危険がある。
【0062】
前記極性度を満足する溶剤としては、例えば、下記表1に記載されたものが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0064】
前記表1中、Polarityは、Hansen solubility parmeterのうち極性度(δp)の数値を意味する。
【0065】
本発明において、溶剤は、単独で用いて、沸点が100℃〜200℃を外れる場合、2種以上混合して前記沸点範囲を有する混合溶剤を使用することができる。
【0066】
必要に応じて、本発明に係る溶剤は、前記例示した溶剤のほか、ハロゲン化炭化水素系溶剤;芳香族炭化水素系溶剤;および脂肪族飽和炭化水素系溶剤;エーテルおよびエステル系溶剤をさらに含んでもよい。
【0067】
前記ハロゲン化炭化水素系溶剤は、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、メチレンクロライド四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタンなどを含むことができるが、これらに限定されない。
【0068】
前記芳香族炭化水素系溶剤は、ベンゼン、トルエン、ジクロロベンゼン、キシレンなどを含むことができるが、これらに限定されない。
【0069】
前記脂肪族飽和炭化水素系溶剤は、N−ヘキサン、ペンタン、ヘプタンなどの鎖状アルカン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどのサイクリックアルカン、ケロシン(kerosene)などを含むことができるが、これらに限定されない。
【0070】
前記エーテルおよびエステル系溶剤の具体例としては、
メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケトン、ジエチルカーボネート、エチルブチレート、エチルイソブチレート、tert−ブチルアセテート、イソプロピルプロピオネート、メチル−3−メチルブタノエート、プロピルプロピオネート、メチル2−メチルブタノエート、sec−ブチルアセテート、メチルペンタノエート、イソブチルアセテート、ブチルアセテート、メチルピバレート、sec−ブチルプロピオネート、n−ブチルプロピオネート、2−メチルブチルアセテート、エチル2−メチルブチレート、メチル2−メチルペンタノエート、2−ペンチルアセテート、ネオペンチルアセテート、3−メチルブタン−2−イルアセテート、イソプロピルイソブチレート、プロピルイソブチレート、イソ吉草酸エチル、メチル3−メチルペンタノエート、エチルペンタノエート、メチル4−メチルペンタノエート、メチルヘキサノエート、イソアミルアセテート、ペンチルアセテート、イソプロピルブチレート、プロピルブタノエート、イソブチルプロピオネート、2,2−ジメチルブタン酸メチルエステル、エチルピバレート、tert−アミルアセテート、tert−ブチルプロピオネート、メチル3,3−ジメチルブチレート、ジエチル酢酸メチルエステル、3−ペンチルアセテート、2,3−ジメチルブタン酸メチルエステル、プロピル2−メチルブタノエート、エチルヘキサノエート、イソプロピル2−メチルブタノエート、イソブチルイソブタノエート、2−メチルブチルプロピオネート、2−ヘキシルアセテート、1−メチルブチルプロパノエート、メチル2−エチル−3−メチルブチレート、3−メチルペンチル3−アセテート、3−ヘキシルアセテート、2,2−ジメチル−3−アセトキシブタン、エチル2−メチルペンタノエート、sec−ブチルブチレート、エチル3−メチルペンタノエート、エチル2,3−ジメチルブタノエート、2,3−ジメチル−2−ブチルアセテート、2−エチルブチルアセテート、酢酸−(2,2−ジメチル−ブチルエステル)、2,3−ジメチルブチルアセテート、3−メチル−1−ペンチルアセテート、3,3−ジメチルブチルアセテート、n−ブチルイソブチレート、イソプロピルペンタノエート、ブチルブチレート、アミルプロピオネート、ヘキシルアセテート、プロピル3−メチルブタノエート、メチルヘプタノエート、イソプロピル3−メチルブタノエート、イソブチルブチレート、sec−ブチルイソブチレート、プロピルペンタノエート、イソアミルプロピオネート、エチル4−メチルペンタノエート、4−メチル−1−ペンチルアセテート、メチル5−メチルヘキサノエート、メチル2−エチル−2−メチルブチレート、2,2−ジメチル−ペンタン酸メチルエステル、エチル2,2−ジメチルブタノエート、i−プロピルピバレート、プロピル2,2−ジメチルプロパノエート、2,2−ジメチル−1−プロパノールプロパノエート、エチル3,3−ジメチルブタノエート、2−メチル−3−ペンチルアセテート、酢酸−(2−メチル−ペンチルエステル)、4−メチル−2−ペンチルアセテート、tert−ブチル2−メチルプロパノエート、2,3−ジメチル−吉草酸メチルエステル、2−エチル−吉草酸メチルエステル、メチル−2−メチルカプロエート、2−メチルペンタン−2−イルアセテート、tert−ブチルブチレート、3−エチル−吉草酸メチルエステル、エチル2−エチルブタノエート、sec−アミルプロピオネート、メチル2,3,3−トリメチルブタノエート、3,3−ジメチルペンタン酸メチルエステル、tert−アミルプロパノエート、メチル2,4−ジメチルペンタノエート、メチル2,2,3−トリメチルブタノエート、3−メチル−ペンチル−2−アセテート、メチル4,4−ジメチルペンタノエート、メチル3,4−ジメチルペンタノエート、吉草酸イソブチルエステル、2−メチルブチルブタノエート、吉草酸sec−ブチルエステル、2−ペンチルブタノエート、2−メチルプロピル2−メチルブタノエートn−ブチル2−メチルブタノエート、イソペンチルブタノエート、イソブチルイソペンタノエート、1−メチルペンチルプロパノエート、1−メチルヘキシルアセテート、2−メチル−酪酸sec−ブチルエステル、2−メチルプロパン酸2−メチルブチルエステル、エチル3−メチルヘキサノエート、エチル2−メチルヘキサノエート、1−ヘプチルアセテート、メチル3−メチルヘプタノエート、1,1,2,2−テトラメチルプロピルアセテート、1−アセトキシ−2,3,3−トリメチルブタン、酢酸−(2−エチル−2−メチル−ブチルエステル)、酢酸−(3,3−ジメチル−ペンチルエステル)、酢酸−(1,3,3−トリメチル−ブチルエステル)、2,4−ジメチル−3−アセトキシペンタン、酢酸−(2−エチル−3−メチル−ブチルエステル)、酢酸−(3−メチル−ヘキシルエステル)、酢酸−(4−メチル−ヘキシルエステル)、イソ酪酸−(1,2−ジメチル−プロピルエステル)、4−メチル−吉草酸プロピルエステル、4−メチル−ヘキサン酸エチルエステル、メチル5−メチルヘプタノエート、イソ吉草酸sec−ブチルエステル、イソ酪酸イソペンチルエステル、ブチルペンタノエート、プロピルヘキサノエート、ヘキシルプロピオネート、メチルオクタネート、5−メチルヘキシルアセテート、エチルイソアミルアセテート、ペンチルブチレート、エチルヘプタノエート、イソプロピルヘキサノエート、ブチル3−メチルブタノエート、2−エチル−3−メチル−吉草酸メチルエステル、メチル2−イソプロピル−3−メチルブタノエート、2−エチル−3−メチル−酪酸エチルエステル、2−エチル−吉草酸エチルエステル、メチル2−エチルヘキサノエート、エチル2,4−ジメチルペンタノエート、メチル2,5−ジメチルヘキサノエート、酢酸−(1−エチル−3−メチル−ブチルエステル)、4−ヘプチルアセテート、4−メチル−2−ペンチルプロピオネート、5−メチルヘキサン−2−イルアセテート、2,2−ジエチル−酪酸メチルエステル、酢酸−(1,1−ジエチル−プロピルエステル)、2,3−ジメチル−ヘキサン酸メチルエステル、2−エチル−2−メチル−吉草酸メチルエステル、2−エチル−2−メチル酪酸エチルエステル、エチル2,2−ジメチルペンタノエート、2,2−ジメチル−ヘキサン酸メチルエステル、2,2−ジメチル−酪酸プロピルエステル、ピバル酸tert−ブチルエステル、イソブチルピバレート、ピバル酸ブチルエステル、酢酸−(1,2−ジメチル−ペンチルエステル)、2,4,4−トリメチル−吉草酸メチルエステル、酢酸−(1−エチル−1−メチル−ブチルエステル)、3,3−ジメチル−吉草酸エチルエステル、イソ酪酸tert−ペンチルエステル、tert−アミルブチレート、3−アセトキシ−2,2−ジメチル−ペンタン、プロピオン酸−(3,3−ジメチル−ブチルエステル)、イソプロピル3,3−ジメチルブタノエート、3,3−ジメチル−酪酸プロピルエステル、ネオペンチル2−メチルプロパノエート、ネオペンチルブタノエート、tert−ブチル3−メチルブタノエート、tert−ブチルペンタノエート、3,3,4−トリメチル−吉草酸メチルエステル、4,5−ジメチル−ヘキサン酸メチルエステル、エチル4,4−ジメチルペンタノエート、3,4−ジメチル−ペンタン酸エチルエステル、酢酸−(1−イソプロピル−ブチルエステル)、2−プロピル2−メチルペンタノエート、メチル6−メチルヘプタノエート、イソプロピル2−エチルブチレート、2−アセトキシ−4−メチル−ヘキサン、2,2,3,3−テトラメチルブタノエート、4−メチル−ヘプタン酸メチルエステル、メチル4−エチルヘキサノエート、エチル−2,3,3−トリメチルブタノエート、2,2−ジメチル−ペンタノール−(1)−アセテート、2,4−ジメチル−2−ペンチルアセテート、2−メチル−2−ヘキシルアセテート、4,4−ジメチルペンチルアセテート、ペンチルイソブタノエート、メチル2−メチルヘプタノエート、ブタン−2−イル2,2−ジメチルプロパノエート、メチル4,4−ジメチルヘキサノエート、2−プロピル−ペンタン酸メチルエステル、ヘキサン酸−(2,4−ジメチルメチルエステル)、2,2,3−トリメチルブタン酸エチルエステル、2−メチルヘキシルアセテート、メチル−3,4,4−トリメチルペンタノエート、プロピル−2−エチルブタノエート、イソプロピル2,2−ジメチルブタノエート、3−エチル−4−メチル−ペンタン酸メチルエステル、メチル2,2,4−トリメチルペンタノエート、2,3−ジメチル−3−ペンチルアセテート、ペンタン−3−イル2−メチルプロパノエート、3−エチル−3−メチル−ペンタン酸メチルエステル、メチル3,4−ジメチルヘキサノエート、3,3−ジメチルペン−1−チン、エチル−3−エチル−ペンタノエート、メチル2,2,3−トリメチルペンタノエート、メチル2−エチル−3,3−ジメチルペンタノエート、ペンタン−3−イルブチレート、4−メチル−3−ヘキシルアセテート、2−メチル−3−メチルブチルプロパン酸アシッドエステル、3−メトキシ−1−ペンチルプロピオネート、2−ペンチル2−メチルプロパノエート、tert−ブチル2−メチルブタノエート、メチル5,5−ジメチルヘキサノエート、3,3−ジメチル2−ブチルプロピオネート、1−エチルブチルプロパノエート、2−メチル−1−ペンチルプロパノエート、n−プロピル2−メチルバレレート、sec−アミルバレレート、sec−ブチルヘキサノエート、2−メチルブチルイソバレレート、ペンタン酸2−メチルブチルエステル、2,2,3−トリメチル−吉草酸エチルエステル、1−メチルヘキシルプロパノエート、ヘキシル−2−ブタノエート、2,2−ジメチル−3−ヘキシルアセテート、2−メチル−1−ブチル2−メチルブタノエート、3−メチルブチル2−メチルブタノエート、メチル2,6−ジメチルヘプタノエート、2−オクチルアセテート、1−エチルヘキシルアセテート、酢酸−(1−イソプロピル−2,2−ジメチル−プロピルエステル)、酢酸−(2−エチル−3,3−ジメチル−ブチルエステル)、酢酸−(2,2,3−トリメチル−ペンチルエステル)、酢酸−(2,2,3,3−テトラメチル−ブチルエステル)、酢酸−(1,2,2,3−テトラメチル−ブチルエステル)、酢酸−(2−イソプロピル−3−メチル−ブチルエステル)、酢酸−(4−エチル−ヘキシルエステル)、酢酸−(2,2−ジエチル−ブチルエステル)、3−メチル−吉草酸sec−ブチルエステル、イソペンチル3−メチルブタノエート、イソプロピルヘプタノエート、4−メチル−吉草酸イソブチルエステル、4−メチル−ヘプタン酸エチルエステル、3−メチルブチルペンタノエート、ブチルヘキサノエート、n−ペンチルn−ペンタノエート、n−プロピルヘプタノエート、5−メチル−ヘプタン酸エチルエステル、エチル6−メチルヘプタノエート、ヘキシルブチレート、オクタン酸エチルエステル、メチル6−メチルオクタノエート、ヘプチルプロピオネート、ノナン酸メチルエステル、1−オクチルアセテート、2,2,3,3−テトラメチル−酪酸エチルエステル、酢酸−(1−エチル−2,2−ジメチル−ブチルエステル)、酢酸−(1−イソプロピル−ペンチルエステル)、酢酸−(1,2−ジメチル−ヘキシルエステル)、2−イソ−プロピル−3−メチル−酪酸エチルエステル、プロピオン酸−(3,3−ジメチル−ペンチルエステル)、酢酸−(1−エチル−3−メチル−ペンチルエステル)、2,3,5−トリメチル−ヘキサン酸メチルエステル、酢酸−(1−エチル−2−メチル−ペンチルエステル)、プロピオン酸−(1−エチル−2,2−ジメチル−プロピルエステル)、エチル2,2−ジエチルブタノエート、2,2,3−トリメチル−酪酸イソプロピルエステル、酢酸−(1−エチル−3,3−ジメチル−ブチルエステル)、ブチル2,2−ジメチルブチレート、3−メチル−2−プロピル−吉草酸メチルエステル、2−メチル−ヘプタン酸エチルエステル、メチル2−メチルオクタノエート、酪酸−(1,3−ジメチル−ブチルエステル)、3
−エチル−ヘキサン酸エチルエステル、2−エチル−2−メチル−吉草酸エチルエステル、エチル3,5−ジメチルヘキサノエート、3,3−ジメチル−吉草酸プロピルエステル、2,2,4,4−テトラメチル−ペンタン酸メチルエステル、エチル2,2−ジメチル−ヘキサノエート、酪酸−(2−エチル−ブチルエステル)、2−エチル−4−メチル−吉草酸エチルエステル、エチル2−プロピルペンタノエート、メチル2−プロピルヘキサノエート、エチル2−エチルヘキサノエート、酢酸−(1,1−ジエチル−ブチルエステル)、2,5−ジメチル−ヘキサン酸エチルエステル、エチル4,5−ジメチルヘキサノエート、酢酸−(1−イソブチル−ブチルエステル)、酢酸−(1−エチル−4−メチル−ペンチルエステル)、酢酸−(1−メチル−1−プロピル−ブチルエステル)、イソ吉草酸tert−ペンチルエステル、3−プロピル−ヘキサン酸メチルエステル、3−エチル−ヘプタン酸メチルエステル、酢酸−(1,1,4−トリメチル−ペンチルエステル)、酢酸−(1,5−ジメチル−ヘキシルエステル)、3−メチル−ヘプタン酸エチルエステル、3,3,5−トリメチル−ヘキサン酸メチルエステル、3,3−ジメチル−ヘプタン酸メチルエステル、3,3−ジメチル−吉草酸イソプロピルエステル、2−エチルヘキシルアセテート、エチル2,4,4−トリメチルペンタノエート、ブチルネオペンタノエート、ネオペンチルピバレート、ピバル酸イソペンチルエステル、2−エチル−酪酸tert−ブチルエステル、3,3−ジメチル−酪酸sec−ブチルエステル、酢酸−(1,4−ジメチルブチル)エステル、sec−アミルイソバレレート、3−アセトキシ−2,4−ジメチルヘキサン、3,3−ジエチル−ペンタン酸メチルエステル、メチル−4,4−ジメチルヘプタノエート、メチル3,5,5−トリメチルヘキサノエート、酢酸4−オクチルエステル、3,5−ジメチル−ヘプタン酸メチルエステル、1−アセトキシ−4,4−ジメチル−ヘキサン、ペンチル3−メチルブタノエート、7−メチルオクタン酸メチルエステル、2−エチル−ヘプタン酸メチルエステル、メチル2,4−ジメチルヘプタノエート、メチル2,2−ジメチルヘプタノエート、ペンチル2,2−ジメチルプロパノエート、エチル2,3,4−トリメチルバレレート、tert−ブチルヘキサノエート、3−アセトキシ−2,5−ジメチル−ヘキサン、1,1,3,3−テトラメチルブチルアセテート、2,2,4−トリメチルペンチルアセテート、メチル2,2,3,3−テトラメチルペンタノエート、ペンタン酸−(2,2,3,4−テトラメチル−メチルエステル)、2−プロピル−2−メチル−ペンタン酸メチルエステル、1,1−ジメチルエチル3,3−ジメチルブタノエート、tert−ブチル4−メチルペンタノエート、2−イソプロピル−3,3−ジメチル−酪酸メチルエステル、メチル2−エチル−2−メチルヘキサノエート、エチル2−エチル−3,3−ジメチルブタノエート、ヘキシルイソブタノエート、メチル−5,5−ジメチルヘプタノエート、メチル−2,3,4−トリメチルヘキサノエート、メチル2,3−ジメチル−2−エチルペンタノエート、3−メチルオクタン酸メチルエステル、2,2−ジメチルヘキシルアセテート、プロピルネオヘプタノエート、イソプロピル2−メチルヘキサノエート、2−プロピル−ペンチル−アセテート、ブチル2−エチルブチレート、4−メチルオクタン酸メチルエステル、2−メチルペンタン酸−(1−メチルプロピルエステル)、2,2,4−トリメチル−ヘキサン酸メチルエステル、ヘキサン酸−(2,2,5−トリメチル−メチルエステル)、4−メチルペンチルイソブチレート、3−メチルペンチルブチレート、エチル3,3,4−トリメチルペンタノエート、ペンタン酸−(3,4,4−トリメチル−エチルエステル)、tert−アミルピバレート、イソブチル3,3−ジメチルブチレート、1−イソプロピル−1,2−ジメチルプロピルアセテート、エチル4−エチルヘキサノエート、メチル2−エチル−3,3−ジメチルペンタノエート、メチル3,6−ジメチルヘプタノエート、イソブチルヘキサノエート、3,3,4,4−テトラメチルペンタン酸メチルエステル、2−メチルバレリックブチルエステル、ペンチル2−メチルブタノエート、ネオペンチル2−メチルブタノエート、エチル3,3−ジメチルヘキサノエート、4−エチル−3−ヘキシルアセテート、2,4−ジメチルペンタン−3−イルプロピオネート、メチルネオノナノエート、メチル4,4,5−トリメチルヘキサノエート、メチルジイソプロピルプロピオネート、1−メチルエチル4−メチルヘキサノエート、ブタン酸1−エチルブチルエステル、1−エチルペンチルプロパノエート、ペンタン−3−イルペンタノエート、メチル4−エチルヘプタノエート、ペンタン−3−イル3−メチルブタノエート、エチル5,5−ジメチルヘキサノエート、2−メチル−3−メチルブチルブタン酸エステル、ネリルアセテート、または、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテルなどを使用することができる。
【0071】
また、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類;メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテートなどのアルコキシアルキルアセテート類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;エチルアルコール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類;3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類;γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などを含むことができる。
【0072】
本発明の光変換樹脂組成物中の溶剤の含有量は、光変換樹脂組成物の全体100重量部に対して45〜90重量部、好ましくは50〜90重量部含まれてもよい。溶剤が前記範囲内に含まれると、ロールコーター、スピンコーター、スリットアンドスピンコーター、スリットコーター(ダイコーターともいう場合がある)、インクジェットなどの塗布装置で塗布した時、塗布性が良好になる傾向があるので、好ましい。
【0073】
散乱粒子
本発明に係る光変換樹脂組成物は、散乱粒子を含むことができる。前記散乱粒子は、通常の無機材料を使用することができ、好ましくは、平均粒径が30〜1000nmであってもよい金属酸化物を含むことができる。
【0074】
前記金属酸化物は、Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Mo、Cs、Ba、La、Hf、W、Tl、Pb、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ti、Sb、Sn、Zr、Nb、Ce、Ta、In、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された1種の金属を含む酸化物であってもよいが、これに限定されない。
【0075】
具体的には、Al
2O
3、SiO
2、ZnO、ZrO
2、BaTiO
3、TiO
2、Ta
2O
5、Ti
3O
5、ITO、IZO、ATO、ZnO−Al、Nb
2O
3、SnO、MgO、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された1種が可能である。必要な場合、アクリレートなどの不飽和結合を有する化合物で表面処理された材質も使用可能である。
【0076】
ただし、本発明に係る光変換樹脂組成物が散乱粒子を含む場合、前記散乱粒子により量子ドットから放出された光の経路を増加させ、光変換コーティング層における全体的な光効率を高められて、好ましい。
【0077】
好ましくは、散乱粒子は、30〜1000nmの平均粒径を有することができ、好ましくは100〜500nmの範囲であり、さらに好ましくは150nm〜300nmの範囲であることが有用である。この時、粒子サイズが小さすぎると、量子ドットから放出された光の十分な散乱効果を期待できず、これとは逆に、大きすぎる場合には、組成物内に沈んだり、均一な品質の自発光層の表面を得ることができないので、前記範囲内で適切に調節して使用する。
【0078】
前記散乱粒子は、前記光変換樹脂組成物の全体固形成分100重量部に対して0.5〜20重量部、好ましくは1〜15重量部使用することができる。前記散乱粒子が前記範囲内に含まれる場合、発光強度の増加効果が極大化できて、好ましい。前記散乱粒子が前記範囲未満で含まれる場合、得ようとする発光強度の確保がやや難しいことがあり、前記範囲を超える場合、青色照射光の透過度が著しく低下して色再現性に問題が発生しうるので、前記範囲内で適切に使用することが好ましい。
【0079】
熱重合樹脂
本発明に係る光変換樹脂組成物は、熱重合樹脂をさらに含んでもよい。前記熱重合樹脂は、塗膜の表面硬度および密着性に優れるだけでなく、特に高温高湿の条件で量子ドットの劣化を抑制して信頼性に優れるという利点がある。
【0080】
前記熱重合樹脂は、多官能脂環族エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、およびシラン変性エポキシ樹脂からなる群より選択される1以上を含むことができる。
【0081】
前記多官能脂環族エポキシ樹脂は、下記化学式7または8で表される化合物を含むことができる。
【0083】
(前記化学式7において、
Rは、C1〜C10アルキル基であり、
r、sおよびpは、それぞれ独立に、1〜20の整数である)
【0085】
本発明において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよいし、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、2−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
【0086】
前記多官能脂環族エポキシ樹脂の市販品としては、ダイセル化学工業株式会社の「CEL−2021」、脂環式固形エポキシ樹脂「EHPE−3150」、エポキシ化ポリブタジエン「PB3600」、可撓性脂肪環エポキシ化合物「CEL−2081」、ラクトン変性エポキシ樹脂「PCL−G」などが使用できる。また、その他にも、ダイセル化学工業株式会社の「セロキサイド2000」、「エポリードGT−3000」、「GT−4000」などを使用することができるが、これらに限定されない。
【0087】
前記多官能脂環族エポキシ樹脂を使用することにより、塗膜の表面硬度および密着性に優れるだけでなく、量子ドットの劣化を抑制して信頼性を向上させることができる。
【0088】
前記ノボラックエポキシ樹脂は、下記化学式9で表される化合物を含むことができる。
【0090】
(前記化学式9において、vは、1〜20の整数である)
【0091】
前記ノボラックエポキシ樹脂の市販品としては、スミエポキシESCN 195XL(住友化学工業(株)製造)などが使用できるが、同じくこれに限定されない。
【0092】
前記ノボラックエポキシ樹脂を使用することにより、塗膜の表面硬度および密着性に優れるだけでなく、高温工程における弾性回復率に優れ、量子ドットの劣化を抑制することができる。
【0093】
前記シラン変性エポキシ樹脂は、水酸基含有エポキシ樹脂とアルコキシシランとの脱アルコール縮合反応によって製造される。
【0094】
前記水酸基含有エポキシ樹脂は、下記化学式10で表される化合物を含むことができる。
【0096】
(前記化学式10において、xは、1〜34の整数である)
【0097】
熱硬化剤
本発明に係る光変換樹脂組成物は、熱硬化剤をさらに含んでもよい。
【0098】
前記熱硬化剤は、量子ドットが高温工程中に酸化および変色するのを防止することができ、塗膜内の硬化度の向上によって、長期間青色光に対する耐性評価時に光効率の低下を防止する効果を期待することができる。
【0099】
前記熱硬化剤は、下記化学式11で表される化合物を含むことができる。
【0101】
前記化学式11において、
Rsは、水素、またはC1〜C12のアルキル基であり、Rpは、C1〜C12のアルキレン基であり、Rqは、炭素以外の原子を含むか又は含まないn価の脂肪族炭化水素基であり、tは、2〜4の整数である。
【0102】
本発明において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよいし、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、2−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
【0103】
前記アルキレン基は、アルキル基の2価の置換基で、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、キシレン基、 ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デカニレン基、ウンデカニレン基、ドデカニレン基、トリデカニレン基、テトラデカニレン基、ヘキサデカニレン基、ヘプタデカニレン基、またはノナデカニレン基などがあるが、これらに限定されない。
【0104】
この時、前記熱硬化剤は、下記化学式12〜化学式19で表される化合物のうちの1つ以上を含むことができる。
【0107】
前記熱硬化剤を含むことにより、熱硬化後、青色光に対する耐性に優れることができる。
【0108】
本発明の実施例による光変換樹脂組成物は、前述した熱重合樹脂および/または熱硬化剤をさらに含むことで、優れた耐高温耐湿性の効果を提供することができる。
【0109】
添加剤
本発明に係る光変換樹脂組成物は、必要に応じて、そのほか界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤などの添加剤を追加的に含んでもよい。
【0110】
前記界面活性剤としては、市販の界面活性剤を用いることができ、例えば、シリコーン系、フッ素系、エステル系、陽イオン系、陰イオン系、非イオン系、両性などの界面活性剤などが挙げられる。これらは、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
【0111】
前記界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールジエステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、3級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類などがあり、その他、商品名として、KP(信越化学工業(株)製造)、ポリフロー(POLYFLOW)(共栄社化学(株)製造)、エフトップ(EFTOP)(トーケムプロダクツ社製造)、メガファック(MEGAFAC)(大日本インキ化学工業(株)製造)、フロラード(Flourad)(住友スリーエム(株)製造)、アサヒガード(Asahi guard)、サーフロン(Surflon)(以上、旭硝子(株)製造)、ソルスパース(SOLSPERSE)(ゼネカ(株)製造)、EFKA(EFKAケミカルズ社製造)、PB821(味の素(株)製造)などが挙げられる。
【0112】
前記密着促進剤として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【0113】
酸化防止剤としては、具体的には、2,2’−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールなどが挙げられる。
【0114】
前記紫外線吸収剤としては、具体的には、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノンなどが挙げられる。
【0115】
前記凝集防止剤としては、具体的には、ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。
【0116】
前記添加剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて適切に追加して使用可能である。例えば、前記添加剤は、前記光変換樹脂組成物の全体100重量部に対して0.05〜10重量部、好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは0.1〜5重量部使用することができるが、これに限定されるものではない。
【0117】
<光変換積層基材>
また、本発明は、前述した光変換樹脂組成物を含む光変換積層基材を提供する。
【0118】
前記光変換積層基材は、基板と、前記基板の上部に形成された光変換樹脂層とを含むことができる。前記基板は、例えば、ガラス、シリコン酸化物(SiOx)、または高分子基板などが使用可能であり、好ましくは、ガラスが使用可能である。前記高分子基板としては、例えば、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone、PES)またはポリカーボネート(polycarbonate、PC)などであってもよい。
【0119】
前記光変換樹脂層は、本発明の光変換樹脂組成物を含む層で、基板上に前記光変換樹脂組成物をスピンコーティング法で塗布し、熱硬化して形成された層であってもよい。
【0120】
前述した基板および光変換樹脂層を含む光変換積層基材は、画像表示装置に適用される場合、
図1に示された従来の液晶ディスプレイ装置に比べて構造が簡単で優れた輝度および高温、高湿状態での長期信頼性に優れた効果を提供することができる。
【0121】
<画像表示装置>
また、本発明は、前記光変換積層基材を含む画像表示装置を提供する。
【0122】
本発明の光変換積層基材は、通常の液晶表示装置だけでなく、電界発光表示装置、プラズマ表示装置、電界放出表示装置など各種画像表示装置に適用可能である。
【0123】
本発明の画像表示装置は、複数の量子ドット、バインダー樹脂、および溶剤を含み、前記複数の量子ドットは、中心発光波長(λmax)が異なる2種以上の量子ドットである光変換樹脂組成物を用いて製造された光変換積層基材を含むことができる。この場合、前記複数の量子ドットは、第1量子ドットと第2量子ドットの中心発光波長(λmax)の差および半値幅が特定範囲を満足するものであるか;および/または熱重合樹脂および熱硬化剤のうちの1種以上を含むことができる。
【0124】
本発明の画像表示装置は、光変換樹脂組成物が積層された積層基材を用いて、構造が簡単で優れた輝度および高温、高湿状態での長期信頼性に優れた高品質の画像表示装置を提供することができる。
【0125】
以下、本発明を具体的に説明するために実施例および比較例などを挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例および比較例などは種々の異なる形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下に詳述する実施例および比較例などに限定されると解釈されない。本明細書の実施例および比較例などは、当業界における平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。また、以下、含有量を示す「%」および「部」は、特に言及しない限り、重量基準である。
【0126】
<量子ドットの合成>
合成例1:Green量子ドットの合成(量子ドット11)
インジウムアセテート(Indium acetate)0.4mmol(0.058g)、パルミチン酸(palmitic acid)0.6mmol(0.15g)、および1−オクタデセン(octadecene)20mLを反応器に入れて、真空下、120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に置き換えた。300℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.2mmol(58μl)およびトリオクチルホスフィン1.0mLの混合溶液を迅やかに注入し、1分間反応させた。
【0127】
次に、亜鉛アセテート2.4mmoL(0.448g)、オレイン酸4.8mmol、およびトリオクチルアミン20mLを反応器に入れて、真空下、120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に置き換え、反応器を280℃に昇温させた。先に合成したInPコア溶液2mlを入れて、次に、トリオクチルホスフィン中のセレン(Se/TOP)4.8mmolを入れた後、最終混合物を90分間反応させた。常温に速やかに冷やした反応溶液にエタノールを入れて、遠心分離して得た沈殿を減圧濾過後、減圧乾燥して、InP/ZnSeコア−シェルを形成させた。
【0128】
次に、亜鉛アセテート2.4mmoL(0.448g)、オレイン酸4.8mmol、およびトリオクチルアミン20mLを反応器に入れて、真空下、120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に置き換え、反応器を280℃に昇温させた。先に合成したInPコア溶液2mlを入れて、次に、トリオクチルホスフィン中の硫黄(S/TOP)4.8mmolを入れた後、最終混合物を2時間反応させた。常温に速やかに冷やした反応溶液にエタノールを入れて、遠心分離して得た沈殿を減圧濾過後、減圧乾燥して、InP/ZnSe/ZnSコア−シェル構造の量子ドット11を得た。
【0129】
得られたナノ量子ドットの光発光スペクトルの最大発光peakは530nmであり、半値幅は38nmであった。
【0130】
合成例2:Red量子ドットの合成(量子ドット12)
インジウムアセテート(Indium acetate)0.2mmol(0.058g)、パルミチン酸(palmitic acid)0.6mmol(0.15g)、1−オクタデセン(octadecene)10mLを反応器に入れて、真空下、120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に置き換えた。280℃に加熱した後、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン(TMS3P)0.1mmol(29uL)およびトリオクチルホスフィン0.5mLの混合溶液を速やかに注入し、15分間反応させた。常温に速やかに冷やした反応溶液にアセトンを入れて、遠心分離して得た沈殿をトルエンに分散させた。得られたInP半導体ナノ結晶は、UV第1吸収最大波長560〜590nmを示した。
【0131】
亜鉛アセテート1.2mmoL(0.224g)、オレイン酸2.4mmol、トリオクチルアミン10mLを反応器に入れて、真空下、120℃に加熱した。1時間後、反応器内の雰囲気を窒素に置き換え、反応器を280℃に昇温させた。先に合成したInPコア溶液1mLを入れて、次に、S(硫黄)/TOP(トリオクチルホスフィン)2.4mmolを入れた後、最終混合物を2時間反応進行させた。常温に速やかに冷やした反応溶液にエタノールを入れて、遠心分離して、発光波長625nm、半値幅40nmのInP(コア)/ZnS(シェル)構造の量子ドット12を得た。
【0132】
前記量子ドット11および12の最大発光波長および半値幅はQE−2100(大塚社製)を用いて測定した。
【0133】
<バインダー樹脂の合成>
合成例3:カルド系バインダー樹脂の合成(C−1)
3000ml三口丸フラスコに、スピロ[フルオレン-9, 9’-キサンテン]-3’,6’-ジオール(spiro[fluorene−9,9’−xantene]3’,6’−diol)364.4gとt−ブチルアンモニウムブロミド0.4159gとを混合し、エピクロロヒドリン2359gを入れて、90℃に加熱して反応させた。液体クロマトグラフィーで分析してスピロ[フルオレン-9, 9’-キサンテン]-3’, 6’-ジオールが完全に消尽すると、30℃に冷却して50%NaOH水溶液(3当量)をゆっくり添加した。液体クロマトグラフィーで分析してエピクロロヒドリンが完全に消尽したならば、ジクロロメタンで抽出した後、3回水洗した後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、ジクロロメタンを減圧蒸留し、ジクロロメタンとメタノールとの混合比50:50を用いて再結晶した。
【0134】
このように合成されたエポキシ化合物1当量とt−ブチルアンモニウムブロミド0.004当量、2,6−ジイソブチルフェノール0.001当量、アクリル酸2.2当量を混合した後、溶媒プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート24.89gを入れて混合した。この反応溶液に空気を25ml/minで吹き込みながら、温度を90〜100℃に加熱溶解した。反応溶液が白濁した状態で、温度を120℃まで加熱して完全に溶解させた。溶液が透明になり、粘度が高くなると、酸価を測定して酸価が1.0mgKOH/g未満になるまで撹拌した。酸価が目標(0.8)に至るまで11時間が必要であった。反応終結後、反応器の温度を室温に下げて、無色透明な、化学式26の化合物を得た。
【0136】
この後、化学式26の化合物307.0gにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート600gを添加して溶解した後、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物78gおよび臭化テトラエチルアンモニウム1gを混合し、徐々に昇温させて110〜115℃で4時間反応させた。酸無水物基の消失を確認した後、1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸38.0gを混合して、90℃で6時間反応させて、カルド系バインダー樹脂C−1を重合した。無水物の消失はIRスペクトルによって確認した。製造されたカルド系バインダー樹脂の分子量は次の装置で測定し、重量平均分子量は3,500g/molである。
【0137】
装置:HLC−8120GPC(東ソー(株)製造)
カラム:TSK−GELG4000HXL+TSK−GELG2000HXL(直列接続)
カラム温度:40℃
移動相溶剤:テトラヒドロフラン
流速:1.0ml/分
注入量:50μl
検出器:RI
測定試料濃度:0.6質量%(溶剤=テトラヒドロフラン)
校正用標準物質:TSK STANDARD POLYSTYRENE F−40、F−4、F−1、A−2500、A−500(東ソー(株)製造)
【0138】
前記得られた重量平均分子量および数平均分子量の比を分子量分布(Mw/Mn)とした。
【0139】
合成例4:アクリル系バインダー樹脂の合成(C−2)
撹拌機、温度計還流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えたフラスコを準備し、一方、モノマー滴下ロートとして、ベンジルマレイミド74.8g(0.20モル)、アクリル酸43.2g(0.30モル)、ビニルトルエン118.0g(0.50モル)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート4g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)40gを投入後、撹拌混合して準備し、連鎖移動剤滴下槽として、n−ドデカンチオール6g、PGMEA24gを入れて撹拌混合したものを準備した。この後、フラスコにPGMEA395gを導入し、フラスコ内の雰囲気を空気から窒素にした後、撹拌しながら、フラスコの温度を90℃まで昇温した。次に、モノマーおよび連鎖移動剤を滴下ロートから滴下開始した。滴下は、90℃を維持しながら、それぞれ2hの間進行させ、1hの後に、110℃昇温して3h維持した後、ガス導入管を導入させて、酸素/窒素=5/95(v/v)の混合ガスのバブリングを開始した。次に、グリシジルメタクリレート28.4g[(0.10モル)、(本反応に使用したアクリル酸のカルボキシル基に対して33モル%)]、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)0.4g、トリエチルアミン0.8gをフラスコ内に投入して、110℃で8時間反応を継続し、固形分酸価が70mgKOH/gのアクリル樹脂C−2を得た。GPCによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は16,000g/molであり、分子量分布(Mw/Mn)は2.3であった。
【0140】
実施例および比較例
下記表2および表3のように、実施例1〜15および比較例1〜9の光変換樹脂組成物を製造した。前記実施例1〜15および比較例1〜9の光変換樹脂組成物を構成する成分のうち溶剤を除いた全体固形成分に対する各固形成分の含有量は、表4〜表5の通りである。
【0141】
使用されたバインダー樹脂はそれぞれ合成例3および4で作ったものであり、散乱粒子はTiO
2粒子であり、ハンツマン社で製造したTR−88(220nm)である。また、熱重合樹脂(E)はダイセル化学工業株式会社製のEHPE−3150であり、熱硬化剤(F)は化学式16で表される化合物を用いた。
【0142】
実施例および比較例に使用された量子ドットおよび溶剤は、表6および表7の通りである。
【0149】
製造例1.光変換コーティング層の製造
実施例および比較例で製造された光変換樹脂組成物を用いてコーティング膜を製造した。すなわち、前記それぞれの光変換樹脂組成物をスピンコーティング法で5cm×5cmのガラス基板上に塗布した後、加熱板上に置き、100℃の温度で10分間維持して薄膜を形成させた後、180℃の加熱オーブンで30分間加熱して、光変換コーティング層を製造した。前記製造された光変換樹脂膜の厚さは、量子ドットの含有量に応じて2um〜20umの厚さに作製した。
【0150】
実験例1.色再現性評価
前記製造されたコーティング膜をBlue光源(XLamp XR−E LED、Royal blue450照度3mW/cm
2、Cree社)の上部に位置させ、その上に、Red、Green、BlueがpatternされたColor filter基板(UN65、サムスン電子のTV Color filter使用)を位置させた後、色度測定器(OSP−200、Olympus社)を用いて、Red、Green、Blueの色座標を測定して、この時、表現される色再現領域のNTSC色領域対比の面積比を計算した。評価方法は下記表8に、評価結果は下記表9に記載した。
【0151】
面積比が高いほど優れた色再現性を示す。
【0153】
実験例2.耐高温高湿性評価
前記製造されたコーティング膜を青色光源(XLamp XR−E LED、Royal blue450照度3mW/cm
2、Cree社)の上部に位置させた後、輝度測定器(CAS140CT Spectrometer、Instrument systems社)を用いて輝度を測定し、同一のコーティング膜を温度80℃、湿度85%の高温高湿処理装置(Jeio Tech社製TH−PE)で250時間露出させた後、前記と同じ方法で輝度を測定して、高温高湿処理前/後の輝度維持率を計算して耐高温高湿性を評価した。
耐高温高湿性(%)=(温度80℃、湿度85%、250時間処理後の輝度)/(温度80℃、湿度85%、250時間処理前の輝度)×100
【0155】
前記表から確認されるように、実施例1〜15の光変換樹脂組成物は、優れた色再現性および耐高温高湿性を示し、特に、熱重合樹脂および/または熱硬化剤を含む実施例13〜15の光変換樹脂組成物は、著しく優れた耐高温高湿性を示した。
【0156】
反面、比較例1〜9の光変換樹脂組成物は、色再現性が低下することを確認することができた。