长波长转换发光型有机纳米粒子、包含其的颜色转换膜用组合物、及由此制备的颜色转换膜、显示装置以及发光二极管装置的制作方法

本发明涉及长波长转换(down conversion、dc)发光型有机纳米粒子、包含其的颜色转换膜用组合物、及由此制备的颜色转换膜、显示装置以及发光二极管装置。

背景技术：

1、为了将发光二极管用作光源来制备白光、主要使用如下的方法：将蓝色发光二极管用作光源、使用由荧光体、有机染料、量子点等形成的颜色转换膜将从蓝色发光二极管发出的光源转换为白光。此时的颜色转换膜的材料为了具有高显色指数、半峰全宽(fullwidth at half maximum、fwhm)要宽、且耐热性要好、以承受发光二极管的热量。相比与此、与光源用发光二极管不同地、显示器中使用的颜色转换膜的材料应具有良好的颜色纯度、因此主要使用示出小的半峰全宽发光特性的荧光、磷光、量子点等。

2、使用发光二极管中最广泛使用的蓝色发光二极管(led)和黄色荧光体的方法的显色指数低、且黄色荧光体的红色发光少、因此存在具有高相关色温的缺点。在将有机染料用于颜色变换层的情况下、具有发光时凝聚的特性、因此具有会产生消光现象、光化学稳定性低的问题。

3、利用无机物的量子点(quantum dot、qd)虽具有光致发光量子产率(photoluminescence quantum yield、plqy)佳、反应时间快、可靠性高的优点、但其对水分脆弱、耐热性低于100℃、因此不佳、难以用作发光二极管的颜色转换膜、且使用如镉、砷、铅的重金属的缺点。具体地、如铅、镉、汞、铬、砷等的重金属的体内蓄积性很高、是公共卫生学上的巨大问题。体内吸收的重金属通过血液蓄积在头发和体内各器官组织中、重金属类的体内停留时间虽在血液或尿液中较短、但在头发的情况下、持续较长时间。通常、重金属的生物体内蓄积通过连锁食物链形成、与被食者相比、捕食者示出体内浓度越高的生物浓缩特性。尤其、用作荧光物质的镉会对胃、肺、及骨骼造成严重损伤。

4、为了将有机物质或有机纳米粒子应用于显示装置等、无法单独使用、应以薄膜形式制备并使用。与使用有机纳米粒子制备的薄膜相比、直接使用有机物质制备的薄膜的光稳定性差。为了将有机纳米粒子制备为薄膜、需要满足如下的条件、即、保持有机纳米粒子的特性不便、树脂内分散性好、即使长时间暴露在入射光、也不会降低特性、且应具有良好的常温稳定性等。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：韩国授权专利第10-2081481号

8、专利文献2：韩国公开专利第10-2020-0105407号

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的多个目的之一在于、提供一种由发光型有机物质获得的长波长转换有机纳米粒子、包含其的颜色转换膜用组合物、由此制备的颜色转换膜、显示装置以及发光二极管装置、其中、颜色转换效率优秀、具有热稳定性、未使用重金属。

3、技术方案

4、根据本发明的一方面、提供一种长波长转换发光型有机纳米粒子、其包含第一有机荧光体及第二有机荧光体、上述第一有机荧光体在450nm的波长中的摩尔消光系数(molar extinction coefficient、ε)为10000l/mol·cm以上、上述第一有机荧光体的发光光谱与上述第二有机荧光体的吸收光谱重叠。

5、在一实施例中、上述第一有机荧光体与第二有机荧光体之间的福斯特半径( radius、ro)可以为7.0nm以下。

6、在一实施例中、上述第一有机荧光体和第二有机荧光体的重量比可以为5.0:5.0至9.5:0.5。

7、在一实施例中、上述长波长转换发光型有机纳米粒子的平均粒径为100nm～170nm、粒径的标准偏差可以为500nm以下。

8、在一实施例中、上述长波长转换发光型有机纳米粒子可具有上述第一有机荧光体及第二有机荧光体被表面活性剂包围的形态的核壳结构。

9、在一实施例中、上述表面活性剂可以为选自由阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、双离子性表面活性剂及非离子性表面活性剂组成的组中的一种以上。

10、在一实施例中、上述第一有机荧光体的光致发光量子产率(plqy)可以为50％。

11、在一实施例中、上述第一有机荧光体可以为选自由下述化合物bb-1至bb-11、bd-1至bd-9、bm-1至bm-12、bper-1至bper-20及bpyr-1至bpyr-11组成的组中的一种以上。

12、

13、

14、

15、

16、

17、

18、在一实施例中、上述第二有机荧光体可以为延迟荧光材料(delayedfluorescence material)。

19、在一实施例中、上述延迟荧光材料可以为由下述化学式1表示的化合物。

20、化学式1：

21、

22、(在上述化学式1中、

23、l为选自由芳基、亚芳基及碳氮单一键组成的组中的一种、

24、当l为芳基时、a为在上述芳基1或2取代的氰基、d为在上述芳基4或5取代的取代基、各个上述取代基独立地为含有被碳原子数1个至10个的烃基取代或未取代的氮原子的杂芳基、

25、当l为亚芳基时、a为取代或未取代的三嗪基、d为取代或未取代的多重并环、包含共轭或非共轭的五边或六边环含有与上述亚芳基结合的氮原子、其中上述多重并环为成环元素，除了包含与上述亚芳基结合的氮原子之外、还可以包含1个至9个氮原子或1个16族元素、

26、当l为碳氮单一键时、d为碳原子数10至40的并环、包含共轭或非共轭的五边或六边环含有上述l的氮原子、其中上述共轭或非共轭的五边或六边环为取代或未取代的环、包含或不包含16族元素为成环元素、包含1个或2个氮原子为成环元素、a为碳原子数10至40的杂环、包含芳基含有与上述l结合的碳原子、其中上述杂环包含与含有结合至上述l的碳原子的芳基形成并环的环结构、其中上述环结构为环结构含有硼原子和氧原子为成环元素、或者为五边或六边环结构含有共轭的2个氮原子。)

27、在一实施例中、由上述化学式1表示的化合物可以为选自由下述化合物t-1至t-28组成的组中的一种以上。

28、

29、

30、

31、在一实施例中、上述第二有机荧光体可以为由下述化学式2表示的硼化合物。

32、化学式2：

33、

34、(在上述化学式2中、

35、r1至r5各自独立地为选自由氢、氘、卤基、羟基、氰基、硝基、取代或未取代的氨基、脒基、肼基、亚肼基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的杂环烯基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的杂芳基及取代或未取代的杂芳氧基组成的组中的一种以上、

36、x1至x4各自独立地为氢、羟基、或取代或未取代的烷基、

37、n1及n4各自独立地为1至4的整数，

38、n2，n3及n5各自独立地为1至3的整数，

39、n1至n5为2以上的情况下，括号里的结构各自可以相同或不同，

40、r1至r5及x1至x4可以通过与相邻取代基结合形成取代或未取代的环。)

41、在一实施例中、由上述化学式2表示的硼化合物可以为选自由下述化合物d-1至d-30组成的组中的一种以上。

42、

43、

44、

45、在一实施例中、上述第二有机荧光体可以为由下述化学式3表示的硼化合物。

46、化学式3：

47、

48、(在上述化学式3中、

49、c1至c3分别具有五边或六边的环结构、

50、r51及r52各自独立地为选自由氢、氘、卤基、羟基、氰基、硝基、取代或未取代的氨基、脒基、肼基、亚肼基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的硫醚基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的杂环烯基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的杂芳基及取代或未取代的杂芳氧基组成的组中的一种、可通过与相邻取代基结合形成取代或未取代的环、

51、r53相当于选自由氢、氘、卤基、羟基、氰基、硝基、氨基、脒基、肼基、亚肼基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的硫醚基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的杂环烯基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的杂芳基及取代或未取代的杂芳氧基组成的组中的一种、

52、y1及y2各自独立地为氟基或烷氧基、

53、a及b各自独立地为1至4的整数、

54、a及b为2以上的情况下，括号里的结构各自可以相同或不同、

55、r51至r52可以通过与相邻取代基结合形成取代或未取代的环。)

56、在一实施例中、由上述化学式3表示的硼化合物可以为选自由下述化合物b-1至b-51组成的组中的一种以上。

57、

58、

59、

60、根据本发明的再一方面、提供一种颜色转换膜用组合物、其包含上述长波长转换发光型有机纳米粒子和水溶性高分子树脂。

61、在一实施例中、上述颜色转换膜用组合物中、相对于100重量份的上述水溶性高分子树脂、可包含1重量份至20重量份的上述长波长转换发光型有机纳米粒子。

62、根据本发明的另一方面、提供利用上述颜色转换膜用组合物制备的颜色转换膜。

63、根据本发明的还有一方面、提供包含上述颜色转换膜的显示装置或发光二极管装置。

64、发明效果

65、根据本发明、利用这种长波长转换发光型有机纳米粒子可提供颜色转换膜、上述颜色转换膜的光学稳定性优秀、颜色变换效率高、耐热性高、薄膜的膜硬度特性佳、均匀性高、可长时间保持性能。尤其、本发明的颜色转换膜使用不利用量子点的长波长转换发光型有机纳米粒子、因此、可防止环境污染问题。

66、本发明的效果并不限定于上述效果、应理解为包含可由本说明书的发明的说明或权利要求书中记载的特征推论的所有效果。