JP6725702B2 - 発光装置、およびそれを備える電子デバイス - Google Patents

Description

本発明は、発光装置、およびそれを備える電子デバイスに関する。

従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）デバイスは、ＬＣＤユニットと、ＬＣＤユニットを白色光で一様に照明するバックライトユニットとを含む。ＬＣＤデバイスの最大色性能を決定する主な要因は、バックライトユニットから発せられる光とＬＣＤユニットのカラーフィルタアレイとの間のスペクトル相互作用である。カラーフィルタアレイは、個別にアドレス指定可能な数百万個の画素から成り、これらのそれぞれは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の副画素で構成されている。

従来のＬＣＤデバイスの大きな問題は、バックライト光源の上方のＬＣＤユニットに伴う大きな光損失である。通常、バックライト光源から発せられる光の１０％未満が使用され、９０％を上回る残りは、偏光フィルタ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイ、液晶セル、およびカラーフィルタアレイを含む、ＬＣＤユニットによって吸収される。具体的には、ＲＧＢ副画素カラーフィルタを通過する透過率は、各副画素が３原色のうちの１つしか通過させることができないので、最低（約３０％）である。

従来のＬＣＤデバイスの別の問題は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）黄色蛍光体コーティングを有する青色発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップで作製されているバイクロマティック白色バックライトである。このバイクロマティック白色バックライトは、ＲＧＢカラーフィルタのスペクトル透過との理想的な適合ではなく、ディスプレイの不満足な色品質につながる。この問題に対処するために、近年、ＬＣＤデバイスのカラー性能を改善するために、ＲＧＢ ＬＥＤ、広色域蛍光体、および量子ドット（ＱＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）強化膜などの新しいディスプレイテクノロジーが導入されている。しかし、高品質の色、例えば、豊かでかつ飽和した色、およびエネルギー節約をもたらす発光装置を提供する必要が残っている。

本発明は、青色バックライトユニットと、少なくとも赤色、緑色、および青色の画素を備える色変換アレイと、を備える新規な発光装置を提供する。従来のカラーフィルタアレイに現在ある光吸収材料に取って代わるのに、狭い帯域幅（例えば、１００ナノメートル未満の放射帯域の半値全幅、すなわちＦＷＨＭ）を有するナノ粒子が色変換アレイにおいて採用される。ナノ粒子は、液晶構成要素によって変調されている一様な青色バックライトによって励起される。青色光を吸収して緑色光を発生させるナノ粒子が、緑色画素に位置していてもよい。青色光を吸収して赤色光を発生させるナノ粒子が、赤色画素に位置していてもよい。青色画素領域については、青色バックライトユニットから直接に光が当てられてもよい。１つの実施形態において、この新規な発光装置は、高純度のＲ、Ｇ、およびＢの色の組み合わせを介して高品質の色を生み出す。より重要なことには、このような設計は、従来のカラーフィルタアレイと比較して、もしかすると電力消費の５０％近くの削減につながる可能性がある。さらに、バックライトユニットには青色光しか使用されないことから、液晶構成要素の制御システムを単純化する。

第１の態様において、本発明は、
青色光を発するバックライトユニットと、
バックライトユニットからの青色光を受ける色変換アレイと、を備える、発光装置であって、
色変換アレイが、緑色変換層および赤色変換層を備え、
緑色変換層および赤色変換層のうちの少なくとも１つが、緑色光または赤色光をそれぞれ発する第１または第２のナノ粒子を含み、第１または第２のナノ粒子が、カプセル化有機発光化合物であり、有機発光化合物は、４３０〜５００ナノメートル（ｎｍ）のスペクトル領域において少なくとも１０００Ｍ^−１ｃｍ^−１の吸収を有し、１００ｎｍ未満の発光帯域の半値全幅を見せ、
色変換アレイは、少なくとも赤色光、緑色光、および青色光が、発光装置によって発せられて、赤色、緑色、および青色の成分を有する色を生成するように、バックライトユニットの青色光の少なくとも一部が通過することを可能にする、発光装置を提供する。

第２の態様において、本発明は、第１の態様の発光装置を備える電子デバイスを提供する。

本発明の発光装置の１つの実施形態の概略斜視図である。 本発明の発光装置の１つの実施形態における色変換アレイの断面図である。 第１のナノ粒子の走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）画像である。 第２のナノ粒子のＳＴＥＭ画像である。

「発光団」とは、電磁放射線に暴露されたときのその発光特性の原因である化学化合物中の原子または官能基を指す。本明細書では、発光団は、発光基と呼ばれることがあり、その逆であることもある。

「電子デバイス」とは、電子工学の原理に依拠し、その操作に電子流の巧みな操作を使用するデバイスを指す。

「アルキル」とは、非環式飽和一価炭化水素基を指し、水素が非置換であるか、または、ハロゲン、ヒドロキシル、シアノ、スルホ、ニトロ、アルキル、ペルフルオロアルキル、もしくはそれらの組み合わせにより置換されている、線形基および分岐基を含む。

「ヘテロアルキル」とは、アルキル基内の炭素原子のうちの１つ以上が、少なくとも１つのヘテロ原子を含むヘテロ原子またはヘテロ官能基に取って代わられた、線形構造または分岐構造を有する飽和炭化水素基を指す。ヘテロ原子は、例えば、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓなどを含んでもよい。本明細書における少なくとも１個のヘテロ原子を含むヘテロ官能基は、例えば、ＣＯＯＲ’、ＯＣＯＯＲ’、ＯＲ’、ＮＲ’_２、ＰＲ’_２、Ｐ（＝Ｏ）Ｒ’_２、またはＳｉＲ’_３を含んでもよく、式中、各Ｒ’は、Ｈ、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_３０ヒドロカルビル基、または置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_３０芳香族基である。

「アルケニル」とは、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を含む不飽和炭化水素を指す。置換アルケニルとは、炭素二重結合上の水素のうちの少なくとも１つが、Ｈ以外の原子または基、例えばＣ_１−Ｃ_３０アルキル基またはＣ_６−Ｃ_３０芳香族基により取って代わられている、アルケニルを指す。「アルキニル」とは、少なくとも１つの炭素−炭素三重結合を含む不飽和炭化水素を指す。置換アルケニルとは、炭素二重結合上の水素のうちの少なくとも１つが、Ｈ以外の原子または基、例えばＣ_１−Ｃ_３０アルキル基またはＣ_６−Ｃ_３０芳香族基により取って代わられている、アルケニルを指す。アルケニル基またはアルキニル基が２つ以上の不飽和結合を含む場合、これらの結合は、普通、積み重ねられないが、−［ＣＨ＝ＣＨ−］_ｐなど、交互に配列されてもよく、式中、ｐは、２〜５０の範囲であってもよい。別段に定めのない限り、好ましいアルキルは、１〜２２個の炭素原子を含み、好ましいアルケニルおよびアルキニルは、２〜２２個の炭素原子を含む。

「アルコキシ」とは、酸素と単結合したアルキル基を指す。Ｃ_１−Ｃ_２４アルコキシなどのアルコキシは、直鎖または分岐基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、イソオクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルアルコキシ、ドデシルオキシ、テトラデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ、およびオクタデシルオキシである。置換アルコキシとは、酸素と単結合した置換アルキル基を指す。

「脂肪族環基」とは、脂肪族でもあり環状でもある有機基を指す。脂肪族環基は、飽和でも不飽和でもよい１つ以上の炭素環を含む。置換脂肪族環基は、側鎖が、置換もしくは非置換のアルキル、置換もしくは非置換のヘテロアルキル、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアルキニル、または置換もしくは非置換のアルコキシとすることができる、取り付けられた１つ以上の側鎖を有してもよい。脂肪族環基の例には、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、ジメチルシクロヘキシル、トリメチルシクロヘキシル、１−アダマンチル、および２−アダマンチルが含まれる。

「複素環基」とは、その環の員として少なくとも２個の異なる元素の原子を有する環式化合物を指す。複素環基は、普通、５〜７個の環員を含み、その中でも、普通Ｏ、Ｓ、ＮＲ’から選択される少なくとも１個、特に１〜３個のヘテロ原子を含む。例としては、ピペリジル、テトラヒドロフラニル、ピペラジニル、およびモルホリニルなど、Ｏ、Ｓ、またはＮＲ’によって中断されているＣ_４−Ｃ_１８シクロアルキルを含む。不飽和変異体は、隣接する環員間の二重結合の形態を有するそれらの隣接する環員上の水素原子の抽出による、これらの構造に由来していてもよく、このような部分の例には、シクロヘキセニルがある。置換複素環基は、取り付けられた１つ以上の側鎖を有してもよく、この側鎖は、置換もしくは非置換のアルキル、置換もしくは非置換のヘテロアルキル、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアルキニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、または繋ぎ合わせに向けられた、もしくは連結基を介したかのいずれかの別の複素環基とすることができる。

「芳香族基」とは、環を形成する炭素原子間にσ結合および非局在化π電子を有する炭化水素を指し、普通、ベンゼン系、またはアリール基である。アリールは、炭素−炭素単結合によって、必要に応じて、互いに融合または互いに結合している、１〜４個の芳香族環（各環が６個の共役炭素原子を含み、ヘテロ原子は含まない）を含む芳香族または多環芳香族置換基として定義される。置換芳香族またはアリール基とは、環上の水素原子に取って代わる１つ以上の置換基を有するアリール環を指す。アリール基は、非置換であるか、または必要に応じて、独立して、ハロゲン、シアノ、スルホ、カルボキシ、アルキル、ペルフルオロアルキル、アルコキシ、アルキルチオ、アミノ、モノアルキルアミノ、もしくはジアルキルアミノである、置換基の任意の合成的にアクセス可能かつ化学的に安定の組み合わせにより、独立して置換される。例には、フェニル、ビフェニル、ｏ−、ｍ−、またはｐ−ターフェニル、１−ナフタレン、２−ナフタレン、１−、２−、または９−アントリル、１−、２−、３−、４−、または９−フェナントレニル、および１−、２−、または４−ピレニルの置換または非置換の誘導体を含む。好ましい芳香族またはアリール基には、フェニル、置換フェニル、ナフチル、または置換ナフチルがある。

「複素芳香族基」または「ヘテロアリール基」とは、必要に応じて、追加の６−員芳香族環に縮合しているか、または必要に応じて、５−員もしくは６−員芳香族環に縮合している、５−または６−員複素芳香環を指す。複素芳香族環は、任意の組み合わせで、Ｏ、ＳまたはＮから成る群から選択される少なくとも１個、また３個までのヘテロ原子を含む。置換複素芳香族またはヘテロアリール基とは、環上の水素原子に取って代わる１つ以上の置換基を有する複素芳香族またはヘテロアリール環を指す。複素芳香族またはヘテロアリール基は、非置換であるか、または必要に応じて、独立して、ハロゲン、シアノ、スルホ、カルボキシ、アルキル、ペルフルオロアルキル、アルコキシ、アルキルチオ、アミノ、モノアルキルアミノ、もしくはジアルキルアミノである、置換基の任意の合成的にアクセス可能かつ化学的に安定な組み合わせにより、独立して置換される。例には、２−もしくは３−フラニル、２−もしくは３−チエニル、Ｎ−、２−、もしくは３−ピロロイル、２−もしくは３−ベンゾフラニル、２−もしくは３−ベンゾチエニル、Ｎ−、２−、もしくは３−インドリル、２−、３−、もしくは４−ピリジル、２−、３−、もしくは４−キノリル、１−、３−、もしくは４−イソキノリル、２−ベンゾオキサゾリル、２−、４−、もしくは５−（１，３−オキサゾリル）、２−、４−、もしくは５−（１，３−チアゾリル）、２−ベンゾチアゾリル、３−、４−、もしくは５−イソキサゾリル、Ｎ−、２−、もしくは４−イミダゾリル、Ｎ−もしくは２−ベンズイミダゾリル、１−もしくは２−ナフトフラニル、１−もしくは２−ナフトチニル、Ｎ−、２−、もしくは３−ベンズインドリル、または２−、３−、もしくは４−ベンゾキノリルの置換または非置換の誘導体を含む。

発光団の「量子収量」は、吸収された光子の個数に対する発せられた光子の個数の比である。

「励起状態」は、電子が分子の別のエネルギー状態よりも高いエネルギー状態を占める分子の電子状態である。

本発明の発光装置は、色変換層用の青色光を発するバックライトユニットを備える。青色光用のよくある光源は、ＬＥＤランプである。別の青色光源は、有機発光素子（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）である。これらの青色光源は、色変換層の背面に均質な光を提供しなければならない。このような均質な青色光を提供するためのよくある技法は、光源を、しばしば光ガイドと呼ばれる透明なプラスチックシートの縁に光学的に結合することである。光ガイドは、光が光ガイドの前面から発せられるように、光をシートの上面にほぼ法線方向に曲げることができる。輝度および一様性を向上させるために、光ガイドの背面の背後に、反射体が置かれてもよい。ディスプレイ全体にわたって光を一様に分散させるために、ディスプレイの背後に、拡散体とともに光源も置かれ得るバックライトユニットからの光の波長は、４３０〜５００ｎｍ、４４４〜４９５ｎｍ、または４５０〜４７５ｎｍであってもよい。バックライトの強度は、最終用途に応じて調整されてもよい。

本発明の発光装置は、バックライトユニットからの青色光を受ける色変換アレイをさらに備える。本発明に有用な色変換アレイは、少なくとも赤色光、緑色光、および青色光が、発光装置によって発せられて、赤色、緑色、および青色の成分を含む色を生成するように、バックライトユニットの青色光の少なくとも一部が通過することを可能にすることができる。色変換アレイは、緑色変換層および赤色変換層を含み、緑色変換層および赤色変換層のうちの少なくとも１つが、緑色光または赤色光をそれぞれ発する第１または第２のナノ粒子を含む。すなわち、第１または第２のナノ粒子は、バックライトユニットからの青色光を、緑色または赤色にそれぞれ変換する。緑色変換層内のナノ粒子は、バックライトユニットからの光を緑色光に変換する第１のナノ粒子である。赤色変換層内のナノ粒子は、バックライトユニットからの光を赤色光に変換する第２のナノ粒子である。１つの実施形態において、色変換アレイは、バックライトユニットからの青色光を緑色光に変換する第１のナノ粒子を含む緑色変換層と、有機赤色発光化合物、無機蛍光体、量子ドット、またはそれらの混合物を含む赤色変換層と、を備える。別の実施形態において、色変換アレイは、バックライトユニットからの青色光を赤色光に変換する第２のナノ粒子を含む赤色変換層と、有機緑色発光化合物、無機蛍光体、量子ドット、またはそれらの混合物を含む緑色変換層と、を備える。

さらなる実施形態において、発光装置に有用な色変換アレイは、バックライトユニットからの青色光を緑色光に変換する第１のナノ粒子を含む緑色変換層と、バックライトユニットからの青色光を赤色光に変換する第２のナノ粒子を含む赤色変換層と、の両方を備える。本発明に有用な色変換アレイは、赤色光、緑色光、および青色光が、発光装置によって発せられて、赤色、緑色、および青色の成分を含む色を生成するように、バックライトユニットの青色光の少なくとも一部が通過することを可能にする。例えば、色変換アレイは、バックライトユニットの青色光の３０％まで、２５％まで、２０％まで、１５％まで、１０％まで、または５％までを通過させてもよい。

色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、それぞれ、独立して、カプセル化有機発光化合物であってもよい。有機発光化合物は、有機錯体発光化合物および金属有機錯体発光化合物を含んでもよい。金属有機錯体発光化合物の例には、トリス（２−フェニルピリジニル）イリジウムなどの遷移金属錯体が含まれる。有機発光化合物は、１００ｎｍ未満の発光帯域の半値全幅（ＦＷＨＭ）を見せることができ、４３０〜５００ｎｍのスペクトル領域において、少なくとも１０００Ｍ^−１ｃｍ^−１の吸収を有する。有機発光化合物が、１００ｎｍ未満、９０ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、または５０ｎｍ未満でも、その発光帯域のＦＷＨＭを見せることが好ましい。

第１のナノ粒子を調製するのに有用な有機発光化合物は、式（Ｉ）の構造を有してもよく、

式中、Ｒ_１１〜Ｒ_１６が、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＮＯ_２、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、−ＳＯ_３Ｈ、スルホネート、−ＳＯ_２Ｏ−、チオエーテル、エーテル、尿素、−ＣＯ_２Ｈ、エステル、アミド、アミン、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２０の芳香族基、または置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０の複素芳香族基から、それぞれ独立して選択され、Ｒ_１１およびＲ_１２が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、Ｒ_１２およびＲ_１３が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、Ｒ_１４およびＲ_１５が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、Ｒ_１５およびＲ_１６が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、
Ｘ_１がＮまたはＣＲ_１７であり、Ｒ_１７が、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＣＦ_３、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２０芳香族基、置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基、エーテル、エステル、カルボン酸、−ＯＨ、アミド、アミン、またはスルフィドから選択され、
Ｘ_２およびＸ_３が、ハロゲン、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキン、置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、Ｃ_６−Ｃ_２０置換もしくは非置換の芳香族基、置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基、または置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシから、それぞれ独立して選択され、Ｘ_２およびＸ_３が、ともに結合して、単一の置換基を形成してもよい。

式（Ｉ）中のＲ_１１〜Ｒ_１６は、Ｈ、−ＣＮ、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、ハロゲン、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ペルフルオロメチル、フェニル、置換フェニル、ナフチル、置換ナフチル、メトキシ、エトキシ、スチリル、ピリジル、置換ピリジル、チエニル、置換チエニル、ピロリル、置換ピロリル、エステル、スルホネート、ニトロ、アミン、アミド、またはそれらの組み合わせから、それぞれ独立して選択されるのが好ましい。

式（Ｉ）中のＲ_１２およびＲ_１５は、三ハロゲン化物、アミド、エステル、アンモニウム、第四級アミン、第四級アンモニウム塩基、スルホネート、−ＳＯ_３Ｈ、−ＣＮ、または−ＮＯ_２から、それぞれ独立して選択された電子求引基である。式（Ｉ）中のＲ_１２およびＲ_１５が、−ＣＮ、−ＮＯ_２、エステル、アミド、トリフルオロメチル、およびスルホネートといった構造から、それぞれ独立して選択されるのがより好ましい。

式（Ｉ）中のＸ_１が、ＣＲ_１７であり、Ｒ_１７が、Ｈ、−ＣＮ、メチル、エチル、フェニル、置換フェニル、ナフチル、置換ナフチル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_３アルキル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_４アルケニル、チオール、複素環基、または複素芳香族基から選択されるのが好ましい。Ｒ_１７がメチルであるのがより好ましい。また、Ｒ_１７が、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_１０芳香族基、例えばフェニルまたは置換フェニルであるのが好ましい。

式（Ｉ）中のＸ_２およびＸ_３が、Ｆ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、アダマンチル、置換または非置換のフェニル、メトキシなどのＣ_１−Ｃ_６ａｌｋｙｏｘｙ、またエチニルトルエン、エチニルピレン、およびエチニルフェニルなどの置換または非置換のエチニルから、それぞれ独立して選択され得る。Ｘ_２およびＸ_３が、それぞれＦであるのが好ましい。

１つの実施形態において、第２のナノ粒子を調製するのに有用な発光化合物が、式（ＩＩ）の構造を有してもよく、

式中、Ｒ_２１〜Ｒ_２５が、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＮＯ_２、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、−ＳＯ_３Ｈ、スルホネート、−ＳＯ_２Ｏ−、チオエーテル、エーテル、尿素、−ＣＯ_２Ｈ、エステル、アミド、アミン、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２０芳香族基、または置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基から、それぞれ独立して選択され、
Ｒ_２６およびＲ_２７が、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２−Ｃ_２０置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコシキ、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２４アリール基、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、または置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基から、それぞれ独立して選択される。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキルは、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_２２、Ｃ_１−Ｃ_１６、Ｃ_１−Ｃ_１２、またはＣ_１−Ｃ_５アルキルを含んでもよい。アルキルの例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチルペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、またはこれらの組み合わせが含まれる。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニルは、Ｃ_２−Ｃ_２２、Ｃ_２−Ｃ_１６、Ｃ_２−Ｃ_１２、またはＣ_２−Ｃ_５置換または非置換のアルケニルを含んでもよい。置換または非置換のアルケニルの例には、エチレン、ｎ−プロピレン、ｉ−プロピレン、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−、ｔｅｒｔ−ブチレン、ｎ−ペンチレン、ｎ−ヘキシレン、ｎ−ヘプチレン、ｎ−オクチレン、またはそれらの組み合わせが含まれる。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニルは、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_２０、Ｃ_２−Ｃ_１６、Ｃ_２−Ｃ_５、またはＣ_２−Ｃ_３アルキニルを含んでもよい。置換または非置換のアルキニルの例には、エチニル、プロピニル、フェニルエチル、またはそれらの組み合わせが含まれる。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコシキには、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_２０、Ｃ_１−Ｃ_１６、Ｃ_１−Ｃ_１２、またはＣ_１−Ｃ_５アルコシキを含んでもよい。置換または非置換のアルコキシの例には、メトキシ、エトキシ、ｎ−、ｉ−プロポキシ、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ｐｅｎｙｏｘｙ、ｎ−ヘキソキシ、ｎ−ヘプトキシ、ｎ−オクトシキ、またはそれらの組み合わせが含まれる。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基または複素環基には、置換または非置換のＣ_３−Ｃ_１８、Ｃ_６−Ｃ_１４、またはＣ_６−Ｃ_８環基または複素環基を含んでもよい。置換または非置換の環基または複素環基の例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、ジメチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、１−アダマンチル、２−アダマンチル、ピペリジル、テトラヒドロフラン、ピペラジニル、モルホリニル、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロヘプチルオキシ、シクロオクチルオキシ、またはそれらの混合物が含まれる。不飽和変異体は、それらの間の二重結合の形態を有する２つの隣接する環員上の水素原子の脱離により、これらの構造に由来していてもよく、そのような部分の例には、シクロヘキセニルがある。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０芳香族基は、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_２０、Ｃ_６−Ｃ_１８、Ｃ_６−Ｃ_１４、またはＣ_６−Ｃ_１０芳香族基を含んでもよい。例には、フェニル、ビフェニル、ｏ−、ｍ−、もしくはｐ−テルフェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、１−、２−、もしくは９−アントリル、１、２、３、４、もしくは９−フェナントレニル、１、２、もしくは４−ピレニル、またはそれらの組み合わせが含まれる。

上の式（Ｉ）または（ＩＩ）中の置換または非置換のＣ_５−Ｃ_３０複素芳香族基は、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０、Ｃ_５−Ｃ_１６、Ｃ_５−Ｃ_１２、またはＣ_５−Ｃ_８複素芳香族基を含んでもよい。例には、２−もしくは３−フラニル、２−もしくは３−チエニル、Ｎ、２−、もしくは３−ピロロイル、２−もしくは３−ベンゾフラニル、２−もしくは３−ベンゾチエニル、Ｎ−、２−、もしくは３−インドリル、２−、３−、もしくは４−ピリジル、２−、３−、もしくは４−キノニル、１−、３−、もしくは４−ｉｓｏｑｕｉｎｌｙｌ、２−ベンゾオキサゾリル、２−、４−、もしくは５−（１，３−オキサゾリル）、２−、４−、もしくは５−（１，３−チアゾリル）、２−ベンゾチアゾリル、３−、４−、もしくは５−イソオキサゾリル、Ｎ−、２−、もしくは４−イミダゾリル、Ｎ−もしくは２−ｂｅｎｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ、１−もしくは２−ナフトフラニル、１−もしくは２−ナフトチニル、Ｎ、２−、もしくは３−ベンズインドリル、２−、３−、４−ベンゾキノリル、またはそれらの組み合わせが含まれる。

本発明における第１のナノ粒子を調製するのに適した有機発光化合物の例には、

またはそれらの組み合わせが含まれる。

第２のナノ粒子を調製するのに有用な有機発光化合物は、ペリレンジイミド、ホウ素−ジピロメテン、ジケトピロロピロール、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル−４Ｈ−ピラン、クマリン、ローダミン、フルオレセイン、およびシアニンから選択されてもよい。本発明における第２のナノ粒子を調製するのに適した有機発光化合物の例には、

またはそれらの混合物が含まれる。

１つの実施形態において、色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、それぞれ、上記の有機発光化合物に由来する蛍光体と共有結合された核と、少なくとも部分的に核をカプセル化する殻と、を含むシリカを含んでもよい。本明細書において「共有結合」とは、シリカ含有核と有機発光化合物に由来する発光団との間に形成される少なくとも１つの化学結合を指す。

別の実施形態において、色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、核および殻を備えてもよい。核は、官能化発光化合物と第１の前駆体との反応生成物を含んでもよい。殻は、核をカプセル化するか、または少なくとも部分的にカプセル化してもよく、第２の前駆体の反応生成物を含んでもよい。第１および第２のナノ粒子の核は、スペクトル発光色の所望の配合出力を実現するために、２つ以上の官能化発光化合物と第１の前駆体との反応生成物をそれぞれ独立して含んでもよい。

好ましくは、色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、
官能化有機発光化合物と第１の前駆体との反応生成物を含む核であって、官能化有機発光化合物がＤ−Ｌ−ＳｉＸ_３の構造を有し、式中、Ｄが有機発光化合物に由来する発光団であり、Ｌが直接結合または有機基であり、Ｘが加水分解性置換基であり、第１の前駆体が、（ａ）ＳｉＸ^１ _４の構造を有する第１の有機シラン化合物、（ｂ）ＭＸ^１ _３もしくはＭＸ^１ _４の構造を有する第１の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択され、式中、各Ｘ^１が、独立して、加水分解性置換基であり、ＭがＡｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはそれらの組み合わせから選択される、核と、
第２の前駆体の反応生成物を含む殻であって、第２の前駆体が、（ａ）ＳｉＸ^２ _４の構造を有する第２の有機シラン化合物、（ｂ）ＭＸ^２ _３もしくはＭＸ^２ _４の構造を有する第２の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択され、式中、各Ｘ^２が、独立して、加水分解性置換基であり、Ｍが、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはそれらの組み合わせから選択される、殻と、をそれぞれ独立して備えてもよい。第２の前駆体の反応生成物とは、第２の前駆体の加水分解および縮合を通して得られる生成物を指す。

第１および第２のナノ粒子が、官能化有機発光化合物と、第１の有機シラン化合物から選択された第１の前駆体との反応生成物を含む核と、第２の有機シラン化合物から選択された第２の前駆体の反応生成物を含む殻とを、それぞれ独立して備えるのが好ましい。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な官能化発光化合物は、式（ＩＩＩ）の構造を有してもよく、
Ｄ−Ｌ−ＳｉＸ_３（ＩＩＩ）
式中、Ｄは、発光団であり、Ｌは、直接結合または有機基であり、Ｘは、加水分解性置換基である。官能化発光化合物の２種以上の混合物が使用されてもよい。

式（ＩＩＩ）中のＬは、二価、三価、四価、または五価の部分を含むことができる。例えば、Ｌは、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_１２、Ｃ_１−Ｃ_８、もしくはＣ_１−Ｃ_４アルキルなどの置換もしくは非置換のアルキル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_１２、Ｃ_１−Ｃ_８、もしくはＣ_１−Ｃ_４アルコキシなどの置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_１２、Ｃ_２−Ｃ_８、もしくはＣ_２−Ｃ_４アルケニル基などの置換もしくは非置換のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_１２、Ｃ_２−Ｃ_８、もしくはＣ_２−Ｃ_４アルキニル基などの置換もしくは非置換のアルキニル基、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０、Ｃ_５−Ｃ_１０、もしくはＣ_５−Ｃ_６脂肪族環基などの置換もしくは非置換の脂肪族環基、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０、Ｃ_５−Ｃ_１０、もしくはＣ_５−Ｃ_６複素環基などの置換もしくは非置換の複素環基、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２０、Ｃ_６−Ｃ_１４、もしくはＣ_６−Ｃ_１０芳香族基などの置換もしくは非置換の芳香族基、置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０、Ｃ_５−Ｃ_１４、もしくはＣ_５−Ｃ_６複素芳香族基などの置換もしくは無置換の複素芳香族基、エーテル、エステル、ウレタン、スルフィド、アミド、またはアミンとすることができる。Ｌが、Ｃ_１−Ｃ_８置換もしくは非置換のアルキル、またはＣ_１−Ｃ_１０置換もしくは非置換のアルコキシから選択されるのが好ましい。

式（ＩＩＩ）中のＸは、加水分解性置換基である。本発明における「加水分解性置換基」とは、必要に応じて触媒の存在下で、水の添加により化学結合の切断を経る官能基を指す。適切なＸの例には、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_１８アルコキシ、好ましくは置換または非置換のＣ_１−Ｃ_４アルコキシが含まれる。Ｘが、メトキシ、エトキシ、または２−メトキシ−エトキシから選択されるのがより好ましい。Ｘは、−ＯＨ基とすることもできる。

式（ＩＩＩ）中のＤとは、有機発光化合物に由来する基、または発光団を指す。発光団は、光子放出の原因である励起状態の性質に応じて、一重項発光体（発蛍光団）または三重項発光体（燐光体）にさらに分類され得る。一方、いくつかの発光団は、一重項発光団または三重発光団のみに分類され得ない。ほとんどの発蛍光団は、共役π系から成る。典型的な発光団には、ピレン、アントラセン、アクリジン、スチルベン、インドールまたはベンゾインドール、ポルフィリン、ペリレン、シアニン、クマリン、ナフタリミド、ローダミン、フルオレセイン、キサンテン、ベンゾキサンテン、ジケトピロロピロールなどの芳香族または複素芳香族化合物がある。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な官能化発光化合物は、既知のプロセスによって調製されてもよく、そのプロセスでは、上記の発光化合物には、アリル基などの１つまたは１つよりも多い反応性基が取り付けられ、それにより、反応性有機シラン化合物と反応して官能化発光化合物を形成する、反応性発光化合物を形成する。官能化発光化合物を形成するのに有用な反応性有機シラン化合物は、反応性発光化合物の反応性基と反応して、共有結合、例えば−Ｓｉ−Ｃ−、を形成することができる少なくとも１つの官能基を有する。反応性有機シラン化合物は、一般式Ｒ_{（４−ｎ）}ＳｉＸ_ｎを有し、式中、Ｘは、エトキシ、メトキシ、または２−メトキシ−エトキシなどの官能化発光化合物セクションにおいて上に説明されたような加水分解可能性置換基であり、Ｒは、Ｈとすることができ、１価の有機基が、例えば、メルカプト、エポキシ、アクリリル、メタクリリル、およびアミノなどの官能有機基を必要に応じて含むことができる、１〜１２個の炭素原子を有し、ｎは、１〜４の整数、好ましくは２〜４の整数である。適切な反応性有機シラン化合物の例には、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ：ＴｅｔｒａＭｅｔｈＯｘｙＳｉｌａｎｅ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：ＴｅｔｒａＥｔｈＯｘｙＳｉｌａｎｅ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ：ＭｅｔｈｙｌＴｒｉＭｅｔｈｏｘｙＳｉｌａｎｅ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ：ＭｅｔｈｙｌＴｒｉＥｔｈｏｘｙＳｉｌａｎｅ）、ＨＳｉ（ＯＥｔ）_３、またはそれらの混合物が含まれる。１つの実施形態において、反応性有機シラン化合物は、ＨＳｉ（ＯＥｔ）_３である。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な第１の前駆体は、ＳｉＸ^１ _４の構造を有する第１の有機シラン化合物、ＭＸ^１ _４もしくはＭＸ^１ _３の第１の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択されてもよく、式中、Ｘ^１は、同一でも異なっていてもよく、またそれぞれ独立して加水分解性置換基であってもよく、Ｍは、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはこれらの組み合わせから選択される。Ｘ^１が、式（ＩＩＩ）中のＸに対する上記のそれらの基を含んでもよく、Ｘ^１は、Ｃ_１−Ｃ_１８アルコキシであるのが好ましい。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な第１の有機シラン化合物は、加水分解状態下でシリカを形成することができる。適切な第１の有機シラン化合物の例には、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、およびテトラ−ｎ−ブトキシシランなどの置換または非置換のテトラ−Ｃ_１−Ｃ_８アルコキシシラン、テトラキス（メトキシエトキシ）シラン、テトラキス（エトキシエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシエトキシエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシプロポキシ）シラン、テトラキス（２−メチル−ヘキソキシ）シラン、ジメチルテトラエトキシジシロキサンなどのジ−Ｃ_１−Ｃ_４アルキル−テトラ−Ｃ_１−Ｃ_８アルコキシジシラン、テトラアセトキシシランなどのテトラ−Ｃ_１−Ｃ_４アシルオキシシラン、テトラアリルオキシシランなどのテトラ−Ｃ_２−Ｃ_４アルケニルオキシシラン、これらの混合物が含まれる。第１の有機シラン化合物は、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ、またはこれらの混合物であることが好ましい。

加水分解状態下で、第１の有機金属化合物は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、またはＴｉＯ_２を形成することができる。適切な第１の有機金属化合物の例には、トリ−ｎ−、−ｉ−プロポキシアルミネート、トリ−ｎ−ブトキシアルミネートのようなトリ−Ｃ_１−Ｃ_４アルコキシアルミネートと、ジブトキシ−アルミノキシ−トリエトキシ−シランなどのジ−Ｃ_１−Ｃ_４アルコキシアルミノキシトリ−Ｃ_１−Ｃ_４アルコキシシランのようなトリ−Ｃ_１−Ｃ_４アルコキシアルミネートと、テトラ−ｎ−ブトキシジルコネート、テトラエトキシジルコネート、およびテトラ−ｎ−、−ｉ−プロポキシジルコネートと、テトラ−ｎ−ブチルチタネート、テトラエソキシチタネート、テトラメソキシチタネート、およびテトラ−ｎ−、−ｉ−プロキシチタネートなどのテトラ−Ｃ_１−Ｃ_４アルコキシジルコネートと、またはこれらの混合物と、が含まれる。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な第１の前駆体は、１つ以上の第１の有機シラン化合物と、１つ以上の第１の有機金属化合物との混合物とすることができる。このような混合物において、第１の前駆体中の第１の有機金属化合物に対する第１の有機シラン化合物のモル比は、０．００１：１〜１０００：１、０．０１：１〜１００：１、０．１：１〜１００：１、または１：１〜１００：１であってもよい。第１の前駆体が、ＴＥＯＳおよび有機ジルコニアを含むことが好ましい。第１の前駆体が、ＴＥＯＳおよび有機チタン化合物を含むこともまた好ましい。第１の前駆体に対する官能化発光化合物のモル比は、０．０００１：１〜０．２：１、０．０００２：１〜０．０５：１、または、０．０００５：１〜０．０１：１であってもよい。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な第２の前駆体は、（ａ）ＳｉＸ^２ _４の構造を有する第２の有機シラン化合物、および（ｂ）ＭＸ^２ _４またはＭＸ^２ _３の第２の有機金属化合物を含むことが好ましく、式中、各Ｘ^２は、独立して加水分解性置換基であり、Ｍは、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはこれらの組み合わせから選択される。Ｘ^２は、式（Ｉ）中のＸに対する上記のこれらの基を含んでもよい。第２の有機シラン化合物は、第１の有機シラン化合物と同じであっても異なっていてもよく、第１の有機シラン化合物として有用なものを含んでもよい。第２の有機金属化合物は、第１の有機金属化合物と同じであっても異なっていてもよく、第１の有機シラン化合物として有用なものを含んでもよい。ジルコニウムｎ−ブトキシドなどの有機ジルコニアＺｒＸ^２ _４が、第２の金属化合物として使用されることが好ましい。テトラブチルオルトチタネートなどの有機チタン化合物ＴｉＸ^２ _４が、第２の金属化合物として使用されることもまた好ましい。

第２の前駆体が、第２の有機シラン化合物と第２有機金属化合物との混合物であることが好ましい。第２の前駆体中の第２の有機金属化合物に対する第２の有機シラン化合物のモル比は、０．００１：１〜１０００：１、０．０１：１〜１００：１、０．１：１〜１００：１、または１：１〜１００：１であってもよい。

第２の前駆体に対する第１の前駆体のモル比は、１００：１〜０．０１：１、５０：１〜０．１：１、または２０：１〜１：１であってもよい。

色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、１０〜２０００ｎｍ、２０〜２００ｎｍ、または３０〜１００ｎｍの範囲の粒径、すなわちナノ粒子の直径を有していてもよい。粒径は、走査透過型電子顕微鏡を通して、ナノ粒子をエタノール中に分散させることによって測定され得る。第１および第２のナノ粒子が、単峰形分布を有することが好ましい。第１および第２のナノ粒子は、動的光散乱法によって測定されると、０．７未満、０．５未満、またはさらには０．２未満の多分散指数を有し得る。第１および第２のナノ粒子は、球形であってもよい。殻の厚みに対する核の厚みは、例えば、１００：１〜１：１００、５０：１〜１：１０、または２０：１〜５：１の比とすることができる。

色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、１００ｎｍ未満、９０ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、またはさらに５０ｎｍ未満のＦＷＨＭを見せることができ、４３０〜５００ｎｍのスペクトル領域において少なくとも１０００Ｍ^−１ｃｍ^−１の吸収を有する。

色変換アレイに有用な第１および第２のナノ粒子は、（ｉ）上記の官能化発光化合物を１つ以上提供する段階と、（ｉｉ）官能化発光化合物に第１の前駆体を添加する段階と、を含むプロセスによって、それぞれ独立して調製され得る。通常、第１の前駆体は、加水分解を受け、官能化発光化合物と共濃縮してナノ粒子の核を形成する。この反応は、大抵、既知のゾル−ゲル化学によって、例えば、第１の有機シラン化合物および／または第１の有機金属化合物の加水分解によって、導かれる。この反応は、溶媒の存在下で行われ得る。好ましい溶媒は、有機溶媒である。適切な溶媒の例には、エタノール、メタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、またはこれらの混合物などのアルコールが含まれる。１つの実施形態において、エタノールが溶媒として使用される。第１の前駆体の濃度は、溶媒の量に基づいて、０．０５〜１ｍｏｌ／Ｌ、０．１〜０．８ｍｏｌ／Ｌ、または０．１〜０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲であってもよい。このような反応の持続時間は、１時間〜４８時間、１時間〜２４時間、または２時間〜１２時間の範囲であってもよい。ナノ粒子の核は、共有結合を通して無機マトリックスに付着した第１の前駆体および発光団Ｄの加水分解によって得られる無機マトリックスを含んでもよい。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用なプロセスは、第２の前駆体を添加する段階（ｉｉｉ）をさらに含む。第２の前駆体が、加水分解および縮合を経て、ナノ粒子を得る。この反応は、大抵、官能化発光化合物との第１の前駆体の反応に有用な上記のものを含む溶媒の存在下で行われる。好ましい溶媒は、エタノールである。このような反応の持続時間は、１時間〜４８時間、１時間〜２４時間、または２時間〜１２時間の範囲であり得る。第２の前駆体は、ナノ粒子の殻を形成するのに有用である。

第１および第２のナノ粒子を調製するための方法は、段階（ｉｉ）および（ｉｉｉ）に対して、それぞれ、２０℃〜１００℃、４０℃〜７０℃、または５０℃〜６０℃の範囲の温度で実施されてもよい。

第１および第２のナノ粒子を調製するためのプロセスは、表面改質段階、すなわち、（ｉｖ）Ｒ^１ _ｍＳｉ（Ｒ^２）_４−ｍの構造を有する表面改質剤を添加することをさらに含むことがあり、式中、各Ｒ^１は、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２０アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２０アルケニル、または置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２４アリール基から独立して選択され、各Ｒ^２は、独立して加水分解性基であり、ｍは、１〜３の整数である。例えば、各Ｒ^２は、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ホルミルオキシ、アセトキシ、ｎ−、ｉ−ｐｒｏｐｏｙｌｏｘｙ、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペントイルオキシ、ｎ−ヘキソイルオキシ、またはアセトキシに対してなどの好ましくはＣ_１−Ｃ_４アルコキシに対して、ハロゲン、メトキシ、エトキシ、ｎ−、ｉ−プロポキシ、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペントキシ、ｎ−ヘキソキシ、ｎ−ヘプトキシ、ｎ−オクトキシから独立して選択される。

第１および第２のナノ粒子を調製するのに有用な好ましい表面改質剤には、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、エチル−トリメトキシシラン、エチル−トリエトキシシラン、ｎ−プロピル−トリメトキシシラン、ｎ−プロピル−トリエトキシシラン、ｎ−ブチル−トリメトキシシラン、ｎ−オクチル−トリメトキシシラン、ｎ−オクタデシル−トリメトキシシラン、ｎ−ブチル−トリエトキシシラン、ｎ−オクチル−トリエトキシシラン、ｎ−オクタデシル−トリエトキシシラン、ＮＨ_２（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＨ_２ＣＨＣＨ_２Ｏ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＮＨ_２（ＣＨ_２）_２ＮＨ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＨＳ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３、ＮＨ_２（ＣＨ_２）_２ＮＨ（ＣＨ_２）_３ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＨ_２＝ＣＨＳｉ（ＯＣＨ_３）_３、またはこれらの混合物などのｎ−Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル−トリ（Ｃ_１−Ｃ_８アルコキシ）シランが含まれる。１つの実施形態において、ＭＴＭＳまたはＭＴＥＳが表面改質剤として使用される。表面改質剤の投与量は、第１の前駆体の重量に基づいて、５重量％〜１５０重量％、１０重量％〜１００重量％、または３０重量％〜１００重量％の範囲である。表面改質の段階は、２０℃〜１００℃、４０℃〜８０℃、または５０℃〜７０℃の範囲の温度で実施され得る。

色変換アレイにおける緑色変換層は、高分子バインダをさらに含むことがある。適切な高分子バインダの例は、ポリスチレン、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、またはそれらの混合物から選択される。高分子バインダが、透明であるか、または少なくとも半透明であることが好ましい。１つの実施形態において、結合剤は、結合剤樹脂、架橋剤、光重合開始剤、溶媒、および添加剤を含むフォトレジスト樹脂である。広く用いられている結合剤樹脂には、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、マレイン酸、アクリルニトリル、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、およびマレイミドの単独重合体または共重合体が含まれる。この中でも、カルボキシル基のアクリル酸およびアクリル酸エステルを含む共重合体が最も好ましい。光重合開始剤は、例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、エチルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、グリセロールアクリレート、オキシムエステル、およびビスフェノールエポキシジアクリレートなどのエステル基を含んでもよい。溶媒は、酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどのエステル、シクロヘキサノンおよびエチルブチルケトンなどのケトン、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートおよびプロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどのアルコール誘導体、ならびにジメチルホルムアミドなどの窒素含有基から選択されてもよい。これらの有機溶媒は、独立して、または少なくとも２つの要素を組み合わせて、採用されてもよい。最後に、フォトレジスト樹脂において、熱重合阻害剤、可塑剤、補助安定剤、表面保護剤、レベリング剤、コーティング剤、またはそれらの混合物などの添加剤が、さらに採用されてもよい。緑色変換層が第１のナノ粒子を含む場合、第１のナノ粒子は、上記の１つ以上の高分子バインダによって形成されたフィルムに埋め込まれてもよい。高分子バインダ中の第１のナノ粒子の含有量は、第１のナノ粒子＋高分子バインダの総個体重量の、０．００１重量％〜８０重量％、０．０１重量％〜６０重量％、０．１重量％〜３０重量％、または１重量％〜３０重量％であり得る。１つの実施形態において、第１のナノ粒子に加えて、緑色変換層は、緑色光を発する上記のような有機発光化合物、無機蛍光体、または量子ドットなどの他のタイプの緑色発光材料をさらに含んでもよい。

色変換アレイにおける赤色変換層は、緑色変換層において説明されたようなものを含む高分子バインダをさらに含んでもよい。赤色変換層が第２のナノ粒子を含む場合、赤色変換層における第２のナノ粒子の含有量は、上記の緑色変換層における第１のナノ粒子の含有量と実質的に同じであってもよい。１つの実施形態において、第２のナノ粒子に加えて、赤色変換層は、赤色光を発する上記のような有機発光化合物、無機蛍光体、または量子ドットなどの他のタイプの赤色発光材料をさらに含んでもよい。赤色変換層は、緑色変換層の形成において説明されたのと同じプロセスによって形成されてもよい。

本発明に有用な色変換アレイは、１つまたは１つよりも多い青色光吸収材料を含む、１つ以上の青色遮光層をさらに含んでもよい。青色遮光層は、バックライトユニットから離れて、赤色変換層および／または緑色変換層の上に置かれてもよい。青色光吸収材料は、ペリレン、ピレン、クマリン、エチニルアントラセン、または他の適切な黄色着色剤から選択されてもよい。

色変換層は、ギャップコーティング、ドロップコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、インクジェット、スピンコーティング、または他の適切なコーティング技法によって調製されてもよい。色変換アレイを作成するのに、ピクシレーションプロセスが採用されてもよい。ピクシレーションプロセスは、紫外（ＵＶ）光線が照射され、順番に赤色変換層および緑色変換層を選択的に露光する、フォトリソグラフィプロセスであってもよい。次に、露光された層が現像され、色変換パターンを形成する。現像プロセスは、ディッピング法、バブル法、およびシャワースプレー法のうちの１つを用いて行われる。現像後、色変換層は、２００〜２３０℃程度の高温状態で硬化させられてもよい。ピクシレーションプロセスの後、アクリル樹脂またはポリアミド樹脂が利用されて、色変換アレイ表面全体に平坦化層を蒸着させ、それによって透明なオーバーコート層を形成してもよい。

１つの実施形態において、本発明の発光装置は、上記の色変換アレイに加えて、青色光を発するバックライトユニットをさらに備える。バックライトユニットが、アクティブマトリックス発光ダイオードであるのが好ましい。バックライトユニットが、アクティブマトリックスＯＬＥＤであるのがより好ましい。

別の実施形態において、本発明の発光装置は、光弁として機能することができる液晶構成要素をさらに備えてもよい。この場合、バックライトユニットは、青色ランプであってもよい。バックライトユニットが、青色ＬＥＤランプであることが好ましい。１つの実施形態において、液晶構成要素は、バックライトユニットと色変換アレイとの間に挟まれてもよい。別の実施形態において、液晶構成要素は、バックライトユニットを覆う色変換アレイの上に置かれてもよい。

本発明の発光装置は、例えば、テレビ、携帯電話、タブレット、および自動車電子機器を含む、様々なデバイスに使用されてもよい。本発明は、この発光装置を備える電子デバイスにも関する。電子デバイスは、ＬＣＤディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、またはＬＥＤディスプレイから選択されてもよい。

図１ａを参照すると、色変換アレイ１１、およびバックライトユニット１２を備える、本明細書に開示された発光装置１０の１つの実施形態の概略斜視図が示されている。

図１ｂを参照すると、色変換アレイ２１、バックライトユニット２２、およびそれらの間に挟まれた液晶構成要素２３を備える、本明細書に開示された発光装置２０の１つの実施形態の概略斜視図が示されている。

図１ｃを参照すると、色変換アレイ３１がバックライトユニット３２と液晶構成要素３３との間に常置するように、色変換アレイ３１、バックライトユニット３２、および液晶構成要素３３を備える、本明細書に開示された発光装置３０の１つの実施形態の概略斜視図が示されている。

図２ａを参照すると、本発明の発光装置における色変換アレイ４０の１つの実施形態の断面図が示されている。色変換アレイ４０は、青色画素領域４１と、第１のナノ粒子を含む緑色変換層４２と、第２のナノ粒子を含む赤色変換層４３と、を備える。

図２ｂを参照すると、本発明の発光装置における色変換アレイ５０の１つの実施形態の断面図が示されている。色変換アレイ５０は、青色画素領域５１と、第１のナノ粒子を含む緑色変換層５２と、第２のナノ粒子を含む赤色変換層５３と、を備える。色変換アレイ５０は、緑色変換層５２および赤色変換層５３の上に青色遮光層５４をさらに備える。

図２ｃを参照すると、本発明の発光装置における色変換アレイ６０の１つの実施形態の概略斜視図が示されている。色変換アレイ６０は、青色画素領域６１と、第１のナノ粒子を含む緑色変換層６２と、第２のナノ粒子を含む赤色変換層６３と、を備える。色変換アレイ６０は、青色画素領域６１、緑色変換層６２、および赤色変換層６３の上に遮光層６４をさらに備える。

本発明のいくつかの実施形態が、ここで、以下の実施例において説明され、別段の定めのない限り、部および百分率はすべて、重量当たりである。

実施例では、以下の材料を使用する。

すべての溶媒および試薬は、民間の販売業者から入手し、別段に定めのない限り、最も高い入手可能な純度または分析グレードで使用した。

テトラエチルオルトシリケート（「ＴＥＯＳ：ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌ ＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ」）、ジルコニウムｎ−ブトキシド（ブタノール中８０重量パーセント（重量％））、テトラブチルオルトチタン酸（「ＴＢＯＴ：ＴｅｔｒａＢｕｔｈｌ ＯｒｔｈｏＴｉｔａｎａｔｅ」）メチルトリメトキシシラン（「ＭＴＭＳ」）、メチルトリエトキシシラン（「ＭＴＥＳ」）、ｎ−プロピルトリメトキシシラン（「ＭＰＴＳ：ＰｒｏｐｙｌＴｒｉｍｅｔｈｏｘｙＳｉｌａｎｅ」）、トリメトキシシラン、２−トリエトキシシラン、アリル−フェノール、ＰＯＣＩ_３、フェノール、および臭化アリル（ＣＡＳ Ｎｏ．１０６−９５−６）は、すべてＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能である。

無水エタノール、２−プロパノール、アンモニア（２５〜２８重量％）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（「ＤＭＦ：ＤｉＭｅｔｈｙｌＦｏｒｍａｍｉｄｅ」）、１，２−ジクロロエタン（「ＤＣＥ：ＤｉＣｈｌｏｒｏＥｔｈａｎｅ」）、ジクロロメタン（「ＤＣＭ：ＤｉＣｈｌｏｒｏＭｅｔｈａｎｅ」）、２，３−ジシアノ−５，６−ジクロロベンゾキノン（「ＤＤＱ：２，３−Ｄｉｃｙａｎｏ−５，６−ＤｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｏＱｕｉｎｏｎｅ」）、Ｎ−メチル−ピロリドン（「ＮＭＰ：Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ」）、石油エーテル、ＮＨ_４ＣＩ、ＮａＨＣＯ_３、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＣＯ_３、テトラヒドロフラン（「ＴＨＦ：ＴｅｔｒａＨｙｄｒｏＦｕｒａｎ」）、酢酸エチル（「ＥＡ：Ｅｔｈｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ」）、およびメタノールは、すべてＳｉｎｏｐｈａｒｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｇｅｎｔ、Ｃｏ．Ｌｔｄから入手可能である。

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：Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ」）は、ＴＣＩ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能である。

Ｊ＆Ｋ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｌｔｄ．から入手可能なＫａｒｓｔｅｄｔ触媒は、キシレン中の白金ジビニルテトラメチル−シロキサン錯体（３重量％）である。

Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラクロロペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミド（ＣＡＳ Ｎｏ．１５６０２８−２６−１）は、Ｓｈａｎｇｈａｉ ＹｕａｎＹｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄからのものである。

Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａから入手可能なＰＬＥＸＩＧＬＡＳ ６Ｎ ポリメチルメタクリレート（「ＰＭＭＡ：ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌ ＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ」）をバインダとして使用する。

昭和電工から入手可能な試料Ａは、アクリルバインダ（ＰＧＭＥＡ中３０％）である。

１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−エタノン−１−（Ｏ−アセチルオキシム）（「ＯＸＥ−０２」、ＣＡＳ Ｎｏ．４７８５５６−６６−０）は、ＢＡＳＦから入手可能であり、光開始剤として使用する。

第１のナノ粒子の合成
（１）官能化有機発光化合物１の合成
アセトン（４０ｍＬ）中４−ヒドロキシベンズアルデヒド（４．０グラム（ｇ）、３２．７ｍｍｏｌ、１．０相当（当量）の溶液に、Ｋ_２ＣＯ_３（１３．６ｇ、３．０当量）および臭化アリル（４．３ｍＬ、１．５当量）を添加した。反応混合物を室温で２時間撹拌し、さらに一晩加熱還流した。室温に冷却した後、溶液を濾過し、アセトンで洗浄し、真空中で濃縮して、４−（アリロキシ）ベンズアルデヒドを得た。

エチル２，４−ジメチル−１Ｈ−ピロール−３−カルボキシレート（２．１ｇ、２．０当量）およびアルデヒド（１．０ｇ、１．０当量）の２００ｍＬのジクロロメタン溶液に数滴のトリフルオロ酢酸を添加した。暗反応混合物を、アルデヒドの全消失まで室温で撹拌した。酸化剤（ＤＤＱ、１．４ｇ）、次に３０分後に１３．０ｍＬのＥｔ_３Ｎ、最後に１５．０ｍＬのトリフルオロホウ酸エーテラートを連続して添加した。混合物をシリカのパッドを通して濾過するか、または粗製のまま使用した。濾液を濃縮し、残渣を、シリカまたはアルミナゲルでのクロマトグラフィーまたは自動クロマトグラフィーにより精製し、アリル官能化ＢＯＤＩＰＹを得た（収率７５％）。

上で合成したアリル官能化ＢＯＤＩＰＹ（０．２ｍｍｏｌ）のうちの１００ｍｇをトルエンに溶解させた。窒素下で、ＨＳｉ（ＯＥｔ）_３（１２５ｍｇ、４．０当量）を、セプタムを通して注入し、続いて１滴のＫａｒｓｔｅｄｔ触媒を添加した。得られた混合物を６０℃で一晩撹拌した。溶液を減圧下で蒸発させた。さらに精製することなく、官能化有機発光化合物１の粗生成物を得た。

（２）第１のナノ粒子の合成
７０ｍＬのエタノールを２５０ｍＬ三つ口フラスコに添加し、続いて５ｍＬのアンモニアを添加した。混合物を５０℃に加熱しながらゆっくり撹拌した。３ｍＬのＴＥＯＳとともに、３０ｍＬのエタノールに溶解させた計算量の官能化有機発光化合物１を、反応フラスコの中に添加した。得られた混合物を、５０℃で３時間撹拌した。２ｍＬのＴＥＯＳおよび３０５μＬのＴＢＯＴを、１８ｍＬのイソプロパノール中に溶解させ、次に、蠕動ポンプによって１８０分間反応フラスコの中に滴下し、５０℃で一晩撹拌し続けた。２．７ｍＬのメチルトリエトキシシランを反応フラスコの中に添加し、５０℃で４〜５時間撹拌し続けた。得られたコロイド懸濁液を、遠心分離器を介して集め、エタノールで３回洗浄した。得られたナノ粒子（第１のナノ粒子）を、粒径分布分析に対しては動的光散乱法（ＤＬＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ）によって、粒子形態および粒径分析に対しては走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、Ｎｏｖａ（商標） ＮａｎｏＳＥＭ ６３０）によって評価した。結果を表１および図３に示す。

第２のナノ粒子の合成
（１）官能化有機発光化合物２の合成
Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラクロロペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミド（１．５０ｇ、１．７６ｍｍｏｌ）を、Ｎ−メチル−ピロリドン（５０ｍＬ）中２−アリル−フェノール（１．４２ｇ、１０．５８ｍｍｏｌ）およびＫ_２ＣＯ_３（１．４６ｇ、１０．５８ｍｍｏｌ）で処理した。反応混合物を、１６時間、Ｎ_２下の８０℃で加熱し、次に、室温に冷却し、希釈塩酸（１００ｍＬ）を添加した。沈殿物が形成され、濾別し、水で中性ｐＨになるまで洗浄し、真空下で乾燥した。次に、粗生成物を、ジクロロメタン／石油エーテル（１：１）溶媒混合物を用いるシリカゲルでのカラムクロマトグラフィーにより精製した。純粋な紫色固体が乾燥後に得られた（１．１５ｇ、５３％収率）。

上で得られた生成物のうちの０．５ｇを、３０ｍＬのＮＭＰ中に溶解させ、次に、４．０当量の過剰量のフェノールおよびＫ_２ＣＯ_３を添加した。混合物を２４時間にわたり１００℃で撹拌した。次に、希釈剤（ＨＣｌ水溶液）を添加した。沈殿物が形成され、濾別し、水で洗浄し、次に、熱水で中性ｐＨにし、真空下で乾燥させた。次に、粗生成物を、ジクロロメタン／石油エーテル（１：１）溶媒混合物を用いるシリカゲルでのカラムクロマトグラフィーにより精製した。得られたアリル官能化生成物を、トリエトキシシランによるさらなるヒドロシリル化に使用した。

調製したままのアリル官能化生成物（０．０５ｍｍｏｌ）のうちの６０ｍｇを５ｍＬのＴＨＦに溶解させた。Ｎ_２下で、ＨＳｉ（ＯＥｔ）_３（０．１ｍＬ、１０．０当量）を、セプタムを通して注入し、続いて１滴のＫａｒｓｔｅｄｔ触媒（キシレン中の白金ジビニルテトラメチル−シロキサン錯体、３重量％）を添加した。得られた混合物を６０℃で一晩撹拌した。溶液を減圧下で蒸発させた。さらに精製することなく、官能化有機発光化合物２の粗生成物を得た。官能化有機発光化合物２の合成の概略図を以下のように示す。

（２）第２のナノ粒子の合成
７０ｍＬのエタノールを２５０ｍＬ三つ口フラスコに添加し、続いて５ｍＬのアンモニアを添加した。混合物を５０℃に加熱しながらゆっくり撹拌した。３ｍＬのＴＥＯＳとともに３０ｍＬのエタノールに溶解させた計算量の官能化有機発光化合物２を反応フラスコの中に添加した。得られた混合物を５０℃で３時間撹拌した。２ｍＬのＴＥＯＳおよび３０５μＬのＴＢＯＴを、１８ｍＬのイソプロパノールに溶解させ、次に、蠕動ポンプによって１８０分間反応フラスコに滴下し、５０℃で一晩撹拌し続けた。２．７ｍＬのメチルトリエトキシシランを反応フラスコの中に添加し、５０℃で４〜５時間撹拌し続けた。得られたコロイド懸濁液を、遠心分離器を介して集め、エタノールで３回洗浄した。得られたナノ粒子（第２のナノ粒子）を、粒子形態および粒径分析に対してＳＴＥＭ（ＮＯＶＡ（商標）ＮａｎｏＳＥＭ ６３０）によって特徴付け、ＳＴＥＭ画像を図４に示す。

表１は、異なる合成段階における第１のナノ粒子の典型的なＤＬＳ結果を示す。第１のナノ粒子は、約４８ｎｍの核粒径および約８ｎｍの殻層厚みの状態の単峰性分布を有する。表面改質後、最終粒径は、約５８ｎｍである。ＤＬＳから得られた粒径が、流体力学的直径であったことから、ＤＬＳから得られた粒径は、ＳＴＥＭから得られた粒径よりも大きかった。

図３および４は、それぞれ、第１および第２のナノ粒子のＳＴＥＭ画像を示す。図から分かるように、ナノ粒子は、粒径が約３０〜４０ｎｍである、かなり狭い径分布を有していた。

上で得られた１５０ｍｇの第１のナノ粒子を、１ｇの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）中に溶解させて透明な溶液を形成した。次に、溶液を、３ｇのＰＭＭＡ溶液（ＰＧＭＥＡ中３０重量％）と均質に混合し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム上に塗布し、次に、２時間、８０℃のオーブンで乾燥させて、ＰＧＭＥＡ溶剤を蒸発させた。バリアフィルムも、または得られた第１のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムのバリア特性を向上させる可能性のあるどんな仕掛けも、使用されなかった。乾燥したフィルムの厚みは、約８０〜１００μｍであった。第１のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムの貯蔵安定性および光安定性の特性を、以下の試験方法に従って測定した。

保存安定性
保存安定性試験を、１）各ナノ粒子−ＰＭＭＡフィルム試料を４つの片に切断し、それらを湿度チャンバに置く段階と、２）チャンバを、９０％の相対湿度（ＲＨ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｈｕｍｉｄｉｔｙ）、６０℃に設定する段階と、３）１００時間ごとに、試料片を採取し、フォトルミネセンス試験を行う段階と、を経て実施した。試料のフォトルミネッセンススペクトルのピーク強度を、分光蛍光光度計（ＨＯＲＩＢＡ ＦｌｕｏｒｏＭａｘ−４）を用いて経時で追跡した。

光安定性
光源として、１４５０〜１５００Ｃｄ／ｍ^２の光強度の青色バックライトユニットを使用した。ナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムを、外気中での連続照射のために青色バックライトユニットの前に置いた。分光蛍光光度計（ＨＯＲＩＢＡ ＦｌｕｏｒｏＭａｘ−４）を用いて、フォトルミネッセンススペクトルのピーク強度を経時で追跡した。初期強度対照射時間の保持の結果を表２に示す。

実施例１の第１のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムを調製するのに上に説明したのと同じ手順に従って、第２のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムを調製した。実施例１において上に説明した試験方法に従って、第２のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムの光安定性を評価した。

上記の試験に従って、第１のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルム（実施例１）の保存安定性を評価した。それは、６０℃、９０％ＲＨで４０６時間保存した後、第１のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムの初期発光強度の７３％が維持されたことを示す。

表２は、実施例１および２のフィルムの光安定性特性を示す。表２に示されるように、第１のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムおよび第２のナノ粒子−ＰＭＭＡフィルムは、青色バックライトによるそれぞれ、２７３時間、３５２時間の照射後の初期光強度の約８２％保持、約１００％保持で、良好な光安定性を示した。

上で得られた１５０ｍｇの第１のナノ粒子を、１．２ｇのＰＧＭＥＡ中に溶解させ、透明な溶液を形成した。次に、この溶液を、従来のカラーフィルタ用に開発されたフォトレジストバインダ（昭和電工から入手可能な、試料Ａアクリルバインダ（ＰＧＭＥＡ中３０重量％））、および９ｍｇの光開始剤ＯＸＥ−０２と一様に混合した。完全に混合した後、混合物を、スピンコーティングによりガラス基板上にコーティングし、次に、２分間、１００℃のオーブン内でプリベークした。得られたフィルムを、５０ｍＪ／ｃｍ^２の強度を有する３６５ｎｍＶＵ下で照射し、続いて、２回、３０分間、２３０℃でベークした。試料のフォトルミネッセンススペクトルを、各段階の前後に分光蛍光光度計（ＨＯＲＩＢＡ ＦｌｕｏｒｏＭａｘ−４）を用いて記録した。ＵＶ硬化およびハードベーキング状態下での第１のナノ粒子の安定性を、表３に示す。

表３は、従来のカラーフィルタアレイを形成するのに普通に使用されるＵＶ硬化およびハードベーキング状態に対する、アクリルバインダ中の第１のナノ粒子の安定性性能を示す。表３に示されるように、アクリルバインダ中の第１のナノ粒子は、ＵＶ硬化状態に対して極めて安定であった。２３０℃におけるベーキング２巡後、その初期発光ピーク強度の５９％が維持された。

まとめると、調製したままのナノ粒子は、６０℃、９０％ＲＨにおいて、良好な色性能と、良好な光安定性および保存安定性を有する。さらに重要なことに、調製したままのナノ粒子は、カラーフィルタを調製するのに一般的に使用されるＵＶ硬化およびハードベーキング状態を維持することができる。したがって、ナノ粒子は、カラーフィルタの色変換層における使用に適している。

Claims (18)

1. 発光装置であって、
   青色光を発するバックライトユニットと、
   前記バックライトユニットから前記青色光を受ける色変換アレイと、を備え、
   前記色変換アレイが、緑色変換層および赤色変換層を備え、
   前記緑色変換層および前記赤色変換層のうちの少なくとも１つが、緑色光または赤色光をそれぞれ発する第１または第２のナノ粒子を含み、前記第１または第２のナノ粒子が、カプセル化有機発光化合物であり、前記有機発光化合物が、４３０〜５００ｎｍのスペクトル領域において少なくとも１０００Ｍ^−１ｃｍ^−１の吸収を有し、かつ１００ｎｍ未満の発光帯の半値全幅を見せ、
   前記色変換アレイは、少なくとも赤色光、緑色光、および青色光が、前記発光装置によって発せられて、赤色、緑色、および青色の成分を含む色を生成するように、前記バックライトユニットの前記青色光の少なくとも一部が通過することを可能にする、発光装置。
2. 前記色変換アレイが、前記第１のナノ粒子を含む緑色変換層と、前記第２のナノ粒子を含む赤色変換層と、を備え、
   前記色変換アレイは、前記赤色光、緑色光、および青色光が、前記発光装置によって発せられて、赤色、緑色、および青色の成分を有する色を生成するように、前記バックライトユニットの前記青色光の少なくとも一部が通過することを可能にする、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１および第２のナノ粒子がそれぞれ、前記有機発光化合物に由来する発光団と共有結合しているシリカ含有核と、前記核を少なくとも部分的にカプセル化する殻と、を備える、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記第１および第２のナノ粒子が、それぞれ独立して、
   官能化有機発光化合物と第１の前駆体との反応生成物を含む核であって、前記官能化有機発光化合物がＤ−Ｌ−ＳｉＸ_３の構造を有し、式中、Ｄが発光団であり、Ｌが直接結合または有機基であり、Ｘが加水分解性置換基であり、第１の前駆体が、（ａ）ＳｉＸ^１ _４の構造を有する第１の有機シラン化合物、（ｂ）ＭＸ^１ _３もしくはＭＸ^１ _４の構造を有する第１の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択され、式中、各Ｘ^１が、独立して、加水分解性置換基であり、ＭがＡｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはそれらの組み合わせから選択される、核と、
   第２の前駆体の反応生成物を含む殻であって、前記第２の前駆体が、（ａ）ＳｉＸ^２ _４の構造を有する第２の有機シラン化合物、（ｂ）ＭＸ^２ _３もしくはＭＸ^２ _４の構造を有する第２の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択され、式中、各Ｘ^２が、独立して、加水分解性置換基であり、Ｍが、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはそれらの組み合わせから選択される、殻と、を備える、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記第２の前駆体が、前記第２の有機シラン化合物と前記第２の有機金属化合物との混合物であり、前記第２の有機シラン化合物の前記第２の有機金属化合物に対するモル比が、１：１〜１００：１である、請求項４に記載の発光装置。
6. 前記第１および第２のナノ粒子が、それぞれ独立して、
   官能化有機発光化合物と第１の前駆体との反応生成物を含む核であって、前記官能化有機発光化合物が、Ｄ−Ｌ−ＳｉＸ_３の構造を有し、式中、Ｄが発光団であり、Ｌが直接結合または有機基であり、Ｘが加水分解性置換基であり、前記第１の前駆体が、ＳｉＸ^１ _４の構造を有する第１の有機シラン化合物から選択され、式中、各Ｘ^１が、独立して、加水分解性置換基である、核と、
   第２の前駆体の反応生成物を含む殻であって、前記第２の前駆体が、（ａ）ＳｉＸ^２ _４の構造を有する第２の有機シラン化合物から選択され、式中、各Ｘ^２が、独立して、加水分解性置換基である、殻と、を備える、請求項３に記載の発光装置。
7. 前記第１および第２のナノ粒子が、
   （ｉ）官能化有機発光化合物を提供することであって、前記官能化有機発光化合物がＤ−Ｌ−ＳｉＸ_３の構造を有し、式中、Ｄが発光団であり、Ｌが直接結合または有機基であり、Ｘが加水分解性置換基である、提供することと、
   （ｉｉ）第１の前駆体を添加することであって、前記第１の前駆体が、ＳｉＸ^１ _４の構造を有する第１の有機シラン化合物、ＭＸ^１ _３もしくはＭＸ^１ _４の構造を有する第１の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択され、式中、各Ｘ^１が、独立して、加水分解性置換基であり、Ｍが、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはそれらの組み合わせから選択される、添加することと、
   （ｉｉｉ）第２の前駆体を添加することであって、前記第２の前駆体が、（ａ）ＳｉＸ^２ _４の構造を有する第２の有機シラン化合物、（ｂ）ＭＸ^２ _３もしくはＭＸ^２ _４の構造を有する第２の有機金属化合物、またはそれらの混合物から選択され、式中、各Ｘ^２が、独立して、加水分解性置換基であり、Ｍが、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、またはそれらの組み合わせから選択される、添加することと、を含む、プロセスによって、それぞれ独立して調製されて、このようにして前記ナノ粒子を得る、請求項１または２に記載の発光装置。
8. 前記プロセスが、
   （ｉｖ）Ｒ^１ _ｍＳｉ（Ｒ^２）_４−ｍの構造を有する表面改質剤を添加することであって、式中、Ｒ^１が、Ｃ_１−Ｃ_２０置換もしくは非置換のアルキル、Ｃ_２−Ｃ_２０置換もしくは非置換のアルケニル、またはＣ_６−Ｃ_２４置換もしくは非置換のアリール基から選択され、Ｒ^２が加水分解性基であり、ｍが１〜３の整数である、添加すること、をさらに含む、請求項７に記載の発光装置。
9. 前記第１のナノ粒子が、カプセル化有機発光化合物を含み、前記有機発光化合物が、以下の式（Ｉ）の構造を有し、
   式中、Ｒ_１１〜Ｒ_１６が、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＮＯ_２、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、−ＳＯ_３Ｈ、スルホネート、−ＳＯ_２Ｏ−、チオエーテル、エーテル、尿素、−ＣＯ_２Ｈ、エステル、アミド、アミン、Ｃ_６−Ｃ_２０置換もしくは非置換の芳香族基、またはＣ_５−Ｃ_２０置換もしくは非置換の複素芳香族基から、それぞれ独立して選択され、Ｒ_１１およびＲ_１２が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、Ｒ_１２およびＲ_１３が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、Ｒ_１４およびＲ_１５が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、Ｒ_１５およびＲ_１６が、ともに結合して、それらが結合している原子とともに５、６、７員環を形成してもよく、
   Ｘ_１が、ＮまたはＣＲ_１７であり、Ｒ_１７が、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＣＦ_３、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２０芳香族基、置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基、エーテル、エステル、カルボン酸、−ＯＨ、アミド、アミン、またはスルフィドから選択され、
   Ｘ_２およびＸ_３が、ハロゲン、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキン、置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、Ｃ_６−Ｃ_２０置換もしくは非置換の芳香族基、置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基、または置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルコキシから、それぞれ独立して選択され、Ｘ_２およびＸ_３が、ともに結合して、単一の置換基を形成してもよい、請求項１または２に記載の発光装置。
10. 前記第１のナノ粒子を調製するための前記有機発光化合物が、以下の式（ＩＩ）の構造を有し、
    式中、Ｒ_２１〜Ｒ_２５が、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＮＯ_２、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２４アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換Ｃ_１−Ｃ_２４アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、−ＳＯ_３Ｈ、スルホネート、−ＳＯ_２Ｏ−、チオエーテル、エーテル、尿素、−ＣＯ_２Ｈ、エステル、アミド、アミン、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２０芳香族基、または置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基から、それぞれ独立して選択され、Ｒ_２６およびＲ_２７が、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２０アルキル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２０アルケニル、置換もしくは非置換のＣ_２−Ｃ_２４アルキニル、置換もしくは非置換のＣ_１−Ｃ_２アルコキシ、置換もしくは非置換のＣ_６−Ｃ_２４アリール基、または置換もしくは非置換のＣ_３−Ｃ_２０環基もしくは複素環基、または置換もしくは非置換のＣ_５−Ｃ_２０複素芳香族基から、それぞれ独立して選択される、請求項９に記載の発光装置。
11. 前記第２のナノ粒子が、カプセル化有機発光化合物を含み、前記有機発光化合物が、ペリレンジイミド、ホウ素−ジピロメテン、ジケトピロロピロール、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル−４Ｈ−ピラン、クマリン、ローダミン、フルオレセイン、およびシアニンから選択される、請求項１または２に記載の発光装置。
12. 前記第１および第２のナノ粒子が、それぞれ独立して、１０〜２０００ｎｍの範囲の粒径を有する、請求項１または２に記載の発光装置。
13. 前記バックライトユニットからの光の波長が、４３０〜５００ｎｍである、請求項１または２に記載の発光装置。
14. 前記色変換アレイが、前記バックライトユニットから離して前記赤色変換層および／または前記緑色変換層の上に置かれた、１つまたは１つよりも多い青色光吸収材料を備える、１つ以上の青色遮光層をさらに備える、請求項１または２に記載の発光装置。
15. 前記赤色変換層が、有機赤色発光化合物、無機蛍光体、量子ドット、またはこれらの混合物をさらに含む、請求項１または２に記載の発光装置。
16. 前記緑色変換層が、有機緑色発光化合物、無機蛍光体、量子ドット、またはこれらの混合物をさらに含む、請求項１または２に記載の発光装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の発光装置を備える、電子デバイス。
18. 前記電子デバイスが、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、またはＯＬＥＤディスプレイから選択される、請求項１７に記載の電子デバイス。