(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-03
(45)【発行日】2022-02-14
(54)【発明の名称】増感剤及びその用途
(51)【国際特許分類】
C09K 3/00 20060101AFI20220204BHJP
C07F 7/08 20060101ALI20220204BHJP
C07C 13/567 20060101ALI20220204BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20220204BHJP
【FI】
C09K3/00 T
C07F7/08 C
C07C13/567
C09K11/06
(21)【出願番号】P 2018159576
(22)【出願日】2018-08-28
【審査請求日】2021-04-02
(31)【優先権主張番号】P 2018063150
(32)【優先日】2018-03-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】591147694
【氏名又は名称】大阪ガスケミカル株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】517132810
【氏名又は名称】地方独立行政法人大阪産業技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100142594
【氏名又は名称】阪中 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100090686
【氏名又は名称】鍬田 充生
(72)【発明者】
【氏名】▲片▼倉 陽加
(72)【発明者】
【氏名】南 聡史
(72)【発明者】
【氏名】渡瀬 星児
(72)【発明者】
【氏名】御田村 紘志
(72)【発明者】
【氏名】中村 優志
【審査官】宮地 慧
(56)【参考文献】
【文献】特開2009-96782(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K 11/00-11/89
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)
【化1】
(式中、Aはそれぞれ独立して直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基、Zはそれぞれ独立してアレーン環、R
1はそれぞれ独立して直鎖状又は分岐鎖状アルキル基あるいはトリアルキルシリル基、R
2はそれぞれ独立して前記R
1以外の置換基、R
3はそれぞれ独立して置換基、k1及びk2はそれぞれ独立して1~4の整数、m1及びm2はそれぞれ独立して0~3の整数、nはそれぞれ独立して0以上の整数を示し、k1+m1及びk2+m2はそれぞれ独立して1~4の整数である。)
で表される増感剤。
【請求項2】
式(1)において、Aが直鎖状又は分岐鎖状C
1-6アルキレン基、ZがC
6-14アレーン環、R
1が分岐鎖状アルキル基又はトリC
1-6アルキルシリル基、k1及びk2が1~2の整数、m1及びm2が0~2の整数である請求項1記載の増感剤。
【請求項3】
式(1)において、Aが直鎖状又は分岐鎖状C
1-4アルキレン基、Zがベンゼン環、ナフタレン環又はビフェニル環、R
1が分岐鎖状C
3-10アルキル基又はトリC
1-4アルキルシリル基、k1及びk2が1である請求項1又は2記載の増感剤。
【請求項4】
下記式(1a)
【化2】
(式中、A、Z、R
1、R
2、R
3、m1、m2、nは、それぞれ前記式(1)に同じ。)
で表される請求項1~3のいずれかに記載の増感剤。
【請求項5】
固体状態での発光スペクトルにおいて、極大波長λ
em,maxが300~400nm、半値幅が50nm以下である発光ピークを少なくとも1つ含み、発光量子効率が12%以上である請求項1~4のいずれかに記載の増感剤。
【請求項6】
請求項1~5のいずれかに記載の増感剤及び感光性物質を含む感光性組成物。
【請求項7】
感光性物質が、発光材料を含む請求項6記載の感光性組成物。
【請求項8】
発光材料が、青色発光材料を含む請求項7記載の感光性組成物。
【請求項9】
さらに、バインダー成分を含む請求項6~8のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項10】
コーティング剤である請求項6~9のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項11】
請求項1~5のいずれかに記載の増感剤及び発光材料を含む発光素子。
【請求項12】
請求項1~5のいずれかに記載の増感剤を感光性物質と混合して、感光性物質を増感する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定のフルオレン化合物で形成され、感光性物質を増感可能な増感剤(又は光増感剤)、及びその用途、例えば、コーティング剤などの感光性組成物、発光素子など、並びに前記増感剤を用いて、感光性物質を増感する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高いエネルギーを有する波長400nm以下の紫外光(紫外線又はUV)は、蛍光管、水銀ランプ、バックライトなどの形態で、種々の用途、代表的には、殺菌、科学分析、樹脂の硬化、白色発光ダイオード(LED)の光源などとして広く利用されており、その光源には、通常、水銀が使用されている。しかし、人体や地球環境に対する有害性の観点から、近年、水銀の利用は規制されつつあり、水銀に代わる新たな紫外光発光材料の開発が進められている。既に実用化された例としては、窒化ガリウム(GaN)を用いた波長365nmの近紫外LEDが挙げられる。しかし、無機発光材料を用いるデバイスであるため、製造工程が煩雑化し易い傾向にある。そのため、コーティング法などの方法で容易に又は効率よく作製可能な有機発光材料が求められている。このような紫外光発光有機材料としては、フルオレン骨格を有する化合物などが知られている。
【0003】
例えば、非特許文献1及び2には、9,9-ビス(4-メチルベンジル)フルオレン(BMBF)が、室温下、固体状態において、波長322nmの発光ピークを有し、かつその半値幅が狭い(又は単色性が高い)紫外光を発光したことなどが開示されている。
【0004】
また、非特許文献3及び4には、前記BMBFの発光量子効率が、固体状態において7.6%、ジクロロメタン溶液状態において、18.8%であることが開示されている。また、フェニルトリメトキシシランから調製したポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ)とBMBFとを混合して製膜したハイブリッド薄膜では、濃度消光が抑制されるためか、発光量子効率が固体状態の約3倍の18.2%に向上したことが開示されている。さらに、非特許文献3及び4では、前記BMBFが、りん光発光性イリジウム錯体の光アンテナ(又は増感剤)として機能し、りん光発光を増感できることが開示されている。
【0005】
なお、特開2009-96782号公報(特許文献1)には、下記式(1)で表されるフルオレン化合物が開示され、R1で表されるアルキル基として、t-ブチル基などが例示されている。
【0006】
【0007】
(式中、Xはアルキリデン基又はアルキレン基を示し、Yはヒドロキシル基などを示し、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R1はハロゲン原子、シアノ基又はアルキル基を示し、R2は炭化水素基などを示し、kは0~4の整数、m及びnは0又は1以上の整数を示し、k、m又はnがそれぞれ2以上であるとき、R1、R2又はYは、それぞれ同一の又は異なる基であってもよい)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【非特許文献】
【0009】
【文献】日本化学会第97春季年会(2017)講演予稿集、3PA-017「フルオレン誘導体の結晶構造と発光特性」、公益社団法人日本化学会
【文献】日本化学会第97春季年会(2017)ポスター、3PA-017「フルオレン誘導体の結晶構造と発光特性」
【文献】高分子学会予稿集66巻1号、第66回(2017年)高分子学会年次大会、1Pc071「フルオレンをハイブリッド化したポリシルセスキオキサン薄膜の作製と発光特性」、公益社団法人高分子学会
【文献】第66回(2017年)高分子学会年次大会ポスター、1Pc071「フルオレンをハイブリッド化したポリシルセスキオキサン薄膜の作製と発光特性」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
非特許文献1~4に記載のフルオレン化合物は、室温環境下であっても短波長かつ単色性が高い紫外光を発光できるものの、発光量子効率が未だ十分ではない。そのため、前記フルオレン化合物を増感剤として利用する場合において、その増感効果を十分に発揮できない。従って、増感効果をより一層高める点から、増感剤自身の発光量子効率、特に、取り扱い性に優れる固体状態での発光量子効率のさらなる向上が期待されている。
【0011】
特許文献1には、R1の置換数kが0であるのが特に好ましいと記載され、実施例においても、置換数kが1以上のフルオレン化合物は調製されていない。また、前記フルオレン化合物の用途としては、レジスト用添加剤、医薬や農薬などの原料又は中間体などが記載されているものの、増感剤としての利用については何ら記載されていないのみならず、実施例でも増感剤としては用いておらず、フルオレン化合物の発光特性についても全く評価していない。
【0012】
従って、本発明の目的は、バンドギャップが大きく高い励起エネルギーが必要な感光性物質であっても、効率よく又は高い増感倍率で増感可能な増感剤及びその用途を提供することにある。
【0013】
本発明の他の目的は、高い発光量子効率(量子効率又は量子収率)で紫外光を発光可能な増感剤及びその用途を提供することにある。
【0014】
本発明のさらに他の目的は、固体状態であっても、高い発光量子効率を示す増感剤及びその用途を提供することにある。
【0015】
本発明の別の目的は、室温環境下において、短波長で、かつ高い単色性を示す(又は発光スペクトルにおいて狭いピーク幅を有する)紫外光を発光可能な増感剤及びその用途を提供することにある。
【0016】
本発明のさらに別の目的は、高い耐熱性を有する増感剤及びその用途を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、特定のフルオレン化合物が、短波長で、単色性の高い紫外光を発光できるだけでなく、意外なことに、従来に比べて高い発光量子効率を示すため、高い励起エネルギーが必要な感光性物質であっても、効率よく又は高い増感倍率で増感可能な増感剤として有効に利用可能なことを見いだし、本発明を完成した。
【0018】
すなわち、本発明の増感剤は、下記式(1)で表される。
【0019】
【0020】
(式中、Aはそれぞれ独立して直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基、Zはそれぞれ独立してアレーン環、R1はそれぞれ独立して直鎖状又は分岐鎖状アルキル基あるいはトリアルキルシリル基、R2はそれぞれ独立して前記R1以外の置換基、R3はそれぞれ独立して置換基、k1及びk2はそれぞれ独立して1~4の整数、m1及びm2はそれぞれ独立して0~3の整数、nはそれぞれ独立して0以上の整数を示し、k1+m1及びk2+m2はそれぞれ独立して1~4の整数である)。
【0021】
前記式(1)において、Aは直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキレン基、ZはC6-14アレーン環、R1は分岐鎖状アルキル基又はトリC1-6アルキルシリル基、k1及びk2は1~2程度の整数、m1及びm2は0~2程度の整数であってもよい。
【0022】
前記式(1)において、Aは直鎖状又は分岐鎖状C1-4アルキレン基、Zはベンゼン環、ナフタレン環又はビフェニル環、R1は分岐鎖状C3-10アルキル基又はトリC1-4アルキルシリル基、k1及びk2は1であってもよい。
【0023】
前記増感剤は、下記式(1a)で表されるフルオレン化合物であってもよい。
【0024】
【0025】
(式中、A、Z、R1、R2、R3、m1、m2、nは、それぞれ前記式(1)に同じ)。
【0026】
前記増感剤は、固体状態での発光スペクトルにおいて、極大波長λem,maxが300~400nm、半値幅が50nm以下である発光ピークを少なくとも1つ含み、発光量子効率が12%以上であってもよい。
【0027】
本発明は、前記増感剤及び感光性物質を含む感光性組成物も包含する。前記感光性物質は、発光材料を含んでいてもよい。前記発光材料は、青色発光材料を含んでいてもよい。前記感光性組成物は、さらに、バインダー成分を含んでいてもよい。また、前記感光性組成物は、コーティング剤であってもよい。
【0028】
本発明は、前記増感剤及び発光材料を含む発光素子も包含する。
【0029】
また、本発明は、前記増感剤を感光性物質と混合して、感光性物質の感度を増感する方法も包含する。
【0030】
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、炭素原子の数をC1、C6、C10などで示すことがある。例えば、炭素数が1のアルキル基は「C1アルキル」で示し、炭素数が6~10のアリール基は「C6-10アリール」で示す。
【0031】
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「固体状態」とは、樹脂などの分散媒又はマトリックス中に分散することなく、流動性をなくし固化した状態を意味する。
【発明の効果】
【0032】
本発明の増感剤は、特定の化学構造を有するため、バンドギャップが大きく高い励起エネルギーが必要な感光性物質であっても、効率よく又は高い増感倍率で増感可能である。増感剤自身は、高い発光量子効率(量子効率又は量子収率)で紫外光を発光可能である。また、増感剤は、固体状態であっても、高い発光量子効率を示す。さらに、増感剤は、室温環境下において、短波長で、かつ高い単色性を示す(又は発光スペクトルにおいて狭いピーク幅を有する)紫外光を発光可能である。前記増感剤は、高い耐熱性を有している。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【
図1】
図1は実施例1の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図2】
図2は実施例2の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図3】
図3は参考例2の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図4】
図4は実施例3の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図5】
図5は参考例4の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図6】
図6は実施例4の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図7】
図7は実施例5の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図8】
図8は参考例5の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図9】
図9は実施例6の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図10】
図10は参考例6の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図11】
図11は実施例7の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図12】
図12は実施例8の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図13】
図13は参考例7の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図14】
図14は実施例9の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図15】
図15は実施例10の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図16】
図16は実施例11の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図17】
図17は実施例12の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図18】
図18は実施例13の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図19】
図19は実施例14の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図20】
図20は実施例15の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図21】
図21は実施例16の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図22】
図22は実施例17の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図23】
図23は実施例18の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図24】
図24は実施例19の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図25】
図25は実施例20の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図26】
図26は参考例8の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図27】
図27は実施例21の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図28】
図28は実施例22の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図29】
図29は実施例23の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図30】
図30は実施例24の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図31】
図31は実施例25の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図32】
図32は実施例26の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図33】
図33は実施例27の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図34】
図34は参考例9の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図35】
図35は実施例28の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図36】
図36は実施例29の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【
図37】
図37は実施例30の励起スペクトル(実線)及び発光スペクトル(破線)の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
[増感剤]
本発明の増感剤は、下記式(1)で表される。このような増感剤は、光エネルギー、電気エネルギーなどの外部エネルギーから吸収したエネルギーの少なくとも一部を、感光性物質に移動(付与又は授与)することにより、感光性物質の感度(又は光感度)を増感(又は向上)できる。なお、下記式(1)において、R1がトリアルキルシリル基であるフルオレン化合物は、新規な化合物である。
【0035】
【0036】
(式中、Aはそれぞれ独立して直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基、Zはそれぞれ独立してアレーン環、R1はそれぞれ独立して直鎖状又は分岐鎖状アルキル基あるいはトリアルキルシリル基、R2はそれぞれ独立して前記R1以外の置換基、R3はそれぞれ独立して置換基、k1及びk2はそれぞれ独立して1~4の整数、m1及びm2はそれぞれ独立して0~3の整数、nはそれぞれ独立して0以上の整数を示し、k1+m1及びk2+m2はそれぞれ独立して1~4の整数である)。
【0037】
前記式(1)において、R1で表される直鎖状又は分岐鎖状アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、イソドデシル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1-20アルキル基などが挙げられ、好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1-16アルキル基、さらに好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1-12アルキル基である。なお、これらのアルキル基において、直鎖状アルキル基よりも、分岐鎖状アルキル基の方が嵩高さの点で好ましいようである。直鎖状又は分岐鎖状アルキル基は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
【0038】
アルキル基のなかでも、分岐鎖状アルキル基であるのが好ましい。分岐鎖状アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、イソヘキシル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基などの分岐鎖状C3-20アルキル基などが挙げられ、好ましい分岐鎖状アルキル基としては、以下段階的に、分岐鎖状C3-16アルキル基、分岐鎖状C3-12アルキル基、分岐鎖状C3-10アルキル基、分岐鎖状C3-8アルキル基、分岐鎖状C3-6アルキル基であり、さらに好ましくはイソプロピル基、t-ブチル基、ネオペンチル基などの分岐鎖状C3-5アルキル基であり、なかでも、分岐鎖状C4アルキル基、特に、t-ブチル基である。
【0039】
R1で表されるトリアルキルシリル基において、シリル基(又はケイ素原子)に置換するアルキル基としては、例えば、前記R1で表される直鎖状又は分岐鎖状アルキル基として例示した基と同様の基などが挙げられる。なお、シリル基(又はケイ素原子)に置換する3つのアルキル基の種類は、互いに同一又は異なっていてもよく、通常、同一であることが多い。
【0040】
代表的なトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリt-ブチルシリル基などのトリ直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキルシリル基などが挙げられる。これらのトリアルキルシリル基は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。好ましいトリアルキルシリル基としては、トリ直鎖状又は分岐鎖状C1-4アルキルシリル基、より好ましくはトリ直鎖状又は分岐鎖状C1-3アルキルシリル基、さらに好ましくはトリC1-2アルキルシリル基であり、特に、トリメチルシリル基が好ましい。
【0041】
これらのR1は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。本発明の増感剤(又は紫外光発光材料)では、フルオレン骨格に特定の置換基、特に、嵩高い(又はバルキーな)置換基を置換することにより、発光量子効率を大きく向上できるのみならず、耐熱性も大きく向上できるようである。これらのR1のうち、発光量子効率の中でも、溶液状態又はバインダー成分を含む塗膜の形態における発光量子効率を向上し易い点からは、トリアルキルシリル基が好ましい。また、発光量子効率の中でも、取り扱い性に優れる固体状態における発光量子効率を向上し易く、耐熱性もより大きく向上できる点からは、直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が好ましい。特に、より一層効率よく又は高い増感倍率で増感し易い点から、トリアルキルシリル基が最も好ましい。
【0042】
R1の置換数k1及びk2としては、例えば、1~3程度の整数であり、好ましくは1又は2であり、さらに好ましくは1である。k1及びk2は互いに異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。なお、k1及びk2が2以上である場合、フルオレン骨格を形成する2つのベンゼン環のうち、同一のベンゼン環に置換する複数のR1の種類は同一又は異なっていてもよい。また、フルオレン骨格を形成する2つのベンゼン環のうち、異なるベンゼン環に置換するR1の種類は、同一又は異なっていてもよく、通常、同一であることが多い。
【0043】
また、R1の置換位置は、k1及びk2が1である場合、フルオレン骨格の1~4位及び5~8位のいずれの位置に置換していてもよいが、好ましい置換位置としては、1,8位、2,7位、3,6位、4,5位などの前記式(1)において紙面上で左右対称な関係にある置換位置であり、特に、2,7位が好ましい。また、k1及びk2が2以上である場合、R1の置換位置は特に制限されない。
【0044】
R2は前記R1以外の置換基であればよく、代表的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子、シアノ基などが挙げられる。
【0045】
R2の置換数m1及びm2としては、例えば、0~2程度の整数であり、好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。m1及びm2は互いに異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。なお、m1及びm2が2以上である場合、フルオレン骨格を形成する2つのベンゼン環のうち、同一のベンゼン環に置換する複数のR2の種類は同一又は異なっていてもよい。また、フルオレン骨格を形成する2つのベンゼン環のうち、異なるベンゼン環に置換するR2の種類は、同一又は異なっていてもよく、通常、同一であることが多い。また、R2の置換位置は特に制限されない。
【0046】
k1+m1及びk2+m2は、例えば、1~3の程度の整数であり、好ましくは1又は2、さらに好ましくは1である。k1+m1及びk2+m2は互いに異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。
【0047】
Aで表される直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、メチルメチレン基(エチリデン基)、プロピレン基、1,3-プロパン-ジイル基、2,2-プロパン-ジイル基、1,4-ブタン-ジイル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキレン基などが挙げられる。なお、2つのアルキレン基Aの種類は、異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。好ましいアルキレン基Aとしては、直鎖状又は分岐鎖状C1-4アルキレン基などが挙げられ、さらに好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1-3アルキレン基、なかでも、C1-2アルキレン基、特にメチレン基、エチレン基が好ましい。R1がトリアルキルシリル基である場合、Aがエチレン基であると、メチレン基に比べて発光量子効率、特に固体状態の発光量子効率や耐熱性を大きく向上できる場合がある。
【0048】
Zで表されるアレーン環(芳香族炭化水素環)としては、例えば、ベンゼン環などの単環式アレーン環、多環式アレーン環などが挙げられる。多環式アレーン環としては、縮合多環式アレーン環(縮合多環式芳香族炭化水素環)、環集合アレーン環(環集合多環式芳香族炭化水素環)などが挙げられる。
【0049】
縮合多環式アレーン環としては、例えば、縮合二環式アレーン環、縮合三環式アレーン環などの縮合二乃至四環式アレーン環などが挙げられる。縮合二環式アレーン環としては、例えば、ナフタレン環、インデン環などの縮合二環式C10-16アレーン環などが挙げられる。縮合三環式アレーン環としては、例えば、アントラセン環、フェナントレン環などの縮合三環式C14-20アレーン環などが挙げられる。
【0050】
環集合アレーン環としては、例えば、ビフェニル環、フェニルナフタレン環、ビナフチル環などのビアレーン環;テルフェニル環などのテルアレーン環などが挙げられる。
【0051】
好ましい環Zとしては、C6-14アレーン環が挙げられ、より好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環などのC6-12アレーン環、さらに好ましくはベンゼン環、ナフタレン環などのC6-10アレーン環、特にベンゼン環である。2つの環Zの種類は、互いに異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。なお、環Zとアルキレン基Aとの結合位置は特に制限されない。
【0052】
R3で表される置換基としては、例えば、炭化水素基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基、チオール基(メルカプト基)、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、置換アミノ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「(ポリ)アルコキシ基」は、アルコキシ基及びポリアルコキシ基の双方を含む意味に用いる。
【0053】
炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びこれらの炭化水素基を2種以上組み合わせた(又は結合した)基などが挙げられる。
【0054】
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-デシル基、n-ドデシル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1-20アルキル基などが挙げられる。好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1-12アルキル基、さらに好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキル基である。
【0055】
シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのC5-10シクロアルキル基などが挙げられる。好ましくはC5-8シクロアルキル基である。
【0056】
アリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基などのナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基などのC6-14アリール基などが挙げられる。好ましくはC6-10アリール基である。
【0057】
炭化水素基を2種以上組み合わせた(結合した)基としては、例えば、アルキルアリール基、アラルキル基などが挙げられる。アルキルアリール基としては、例えば、メチルフェニル基(トリル基)、ジメチルフェニル基(キシリル基)などのモノ又はジC1-6アルキルC6-10アリール基などが挙げられる。アラルキル基としては、例えば、フェニルメチル基(ベンジル基)、2-フェニルエチル基(フェネチル基)などのC6-10アリールC1-6アルキル基などが挙げられる。
【0058】
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
【0059】
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基などの直鎖状又は分岐鎖状C1-10アルコキシ基などが挙げられる。
【0060】
シクロアルキルオキシ基としては、例えば、シクロヘキシルオキシ基などのC5-10シクロアルキルオキシ基などが挙げられる。
【0061】
アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基などのC6-10アリールオキシ基などが挙げられる。
【0062】
アラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ基などのC6-10アリール-C1-4アルキルオキシ基などが挙げられる。
【0063】
ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基としては、例えば、2-ヒドロキシエトキシ基、2-ヒドロキシプロポキシ基、2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ基などのヒドロキシ(ポリ)C2-6アルコキシ基などが挙げられる。
【0064】
アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、n-ブチルチオ基、t-ブチルチオ基などのC1-10アルキルチオ基などが挙げられる。
【0065】
シクロアルキルチオ基としては、例えば、シクロヘキシルチオ基などのC5-10シクロアルキルチオ基などが挙げられる。
【0066】
アリールチオ基としては、例えば、チオフェノキシ基などのC6-10アリールチオ基などが挙げられる。
【0067】
アラルキルチオ基としては、例えば、ベンジルチオ基などのC6-10アリール-C1-4アルキルチオ基などが挙げられる。
【0068】
アシル基としては、例えば、アセチル基などのC1-6アシル基などが挙げられる。
【0069】
アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基などのC1-6アルコキシ-カルボニルなどが挙げられる。
【0070】
置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基、ジアシルアミノ基などが挙げられる。ジアルキルアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基などのジC1-4アルキルアミノ基などが挙げられる。ジアシルアミノ基としては、例えば、ジアセチルアミノ基などのジ(C1-6アシル)アミノ基などが挙げられる。
【0071】
これらの基R3は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。なお、基R3がアリール基などの環式炭化水素基である場合、環Zとともに環集合アレーン環などの集合環を形成してもよい。置換数nが1以上である場合、好ましい基R3としては、アルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基、カルボキシル基などが挙げられる。前記アルキル基として、より好ましくはメチル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキル基であり、前記アリール基として、より好ましくはフェニル基などのC6-10アリール基であり、前記ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基として、より好ましくは2-ヒドロキシエトキシ基などのヒドロキシ(モノ乃至デカ)C2-4アルコキシ基である。これらの基R3のなかでも、メチル基などのC1-4アルキル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基が好ましい。
【0072】
基R3の置換数nは、環Zの種類に応じて選択してもよく、例えば、0~7程度の整数から選択でき、好ましい範囲としては、以下段階的に、0~6の整数、0~5の整数、0~4の整数、0~3の整数、0~2の整数であり、さらに好ましくは0又は1であり、特に、0である。2つの置換数nは、互いに異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。なお、置換数nが2以上である場合、同一の環Zに置換する2以上の基R3の種類は、互いに同一又は異なっていてもよい。また、異なる環Zに置換する基R3の種類は、異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。
【0073】
基R3の置換位置は特に制限されず、環Zの種類に応じて選択してもよく、Zがベンゼン環である場合、フルオレン環の9位又は基Aに結合するフェニル基に対して、例えば、3位、4位、3,4位、3,5位、3,4,5位、好ましくは4位、3,4位、さらに好ましくは4位である。例えば、Zがナフタレン環である場合基R3の置換位置は、フルオレン環の9位又は基Aに結合する1-ナフチル基又は2-ナフチル基に対して、例えば、1,5位、2,6位、好ましくは2,6位の位置関係で置換する場合が多い。
【0074】
前記式(1)で表されるフルオレン化合物として、代表的には、下記式(1a)で表される化合物などが挙げられる。
【0075】
【0076】
(式中、A、Z、R1、R2、R3、m1、m2、nは、それぞれ好ましい態様を含めて前記式(1)に同じ)。
【0077】
前記式(1)で表されるフルオレン化合物としては、前記式(1)における基R1が直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であるフルオレン化合物(1A)と、前記式(1)における基R1がトリアルキルシリル基であるフルオレン化合物(1B)とに大別される。なお、前記フルオレン化合物(1B)は、新規なフルオレン化合物である。
【0078】
前記フルオレン化合物(1A)として具体的には、9,9-ビスベンジル-2,7-ジ(t-ブチル)フルオレン、9,9-ビスベンジル-2,7-ジイソプロピルフルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ジ(t-ブチル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ジイソプロピルフルオレンなどの9,9-ビス(C6-14アリールC1-6アルキル)-2,7-ジ(直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキル)フルオレンなどが挙げられる。
【0079】
これらのフルオレン化合物(1A)のうち、9,9-ビス(C6-10アリールC1-4アルキル)-2,7-ジ(分岐鎖状C3-10アルキル)フルオレンが好ましく、9,9-ビス(フェニルC1-3アルキル)-2,7-ジ(分岐鎖状C3-8アルキル)フルオレンがさらに好ましく、なかでも、9,9-ビスベンジル-2,7-ジ(t-ブチル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ジ(t-ブチル)フルオレンなどの9,9-ビス(フェニルC1-2アルキル)-2,7-ジ(分岐鎖状C3-6アルキル)フルオレンが好ましい。
【0080】
前記フルオレン化合物(1B)として具体的には、9,9-ビスベンジル-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレン、9,9-ビスベンジル-2,7-ビス(トリエチルシリル)フルオレン、9,9-ビスベンジル-2,7-ビス(トリイソプロピルシリル)フルオレン、9,9-ビスベンジル-2,7-ビス(トリt-ブチルシリル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリエチルシリル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリイソプロピルシリル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリt-ブチルシリル)フルオレンなどの9,9-ビス(C6-14アリールC1-6アルキル)-2,7-ビス(トリ直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキルシリル)フルオレンなどが挙げられる。
【0081】
これらのフルオレン化合物(1B)のうち、9,9-ビス(C6-10アリールC1-4アルキル)-2,7-ビス(トリ直鎖状又は分岐鎖状C1-4アルキルシリル)フルオレンが好ましく、9,9-ビス(フェニルC1-3アルキル)-2,7-ビス(トリ直鎖状又は分岐鎖状C1-3アルキルシリル)フルオレンがさらに好ましく、なかでも、9,9-ビスベンジル-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレンなどの9,9-ビス(フェニルC1-2アルキル)-2,7-ビス(トリC1-2アルキルシリル)フルオレンが好ましく、特に、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレンが好ましい。
【0082】
(フルオレン化合物の製造方法)
前記式(1)で表されるフルオレン化合物の製造方法は、特に制限されず、慣用の方法、例えば、下記式(2)で表される9位が無置換の9H-フルオレン類と、下記式(3)で表される化合物とを反応させる工程を含む方法などであってもよい。
【0083】
【0084】
(式中、R4は、R1又はR1を生成可能な基を示し、R1、R2、k1、k2、m1及びm2は、好ましい態様を含めて前記式(1)に同じ)。
【0085】
【0086】
(式中、X2はハロゲン原子を示し、A、Z、R3及びnは、好ましい態様を含めて前記式(1)に同じ)。
【0087】
前記式(2)において、R4で表されるR1を生成可能な基(又はR1に変換可能な基)としては、前記式(3)で表される化合物との反応工程において非反応性であって、かつ置換反応などの慣用の反応によりR1を生成できる置換基などであれば特に制限されず、例えば、ハロゲン原子などが挙げられる。そのため、前記式(2)で表されるフルオレン類として代表的には、下記式(2-1)又は(2-2)で表されるフルオレン類などが挙げられる。
【0088】
【0089】
(式中、X1はハロゲン原子、R2aはシアノ基を示し、R1、R2、k1、k2、m1及びm2は、好ましい態様を含めて前記式(1)に同じ)。
【0090】
前記式(2-1)で表される化合物として、例えば、前記式(1)で表されるフルオレン
化合物の具体例に対応する化合物などが挙げられ、代表的には、2,7-ジ(t-ブチル)フルオレンなどの2,7-ジ(分岐鎖状C3-8アルキル)フルオレン、2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレンなどの2,7-ビス(トリ直鎖状又は分岐鎖状C1-4アルキルシリル)フルオレンなどが挙げられる。
【0091】
前記式(2-2)において、X1で表されるハロゲン原子としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。好ましいハロゲン原子X1としては、塩素原子、臭素原子であり、通常、臭素原子がよく利用される。k1及びk2が2以上である場合、フルオレン骨格を形成する2つのベンゼン環のうち、同一のベンゼン環に置換するX1の種類は、互いに同一又は異なっていてもよい。また、フルオレン骨格を形成する2つのベンゼン環のうち、異なるベンゼン環に置換するX1の種類は、互いに異なっていてもよいが、通常、同一であることが多い。また、R2aの置換位置は、前記式(1)におけるR2と好ましい態様を含めて同様である。
【0092】
前記式(2-2)で表される化合物として、例えば、2,7-ジブロモフルオレン、2,7-ジクロロフルオレンなどの2,7-ジハロフルオレンなどが挙げられる。
【0093】
前記式(3)において、X2で表されるハロゲン原子としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。好ましいハロゲン原子X2としては、塩素原子、臭素原子であり、通常、臭素がよく利用される。
【0094】
前記式(3)で表される化合物としては、例えば、前記式(1)で表されるフルオレン化合物の具体例に対応する化合物などが挙げられ、代表的には、ベンジルブロミド、ベンジルクロリド、(2-フェニルエチル)ブロミド、(2-フェニルエチル)クロリドなどのC6-10アリールC1-3アルキルハライドなどが挙げられる。
【0095】
前記式(3)で表される化合物の割合は、前記式(2)で表されるフルオレン類1モルに対して、例えば、2~10モル程度の範囲から選択でき、好ましくは2.5~5モル、さらに好ましくは2.8~4モル、なかでも、3~3.5モルである。
【0096】
反応は、触媒の存在下又は非存在下で行ってもよく、通常、塩基触媒が用いられる。塩基触媒としては、前記式(2)で表される化合物のアニオン(フルオレンアニオン)を生成可能であれば特に限定されず、慣用の無機塩基や有機塩基を使用できる。無機塩基としては、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物などの金属水酸化物などが挙げられる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属水酸化物としては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどが挙げられる。
【0097】
有機塩基としては、金属アルコキシド、第4級アンモニウム水酸化物などが挙げられる。金属アルコキシドとしては、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムブトキシド、カリウムt-ブトキシドなどのアルカリ金属アルコキシドなどが挙げられる。第4級アンモニウム水酸化物としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ-n-ブチルアンモニウムなどの水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウムなどが挙げられる。
【0098】
これらの塩基触媒は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。これらの触媒のうち、カリウムt-ブトキシドなどの金属アルコキシドなどがよく利用される。
【0099】
触媒の割合は、前記式(2)で表されるフルオレン類1モルに対して、例えば、1~10モル程度の範囲から選択でき、好ましくは1.5~5モル、さらに好ましくは2~4モル、なかでも2.2~3.8モルである。
【0100】
反応は溶媒の存在下又は非存在下で行ってもよい。溶媒は、前記塩基触媒に対して非反応性で、かつ前記式(2)で表されるフルオレン類、及び前記式(3)で表される化合物を溶解可能であれば特に限定されず、幅広い範囲の溶媒が使用できる。代表的な溶媒としては、例えば、エーテル類、芳香族類、アミド類、スルホキシド類などが挙げられる。
【0101】
エーテル類としては、例えば、ジエチルエーテルなどのジアルキルエーテル類、テトラヒドロフラン(THF)、1,4-ジオキサンなどの環状エーテル類などが挙げられる。
【0102】
芳香族類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、アニソールなどが挙げられる。
【0103】
アミド類としては、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジエチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)などが挙げられる。
【0104】
スルホキシド類としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)などが挙げられる。
【0105】
これらの溶媒は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。これらの溶媒のうち、DMSOなどのスルホキシド類がよく用いられる。
【0106】
なお、反応系中(溶媒中)にプロトン性溶媒(水、アルコールなど)が存在すると、中間体であるフルオレンアニオンの活性が失われる場合があるため、予め脱水などによりプロトン性溶媒を除去した溶媒を反応に使用してもよい。
【0107】
溶媒の使用量は、少なくとも前記式(2)で表されるフルオレン類が溶解すればよく、前記フルオレン類1質量部に対して、例えば、0.5~100質量部程度の範囲から選択でき、好ましくは5~80質量部、より好ましくは10~50質量部、さらに好ましくは20~30質量部である。
【0108】
反応温度は、特に限定されないが、フルオレンアニオンの安定性の観点から、例えば、-10~120℃程度の範囲から選択でき、好ましくは0~100℃、さらに好ましくは20~70℃であり、通常、50~70℃である。また、反応時間は、原料の種類や反応条件などに応じて適宜調整してもよく、例えば、30分~48時間程度の範囲から選択でき、好ましくは1~36時間、より好ましくは2~24時間、さらに好ましくは2.5~12時間、なかでも、3~6時間である。
【0109】
また、反応は、攪拌しながら行ってもよく、空気中、又は窒素ガス、希ガスなどの不活性ガス雰囲気中で行ってもよく、常圧又は加圧下で行ってもよい。なお、反応は、通常、各成分を混合することにより行われるが、混合は、段階的に行ってもよい。
【0110】
なお、反応生成物は、慣用の方法、例えば、濾過、洗浄、濃縮、乾燥、抽出、晶析、再結晶、再沈殿、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。
【0111】
また、前記反応工程において、前記式(2-2)で表されるフルオレン類などのR1を生成可能な基を有するフルオレン類を用いる場合、前記反応工程で得られた反応生成物を、置換反応などの慣用の反応に供してR1を生成することにより、前記式(1)で表される化合物を調製してもよい。このような方法としては、例えば、前記式(2-2)で表されるフルオレン類を用いて得られた反応生成物、すなわち、下記式(4)で表される化合物と、トリアルキルハロシランとを金属マグネシウムの存在下で反応させることにより、前記式(1)において、R1がトリアルキルシリル基であるフルオレン化合物を調製する方法などが挙げられる。
【0112】
【0113】
(式中、A、Z、R3、k1、k2、m1、m2及びnは、好ましい態様を含めて前記式(1)に同じであり、X1及びR2aは好ましい態様を含めて前記式(2-2)に同じ)。
【0114】
前記式(4)で表される化合物としては、前記式(2-2)及び(3)において例示した化合物に対応する化合物などが挙げられ、例えば、9,9-ビスベンジル-2.7-ジブロモフルオレン、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2.7-ジブロモフルオレンなどの9,9-ビス(C6-10アリールC1-3アルキル)-2,7-ジハロフルオレンなどが挙げられる。
【0115】
トリアルキルハロシランとしては、前記式(1)におけるR1で表されるトリアルキルシリル基に対応する化合物などが挙げられ、例えば、トリメチルフルオロシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルブロモシラン、トリメチルヨードシラン、トリエチルクロロシラン、トリイソプロピルクロロシラン、トリt-ブチルクロロシランなどのトリ直鎖状又は分岐鎖状C1-6アルキルハロシランなどが挙げられる。
【0116】
トリアルキルハロシランの割合は、前記式(4)で表される化合物中のX1で表される基1モルに対して、例えば、1~10モル程度の範囲から選択でき、好ましくは1.1~5モル、さらに好ましくは1.2~2モルである。
【0117】
金属マグネシウムの割合は、前記式(4)で表される化合物中のX1で表される基1モルに対して、例えば、1~10モル程度の範囲から選択でき、好ましくは2~5モル、さらに好ましくは3~4モルである。
【0118】
反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行ってもよい。溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン(THF)、ジプロピルエーテル、アニソールなどのエーテル類などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらの溶媒のうち、通常、THFがよく用いられる。なお、反応性の低下を抑制する観点から、溶媒は、予め脱水しておくのが好ましい。
【0119】
溶媒の使用量は、反応系を均一化できる程度であればよく、前記式(4)で表される化合物1質量部に対して、例えば、0.01~100質量部程度の範囲から選択でき、好ましくは0.1~50質量部、より好ましくは0.5~10質量部、さらに好ましくは1~3質量部である。
【0120】
反応温度は、特に限定されないが、例えば、5~150℃程度の範囲から選択でき、好ましくは10~100℃、さらに好ましくは15~50℃、なかでも、20~40℃、特に、25~35℃である。通常、室温程度、例えば、20~30℃で反応させることが多い。また、反応時間は、原料の種類や反応条件などに応じて適宜調整してもよく、例えば、30分~24時間程度の範囲から選択でき、好ましくは1~12時間、さらに好ましくは2~6時間である。
【0121】
また、反応は、攪拌しながら行ってもよく、常圧又は加圧下で行ってもよい。また、反応は、通常、窒素ガス、希ガスなどの不活性ガス雰囲気中で行われることが多い。なお、反応は、通常、各成分を混合することにより行われるが、混合は、段階的に行ってもよい。
【0122】
なお、反応生成物は、慣用の方法、例えば、濾過、洗浄、濃縮、乾燥、抽出、晶析、再結晶、再沈殿、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。
【0123】
(フルオレン化合物の特性)
本発明の増感剤(又はフルオレン化合物)は、発光材料(又は紫外光発光材料)としての性質も有している。このような増感剤において、フルオレン骨格に特定の置換基、特に、嵩高い(又はバルキーな)置換基を置換することにより、分子間の重なり合い(又はスタッキング)などの相互作用を抑制できるためか、増感剤自身は、室温環境下であっても短波長かつ単色性の高い紫外光の発光を有するだけでなく、発光量子効率を意外にも大きく向上できる。特に、従来は低かった固体状態における発光量子効率を大きく向上できる。そのため、本発明の増感剤は、バンドギャップが大きく高い励起エネルギーが必要な感光性物質であっても、効率よく増感可能である。例えば、青色発光材料などの発光材料であっても有効に増感できるため、高い発光強度(又は輝度)でより明るく発光させることができる。
【0124】
そのため、前記式(1)で表されるフルオレン化合物は、室温下、例えば、25℃、固体状態での発光(蛍光又はりん光)スペクトルにおいて、例えば、300~400nm程度の範囲に極大波長λem,maxを有する発光ピークを少なくとも1つ含んでいてもよく、好ましくは以下段階的に、300~380nm、305~360nm、310~350nm、315~345nm、さらに好ましくは320~340nm、特に、325~335nmの範囲に極大波長λem,maxを有する発光ピークを少なくとも1つ含んでいる。
【0125】
前記式(1)で表されるフルオレン化合物の固体状態での発光スペクトルにおいて、前記極大波長λem,maxを有する発光ピーク(又は吸収帯)は半値幅が狭いため、高い単色性を有する光を発光できる。前記半値幅としては、例えば、50nm以下、0.1~50nm程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては以下段階的に、1~45nm、3~40nm、5~35nm、7~33nm、10~30nm、さらに好ましくは12~28nm、なかでも、15~25nm、特に、17~23nmである。
【0126】
また、前記式(1)で表されるフルオレン化合物は、室温下、例えば、25℃、固体状態での励起スペクトル(又は吸収スペクトル)において、例えば、200~380nm程度の範囲に極大波長λex,maxを有する発光又は吸収ピークを少なくとも1つ含んでいてもよく、好ましい範囲としては以下段階的に、250~370nm、270~350nm、280~345nm、290~340nm、300~335nm、305~330nm、310~325nmの範囲に極大波長λex,maxを有する発光又は吸収ピークを少なくとも1つ含んでいる。
【0127】
なお、固体状態としては、例えば、単結晶、多結晶、非晶(アモルファス)などが挙げられ、通常、多結晶であることが多い。
【0128】
前記式(1)で表されるフルオレン化合物は高い発光量子効率を示し、室温下、例えば、25℃、固体状態において、例えば、10%以上、好ましい範囲としては以下段階的に、12%以上、15%以上、20%以上、25%以上であり、さらに好ましくは30%以上である。また、前記発光量子効率は、室温下、例えば、25℃、固体状態において、例えば、10~100%程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては以下段階的に、12~80%、15~60%、20~50%、25~45%であり、さらに好ましくは30~40%である。
【0129】
また、前記式(1)で表されるフルオレン化合物は、室温下、例えば、25℃、ジクロロメタン溶液状態での発光(蛍光又はりん光)スペクトルにおいて、例えば、280~400nm程度の範囲に極大波長λem,maxを有する発光ピークを少なくとも1つ含んでいてもよく、好ましくは以下段階的に、290~380nm、295~360nm、300~350nm、305~340nm、さらに好ましくは310~335nm、特に、315~330nmの範囲に極大波長λem,maxを有する発光ピークを少なくとも1つ含んでいる。
【0130】
前記式(1)で表されるフルオレン化合物のジクロロメタン溶液状態での発光スペクトルにおいて、前記極大波長λem,maxを有する発光ピーク(又は吸収帯)の半値幅としては、例えば、50nm以下、0.1~50nm程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては以下段階的に、1~45nm、5~43nm、10~40nm、12~38nm、15~35nm、さらに好ましくは18~33nm、なかでも、20~30nm、特に、22~28nmである。
【0131】
また、前記式(1)で表されるフルオレン化合物は、室温下、例えば、25℃、ジクロロメタン溶液状態での励起スペクトル(又は吸収スペクトル)において、例えば、200~380nm程度の範囲に極大波長λex,maxを有する発光又は吸収ピークを少なくとも1つ含んでいてもよく、好ましい範囲としては以下段階的に、250~350nm、270~340nm、280~335nm、290~330nm、300~325nm、305~320nm、310~315nmの範囲に極大波長λex,maxを有する発光又は吸収ピークを少なくとも1つ含んでいる。
【0132】
前記式(1)で表されるフルオレン化合物は高い発光量子効率を示し、室温下、例えば、25℃、ジクロロメタン溶液状態において、例えば、10%以上、好ましい範囲としては以下段階的に、15%以上、20%以上、25%以上、30%以上、35%以上、40%以上であり、さらに好ましくは45%以上である。また、前記発光量子効率は、室温下、例えば、25℃、ジクロロメタン溶液状態において、例えば、10~100%程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては以下段階的に、15~90%、20~80%、25~75%、30~70%、35~65%、40~60%であり、さらに好ましくは45~55%である。
【0133】
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、発光スペクトル及び励起スペクトル、並びに発光量子効率は、後述の実施例に記載の方法などにより測定できる。
【0134】
(感光性組成物)
本発明の感光性組成物(又は感応性組成物)は、前記式(1)で表される増感剤(又はフルオレン化合物)及び感光性物質(又は感応性物質)を少なくとも含んでいる。また、本発明には、増感剤(又は光増感剤)を感光性物質と混合して、感光性物質の感度を増感する方法も含まれる。
【0135】
感光性組成物において、前記式(1)で表される増感剤(又は第1の増感剤)は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。なお、感光性組成物は、本発明の効果を害さない範囲において、前記式(1)の範疇に属さない他の増感剤(又は第2の増感剤)を含んでいてもよい。第2の増感剤としては、慣用の増感剤、例えば、トリアルキルアミン、トリエタノールアミンなどのトリアルカノールアミン、p-(ジメチルアミノ)安息香酸エチル、p-(ジメチルアミノ)安息香酸アミルなどのジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、4,4-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどのビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、4-(ジメチルアミノ)ベンゾフェノンなどのジアルキルアミノベンゾフェノンなどの第3級アミン類;クマリン類;キノリン類;キノン類;フェノキサジン類;ピレン類などの芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらの第2の増感剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。
【0136】
第1の増感剤の割合は、増感剤全体に対して、例えば、10質量%以上の範囲から選択してもよく、好ましくは以下段階的に、30質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上であり、さらに好ましくは実質的に100質量%である。また、第1の増感剤の割合は、増感剤全体に対して、例えば、50~100質量%程度の範囲から選択してもよく、第2の増感剤を含む場合、例えば、70~99質量%程度であってもよく、好ましくは90~95質量%である。
【0137】
感光性物質(又は感応性物質)としては、光に対して応答性を有する物質であれば特に制限されず、例えば、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤(又は光酸発生剤)などの光重合開始剤、ジアゾ基、アジド基などの光分解性基や、シンナモイル基などの光架橋性(光二量化性)基を有する化合物、発光材料(又は発光性化合物)などが挙げられる。これらの感光性物質は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらの感光性物質のうち、発光材料がよく利用される。
【0138】
発光材料(又は発光性化合物)としては、蛍光材料又はりん光材料であってもよい。発光材料は、励起した増感剤(励起体又は励起種)からエネルギーを授与できる限り、すなわち、前記励起体から移動可能なエネルギーよりも励起エネルギー(バンドギャップ)が低い限り特に制限されず、慣用の発光材料(又は可視光発光材料)が利用できる。
【0139】
このような発光材料としては、例えば、遷移金属有機錯体、軽金属有機錯体、希土類金属有機錯体などの有機金属錯体、ビススチリルアレーン誘導体、多環式芳香族炭化水素類、キナクドリン誘導体、クマリン誘導体、ジシアノメチレン誘導体、高分子発光材料などが挙げられる。
【0140】
遷移金属有機錯体(又は周期表第4~12族元素の有機錯体)としては、例えば、トリス[2-(2,4-ジフルオロフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)(Ir(Fppy)3)[又はトリス[2-(4,6-ジフルオロフェニル)ピリジナト-C2,N]イリジウム(III)(Ir(4,6-Fppy)3)]、トリス(2-フェニルピリジナト)イリジウム(III)(Ir(ppy)3)、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(Ir(bzq)3)、トリス(1-フェニルイソキノリナト)イリジウム(III)(Ir(piq)3)、ビス[2-(2,4-ジフルオロフェニル)ピリジナト](ピコリナト)イリジウム(III)(FIrpic)、ビス(2-フェニルピリジナト)(アセチルアセトナト)イリジウム(III)((ppy)2Ir(acac))、ビス[2-(ベンゾ[b]チオフェン-2-イル)-ピリジナト](アセチルアセトナト)イリジウム(III)((btp)2Ir(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)(アセチルアセトナト)イリジウム(III)((bzq)2Ir(acac))などのイリジウム錯体;白金(II)オクタエチルポルフィリン(PtOEP)などの白金錯体;レニウム錯体;オスミウム錯体;金錯体などの周期表第6周期元素の錯体などが挙げられる。また、ビス[2-(2-ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(Zn-PBO)などの亜鉛錯体なども含まれる。
【0141】
軽金属有機錯体(又はベリリウム、マグネシウム及びアルミニウムから選択される元素の有機錯体)としては、例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq3)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(p-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(BAlq2)、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Almq3)、トリス(5-ヒドロキシ-ベンゾ[f]キノリナト)アルミニウム(III)(Alph3)などのアルミニウム錯体;ビス[10-ヒドロキシ-ベンゾ[h]キノリナト]ベリリウム(II)(Bebq2)などのベリリウム錯体などが挙げられる。
【0142】
希土類金属有機錯体(又はスカンジウム、イットリウム及びランタノイドから選択される元素の有機錯体)としては、例えば、(1,10-フェナントロリン)トリス[4,4,4-トリフルオロ-1-(2-チエニル)-1,3-ブタンジオナト]ユウロピウム(III)(Eu(TTA)3phen)、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)ユウロピウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキシド)(Eu(HFA)3(TPPO)2)などのユウロピウム錯体;プラセオジウム錯体;サマリウム錯体;トリス(アセチルアセトナト)テルビウム(III)(Tb(acac)3)又はその水和物などのテルビウム錯体;ジスプロシウム錯体;ホルミウム錯体;エルビウム錯体;ツリウム錯体などが挙げられる。
【0143】
ビススチリルアレーン誘導体としては、例えば、4,4’-ビス(2,2-ジ-p-トリル-ビニル)ビフェニル(DTVBi)、9,10-ビス[4-(ジフェニルアミノ)スチリル]アントラセン(BSA-2)、4,4’-ビス[2-(9-エチル-3-カルバゾリル)ビニル]ビフェニル(BCzVBi)、1,4-ビス[4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]ベンゼンなどが挙げられる。
【0144】
多環式芳香族炭化水素類としては、例えば、アントラセン、ジフェニルテトラセン(DPT)、ペリレン、2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペリレン(TBP)、ルブレンなどが挙げられる。
【0145】
キナクドリン誘導体としては、例えば、N,N’-ジメチルキナクリドン(DMQA)などが挙げられる。
【0146】
クマリン誘導体としては、例えば、(3-ベンゾチアゾール-2-イル)-7-(ジエチルアミノ)クマリン(クマリン6)などが挙げられる。
【0147】
ジシアノメチレン誘導体としては、例えば、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-[4-(ジメチルアミノ)スチリル]-4H-ピラン(DCM)、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-[2-(2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-イル)ビニル]-4H-ピラン(DCM2)などが挙げられる。
【0148】
高分子発光材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン(PPV);ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル)(P3HT)などのポリチオフェン;ポリ(9,9-ジ-n-オクチルフルオレン-2,7-ジイル)などのポリフルオレンなどが挙げられる。
【0149】
これらの発光材料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。第1の増感剤からエネルギーを移動し易い観点から、前記第1の増感剤(フルオレン化合物)自身が発光可能な光の波長領域と、発光材料の吸収帯(吸収波長領域)とが重なるのが好ましい。そのため、これらの発光材料のうち、青色発光材料(青色りん光材料など)が好ましく、例えば、トリス[2-(2,4-ジフルオロフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)(Ir(Fppy)3)、ビス[2-(2,4-ジフルオロフェニル)ピリジナト](ピコリナト)イリジウム(III)(FIrpic)などのイリジウム錯体、特に、Ir(Fppy)3が好ましい。
【0150】
青色発光材料は、通常、バンドギャップが大きく高い励起エネルギーが必要なため、慣用の増感剤を用いても、エネルギー量が小さく励起されない場合が多い。しかし、本発明では、前記式(1)で表されるフルオレン化合物が高いエネルギー量を付与できるためか、青色発光材料であっても、容易に増感でき、高い発光量子効率(高い発光強度又は輝度)でより明るく発光させることができる。そのため、青色発光ダイオードなどの発光素子(又は光電変換素子)の品質(又は効率)を有効に向上できる。
【0151】
感光性物質の割合は、その種類や、第1の増感剤との組み合わせなどに応じて適宜選択でき、特に制限されず、第1の増感剤100質量部に対して、例えば、0.1~1000質量部程度の広い範囲から選択してもよい。感光性物質が発光材料を含む場合、発光材料の割合は、その種類などに応じて適宜選択してもよく、第1の増感剤100質量部に対して、例えば、1~500質量部程度の範囲から選択してもよく、好ましい範囲としては以下段階的に、3~300質量部、5~100質量部、8~80質量部、10~50質量部であり、さらに好ましくは12~30質量部、特に、15~25質量部である。また、感光性物質の割合は、第1の増感剤1モルに対して、例えば、0.001~10モル程度の範囲から選択してもよく、好ましくは以下段階的に、0.005~2モル、0.01~1モル、0.05~0.7モル、0.07~0.4モル、0.09~0.3モル、0.1~0.2モル、0.11~0.15モルである。なお、感光性物質の割合が少なすぎると(又は第1の増感剤の割合が多すぎると)、増感剤が感光性物質にエネルギー移動することなく自ら発光し易くなり増感倍率が低下するおそれがある。また、感光性物質の割合が多すぎると(又は第1の増感剤の割合が少なすぎると)、増感倍率を十分に向上できないおそれがある。
【0152】
本発明の感光性組成物は、種々の形態又は用途において利用でき、例えば、塗料又はインク組成物などのコーティング剤などとして有効に利用できる。
【0153】
本発明の感光性組成物は、前記第1の増感剤、及び発光材料などの感光性物質に加えて、さらに、バインダー成分を含んでいてもよい。バインダー成分としては、例えば、慣用の樹脂(又は高分子化合物)が利用でき、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂(熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂)に大別できる。
【0154】
熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;スチレン系樹脂;ビニル系樹脂、例えば、塩化ビニル樹脂、ビニルアルコール系樹脂など;フッ素樹脂;ポリカーボネート系樹脂;熱可塑性ポリエステル系樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリアルキレンアリレート、ポリアリレート、液晶ポリエステルなど;ポリアミド系樹脂、例えば、ポリアミド6、ポリアミド66などの脂肪族ポリアミド、ポリアミド6T、ポリアミドMXDなどの半芳香族ポリアミドなど;ポリアセタール系樹脂;ポリフェニレンエーテル系樹脂;ポリフェニレンスルフィド系樹脂;ポリスルホン系樹脂、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなど;ポリエーテルケトン系樹脂、例えば、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトンなど;熱可塑性ポリイミド系樹脂、例えば、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂など;熱可塑性エラストマー;セルロース系樹脂、例えば、トリアセチルセルロースなどのセルロースエステル系樹脂、エチルセルロースなどのセルロースエーテル系樹脂などが挙げられる。
【0155】
硬化性樹脂(熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂)としては、例えば、エポキシ樹脂;ウレタン系樹脂;熱硬化性ポリエステル系樹脂、例えば、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂など;フェノール樹脂;アミノ樹脂、例えば、メラミン樹脂、ユリア樹脂、グアナミン樹脂など;フラン樹脂;熱硬化性ポリイミド系樹脂、例えば、ビスマレイミド系樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂など;ケイ素系樹脂などが挙げられる。
【0156】
これらのバインダー成分は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらのバインダー成分のうち、前記式(1)で表されるフルオレン化合物が発光する紫外光又は前記フルオレン化合物を励起する励起光を吸収し難く、前記フルオレン化合物を均一に分散し易い観点から、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ケイ素系樹脂が好ましい。
【0157】
(メタ)アクリル系樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸C1-18アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシC2-18アルキル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリロニトリルなどの(メタ)アクリル系単量体の単独又は共重合体;(メタ)アクリル系単量体と他の共重合性単量体との共重合体などが挙げられる。
【0158】
(メタ)アクリル系単量体の単独又は共重合体としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル-アクリル酸エステル-(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。
【0159】
(メタ)アクリル系単量体と他の共重合性単量体との共重合体において、前記共重合性単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレンなどのスチレン系単量体、無水マレイン酸などが挙げられる。
【0160】
これらの(メタ)アクリル系樹脂のうち、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1-8アルキルエステルなどが好ましい。
【0161】
スチレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系単量体の単独又は共重合体;スチレン系単量体と共重合性単量体との共重合体;耐衝撃性スチレン系樹脂[すなわち、ゴム成分とのグラフト共重合体及び/又はブレンド体(混合物)]などが挙げられる。
【0162】
スチレン系単量体の単独又は共重合体としては、例えば、アタクチックポリスチレン、アイソタクチックポリスチレン(IPS)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)などのポリスチレン、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-α-メチルスチレン共重合体などが挙げられる。
【0163】
スチレン系単量体と共重合性単量体との共重合体としては、例えば、スチレン-アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体(MS樹脂など)、スチレン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-フェニルマレイミド共重合体、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体などが挙げられる。
【0164】
耐衝撃性スチレン系樹脂としては、例えば、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS);アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂);前記ABS樹脂のブタジエンゴムBに代えて、アクリルゴムA、塩素化ポリエチレンC、エチレンプロピレンゴム(又はエチレンプロピレンジエンゴム)Eなどのゴム成分を用いたAXS樹脂、具体的には、AAS樹脂、ACS樹脂、AES樹脂など;(メタ)アクリル酸エステル-ブタジエン-スチレン共重合体、例えば、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン共重合体(MBS樹脂)など;が挙げられる。
【0165】
これらのスチレン系樹脂のうち、スチレン系単量体の単独又は共重合体、特に単独重合体が好ましい。
【0166】
ポリカーボネート系樹脂としては、例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂、具体的には、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールF型ポリカーボネート樹脂などの重合成分としてビスフェノール類を含むビスフェノール型ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
【0167】
前記ビスフェノール類としては、例えば、ビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、ビス(ヒドロキシアリール)-アリールアルカン類、ビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、ビス(ヒドロキシアリール)エーテル類、ビス(ヒドロキシアリール)ケトン類、ビス(ヒドロキシアリール)スルフィド類、ビス(ヒドロキシアリール)スルホキシド類、ビス(ヒドロキシアリール)スルホン類、ビフェノール類などが挙げられる。
【0168】
ビス(ヒドロキシアリール)アルカン類としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン(ビスフェノールAD)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン(ビスフェノールB)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3-メチルブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-フェニルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン(ビスフェノールC)、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-イソプロピルフェニル)プロパン(ビスフェノールG)などが挙げられる。
【0169】
ビス(ヒドロキシアリール)-アリールアルカン類としては、例えば、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン(ビスフェノールAP)、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-ジフェニルメタン(ビスフェノールBP)などが挙げられる。
【0170】
ビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類としては、例えば、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(ビスフェノールZ)、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン(ビスフェノールTMC)などが挙げられる。
【0171】
ビス(ヒドロキシアリール)エーテル類としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテルなどが挙げられる。
【0172】
ビス(ヒドロキシアリール)ケトン類としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトンなどが挙げられる。
【0173】
ビス(ヒドロキシアリール)スルフィド類としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィドなどが挙げられる。
【0174】
ビス(ヒドロキシアリール)スルホキシド類としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシドなどが挙げられる。
【0175】
ビス(ヒドロキシアリール)スルホン類としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン(ビスフェノールS)などが挙げられる。
【0176】
ビフェノール類としては、例えば、o,o’-ビフェノール、m,m’-ビフェノール、p,p’-ビフェノールなどが挙げられる。
【0177】
これらのビスフェノール類は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。
【0178】
これらのポリカーボネート系樹脂のうち、ビスフェノールAなどのビス(ヒドロキシアリール)アルカン類を重合成分に含むビスフェノール型ポリカーボネート樹脂が好ましい。
【0179】
ケイ素系樹脂において、ポリオルガノシロキサン(シリコーン)骨格は、単官能性のM単位(一般的にR3SiO1/2で表される単位)、二官能性のD単位(一般的にR2SiO2/2で表される単位)、三官能性のT単位(一般的にRSiO3/2で表される単位)、及び四官能性のQ単位(一般的にSiO4/2で表される単位)からなる群より選択された少なくとも1種の単位を含んでいてもよい。
【0180】
前記M単位、D単位及びT単位を表す式における基Rは置換基である。この置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ビニル基などが挙げられる。
【0181】
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-デシル基などのC1-12アルキル基などが挙げられる。
【0182】
アリール基としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基(トリル基)、ジメチルフェニル基(キシリル基)、ビフェニリル基、ナフチル基などのC6-14アリール基などが挙げられる。
【0183】
シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基などのC5-10シクロアルキル基などが挙げられる。
【0184】
これらの置換基は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。これらの置換基のうち、メチル基などのC1-4アルキル基、フェニル基などのC6-12アリール基が好ましく、紫外光を吸収し難く、前記フルオレン化合物を均一に分散し易い点から、フェニル基などのC6-10アリール基が特に好ましい。
【0185】
また、末端基(末端のケイ素(Si)原子に結合する基)としては、例えば、ヒドロキシル基、アルコキシ基、塩素原子などのハロゲン原子などが挙げられる。前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基などのC1-4アルコキシ基が挙げられ、好ましくはC1-2アルコキシ基である。
【0186】
これらの末端基は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらの末端基のうち、通常、ヒドロキシル基、C1-2アルコキシ基などである場合が多い。
【0187】
ケイ素系樹脂は、塗膜を形成し易い点から前記T単位及びQ単位から選択される少なくとも1種の単位含むのが好ましく、特にT単位を含むのが好ましい。ケイ素系樹脂全体におけるT単位の割合は、例えば、50モル%以上、好ましい範囲としては以下段階的に、60モル%以上、70モル%以上、80モル%以上、90モル%以上であり、さらに好ましくは95モル%以上であり、特に、実質的に100モル%であるシルセスキオキサン(又はポリシルセスキオキサン)である。また、ケイ素系樹脂全体におけるT単位の割合は、例えば、60~100モル%程度の範囲から選択でき、好ましくは80~99.9モル%である。
【0188】
シルセスキオキサン(又はポリシルセスキオキサン)としては、はしご状(又はラダー状)、かご状(又はケージ状)であってもよいが、塗膜を形成し易い点から、3次元網目状(ネットワーク状又はランダム構造)の形態であるのが好ましい。このようなシルセスキオキサンとしては、例えば、置換基Rがアルキル基であるT単位(アルキルシルセスキオキサン単位)で形成されたポリアルキルシルセスキオキサン、例えば、ポリメチルシルセスキオキサンなどのポリC1-4アルキルシルセスキオキサンなど;Rがアリール基であるT単位(アリールシルセスキオキサン単位)で形成されたポリアリールシルセスキオキサン、例えば、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのポリC6-12アリールシルセスキオキサンなど;Rがアルキル基であるT単位及びRがアリール基であるT単位で形成されたポリシルセスキオキサンなどが挙げられる。
【0189】
これらのシルセスキオキサンは、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらのシルセスキオキサンのうち、Rがアリール基であるT単位で形成されたポリアリールシルセスキオキサンが好ましく、なかでも、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのポリC6-10アリールシルセスキオキサンが好ましい。
【0190】
これらのバインダー成分のうち、励起光などの紫外光などに晒されても劣化(又は分解)し難く、熱安定性や排熱性に優れる点から、ケイ素系樹脂、なかでも、シルセスキオキサンが好ましい。ケイ素系樹脂、特に、シルセスキオキサンであると、前記式(1)で表されるフルオレン化合物と相互作用するためか、全光線透過率が、例えば、85%以上、好ましくは90%以上と高く、ヘイズ値が、例えば、3%以下、好ましくは1%以下と低く、前記式(1)で表されるフルオレン化合物が均一に分散した塗膜を形成し易いようである。また、バインダー成分としてスチレン系樹脂を含むと、発光量子効率が比較的高いようである。
【0191】
また、バインダー成分としてポリメタクリル酸メチル(PMMA)などの(メタ)アクリル系樹脂を用いると、前記フルオレン化合物によりIr(4,6-Fppy)3などのイリジウム錯体を増感する際に、発光量子効率を有効に向上し易くなる場合がある。
【0192】
バインダー成分の割合は、固形分全体に対して、例えば、10~99.9質量%程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては以下段階的に、20~90質量%、30~85質量%、40~80質量%、50~75質量%であり、さらに好ましくは55~70質量%、特に、60~65質量%である。また、バインダー成分の割合は、第1の増感剤1質量部に対して、例えば、0.1~100質量部程度の範囲から選択してもよく、好ましくは、以下段階的に、0.3~20質量部、0.5~15質量部、0.7~10質量部、1~8質量部、1.3~5質量部、1.5~3質量部、1.8~2.5質量部である。第1の増感剤に対するバインダー成分の割合が少なすぎると、発光量子効率が低下するおそれがある。
【0193】
また、感光性組成物(又はコーティング剤)は、粘度を調整して塗布性(又は取り扱い性)を向上するために、さらに溶剤を含んでいてもよく、塗布後の塗膜から乾燥除去してもよい。溶剤としては、例えば、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、グリコール類、エーテル類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルアセテート類、ケトン類、カルボン酸類、エステル類、カーボネート類、ニトリル類、アミド類、スルホキシド類、水、及びこれらの混合溶剤などが挙げられる。
【0194】
炭化水素類としては、例えば、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素類、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。
【0195】
ハロゲン化炭化水素類としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼンなどが挙げられる。
【0196】
アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、s-ブタノール、t-ブタノールなどのC1-6アルカノールなどが挙げられる。
【0197】
グリコール類としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどの(ポリ)C2-4アルキレングリコールなどが挙げられる。
【0198】
エーテル類としては、例えば、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサンなどの環状エーテル類などが挙げられる。
【0199】
グリコールエーテル類としては、例えば、セロソルブ類、カルビトール類、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどの(ポリ)C2-4アルキレングリコールモノC1-4アルキルエーテル;エチレングリコールジメチルエーテル、プロピ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メチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどの(ポリ)C2-4アルキレングリコールジC1-4アルキルエーテルなどが挙げられる。
【0200】
前記セロソルブ類としては、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのC1-4アルキルセロソルブなどが挙げられる。前記カルビトール類としては、例えば、メチルカルビトール、エチルカルビトールなどのC1-4アルキルカルビトールなどが挙げられる。
【0201】
グリコールエーテルアセテート類としては、例えば、セロソルブアセテート類、カルビトールアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの(ポリ)C2-4アルキレングリコールモノC1-4アルキルエーテルアセテートなどが挙げられる。
【0202】
前記セロソルブアセテート類としては、例えば、メチルセロソルブアセテートなどのC1-4アルキルセロソルブアセテートなどが挙げられる。前記カルビトールアセテート類としては、例えば、メチルカルビトールアセテートなどのC1-4アルキルカルビトールアセテートなどが挙げられる。
【0203】
ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどの鎖状ケトン類、シクロヘキサノンなどの環状ケトン類などが挙げられる。
【0204】
カルボン酸類としては、例えば、酢酸、プロピオン酸などが挙げられる。
【0205】
エステル類としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル、乳酸メチルなどの乳酸エステルなどが挙げられる。
【0206】
カーボネート類としては、例えば、ジメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、プロピレンカーボネートなどの環状カーボネート類などが挙げられる。
【0207】
ニトリル類としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどが挙げられる。
【0208】
アミド類としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。
【0209】
スルホキシド類としては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
【0210】
これらの溶剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらの溶剤のうち、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類がよく用いられる。
【0211】
溶剤の割合は、感光性組成物の粘度などに応じて適宜選択でき、特に制限されない。感光性組成物の固形分濃度は、例えば、0.01~50質量%、好ましくは0.1~10質量%、さらに好ましくは0.5~2質量%である。
【0212】
感光性組成物は慣用の添加剤を含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、染料、顔料、顔料分散剤、湿潤剤、増粘剤、カップリング剤、消泡剤、沈降防止剤、皮張防止剤、重合防止剤、重合開始剤、硬化剤、レベリング剤、チキソトロピック剤、色別れ防止剤、艶消し剤、難燃剤、安定剤、可塑剤、軟化剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤などが挙げられる。前記安定剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、オゾン劣化防止剤などが挙げられる。
【0213】
なお、第1の増感剤、及び感光性物質を励起させるための励起光や、感光性物質が発光材料を含む場合における励起した発光材料が発する光を添加剤が吸収するおそれがあるため、感光性組成物(又はコーティング剤)は実質的に添加剤を含まなくてもよい。そのため、感光性組成物は、前記第1の増感剤、発光材料などの感光性物質、及びバインダー成分、並びに必要に応じて溶剤のみで構成されるのが好ましい。
【0214】
感光性物質が発光材料を含む場合、感光性組成物又は感光性組成物を用いて形成した塗膜(又はコーティング膜)の発光特性、例えば、発光(蛍光又はりん光)スペクトルや励起スペクトルの極大発光ピークなどは、第1の増感剤、発光材料、及びバインダー成分などの種類や濃度に応じて、適宜調整してもよい。
【0215】
感光性物質として発光材料を含む感光性組成物(又は塗膜)の発光量子効率は、室温下、例えば、25℃において、例えば、10~100%程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては以下段階的に、20~90%、30~80%、35~75%、40~70%であり、さらに好ましくは45~65%、特に、50~60%である。
【0216】
また、本発明の増感剤(又はフルオレン化合物)は、感光性物質、特に発光材料を高い増感倍率で増感できる。増感倍率としては、例えば、1.5~20程度の範囲から選択でき、好ましい範囲としては、以下段階的に、2~15、2.5~12、3~10、4~8であり、さらに好ましくは4.5~7であり、なかでも、5~6.5、特に、5.5~6である。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、増感倍率は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
【0217】
感光性物質として発光材料を含むこのような感光性組成物又はコーティング剤は、例えば、模倣品の判別や、紙幣、金券、保証書など書類偽造防止などを目的としたセキュリティインク(又はセキュリティマーカー)などの不可視インクなどとして有効に利用できる。不可視インクには、紫外光照射により可視発光を示す発光材料などがよく用いられ、通常は無色で視認できないが、ブラックライトなどで紫外光を照射すると可視化できる。
【0218】
感光性組成物(又はコーティング剤)を塗布して塗膜を形成してもよく、慣用の塗布方法、例えば、スピンコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法などを利用して形成してもよい。これらの方法のうち、スピンコート法がよく利用される。
【0219】
前記塗膜(不可視インクで形成した塗膜)を検出する際に使用する光源としては、第1の増感剤及び発光材料を励起可能な光源であれば特に制限されず、例えば、キセノンランプ、重水素ランプ、紫外光蛍光灯(UV蛍光灯)、紫外光発光ダイオード(UVLED)などが挙げられる。
【0220】
不可視インクは、印刷物に対して文字(又は文章)や図形(又は模様)などの種々の形態で印刷又は塗布してもよく、バーコード、QR(Quick Response)コード(登録商標)などのコード状に塗布することで多くの情報を付与してもよい。また、複数の発光材料を組み合わせることにより、より多くの情報を付与してもよい。
【0221】
(発光素子又は光電変換素子)
本発明の発光素子(又は光電変換素子)としては、少なくとも前記第1の増感剤及び前記発光材料を含んでいる。発光素子として代表的には、例えば、無機発光ダイオード(LED)、有機EL素子(又は有機発光ダイオード(OLED))などの電流注入型発光素子などが挙げられ、通常、有機EL素子である場合が多い。有機EL素子などの電流注入型発光は、陽極(透明電極)及び陰極(金属電極)と、前記電極間に介在する有機層(有機薄膜)又は有機無機ハイブリッド層とで形成されている。代表的な構成としては、透明基板/陽極(アノード)/ホール(正孔)輸送層/発光層/電子輸送層/陰極(カソード)の順に各層が形成されていることが多い。なお、前記発光層がホール輸送層又は電子輸送層としての機能を備えている場合、ホール輸送層又は電子輸送層は必ずしも必要ではない。
【0222】
透明基板としては、例えば、ガラスなどの無機材料で形成された基板;(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂などの有機材料で形成された基板などが挙げられる。
【0223】
(メタ)アクリル系樹脂としては、前記感光性組成物の項に例示の(メタ)アクリル系樹脂などが挙げられる。スチレン系樹脂としては、前記感光性組成物の項に例示のスチレン系樹脂などが挙げられる。ポリカーボネート系樹脂としては、前記感光性組成物の項に例示のポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリアルキレンアリレート系樹脂などが挙げられる。
【0224】
また、基板は、板状であってもよいが、シート状やフィルム状であってもよい。
【0225】
陽極としては、通常、透明電極が用いられ、ITO(Indium Tin Oxide)、FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)などの導電性金属酸化物などで形成される場合が多い。
【0226】
ホール(正孔)輸送層を形成するホール輸送材料としては、例えば、4,4’-ビス(トリルフェニルアミノ)ビフェニル(TPD)、4,4’-ビス(α-ナフチル-フェニルアミノ)ビフェニル(α-NPD)、1,1-ビス[4-(トリルフェニルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、トリス[4-(トリルフェニルアミノ)フェニル]アミン(m-TDATA)、トリス[4-(9-カルバゾリル)フェニル]アミン(TCTA)などの芳香族アミン類;銅フタロシアニンなどのフタロシアニン類;導電性高分子類、例えば、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリスチレンスルホン酸複合物(PEDOT:PSS)などのポリチオフェン類;などが挙げられる。これらのホール輸送材料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。これらのうち、PEDOT:PSSなどの導電性高分子類が用いられる場合が多い。
【0227】
発光層としては、前記第1の増感剤及び前記発光材料を少なくとも含んでいる。発光材料としては、前記感光性組成物の項に例示の発光材料などが挙げられ、好ましくは青色発光材料である。これらの発光材料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。なお、発光層は、第1の増感剤及び発光材料のみで構成されていてもよく、発光材料をゲスト材料(又はドーパント)として、さらにホスト材料を含んでいてもよい。ホスト材料としては、例えば、4,4’-ビス(2,2-ジフェニルビニル)ビフェニル(DPvBi)、4,4’-ビス(9-カルバゾリル)ビフェニル(CBP)などのビフェニル類;(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ケイ素系樹脂などの感光性組成物の項に例示したバインダー成分などが挙げられる。
【0228】
電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、例えば、アルミニウム錯体、ベリリウム錯体などの軽金属有機錯体、ビススチリルアレーン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体などが挙げられる。
【0229】
アルミニウム錯体としては、例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq3)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(p-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(BAlq2)、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Almq3)、トリス(5-ヒドロキシ-ベンゾ[f]キノリナト)アルミニウム(III)(Alph3)などが挙げられる。
【0230】
ベリリウム錯体としては、例えば、ビス[10-ヒドロキシ-ベンゾ[h]キノリナト]ベリリウム(II)(Bebq2)などが挙げられる。
【0231】
ビススチリルアレーン誘導体としては、例えば、4,4’-ビス(2,2-ジ-p-トリル-ビニル)ビフェニル(DTVBi)、9,10-ビス[4-(ジフェニルアミノ)スチリル]アントラセン(BSA-2)、4,4’-ビス[2-(9-エチル-3-カルバゾリル)ビニル]ビフェニル(BCzVBi)、1,4-ビス[4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]ベンゼンなどが挙げられる。
【0232】
オキサジアゾール誘導体としては、例えば、2-(4-t-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール(t-Bu-PBD)、1,3-ビス[5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(OXD-7)などが挙げられる。
【0233】
トリアゾール誘導体としては、例えば、3-(ビフェニル-4-イル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-4-フェニル-4H-1,2,4-トリアゾール(TAZ)などが挙げられる。
【0234】
フェナントロリン誘導体としては、例えば、4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BPhen)、4,7-ジフェニル-2,9-ジメチル-1,10-フェナントロリン(BCP)などが挙げられる。
【0235】
シロール誘導体としては、例えば、1,1-ジメチル-3,4-ジフェニル-2.5-ジ(2,2’-ビピリジルー3-イル)シロールなどが挙げられる。
【0236】
これらの電子輸送材料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することもできる。
【0237】
陰極(金属電極)は、例えば、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)などの金属単体又はこれらの合金などで形成される場合が多い。
【0238】
なお、陽極とホール輸送層との間には、例えば、銅フタロシアニン薄膜などの陽極バッファー層(ホール注入層)が形成されていてもよく、また、陰極と電子輸送層との間には、陰極バッファー層(電子注入層)、例えば、フッ化リチウム(LiF)薄膜、酸化リチウム(Li2O)薄膜などの無機薄膜、リチウム(Li)などの金属をドープした有機薄膜などが形成されていてもよい。
【0239】
陽極及び陰極の間に介在する各層(有機相)の厚みは、例えば、0.1~500nm、好ましくは1~200nmであり、有機相全体の厚みは1μm程度以下であってもよい。
【0240】
このような有機EL素子は、可視光の光源として、例えば、ディスプレイ用途、屋外又は室内の照明用途などの種々の用途に利用してもよい。
【実施例】
【0241】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。また、評価方法を下記に示す。
【0242】
[評価方法]
(NMR)
BRUKER社製「ULTRASHIELD300」を用いて測定した。
【0243】
(HPLC)
(株)島津製作所製「LC-20A」を用いて測定した。
【0244】
(発光特性)
分光蛍光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製「F-4500」、光源:キセノンランプ、検出器:光電子増倍管、分光器:回折格子)を用いて、試料の励起スペクトル及び発光(蛍光又はりん光)スペクトルを室温下(25℃)で測定し、励起スペクトルの極大波長λex,max、発光スペクトルの極大波長λem,max及びλem,maxを含むピーク(又は吸収帯)の半値幅を求めた。
【0245】
(発光量子効率(Quantum Efficiency))
蛍光積分球ユニット(日本分光(株)製「ILF-533」、直径100mmφ)を取り付けた蛍光分光光度計(日本分光(株)製「FP-6500」、光源:キセノンランプ、検出器:光電子増倍管、分光器:回折格子)を、付属の校正用標準光源を用いて得た装置関数によりスペクトル補正を行い、スペクトル面積とフォトン数が比例する状態にした後に、絶対法により発光量子効率を算出した。試料を設置しない状態で励起光を測定して照射する励起光のスペクトル面積を求め、次に試料を設置した状態で励起光を測定して試料に吸収されなかった照射励起光のスペクトル面積を求め、これらの差を求めることで試料に吸収されたフォトン数を算出した。同時に試料の発光スペクトルも観測し、そのスペクトル面積から発光したフォトン数を算出した。最後に吸収されたフォトン数に対する発光したフォトン数から発光量子効率を算出した。
【0246】
(熱分解温度(又は質量減少温度))
熱重量測定装置((株)パーキンエルマージャパン製「TGA4000」)を用い、窒素雰囲気下、50~400℃の範囲で10℃/分の速度で昇温し、質量が5%、10%減少した時の温度(5質量%減少温度及び10質量%減少温度)を測定した。
【0247】
<フルオレン化合物の調製>
[参考例1]
【0248】
【0249】
500mL4つ口ナスフラスコに、2,7-ジブロモフルオレン(9.66g、30.0mmol)、カリウムt-ブトキシド(t-BuOK、8.08g、72mmol、2.4eq.)及びジメチルスルホキシド(DMSO、210mL)を入れ、50℃に加熱して溶解した後、ベンジルブロミド(15.39g、90mmol、3eq.)を滴下した。滴下終了後、60℃で3.5時間加熱攪拌した。室温に戻した後、析出している白色固体をろ取し、蒸留水で洗浄後、乾燥することで、9,9-ビス(ベンジル)-2,7-ジブロモフルオレン(BMPF-Br)を白色固体として得た(10.3g、収率68%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0250】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)3.32(s、4H)、6.65(d、4H)、6.93-7.01(m、6H)、7.19-7.51(m、6H)。
【0251】
[実施例1]
【0252】
【0253】
100mLナスフラスコに、BMPF-Br(1.51g、3mmol)を入れて減圧乾燥し、窒素雰囲気下で脱水テトラヒドロフラン(THF、2.5mL)及びトリメチルクロロシラン(Me3SiCl、0.98g、9mmol、3eq.)を加えて溶解した。別の100mLナスフラスコにマグネシウム(0.51g、21mmol、7eq.)を入れ、攪拌しながら減圧乾燥した後、窒素雰囲気下で脱水THF(0.5mL)を加えた。このフラスコに、前記BMPF-Brを含む溶液を滴下した。滴下終了後、室温で3時間攪拌した。10質量%塩酸(20mL)を加えてマグネシウムを溶解し、THF(30mL)を加えて反応生成物を抽出した。有機層(又は抽出液)の溶媒を除去し、淡黄色固体(0.6g)を得た。得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル:15g、溶出溶媒:ヘキサン)で精製することで、9,9-ビス(ベンジル)-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレン(BMPF-Si)を白色結晶として得た(0.50g、収率34%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0254】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)0.30(s、18H)、3.32(s、4H)、6.65(d、4H)、6.91-7.03(m、6H)、7.35-7.38(q、6H)。
【0255】
実施例1で調製したBMPF-Siについて、固体状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長370nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表1及び
図1に示す。
【0256】
[実施例2]
【0257】
【0258】
500mL4つ口ナスフラスコに、2,7-ジ(t-ブチル)-9H-フルオレン(8.35g、30mmol)、t-BuOK(12.12g、108mmol、3.6eq.)、及びDMSO(200mL)を入れ、60℃に加熱して溶解した後、ベンジルブロミド(18.0g、105mmol、3.5eq.)を滴下した。滴下終了後、60℃で5時間加熱攪拌した。室温に戻した後、蒸留水(400mL)を加えて橙色粉末を得た。この粉末をトルエン(40mL)/メタノール(300mL)で再沈殿精製後、さらにシリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル:50g、溶出溶媒:ヘキサン/ジクロロメタン(体積比)=10/1)で精製することで、9,9-ビス(ベンジル)-2,7-ジ(t-ブチル)フルオレン(BMPF-tBu)を白色結晶として得た(0.85g、収率6.2%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0259】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)1.36(s、18H)、3.30(s、4H)、6.68-6.71(q、4H)、6.91-7.99(m、6H)、7.19-7.31(m、6H)。
【0260】
実施例2で調製したBMPF-tBuについて、固体状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表1及び
図2に示す。
【0261】
[参考例2]
【0262】
【0263】
500mL4つ口ナスフラスコに、9H-フルオレン(1.66g、10.0mmol)、t-BuOK(3.36g、30mmol、3.0eq.)及びDMSO(90mL)を入れ、60℃に加熱して溶解した後、ベンジルブロミド(4.10g、24mmol、2.4eq.)を滴下した。滴下終了後、60℃で3.5時間加熱攪拌した。室温に戻した後、蒸留水(20mL)を加えて反応生成物を抽出した。有機層(又は抽出液)の溶媒を除去し、淡黄色固体(3.0g)を得た。酢酸エチル(100mL)/ヘキサン(100mL)の混合溶剤で再結晶し、濾過後乾燥することで、9,9-ビス(ベンジル)-フルオレン(BMPF)を白色固体として得た(2.4g、収率69%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0264】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)3.40(s、4H)、6.69(d、4H)、6.91-7.01(m、6H)、7.17-7.44(m、8H)。
【0265】
参考例2で調製したBMPFについて、固体状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長360nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表1及び
図3に示す。
【0266】
[参考例3]
【0267】
【0268】
500mL4つ口ナスフラスコに、2,7-ジブロモフルオレン(14.9g、46mmol)、t-BuOK(12.39g、110.4mmol、2.4eq.)、及びDMSO(300mL)を入れ、50℃に加熱して溶解した後、(2-ブロモエチル)ベンゼン(25.54g、138mmol、3eq.)を滴下した。滴下終了後、60℃で5時間加熱攪拌した。室温に戻した後、トルエン(490mL)、蒸留水(580mL)を加えて、反応生成物を有機層に抽出した。さらに有機層を蒸留水(580mL×3回)で洗浄後、有機層の溶媒を除去して淡黄色固体を得た。約70℃でトルエン(25mL)/メタノール(240mL)による再沈殿を3回繰り返し、得られた固体を乾燥することで、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ジブロモフルオレン(BEPF-Br)を白色固体として得た(3.4g、収率14%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0269】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)1.86-1.94(m、4H)、2.28-2.33(quin、4H)、6.93(q、4H)、7.08-7.20(m、6H)、7.50-7.61(m、6H)。
【0270】
[実施例3]
【0271】
【0272】
100mLナスフラスコに、BEPF-Br(2.13g、4mmol)を入れて減圧乾燥し、窒素雰囲気下で脱水THF(3mL)及びMe3SiCl(1.3g、12mmol、3eq.)を加えて溶解した。別の100mLナスフラスコにマグネシウム(0.68g、28mmol、7eq.)を入れ、攪拌しながら減圧乾燥した後、窒素雰囲気下で脱水THF(0.9mL)を加えた。このフラスコに、前記BEPF-Brを含む溶液を滴下した。滴下終了後、室温で3時間攪拌した。10質量%塩酸(20mL)を加えてマグネシウムを溶解し、THF(30mL)を加えて反応生成物を抽出した。有機層(又は抽出液)の溶媒を除去し、橙色オイル状物(約1g)を得た。得られたオイル状物をシリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル:20g、溶出溶媒:ヘキサン)で精製することで、9,9-ビス(2-フェニルエチル)-2,7-ビス(トリメチルシリル)フルオレン(BEPF-Si)を白色結晶として得た(0.6g、収率29%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0273】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)0.34(s、18H)、1.92-1.97(m、4H)、2.32-2.37(m、4H)、6.89-6.92(m、4H)、7.06-7.19(m、6H)、7.52-7.77(m、6H)。
【0274】
実施例3で調製したBEPF-Siについて、固体状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表1及び
図4に示す。
【0275】
[参考例4]
【0276】
【0277】
500mL4つ口ナスフラスコに、9H-フルオレン(1.66g、10.0mmol)、t-BuOK(3.36g、30mmol、3.0eq.)及びDMSO(90mL)を入れ、60℃に加熱して溶解した後、(2-ブロモエチル)ベンゼン(4.44g、24mmol、2.4eq.)を滴下した。滴下終了後、60℃で5時間加熱攪拌した。室温に戻した後、蒸留水(20mL)を加えて反応生成物を抽出した。有機層(又は抽出液)の溶媒を除去し、淡黄色固体(3.2g)を得た。メタノールで再結晶、濾過後乾燥することで、9,9-ビス(2-フェニルエチル)フルオレン(BEPF)を白色固体として得た(1.2g、収率32%)。1H NMRで構造を確認した。HPLCより、純度は99%であった。
【0278】
1H NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)1.86-1.94(m、4H)、2.31-2.36(m、4H)、6.94(t、4H)、7.06-7.11(d、6H)、7.14-7.19(m、8H)。
【0279】
参考例4で調製したBEPFについて、固体状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表1及び
図5に示す。
【0280】
<フルオレン化合物の発光特性及び増感特性>
実施例及び参考例で調製したフルオレン化合物の固体状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、各実施例及び参考例において特に断りがない限り、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表1及び
図1~5に示す。
【0281】
【0282】
表1及び
図1~5から明らかなように、実施例で得られたフルオレン化合物は、固体状態において、極大波長λ
em,maxが329~336nm、半値幅が20~30nmの単色性が高い近紫外光を発光することが分かった。
【0283】
また、通常、固体状態での発光量子効率は、分子の構造から簡単に予測できない。固体状態においては、近接する分子との距離や向き、分子構造の歪み、予期せぬ分子間の相互作用といった様々な因子に基づいて、分子の軌道、分子運動の種類(モード)及びその程度(強さ)が変化するからである。分子周辺の環境を設計できるわけではないため、分子の構造から発光量子効率を推定することはもとより、分子設計によって発光量子効率の向上を予見することは、極めて困難である。
【0284】
このような事情があるにもかかわらず、実施例で得られたフルオレン化合物では、フルオレン環に置換基を持たない参考例に比べて、発光量子効率を大きく向上できた。
【0285】
[実施例4]
実施例1で調製したBMPF-Siを、ジクロロメタンに溶解し(濃度6.4×10
-6モル/L)、溶液状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表2及び
図6に示す。
【0286】
[実施例5]
実施例2で調製したBMPF-tBuを、ジクロロメタンに溶解し(濃度6.4×10
-6モル/L)、溶液状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表2及び
図7に示す。
【0287】
[参考例5]
参考例2で調製したBMPFを、ジクロロメタンに溶解し(濃度6.4×10
-6モル/L)、溶液状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表2及び
図8に示す。
【0288】
[実施例6]
実施例3で調製したBEPF-Siを、ジクロロメタンに溶解し(濃度6.4×10
-6モル/L)、溶液状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表2及び
図9に示す。
【0289】
[参考例6]
参考例4で調製したBEPFを、ジクロロメタンに溶解し(濃度6.4×10
-6モル/L)、溶液状態における励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表2及び
図10に示す。
【0290】
【0291】
表2及び
図6~10から明らかなように、実施例で得られたフルオレン化合物は、溶液状態において、極大波長λ
em,maxが318~329nm、半値幅が25~30nmの単色性が高い近紫外光を発光することが分かった。また、実施例で得られたフルオレン化合物では、フルオレン環に置換基を持たない参考例に比べて、発光量子効率を大きく向上でき、その傾向は実施例4において特に顕著であった。
【0292】
[実施例7]
実施例1で調製したBMPF-Si 0.01gと、ポリスチレン(PS、PSジャパン(株)製)0.01gとを、クロロホルムに固形分濃度が1質量%となるように混合して混合液(コーティング剤)を調製した。このコーティング剤を石英基板((株)大興製作所製「Labo-USQ」)の上にスピンコーター(ミカサ(株)製「1H-D7」、1000rpm)により塗布して、ホットプレートで90℃、30分乾燥して塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図11に示す。
【0293】
[実施例8]
BMPF-Siに代えて、実施例2で調製したBMPF-tBuを用いる以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図12に示す。
【0294】
[参考例7]
BMPF-Siに代えて、参考例1で調製したBMPF-Brを用いる以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトルを測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図13に示す。
【0295】
[実施例9]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用いる以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図14に示す。
【0296】
[実施例10]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用い、PSに代えて、ポリカーボネート(PC、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)を用いる以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図15に示す。
【0297】
[実施例11]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用い、PSに代えて、ポリメチルメタクリレート(PMMA、三菱レイヨン(株)製)を用いる以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図16に示す。
【0298】
[実施例12]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用い、PSに代えて、後述する合成例1で調製したポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ)を用いる以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表3及び
図17に示す。
【0299】
[合成例1]
トリメトキシフェニルシラン1mmolと、溶媒としてのテトラヒドロフラン1.5mLと、酸触媒としてのギ酸(60μL)と、水(60μL)とを混合し、90℃で3時間加熱攪拌して加水分解反応及び縮合反応を行い乾固させた。放冷後、純水で残留する酸を洗い流し、次いでテトラヒドロフラン1.5mLを加えて再度溶液とし、110℃で2時間、乾固加熱攪拌し、乾固することでポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ、下記式で表される化合物)を合成した。
【0300】
【0301】
【0302】
参考例7では、発光性が低く、発光量子効率が測定できなかった。
【0303】
表3及び
図11~17から明らかなように、実施例では波長318~336nm、半値幅が25~40nmの近紫外光を発光することが分かった。
【0304】
[実施例13]
実施例1で調製したBMPF-Si 0.01gと、実施例7記載のポリスチレン(PS)0.1gとを、クロロホルムに固形分濃度が5質量%となるように混合して混合液(コーティング剤)を調製する以外は、実施例7と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長370nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表4及び
図18に示す。
【0305】
[実施例14]
BMPF-Siに代えて、実施例2で調製したBMPF-tBu 0.01gを用いる以外は、実施例13と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表4及び
図19に示す。
【0306】
[実施例15]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Si 0.01gを用いる以外は、実施例13と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長350nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。結果を表4及び
図20に示す。
【0307】
[実施例16]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Si 0.01gを用い、PSに代えて、実施例10記載のポリカーボネート(PC)0.1gを用いる以外は、実施例13と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長370nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。結果を表4及び
図21に示す。
【0308】
[実施例17]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Si 0.01gを用い、PSに代えて、実施例11記載のポリメチルメタクリレート(PMMA)0.1gを用いる以外は、実施例13と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長370nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。結果を表4及び
図22に示す。
【0309】
[実施例18]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Si 0.01gを用い、PSに代えて、実施例12記載のポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ)0.1gを用いる以外は、実施例13と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに発光量子効率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長370nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。結果を表4及び
図23に示す。
【0310】
【0311】
表4及び
図18~23から明らかなように、フルオレン化合物と、バインダー成分との質量割合を前者/後者=1/10とした実施例13~18では、前記質量割合が前者/後者=1/1である実施例7~12に対して、発光量子効率を大きく向上できた。実施例13~18では、濃度消光による影響が低減されたためかと推測される。
【0312】
[実施例19]
実施例1で調製したBMPF-Si 0.005gと、Ir(4,6-Fppy)
3(下記式で表されるトリス[2-(4,6-ジフルオロフェニル)ピリジナト-C
2,N]イリジウム(III)、Sigma-Aldrich(株)製)0.001gと、ポリスチレン(PS、PSジャパン(株)製)0.01gとを、クロロホルムに固形分濃度が1質量%となるように混合して混合液(コーティング剤)を調製した。このコーティング剤を石英基板((株)大興製作所製「Labo-USQ」)の上にスピンコーター(ミカサ(株)製「1H-D7」、1000rpm)により塗布して、ホットプレートで90℃、30分乾燥して塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度(又は最大ピーク強度)を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度(又は最大ピーク強度)で除することにより求めた。結果を表5及び
図24に示す。
【0313】
【0314】
[実施例20]
BMPF-Siに代えて、実施例2で調製したBMPF-tBuを用いる以外は、実施例19と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度で除することにより求めた。結果を表5及び
図25に示す。
【0315】
[参考例8]
BMPF-Siに代えて、参考例2で調製したBMPFを用いる以外は、実施例19と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度で除することにより求めた。結果を表5及び
図26に示す。
【0316】
[実施例21]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用いる以外は、実施例19と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度で除することにより求めた。結果を表5及び
図27に示す。
【0317】
[実施例22]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用い、PSに代えて、ポリカーボネート(PC、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)を用いる以外は、実施例19と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度で除することにより求めた。結果を表5及び
図28に示す。
【0318】
[実施例23]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用い、PSに代えて、ポリメチルメタクリレート(PMMA、三菱レイヨン(株)製)を用いる以外は、実施例19と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度で除することにより求めた。結果を表5及び
図29に示す。
【0319】
[実施例24]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用い、PSに代えて、前記合成例1で調製したポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ)を用いる以外は、実施例19と同様にして塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長540nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長280nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、励起スペクトルにおいて、フルオレン化合物の吸収に由来する300~320nmにおける最大発光強度を、イリジウム錯体の吸収に由来する350~360nmにおける最大発光強度で除することにより求めた。結果を表5及び
図30に示す。
【0320】
【0321】
表5及び
図24~30から明らかなように、実施例19~24では、発光スペクトルにおいて、フルオレン化合物由来の紫外発光がほぼなくなり、発光材料であるIr(4,6-Fppy)
3の発光(極大波長λ
em,max=476nm付近)のみが観測される。これは、フルオレン化合物の励起状態から発光材料へと速やかにエネルギーが移動すること、すなわち、フルオレン化合物が光を吸収するアンテナ(増感剤)として有効に機能して発光材料の発光を増感でき、高い増感倍率が得られたことを示している。
【0322】
[実施例25]
実施例1で調製したBMPF-Si 0.1mmolと、Eu(HFA)
3(TPPO)
2[トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)ユウロピウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキシド)、Sigma-Aldrich(株)製]0.01mmolと、前記合成例1で調製したポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ)0.1gとを、クロロホルムに固形分濃度が1質量%となるように混合して混合液(コーティング剤)を調製した。このコーティング剤を石英基板((株)大興製作所製「Labo-USQ」)の上にスピンコーター(ミカサ(株)製「1H-D7」、1000rpm)により塗布して、ホットプレートで90℃、30分乾燥して塗膜を形成した。形成した塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長615nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である311nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BMPF-Siを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したEu(HFA)
3(TPPO)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長311nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表6及び
図31に示す。
【0323】
[実施例26]
BMPF-Siに代えて、実施例2で調製したBMPF-tBuを用いる以外は、実施例25と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長615nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である311nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BMPF-tBuを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したEu(HFA)
3(TPPO)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長311nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表6及び
図32に示す。
【0324】
[実施例27]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用いる以外は、実施例25と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長615nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である312nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BEPF-Siを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したEu(HFA)
3(TPPO)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長312nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表6及び
図33に示す。
【0325】
[参考例9]
BMPF-Siに代えて、参考例2で調製したBMPFを用いる以外は、実施例25と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長615nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である305nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BMPFを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したEu(HFA)
3(TPPO)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長305nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表6及び
図34に示す。
【0326】
【0327】
表6及び
図31~34から明らかなように、実施例25~27では、参考例9に比べて発光増感倍率が向上した。なかでも、2,7位にトリメチルシリル基を導入した実施例25及び27では、特に顕著に向上したことが分かる。
【0328】
[実施例28]
実施例1で調製したBMPF-Si 0.03mmolと、Tb(acac)
3(H
2O)
2[トリス(アセチルアセトナト)テルビウム(III)2水和物、Sigma-Aldrich(株)製]0.01mmolと、前記合成例1で調製したポリフェニルシルセスキオキサン(PPSQ)0.1gとを、クロロホルムに固形分濃度が10質量%となるように混合して混合液(コーティング剤)を調製した。このコーティング剤を用いて、実施例25と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜を用いて励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長550nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である312nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BMPF-Siを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したTb(acac)
3(H
2O)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長312nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表7及び
図35に示す。
【0329】
[実施例29]
BMPF-Siに代えて、実施例2で調製したBMPF-tBuを用いる以外は、実施例28と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長550nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である311nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BMPF-tBuを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したTb(acac)
3(H
2O)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長311nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表7及び
図36に示す。
【0330】
[実施例30]
BMPF-Siに代えて、実施例3で調製したBEPF-Siを用いる以外は、実施例28と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜を用いて、励起スペクトル及び発光スペクトル、並びに増感倍率を測定した。なお、励起スペクトルでは波長550nmにおける発光強度をモニターして測定し、発光スペクトルでは、波長270nmの励起光により測定した。また、増感倍率は、最大励起波長である312nmにおける励起強度(又は最大発光強度)を、BMPF-tBuを添加しないこと以外は上記と同様にして形成したTb(acac)
3(H
2O)
2及びPPSQの塗膜を同条件で測定した励起スペクトルの波長312nmにおける励起強度で除することにより求めた。結果を表7及び
図37に示す。
【0331】
【0332】
表7及び
図35~37から明らかなように、実施例28~30では、テルビウム錯体に対して優れた増感効果を示した。
【0333】
<フルオレン化合物の耐熱性>
実施例及び参考例で調製したフルオレン化合物の5質量%減少温度及び10質量%減少温度を測定した。結果を表8に示す。
【0334】
【0335】
表8から明らかなように、実施例で調製したフルオレン化合物は参考例で調製したフルオレン化合物よりも耐熱性が高かった。
【産業上の利用可能性】
【0336】
本発明の増感剤は、有機溶媒に溶解可能であり、様々な樹脂などのマトリックス材に均一分散し易いため、複雑な形状の基材にも容易に又は効率よくコーティング層又は塗膜を形成できる。そのため、本発明の増感剤は、例えば、不可視インクなどのコーティング剤、発光素子(又は光電変換素子)などにおいて、発光材料などの感光性物質の感度を増感するための増感剤として有効に利用できる。
【0337】
発光素子(又は光電変換素子)としては、例えば、有機EL素子などの電流注入型発光素子などが挙げられる。代表的には、例えば、可視光の光源などが挙げられ、具体的には、例えば、ディスプレイ用途、照明用途などの光源などの種々の用途に有効に利用できる。