CN111630056B - 吡咯亚甲基硼络合物、颜色转换膜及组合物、光源单元、显示器、照明装置及发光元件 - Google Patents

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Abstract

作为本发明的一个方式的吡咯亚甲基硼络合物为通式(1)表示的化合物,且满足条件(A)、(B)中的至少一者。该吡咯亚甲基硼络合物可用于颜色转换组合物、颜色转换膜、光源单元、显示器、照明装置、发光元件。条件(A):R1~R6均为不包含氟原子的基团,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的环烷基,R2及R5为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团。条件(B):R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,X为C‑R7时,R7为不包含2个环以上的杂芳基的基团。

Description

吡咯亚甲基硼络合物、颜色转换膜及组合物、光源单元、显示 器、照明装置及发光元件
技术领域
本发明涉及吡咯亚甲基硼络合物、颜色转换组合物、颜色转换膜、光源单元、显示器、照明装置及发光元件。
背景技术
将基于颜色转换方式的多色化技术应用于液晶显示器、有机EL 显示器、照明装置等的研究已广泛开展。所谓颜色转换,是表示将自发光体发出的光转换为波长更长的光,例如将蓝色发光转换为绿色发光、红色发光。通过将具有该颜色转换功能的组合物(以下,称为“颜色转换组合物”)制成膜、并与例如蓝色光源组合,从而能够从蓝色光源取出蓝色、绿色、红色这三原色,即能够取出白色光。通过将组合上述蓝色光源和具有颜色转换功能的膜(以下,称为“颜色转换膜”) 而得到的白色光源作为光源单元、并将该光源单元与液晶驱动部分、滤色器组合,从而能够制作全彩色显示器。另外,没有液晶驱动部分时,可直接用作白色光源,例如可用作LED照明等白色光源。
作为液晶显示器的课题,可举出颜色再现性的提高。为了提高颜色再现性,有效的是使光源单元的蓝、绿、红的各发光光谱的半值宽度变窄,并提高蓝、绿、红各颜色的色彩纯度。作为解决该课题的手段,提出了将由无机半导体微粒形成的量子点用作颜色转换组合物的成分的技术(例如,参见专利文献1)。使用该量子点的技术确实可以使绿色、红色的发光光谱的半值宽度变窄,并使得颜色再现性提高,但另一方面,量子点不耐受热、空气中的水分、氧,耐久性不充分。
另外,还提出了代替量子点而将有机物的发光材料用作颜色转换组合物的成分的技术。作为将有机发光材料用作颜色转换组合物的成分的技术的例子,公开了使用吡咯亚甲基衍生物的技术(例如,参见专利文献1~5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-241160号公报
专利文献2:日本特开2014-136771号公报
专利文献3:国际公开第2016/108411号
专利文献4:韩国专利公开第2017/0049360号
专利文献5:国际公开第2017/155297号
发明内容
发明要解决的课题
但是,即使使用上述有机发光材料来制作颜色转换组合物,从颜色再现性、发光效率及耐久性的提高这样的观点考虑,也尚不充分。尤其是,能够同时实现高发光效率和高耐久性的技术、能够同时实现高色彩纯度的绿色发光和高耐久性的技术不充分。
本发明要解决的课题在于,提供适合用于液晶显示器等显示器、 LED照明等照明装置、或发光元件中使用的颜色转换材料的有机发光材料,同时实现颜色再现性的提高和高耐久性。
用于解决课题的手段
即,为了解决上述课题并实现目的,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,为下述的通式(1)表示的化合物,所述吡咯亚甲基硼络合物满足下述的条件(A)及条件(B)中的至少一者。
条件(A):通式(1)中,R1~R6均为不包含氟原子的基团, R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的环烷基,R2及R5为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团。
条件(B):通式(1)中,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,X为C-R7时,R7为不包含2个环以上的杂芳基的基团。
[化学式1]
Figure GDA0002562834480000031
(通式(1)中,X为C-R7或N。R1~R9各自可以相同也可以不同,可从由氢原子、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、酰基、酯基、酰胺基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、磺基、磺酰基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环组成的候选组中选择。其中,R8及R9中的至少一者为氰基。R2及R5为从上述候选组中的除取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂芳基以外的基中选择的基团。)
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,满足上述条件(A),并且,上述通式(1)中的R1~R7中的至少一者为吸电子基团。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,满足上述条件(A),并且,上述通式(1)中的R1~R6中的至少一者为吸电子基团。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,满足上述条件(A),并且,上述通式(1)中的R2及R5中的至少一者为吸电子基团。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,满足上述条件(A),并且,上述通式(1)中的R2及R5为吸电子基团。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,上述吸电子基团为取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基、或者氰基。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,满足上述条件(B),并且,上述通式(1)中的R7为取代或未取代的芳基。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,上述通式(1)表示的化合物为下述的通式(2)表示的化合物。
[化学式2]
Figure GDA0002562834480000041
(通式(2)中,R1~R6、R8及R9与上述通式(1)中的基团同样。R12为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基。L为取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基。n为1~5 的整数。)
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,上述通式(1)中的R8及R9为氰基。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,上述通式(1)中的R2及R5为氢原子。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,上述通式(1)表示的化合物通过使用激发光而呈现出在500nm 以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光。
另外,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物的特征在于,在上述发明中,上述通式(1)表示的化合物通过使用激发光而呈现出在580nm 以上且750nm以下的区域观测到峰值波长的发光。
另外,本发明涉及的颜色转换组合物的特征在于,将入射光转换为波长比该入射光的波长更长的光,所述颜色转换组合物包含:上述的发明中任一项所述的吡咯亚甲基硼络合物;和粘结剂树脂。
另外,本发明涉及的颜色转换膜的特征在于,包含由上述的发明所述的颜色转换组合物或其固化物形成的层。
另外,本发明涉及的光源单元的特征在于,具备:光源;和上述的发明所述的颜色转换膜。
另外,本发明涉及的显示器的特征在于,具备上述的发明所述的颜色转换膜。
另外,本发明涉及的照明装置的特征在于,具备上述的发明所述的颜色转换膜。
另外,本发明涉及的发光元件的特征在于,为在阳极与阴极之间存在有机层、且通过电能而发光的发光元件,上述有机层中含有上述的发明中任一项所述的吡咯亚甲基硼络合物。
另外,本发明涉及的发光元件的特征在于,在上述发明中,上述有机层具有发光层,上述发光层中含有上述的发明中任一项所述的吡咯亚甲基硼络合物。
另外,本发明涉及的发光元件的特征在于,在上述发明中,上述发光层具有主体材料和掺杂材料,上述掺杂材料为上述的发明中任一项所述的吡咯亚甲基硼络合物。
另外,本发明涉及的发光元件的特征在于,在上述发明中,上述主体材料为蒽衍生物或并四苯衍生物。
发明的效果
对于本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物、使用了颜色转换组合物的颜色转换膜及发光元件而言,同时实现了高色彩纯度的发光和高耐久性,因此获得了能够同时实现颜色再现性的提高和高耐久性这样的效果。本发明涉及的光源单元、显示器及照明装置使用这样的颜色转换膜,因此获得了能够同时实现颜色再现性的提高和高耐久性这样的效果。
附图说明
[图1]图1为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第一例的示意截面图。
[图2]图2为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第二例的示意截面图。
[图3]图3为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第三例的示意截面图。
[图4]图4为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第四例的示意截面图。
具体实施方式
以下,对本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物、颜色转换组合物、颜色转换膜、光源单元、显示器、照明装置及发光元件的优选实施方式具体地进行说明,但本发明并不限于以下的实施方式,可根据目的、用途进行各种变更而实施。
<吡咯亚甲基硼络合物>
对本发明的实施方式涉及的吡咯亚甲基硼络合物详细地进行说明。本发明的实施方式涉及的吡咯亚甲基硼络合物为构成颜色转换组合物、颜色转换膜等的颜色转换材料。详细而言,该吡咯亚甲基硼络合物为下述的通式(1)表示的化合物,并满足下述的条件(A)及条件(B)中的至少一者。
条件(A):通式(1)中,R1~R6均为不包含氟原子的基团, R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的环烷基,R2及R5为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团。
条件(B):通式(1)中,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基,X为C-R7时,R7为不包含2个环以上的杂芳基的基团。
[化学式3]
Figure GDA0002562834480000061
通式(1)中,X为C-R7或N。R1~R9各自可以相同也可以不同,可从由氢原子、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、酰基、酯基、酰胺基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、磺基、磺酰基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环组成的候选组中选择。其中,R8及R9中的至少一者为氰基。R2及R5为从上述候选组中的除取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂芳基以外的基团中选择的基团。
在上述全部基团中,氢也可以为氘。这在以下说明的化合物或其部分结构中也是同样的。另外,在以下的说明中,例如所谓碳原子数为6~40的取代或未取代的芳基,为也包括在芳基上取代的取代基所含的碳原子数在内的全部碳原子数为6~40的芳基。规定了碳原子数的其他取代基也与此相同。
另外,在上述全部基团中,作为经取代的情况下的取代基,优选为烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、氧化膦基,进一步优选在各取代基的说明中作为优选的具体取代基。另外,这些取代基还可以进一步被上述取代基取代。
“取代或未取代的”的情况下的“未取代”是指,氢原子或氘原子进行取代。在以下说明的化合物或其部分结构中,“取代或未取代的”的情况也与上述相同。
上述全部基团中,烷基表示例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等饱和脂肪族烃基,其既可以具有取代基也可以不具有取代基。经取代的情况下的追加的取代基没有特别限制,可举出例如烷基、卤素、芳基、杂芳基等,这一点在以下的记载中也是共通的。另外,烷基的碳原子数没有特别限定,从获得的容易性及成本的方面考虑,优选在1以上且20以下的范围内、更优选在1以上且8以下的范围内。
环烷基表示例如环丙基、环己基、降冰片基、金刚烷基等饱和脂环式烃基,其既可以具有取代基也可以不具有取代基。烷基部分的碳原子数没有特别限定,优选在3以上且20以下的范围内。
杂环基表示例如吡喃环、哌啶环、环状酰胺等在环内具有碳以外的原子的脂肪族环,其既可以具有取代基也可以不具有取代基。杂环基的碳原子数没有特别限定,优选在2以上且20以下的范围内。
链烯基表示例如乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含双键的不饱和脂肪族烃基,其既可以具有取代基也可以不具有取代基。链烯基的碳原子数没有特别限定,优选在2以上且20以下的范围内。
环烯基表示例如环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基等包含双键的不饱和脂环式烃基,其既可以具有取代基也可以不具有取代基。
炔基表示例如乙炔基等包含三键的不饱和脂肪族烃基,其既可以具有取代基也可以不具有取代基。炔基的碳原子数没有特别限定,优选在2以上且20以下的范围内。
烷氧基表示例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等经由醚键而键合有脂肪族烃基的官能团,该脂肪族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。烷氧基的碳原子数没有特别限定,优选在1以上且20以下的范围内。
烷基硫基是指烷氧基的醚键的氧原子被硫原子替代而得到的基团。烷基硫基的烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。烷基硫基的碳原子数没有特别限定,优选在1以上且20以下的范围内。
芳基醚基表示例如苯氧基等经由醚键而键合有芳香族烃基的官能团,芳香族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。芳基醚基的碳原子数没有特别限定,优选在6以上且40以下的范围内。
芳基硫醚基是指芳基醚基的醚键的氧原子被硫原子替代而得到的基团。芳基硫醚基中的芳香族烃基既可以具有取代基也可以不具有取代基。芳基硫醚基的碳原子数没有特别限定,优选在6以上且40 以下的范围内。
芳基表示例如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、苯并芴基、二苯并芴基、菲基、蒽基、苯并菲基、苯并蒽基、
Figure GDA0002562834480000091
基、芘基、荧蒽基、三亚苯基、苯并荧蒽基、二苯并蒽基、苝基、螺烯基等芳香族烃基。其中,优选苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基、芘基、荧蒽基、三亚苯基。芳基既可以具有取代基也可以不具有取代基。芳基的碳原子数没有特殊限定,优选在6以上且40以下的范围内,更优选在6以上且30以下的范围内。
R1~R9为取代或未取代的芳基的情况下,作为芳基,优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基,更优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基。进一步优选为苯基、联苯基、三联苯基,特别优选为苯基。
在各个取代基进一步被芳基取代的情况下,作为芳基,优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基,更优选为苯基、联苯基、三联苯基、萘基。特别优选为苯基。
杂芳基表示例如吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、萘啶基、噌啉基、酞嗪基、喹喔啉基、喹唑啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咔唑基、咔啉基、吲哚并咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、二氢茚并咔唑基、苯并喹啉基、吖啶基、二苯并吖啶基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基等在一个或多个环内具有碳以外的原子的环状芳香族基团。其中,萘啶基表示1,5-萘啶基、1,6-萘啶基、1,7-萘啶基、 1,8-萘啶基、2,6-萘啶基、2,7-萘啶基中的任意基团。杂芳基既可以具有取代基也可以不具有取代基。杂芳基的碳原子数没有特别限定,优选在2以上且40以下的范围内、更优选在2以上且30以下的范围内。
R1~R9为取代或未取代的杂芳基的情况下,作为杂芳基,优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基,更优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基。特别优选为吡啶基。
在各个取代基进一步被杂芳基取代的情况下,作为杂芳基,优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基,更优选为吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基。特别优选为吡啶基。
卤素表示选自氟、氯、溴及碘中的原子。另外,羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基既可以具有取代基也可以不具有取代基。此处,作为取代基,例如可举出烷基、环烷基、芳基、杂芳基等,这些取代基也可以进一步被取代。
酯基表示例如介由酯键而键合有烷基、环烷基、芳基、杂芳基等的官能团,这些取代基可以进一步被取代。酯基的碳原子数没有特别限定,优选在1以上且20以下的范围内。更具体而言,作为酯基,例如,可举出甲氧基羰基等甲酯基、乙氧基羰基等乙酯基、丙氧基羰基等丙酯基、丁氧基羰基等丁酯基、异丙氧基甲氧基羰基等异丙酯基、己氧基羰基等己酯基、苯氧基羰基等苯酯基。
酰胺基表示例如介由酰胺键而键合有烷基、环烷基、芳基、杂芳基等取代基的官能团,这些取代基也可以进一步被取代。酰胺基的碳原子数没有特别限定,优选在1以上且20以下的范围内。更具体而言,作为酰胺基,可举出甲酰胺基、乙酰胺基、丙酰胺基、丁酰胺基、异丙酰胺基、己酰胺基、苯酰胺基等。
氨基为取代或未取代的氨基。氨基既可以具有取代基也可以不具有取代基,作为取代的情况下的取代基,例如可举出芳基、杂芳基、直链烷基、支链烷基。作为芳基、杂芳基,优选为苯基、萘基、吡啶基、喹啉基。这些取代基也可以进一步被取代。碳原子数没有特别限定,优选在2以上且50以下的范围内、更优选在6以上且40以下的范围内、特别优选在6以上且30以下的范围内。
甲硅烷基表示例如三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基等烷基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三萘基甲硅烷基等芳基甲硅烷基。硅上的取代基也可以进一步被取代。甲硅烷基的碳原子数没有特别限定,优选在1以上且30 以下的范围内。
硅氧烷基表示例如三甲基硅氧烷基等存在有醚键的硅化合物基团。硅上的取代基也可以进一步被取代。另外,硼烷基为取代或未取代的硼烷基。硼烷基既可以具有取代基也可以不具有取代基,作为取代的情况下的取代基,例如,可举出芳基、杂芳基、直链烷基、支链烷基、芳基醚基、烷氧基、羟基。其中,优选芳基、芳基醚基。另外,氧化膦基是由-P(=O)R10R11表示的基团。R10及R11选自与R1~R9同样的候补组。
酰基表示例如介由羰键而键合有烷基、环烷基、芳基、杂芳基等取代基的官能团,这些取代基可以进一步被取代。酰基的碳原子数没有特别限定,优选在1以上且20以下的范围内。更具体而言,作为酰基,可举出乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、丙烯酰基等。
磺酰基表示例如介由-S(=O)2-键而键合有烷基、环烷基、芳基、杂芳基等取代基的官能团,这些取代基可以进一步被取代。
亚芳基表示由苯、萘、联苯、三联苯、芴、菲等的芳香族烃基团衍生出的2价以上的基团,它们既可以具有取代基也可以不具有取代基。优选为2价或3价的亚芳基。作为亚芳基,具体而言,可举出亚苯基、亚联苯基、亚萘基等。
亚杂芳基表示由吡啶、喹啉、嘧啶、吡嗪、三嗪、喹喔啉、喹唑啉、二苯并呋喃、二苯并噻吩等在环内具有一个或多个除碳以外的原子的由芳香族基团衍生出的2价以上的基团,它们既可以具有取代基也可以不具有取代基。优选为2价或3价的亚杂芳基。亚杂芳基的碳原子数没有特别限定,优选在2~30的范围内。作为亚杂芳基,具体而言,可举出2,6-亚吡啶基、2,5-亚吡啶基、2,4-亚吡啶基、3,5-亚吡啶基、3,6-亚吡啶基、2,4,6-亚吡啶基、2,4-亚嘧啶基、2,5-亚嘧啶基、 4,6-亚嘧啶基、2,4,6-亚嘧啶基、2,4,6-亚三嗪基、4,6-亚二苯并呋喃基、2,6-亚二苯并呋喃基、2,8-亚二苯并呋喃基、3,7-亚二苯并呋喃基等。
通式(1)表示的化合物具有吡咯亚甲基硼络合物骨架。吡咯亚甲基硼络合物骨架为牢固且平面性高的骨架。因此,具有吡咯亚甲基硼络合物骨架的该化合物显示出高的发光量子产率,并且,该化合物的发光光谱的峰半值宽度小。因此,通式(1)表示的化合物能够实现高效率的颜色转换和高色彩纯度。
另外,通式(1)中,R8及R9中的至少一者为氰基。就本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物、即以通式(1)表示的化合物作为成分之一的颜色转换组合物而言,所含有的吡咯亚甲基硼络合物被激发光激发,发出波长与激发光不同的光,由此进行光的颜色转换。
通式(1)中,R8及R9均不为氰基的情况下,若反复进行上述的激发与发光的循环,则由于颜色转换组合物中包含的吡咯亚甲基硼络合物与氧的相互作用,该吡咯亚甲基硼络合物被氧化而发生淬灭。因此,吡咯亚甲基硼络合物的氧化成为通式(1)表示的化合物的耐久性变差的原因。另一方面,由于氰基具有强的吸电子性,因此通过导入氰基作为吡咯亚甲基硼络合物骨架的硼原子上的取代基,能够降低吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度。由此,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够进一步提高该化合物的耐久性。
通式(1)中,R8及R9进一步优选均为氰基。在该情况下,通过在吡咯亚甲基硼络合物骨架的硼原子上导入两个氰基,能够进一步降低吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度。由此,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够大幅提高该化合物的耐久性。
由以上可知,通式(1)表示的化合物通过在分子中具有吡咯亚甲基硼络合物骨架和氰基,从而能够发挥高效率的发光(颜色转换)、高色彩纯度、及高耐久性。
另外,通式(1)中,R2及R5选自上述候选组的基团中的除取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂芳基以外的基团。
通式(1)的被R2及R5取代的位置是对吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度带来巨大影响的位置。这些位置被芳香族性的基团取代时,共轭扩展,因此发光光谱的峰半值宽度变宽。将包含这样的化合物的膜作为颜色转换膜而用于显示器时,颜色再现性降低。
因此,通式(1)的R2及R5选自上述候选组的基团中的除取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂芳基以外的基团。由此,能够限制吡咯亚甲基硼络合物骨架的分子整体的共轭扩展,结果,能够使发光光谱的峰半值宽度变窄。将包含这样的化合物的膜作为颜色转换膜而用于液晶显示器时,能够提高颜色再现性。
本发明中,通式(1)表示的化合物(吡咯亚甲基硼络合物)满足上述的条件(A)及条件(B)中的至少一者。以下,在上述条件 (A)及条件(B)中,将仅满足条件(A)的吡咯亚甲基硼络合物作为实施方式1A涉及的吡咯亚甲基硼络合物进行说明,将仅满足条件 (B)的吡咯亚甲基硼络合物作为实施方式1B涉及的吡咯亚甲基硼络合物进行说明。
<实施方式1A>
就实施方式1A而言,通式(1)表示的化合物中,R1~R6均为不包含氟原子的基团。即,R1~R6选自上述候选组的基团中的除包含氟原子的基团以外的基团。
吡咯亚甲基硼络合物通过光照射而被激发时,处于能量不稳定的状态,因此与其他分子的相互作用变强。将包含电负性高的氟原子的基团导入R1~R6中时,吡咯亚甲基硼络合物骨架整体发生大幅极化,结果,吡咯亚甲基硼络合物与其他分子的相互作用变得更强。另一方面,R1~R6不是包含氟原子的基团时,吡咯亚甲基硼络合物骨架不会大幅极化。此种情况下,吡咯亚甲基硼络合物、与树脂、其他分子的相互作用不强,因此吡咯亚甲基硼络合物不会形成与这些物质的复合体。因此,能够在一个吡咯亚甲基硼络合物分子内进行激发及失活,可保持吡咯亚甲基硼络合物的高发光量子产率。
另外,就实施方式1A而言,通式(1)中,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的烷基、和取代或未取代的环烷基中的任意。其原因在于,与R1、R3、R4及R6均为氢原子的情况相比,R1、 R3、R4及R6中的至少一者为上述中的任意基团时,通式(1)表示的化合物显示出更为良好的热稳定性及光稳定性。
就实施方式1A而言,通式(1)中,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的环烷基时,通式(1) 表示的化合物可得到色彩纯度优异的发光。在该情况下,作为烷基, 优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基这样的碳原子数为1~6的烷基。另外,作为环烷基,优选环丙基、环己基、降冰片基、金刚烷基等饱和脂环式烃基。该环烷基可以具有取代基也可以不具有取代基。该环烷基中的烷基部分的碳原子数没有特别限定,优选在3以上且20以下的范围内。此外,作为实施方式1A中的烷基,从热稳定性优异这样的观点考虑,优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基。另外,从防止浓度淬灭、提高发光量子产率这样的观点考虑,作为该烷基,更优选立体体积大的叔丁基。另外,从合成的容易度、原料获得的容易度这样的观点考虑,作为该烷基,也优选使用甲基。实施方式1A中的烷基是指取代或未取代的烷基、和取代或未取代的环烷基中的烷基部分这两者。
就实施方式1A而言,通式(1)中,优选R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的环烷基。其原因在于,在该情况下,通式(1)表示的化合物的在粘结剂树脂、溶剂中的溶解性良好。作为实施方式1A中的烷基,从合成的容易度、原料获得的容易度这样的观点考虑,优选甲基。
另外,就实施方式1A而言,通式(1)中,R2及R5为不包含2 个环以上稠合而成的杂芳基的基团。2个环以上稠合而成的杂芳基对可见光具有吸收。2个环以上稠合而成的杂芳基吸收可见光而激发时,由于其骨架的一部分包含杂原子,因此在激发状态下,共轭中容易发生局部的电子偏移。在对吡咯亚甲基硼络合物的共轭带来巨大影响的R2及R5的位置处包含2个环以上稠合而成的杂芳基时,2个环以上稠合而成的杂芳基吸收可见光而激发,因此在2个环以上稠合而成的杂芳基中发生电子偏移。由此,在该杂芳基与吡咯亚甲基硼络合物骨架之间产生电子移动,结果,吡咯亚甲基硼络合物骨架内的电子迁移被抑制。由此,吡咯亚甲基硼络合物的发光量子产率降低。
但是,R2及R5为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团时,不会发生吡咯亚甲基硼络合物与R2及R5的电子移动,因此能够进行吡咯亚甲基硼络合物骨架内的激发及失活的电子迁移。因此,能够得到作为吡咯亚甲基硼络合物的特征的、高的发光量子产率。
需要说明的是,上述的吡咯亚甲基硼络合物骨架内的电子迁移被抑制的现象是在R2及R5中包含的取代基吸收可见光的情况下产生的。 R2及R5中包含的取代基为单环的杂芳基时,该杂芳基不吸收可见光,因此不会被激发。因此,不会引起该杂芳基与吡咯亚甲基硼络合物骨架之间的电子移动。结果,未发现吡咯亚甲基硼络合物的发光量子产率的降低。
另外,就实施方式1A而言,通式(1)中,优选R1及R6均不是含氟芳基及含氟烷基中的任意基团。由此,能够进一步提高通式(1) 表示的化合物(吡咯亚甲基硼络合物)的发光量子产率。将包含这样的化合物的膜作为颜色转换膜而用于显示器时,能够进一步提高该显示器的发光效率。
另外,就实施方式1A而言,通式(1)中,R1~R7中的至少一者为吸电子基团是优选的。实施方式1A的通式(1)表示的化合物中,在吡咯亚甲基硼络合物骨架的R1~R7中的至少一者中导入吸电子基团,由此能够降低吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度。由此,实施方式1A的通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性提高,结果,能够提高该化合物的耐久性。更优选的是,实施方式1A的通式(1)表示的化合物中,R1~R6中的至少一者为吸电子基团。
所谓吸电子基团,也称为受电子基团,是指在有机电子理论中,通过激发效应、共振效应而从取代的原子团中吸引电子的原子团。作为吸电子基团,可举出作为哈米特方程的取代基常数(σp(对位)) 而取正值的基团。哈米特方程的取代基常数(σp(对位))可引用自化学手册基础修订第5版(II-380页)(化学便覧基礎编改訂5版(II-380 頁))。需要说明的是,还存在苯基也取上述正值的例子,但本发明中的吸电子基团中不包括苯基。
作为吸电子基团的例子,例如,可举出-F(σp:+0.06)、-Cl(σp: +0.23)、-Br(σp:+0.23)、-I(σp:+0.18)、-CO2R13(σp:R13为乙基时,为+0.45)、-CONH2(σp:+0.38)、-COR13(σp:R13为甲基时,为+0.49)、-CF3(σp:+0.50)、-SO2R13(σp:R13为甲基时,为+0.69)、-NO2(σp:+0.81)等。R13表示氢原子、取代或未取代的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基、取代或未取代的成环原子数为 5~30的杂环基、取代或未取代的碳原子数为1~30的烷基、或者取代或未取代的碳原子数为1~30的环烷基。作为这些各基团的具体例,可举出与上述同样的例子。
作为优选的吸电子基团,可举出取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基或氰基。其原因在于,这些基团不易发生化学分解。
作为更优选的吸电子基团,可举出取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基或氰基。其原因在于,这些基团会带来防止浓度淬灭、提高发光量子产率的效果。其中,作为吸电子基团,特别优选的是取代或未取代的酯基。
作为上述的吸电子基团中包含的R13的优选例,可举出取代或未取代的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基、取代或未取代的碳原子数为1~30的烷基、取代或未取代的碳原子数为1~30的环烷基。作为进一步优选的取代基(R13),从溶解性的观点考虑,可举出取代或未取代的碳原子数为1~30的烷基。具体而言,作为该烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。另外,从合成的容易度、原料获得的容易度这样的观点考虑,作为该烷基,可优选使用乙基。
特别地,实施方式1A涉及的吡咯亚甲基硼络合物(通式(1)表示的化合物)中,优选以下所示的第一~第三方式。
就实施方式1A涉及的吡咯亚甲基硼络合物的第一方式而言,通式(1)中,R1及R6中的至少一者为吸电子基团是优选的。其原因在于,通过该构成,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够进一步提高耐久性。
此外,通式(1)中,R1及R6两者均为吸电子基团是优选的。其原因在于,通过该构成,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够大幅提高耐久性。R1及R6各自可以相同也可以不同。作为这些R1及R6的优选例,可举出取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基或氰基。
实施方式1A涉及的吡咯亚甲基硼络合物的第二方式中,通式(1) 中,R3及R4中的至少一者为吸电子基团是优选的。其原因在于,通过该构成,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够进一步提高耐久性。
此外,通式(1)中,R3及R4两者均为吸电子基团是优选的。其原因在于,通过该构成,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够大幅提高耐久性。R3及R4各自可以相同也可以不同。作为这些R3及R4的优选例,可举出取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基或氰基。
实施方式1A涉及的吡咯亚甲基硼络合物的第三方式中,通式(1) 中,R2及R5中的至少一者为吸电子基团是更优选的。通式(1)的 R2及R5的各位置是对吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度产生巨大影响的取代位置。通过在这样的R2及R5中导入吸电子基团,能够高效地降低吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度。由此,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够进一步提高耐久性。
另外,就该第三方式而言,通式(1)中,R2及R5两者均为吸电子基团是进一步优选的。其原因在于,通过该构成,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性进一步提高,结果,能够大幅提高耐久性。
作为上述的实施方式1A中的吸电子基团的优选例,可举出取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基、或者氰基。这些基团能够高效地降低吡咯亚甲基硼络合物骨架的电子密度。由此,通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性提高,结果,能够进一步提高耐久性。因此,这些基团作为吸电子基团是优选的。
作为取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基的具体例,例如,可举出通式(3)~ (6)。
[化学式4]
Figure GDA0002562834480000181
通式(3)~(6)中,R101~R105各自独立地为氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基。
作为通式(3)~(6)中的烷基,例如,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等。这些之中,作为该烷基,更优选的是乙基。
作为通式(3)~(6)中的环烷基,例如,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、降冰片基、金刚烷基、十氢萘基等。
作为通式(3)~(6)中的芳基,例如,可举出苯基、联苯基、三联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基等。这些之中,作为该芳基,更优选的是苯基。
作为通式(3)~(6)中的杂芳基,例如,可举出吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、萘啶基、噌啉基、酞嗪基、喹喔啉基、喹唑啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咔唑基、咔啉基、吲哚并咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、二氢茚并咔唑基、苯并喹啉基、吖啶基、二苯并吖啶基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、菲咯啉基等。
另外,从提高吡咯亚甲基硼络合物的耐久性这样的观点考虑,通式(3)~(6)中,R101~R105为通式(7)表示的取代基是优选的。
[化学式5]
Figure GDA0002562834480000191
通式(7)中,R106为吸电子基团。通过使R106为吸电子基团,相对于氧的稳定性提高,因此通式(1)表示的化合物(吡咯亚甲基硼络合物)的耐久性提高。关于作为R106的优选的吸电子基团,可举出取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基、硝基、甲硅烷基、氰基。进一步优选氰基。通式(7)中,n为1~5的整数。该n为2~5时,n个R106各自可以相同也可以不同。
另外,从吡咯亚甲基硼络合物的光稳定性的观点考虑,通式(7) 中,L1为取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基是优选的。L1为取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基时,能够防止吡咯亚甲基硼络合物中的分子的聚集。结果,能够提高通式 (7)表示的化合物的耐久性。作为亚芳基,具体而言,优选亚苯基、亚联苯基、亚萘基、亚三联苯基。
另外,作为L1被取代时的取代基,例如,可举出取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的链烯基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的炔基、羟基、巯基、烷氧基、取代或未取代的烷基硫基、取代或未取代的芳基醚基、取代或未取代的芳基硫醚基、卤素、醛基、氨基甲酰基、氨基、取代或未取代的硅氧烷基、取代或未取代的硼烷基、氧化膦基。
另外,从提高吡咯亚甲基硼络合物的耐久性这样的观点考虑,通式(3)~(6)中,R101~R105为通式(8)表示的化合物(取代基) 是更优选的。
[化学式6]
Figure GDA0002562834480000201
通式(8)中,R106与通式(7)中的基团同样。L2为取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基。 L3为取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基。作为 L2及L3被取代时的取代基,例如,可举出取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的链烯基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的炔基、羟基、巯基、烷氧基、取代或未取代的烷基硫基、取代或未取代的芳基醚基、取代或未取代的芳基硫醚基、卤素、醛基、氨基甲酰基、氨基、取代或未取代的硅氧烷基、取代或未取代的硼烷基、氧化膦基。
另外,通式(8)中,n为0~5的整数,m为1~5的整数。由该 n括起来的R106相对于各m而言是独立的,各自可以相同也可以不同。该n为2~5时,n个R106各自可以相同也可以不同。另外,该m为 2~5时,m个L3各自可以相同也可以不同。另一方面,l为0~4的整数。该l为2~4时,l个R106各自可以相同也可以不同。
从通过提高化合物相对于氧的稳定性从而使该化合物的耐久性提高这样的观点考虑,通式(8)中的整数n、l优选满足数学式(f1)。
1≤n+l≤25···(f1)
即,通式(8)表示的化合物中,优选包含一个以上的具有吸电子基团的R106。通过该构成,能够提高通式(8)表示的化合物的耐久性。另外,从原料的获得容易度及化合物的耐久性的观点考虑,数学式(f1)所表示的n+l的上限值优选为10以下,更优选为8以下。
另外,通式(8)中,m为1~3的整数是优选的。即,通式(8) 表示的化合物中优选包含一个或两个或三个L3-(R106)n。通过在通式(8)表示的化合物中包含一个或两个或三个含有大体积的取代基或吸电子基团的L3-(R106)n,从而能够提高该化合物的耐久性。
另外,通式(8)中,l=1并且m=2是优选的。即,通式(8)表示的化合物中,优选包含一个具有吸电子基团的R106、且包含两个具有大体积的取代基或吸电子基团的L3-(R106)n。通过该构成,能够进一步提高通式(8)表示的化合物的耐久性。m为2时,两个L3- (R106)n各自可以相同也可以不同。
另外,另一方式中,通式(8)中,优选l=0且m=2,进一步优选l=0且m=3。即,通式(8)表示的化合物中优选包含两个或三个具有大体积的取代基或吸电子基团的L3-(R106)n。特别地,通过在通式(8)表示的化合物中包含三个L3-(R106)n,能够进一步提高该化合物的耐久性。m为3时,三个L3-(R106)n各自可以相同也可以不同。
另一方面,从提高耐久性这样的观点考虑,通式(8)中,L2为通式(9)表示的化合物(取代基)是更优选的。即,优选通式(8)中的L2为亚苯基。通过使L2为亚苯基,能够防止分子的聚集。结果,能够提高通式(8)表示的化合物的耐久性。通式(9)表示的化合物的R201~R205可从R106、L3-(R106)n及氢原子中选择。即,R201~R205中的至少一者可以被R106替换,也可以被L3-(R106)n替换,也可以为氢原子(未取代)。R106及L3-(R106)n与通式(8)中的基团同样。
[化学式7]
Figure GDA0002562834480000211
通式(9)中,优选R201及R205中的至少一者为L3-(R106)n。通过将具有大体积的取代基或吸电子基团的L3-(R106)n替换为R201及 R205中的至少一者,通式(9)表示的化合物不易与其他分子相互作用,能够防止分子的聚集。由此,能够提高该化合物的耐久性。
另外,通式(9)中,更优选R201及R205这两者为L3-(R106)n。通过将具有大体积的取代基或吸电子基团的L3-(R106)n替换为R201及R205这两者,能够进一步提高通式(9)表示的化合物的耐久性。将L3-(R106)n替换为R201及R205这两者时,R201及R205各自可以相同也可以不同。
根据以上所述,通过使实施方式1A中的通式(1)表示的化合物在分子中具有吡咯亚甲基硼络合物骨架和吸电子基团,能够同时实现高效率的发光、高色彩纯度、及高耐久性。另外,实施方式1A中的通式(1)表示的化合物显示高的发光量子产率,并且,发光光谱的峰半值宽度小,因此能够实现高效率的颜色转换和高色彩纯度。进而,就实施方式1A中的通式(1)表示的化合物而言,通过在适当的位置导入适当的取代基,能够调节发光效率、色彩纯度、热稳定性、光稳定性、及分散性等各种特性及物性。
<实施方式1B>
实施方式1B中,通式(1)中,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基,这些之中,优选取代或未取代的芳基。在该情况下,通式(1)表示的化合物的光稳定性进一步提高。作为实施方式1B中的芳基,优选苯基、联苯基、三联苯基、萘基,其中,更优选苯基、联苯基,特别优选苯基。作为实施方式1B中的杂芳基,优选吡啶基、喹啉基、噻吩基,其中,更优选吡啶基、喹啉基,特别优选吡啶基。
另外,就实施方式1B而言,通式(1)中,R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基是优选的。其原因在于,在该情况下,通式(1)表示的化合物可获得更良好的热稳定性及光稳定性。
虽然也存在使多种性质提高的取代基,但在全部方面均显示出充分性能的取代基是有限的。特别是,难以同时实现高发光效率和高色彩纯度。因此,通过向通式(1)表示的化合物导入多种取代基,能够得到在发光特性、色彩纯度等方面取得均衡的化合物。
特别是,R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为经取代或未取代的芳基时,优选以使例如R1≠R4、R3≠R6、R1≠R3或R4≠R6等的方式导入多种取代基。此处,“≠”表示为不同结构的基团。例如,R1≠R4表示R1与R4为不同结构的基团。通过如上所述地导入多种取代基,能够同时导入对色彩纯度带来影响的芳基和对发光效率带来影响的芳基,因此能够实现微细的调节。
其中,从使发光效率与色彩纯度的均衡性充分提高这样的观点考虑,优选R1≠R3或R4≠R6。在该情况下,对于通式(1)表示的化合物而言,能够在两侧的吡咯环上分别导入1个以上会对色彩纯度带来影响的芳基,并能够在除其以外的位置上导入会对发光效率带来影响的芳基,因此能够最大限度地提高这两者的性质。另外,在R1≠R3或 R4≠R6的情况下,从使耐热性和色彩纯度这两者均提高的观点考虑,更优选R1=R4及R3=R6
作为主要对色彩纯度带来影响的芳基,优选被供电子基团取代的芳基。作为供电子基团,可举出烷基、烷氧基等。特别是,优选碳原子数为1~8的烷基或碳原子数为1~8的烷氧基,更优选甲基、乙基、叔丁基、甲氧基。从分散性的观点出发,特别优选叔丁基、甲氧基,在将这些基团作为上述的供电子基团的情况下,在通式(1)表示的化合物中,能够防止由分子彼此的聚集引起的淬灭。取代基的取代位置没有特别限定,为了提高通式(1)表示的化合物的光稳定性而需要抑制键的扭转,因此优选相对于与吡咯亚甲基硼络合物骨架的键合位置而言而键合于间位或对位。另一方面,作为主要对发光效率带来影响的芳基,优选具有叔丁基、金刚烷基、甲氧基等体积大的取代基的芳基。
R1、R3、R4及R6各自可以相同也可以不同地全部为取代或未取代的芳基时,优选这些R1、R3、R4及R6各自选自以下的Ar-1~Ar-6。在该情况下,作为R1、R3、R4及R6的优选组合,可举出表1-1~表 1-11所示这样的组合,但并不限定于此。
[化学式8]
Figure GDA0002562834480000241
[表1-1]
(表1-1)
Figure GDA0002562834480000242
[表1-2]
(表1-2)
Figure GDA0002562834480000251
[表1-3]
(表1-3)
Figure GDA0002562834480000261
[表1-4]
(表1-4)
Figure GDA0002562834480000271
[表1-5]
(表1-5)
Figure GDA0002562834480000281
[表1-6]
(表1-6)
Figure GDA0002562834480000291
[表1-7]
(表1-7)
Figure GDA0002562834480000301
[表1-8]
(表1-8)
Figure GDA0002562834480000311
[表1-9]
(表1-9)
Figure GDA0002562834480000321
[表1-10]
(表1-10)
Figure GDA0002562834480000331
[表1-11]
(表1-11)
Figure GDA0002562834480000341
另外,就实施方式1B而言,通式(1)中,X为C-R7时,R7为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团。2个环以上稠合而成的杂芳基对可见光具有吸收。2个环以上稠合而成的杂芳基吸收可见光而激发时,由于其骨架的一部分中包含杂原子,因此在激发状态下,共轭中容易产生局部的电子偏移。特别是吡咯亚甲基硼络合物的非平面部分间,容易发生电子移动。但是,在处于吡咯亚甲基硼络合物的非平面部分的R7的位置处包含2个环以上稠合而成的杂芳基时,2个环以上稠合而成的杂芳基吸收可见光而激发,因此在2个环以上稠合而成的杂芳基中发生电子偏移。由此,在该杂芳基与吡咯亚甲基硼络合物骨架之间发生电子移动,结果,吡咯亚甲基硼络合物骨架内的电子迁移被抑制。由此导致吡咯亚甲基硼络合物的发光量子产率降低。
但是,在X为C-R7的情况下,若R7为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团,则不会发生吡咯亚甲基硼络合物与R7的电子移动,因此,能够在吡咯亚甲基硼络合物骨架内进行激发及失活的电子迁移。因此,能够得到作为吡咯亚甲基硼络合物的特征的、高的发光量子产率。这样的R7例如优选为取代或未取代的芳基。
需要说明的是,该吡咯亚甲基硼络合物骨架内的电子迁移被抑制的现象是R7中包含的取代基吸收可见光、在该取代基与吡咯亚甲基硼络合物骨架之间发生电子移动的情况下出现的现象。R7中包含的取代基为单环的杂芳基时,该杂芳基不吸收可见光,因此不会被激发。因此,不会引起该杂芳基与吡咯亚甲基硼络合物骨架之间的电子移动。
<实施方式1C>
接下来,对本发明的实施方式1C涉及的吡咯亚甲基硼络合物进行说明。实施方式1C涉及的吡咯亚甲基硼络合物为适合用于发光材料中使用了有机物质的发光二极管(OLED)、有机EL的颜色转换材料,并满足上述的条件(A)及条件(B)中的至少一者。
例如,就实施方式1C而言,通式(1)中,优选R2及R5中的至少一者为氢原子、烷基、环烷基、或卤素。R2及R5中的至少一者为氢原子、烷基、环烷基、或卤素时,通式(1)表示的化合物兼具电化学稳定性、良好的升华性、良好的蒸镀稳定性。因此,在将实施方式1C的通式(1)表示的化合物用于有机薄膜发光元件时,能够得到同时实现高发光效率、低驱动电压及耐久性的有机薄膜发光元件。另外,R2及R5均为氢原子、烷基、环烷基、及卤素中的任意时,通式(1)表示的化合物的电化学稳定性提高,因此优选。
另外,就实施方式1C而言,通式(1)中,优选R2及R5中的至少一者为氢原子或烷基。R2及R5中的至少一者为氢原子或烷基时,通式(1)表示的化合物的升华性及蒸镀稳定性提高。因此,在将实施方式1C的通式(1)表示的化合物用于有机薄膜发光元件时,发光效率提高。另外,R2及R5均为氢原子、烷基时,通式(1)表示的化合物的升华性进一步提高,因此优选。
此外,就实施方式1C而言,通式(1)中,优选R2及R5中的至少一者为氢原子。R2及R5中的至少一者为氢原子时,通式(1)表示的化合物的升华性进一步提高。因此,在将实施方式1C的通式(1) 表示的化合物用于有机薄膜发光元件时,发光效率进一步提高。另外, R2及R5均为氢原子时,通式(1)表示的化合物的升华性更进一步提高,因此特别优选。
以下,对本发明的全部实施方式中的通式(1)表示的化合物所共通的性质进行说明。
通式(1)中,X为C-R7的情况下,从热稳定性及光稳定性的观点考虑,R7优选从除羟基、巯基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、及芳基硫醚基以外的基团中选择。上述取代基包含氧原子或硫原子。包含氧原子或硫原子的取代基的酸性度高,因此进行取代时容易脱离。通式(1)表示的化合物中,在R7的位置取代有具有高酸性度的上述取代基时,上述取代基会从吡咯亚甲基硼络合物脱离。结果,通式(1) 表示的化合物的热稳定性及光稳定性降低。另一方面,R7不为包含上述取代基的基团时,在R7上取代的取代基不会从吡咯亚甲基硼络合物骨架脱离。此种情况下,通式(1)表示的化合物显示出高的热稳定性及光稳定性,因此优选。
另外,通式(1)中,X为C-R7的情况下,从耐久性的方面考虑,优选R7为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基中的任意。
从光稳定性的观点考虑,优选R7为取代或未取代的芳基。具体而言,作为R7,优选取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的萘基,更优选取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基。
另外,从提高与溶剂的相容性这样的观点、提高发光效率这样的观点考虑,作为R7被取代时的取代基,优选取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基,更优选甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基。从分散性的观点考虑,特别优选叔丁基、甲氧基。其原因在于,能够防止由分子彼此的聚集导致的淬灭。
作为R7的特别优选例,可举出取代或未取代的苯基。具体而言,可举出苯基、2-甲苯基、3-甲苯基、4-甲苯基、2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙基苯基、4-正丙基苯基、4-异丙基苯基、 4-正丁基苯基、4-叔丁基苯基、2,4-二甲苯基、3,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4-二甲氧基苯基、3,5-二甲氧基苯基、2,6-二甲氧基苯基、 2,4,6-三甲基苯基(均三甲苯基)、2,4,6-三甲氧基苯基、芴基等。
另外,从通过提高通式(1)表示的化合物相对于氧的稳定性从而提高耐久性这样的观点考虑,作为R7被取代时的取代基,优选吸电子基团。作为优选的吸电子基团,可举出氟、含氟烷基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基、硝基、甲硅烷基、氰基或芳香族杂环基等。
作为R7的特别优选例,可举出氟苯基、三氟甲基苯基、羧酸酯苯基、酰基苯基、酰胺基苯基、磺酰基苯基、硝基苯基、甲硅烷基苯基或苯甲腈基。更具体而言,可举出2-氟苯基、3-氟苯基、4-氟苯基、 2,3-二氟苯基、2,4-二氟苯基、2,5-二氟苯基、2,6-二氟苯基、3,5-二氟苯基、2,3,4-三氟苯基、2,3,5-三氟苯基、2,4,5-三氟苯基、2,4,6-三氟苯基、2,3,4,5-四氟苯基、2,3,4,6-四氟苯基、2,3,5,6-四氟苯基、2,3,4,5,6- 五氟苯基、2-三氟甲基苯基、3-三氟甲基苯基、4-三氟甲基苯基、2,3- 双(三氟甲基)苯基、2,4-双(三氟甲基)苯基、2,5-双(三氟甲基) 苯基、2,6-二双(三氟甲基)苯基、3,5-双(三氟甲基)苯基、2,3,4- 三(三氟甲基)苯基、2,3,5-三(三氟甲基)苯基、2,4,5-三(三氟甲基)苯基、2,4,6-三(三氟甲基)苯基、2,3,4,5-四(三氟甲基)苯基、 2,3,4,6-四(三氟甲基)苯基、2,3,5,6-四(三氟甲基)苯基、2,3,4,5,6- 五(三氟甲基)苯基、2-甲氧基羰基苯基、3-甲氧基羰基苯基、4-甲氧基羰基苯基、2,3,4-三(三氟甲基)苯基、2,3,5-三(三氟甲基)苯基、2,4,5-三(三氟甲基)苯基、2,4,6-三(三氟甲基)苯基、2,3,4,5- 四(三氟甲基)苯基、2,3,4,6-四(三氟甲基)苯基、2,3,5,6-四(三氟甲基)苯基、2,3,4,5,6-五(三氟甲基)苯基、3,5-双(甲氧基羰基) 苯基、3,5-双(甲氧基羰基)苯基、4-硝基苯基、4-三甲基甲硅烷基苯基、3,5-双(三甲基甲硅烷基)苯基或4-苯甲腈基。这些之中,更优选的是3-甲氧基羰基苯基、4-甲氧基羰基苯基、3,5-双(甲氧基羰基) 苯基、3-三氟甲基苯基、4-三氟甲基苯基、3,5-双(三氟甲基)苯基。
通式(1)中,如上所述,优选R8及R9为氰基,氰基以外的基团中,优选烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳基氧基、氟原子、含氟烷基、含氟杂芳基、含氟芳基、含氟烷氧基、含氟芳基氧基。从相对于激发光稳定且可获得更高的发光量子产率这样的观点考虑,更优选 R8及R9为氟原子、含氟烷基、含氟烷氧基或含氟芳基。这些之中,从合成的容易度的观点考虑,进一步优选R8及R9为氟原子。
此处,所谓含氟芳基,是指包含氟原子的芳基。作为含氟芳基,例如,可举出氟苯基、三氟甲基苯基及五氟苯基等。所谓含氟杂芳基,是指包含氟的杂芳基。作为含氟杂芳基,例如,可举出氟吡啶基、三氟甲基吡啶基及三氟吡啶基等。所谓含氟烷基,是指包含氟的烷基。作为含氟烷基,例如,可举出三氟甲基、五氟乙基等。
作为通式(1)表示的化合物的进一步优选例,可举出下述通式 (2)表示的结构的化合物。
[化学式9]
Figure GDA0002562834480000381
通式(2)中,R1~R6、R8及R9与通式(1)中的基团同样。R12为取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基。L为取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基。n为1~5的整数。n 为2~5时,n个R12各自可以相同也可以不同。
通式(2)表示的化合物的L中的取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基具有适度的大体积,由此能够防止分子的聚集。结果,通式(2)表示的化合物的发光效率、耐久性进一步提高。
通式(2)中,从光稳定性的观点考虑,优选L为取代或未取代的亚芳基。L为取代或未取代的亚芳基时,能够在不损害发光波长的情况下防止分子的聚集。结果,能够提高通式(2)表示的化合物的耐久性。作为亚芳基,具体而言,优选亚苯基、亚联苯基、亚萘基。
通式(2)中,从光稳定性的观点考虑,优选R12为取代或未取代的芳基。R12为取代或未取代的芳基时,能够在不损害发光波长的情况下防止分子的聚集,由此,能够提高通式(2)表示的化合物的耐久性。具体而言,作为该芳基,优选取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的萘基,更优选取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的三联苯基。
另外,从提高与溶剂的相容性这样的观点、提高发光效率这样的观点考虑,作为L及R12被取代时的取代基,优选取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的烷氧基,更优选甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基。从分散性的观点考虑,特别优选叔丁基、甲氧基。其原因在于,能够防止由分子彼此的聚集导致的淬灭。
作为从这样的基团进行取代的观点考虑的、R12的特别优选例,可举出取代或未取代的苯基。具体而言,可举出苯基、2-甲苯基、3- 甲苯基、4-甲苯基、2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、 4-乙基苯基、4-正丙基苯基、4-异丙基苯基、4-正丁基苯基、4-叔丁基苯基、2,4-二甲苯基、3,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4-二甲氧基苯基、3,5-二甲氧基苯基、2,6-二甲氧基苯基、2,4,6-三甲基苯基(均三甲苯基)、2,4,6-三甲氧基苯基、芴基等。
另外,从通过提高通式(2)表示的化合物相对于氧的稳定性从而提高耐久性这样的观点考虑,作为L及R12被取代时的取代基,优选吸电子基团。作为优选的吸电子基团,可举出氟原子、含氟烷基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的烷氧基羰基、取代或未取代的芳基氧基羰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基、硝基、甲硅烷基、氰基或芳香族杂环基等。
作为从吸电子基团进行取代的观点考虑的、R12的特别优选例,可举出氟苯基、三氟甲基苯基、烷氧基羰基苯基、芳基氧基羰基苯基、酰基苯基、酰胺基苯基、磺酰基苯基、硝基苯基、甲硅烷基苯基或苯甲腈基。更具体而言,可举出氟原子、三氟甲基、氰基、甲氧基羰基、酰胺基、酰基、硝基、2-氟苯基、3-氟苯基、4-氟苯基、2,3-二氟苯基、 2,4-二氟苯基、2,5-二氟苯基、2,6-二氟苯基、3,5-二氟苯基、2,3,4-三氟苯基、2,3,5-三氟苯基、2,4,5-三氟苯基、2,4,6-三氟苯基、2,3,4,5- 四氟苯基、2,3,4,6-四氟苯基、2,3,5,6-四氟苯基、2,3,4,5,6-五氟苯基、 2-三氟甲基苯基、3-三氟甲基苯基、4-三氟甲基苯基、2,3-双(三氟甲基)苯基、2,4-双(三氟甲基)苯基、2,5-双(三氟甲基)苯基、2,6- 二双(三氟甲基)苯基、3,5-双(三氟甲基)苯基、2,3,4-三(三氟甲基)苯基、2,3,5-三(三氟甲基)苯基、2,4,5-三(三氟甲基)苯基、 2,4,6-三(三氟甲基)苯基、2,3,4,5-四(三氟甲基)苯基、2,3,4,6-四 (三氟甲基)苯基、2,3,5,6-四(三氟甲基)苯基、2,3,4,5,6-五(三氟甲基)苯基、2-甲氧基羰基苯基、3-甲氧基羰基苯基、4-甲氧基羰基苯基、3,5-双(甲氧基羰基)苯基、4-硝基苯基、4-三甲基甲硅烷基苯基、3,5-双(三甲基甲硅烷基)苯基或4-苯甲腈基。这些之中,更优选的是4-甲氧基羰基苯基、3,5-双(三氟甲基)苯基。
从赋予更高的发光量子产率这样的观点、更不易热分解这样的观点、及光稳定性的观点考虑,通式(2)的L优选为取代或未取代的亚苯基。
通式(2)中,整数n优选为1或2,更优选为2。即,通式(2) 表示的化合物中,优选包含一个或两个R12,更优选包含两个R12。通过在该化合物中包含一个或两个具有大体积的取代基或吸电子基团的R12、更优选包含两个,能够在维持通式(2)表示的化合物的高的发光量子产率的状态下提高耐久性。n为2时,两个R12各自可以相同也可以不同。
另外,通式(1)表示的化合物的分子量优选为450以上。将通式(1)表示的化合物用作树脂组合物的情况下,分子量变大时,可抑制树脂内的分子移动,因此耐久性提高。另外,在将通式(1)表示的化合物用于有机薄膜发光元件的情况下,升华温度充分地提高,能够防止腔室内的污染。因此,有机薄膜发光元件显示稳定的高亮度发光, 因此,容易得到高效率的发光。
另外,通式(1)表示的化合物的分子量优选为2000以下。将通式(1)表示的化合物用作树脂组合物的情况下,分子量为2000以下时,可抑制分子彼此的聚集,由此,量子产率提高。另外,将通式(1) 表示的化合物用于有机薄膜发光元件的情况下,能够在不发生热分解的情况下稳定地蒸镀。
以下,示出通式(1)表示的化合物的一例,但该化合物并不限定于此。
[化学式10]
Figure GDA0002562834480000411
[化学式11]
Figure GDA0002562834480000421
[化学式12]
Figure GDA0002562834480000431
[化学式13]
Figure GDA0002562834480000441
[化学式14]
Figure GDA0002562834480000451
[化学式15]
Figure GDA0002562834480000461
[化学式16]
Figure GDA0002562834480000471
[化学式17]
Figure GDA0002562834480000481
[化学式18]
Figure GDA0002562834480000491
[化学式19]
Figure GDA0002562834480000501
[化学式20]
Figure GDA0002562834480000511
[化学式21]
Figure GDA0002562834480000521
[化学式22]
Figure GDA0002562834480000531
[化学式23]
Figure GDA0002562834480000541
[化学式24]
Figure GDA0002562834480000551
[化学式25]
Figure GDA0002562834480000561
[化学式26]
Figure GDA0002562834480000571
[化学式27]
Figure GDA0002562834480000581
通式(1)表示的化合物可利用例如日本特表平8-509471号公报、日本特开2000-208262号公报中记载的方法来制造。即,在碱的共存下使吡咯亚甲基化合物与金属盐反应,由此可得到作为目标的吡咯亚甲基系金属络合物。
另外,关于吡咯亚甲基-氟化硼络合物的合成,可参考J.Org.Chem., vol.64,No.21,pp.7813-7819(1999)、Angew.Chem.,Int.Ed.Engl., vol.36,pp.1333-1335(1997)等中记载的方法来合成通式(1)表示的化合物。例如,可举出下述方法:在磷酰氯的存在下,在1,2-二氯乙烷中,将下述通式(10)表示的化合物与通式(11)表示的化合物加热,然后,使下述通式(12)表示的化合物在三乙胺存在下、在1,2- 二氯乙烷中反应,由此,得到通式(1)表示的化合物。但是,本发明并不限定于此。此处,R1~R9与上述的说明同样。J表示卤素。
[化学式28]
Figure GDA0002562834480000591
此外,在导入芳基、杂芳基时,可举出采用卤代衍生物与硼酸或硼酸酯化衍生物的偶联反应来形成碳-碳键的方法,但本发明并不限定于此。同样地,在导入氨基、咔唑基时,也可举出例如采用在钯等金属催化剂的存在下的卤代衍生物与胺或咔唑衍生物的偶联反应来形成碳-氮键的方法,但本发明并不限定于此。
优选通式(1)表示的化合物通过使用激发光而呈现出在500nm 以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光。以下,在500nm 以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光称为“绿色的发光”。
就通式(1)表示的化合物而言,优选通过使用波长在430nm以上且500nm以下的范围的激发光而呈现出绿色的发光。通常而言,激发光的能量越大,越容易引起发光材料的分解。但是,波长在430nm 以上且500nm以下的范围的激发光为激发能量较小的激发光。因此,可在不引起颜色转换组合物中的发光材料的分解的情况下获得色彩纯度良好的绿色发光。
就通式(1)表示的化合物而言,优选通过使用激发光而呈现出在580nm以上且750nm以下的区域观测到峰值波长的发光。以下,在580nm以上且750nm以下的区域观测到峰值波长的发光称为“红色的发光”。
就通式(1)表示的化合物而言,优选通过使用波长在430nm以上且500nm以下的范围的激发光而呈现出红色的发光。通常而言,激发光的能量越大,越容易引起发光材料的分解。但是,波长在430nm 以上且500nm以下的范围的激发光为激发能量较小的激发光。因此,可在不引起颜色转换组合物中的发光材料的分解的情况下获得色彩纯度良好的红色发光。
<颜色转换组合物>
对本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物详细地进行说明。本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物将来自光源等发光体的入射光转换为波长比该入射光的波长更长的光,优选包含上述通式(1) 表示的化合物(吡咯亚甲基硼络合物)及粘结剂树脂。
就本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物而言,除了通式(1) 表示的化合物以外,还可以根据需要适当含有其他化合物。例如,为了进一步提高从激发光向通式(1)表示的化合物的能量移动效率,可以含有红荧烯等辅助掺杂剂。另外,在想要掺入除通式(1)表示的化合物的发光色以外的发光色的情况下,可以添加期望的有机发光材料、例如香豆素衍生物、罗丹明衍生物等有机发光材料。此外,除了有机发光材料以外,还可组合添加无机荧光体、荧光颜料、荧光染料、量子点等已知的发光材料。
以下,示出了通式(1)表示的化合物以外的有机发光材料的一例,但本发明并不特别限定于这些。
[化学式29]
Figure GDA0002562834480000611
本发明中,颜色转换组合物优选通过使用激发光而呈现出在 500nm以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光。另外,颜色转换组合物优选通过使用激发光而呈现出在580nm以上且750nm以下的区域观测到峰值波长的发光。
即,本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物优选含有以下的发光材料(a)和发光材料(b)。发光材料(a)为通过使用激发光而呈现出在500nm以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光发光材料。发光材料(b)为通过被激发光或来自发光材料(a)的发光中的至少一者激发、从而呈现出在580nm以上且750nm以下的区域观测到峰值波长的发光的发光材料。优选上述发光材料(a)及发光材料(b)中的至少一者为通式(1)表示的化合物(吡咯亚甲基硼络合物)。另外,作为上述的激发光,更优选使用波长在430nm以上且 500nm以下的范围内的激发光。
波长在430nm以上且500nm以下的范围内的激发光的一部分会部分地透过本发明的实施方式涉及的颜色转换膜,因此,在使用发光峰尖锐的蓝色LED的情况下,就蓝色、绿色、红色的各色而言均显示出尖锐形状的发光光谱,能够得到色彩纯度良好的白色光。结果,特别是在显示器中,能够高效地形成色彩更鲜明且更宽的色域。另外,在照明用途中,与当今成为主流的将蓝色LED与黄色荧光体组合而成的白色LED相比,尤其是绿色区域及红色区域的发光特性得到改善,因此能够得到演色性提高的理想的白色光源。
作为发光材料(a),可举出下述物质作为优选的材料:香豆素6、香豆素7、香豆素153等香豆素衍生物、吲哚菁绿等花青衍生物、荧光素、异硫氰酸荧光素、羧基荧光素二乙酸酯等荧光素衍生物、酞菁绿等酞菁衍生物、二异丁基-4,10-二氰基苝基-3,9-二羧酸酯等苝衍生物、以及吡咯亚甲基衍生物、茋衍生物、噁嗪衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、吡嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、咪唑并吡啶衍生物、唑衍生物、蒽等具有稠合芳环的化合物或其衍生物、芳香族胺衍生物、有机金属络合物化合物等。但是,发光材料(a)并不特别限定于这些。这些化合物之中,吡咯亚甲基衍生物提供高的发光量子产率、显示色彩纯度高的发光,因此是特别优选的化合物。吡咯亚甲基衍生物中,对于通式(1)表示的化合物而言,耐久性大幅提高,因此优选。
作为发光材料(b),可举出下述物质作为优选的材料:4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃等花青衍生物、罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明101、磺基罗丹明101等罗丹明衍生物、 1-乙基-2-(4-(对二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-吡啶鎓高氯酸盐等吡啶衍生物、N,N’-双(2,6-二异丙基苯基)-1,6,7,12-四苯氧基苝基 -3,4:9,10-双二碳酰亚胺等苝衍生物、以及卟啉衍生物、吡咯亚甲基衍生物、噁嗪衍生物、吡嗪衍生物、并四苯、二苯并二茚并苝等具有稠合芳环的化合物或其衍生物、有机金属络合物化合物等。但是,发光材料(b)并不特别限定于这些。这些化合物之中,吡咯亚甲基衍生物提供高的发光量子产率、显示出色彩纯度高的发光,因此为特别优选的化合物。吡咯亚甲基衍生物中,通式(1)表示的化合物的耐久性飞跃性地提高,因此优选。
另外,发光材料(a)及发光材料(b)这两者均为通式(1)表示的化合物时,能够同时实现高效率的发光及高的色彩纯度、和高耐久性,因此优选。
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中的通式(1)表示的化合物的含量虽然也取决于化合物的摩尔吸光系数、发光量子产率及激发波长处的吸收强度、以及制作的膜的厚度、透过率,但通常相对于粘结剂树脂的100重量份而言为1.0×10-4重量份~30重量份。该化合物的含量相对于粘结剂树脂的100重量份而言进一步优选为 1.0×10-3重量份~10重量份,特别优选为1.0×10-2重量份~5重量份。
另外,在颜色转换组合物中含有呈现出绿色发光的发光材料(a) 和呈现出红色发光的发光材料(b)这两者的情况下,由于绿色发光的一部分被转换为红色发光,因此,优选上述的发光材料(a)的含量wa与发光材料(b)的含量wb为wa≥wb的关系。另外,这些发光材料(a)及发光材料(b)的含有比率为wa:wb=1000:1~1:1,进一步优选为500:1~2:1,特别优选为200:1~3:1。其中,含量 wa及含量wb为相对于粘结剂树脂的重量而言的重量百分比。
<粘结剂树脂>
粘结剂树脂形成连续相,只要为成型加工性、透明性、耐热性等优异的材料即可。作为粘结剂树脂的例子,例如,可举出丙烯酸系、甲基丙烯酸系、聚肉硅酸乙烯基系、环化橡胶系等具有反应性乙烯基的光固化型抗蚀剂材料、环氧树脂、有机硅树脂(包括有机硅橡胶、有机硅凝胶等有机聚硅氧烷固化物(交联物))、脲树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、聚乙烯基树脂、聚酰胺树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、纤维素树脂、脂肪族酯树脂、芳香族酯树脂、脂肪族聚烯烃树脂、芳香族聚烯烃树脂等已知的物质。另外,作为粘结剂树脂,也可以使用它们的共聚树脂。通过对这些树脂进行适当设计,可得到对本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物及颜色转换膜有用的粘结剂树脂。这些树脂中,从制膜工艺容易的方面考虑,进一步优选热塑性树脂。热固性树脂中,从透明性、耐热性等观点考虑,可优选使用环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、酯树脂、烯烃树脂或它们的混合物。另外,从耐久性的观点考虑,特别优选的热塑性树脂为丙烯酸树脂、酯树脂、环烯烃树脂。
另外,粘结剂树脂中,也可以添加用于涂布膜稳定化的分散剂、均化剂等作为添加剂,还可以添加硅烷偶联剂等粘接辅助剂等作为膜表面的改性剂。另外,粘结剂树脂中,也可以添加二氧化硅粒子、有机硅微粒等无机粒子作为颜色转换材料沉降抑制剂。
另外,从耐热性的观点考虑,粘结剂树脂特别优选为有机硅树脂。有机硅树脂中,优选加成反应固化型有机硅组合物。加成反应固化型有机硅组合物于常温或50℃~200℃的温度加热而固化,透明性、耐热性、粘接性优异。就加成反应固化型有机硅组合物而言,作为一例,可以通过含有键合于硅原子的链烯基的化合物、与具有键合于硅原子的氢原子的化合物的硅氢化反应而形成。这样的材料中,作为“含有键合于硅原子的链烯基的化合物”,例如,可举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、降冰片烯基三甲氧基硅烷、辛烯基三甲氧基硅烷等。作为“具有键合于硅原子的氢原子的化合物”,例如,可举出甲基氢聚硅氧烷、二甲基聚硅氧烷-CO-甲基氢聚硅氧烷、乙基氢聚硅氧烷、甲基氢聚硅氧烷-CO-甲基苯基聚硅氧烷等。另外,作为其他加成反应固化型有机硅组合物,还可以利用例如日本特开2010-159411号公报中记载的已知物质。
另外,作为加成反应固化型有机硅组合物,也可以使用市售的物质,例如通常的LED用途的有机硅密封材料。作为其具体例,可举出Dow Corning Toray公司制的OE-6630A/B、OE-6336A/B、信越化学工业公司制的SCR-1012A/B、SCR-1016A/B等。
用于制作本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的颜色转换组合物中,为了抑制常温下的固化而延长适用期,优选将乙炔醇等硅氢化反应延迟剂作为其他成分配合于粘结剂树脂中。另外,在不损害本发明的效果的范围内,可根据需要向粘结剂树脂中配合气相二氧化硅、玻璃粉末、石英粉末等微粒、氧化钛、氧化锆、钛酸钡、氧化锌等无机填充剂、颜料、阻燃剂、耐热剂、抗氧化剂、分散剂、溶剂、硅烷偶联剂、钛偶联剂等粘接性赋予剂等。
特别地,从颜色转换膜的表面平滑性的观点考虑,优选向用于制作颜色转换膜的组合物中添加低分子量的聚二甲基硅氧烷成分、有机硅油等。相对于该组合物整体而言,这样的成分优选添加100ppm~ 2000ppm,进一步优选添加500ppm~1000ppm。
<其他成分>
除上述通式(1)表示的化合物及粘结剂树脂以外,本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物还可以含有光稳定剂、抗氧化剂、加工及热稳定剂、紫外线吸收剂等耐光性稳定剂、有机硅微粒及硅烷偶联剂等其他成分(添加剂)。
作为光稳定剂,例如,可举出叔胺、邻苯二酚衍生物及镍化合物,没有特别限定。另外,这些光稳定剂可以单独使用,也可以并用多种。
作为抗氧化剂,例如,可举出2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚等苯酚系抗氧化剂,但并不特别限定于这些。另外,这些抗氧化剂可以单独使用,也可以并用多种。
作为加工及热稳定剂,例如,可举出亚磷酸三丁酯、亚磷酸三环己酯、三乙基膦、二苯基丁基膦等磷系稳定剂,但并不特别限定于这些。另外,这些稳定剂可以单独使用,也可以并用多种。
作为耐光性稳定剂,例如,可举出2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-〔2-羟基-3,5-双(α,α-二甲基苄基)苯基〕-2H-苯并三唑等苯并三唑类,但并不特别限定于这些。另外,这些耐光性稳定剂可以单独使用,也可以并用多种。
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物中,这些添加剂的含量虽然也取决于化合物的摩尔吸光系数、发光量子产率及激发波长处的吸收强度、以及制作的颜色转换膜的厚度、透过率,但通常相对于粘结剂树脂的100重量份而言优选为1.0×10-3重量份以上且30重量份以下。另外,这些添加剂的含量相对于粘结剂树脂的100重量份而言进一步优选为1.0×10-2重量份以上且15重量份以下,特别优选为 1.0×10-1重量份以上且10重量份以下。
<溶剂>
本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物可以含有溶剂。溶剂只要能够调节流动状态的树脂的粘度、且不会对发光物质的发光及耐久性造成过度的影响则没有特别限定。作为这样的溶剂,例如,可举出甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁酮、己烷、丙酮、松油醇、Texanol、甲基溶纤剂、丁基卡必醇、二乙二醇丁醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯等。也可以将这些溶剂中的两种以上混合而使用。这些溶剂中,从不产生使通式(1)表示的化合物劣化的影响、干燥后的残留溶剂少的方面考虑,特别优选使用甲苯。
<颜色转换组合物的制造方法>
以下,对本发明的实施方式涉及的颜色转换组合物的制造方法的一例进行说明。该制造方法中,混合规定量的前述通式(1)表示的化合物、粘结剂树脂、溶剂等。以成为规定的组成的方式将上述成分混合,然后,利用均化器、自转公转型搅拌机、三辊轧机、球磨机、行星式球磨机、珠磨机等搅拌或混炼机均质地进行混合分散,由此得到颜色转换组合物。还优选在混合分散后、或混合分散的过程中,在真空或减压条件下进行脱泡。另外,也可以实施预先混合某些特定的成分、或熟化等处理。还可以利用蒸发仪将溶剂除去而成为所期望的固态成分浓度。
<颜色转换膜的制作方法>
本发明中,颜色转换膜只要包含由上述的颜色转换组合物、或将该颜色转换组合物固化而成的固化物形成的层即可,其构成没有限定。就颜色转换组合物的固化物而言,优选以通过将颜色转换组合物固化而得到的层(由颜色转换组合物的固化物形成的层)的形式包含于颜色转换膜中。作为颜色转换膜的代表性结构例,例如,可举出以下四种。
图1为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第一例的示意截面图。如图1所示,该第一例的颜色转换膜1A为由颜色转换层11 构成的单层膜。颜色转换层11为由上述的颜色转换组合物的固化物形成的层。
图2为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第二例的示意截面图。如图2所示,该第二例的颜色转换膜1B为基材层10与颜色转换层11的层叠体。该颜色转换膜1B的结构例中,颜色转换层11 层叠于基材层10之上。
图3为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第三例的示意截面图。如图3所示,该第三例的颜色转换膜1C为多个基材层10与颜色转换层11的层叠体。该颜色转换膜1C的结构例中,颜色转换层 11被多个基材层10夹持。
图4为示出本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的第四例的示意截面图。如图4所示,该第四例的颜色转换膜1D为多个基材层10、颜色转换层11、和多个阻隔膜12的层叠体。在该颜色转换膜1D的结构例中,颜色转换层11被多个阻隔膜12夹持,并且,这些颜色转换层11与多个阻隔膜12的层叠体被多个基材层10夹持。即,为了防止颜色转换层11因氧、水分、热而劣化,颜色转换膜1D可以如图 4所示那样具有阻隔膜12。
(基材层)
作为基材层(例如图2~4所示的基材层10),没有特别限制,可以使用已知的金属、膜、玻璃、陶瓷、纸等。具体而言,作为基材层,可举出铝(也包括铝合金)、锌、铜、铁等金属板、箔、纤维素乙酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛、芳族聚酰胺、有机硅、聚烯烃、热塑性氟树脂、四氟乙烯与乙烯的共聚物(ETFE)等塑料的膜、由α-聚烯烃树脂、聚己内酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂及它们与乙烯的共聚树脂形成的塑料的膜、层压有上述塑料的纸、或利用上述塑料进行了涂覆的纸、层压或蒸镀有上述金属的纸、层压或蒸镀有上述金属的塑料膜等。另外,基材层为金属板的情况下,也可以对其表面施以铬系、镍系等的镀覆处理、陶瓷。
这些之中,从颜色转换膜的制作容易度、颜色转换膜的成型容易度的方面考虑,优选使用玻璃、树脂膜。另外,为了消除在对膜状的基材层进行处理时发生断裂等的担忧,优选强度高的膜。从它们的要求特性、经济性的方面考虑,优选树脂膜,这些之中,从经济性、操作性的方面考虑,优选为选自由PET、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚丙烯组成的组中的塑料膜。另外,在使颜色转换膜干燥的情况下、或利用挤出机将颜色转换膜于200℃以上的高温进行压接成型的情况下,从耐热性的方面考虑,优选聚酰亚胺膜。从膜的剥离容易度的方面考虑,还可以预先对基材层的表面进行脱模处理。
基材层的厚度没有特别限制,作为下限,优选为25μm以上,更优选为38μm以上。另外,作为上限,优选为5000μm以下,更优选为3000μm以下。
(颜色转换层)
接着,对本发明的实施方式涉及的颜色转换膜的颜色转换层的制造方法的一例进行说明。在该颜色转换层的制造方法中,将利用上述方法制作的颜色转换组合物涂布于基材层、阻隔膜等基底上,并使其干燥。通过这样的方式,形成颜色转换层(例如图1~4所示的颜色转换层11)。涂布可使用逆向辊涂布机、刮刀涂布机、缝模涂布机、直接槽辊涂布机、补偿槽辊涂布机、吻合式涂布机、自然辊涂机、气刀涂布机、辊式刮涂机、逆辊式刮涂机、双流涂布机、棒涂机、线棒涂布机、涂敷器、浸涂机、幕涂机、旋涂机、刮刀式涂布机等进行。为了获得颜色转换层的膜厚均匀性,优选用缝模涂布机进行涂布。
颜色转换层的干燥可使用热风干燥机、红外线干燥机等通常的加热装置进行。颜色转换膜的加热可使用热风干燥机、红外线干燥机等通常的加热装置。在该情况下,加热条件通常为于40℃~250℃进行 1分钟~5小时、优选于60℃~200℃进行2分钟~4小时。另外,还可以进行分步固化等阶段性加热固化。
在制作颜色转换层后,也可根据需要更换基材层。在该情况下,作为简便的方法,例如,可举出使用加热板进行重贴的方法、使用真空层压机、干膜层压机的方法等,但并不限定于这些。
颜色转换层的厚度没有特别限制,优选为10μm~1000μm。颜色转换层的厚度小于10μm时,存在颜色转换膜的强韧性变小这样的问题。颜色转换层的厚度超过1000μm时,变得容易产生裂纹,难于将颜色转换膜成型。作为颜色转换层的厚度,更优选为30μm~100μm。
另一方面,从提高颜色转换膜的耐热性这样的观点考虑,颜色转换膜的膜厚优选为200μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下。
本发明中的颜色转换膜的膜厚是基于JIS K7130(1999)塑料- 膜及片材-厚度测定方法中的利用机械扫描的厚度的测定方法A法而测得的膜厚(平均膜厚)。
(阻隔膜)
阻隔膜(例如图4所示的阻隔膜12)可以在要针对颜色转换层而提高阻气性等情况下适当使用。作为该阻隔膜,例如,可举出氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化钇、氧化镁等无机氧化物、氮化硅、氮化铝、氮化钛、碳氮化硅等无机氮化物、或者它们的混合物、或在它们中添加其他元素而成的金属氧化物薄膜、金属氮化物薄膜;或者由聚氯乙烯、丙烯酸系树脂、硅系树脂、三聚氰胺系树脂、氨基甲酸酯系树脂、氟系树脂、乙酸乙烯酯的皂化物等聚乙烯醇系树脂等各种树脂形成的膜。另外,作为对水分具有阻隔功能的阻隔膜,例如,可举出由聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氯乙烯、偏氯乙烯与氯乙烯的共聚物、偏氯乙烯与丙烯腈的共聚物、氟系树脂、乙酸乙烯酯的皂化物等聚乙烯醇系树脂等各种树脂形成的膜。
阻隔膜可以如图4所示例的阻隔膜12那样设置于颜色转换层11 的两面,也可以仅设置于颜色转换层11的单面。另外,还可以根据颜色转换膜所要求的功能,而进一步设置具有防反射功能、防眩功能、防反射防眩功能、硬涂层功能(耐摩擦功能)、抗静电功能、防污功能、电磁波屏蔽功能、红外线拦截功能、紫外线拦截功能、偏光功能、调色功能的辅助层。
<激发光>
就激发光的种类而言,只要在通式(1)表示的化合物等要进行混合的发光物质所能够吸收的波长区域内显示发光即可,可以使用任意的激发光。例如,下述任意的激发光在原理上均是可以利用的:热阴极管、冷阴极管、无机电致发光(EL)等荧光性光源、有机EL元件光源、LED光源、白热光源、或太阳光等。特别地,来自LED光源的光是优选的激发光。显示器、照明用途中,从可提高蓝色光的色彩纯度的方面考虑,来自具有430nm~500nm的波长范围的激发光的蓝色LED光源的光是进一步优选的激发光。
激发光可以具有一种发光峰,也可以具有两种以上的发光峰,为了提高色彩纯度,优选具有一种发光峰。另外,还可以将发光峰的种类不同的多种激发光源任意地组合而使用。
<光源单元>
本发明的实施方式涉及的光源单元是至少具备光源及上述的颜色转换膜的构成。关于光源和颜色转换膜的配置方法,没有特别限定,可以采取使光源与颜色转换膜密合的构成,也可以采取使光源与颜色转换膜分离开的远程荧光粉形式。另外,出于提高色彩纯度的目的,光源单元可以采取进一步具备滤色器的构成。
如前文所述,430nm~500nm的波长范围的激发光为较小的激发能量,能够防止通式(1)表示的化合物等发光物质的分解。因此,用于光源单元的光源优选为在波长430nm以上且500nm以下的范围内具有最大发光的发光二极管。此外,该光源优选在波长440nm以上且470nm以下的范围内具有最大发光。
另外,光源优选为下述发光二极管,该发光二极管的发光波长峰在430nm~470nm的范围内、且发光波长区域在400nm~500nm的范围内,并且该发光二极管的发光光谱满足数学式(f2)。
[数学式1]
1>β/α≥0.15…(f2)
数学式(f2)中,α为发光光谱的发光波长峰处的发光强度。β为发光波长峰加15nm的波长处的发光强度。
本发明中的光源单元可用于显示器、照明、室内装饰、标识、广告板等用途,特别优选用于显示器、照明用途。
<显示器、照明装置>
本发明的实施方式涉及的显示器至少具备上述的颜色转换膜。例如,液晶显示器等显示器中,作为背光单元,使用具有上述的光源及颜色转换膜等的光源单元。另外,本发明的实施方式涉及的照明装置至少具备上述的颜色转换膜。例如,该照明装置以下述方式构成:将作为光源单元的蓝色LED光源、与将来自该蓝色LED光源的蓝色光转换为波长比其长的光的颜色转换膜组合,从而发出白色光。
<发光元件>
本发明的实施方式涉及的发光元件为利用电能而发光的发光元件,例如,优选为有机薄膜发光元件。更具体而言,该发光元件具有阳极及阴极、和存在于这些阳极与阴极之间的有机层。该有机层含有上述的通式(1)表示的化合物(吡咯亚甲基硼络合物)。例如,优选该有机层至少具有发光层和电子传输层,且该发光层含有上述的吡咯亚甲基硼络合物。该发光元件优选为这样的有机层、尤其是发光层利用电能而发光的发光元件。
本发明的实施方式涉及的发光元件中,有机层为至少包含发光层和电子传输层的层叠体。作为该有机层的层叠构成,可举出包含发光层和电子传输层的层叠构成(发光层/电子传输层)作为一例。另外,作为该有机层的层叠构成,除了仅包含发光层/电子传输层的层叠构成外,还可举出以下所示的第一~第三层叠构成等。作为第一层叠构成,例如,可举出将空穴传输层、发光层和电子传输层层叠而成的构成(空穴传输层/发光层/电子传输层)。作为第二层叠构成,例如,可举出将空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层层叠而成的构成(空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层)。作为第三层叠构成,例如,可举出将空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层层叠而成的构成(空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层 /电子注入层)。另外,上述各层各自可以为单一层、多层中的任意。另外,本实施方式中的发光元件可以为在上述有机层中具有多个磷光发光层、荧光发光层的层叠型的发光元件,也可以为将荧光发光层和磷光发光层组合而成的发光元件。此外,该发光元件的有机层中,可以将各自显示出彼此不同的发光颜色的多个发光层层叠。
另外,本实施方式涉及的发光元件也可以为介由中间层将上述的层叠构成而层叠多个而得到的叠层型。这样的叠层型的发光元件的层叠构成中,优选至少一层为磷光发光层。上述中间层通常也被称为中间电极、中间导电层、电荷产生层、电子提取层、连接层、中间绝缘层。作为这样的中间层,可以使用已知的材料构成的层。作为叠层型的发光元件的具体的层叠构成例,例如,可举出如以下所示的第四及第五层叠构成这样、在阳极与阴极之间包含电荷产生层作为中间层的层叠构成。作为第四层叠构成,例如,可举出空穴传输层/发光层/电子传输层、与电荷产生层、与空穴传输层/发光层/电子传输层的层叠构成(空穴传输层/发光层/电子传输层/电荷产生层/空穴传输层/发光层/电子传输层)。作为第五层叠构成,例如,可举出空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层、与电荷产生层、与空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层的层叠构成(空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/电荷产生层/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层)。作为构成上述中间层的材料,具体而言,可优选使用吡啶衍生物、菲咯啉衍生物。
就本发明的实施方式涉及的吡咯亚甲基硼络合物而言,可以在上述的发光元件的层叠构成中用于任意有机层,由于具有高的发光量子产率,因此优选用于发光元件的发光层。
(发光层)
本实施方式涉及的发光元件中包含的发光层可以为单层、多层中的任意,在任何情况下均由发光材料(主体材料、掺杂材料)形成。构成发光层的发光材料可以为主体材料与掺杂材料的混合物,也可以仅包含主体材料。另外,主体材料及掺杂材料各自可以为一种,也可以为多种的组合。掺杂材料可以包含于主体材料整体中,也可以局部地包含于主体材料中。掺杂材料在主体材料内可以层叠,也可以分散。主体材料与掺杂材料混合而成的发光层可以利用主体材料与掺杂材料的共蒸镀法、在将主体材料与掺杂材料预先混合后进行蒸镀的方法来形成。
作为发光层的发光材料,具体而言,可使用:以往作为发光体已知的蒽、芘等稠环衍生物、以三(8-羟基喹啉)铝为代表的金属螯合化类羟基喹啉(oxinoid)化合物、双苯乙烯基蒽衍生物、二苯乙烯基苯衍生物等双苯乙烯基衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物等。但是,该发光材料并不特别限定于这些。
作为主体材料,没有特别限定,可举出萘、蒽、菲、芘、
Figure GDA0002562834480000731
并四苯、联三亚苯、苝、荧蒽、芴、茚等具有稠合芳环的化合物、其衍生物等。这些之中,主体材料特别优选为蒽衍生物或并四苯衍生物。
作为掺杂材料,没有特别限定,可举出萘、蒽、菲、芘、
Figure GDA0002562834480000732
并四苯、联三亚苯、苝、荧蒽、芴、茚等具有稠合芳环的化合物、其衍生物(例如2-(苯并噻唑-2-基)-9,10-二苯基蒽、5,6,11,12-四苯基并四苯等)、4,4’-双(2-(4-二苯基氨基苯基)乙烯基)联苯、4,4’-双 (N-(茋-4-基)-N-苯基氨基)茋等氨基苯乙烯基衍生物、吡咯亚甲基衍生物、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-4,4’-二苯基-1,1’-二胺所代表的芳香族胺衍生物等。
另外,本实施方式涉及的发光层也可以包含磷光发光材料。磷光发光材料是指于室温也显示磷光发光的材料。使用磷光发光材料作为掺杂材料的情况下,基本上,需要于室温也可得到磷光发光。只要可得到该磷光发光,作为掺杂材料的磷光发光材料没有特别限定。例如,作为该磷光发光材料,优选下述有机金属络合物化合物,所述有机金属络合物化合物包含选自由铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)、及铼(Re)组成的组中的至少一种金属。其中,从于室温也具有高的磷光发光收率这样的观点考虑,更优选具有铱或铂的有机金属络合物。
本发明的实施方式涉及的吡咯亚甲基硼络合物具有高的发光性能,因此可作为上述的发光元件的发光材料使用。本发明的实施方式涉及的吡咯亚甲基硼络合物在绿色至红色的波长区域(500nm~ 750nm的波长区域)显示出强的发光,因此能够合适地用作绿色及红色的发光材料。本发明的实施方式涉及的吡咯亚甲基硼络合物具有高的发光量子产率,因此可合适地用作上述发光层的掺杂材料。
本发明的实施方式涉及的发光元件也优选用作各种设备等的背光源。该背光源主要出于使非自发光的显示装置的视觉辨认性提高这样的目的而使用,例如,在液晶显示装置、钟表、音频装置、汽车面板、显示板及路标等中使用。特别地,本发明的发光元件优选用于液晶显示装置、尤其是正在研究薄型化的个人电脑的显示器用途的背光源。如此,根据本发明的发光元件,能够提供与以往的背光源相比,更薄型且轻质的背光源。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行说明,但本发明并不受下述实施例的限定。下述的实施例及比较例中,化合物G-1~G-38、G-101~ G-108、R-1~R-5、R-101~R-106为以下所示的化合物。
[化学式30]
Figure GDA0002562834480000751
[化学式31]
Figure GDA0002562834480000761
[化学式32]
Figure GDA0002562834480000771
[化学式33]
Figure GDA0002562834480000781
[化学式34]
Figure GDA0002562834480000791
[化学式35]
Figure GDA0002562834480000801
[化学式36]
Figure GDA0002562834480000811
[化学式37]
Figure GDA0002562834480000821
[化学式38]
Figure GDA0002562834480000831
另外,实施例及比较例中的结构分析涉及的评价方法如下所述。
<1H-NMR的测定>
就化合物的1H-NMR而言,使用超导FTNMR EX-270(日本电子株式会社制),在氘代氯仿溶液中进行测定。
<荧光光谱的测定>
就化合物的荧光光谱而言,使用F-2500型分光荧光光度计(日立制作所株式会社制),将化合物以1×10-6mol/L的浓度溶解于甲苯,测定于波长460nm激发时的荧光光谱。
<发光量子产率的测定>
就化合物的发光量子产率而言,使用绝对PL量子产率测定装置(Quantaurus-QY,Hamamatsu Photonics株式会社制),将化合物以 1×10-6mol/L的浓度溶解于甲苯,测定于波长460nm激发时的发光量子产率。
(合成例1)
以下,对本发明中的合成例1的化合物G-18的合成方法进行说明。在化合物G-18的合成方法中,将3,5-二溴苯甲醛(3.0g)、4- 甲氧基羰基苯基硼酸(5.3g)、四(三苯基膦)钯(0)(0.4g)、及碳酸钾(2.0g)加入烧瓶中,进行氮置换。向其中加入经脱气的甲苯(30mL)及经脱气的水(10mL),回流4小时。然后,将反应溶液冷却至室温,将有机层分液后,用饱和食盐水进行清洗。用硫酸镁将该有机层干燥,过滤后,蒸馏除去溶剂。通过硅胶色谱将得到的反应产物纯化,以白色固体的形式得到3,5-双(4-甲氧基羰基苯基)苯甲醛(3.5g)。
接下来,将3,5-双(4-甲氧基羰基苯基)苯甲醛(1.5g)和2,4- 二甲基吡咯(0.7g)加入上述的反应溶液中,加入脱水二氯甲烷(200mL) 及三氟乙酸(1滴),在氮气氛下搅拌4小时。向其中加入2,3-二氯 -5,6-二氰基-1,4-苯醌(0.85g)的脱水二氯甲烷溶液,进一步搅拌1小时。反应结束后,加入三氟化硼乙醚络合物(7.0mL)及二异丙基乙基胺(7.0mL),搅拌4小时,然后进一步加入水(100mL)而进行搅拌,对有机层进行分液。用硫酸镁将该有机层干燥,过滤后,蒸馏除去溶剂。通过硅胶色谱将得到的反应产物纯化,得到氟化硼络合物(0.4g)。
接下来,将得到的氟化硼络合物(0.4g)加入烧瓶中,加入二氯甲烷(5mL)、三甲基甲硅烷基氰化物(0.67mL)和三氟化硼乙醚络合物(0.20mL),搅拌18小时。然后,进一步加入水(5mL)进行搅拌,对有机层进行分液。用硫酸镁将该有机层干燥,过滤后,蒸馏除去溶剂。通过硅胶色谱将得到的反应产物纯化,得到化合物(0.28g)。该得到的化合物的1H-NMR分析结果如下所示,确认到其为化合物 G-18。
1H-NMR(CDCl3,ppm):7.95(s,1H)、7.63-7.48(m,10H)、 4.83(q,6H)、4.72(t,4H)、3.96(s,6H)、2.58(s,6H)、 1.50(s,6H)
(合成例2)
以下,对本发明中的合成例2的化合物R-1的合成方法进行说明。在化合物R-1的合成方法中,将4-(4-叔丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯(300mg)、2-甲氧基苯甲酰氯(201mg)与甲苯(10ml) 的混合溶液,在氮气流下于120℃加热6小时。将加热处理后的混合溶液冷却至室温后进行蒸发。然后,用乙醇(20mL)进行清洗,真空干燥后,得到2-(2-甲氧基苯甲酰基)-3-(4-叔丁基苯基)-5-(4- 甲氧基苯基)吡咯(260mg)。
接下来,在氮气流下,将得到的2-(2-甲氧基苯甲酰基)-3-(4- 叔丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯(260mg)、4-(4-叔丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯(180mg)、甲磺酸酐(206mg)与经脱气的甲苯(10mL)的混合溶液于125℃加热7小时。将加热处理后的混合溶液冷却至室温后,向该混合溶液中注入水(20mL),用二氯甲烷30ml对有机层进行萃取。将得到的有机层用水(20mL)清洗2次,蒸发并进行真空干燥。由此,得到吡咯亚甲基体。
接下来,在氮气流下,向得到的吡咯亚甲基体与甲苯(10mL) 的混合溶液中加入二异丙基乙基胺(305mg)及三氟化硼乙醚络合物 (670mg),于室温搅拌3小时。然后,注入水(20mL),用二氯甲烷(30mL)对有机层进行萃取。将得到的有机层用水(20mL)清洗 2次,用硫酸镁进行干燥后,进行蒸发。利用硅胶柱色谱将得到的反应产物纯化,进行真空干燥后,得到紫红色粉末的氟化硼络合物 (0.27g)。
接下来,将得到的氟化硼络合物(0.27g)加入烧瓶中,并加入二氯甲烷(2.5mL)、三甲基甲硅烷基氰化物(0.32mL)和三氟化硼乙醚络合物(0.097mL),搅拌18小时。然后,进一步加入水(2.5mL) 而进行搅拌,对有机层进行分液。用硫酸镁将该有机层干燥,过滤后,蒸馏除去溶剂。通过硅胶色谱将得到的反应产物纯化,得到化合物 (0.19g)。该得到的化合物的1H-NMR分析结果如下所示,确认到其为化合物R-1。
1H-NMR(CDCl3,ppm):1.19(s,18H)、3.42(s,3H)、3.85 (s,6H)、5.72(d,1H)、6.20(t,1H)、6.42-6.97(m,16H),7.89 (d,4H)
以下的实施例及比较例中,针对具备各颜色转换膜、蓝色LED 元件(发光峰值波长:445nm)及导光板的背光单元,在导光板的一面层叠颜色转换膜,并且在颜色转换膜上层叠棱镜片,然后通电,使该蓝色LED元件点亮,使用分光辐射亮度计(CS-1000,KonicaMinolta 公司制),测定初始发光特性。需要说明的是,测定初始发光特性时,不插入颜色转换膜,以来自蓝色LED元件的光的亮度成为800cd/m2的方式设定初始值。然后,于室温连续照射来自蓝色LED元件的光,对亮度降低5%为止的时间进行观测,由此评价光耐久性。
(实施例1)
本发明的实施例1是将上述的实施方式1A涉及的吡咯亚甲基硼络合物用作发光材料(颜色转换材料)时的实施例。该实施例1中,使用丙烯酸树脂作为粘结剂树脂,相对于该丙烯酸树脂100重量份,混合0.25重量份作为发光材料的化合物G-1、400重量份作为溶剂的甲苯。然后,使用行星式搅拌脱泡装置“Mazerustar KK-400”(Kurabo 公司制),将上述混合物以300rpm搅拌及脱泡20分钟,由此,得到颜色转换组合物。
同样地,使用聚酯树脂作为粘结剂树脂,相对于100重量份该聚酯树脂,混合300重量份作为溶剂的甲苯。然后,使用行星式搅拌脱泡装置“Mazerustar KK-400”(Kurabo公司制),将该溶液以300rpm 搅拌及脱泡20分钟,由此,得到粘接剂组合物。
接下来,使用缝模涂布机,将以上述方式得到的颜色转换组合物涂布于作为第一基材层的“Lumirror”U48(东丽公司制,厚度为50μm) 上,于100℃加热、干燥20分钟,形成平均膜厚为16μm的(A)层。
同样地,使用缝模涂布机,将以上述方式得到的粘接剂组合物涂布于作为第二基材层的光扩散膜“Chemical Mat”125PW(Kimoto公司制,厚度为138μm)的PET基材层侧,于100℃加热、干燥20分钟,形成平均膜厚为48μm的(B)层。
接下来,以(A)层的颜色转换层与(B)层的粘接层直接层叠的方式对(A)层及(B)层这两者进行加热层压,由此制作了“第一基材层/颜色转换层/粘接层/第二基材层/光扩散层”这样的层叠构成的颜色转换膜。
使用该颜色转换膜使来自蓝色LED元件的光(蓝色光)进行颜色转换时,若仅截取绿色光的发光区域,则可得到峰值波长为526nm、峰值波长处的发光光谱的半值宽度为27nm的高色彩纯度绿色发光。峰值波长处的发光强度是将后述的比较例1的量子产率设为1.00时的相对值。实施例1的该量子产率为1.07。另外,于室温下连续照射来自蓝色LED元件的光,结果,亮度降低5%的时间为200小时。实施例1的发光材料及评价结果如后述的表2-1所示。
(实施例2~38及比较例1~8)
在本发明的实施例2~38及与本发明相对的比较例1~8中,适当使用后述的表2-1~2-3中记载的化合物(化合物G-2~G-38、 G-101~G-108)作为发光材料,除此以外,与实施例1同样地制作颜色转换膜并进行评价。实施例2~38、比较例1~8的发光材料及评价结果如表2-1~2-3所示。其中,表中的量子产率(相对值)为峰值波长处的量子产率,与实施例1同样地,是将比较例1中的强度设为1.00 时的相对值。
[表2-1]
(表2-1)
Figure GDA0002562834480000881
[表2-2]
(表2-2)
Figure GDA0002562834480000891
[表2-3]
(表2-3)
Figure GDA0002562834480000892
(实施例39)
本发明的实施例39是将上述的实施方式1B涉及的吡咯亚甲基硼络合物用作发光材料(颜色转换材料)时的实施例。该实施例39中,使用丙烯酸树脂作为粘结剂树脂,相对于100重量份该丙烯酸树脂,混合0.08重量份作为发光材料的化合物R-1、400重量份作为溶剂的甲苯。然后,使用行星式搅拌脱泡装置“MazerustarKK-400”(Kurabo 公司制),将上述混合物以300rpm搅拌及脱泡20分钟,由此,得到颜色转换组合物。
同样地,使用聚酯树脂作为粘结剂树脂,相对于100重量份该聚酯树脂,混合300重量份作为溶剂的甲苯。然后,使用行星式搅拌脱泡装置“MazerustarKK-400”(Kurabo公司制),将该溶液以300rpm 搅拌及脱泡20分钟,由此,得到粘接剂组合物。
接下来,使用缝模涂布机,将以上述方式得到的颜色转换组合物涂布于作为第一基材层的“Lumirror”U48(东丽公司制,厚度为50μm) 上,于100℃加热、干燥20分钟,形成平均膜厚为16μm的(A)层。
同样地,使用缝模涂布机,将以上述方式得到的粘接剂组合物涂布于作为第二基材层的光扩散膜“Chemical Mat”125PW(Kimoto公司制,厚度为138μm)的PET基材层侧,于100℃加热、干燥20分钟,形成平均膜厚为48μm的(B)层。
接下来,以(A)层的颜色转换层与(B)层的粘接层直接层叠的方式,对(A)层及(B)层这两者进行加热层压,制作“第一基材层/颜色转换层/粘接层/第二基材层/光扩散层”这样的层叠构成的颜色转换膜。
使用该颜色转换膜使来自绿色LED元件的光(绿色光)进行颜色转换时,若仅截取红色的发光区域,则可得到峰值波长为630nm、峰值波长处的发光光谱的半值宽度为47nm的高色彩纯度红色发光。峰值波长处的量子产率是将后述的比较例9的量子产率设为1.00时的相对值。实施例39的该量子产率为1.11。另外,于室温下连续照射来自蓝色LED元件的光时,亮度降低5%的时间为600小时。实施例39的发光材料及评价结果如后述的表3所示。
(实施例40~43及比较例9~13)
本发明的实施例40~43及与本发明相对的比较例9~13中,适当使用表3中记载的化合物(R-2~R-5、R-101~R-105)作为发光材料,除此以外,与实施例39同样地制作颜色转换膜并进行评价。实施例40~43、比较例9~13的发光材料及评价结果如表3所示。其中,表中的量子产率(相对值)为峰值波长处的量子产率,与实施例39 同样地,是将比较例9的强度设为1.00时的相对值。
[表3]
(表3)
Figure GDA0002562834480000911
(实施例44)
本发明的实施例44中,将堆积有165nm的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec株式会社制,11Ω/□,溅射品)切成38×46mm,并进行蚀刻。用“Semico Clean 56”(商品名,古内化学株式会社制) 对得到的基板进行15分钟超声波清洗,然后用超纯水进行清洗。在即将制作发光元件之前,对该基板进行1小时UV-臭氧处理,并设置于真空蒸镀装置内,进行排气直至该装置内的真空度成为5×10-4Pa以下。
利用电阻加热法,首先,蒸镀5nm的化合物HAT-CN6作为空穴注入层,蒸镀50nm的化合物HT-1作为空穴传输层。接下来,以掺杂浓度成为1重量%的方式,将构成发光层的材料中作为主体材料的化合物H-1、作为掺杂材料的化合物G-3(通式(1)表示的化合物) 蒸镀为20nm的厚度。进一步使用化合物ET-1作为电子传输层,使用化合物2E-1作为供体材料,以化合物ET-1与化合物2E-1的蒸镀速度比成为1:1的方式层叠为35nm的厚度。接下来,蒸镀0.5nm的作为电子注入层的化合物2E-1,然后,共蒸镀1000nm的镁及银作为阴极,制作5×5mm见方的发光元件。
作为该发光元件的1000cd/m2时的特性,发光峰值波长为519nm,半值宽度为27nm,外部量子效率为5.0%。另外,将初始亮度设定为 4000cd/m2,使该发光元件进行恒电流驱动时,亮度降低20%的时间为500小时。实施例44的材料及评价结果如后述的表4所示。需要说明的是,化合物HAT-CN6、HT-1、H-1、ET-1、2E-1为以下所示的化合物。
[化学式39]
Figure GDA0002562834480000921
(比较例14、15)
与本发明相对的比较例14、15中,使用表4中记载的化合物(化合物G-106、G-108)作为掺杂材料,除此以外,与实施例44同样地制作发光元件并进行评价。比较例14、15的材料及评价结果如表4 所示。
(实施例45)
本发明的实施例45中,将堆积有165nm的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec株式会社制,11Ω/□,溅射品)切成38×46mm,并进行蚀刻。用“Semico Clean 56”(商品名,古内化学株式会社制),对得到的基板进行15分钟超声波清洗,然后用超纯水进行清洗。在即将制作发光元件之前,对该基板进行1小时UV-臭氧处理,并设置于真空蒸镀装置内,进行排气直至该装置内的真空度成为5×10-4Pa以下。
利用电阻加热法,首先,蒸镀5nm的化合物HAT-CN6作为空穴注入层,蒸镀50nm的化合物HT-1作为空穴传输层。接下来,以掺杂浓度成为1重量%的方式,将构成发光层的材料中作为主体材料的化合物H-2、作为掺杂材料的化合物R-1(通式(1)表示的化合物) 蒸镀为20nm的厚度。进一步使用化合物ET-1作为电子传输层,使用化合物2E-1作为供体材料,以化合物ET-1与化合物2E-1的蒸镀速度比成为1:1的方式层叠为35nm的厚度。接下来,蒸镀0.5nm的作为电子注入层的化合物2E-1,然后,共蒸镀1000nm的镁及银作为阴极,制作5×5mm见方的发光元件。
作为该发光元件的1000cd/m2时的特性,发光峰值波长为625nm,半值宽度为46nm,外部量子效率为5.1%。另外,将初始亮度设定为 1000cd/m2,使该发光元件进行恒电流驱动时,亮度降低20%的时间为5200小时。实施例45的材料及评价结果如表4所示。需要说明的是,化合物H-2为如下所示的化合物。
[化学式40]
Figure GDA0002562834480000941
(比较例16)
与本发明相对的比较例16中,使用表4中记载的化合物(化合物R-106)作为掺杂材料,除此以外,与实施例45同样地制作发光元件并进行评价。比较例16的材料及评价结果如表4所示。
[表4]
Figure GDA0002562834480000951
产业上的可利用性
如上所述,本发明涉及的吡咯亚甲基硼络合物、颜色转换组合物、颜色转换膜、光源单元、显示器、照明装置及发光元件适合于同时实现颜色再现性的提高和高耐久性。
附图标记说明
1A、1B、1C、1D 颜色转换膜
10 基材层
11 颜色转换层
12 阻隔膜

Claims (10)

1.吡咯亚甲基硼络合物,其特征在于,为下述的通式(1)表示的化合物,
所述吡咯亚甲基硼络合物满足下述的条件(A),
所述通式(1)表示的化合物通过使用激发光而呈现出在500nm以上且580nm以下的区域观测到峰值波长的发光,
条件(A):通式(1)中,R1~R6均为不包含氟原子的基团,R1、R3、R4及R6中的至少一者为取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的环烷基,R2及R5为不包含2个环以上稠合而成的杂芳基的基团,并且R2及R5为吸电子基团,为取代或未取代的酰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的磺酰基、或者氰基,
[化学式1]
Figure FDA0003196612050000011
通式(1)中,X为C-R7或N;R1、R3、R4、R6~R9各自可以相同也可以不同,从由氢原子、烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、羟基、硫醇基、烷氧基、烷基硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、酰基、酯基、酰胺基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基、硅氧烷基、硼烷基、磺基、磺酰基、氧化膦基、及与相邻取代基之间形成的稠环及脂肪族环组成的候选组中选择,其中,R8及R9为氰基,
其中,所述通式(1)表示的化合物为下述的通式(2)表示的化合物,
[化学式5]
Figure FDA0003196612050000021
通式(2)中,R1~R6、R8及R9与所述通式(1)中的基团同样;R12为取代或未取代的芳基;L为取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的亚杂芳基;n为1~5的整数。
2.颜色转换组合物,其特征在于,将入射光转换为波长比所述入射光的波长更长的光,
所述颜色转换组合物包含:
权利要求1所述的吡咯亚甲基硼络合物;和
粘结剂树脂。
3.颜色转换膜,其特征在于,包含由权利要求2所述的颜色转换组合物或其固化物形成的层。
4.光源单元,其特征在于,具备:
光源;和
权利要求3所述的颜色转换膜。
5.显示器,其特征在于,具备权利要求3所述的颜色转换膜。
6.照明装置,其特征在于,具备权利要求3所述的颜色转换膜。
7.发光元件,其特征在于,为在阳极与阴极之间存在有机层、且通过电能而发光的发光元件,
所述有机层中含有权利要求1所述的吡咯亚甲基硼络合物。
8.如权利要求7所述的发光元件,其特征在于,
所述有机层具有发光层,
所述发光层中含有权利要求1所述的吡咯亚甲基硼络合物。
9.如权利要求8所述的发光元件,其特征在于,
所述发光层具有主体材料和掺杂材料,
所述掺杂材料为权利要求1所述的吡咯亚甲基硼络合物。
10.如权利要求9所述的发光元件,其特征在于,所述主体材料为蒽衍生物或并四苯衍生物。
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