JP2007022945A - Light-emitting substance and light-emitting composition - Google Patents

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俊巳 福井
Hiroyuki Matagi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zinc-containing light-emitting body of a nano-meter size and a light-emitting composition exhibiting excellent transparency. <P>SOLUTION: The light-emitting substance comprises a zinc ion as a luminescence center where the zinc ion is adjacent to a different kind of metal element via oxygen. The light-emitting composition comprises the light-emitting body dispersed in a liquid phase or a solid phase. Preferably, the diameter of the dispersed light-emitting body is 1-50 nm. Preferably, the molar ratio M/Zn of the metal element M adjacent to zinc to zinc is 1-4. Preferably, the metal element is one or more elements selected from among group IVa, Va, VIa and IIIb elements. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、外部より入射するエネルギーによって発光する亜鉛を含む発光体及びそれら発光体を含有する発光組成物に関する。さらには、ディスプレイやLEDなどの光学機能応用分野に用いられる発光体及びそれら発光体を含有する発光組成物に関する。   The present invention relates to a luminous body containing zinc that emits light by energy incident from the outside, and a luminous composition containing the luminous body. Furthermore, it is related with the light-emitting body used for optical function application fields, such as a display and LED, and the luminescent composition containing these light-emitting bodies.

発光体(蛍光体)として、希土類元素や遷移金属を無機母材中に添加した材料が古くから知られており(非特許文献1)、CRT、PDP等の各種ディスプレイ、蛍光灯に使用されている。一方、埋蔵量も多く安価な元素である亜鉛を含む化合物も多く研究されており、硫化亜鉛が発光体として古くから知られている(非特許文献1、特許文献1)。また、亜鉛含有有機錯体の発光を利用した有機EL素子の研究が報告され、特にナノサイズ化する事(特許文献2、3)による高効率化が可能である事が報告されている。   As a luminous body (phosphor), a material in which a rare earth element or a transition metal is added to an inorganic base material has been known for a long time (Non-Patent Document 1), and is used in various displays such as CRT and PDP and fluorescent lamps. Yes. On the other hand, many compounds containing zinc, which is an inexpensive element with a large reserve, have been studied, and zinc sulfide has long been known as a light emitter (Non-Patent Document 1, Patent Document 1). In addition, research on organic EL devices using light emission of zinc-containing organic complexes has been reported, and it has been reported that high efficiency can be achieved by making them particularly nano-sized (Patent Documents 2 and 3).

一方、酸化亜鉛は硫化亜鉛にくらべ安定であり、理論的には励起子による紫外線発光 特性も備える。しかし、酸化亜鉛の微粒子は酸素欠損に起因する欠陥による発光を利用しているため安定した発光特性を得る事が難しい。このような問題を解決するため、結晶中の窒素濃度を1016cm-31020cm-3、粒子径を50nm200nmとする事で375nm付近の室温発光が安定して得られる事が開示されている(特許文献4)。 Zinc oxide, on the other hand, is more stable than zinc sulfide, and theoretically has excitonic ultraviolet emission characteristics. However, it is difficult to obtain stable light emission characteristics because the zinc oxide fine particles utilize light emission due to defects caused by oxygen deficiency. In order to solve such a problem, it has been disclosed that light emission at room temperature around 375 nm can be stably obtained by setting the nitrogen concentration in the crystal to 10 16 cm −3 10 20 cm −3 and the particle diameter to 50 nm to 200 nm. (Patent Document 4).

また、最近酸化亜鉛のpn結合を利用した青色発光ダイオード、酸化亜鉛ナノ粒子を用いた各種発光材料が報告されている。
特開平52−30450号公報 特開2005−82684号公報 特開2005−68326号公報 特開2005-60145号公報 蛍光体同学会編、蛍光体ハンドブック、オーム社
Recently, blue light emitting diodes using pn bonds of zinc oxide and various light emitting materials using zinc oxide nanoparticles have been reported.
Japanese Patent Laid-Open No. 52-30450 JP 2005-82684 A JP 2005-68326 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-60145 Fluorescent Material Society, Fluorescent Handbook, Ohmsha

以上のように、希土類元素、遷移金属、亜鉛等を含んだ各種発光材料が知られているが、そのほとんどが無機材料であり、近年の機能性光学材料のプラスチック化へ十分対応できるのもではない。つまり、硫化亜鉛のような従来タイプの発光材料を母材の透明性等の光学特性を損なわずに有機材料中へ添加する事が難しい。   As described above, various light-emitting materials containing rare earth elements, transition metals, zinc, and the like are known, but most of them are inorganic materials, which can sufficiently cope with the recent plasticization of functional optical materials. Absent. That is, it is difficult to add a conventional light emitting material such as zinc sulfide into an organic material without impairing optical properties such as transparency of the base material.

一方、酸化亜鉛を発光材料として使用するためには、酸素欠損に起因する欠陥による発光を利用しているため安定した発光特性を得る事が難しい。一方、特許文献4記載の窒素ドープは、真空プロセスが必須であり安価な製造が難しいと共に、先に記載した硫化亜鉛と同様に塗布成膜など簡単な手法での発光材料の形成や母材の透明性等の光学特性を損なわずに有機材料中へ添加する事が難しい。   On the other hand, in order to use zinc oxide as a light emitting material, it is difficult to obtain stable light emission characteristics because light emission due to defects caused by oxygen deficiency is used. On the other hand, the nitrogen doping described in Patent Document 4 requires a vacuum process and is difficult to manufacture at a low cost. Similarly to the zinc sulfide described above, it is possible to form a light emitting material or to form a base material by a simple method such as coating film formation. It is difficult to add to an organic material without impairing optical properties such as transparency.

また、酸化亜鉛の発光波長は375nm付近に限られており、蛍光材料としての応用が制限されるものである。 本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、亜鉛のような安価な元素を用い、簡便な手法で形成可能な発光体及び発光組成物を提供することにある。   In addition, the emission wavelength of zinc oxide is limited to around 375 nm, and its application as a fluorescent material is limited. This invention is made | formed in view of the above situations, and it is providing the light-emitting body and luminescent composition which can be formed with a simple method using cheap elements, such as zinc.

本願発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、亜鉛イオンを発光中心とし、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなる発光体が、紫外発光のみでなく青色発光体として有効である事を見出し、さらには、本発光体が液相中又は固相中に高濃度でドープでき亜鉛イオンとCH基やOH基との間のエネルギー移動による消光を抑制できることを見出した。   The inventors of the present application have made extensive studies in order to achieve the above object. As a result, it has been found that an illuminant having zinc ions as an emission center and zinc ions adjacent to a dissimilar metal element through oxygen is effective as a blue illuminant as well as ultraviolet light emission. It has been found that the body can be doped at a high concentration in the liquid phase or in the solid phase and quenching due to energy transfer between zinc ions and CH groups or OH groups can be suppressed.

また、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなる発光体の直径を制御することにより、分散媒の光学的透明性を確保できることも見出し、本発明を完成するに至った。   In addition, the inventors discovered that the optical transparency of the dispersion medium can be ensured by controlling the diameter of the luminescent material in which zinc ions are adjacent to the dissimilar metal element via oxygen, and the present invention has been completed.

請求項1に記載の発光体は、上記の課題を解決するために、亜鉛イオンを発光中心とし、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなる事を特徴とする発光体である。   In order to solve the above-described problem, the light emitter according to claim 1 is a light emitter characterized in that zinc ions are used as a light emission center and the zinc ions are adjacent to a dissimilar metal element through oxygen. .

請求項2記載の発光体は、亜鉛と隣接する金属元素Mと、前記亜鉛とのモル比率M/Znが、1から4である事を特徴とする発光体である。   The luminous body according to claim 2 is a luminous body characterized in that a molar ratio M / Zn between the metallic element M adjacent to zinc and the zinc is 1 to 4.

請求項3記載の発光体は、亜鉛と隣接する金属元素がIVa族、Va族、VIa族、IIIb族元素より選ばれた1種もしくは2種以上の元素である事を特徴とする発光体である。   The phosphor according to claim 3 is characterized in that the metal element adjacent to zinc is one or more elements selected from group IVa, Va, VIa, and IIIb. is there.

本発明の発光体において亜鉛イオンは、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接し、模式的に図1及び2のように示される(配位金属の配位数により異なる)。同図に示すように、発光体は、酸素を介して異種元素(2)が配位してなる亜鉛イオン(1)から形成されて、最外部に有機的な特性を有する官能基Rを有する。   In the phosphor of the present invention, the zinc ion is adjacent to the dissimilar metal element through oxygen and is schematically shown in FIGS. 1 and 2 (depending on the coordination number of the coordination metal). As shown in the figure, the phosphor is formed of zinc ions (1) formed by coordination of a different element (2) via oxygen, and has a functional group R having organic characteristics on the outermost part. .

ここで、重要なことは、酸素を介した隣接位置への亜鉛イオンの存在比を可能な限り低減することである。従って、酸素および他の金属種からなる配位子の数や種は固定されたものではなく、化学量論的に見て厳密に図1及び2のような分子構造に限られるものではない。効果的にその効果を発現するためには、亜鉛と隣接する金属元素Mのモル比率M/Znが、1から4である事が好ましい。1より小さい場合、消光抑制の十分な効果が発現しない。目的の効果を発現するための亜鉛イオンの周りへの異種元素の配置は4モル倍で充分であり、それより多くても効果の向上は期待できない。   Here, what is important is to reduce the abundance ratio of zinc ions to adjacent positions via oxygen as much as possible. Therefore, the number and species of ligands composed of oxygen and other metal species are not fixed, and are not strictly limited to the molecular structure as shown in FIGS. 1 and 2 in terms of stoichiometry. In order to exhibit the effect effectively, the molar ratio M / Zn of the metal element M adjacent to zinc is preferably 1 to 4. When it is smaller than 1, sufficient effect of quenching suppression is not exhibited. The disposition of the different elements around the zinc ions for expressing the desired effect is sufficient by 4 mole times, and even if the number is more than that, improvement of the effect cannot be expected.

酸素を介して隣接する異種元素は、特に限定されないが、好ましくは、IVa族、Va族、VIa族、IIIb族元素より選ばれた1種もしくは2種以上の元素である。より好ましくは、Al、Ga、In、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、Wである。   Although the heterogeneous element adjacent through oxygen is not particularly limited, it is preferably one or two or more elements selected from group IVa, Va, VIa, and IIIb. More preferable are Al, Ga, In, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, and W.

上記の構成によれば、その詳細なメカニズムは明確でないが、紫外から可視光にかけての発光が可能になる。さらには、亜鉛原子の間に存在する異種元素の効果により、近接相互作用および/またはクラスタ形成に伴う消光を抑制する。   According to said structure, although the detailed mechanism is not clear, light emission from ultraviolet to visible light is attained. Furthermore, quenching due to proximity interaction and / or cluster formation is suppressed by the effect of different elements existing between zinc atoms.

請求項4記載の発光組成物は、上記発光体が液相中又は固相中に分散されてなる発光組成物である。   The luminescent composition according to claim 4 is a luminescent composition in which the phosphor is dispersed in a liquid phase or a solid phase.

請求項5記載の発光組成物は、分散される発光体の直径が150nmである事を特徴とする発光組成物である。   The luminescent composition according to claim 5 is a luminescent composition characterized in that the diameter of the luminescent material to be dispersed is 150 nm.

請求項6記載の発光組成物は、発光体の分散媒が有機物叉は有機無機ハイブリッドである事を特徴とする発光組成物である。   The luminescent composition according to claim 6 is characterized in that the dispersion medium of the luminescent material is an organic substance or an organic-inorganic hybrid.

本発明に係る発光組成物は、光学材料等に用いられる場合には、光学的に透明性(透過性)を有していることが望ましい。有機重合体の透過率は透過性を有している範囲であれば特に限定されないが、透過率として30100%であることが好ましく、80100%であることがさらに好ましい。 また、本発明の発光体は、その平均直径が150nmであり、酸素を介した隣接位置に亜鉛原子の存在を可能な限り低減することが可能であれば、会合構造をとることも可能である。ここで、図1及び2中のRは、アルキル基、アセチル基などのアルキルカルボニル基、水素などである。   When the luminescent composition according to the present invention is used for an optical material or the like, it is desirable to have optical transparency (transmittance). The transmittance of the organic polymer is not particularly limited as long as it has a permeability. However, the transmittance is preferably 30100%, and more preferably 80100%. In addition, the phosphor of the present invention has an average diameter of 150 nm, and can have an association structure as long as the presence of zinc atoms can be reduced as much as possible at an adjacent position via oxygen. . Here, R in FIGS. 1 and 2 is an alkylcarbonyl group such as an alkyl group or an acetyl group, hydrogen or the like.

本発明の発光体は、以上のように、亜鉛イオンを発光中心とし、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなるものであり、本発光体を液相中又は固相中に分散させることにより発光組成物を形成する事ができる。結果として、消光の抑制と光学的透明性の確保が満たされた発光組成物を提供できる。   As described above, the luminous body of the present invention has zinc ions as the emission center, and the zinc ions are adjacent to the dissimilar metal element through oxygen, and the luminous body is in a liquid phase or a solid phase. A luminescent composition can be formed by dispersing. As a result, it is possible to provide a light emitting composition satisfying suppression of quenching and ensuring optical transparency.

本発明の発光体は、例えば、入射する光等のエネルギーによって励起されて発光する光学機能応用分野に好適に用いられる、亜鉛イオンを発光中心とし、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなる発光体である。また、発光組成物は本発光体が液相中又は固相中に分散されてなる発光組成物である。   The illuminant of the present invention is preferably used in, for example, an optical function application field that emits light by being excited by energy such as incident light. This is a light emitter. The luminescent composition is a luminescent composition in which the phosphor is dispersed in a liquid phase or a solid phase.

本発明の発光体は、亜鉛イオンを発光中心とし、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなる。亜鉛に他の金属種が酸素を介して配位してなる発光体の形成手法は、特に限定されるものではないが、例えば、亜鉛金属塩と金属アルコキシドとの反応により形成される。   The phosphor of the present invention has zinc ions as the emission center, and the zinc ions are adjacent to the dissimilar metal element through oxygen. A method for forming a light emitter in which other metal species are coordinated to zinc via oxygen is not particularly limited. For example, it is formed by a reaction between a zinc metal salt and a metal alkoxide.

酸素を介して亜鉛金属に配位する他の金属種は、酸素を介して希土類金属に配位可能な元素であり、目的とする特性に悪影響を与えなければ特に限定されないが、好ましくは、3B族、4A族、5A族、6A族金属が用いられる。より好ましくは、アルミニウム、ガリウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタルが用いられる。   Other metal species that coordinate to zinc metal via oxygen are elements that can be coordinated to rare earth metal via oxygen, and are not particularly limited as long as they do not adversely affect the intended properties. Group 4, 4A, 5A, and 6A metals are used. More preferably, aluminum, gallium, titanium, zirconium, niobium, or tantalum is used.

発光体の形成方法は、目的とする希亜鉛への酸素を介した金属の配位が形成可能であれば特に限定されるものではない。例えば、亜鉛金属原料と配位可能な金属原料を混合した後、加熱処理、粉砕する方法(出発原料としては、金属塩、水酸化物、酸化物などが用いられる)、亜鉛金属塩と配位可能な金属塩を溶剤に溶かした後、加水分解により沈殿析出させる方法、有機溶剤中で亜鉛金属塩と配位可能な金属のアルコキシドを反応させる方法などがある。   The method for forming the light emitter is not particularly limited as long as the metal coordination via oxygen to the target dilute zinc can be formed. For example, after mixing a zinc metal raw material and a coordinating metal raw material, a heat treatment and pulverization method (starting raw materials include metal salts, hydroxides, oxides, etc.), zinc metal salt and coordination There are a method in which a possible metal salt is dissolved in a solvent, followed by precipitation by hydrolysis, a method in which a zinc metal salt and a metal alkoxide capable of coordination are reacted in an organic solvent.

ナノメートルサイズの発光体を得るためには、有機溶剤中で亜鉛金属塩と配位可能な金属のアルコキシドを反応させる方法が、好ましく用いられる。使用される溶剤は特に限定されるものではなく、配位構造を形成した最終生成物を有機重合体に分散できるものであれば何を用いてもよい。このような溶剤としては、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、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノールなどの1級アルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコール−α-モノメチルエーテル、プロピレングリコール−α-モノエチルエーテルなどのグリコールエーテル;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピルなどのエステル;アセトニトリル、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの炭化水素化合物;などが用いられる。   In order to obtain a nanometer-sized light emitter, a method of reacting a metal alkoxide capable of coordination with a zinc metal salt in an organic solvent is preferably used. The solvent to be used is not particularly limited, and any solvent may be used as long as the final product having a coordination structure can be dispersed in the organic polymer. Examples of such solvents include primary alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, and t-butanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. ; Glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, propylene glycol-α-monomethyl ether, propylene glycol-α-monoethyl ether; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; tetrahydrofuran, dioxane and the like Cyclic ethers of; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate; aromatic compounds such as acetonitrile, benzene, toluene, xylene Pentane, hexane, heptane, hydrocarbon compounds such as cyclohexane; and the like are used.

発光体を形成するために、溶剤の還流温度まで加熱する方法を用いることが可能であり、この方法は、多くの場合反応速度を促進することができるので有効な手段となる。得られた配位形成物に水を添加し、加水分解することで発光体のサイズを制御することも可能である。   In order to form the phosphor, it is possible to use a method of heating to the reflux temperature of the solvent, and this method is effective because it can accelerate the reaction rate in many cases. It is also possible to control the size of the luminescent material by adding water to the obtained coordination product and hydrolyzing it.

亜鉛金属の出発原料として、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、塩化物などの鉱酸塩や蟻酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩などの有機酸塩、アルコキシド等が用いられる。アニオン不純物の低減などを考えると、蟻酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩などの有機酸塩やアルコキシドの使用が好ましい。より好ましくは、酢酸亜鉛が用いられる。 酢酸亜鉛は、通常結晶水を含んでおり、配位させる金属の種類によってはそのまま使用することも可能であるが、反応前に脱水処理を行った方が好ましい。   As starting materials for zinc metal, mineral acid salts such as nitrates, sulfates, carbonates and chlorides, organic acid salts such as formates, acetates and oxalates, alkoxides and the like are used. Considering the reduction of anionic impurities, it is preferable to use organic acid salts such as formate, acetate and oxalate and alkoxides. More preferably, zinc acetate is used. Zinc acetate usually contains crystal water and can be used as it is depending on the type of metal to be coordinated, but it is preferable to perform a dehydration treatment before the reaction.

図1に示された分散相の官能基Rは、複合化する有機重合体の種類により選定され特に限定されない。有機重合体との相溶性を向上するため、有機重合体又は有機重合体を形成可能なモノマー成分との重合性の付与を目的として選択することが可能である。例えば、Rとして、水素、アルキル基、反応性を有するビニル基、アリル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基、シアノ基又はこれらの官能基を含有するアルキル基、アルキルシリル基、アルキルカルボニル基などがある。   The functional group R of the dispersed phase shown in FIG. 1 is not particularly limited and is selected depending on the type of organic polymer to be combined. In order to improve the compatibility with the organic polymer, it can be selected for the purpose of imparting polymerizability with the organic polymer or a monomer component capable of forming the organic polymer. For example, as R, hydrogen, an alkyl group, a reactive vinyl group, an allyl group, a diazo group, a nitro group, a cinnamoyl group, an acryloyl group, an imide group, an epoxy group, a cyano group, or an alkyl group containing these functional groups , Alkylsilyl groups, alkylcarbonyl groups, and the like.

また、分散する媒質と均質な複合化が可能であれば、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、セルロース類などのカルボキシレート基、水酸基、アミノ基、アミド基などの活性水素を含む官能基を有する重合体も使用可能である。   In addition, if it can be homogeneously combined with the dispersion medium, it contains active hydrogen such as carboxylate groups, hydroxyl groups, amino groups, amide groups such as poly (meth) acrylic acid, polyethylene glycol, polyethylene oxide, and celluloses. A polymer having a functional group can also be used.

発光体への官能基Rの導入方法としては、(1)発光体を形成した後の反応で導入する方法、又は(2)予め酸素を介して亜鉛金属に配位可能な出発原料としてのアルコキシドにR基を導入した後に亜鉛金属塩と反応させる方法がある。   Examples of the method for introducing the functional group R into the luminescent material include (1) a method of introducing the luminescent material by a reaction after forming the luminescent material, or (2) an alkoxide as a starting material that can be coordinated to zinc metal in advance through oxygen. There is a method of reacting with a zinc metal salt after introducing an R group into.

発光体と反応させる化合物は、上記目的の構造を形成可能であれば特に限定されないが、(1)の手法としては末端にカルボキシレート基、水酸基、アミノ基、アミド基などの活性水素を有する化合物、(2)の手法としてはアルキル基、反応性を有するビニル基、アリル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基、シアノ基又はこれらの官能基を含有するアルキル基を含むアルコキシシラン(RSiOR:Rはアルキル基、反応性を有するビニル基、アリル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基、シアノ基又はこれらの官能基を含有するアルキル基、R、Rはアルキル基、反応性を有するビニル基、アリル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基、シアノ基又はこれらの官能基を含有するアルキル基、アルコキシル基、Rは、アルキル基)、アルコキシゲルマン(RGeOR:Rはアルキル基、反応性を有するビニル基、アリル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基、シアノ基又はこれらの官能基を含有するアルキル基、R、Rはアルキル基、反応性を有するビニル基、アリル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基、シアノ基又はこれらの官能基を含有するアルキル基、アルコキシル基、Rは、アルキル基)などの縮重合により発光体と反応可能な化合物が好ましく用いられる。 The compound to be reacted with the luminescent material is not particularly limited as long as it can form the above-mentioned target structure, but as the method of (1), a compound having an active hydrogen such as a carboxylate group, a hydroxyl group, an amino group or an amide group at the terminal The method (2) includes alkyl groups, reactive vinyl groups, allyl groups, diazo groups, nitro groups, cinnamoyl groups, acryloyl groups, imide groups, epoxy groups, cyano groups, or alkyls containing these functional groups. Group-containing alkoxysilane (R 1 R 2 R 3 SiOR 4 : R 1 is alkyl group, reactive vinyl group, allyl group, diazo group, nitro group, cinnamoyl group, acryloyl group, imide group, epoxy group, cyano group group or an alkyl group containing these functional groups, R 2, R 3 is an alkyl group, a vinyl group having reactivity, allyl group, diazo group, two B group, a cinnamoyl group, an acryloyl group, an imido group, an epoxy group, an alkyl group containing a cyano group or the functional group, an alkoxyl group, R 4 is an alkyl group), alkoxy germanium (R 1 R 2 R 3 GeOR 4 R 1 is an alkyl group, a reactive vinyl group, an allyl group, a diazo group, a nitro group, a cinnamoyl group, an acryloyl group, an imide group, an epoxy group, a cyano group, or an alkyl group containing these functional groups, R 2 , R 3 is an alkyl group, a reactive vinyl group, an allyl group, a diazo group, a nitro group, a cinnamoyl group, an acryloyl group, an imide group, an epoxy group, a cyano group, or an alkyl group containing these functional groups, an alkoxyl group R 4 is preferably a compound capable of reacting with the luminescent material by condensation polymerization such as an alkyl group.

発光体の媒質中への分散による発光組成物は、例えば、上記の金属アルコキシドと希土類金属塩/及び第4周期遷移金属塩との反応で形成された発光体と分散層と混合・分散することにより調整できる。 発光体が分散される媒質は、その目的により選定されるものであり、液相又は固相、無機叉は有機相などとうに限定されるものではない。   The luminescent composition by dispersing the luminescent material in the medium is, for example, mixed and dispersed with the luminescent material formed by the reaction of the metal alkoxide and the rare earth metal salt / and the fourth period transition metal salt and the dispersion layer. Can be adjusted. The medium in which the illuminant is dispersed is selected according to the purpose, and is not limited to a liquid phase or a solid phase, an inorganic phase, an organic phase, or the like.

以下、有機相を媒質とした場合について述べる。他の金属種が配位されてなる亜鉛金属を凝集させることなく分散できるものであれば特に限定されるものではないが、好ましくは、光学機能の発現が利用される波長帯域において実質的に透明性を有するものが用いられる。ここで、光学機能の発現が利用される波長帯域とは、紫色赤色の可視帯に限られるものではなく、波長約400nmの紫色よりも波長が短い紫外線やX線、および波長約750nmの赤色よりも波長が長い赤外線の帯域であってもよい。 このような有機重合体としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリベンジルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ4メチルペンテン1、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンアクリロニトリル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、スチレン無水マレイン酸共重合体、ポリオレフィン、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリシラン、ポリアミド、環状オレフィン樹脂などが例示できるが、これらに限定されるものではない。また、これらの有機重合体は、単独で用いてもよく2種以上組み合わせて用いることもできる。また、これらの有機重合体を溶媒に溶解し、あるいは加熱などによって溶融したものを目的とする発光組成物の形態に加工できるが、有機重合体の前駆体となるモノマー、オリゴマー、モノマーやオリゴマーと有機重合体との混合体を出発原料として目的とする発光組成物の形態に加工する過程で重合化することもできる。 さらには、これらの有機重合体は、その主鎖や側鎖に、光や熱によって付加、架橋、重合などの反応を促す官能基を有していてもよい。このような官能基としては、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、ジアゾ基、ニトロ基、シンナモイル基、アクリロイル基、イミド基、エポキシ基などが例示できる。 有機重合体は、可塑剤、酸化防止剤などの安定剤、界面活性剤、溶解促進剤、重合禁止剤、染料や顔料などの着色剤などの添加物や触媒を含んでいても良い。さらに、有機重合体は、塗布性などの成型加工性を高めるために、溶媒(水、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類などの有機溶媒)を含んでいてもよい。   Hereinafter, the case where an organic phase is used as a medium will be described. There is no particular limitation as long as it can disperse the zinc metal coordinated with other metal species without agglomeration, but it is preferably substantially transparent in the wavelength band in which the expression of the optical function is utilized. What has the property is used. Here, the wavelength band in which the manifestation of the optical function is used is not limited to the purple-red visible band, but is shorter than ultraviolet light or X-rays having a wavelength shorter than that of purple having a wavelength of about 400 nm, and red having a wavelength of about 750 nm. Alternatively, an infrared band having a long wavelength may be used. Examples of such an organic polymer include polymethyl methacrylate, polycyclohexyl methacrylate, polybenzyl methacrylate, polyphenyl methacrylate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polystyrene, polytetrafluoroethylene, poly-4-methylpentene 1, polyvinyl alcohol, polyethylene, Examples include polyacrylonitrile, styrene acrylonitrile copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, styrene maleic anhydride copolymer, polyolefin, polyimide, epoxy resin, polysiloxane, polysilsesquioxane, polysilane, polyamide, and cyclic olefin resin. However, it is not limited to these. Moreover, these organic polymers may be used independently and can also be used in combination of 2 or more type. In addition, these organic polymers dissolved in a solvent or melted by heating or the like can be processed into a desired light-emitting composition, but monomers, oligomers, monomers and oligomers that are precursors of organic polymers Polymerization can also be performed in the process of processing the mixture with the organic polymer into the form of the desired light emitting composition using the starting material as a starting material. Furthermore, these organic polymers may have a functional group that promotes a reaction such as addition, crosslinking, or polymerization by light or heat in the main chain or side chain. Examples of such a functional group include a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, a diazo group, a nitro group, a cinnamoyl group, an acryloyl group, an imide group, and an epoxy group. The organic polymer may contain additives such as stabilizers such as plasticizers and antioxidants, surfactants, dissolution accelerators, polymerization inhibitors, and colorants such as dyes and pigments, and catalysts. Furthermore, in order to improve molding processability such as coating properties, organic polymers are made of organic solvents such as solvents (water, alcohols, glycols, cellosolves, ketones, esters, ethers, amides, hydrocarbons). Solvent).

以下に、実施例によっ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。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

〔実施例1〜8〕
1-メトキシ-2-プロパノールに110℃で1時間脱水処理した酢酸亜鉛と金属アルコキシド(ZnOと金属アルコキシド中の酸化物換算量の合計濃度5重量%)とを加え加熱処理する事で透明な溶液を得た。得られた反応物の粒径を動的散乱法で測定した。配位金属の種類、配位金属の比率、反応条件、粒径を表1にまとめる。
[Examples 1 to 8]
Transparent solution by adding zinc acetate dehydrated at 110 ° C for 1 hour to 1-methoxy-2-propanol and metal alkoxide (ZnO and a total concentration of 5% by weight of oxide equivalent in metal alkoxide) and heat-treating it. Got. The particle size of the obtained reaction product was measured by a dynamic scattering method. Table 1 summarizes the types of coordination metals, the ratio of coordination metals, reaction conditions, and particle sizes.

〔実施例9〕
2-ブタノールに110℃で1時間脱水処理した酢酸亜鉛と金属アルコキシド(ZnOと金属アルコキシド中の酸化物換算量の合計濃度5重量%)とを加え80℃で24時間加熱処理した後、1-メトキシ-2-プロパノールを添加した。減圧下で2-ブタノールを留去後、さらに80℃で1時間加熱処理する事で透明な溶液を得た。
Example 9
Zinc acetate dehydrated at 110 ° C. for 1 hour and metal alkoxide (ZnO and a total concentration of 5% by weight of oxide equivalents in the metal alkoxide) were added to 2-butanol and heat-treated at 80 ° C. for 24 hours. Methoxy-2-propanol was added. After 2-butanol was distilled off under reduced pressure, a transparent solution was obtained by further heat treatment at 80 ° C. for 1 hour.

得られた発光体溶液にキセノンランプを用いフィルターにより取り出した280及び380nmの励起光により紫外及び青色発光を確認した。実施例2(図3、4)と実施例9(図5、6)の蛍光スペクトルを代表例として示す。   The obtained phosphor solution was confirmed to emit ultraviolet and blue light by excitation light of 280 and 380 nm taken out by a filter using a xenon lamp. The fluorescence spectra of Example 2 (FIGS. 3 and 4) and Example 9 (FIGS. 5 and 6) are shown as representative examples.

〔実施例10〕
実施例9で作成したZnAl含有発光体に、Alの2倍モルのメタクリル酸を添加し、室温で2時間撹拌後、溶剤を40℃以下の温度で減圧除去し、無色透明のシロップ状の残査を得た。無色透明残留物にメタクリル酸メチル加え再度透明溶液とした後、ペンタエリスチトールテトラアクリレートとイルガキュア149を加え(メタクリル酸メチル/ペンタエリスチトールテトラアクリレート:重量比で90/10、イルガキュア149はアクリルモノマーに対し1.5%)、直径5mmのガラス容器中で高圧水銀ランプを照射する事で5重量%Zn含有透明有機無機複合体固形物を得た。このようにして得られたEu含有有機無機複合体に波長280及び380nmの励起光を照射する事で青色発光を観測した。
Example 10
To the ZnAl-containing phosphor prepared in Example 9, methacrylic acid twice as much as Al was added and stirred at room temperature for 2 hours, and then the solvent was removed under reduced pressure at a temperature of 40 ° C. or lower to leave a colorless and transparent syrup-like residue. I got a review. After adding methyl methacrylate to the colorless transparent residue to make a transparent solution again, pentaerythritol tetraacrylate and Irgacure 149 are added (methyl methacrylate / pentaerythritol tetraacrylate: 90/10 by weight, Irgacure 149 is acrylic. A transparent organic-inorganic composite solid containing 5 wt% Zn was obtained by irradiating a high-pressure mercury lamp in a glass container having a diameter of 5 mm and a diameter of 5 mm. Blue light emission was observed by irradiating excitation light having wavelengths of 280 and 380 nm to the Eu-containing organic-inorganic composite thus obtained.

〔比較例〕
各種亜鉛金属塩や酸化物の有機溶剤への溶解性、有機重合体への分散性を検証したが透明溶液や透明分散体を得ることは出来なかった。
[Comparative example]
Although the solubility of various zinc metal salts and oxides in an organic solvent and the dispersibility in an organic polymer were verified, a transparent solution or a transparent dispersion could not be obtained.

本発明は、入射する光などのエネルギーによって励起されて発光する光学機能応用分野に特に好適に用いられる発光体及び発光多体組成物に関するものである。   The present invention relates to a light-emitting body and a light-emitting multi-body composition particularly preferably used in an optical function application field that emits light when excited by energy such as incident light.

発光体の模式図である。It is a schematic diagram of a light-emitting body. 発光体の模式図である。It is a schematic diagram of a light-emitting body. 実施例2の発光スペクトル(280nm励起)である。It is an emission spectrum of Example 2 (excitation at 280 nm). 実施例2の発光スペクトル(380nm励起)である。2 is an emission spectrum of Example 2 (excitation at 380 nm). 実施例9の発光スペクトル(280nm励起)である。It is the emission spectrum (280 nm excitation) of Example 9. 実施例9の発光スペクトル(380nm励起)である。It is an emission spectrum (excitation of 380 nm) of Example 9.

Claims (6)

亜鉛イオンを発光中心とする発光体であって、亜鉛イオンが酸素を介して異種金属元素に隣接してなる事を特徴とする発光体。 An illuminant having a zinc ion as an emission center, wherein the zinc ion is adjacent to a dissimilar metal element through oxygen. 亜鉛と隣接する金属元素Mと前記亜鉛とのモル比率M/Znが、1から4である事を特徴とする請求項1記載の発光体。 The light emitting body according to claim 1, wherein a molar ratio M / Zn of the metal element M adjacent to zinc and the zinc is 1 to 4. 金属元素がIVa族、Va族、VIa族、IIIb族元素より選ばれた1種もしくは2種以上の元素である事を特徴とする請求項1または2記載の発光体。 3. The light-emitting body according to claim 1, wherein the metal element is one or more elements selected from group IVa, Va, VIa, and IIIb. 請求項1〜3のいずれか1項記載の発光体が液相中又は固相中に分散されてなる発光組成物。 A luminescent composition comprising the phosphor according to any one of claims 1 to 3 dispersed in a liquid phase or a solid phase. 分散される発光体の直径が150nmである事を特徴とする請求項4記載の発光組成物。 The luminescent composition according to claim 4, wherein a diameter of the luminescent material to be dispersed is 150 nm. 請求項4又は5記載の発光組成物に於いて、分散媒が有機物又は有機無機ハイブリッドである事を特徴とする発光組成物。 6. The luminescent composition according to claim 4, wherein the dispersion medium is an organic substance or an organic-inorganic hybrid.
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