JP2009249504A - Light-emitting material - Google Patents

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JP2009249504A JP2008099394A JP2008099394A JP2009249504A JP 2009249504 A JP2009249504 A JP 2009249504A JP 2008099394 A JP2008099394 A JP 2008099394A JP 2008099394 A JP2008099394 A JP 2008099394A JP 2009249504 A JP2009249504 A JP 2009249504A
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Michihiro Mizoshita
倫大 溝下
Yasutomo Goto
康友 後藤
Mitsumasa Horii
満正 堀井
Takao Tani
孝夫 谷
Shinji Inagaki
伸二 稲垣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting material which excels in durability, absorbs near-UV and blue light and emits light in a high efficiency, and in addition gives a multicolor emission. <P>SOLUTION: The light-emitting material contains a Si-based polymer containing a tetraphenylpyrene skeleton which is obtained by polymerizing an organic silane precursor represented by formula (2), a surfactant and a light-emitting compound. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光材料に関し、より詳しくは、有機ケイ素化合物の重合体を含有する発光材料に関する。   The present invention relates to a light emitting material, and more particularly to a light emitting material containing a polymer of an organosilicon compound.

有機系発光材料は低分子系と高分子系に分類することができ、低分子系発光材料としては、アントラセン類、ベンゼン類、ビフェニル類などの芳香族蛍光色素、アルミニウム錯体、イリジウム錯体、希土類などの錯体が挙げられ、高分子系発光材料としては、ポリフェニレンビニレン類、ポリフルオレン類、ポリチオフェン類、色素含有非共役系ポリマーなどが挙げられる。しかしながら、従来の有機系発光材料においては、分子間の相互作用による濃度消光や発光色の変化が大きく、十分な発光輝度、発光効率が得られないという問題点があった。また、有機系発光材料の寿命は一般的に他の発光材料と比べて短く、長期間に渡って安定な発光特性を維持することが困難であった。さらに、近年、発光領域が350〜410nmの近紫外線領域または430〜500nmの青色光線領域である高効率の発光ダイオードが開発されており、これらの光を有効に利用できる発光材料が求められている。   Organic light-emitting materials can be classified into low-molecular and high-molecular materials. Low-molecular light-emitting materials include aromatic fluorescent dyes such as anthracenes, benzenes, and biphenyls, aluminum complexes, iridium complexes, and rare earths. Examples of the polymer light emitting material include polyphenylene vinylenes, polyfluorenes, polythiophenes, and dye-containing non-conjugated polymers. However, conventional organic light-emitting materials have a problem that concentration quenching and emission color change due to interaction between molecules are large, and sufficient light emission luminance and light emission efficiency cannot be obtained. In addition, the lifetime of organic light emitting materials is generally shorter than that of other light emitting materials, and it has been difficult to maintain stable light emission characteristics over a long period of time. Furthermore, in recent years, high-efficiency light-emitting diodes having a light-emitting region in the near-ultraviolet region of 350 to 410 nm or a blue light region of 430 to 500 nm have been developed, and a light-emitting material that can effectively use these lights is demanded. .

そこで、これらの問題を解決するために、特開2002−63988号公報(特許文献1)には、テトラフェニルピレン骨格を有する化合物を含有する有機蛍光体(発光材料)が開示されており、また、特開2003−234190号公報(特許文献2)および特開2006−269670号公報(特許文献3)には、1,3,6,8−テトラフェニルピレン化合物を含有する有機薄膜層(発光層)が開示されている。しかしながら、これらのテトラフェニルピレン骨格を有する化合物は低分子化合物である。   In order to solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-63888 (Patent Document 1) discloses an organic phosphor (luminescent material) containing a compound having a tetraphenylpyrene skeleton, and JP-A-2003-234190 (Patent Document 2) and JP-A-2006-269670 (Patent Document 3) disclose an organic thin film layer (light-emitting layer) containing a 1,3,6,8-tetraphenylpyrene compound. ) Is disclosed. However, these compounds having a tetraphenylpyrene skeleton are low molecular weight compounds.

C.-H. Chenら、J. Phys. Chem. B、2005年、第109巻、17887−17891頁(非特許文献1)には、オリゴフェニレンビニレン骨格またはオリゴチオフェン骨格を有する有機シラン化合物を2種類以上用いて合成した有機シリカ複合材料が開示されており、その発光特性およびエネルギー移動特性も開示されている。しかしながら、この有機シリカ複合材料には界面活性剤や他の発光性化合物は含まれておらず、また、有機シリカにはメソ構造は形成されていない。   C.-H. Chen et al., J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 17887-17891 (Non-patent Document 1) include an organosilane compound having an oligophenylene vinylene skeleton or an oligothiophene skeleton. An organic silica composite material synthesized by using two or more types is disclosed, and its light emission characteristics and energy transfer characteristics are also disclosed. However, this organic silica composite material does not contain a surfactant or other light-emitting compound, and no mesostructure is formed in the organic silica.

また、M. Ogawaら、Chem. Mater.、1998年、第10巻、1382−1385頁(非特許文献2)には、ピレンをメソポーラスシリカの細孔内に導入した系において、界面活性剤の存在により高濃度においてもピレンの会合が抑制され、濃度消光が起こりにくくなることが開示されている。しかしながら、前記メソポーラスシリカには有機基は導入されておらず、前記メソポーラスシリカ自体は発光性物質として作用せず、メソポーラスシリカからピレンへのエネルギー移動もない。   Further, M. Ogawa et al., Chem. Mater., 1998, Vol. 10, p. 1382-1385 (Non-Patent Document 2) describes a surfactant in a system in which pyrene is introduced into pores of mesoporous silica. It is disclosed that the presence of pyrene inhibits the association of pyrene even at a high concentration, and concentration quenching hardly occurs. However, no organic group is introduced into the mesoporous silica, the mesoporous silica itself does not act as a light-emitting substance, and there is no energy transfer from mesoporous silica to pyrene.

さらに、P. N. Minoofarら、J. Am. Chem. Soc.、2005年、第127巻、2656−2665頁(非特許文献3)には、メソポーラスシリカ構造内に固定化されたランタノイド錯体からメソ細孔内部のローダミン色素にエネルギーが移動することが開示されている。しかしながら、ランタノイド錯体の励起波長は330nmであり、近紫外線や青色光線を利用することは困難である。
特開2002−63988号公報 特開2003−234190号公報 特開2006−269670号公報 Chih-Hsien Chenら、J.Phys. Chem. B、2005年、第109巻、17887−17891頁 M. Ogawaら、Chem. Mater.、1998年、第10巻、1382−1385頁 P. N. Minoofarら、J. Am. Chem. Soc.、2005年、第127巻、2656−2665頁
Further, PN Minoofar et al., J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 2656-2665 (Non-Patent Document 3) describes mesopores from lanthanoid complexes immobilized in mesoporous silica structures. It is disclosed that energy is transferred to the internal rhodamine dye. However, the excitation wavelength of the lanthanoid complex is 330 nm, and it is difficult to use near ultraviolet light or blue light.
JP 2002-63988 A JP 2003-234190 A JP 2006-269670 A Chih-Hsien Chen et al., J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 17887-17891. M. Ogawa et al., Chem. Mater., 1998, 10: 1382-1385. PN Minoofar et al., J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 2656-2665.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、近紫外線(350〜410nm)や青色光線(430〜500nm)を吸収して高効率で発光し、さらに多色発光する発光材料を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the subject which the said prior art has, is excellent in durability, absorbs near-ultraviolet rays (350-410 nm) and blue light (430-500 nm), emits light with high efficiency, An object is to provide a light emitting material that emits multicolor light.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、テトラフェニルピレン骨格またはその誘導体骨格を有する有機ケイ素化合物の重合体と、界面活性剤と、発光性化合物とを併用することにより、これらを含有する発光材料は、耐久性に優れ、近紫外線や青色光線を吸収して高効率で発光し、さらに多色発光するものであることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have used a polymer of an organosilicon compound having a tetraphenylpyrene skeleton or a derivative skeleton thereof, a surfactant, and a luminescent compound in combination. Thus, the light-emitting material containing these has excellent durability, absorbs near ultraviolet rays and blue light, emits light with high efficiency, and emits multicolor light, and has completed the present invention. .

すなわち、本発明の発光材料は、下記式(1):   That is, the luminescent material of the present invention has the following formula (1):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

(式(1)中、Arはそれぞれ独立にフェニレン基、ビフェニリレン基およびナフチレン基からなる群から選択される1種を表し、Lはそれぞれ独立に、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、カーボネート基、アミノ基、アミド基およびウレタン基からなる群から選択される少なくとも1種の基を含む2価の脂肪族有機基、アルキレン基または単結合を表す。)
で表される繰り返し単位を有する有機ケイ素化合物の重合体と、界面活性剤と、発光性化合物とを含有することを特徴とするものである。
(In the formula (1), Ar independently represents one selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylylene group and a naphthylene group, and L each independently represents an ether group, a thioether group, a carbonyl group, a carbonate group, It represents a divalent aliphatic organic group, an alkylene group or a single bond containing at least one group selected from the group consisting of an amino group, an amide group and a urethane group.)
It contains the polymer of the organosilicon compound which has a repeating unit represented by these, surfactant, and a luminescent compound, It is characterized by the above-mentioned.

前記有機ケイ素化合物の重合体としては、メソ構造を有するものが好ましく、また、波長350〜410nmまたは430〜500nmに吸収帯を有するものが好ましい。さらに、本発明の発光材料は、必要に応じて重合防止剤および酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を含有するものであることが好ましい。   As the polymer of the organosilicon compound, those having a meso structure are preferable, and those having an absorption band at a wavelength of 350 to 410 nm or 430 to 500 nm are preferable. Furthermore, the luminescent material of the present invention preferably contains at least one selected from the group consisting of a polymerization inhibitor and an antioxidant as necessary.

なお、本発明の発光材料が、耐久性に優れ、近紫外線や青色光線を吸収して高効率で発光し、さらに多色発光するものとなる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、有機ケイ素化合物の重合体に、立体的に嵩高いテトラフェニルピレニル骨格またはその誘導体骨格を導入することにより、発光材料の耐久性が向上し、また、分子間の相互作用が抑制されて効率的に近紫外線や青色光線を吸収して発光することが可能となると推察される。また、テトラフェニルピレニル骨格またはその誘導体骨格を有する有機ケイ素化合物の重合体と発光性化合物とを併用することにより、前記有機ケイ素化合物の重合体で捕集した光エネルギーを前記発光性化合物へ移動させて発光させることが可能となり、前記有機ケイ素化合物の重合体と前記発光性化合物の発光波長領域が異なる場合には多色発光が可能となるものと推察される。さらにこのとき、界面活性剤を共存させることにより前記発光性化合物の会合を抑制することができ、発光効率や発光強度の低下および濃度消光を抑制することが可能となるものと推察される。   The reason why the light emitting material of the present invention is excellent in durability, absorbs near ultraviolet rays and blue light, emits light with high efficiency, and emits multicolor light is not necessarily clear. We infer as follows. That is, by introducing a sterically bulky tetraphenylpyrenyl skeleton or a derivative skeleton thereof into a polymer of an organosilicon compound, the durability of the luminescent material is improved and the interaction between molecules is suppressed. It is presumed that it will be possible to efficiently absorb near ultraviolet rays and blue light and emit light. In addition, by using a polymer of an organosilicon compound having a tetraphenylpyrenyl skeleton or a derivative skeleton thereof and a luminescent compound, light energy collected by the polymer of the organosilicon compound is transferred to the luminescent compound. It is assumed that multicolor emission is possible when the emission wavelength region of the polymer of the organosilicon compound and the emission compound are different. Furthermore, at this time, it is presumed that the association of the light-emitting compound can be suppressed by coexisting a surfactant, and the decrease in light emission efficiency and light emission intensity and concentration quenching can be suppressed.

本発明によれば、耐久性に優れ、近紫外線(350〜410nm)や青色光線(430〜500nm)を吸収して高効率で発光し、さらに多色発光する発光材料を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a light emitting material that has excellent durability, absorbs near ultraviolet rays (350 to 410 nm) and blue light (430 to 500 nm), emits light with high efficiency, and emits multicolor light. Become.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の発光材料について説明する。本発明の発光材料は、有機ケイ素化合物の重合体と界面活性剤と発光性化合物とを含有することを特徴とするものである。   First, the light emitting material of the present invention will be described. The light emitting material of the present invention is characterized by containing a polymer of an organosilicon compound, a surfactant, and a light emitting compound.

本発明にかかる有機ケイ素化合物の重合体(以下、「Si系重合体」という。)は、下記式(1):   A polymer of an organosilicon compound according to the present invention (hereinafter referred to as “Si polymer”) is represented by the following formula (1):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される繰り返し単位を有するものである。 It has a repeating unit represented by.

前記式(1)中、Arはそれぞれ独立にフェニレン基、ビフェニリレン基およびナフチレン基からなる群から選択される1種を表す。また、Lはそれぞれ独立に、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、カーボネート基、アミノ基、アミド基およびウレタン基からなる群から選択される少なくとも1種を含む2価の脂肪族有機基、アルキレン基または単結合を表す。   In said formula (1), Ar represents 1 type independently selected from the group which consists of a phenylene group, a biphenylylene group, and a naphthylene group. In addition, each L is independently a divalent aliphatic organic group containing at least one selected from the group consisting of an ether group, a thioether group, a carbonyl group, a carbonate group, an amino group, an amide group, and a urethane group, an alkylene group Or represents a single bond.

前記アルキレン基の炭素数は、1〜12が好ましく、1〜6がより好ましい。このようなアルキレン基のうち、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、が好ましく、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基がより好ましい。また、前記2価の脂肪族有機基は、さらに、炭素数1〜12(より好ましくは1〜6)の2価の炭化水素基を含むことが好ましく、前記2価の炭化水素基としてはアルキレン基が好ましい。   1-12 are preferable and, as for carbon number of the said alkylene group, 1-6 are more preferable. Of these alkylene groups, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentamethylene group, and a hexamethylene group are preferable, and an ethylene group, a propylene group, and a butylene group are more preferable. The divalent aliphatic organic group preferably further contains a divalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms (more preferably 1 to 6 carbon atoms), and the divalent hydrocarbon group is alkylene. Groups are preferred.

また、本発明にかかるSi系重合体は、波長350〜410nmまたは430〜500nmに吸収帯を有するものであることが好ましい。これにより、発光領域が近紫外線領域または青色光線領域である高効率の発光ダイオードを光源して使用することが可能となる。さらに、本発明にかかるSi系重合体は、テトラフェニルピレン骨格またはその誘導体骨格を有するため、波長400〜650nmの光を発光する。   In addition, the Si polymer according to the present invention preferably has an absorption band at a wavelength of 350 to 410 nm or 430 to 500 nm. This makes it possible to use a high-efficiency light-emitting diode whose light-emitting region is in the near ultraviolet region or blue light region as a light source. Furthermore, since the Si polymer according to the present invention has a tetraphenylpyrene skeleton or a derivative skeleton thereof, it emits light having a wavelength of 400 to 650 nm.

本発明の発光材料中の前記Si系重合体の含有率は、発光材料100質量%に対して10〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましい。Si系重合体の含有率が前記下限未満になるとSi系重合体による光の吸収量が減少したり、発光強度が低下しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えるとメソ構造の秩序が低下しやすい傾向にある。   10-80 mass% is preferable with respect to 100 mass% of luminescent materials, and, as for the content rate of the said Si type polymer in the luminescent material of this invention, 30-70 mass% is more preferable. When the content of the Si-based polymer is less than the lower limit, the amount of light absorbed by the Si-based polymer tends to decrease or the emission intensity tends to decrease. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the order of the mesostructure decreases. It tends to be easy to do.

前記式(1)で表される繰り返し単位を有する本発明にかかるSi系重合体は、下記式(2):   The Si polymer according to the present invention having a repeating unit represented by the formula (1) is represented by the following formula (2):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される有機シラン前駆体を重合せしめることにより形成されるものである。 It is formed by polymerizing an organosilane precursor represented by the formula:

前記式(2)中のArおよびLは前記式(1)中のArおよびLと同義である。また、Rはメチル基またはエチル基を表し、Rはメチル基などの置換基を有していてもよいアリル基を表す。nは0〜3の整数であるが、縮合反応が進行しやすく、縮合後の構造が安定するという観点からnは1〜3の整数が好ましい。 Ar and L in the formula (2) have the same meanings as Ar and L in the formula (1). R 1 represents a methyl group or an ethyl group, and R 2 represents an allyl group which may have a substituent such as a methyl group. Although n is an integer of 0 to 3, n is preferably an integer of 1 to 3 from the viewpoint that the condensation reaction easily proceeds and the structure after condensation is stable.

また、本発明においては、Si系重合体として、前記式(2)で表される有機シラン前駆体と他の有機シラン化合物とを共重合せしめたものを使用することもできる。前記他の有機シラン化合物としては、ジメトキシシラン、ジエトキシシランといったジアルコキシシラン;トリメトキシシラン、トリエトキシシランといったトリアルコキシシラン;テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランといったテトラアルコキシシランなどの公知のアルコキシシラン化合物が挙げられる。   Moreover, in this invention, what copolymerized the organic silane precursor represented by said Formula (2) and another organic silane compound can also be used as Si type polymer. Examples of the other organic silane compounds include dialkoxysilanes such as dimethoxysilane and diethoxysilane; trialkoxysilanes such as trimethoxysilane and triethoxysilane; and known alkoxysilane compounds such as tetraalkoxysilane such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane. Is mentioned.

前記有機シラン前駆体および必要に応じて前記他の有機シラン化合物(以下、これらを総称して「シランモノマー」という)を(共)重合せしめる場合、前記有機シラン前駆体の割合は、(共)重合に使用する全シランモノマー100質量%に対して10〜100質量%が好ましく、50〜100質量%がより好ましい。また、前記(共)重合反応の条件は特に制限されないが、水、または水と有機溶媒との混合溶媒を溶媒として使用し、酸または塩基触媒の存在下で前記シランモノマーを加水分解および縮合反応せしめることが好ましい。このとき用いられる好適な有機溶媒としてはアルコール、アセトンなどが挙げられ、混合溶媒として用いる場合の有機溶媒の含有率は5〜99重量%程度が好ましい。また、前記酸触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸といった鉱酸などが挙げられ、酸触媒を使用する場合の溶液は、pHが6以下(より好ましくは2〜5)の酸性であることが好ましい。さらに、前記塩基触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウムなどが挙げられ、塩基触媒を使用する場合の溶液は、pHが8以上(より好ましくは9〜11)の塩基性であることが好ましい。   When (co) polymerizing the organosilane precursor and, if necessary, the other organosilane compound (hereinafter collectively referred to as “silane monomer”), the ratio of the organosilane precursor is (co) 10-100 mass% is preferable with respect to 100 mass% of all the silane monomers used for superposition | polymerization, and 50-100 mass% is more preferable. The conditions for the (co) polymerization reaction are not particularly limited, but water or a mixed solvent of water and an organic solvent is used as a solvent, and the silane monomer is hydrolyzed and condensed in the presence of an acid or base catalyst. Preferably. Suitable organic solvents used at this time include alcohol, acetone and the like, and the content of the organic solvent when used as a mixed solvent is preferably about 5 to 99% by weight. Examples of the acid catalyst include mineral acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid, and the solution in the case of using the acid catalyst is preferably acidic with a pH of 6 or less (more preferably 2 to 5). . Furthermore, examples of the base catalyst include sodium hydroxide, ammonium hydroxide, potassium hydroxide, and the like. When the base catalyst is used, the solution has a basic pH of 8 or more (more preferably 9 to 11). Preferably there is.

このような(共)重合工程における前記シランモノマーの濃度は、ケイ素濃度換算で0.0055〜0.33mol/L程度であることが好ましい。また、上記重合工程における諸条件(温度、時間、等)は特に制限されず、用いるシランモノマーや目的とするSi系重合体などに応じて適宜選択されるが、一般的には0〜100℃程度の温度で1〜48時間程度の時間で前記シランモノマーを加水分解および縮合反応せしめることが好ましい。   The concentration of the silane monomer in such a (co) polymerization step is preferably about 0.0055 to 0.33 mol / L in terms of silicon concentration. Further, various conditions (temperature, time, etc.) in the polymerization step are not particularly limited, and are appropriately selected according to the silane monomer to be used, the target Si-based polymer, and the like. The silane monomer is preferably hydrolyzed and condensed at a temperature of about 1 to 48 hours.

前記有機シラン前駆体を(共)重合せしめると前記式(2)中のシリル基が、通常、加水分解されてシラノール基(Si−OH)が形成され、その後の縮合反応によりシロキサン結合(Si−O−Si)が形成される。このとき、シラノール基の一部がシロキサン結合にまで変換されず、そのまま残存していたり、Siに結合したアリル基がそのまま残存していても発光特性には影響しない。   When the organic silane precursor is (co) polymerized, the silyl group in the formula (2) is usually hydrolyzed to form a silanol group (Si—OH), and a siloxane bond (Si— O-Si) is formed. At this time, even if a part of the silanol group is not converted into a siloxane bond and remains as it is, or an allyl group bonded to Si remains as it is, the light emission characteristics are not affected.

本発明において、前記(共)重合反応は界面活性剤の存在下で実施することが好ましい。このように界面活性剤の存在下で前記(共)重合反応を実施することにより、細孔径分布曲線における中心細孔直径が1〜30nmのメソ細孔を有するSi系重合体(メソ多孔体)が得られる。なお、前記中心細孔直径とは、細孔容積(V)を細孔直径(D)で微分した値(dV/dD)を細孔直径(D)に対してプロットした曲線(細孔径分布曲線)の最大ピークにおける細孔直径であり、次に述べる方法により求めることができる。すなわち、メソ多孔体を液体窒素温度(−196℃)に冷却して窒素ガスを導入し、定容量法あるいは重量法によりその吸着量を求め、次いで、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットし、吸着等温線を得る。この吸着等温線を用い、Cranston−Inklay法、Pollimore−Heal法、BJH法などの計算法により細孔径分布曲線を求めることができる。   In the present invention, the (co) polymerization reaction is preferably carried out in the presence of a surfactant. Thus, by performing the (co) polymerization reaction in the presence of a surfactant, a Si-based polymer (mesoporous material) having mesopores having a central pore diameter of 1 to 30 nm in the pore size distribution curve. Is obtained. The central pore diameter is a curve (pore diameter distribution curve) in which a value (dV / dD) obtained by differentiating the pore volume (V) with respect to the pore diameter (D) is plotted against the pore diameter (D). ) At the maximum peak, and can be determined by the method described below. That is, the mesoporous material is cooled to a liquid nitrogen temperature (−196 ° C.), nitrogen gas is introduced, the adsorption amount is determined by a constant volume method or a gravimetric method, and then the pressure of the introduced nitrogen gas is gradually increased. Then, the adsorption amount of nitrogen gas with respect to each equilibrium pressure is plotted to obtain an adsorption isotherm. Using this adsorption isotherm, a pore size distribution curve can be obtained by a calculation method such as Cranston-Inklay method, Pollimore-Heal method, or BJH method.

このようなメソ多孔体は、細孔径分布曲線における中心細孔直径の±40%の範囲に全細孔容積の60%以上が含まれることが好ましい。この条件を満たすメソ多孔体は、細孔の直径が非常に均一であることを意味する。また、メソ多孔体の比表面積については特に制限はないが、700m/g以上であることが好ましい。比表面積は、吸着等温線からBET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出することができる。 Such a mesoporous material preferably contains 60% or more of the total pore volume in a range of ± 40% of the center pore diameter in the pore diameter distribution curve. A mesoporous material satisfying this condition means that the pore diameter is very uniform. The specific surface area of the mesoporous material is not particularly limited, but is preferably 700 m 2 / g or more. The specific surface area can be calculated as a BET specific surface area from the adsorption isotherm using the BET isotherm adsorption equation.

さらに、このようなメソ多孔体は、そのX線回折(XRD)パターンにおいて1.5〜30.5nmのd値に相当する回折角度に1本以上のピークを有することが好ましい。X線回折ピークはそのピーク角度に相当するd値の周期構造が試料中にあることを意味する。したがって、1.5〜30.5nmのd値に相当する回折角度に1本以上のピークがあることは、細孔が1.5〜30.5nmの間隔で規則的に配列していることを意味する。   Further, such a mesoporous material preferably has one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1.5 to 30.5 nm in its X-ray diffraction (XRD) pattern. The X-ray diffraction peak means that a periodic structure having a d value corresponding to the peak angle is present in the sample. Therefore, having one or more peaks at a diffraction angle corresponding to a d value of 1.5 to 30.5 nm indicates that the pores are regularly arranged at intervals of 1.5 to 30.5 nm. means.

本発明にかかるメソ細孔を有するSi系重合体を得る際に用いられる界面活性剤は特に制限されないが、陽イオン性、陰イオン性、非イオン性のうちのいずれであってもよく、具体的には、アルキルトリメチルアンモニウム、アルキルトリエチルアンモニウム、ジアルキルジメチルアンモニウム、ベンジルアンモニウムなどの塩化物、臭化物、ヨウ化物あるいは水酸化物;脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリエチレンオキサイド系非イオン性界面活性剤、一級アルキルアミンなどが挙げられる。これらの界面活性剤は単独でまたは二種以上混合して用いられる。   The surfactant used in obtaining the Si-based polymer having mesopores according to the present invention is not particularly limited, and may be any of cationic, anionic and nonionic. Specifically, chlorides, bromides, iodides or hydroxides such as alkyltrimethylammonium, alkyltriethylammonium, dialkyldimethylammonium, benzylammonium; fatty acid salts, alkylsulfonates, alkylphosphates, polyethylene oxide non-ions Surfactants and primary alkylamines. These surfactants may be used alone or in combination of two or more.

上記の界面活性剤のうち、ポリエチレンオキサイド系非イオン性界面活性剤としては、疎水性成分として炭化水素基、親水性部分としてポリエチレンオキサイドをそれぞれ有するポリエチレンオキサイド系非イオン性界面活性剤などが挙げられる。このような界面活性剤としては、例えば、一般式C2n+1(OCHCHOHで表され、nが10〜30、mが1〜30であるものが好適に使用できる。また、このような界面活性剤としては、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸とソルビタンとのエステル、あるいはこれらのエステルにポリエチレンオキサイドが付加した化合物を用いることもできる。 Among the above surfactants, examples of the polyethylene oxide nonionic surfactant include a polyethylene oxide nonionic surfactant having a hydrocarbon group as a hydrophobic component and polyethylene oxide as a hydrophilic portion. . Such surfactants, for example, the general formula C n H 2n + 1 (OCH 2 CH 2) expressed in m OH, n is 10 to 30, m can be preferably used those which are 1 to 30. As such a surfactant, an ester of a fatty acid such as oleic acid, lauric acid, stearic acid, and palmitic acid and sorbitan, or a compound obtained by adding polyethylene oxide to these esters can also be used.

さらに、このような界面活性剤としては、トリブロックコポリマー型のポリアルキレンオキサイドを用いることもできる。このような界面活性剤としては、ポリエチレンオキサイド(EO)とポリプロピレンオキサイド(PO)からなり、一般式(EO)(PO)(EO)で表されるものが挙げられる。x、yはそれぞれEO、POの繰り返し数を表すが、xは5〜110、yは15〜70であることが好ましく、xは13〜106、yは29〜70であることがより好ましい。上記のトリブロックコポリマーとしては、(EO)19(PO)29(EO)19、(EO)13(PO)70(EO)13、(EO)(PO)70(EO)、(EO)13(PO)30(EO)13、(EO)20(PO)30(EO)20、(EO)26(PO)39(EO)26、(EO)17(PO)56(EO)17、(EO)17(PO)58(EO)17、(EO)20(PO)70(EO)20、(EO)80(PO)30(EO)80、(EO)106(PO)70(EO)106、(EO)100(PO)39(EO)100、(EO)19(PO)33(EO)19、(EO)26(PO)36(EO)26が挙げられる。これらのトリブロックコポリマーはBASF社、アルドリッチ社などから入手可能であり、また、小規模製造レベルで所望のx値とy値を有するトリブロックコポリマーを得ることができる。 Further, as such a surfactant, a triblock copolymer type polyalkylene oxide may be used. Examples of such surfactants include those composed of polyethylene oxide (EO) and polypropylene oxide (PO) and represented by the general formula (EO) x (PO) y (EO) x . x and y represent the number of repetitions of EO and PO, respectively, x is preferably 5 to 110, y is preferably 15 to 70, x is preferably 13 to 106, and y is more preferably 29 to 70. Examples of the triblock copolymer include (EO) 19 (PO) 29 (EO) 19 , (EO) 13 (PO) 70 (EO) 13 , (EO) 5 (PO) 70 (EO) 5 , (EO). 13 (PO) 30 (EO) 13 , (EO) 20 (PO) 30 (EO) 20 , (EO) 26 (PO) 39 (EO) 26 , (EO) 17 (PO) 56 (EO) 17 , ( EO) 17 (PO) 58 (EO) 17 , (EO) 20 (PO) 70 (EO) 20 , (EO) 80 (PO) 30 (EO) 80 , (EO) 106 (PO) 70 (EO) 106 , (EO) 100 (PO) 39 (EO) 100 , (EO) 19 (PO) 33 (EO) 19 , (EO) 26 (PO) 36 (EO) 26 . These triblock copolymers are available from BASF, Aldrich, etc., and triblock copolymers having desired x and y values can be obtained at a small scale production level.

また、エチレンジアミンの2個の窒素原子にそれぞれ2本のポリエチレンオキサイド(EO)鎖−ポリプロピレンオキサイド(PO)鎖が結合したスターダイブロックコポリマーも使用することができる。このようなスターダイブロックコポリマーとしては、一般式((EO)(PO)NCHCHN((PO)(EO)で表されるものが挙げられる。ここでx、yはそれぞれEO、POの繰り返し数を表すが、xは5〜110、yは15〜70であることが好ましく、xは13〜106、yは29〜70であることがより好ましい。 Also, a star diblock copolymer in which two polyethylene oxide (EO) chains-polypropylene oxide (PO) chains are bonded to two nitrogen atoms of ethylenediamine can be used. Examples of such star diblock copolymers include those represented by the general formula ((EO) x (PO) y ) 2 NCH 2 CH 2 N ((PO) y (EO) x ) 2 . Here, x and y represent the number of repetitions of EO and PO, respectively, x is preferably 5 to 110, y is preferably 15 to 70, x is 13 to 106, and y is 29 to 70. preferable.

このような界面活性剤の中では、細孔の秩序性が高いメソ多孔体を得ることができることから、アルキルトリメチルアンモニウム[C2p+1N(CH]の塩(好ましくはハロゲン化物塩)を用いることが好ましい。また、その場合は、アルキルトリメチルアンモニウム中のアルキル基の炭素数は8〜22であることがより好ましい。このようなものとしては、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、塩化テトラデシルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化デシルトリメチルアンモニウム、臭化オクチルトリメチルアンモニウム、塩化ドコシルトリメチルアンモニウムなどが挙げられる。 Among such surfactants, since a mesoporous material having high pore ordering can be obtained, a salt (preferably a halide salt) of alkyltrimethylammonium [C p H 2p + 1 N (CH 3 ) 3 ]. ) Is preferably used. In that case, the alkyl group in the alkyltrimethylammonium preferably has 8 to 22 carbon atoms. Examples include octadecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, tetradecyltrimethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium bromide, decyltrimethylammonium bromide, octyltrimethylammonium bromide, and docosyltrimethylammonium chloride. It is done.

上記のような界面活性剤を用いて本発明にかかるSi系重合体を製造する場合においては、前記界面活性剤を含有する溶媒中において前記式(2)で表される有機シラン前駆体を加水分解および縮合反応せしめることにより前記Si系重合体中に前記界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体を得る。前記溶液中の界面活性剤の濃度は1〜20質量%であることが好ましい。前記界面活性剤の濃度が前記下限未満になると細孔の形成が不完全となりやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると未反応で溶液中に残留する界面活性剤の量が増大して細孔の均一性が低下しやすい傾向にある。   In the case of producing the Si-based polymer according to the present invention using the surfactant as described above, the organosilane precursor represented by the formula (2) is hydrolyzed in the solvent containing the surfactant. A porous precursor obtained by introducing the surfactant into the Si-based polymer is obtained by decomposing and condensing. The concentration of the surfactant in the solution is preferably 1 to 20% by mass. When the concentration of the surfactant is less than the lower limit, pore formation tends to be incomplete. On the other hand, when the concentration exceeds the upper limit, the amount of the unreacted surfactant remaining in the solution increases and becomes finer. There is a tendency that the uniformity of the holes tends to decrease.

本発明の発光材料は、前記式(1)で表される繰り返し単位を有するSi系重合体の他に、界面活性剤を含有するものである。この界面活性剤により発光性化合物の会合を抑制することができ、発光効率や発光強度の低下および濃度消光を抑制することが可能となる。このような界面活性剤としては、前記Si系重合体において例示したものが挙げられる。   The luminescent material of the present invention contains a surfactant in addition to the Si-based polymer having the repeating unit represented by the formula (1). By this surfactant, association of the luminescent compound can be suppressed, and it becomes possible to suppress a decrease in luminous efficiency and luminescence intensity and concentration quenching. Examples of such surfactants include those exemplified for the Si-based polymer.

本発明の発光材料においては、前記Si系重合体に前記界面活性剤を添加してもよいが、前記(共)重合の際に界面活性剤を使用した場合には、それを除去せず、そのまま発光材料に残存させることが好ましい。   In the light emitting material of the present invention, the surfactant may be added to the Si polymer, but when a surfactant is used during the (co) polymerization, it is not removed, It is preferable to leave it in the luminescent material as it is.

本発明の発光材料中の前記界面活性剤の含有率は、発光材料100質量%に対して20〜90質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましい。界面活性剤の含有率が前記下限未満になると発光性化合物の会合を十分に抑制できない傾向にあり、他方、前記上限を超えると光の吸収率および発光強度が低下しやすい傾向にある。   20-90 mass% is preferable with respect to 100 mass% of luminescent materials, and, as for the content rate of the said surfactant in the luminescent material of this invention, 30-70 mass% is more preferable. When the content of the surfactant is less than the lower limit, the association of the luminescent compounds tends not to be sufficiently suppressed. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, the light absorption rate and the emission intensity tend to decrease.

また、本発明の発光材料は、前記Si系重合体および前記界面活性剤の他に、発光性化合物を含有するものである。なお、この発光性化合物は前記Si系重合体とは異なるものであり、特に発光波長領域が前記Si系重合体と異なるものが好ましい。これにより多色発光が可能となる。   Moreover, the luminescent material of the present invention contains a luminescent compound in addition to the Si polymer and the surfactant. In addition, this luminescent compound is different from the Si-based polymer, and in particular, a light-emitting wavelength region is preferably different from the Si-based polymer. This enables multicolor light emission.

本発明にかかる発光性化合物としては、特に制限されず、有機色素、金属錯体および無機ナノ粒子が挙げられる。前記有機色素としては、ポルフィリン類、アントラセン類、フルオレセイン、ローダミン(B,6Gなど)、クマリン、ピレン、ダンシル酸、シアニン色素、メロシアニン色素、スチリル色素、ベンズスチリル色素などが挙げられる。前記金属錯体としては、アルミニウム錯体、希土類元素およびその錯体などが挙げられる。前記無機ナノ粒子としては、CdSに代表される半導体ナノ粒子、YAG:CeやYS:Euといった酸化物ナノ粒子などが挙げられる。これらの発光性化合物は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The luminescent compound according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include organic dyes, metal complexes, and inorganic nanoparticles. Examples of the organic dye include porphyrins, anthracenes, fluorescein, rhodamine (B, 6G, etc.), coumarin, pyrene, dansylic acid, cyanine dye, merocyanine dye, styryl dye, and benzstyryl dye. Examples of the metal complex include an aluminum complex, a rare earth element, and a complex thereof. Examples of the inorganic nanoparticles include semiconductor nanoparticles typified by CdS, and oxide nanoparticles such as YAG: Ce and Y 2 O 2 S: Eu. These luminescent compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明にかかる発光性化合物として燐光性化合物を用いてもよい。このような燐光性化合物には、蛍光性化合物と比較して吸収と発光波長の差が大きいものがある。したがって、このような燐光性化合物を使用することによって、短波長の光を吸収して長波長の発光を効率的に出すことが可能となる。このような燐光性化合物を例えば近紫外線領域や青色光線領域に吸収帯を有する本発明にかかるSi系重合体と組み合わせることによって、高効率の発光ダイオードが発する近紫外線または青色光線を効率よく吸収し、高い発光効率を達成することが可能となる。前記燐光性化合物としては、特に限定されないが、室温において比較的高効率の発光が可能な以下の構造式のものが好適なものとして挙げられる。   Moreover, you may use a phosphorescent compound as a luminescent compound concerning this invention. Some of these phosphorescent compounds have a large difference between absorption and emission wavelengths compared to fluorescent compounds. Therefore, by using such a phosphorescent compound, it becomes possible to efficiently emit long-wavelength light by absorbing short-wavelength light. By combining such a phosphorescent compound with, for example, the Si-based polymer according to the present invention having an absorption band in the near-ultraviolet region or blue light region, the near-ultraviolet light or blue light emitted from the high-efficiency light-emitting diode can be efficiently absorbed. It is possible to achieve high luminous efficiency. Although it does not specifically limit as said phosphorescent compound, The thing of the following structural formulas which can light-emit comparatively efficiently at room temperature is mentioned as a suitable thing.

Figure 2009249504
Figure 2009249504

本発明の発光材料中の前記発光性化合物の含有率は、発光材料100質量%に対して0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。発光性化合物の含有率が前記下限未満になると発光性化合物による発光が不十分となり、十分に多色発光されない傾向にあり、他方、前記上限を超えると発光性化合物の分散が不十分となり消光しやすい傾向にある。また、前記発光性化合物の含有率を調整することにより発光材料の発光色を容易に調整することが可能となる。   0.01-10 mass% is preferable with respect to 100 mass% of luminescent materials, and, as for the content rate of the said luminescent compound in the luminescent material of this invention, 0.1-5 mass% is more preferable. If the content of the luminescent compound is less than the above lower limit, light emission by the luminescent compound tends to be insufficient, and sufficient multicolor emission tends not to occur. On the other hand, if the content exceeds the upper limit, the dispersion of the luminescent compound becomes insufficient and quenching occurs. It tends to be easy. Moreover, it becomes possible to easily adjust the luminescent color of the luminescent material by adjusting the content of the luminescent compound.

本発明の発光材料は、前記Si系重合体、前記界面活性剤および前記発光性化合物の他に、必要に応じて重合防止剤および/または酸化防止剤を含有するものである。前記重合防止剤および酸化防止剤としては、従来公知のものを用いることが可能であり、例えば、フェノール系化合物が好ましく、ヒドロキノンおよびその誘導体が好ましい。このような重合防止剤および/または酸化防止剤を添加することによって、発光材料の安定性、例えば、光照射(特に紫外線照射)に対する発光材料の耐久性が向上する。   The luminescent material of the present invention contains a polymerization inhibitor and / or an antioxidant as necessary in addition to the Si polymer, the surfactant and the luminescent compound. A conventionally well-known thing can be used as said polymerization inhibitor and antioxidant, For example, a phenol type compound is preferable and hydroquinone and its derivative (s) are preferable. By adding such a polymerization inhibitor and / or antioxidant, the stability of the luminescent material, for example, the durability of the luminescent material against light irradiation (particularly ultraviolet irradiation) is improved.

本発明の発光材料中の前記重合防止剤および酸化防止剤の含有率は、発光材料100質量%に対して0.01〜30質量%が好ましく、0.2〜20質量%がより好ましい。重合防止剤および酸化防止剤の含有率が前記下限未満になると発光材料の安定性が十分に向上しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると発光効率が低下しやすい傾向にある。   0.01-30 mass% is preferable with respect to 100 mass% of light emitting materials, and, as for the content rate of the said polymerization inhibitor and antioxidant in the light emitting material of this invention, 0.2-20 mass% is more preferable. If the content of the polymerization inhibitor and the antioxidant is less than the lower limit, the stability of the light emitting material tends not to be sufficiently improved. On the other hand, if the content exceeds the upper limit, the luminous efficiency tends to decrease.

本発明の発光材料においては、前記Si系重合体の形態は特に限定されず、例えば、粒子状、薄膜状、さらにはその薄膜を所定の形状にパターニングしたパターン状などが挙げられる。また、本発明の発光材料においては、前記Si系重合体をFSMなどのメソポーラスシリカに担持してもよい。   In the luminescent material of the present invention, the form of the Si polymer is not particularly limited, and examples thereof include particles, thin films, and patterns obtained by patterning the thin film into a predetermined shape. In the luminescent material of the present invention, the Si polymer may be supported on mesoporous silica such as FSM.

本発明の発光材料を製造する場合、前記シランモノマーと前記界面活性剤と前記発光性化合物とを混合した後、前記シランモノマーを重合せしめてもよい。これにより前記シランモノマーの重合体の細孔内に前記界面活性剤と前記発光性化合物と充填することが可能となり、発光材料を効率的に発光させることができる。また、前記シランモノマーと前記界面活性剤とを混合して前記シランモノマーを(部分)重合せしめた後、この溶液に前記発光性化合物を添加してもよい。このとき、前記発光性化合物は適当な溶媒に溶解させて前記溶液に添加することが好ましい。これにより前記溶液に前記発光性化合物を均一に混合することが可能となり、発光材料を効率的に発光させることができる。   When manufacturing the luminescent material of this invention, after mixing the said silane monomer, the said surfactant, and the said luminescent compound, you may superpose | polymerize the said silane monomer. This makes it possible to fill the pores of the polymer of the silane monomer with the surfactant and the light emitting compound, and to efficiently emit light from the light emitting material. Moreover, after mixing the said silane monomer and the said surfactant and polymerizing the said silane monomer, you may add the said luminescent compound to this solution. At this time, it is preferable that the luminescent compound is dissolved in an appropriate solvent and added to the solution. Thereby, the luminescent compound can be uniformly mixed in the solution, and the luminescent material can emit light efficiently.

例えば、薄膜状の発光材料を得る場合には、先ず、前記界面活性剤を含む酸性溶液(塩酸、硝酸等の水溶液またはアルコール溶液など)に前記シランモノマーを添加し、この溶液を攪拌して反応(部分加水分解および部分縮合反応)せしめてその部分重合体を含むゾル溶液を製造する。このような前記シランモノマーの加水分解反応はpHが低い領域で起こりやすいことから、系のpHを低くすることにより部分重合を促進することができる。このとき、pHは2以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましい。また、その際の反応温度は15〜25℃程度が好ましく、反応時間は30分間〜1日間程度が好ましい。   For example, in order to obtain a thin-film luminescent material, first, the silane monomer is added to an acidic solution (hydrochloric acid, nitric acid aqueous solution or alcohol solution) containing the surfactant, and the solution is stirred to react. (Partial hydrolysis and partial condensation reaction) A sol solution containing the partial polymer is prepared. Since such hydrolysis reaction of the silane monomer is likely to occur in a low pH region, partial polymerization can be promoted by lowering the pH of the system. At this time, the pH is preferably 2 or less, and more preferably 1.5 or less. Further, the reaction temperature at that time is preferably about 15 to 25 ° C., and the reaction time is preferably about 30 minutes to 1 day.

次に、このようにして得られたゾル溶液に前記発光性化合物を添加し、これを基板に塗布することにより薄膜状の発光材料を作製することができる。前記ゾル溶液を基板に塗布する方法としては特に制限されず、各種コーティング方法を適宜採用することができる。例えば、溶液キャスト法や、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーターなどを用いて塗布する方法、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティングといった方法などが挙げられる。さらに、ゾル溶液をインクジェット法により塗布することにより、基板にパターン状の発光材料を形成することも可能である。   Next, the luminescent compound is added to the sol solution thus obtained, and this is applied to a substrate to produce a thin-film luminescent material. The method for applying the sol solution to the substrate is not particularly limited, and various coating methods can be appropriately employed. Examples of the method include a solution casting method, a coating method using a bar coater, a roll coater, a gravure coater, and the like, a method such as dip coating, spin coating, and spray coating. Furthermore, it is also possible to form a patterned light emitting material on a substrate by applying a sol solution by an ink jet method.

次いで、得られた薄膜を25〜120℃程度で乾燥せしめ、前記部分重合体の重縮合反応を進めて三次元的な架橋構造を形成させることが好ましい。得られる薄膜の平均膜厚は2μm以下であることが好ましく、0.1〜0.5μmであることがより好ましい。   Next, the obtained thin film is preferably dried at about 25 to 120 ° C., and the polycondensation reaction of the partial polymer is advanced to form a three-dimensional crosslinked structure. The average film thickness of the obtained thin film is preferably 2 μm or less, and more preferably 0.1 to 0.5 μm.

また、このような薄膜状の発光材料は、特開2001−130911号公報等に記載の方法に準拠して得ることが可能である。   Such a thin-film luminescent material can be obtained in accordance with a method described in JP-A-2001-130911.

以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、得られた薄膜の紫外/可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルは、JASCO社製「FP−6600 Spectrofluorometer」を用いて測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example. The ultraviolet / visible absorption spectrum and emission spectrum of the obtained thin film were measured using “FP-6600 Spectrofluorometer” manufactured by JASCO.

(合成例1)
<1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルアミノカルボニルオキシ)フェニル]ピレンの合成>
先ず、アルゴン雰囲気下で、1,3,6,8−テトラブロモピレン(4.14g、8.0mmol)、4−メトキシフェニルボロン酸(7.29g、48.0mmol)、KCO(8.85g、64.0mmol)およびPd(PPh(0.148g、0.128mmol)を混合し、この混合物に脱水1,4−ジオキサン(80ml)を添加した。この混合物を、アルゴン雰囲気下、85℃で70時間攪拌して下記反応式(3):
(Synthesis Example 1)
<Synthesis of 1,3,6,8-tetrakis [4- (3-triethoxysilylpropylaminocarbonyloxy) phenyl] pyrene>
First, under an argon atmosphere, 1,3,6,8-tetrabromopyrene (4.14 g, 8.0 mmol), 4-methoxyphenylboronic acid (7.29 g, 48.0 mmol), K 2 CO 3 (8 .85 g, 64.0 mmol) and Pd (PPh 3 ) 4 (0.148 g, 0.128 mmol) were mixed and dehydrated 1,4-dioxane (80 ml) was added to the mixture. The mixture was stirred at 85 ° C. for 70 hours under an argon atmosphere and the following reaction formula (3):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される反応を実施した。次いで、室温まで冷却した後、反応生成物を濃塩酸と氷の混合物(体積比1:3)に注ぎ、0.5時間攪拌した。その後、クロロホルムを用いて有機相を抽出し、無水MgSOを添加して乾燥した。この有機相からろ過によりMgSOを除去し、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。残渣をトルエンで再結晶して黄色結晶の1,3,6,8−テトラキス(4−メトキシフェニル)ピレン(4.65g、収率93%)を得た。 The reaction represented by Then, after cooling to room temperature, the reaction product was poured into a mixture of concentrated hydrochloric acid and ice (volume ratio 1: 3) and stirred for 0.5 hour. Thereafter, the organic phase was extracted with chloroform, dried over anhydrous MgSO 4 . MgSO 4 was removed from the organic phase by filtration, and the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The residue was recrystallized from toluene to obtain 1,3,6,8-tetrakis (4-methoxyphenyl) pyrene (4.65 g, yield 93%) as yellow crystals.

この1,3,6,8−テトラキス(4−メトキシフェニル)ピレンをH−NMR測定により同定した。その結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ8.16(s,4H)、7.96(s,2H)、7.59(d,J=8.7Hz,8H)、7.07(d,J=8.7Hz,8H)、3.91(s,12H)。
This 1,3,6,8-tetrakis (4-methoxyphenyl) pyrene was identified by 1 H-NMR measurement. The results are shown below.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.16 (s, 4H), 7.96 (s, 2H), 7.59 (d, J = 8.7 Hz, 8H), 7.07 (d, J = 8.7 Hz, 8H), 3.91 (s, 12H).

次に、1,3,6,8−テトラキス(4−メトキシフェニル)ピレン(4.00g、6.38mmol)を蒸留ジクロロメタン(300ml)に溶解した後、0℃に冷却した。この溶液に1mol/LのBBrジクロロメタン溶液(32ml)を徐々に滴下し、0℃で0.5時間、その後、室温で15時間攪拌して、下記反応式(4): Next, 1,3,6,8-tetrakis (4-methoxyphenyl) pyrene (4.00 g, 6.38 mmol) was dissolved in distilled dichloromethane (300 ml), and then cooled to 0 ° C. A 1 mol / L BBr 3 dichloromethane solution (32 ml) was gradually added dropwise to this solution, followed by stirring at 0 ° C. for 0.5 hour and then at room temperature for 15 hours.

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される反応を実施した。次いで、2時間加熱還流した後、反応生成物を室温まで冷却し、水(200ml)を添加して反応を停止した。生じた沈澱を吸引ろ過により回収し、エタノールに溶解し、水を加えて再沈澱させた。その後、沈澱を吸引ろ過により回収し、真空乾燥して、黄緑色固体の1,3,6,8−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ピレン(3.40g、収率93%)を得た。 The reaction represented by Subsequently, after heating and refluxing for 2 hours, the reaction product was cooled to room temperature, and water (200 ml) was added to stop the reaction. The resulting precipitate was collected by suction filtration, dissolved in ethanol, and reprecipitated by adding water. Thereafter, the precipitate was collected by suction filtration and vacuum-dried to obtain 1,3,6,8-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pyrene (3.40 g, yield 93%) as a yellow-green solid.

この1,3,6,8−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ピレンをH−NMR測定により同定した。その結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ9.68(s,4H)、8.11(s,4H)、7.84(s,2H)、7.48(d,J=8.5Hz,8H)、6.97(d,J=8.5Hz,8H)。
This 1,3,6,8-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pyrene was identified by 1 H-NMR measurement. The results are shown below.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 9.68 (s, 4H), 8.11 (s, 4H), 7.84 (s, 2H), 7.48 (d, J = 8.5 Hz, 8H), 6.97 (d, J = 8.5 Hz, 8H).

次に、1,3,6,8−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ピレン(0.80g、1.40mmol)、蒸留ジクロロメタン(80ml)およびトリエチルアミン(10ml)を混合し、この混合物に3−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート(1.98g、8.00mmol)を添加し、室温で24時間攪拌した後、2時間加熱還流して下記反応式(5):   Next, 1,3,6,8-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pyrene (0.80 g, 1.40 mmol), distilled dichloromethane (80 ml) and triethylamine (10 ml) were mixed, and this mixture was mixed with 3-triethoxy. Silylpropyl isocyanate (1.98 g, 8.00 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours, then heated to reflux for 2 hours, and the following reaction formula (5):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される反応を実施した。得られた溶液からロータリーエバポレーターで溶媒を留去した後、トルエンを添加して攪拌し、ろ過により不溶物を除去した。得られたトルエン溶液にヘキサンを加えて再沈澱させる操作を2回繰り返した後、吸引ろ過により沈澱を回収し、真空乾燥して淡黄色固体の1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルアミノカルボニルオキシ)フェニル]ピレン(1.62g、収率74%)を得た。 The reaction represented by After the solvent was distilled off from the obtained solution with a rotary evaporator, toluene was added and stirred, and insolubles were removed by filtration. The operation of adding hexane to the obtained toluene solution and reprecipitation was repeated twice, and then the precipitate was collected by suction filtration, dried in vacuo and dried as a light yellow solid 1,3,6,8-tetrakis [4- ( 3-Triethoxysilylpropylaminocarbonyloxy) phenyl] pyrene (1.62 g, yield 74%) was obtained.

この1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルアミノカルボニルオキシ)フェニル]ピレンをH−NMR測定、13C−NMR測定、IR測定およびMS測定により同定した。その結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ8.16(s,4H)、7.97(s,2H)、7.63(d,J=8.3Hz,8H)、7.31(d,J=8.3Hz,8H)、5.59(t,J=5.9Hz,4H)、3.87(q,J=7.0Hz,24H)、3.33(m,8H)、1.76(m,8H)、1.27(t,J=7.0Hz,36H)、0.73(t,J=8.0Hz,8H)。
13C−NMR(100MHz,CDCl):δ154.5、150.5、137.7、136.4、131.3、129.6、128.0、125.8、125.2、121.4、58.4、43.5、23.0、18.2、7.6
IR(ATR,cm−1):3329(NH st)、3039、2974、2928、2885、1716(C=O st)、1533、1489、1203、1165、1070。
MS(MALDI,m/z):calcd for 1558.6790[M],found 1558.6809。
This 1,3,6,8-tetrakis [4- (3-triethoxysilylpropylaminocarbonyloxy) phenyl] pyrene was identified by 1 H-NMR measurement, 13 C-NMR measurement, IR measurement and MS measurement. The results are shown below.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.16 (s, 4H), 7.97 (s, 2H), 7.63 (d, J = 8.3 Hz, 8H), 7.31 (d, J = 8.3 Hz, 8H), 5.59 (t, J = 5.9 Hz, 4H), 3.87 (q, J = 7.0 Hz, 24H), 3.33 (m, 8H), 1. 76 (m, 8H), 1.27 (t, J = 7.0 Hz, 36H), 0.73 (t, J = 8.0 Hz, 8H).
13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 154.5, 150.5, 137.7, 136.4, 131.3, 129.6, 128.0, 125.8, 125.2, 121.4 , 58.4, 43.5, 23.0, 18.2, 7.6
IR (ATR, cm −1 ): 3329 (NH st), 3039, 2974, 2928, 2885, 1716 (C═O st), 1533, 1489, 1203, 1165, 1070.
MS (MALDI, m / z): calcd for 15588.6790 [M] + , found 15588.6809.

(合成例2)
合成例1と同様にして1,3,6,8−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ピレンを合成した後、この1,3,6,8−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ピレン(0.6g、1.05mmol)、蒸留ジメチルホルムアミド(20ml)および炭酸カリウム(2.49g、18.0mmol)を混合し、この混合物にアリルブロミド(1.45g、12.0mmol)を添加し、室温で20時間攪拌して下記反応式(6):
(Synthesis Example 2)
After synthesizing 1,3,6,8-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pyrene in the same manner as in Synthesis Example 1, this 1,3,6,8-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pyrene (0.6 g, 1.05 mmol), distilled dimethylformamide (20 ml) and potassium carbonate (2.49 g, 18.0 mmol) were added, and allyl bromide (1.45 g, 12.0 mmol) was added to the mixture and stirred at room temperature for 20 hours. The following reaction formula (6):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される反応を実施した。得られた反応溶液に水(100ml)を添加し、析出した沈澱物を吸引ろ過により回収した後、水およびエタノールで洗浄した。ろ滓をエタノール中で加熱・攪拌した後、吸引ろ過を施し、真空乾燥して淡黄色固体の1,3,6,8−テトラキス[4−(アリルオキシ)フェニル]ピレン(0.67g、収率87%)を得た。 The reaction represented by Water (100 ml) was added to the resulting reaction solution, and the deposited precipitate was collected by suction filtration and then washed with water and ethanol. The filter cake was heated and stirred in ethanol, then subjected to suction filtration, vacuum dried, and 1,3,6,8-tetrakis [4- (allyloxy) phenyl] pyrene (0.67 g, yield) as a pale yellow solid. 87%).

この1,3,6,8−テトラキス[4−(アリルオキシ)フェニル]ピレンをH−NMR測定により同定した。その結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ8.15(s,4H)、7.95(s,2H)、7.58(d,J=8.7Hz,8H)、7.08(d,J=8.7Hz,8H)、6.13(ddt,J=17.4,10.4,5.4Hz,4H)、5.49(dd,J=17.4,3.0Hz,4H)、5.34(dd,J=10.4,3.0Hz,4H)、4.65(d,J=5.4Hz,8H)。
This 1,3,6,8-tetrakis [4- (allyloxy) phenyl] pyrene was identified by 1 H-NMR measurement. The results are shown below.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.15 (s, 4H), 7.95 (s, 2H), 7.58 (d, J = 8.7 Hz, 8H), 7.08 (d, J = 8.7 Hz, 8H), 6.13 (ddt, J = 17.4, 10.4, 5.4 Hz, 4H), 5.49 (dd, J = 17.4, 3.0 Hz, 4H) 5.34 (dd, J = 10.4, 3.0 Hz, 4H), 4.65 (d, J = 5.4 Hz, 8H).

次に、1,3,6,8−テトラキス[4−(アリルオキシ)フェニル]ピレン(0.6g、0.82mmol)、蒸留テトラヒドロフラン(20ml)およびトリエトキシシラン(0.82g、5.00mmol)を混合し、この混合物に白金触媒(白金(0)−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体の3質量%キシレン溶液、50mg)を添加し、60℃で20時間攪拌して下記反応式(7):   Next, 1,3,6,8-tetrakis [4- (allyloxy) phenyl] pyrene (0.6 g, 0.82 mmol), distilled tetrahydrofuran (20 ml) and triethoxysilane (0.82 g, 5.00 mmol) were added. Then, a platinum catalyst (platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex in 3% by mass xylene, 50 mg) was added to the mixture, Stir for the following reaction formula (7):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される反応を実施した。得られた溶液を室温まで冷却してセライトおよび活性炭でろ過した後、溶媒をロータリーエバポレーターで除去し、真空乾燥して淡黄色固体の1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルオキシ)フェニル]ピレン(1.07g、収率94%)を得た。 The reaction represented by The resulting solution was cooled to room temperature and filtered through celite and activated carbon, and then the solvent was removed with a rotary evaporator, followed by vacuum drying to obtain 1,3,6,8-tetrakis [4- (3-tri Ethoxysilylpropyloxy) phenyl] pyrene (1.07 g, 94% yield) was obtained.

この1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルオキシ)フェニル]ピレンをH−NMR測定により同定した。その結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ8.16(s,4H)、7.96(s,2H)、7.57(d,J=8.4Hz,8H)、7.07(d,J=8.4Hz,8H)、4.06(t,J=6.5Hz,8H)、3.88(q,J=7.0Hz,24H)、2.0(m,8H)、1.76(m,8H)、1.27(t,J=7.0Hz,36H)、0.85(m,8H)。
This 1,3,6,8-tetrakis [4- (3-triethoxysilylpropyloxy) phenyl] pyrene was identified by 1 H-NMR measurement. The results are shown below.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.16 (s, 4H), 7.96 (s, 2H), 7.57 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 7.07 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 4.06 (t, J = 6.5 Hz, 8H), 3.88 (q, J = 7.0 Hz, 24H), 2.0 (m, 8H), 1. 76 (m, 8H), 1.27 (t, J = 7.0 Hz, 36H), 0.85 (m, 8H).

(参考例1)
<テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/界面活性剤からなる薄膜の作製>
テトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1、1.0g)に、合成例1で得た1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルアミノカルボニルオキシ)フェニル]ピレン(15mg)、テトラエトキシシラン(15mg)、ノニオン性界面活性剤P123(商品名、アルドリッチ社製、化学式:HO(CHCHO)20(CHCH(CH)O)70(CHCHO)20H、20mg)、2mol/L塩酸(4μl)および純水(20μl)を添加して混合し、この混合物を室温で24時間攪拌してゾル溶液を調製した。
(Reference Example 1)
<Preparation of thin film made of tetraphenylpyrene skeleton-containing Si-based polymer / surfactant>
1,3,6,8-tetrakis [4- (3-triethoxysilylpropylaminocarbonyloxy) phenyl obtained in Synthesis Example 1 was added to a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1, 1.0 g). Pyrene (15 mg), tetraethoxysilane (15 mg), nonionic surfactant P123 (trade name, manufactured by Aldrich, chemical formula: HO (CH 2 CH 2 O) 20 (CH 2 CH (CH 3 ) O) 70 ( CH 2 CH 2 O) 20 H, 20 mg), 2 mol / L hydrochloric acid (4 μl) and pure water (20 μl) were added and mixed, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a sol solution.

得られたゾル溶液を、スピンキャスト法(回転数:4000rpm、30秒)または溶液キャスト法により石英基板上およびガラス基板上にそれぞれ塗布し、テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/界面活性剤からなる薄膜を得た。   The obtained sol solution was applied onto a quartz substrate and a glass substrate by a spin casting method (rotation speed: 4000 rpm, 30 seconds) or a solution casting method, respectively, from a tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer / surfactant. A thin film was obtained.

この薄膜の紫外/可視吸収スペクトル(点線)および発光スペクトル(実線)を図1に、X線回折パターンを図2に示す。得られた薄膜は390nm付近を中心として近紫外から可視光域に吸収を持つものであり、また、450nm付近の青色発光を示すものであった。400nmの光で励起した場合の蛍光量子収率は0.75であった。また、図2に示した結果から明らかなように、この薄膜は周期約8.5nmのメソ構造を有するものであることが確認された。   The ultraviolet / visible absorption spectrum (dotted line) and emission spectrum (solid line) of this thin film are shown in FIG. 1, and the X-ray diffraction pattern is shown in FIG. The obtained thin film had absorption in the near-ultraviolet to visible light region centered around 390 nm and exhibited blue light emission around 450 nm. The fluorescence quantum yield when excited with light of 400 nm was 0.75. Further, as apparent from the results shown in FIG. 2, it was confirmed that this thin film had a mesostructure with a period of about 8.5 nm.

(実施例1)
<テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/界面活性剤/蛍光色素からなる薄膜の作製>
テトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1、10ml)に、合成例1で得た1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルアミノカルボニルオキシ)フェニル]ピレン(300mg)、テトラエトキシシラン(300mg)、ノニオン性界面活性剤P123(400mg)、2mol/L塩酸(80μl)および純水(400μl)を添加して混合し、さらにテトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1)を添加して全量が20mlとなるように混合物を調製した。次に、この混合物を室温で24時間攪拌してゾル溶液(テトラフェニルピレン骨格の濃度:9.6mmol/L)を調製した。
Example 1
<Preparation of a thin film comprising tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer / surfactant / fluorescent dye>
1,3,6,8-tetrakis [4- (3-triethoxysilylpropylaminocarbonyloxy) phenyl] pyrene obtained in Synthesis Example 1 was added to a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1, 10 ml). (300 mg), tetraethoxysilane (300 mg), nonionic surfactant P123 (400 mg), 2 mol / L hydrochloric acid (80 μl) and pure water (400 μl) were added and mixed, and a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol ( The mixture was prepared so that the total amount became 20 ml by adding mass ratio 1: 1). Next, this mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a sol solution (tetraphenylpyrene skeleton concentration: 9.6 mmol / L).

得られたゾル溶液に、下記式(8):   In the obtained sol solution, the following formula (8):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される蛍光色素ローダミン6Gのエタノール溶液(濃度:9.6mmol/L)を、テトラフェニルピレン骨格100モルに対してローダミン6Gが0.2、0.5、1または2モルとなるように添加した。この蛍光色素を含むゾル溶液をスピンキャスト法(回転数:4000rpm、30秒)により石英基板上に塗布し、テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/界面活性剤/蛍光色素からなる薄膜を得た。この薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを図3に、発光色の色度図を図4に、色度座標を表1に示す。 In an ethanol solution (concentration: 9.6 mmol / L) of the fluorescent dye rhodamine 6G represented by the formula, rhodamine 6G is 0.2, 0.5, 1 or 2 mol with respect to 100 mol of the tetraphenylpyrene skeleton. Added. The sol solution containing the fluorescent dye was applied onto a quartz substrate by a spin cast method (rotation speed: 4000 rpm, 30 seconds) to obtain a thin film composed of a tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer / surfactant / fluorescent dye. . FIG. 3 shows the emission spectrum of the thin film with respect to 400 nm excitation light, FIG. 4 shows the chromaticity diagram of the emission color, and Table 1 shows the chromaticity coordinates.

Figure 2009249504
Figure 2009249504

図3に示した結果から明らかなように、前記薄膜においては、450nm付近のテトラフェニルピレン骨格からの発光に加えて、テトラフェニルピレン骨格からローダミン6Gへの励起エネルギー移動によるローダミン6Gからの発光(560nm付近)が観察された。   As is apparent from the results shown in FIG. 3, in the thin film, in addition to light emission from the tetraphenylpyrene skeleton near 450 nm, light emission from rhodamine 6G by excitation energy transfer from the tetraphenylpyrene skeleton to rhodamine 6G ( Around 560 nm) was observed.

また、図4および表1に示した結果から明らかなように、前記薄膜はローダミン6Gの添加量に応じて青色から白色の発光を示した。ローダミン6Gの添加量が0.2モルの薄膜の400nm励起時における量子収率は0.68であった。   Further, as apparent from the results shown in FIG. 4 and Table 1, the thin film emitted blue to white light depending on the amount of rhodamine 6G added. The quantum yield at the time of 400 nm excitation of the thin film in which the addition amount of rhodamine 6G was 0.2 mol was 0.68.

(実施例2)
<テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/界面活性剤/蛍光色素/ヒドロキノンからなる薄膜の作製>
実施例1で調製したローダミン6Gを含むゾル溶液に、さらにヒドロキノンのテトラヒドロフラン溶液(濃度:9.6mmol/L)を、テトラフェニルピレン骨格に対してヒドロキノンが等モルになるように添加した。界面活性剤と蛍光色素とを含むゾル溶液の代わりにこの界面活性剤と蛍光色素とヒドロキノンとを含むゾル溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてテトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/界面活性剤/蛍光色素/ヒドロキノンからなる薄膜を作製した。この薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを図5に、発光色の色度図を図6に、色度座標を表2に示す。
(Example 2)
<Preparation of a thin film comprising tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer / surfactant / fluorescent dye / hydroquinone>
To the sol solution containing rhodamine 6G prepared in Example 1, a tetrahydrofuran solution (concentration: 9.6 mmol / L) of hydroquinone was further added so that the hydroquinone was equimolar with respect to the tetraphenylpyrene skeleton. A tetraphenylpyrene skeleton-containing Si-based polymer in the same manner as in Example 1 except that a sol solution containing a surfactant, a fluorescent dye, and hydroquinone was used instead of the sol solution containing the surfactant and the fluorescent dye. A thin film made of surfactant / fluorescent dye / hydroquinone was prepared. FIG. 5 shows an emission spectrum of the thin film with respect to 400 nm excitation light, FIG. 6 shows a chromaticity diagram of emission colors, and Table 2 shows chromaticity coordinates.

Figure 2009249504
Figure 2009249504

図5に示した結果から明らかなように、前記薄膜においては、450nm付近のテトラフェニルピレン骨格からの発光に加えて、テトラフェニルピレン骨格からローダミン6Gへの励起エネルギー移動によるローダミン6Gからの発光(560nm付近)が観察された。   As is apparent from the results shown in FIG. 5, in the thin film, in addition to light emission from the tetraphenylpyrene skeleton near 450 nm, light emission from rhodamine 6G by excitation energy transfer from the tetraphenylpyrene skeleton to rhodamine 6G ( Around 560 nm) was observed.

また、図6および表2に示した結果から明らかなように、前記薄膜はローダミン6Gの添加量に応じて青色から白色の発光を示した。ローダミン6Gの添加量が0.2モルの薄膜の400nm励起時における量子収率は0.61であった。   Further, as apparent from the results shown in FIG. 6 and Table 2, the thin film emitted blue to white light depending on the amount of rhodamine 6G added. The quantum yield at the time of 400 nm excitation of the thin film in which the addition amount of rhodamine 6G was 0.2 mol was 0.61.

(比較例1)
<テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/蛍光色素からなる薄膜の作製>
テトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1、1ml)に、合成例1で得た1,3,6,8−テトラキス[4−(3−トリエトキシシリルプロピルアミノカルボニルオキシ)フェニル]ピレン(30mg)、テトラエトキシシラン(30mg)、2mol/L塩酸(4μl)および純水(20μl)を添加して混合し、さらにテトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1)を添加して全量が2mlとなるように混合物を調製した。次に、この混合物を室温で24時間攪拌して界面活性剤を含まないゾル溶液(テトラフェニルピレン骨格の濃度:9.6mmol/L)を調製した。
(Comparative Example 1)
<Preparation of thin film composed of tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer / fluorescent dye>
1,3,6,8-tetrakis [4- (3-triethoxysilylpropylaminocarbonyloxy) phenyl] pyrene obtained in Synthesis Example 1 was added to a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1, 1 ml). (30 mg), tetraethoxysilane (30 mg), 2 mol / L hydrochloric acid (4 μl) and pure water (20 μl) were added and mixed, and a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1) was further added. The mixture was prepared so that the total amount was 2 ml. Next, this mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a sol solution containing no surfactant (tetraphenylpyrene skeleton concentration: 9.6 mmol / L).

得られたゾル溶液にローダミン6Gのエタノール溶液(濃度:9.6mmol/L)を、テトラフェニルピレン骨格100モルに対してローダミン6Gが0.2モルまたは1モルとなるように添加した。界面活性剤を含むゾル溶液の代わりにこの界面活性剤を含まないゾル溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてテトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体/蛍光色素からなる薄膜(界面活性剤なし)を作製した。この薄膜は400nmの光を吸収して蛍光を発した。図7には、ローダミン6Gの添加量が0.2モルの薄膜の400nm励起時における発光スペクトルを示す。   An ethanol solution of rhodamine 6G (concentration: 9.6 mmol / L) was added to the obtained sol solution so that rhodamine 6G was 0.2 mol or 1 mol with respect to 100 mol of tetraphenylpyrene skeleton. A thin film comprising a tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer / fluorescent dye (surfactant) in the same manner as in Example 1 except that this sol solution containing no surfactant was used instead of the sol solution containing the surfactant. None). This thin film absorbed fluorescence at 400 nm and emitted fluorescence. FIG. 7 shows an emission spectrum of a thin film having an addition amount of rhodamine 6G of 0.2 mol when excited at 400 nm.

図7に示した結果から明らかなように、前記薄膜においては、450nm付近のテトラフェニルピレン骨格からの発光に加えて、テトラフェニルピレン骨格からローダミン6Gへの励起エネルギー移動によるローダミン6Gからの発光(560nm付近)が観察された。ローダミン6Gの添加量が0.2モルの場合には、界面活性剤を含まない薄膜の400nm励起時における量子収率は0.23であり、界面活性剤を添加した場合(実施例1)に比べて大きく低下した。   As is apparent from the results shown in FIG. 7, in the thin film, in addition to light emission from the tetraphenylpyrene skeleton near 450 nm, light emission from rhodamine 6G by excitation energy transfer from the tetraphenylpyrene skeleton to rhodamine 6G ( Around 560 nm) was observed. When the addition amount of rhodamine 6G is 0.2 mol, the quantum yield at the time of 400 nm excitation of the thin film not containing the surfactant is 0.23, and when the surfactant is added (Example 1) Compared to a large drop.

(比較例2)
<アントラセン骨格含有Si系重合体/蛍光色素からなる薄膜の作製>
テトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1、1ml)に、下記式(9):
(Comparative Example 2)
<Manufacture of anthracene skeleton-containing Si-based polymer / thin film made of fluorescent dye>
In a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1, 1 ml), the following formula (9):

Figure 2009249504
Figure 2009249504

で表される9,10−ビス(トリエトキシシリル)アントラセン(9.7mg)、テトラエトキシシラン(9.7mg)、2mol/L塩酸塩酸(8μl)および純水(40μl)を添加して混合し、さらにテトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1)を添加して全量が2mlとなるように混合物を調製した。次に、この混合物を室温で24時間攪拌して界面活性剤を含まないゾル溶液(アントラセン骨格の濃度:9.6mmol/L)を調製した。 9,10-bis (triethoxysilyl) anthracene represented by the formula (9.7 mg), tetraethoxysilane (9.7 mg), 2 mol / L hydrochloric acid hydrochloric acid (8 μl) and pure water (40 μl) were added and mixed. Further, a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1) was added to prepare a mixture so that the total amount was 2 ml. Next, this mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a sol solution containing no surfactant (concentration of anthracene skeleton: 9.6 mmol / L).

得られたゾル溶液にローダミン6Gのエタノール溶液(濃度:9.6mmol/L)を、アントラセン骨格100モルに対してローダミン6Gが0.2モルまたは1モルとなるように添加した。テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体のゾル溶液(界面活性剤なし)の代わりにこのアントラセン骨格含有Si系重合体のゾル溶液(界面活性剤なし)を用いた以外は比較例1と同様にしてアントラセン骨格含有Si系重合体/蛍光色素からなる薄膜(界面活性剤なし)を作製した。この薄膜は400nmの光を吸収して蛍光を発した。図8には、ローダミン6Gの添加量が0.2モルの薄膜の400nm励起時における発光スペクトルを示す。   An ethanol solution of rhodamine 6G (concentration: 9.6 mmol / L) was added to the obtained sol solution so that rhodamine 6G was 0.2 mol or 1 mol with respect to 100 mol of anthracene skeleton. Comparative Example 1 was used except that this sol solution of an anthracene skeleton-containing Si polymer (no surfactant) was used instead of the tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer sol solution (no surfactant). A thin film (no surfactant) made of an anthracene skeleton-containing Si-based polymer / fluorescent dye was prepared. This thin film absorbed fluorescence at 400 nm and emitted fluorescence. FIG. 8 shows an emission spectrum at 400 nm excitation of a thin film having an addition amount of rhodamine 6G of 0.2 mol.

図8に示した結果から明らかなように、前記薄膜においては、アントラセン骨格からの発光は500nm付近にわずかに観察されるのみであり、アントラセン骨格からローダミン6Gへの励起エネルギー移動によるローダミン6Gからの発光(560nm付近)が観察された。ローダミン6Gの添加量が0.2モルの場合には、アントラセン骨格を有する薄膜の400nm励起時における量子収率は0.04であり、テトラフェニルピレン骨格を有する薄膜の場合(比較例1)に比べて大きく低下した。   As is clear from the results shown in FIG. 8, in the thin film, light emission from the anthracene skeleton is only slightly observed at around 500 nm, and from the rhodamine 6G due to excitation energy transfer from the anthracene skeleton to rhodamine 6G. Luminescence (near 560 nm) was observed. When the amount of rhodamine 6G added is 0.2 mol, the quantum yield of the thin film having an anthracene skeleton at 400 nm excitation is 0.04, and in the case of the thin film having a tetraphenylpyrene skeleton (Comparative Example 1). Compared to a large drop.

(比較例3)
<アントラセン骨格含有Si系重合体/界面活性剤/蛍光色素からなる薄膜の作製>
テトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1、1ml)に、9,10−ビス(トリエトキシシリル)アントラセン(9.7mg)、テトラエトキシシラン(9.7mg)、ノニオン性界面活性剤P123(20mg)、2mol/L塩酸(8μl)および純水(40μl)を添加して混合し、さらにテトラヒドロフランとエタノールとの混合溶媒(質量比1:1)を添加して全量が2mlとなるように混合物を調製した。次に、この混合物を室温で24時間攪拌してゾル溶液(アントラセン骨格の濃度:9.6mmol/L)を調製した。
(Comparative Example 3)
<Preparation of a thin film comprising an anthracene skeleton-containing Si-based polymer / surfactant / fluorescent dye>
9,10-bis (triethoxysilyl) anthracene (9.7 mg), tetraethoxysilane (9.7 mg), nonionic surfactant P123 in a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1, 1 ml). (20 mg), 2 mol / L hydrochloric acid (8 μl) and pure water (40 μl) are added and mixed, and a mixed solvent of tetrahydrofuran and ethanol (mass ratio 1: 1) is further added so that the total amount becomes 2 ml. A mixture was prepared. Next, this mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a sol solution (concentration of anthracene skeleton: 9.6 mmol / L).

得られたゾル溶液にローダミン6Gのエタノール溶液(濃度:9.6mmol/L)を、アントラセン骨格100モルに対してローダミン6Gが0.2モルまたは1モルとなるように添加した。テトラフェニルピレン骨格含有Si系重合体のゾル溶液(界面活性剤あり)の代わりにこのアントラセン骨格含有Si系重合体のゾル溶液(界面活性剤あり)を用いた以外は実施例1と同様にしてアントラセン骨格含有Si系重合体/界面活性剤/蛍光色素からなる薄膜を作製した。この薄膜は400nmの光を吸収して蛍光を発した。図9には、ローダミン6Gの添加量が0.2モルの薄膜の400nm励起時における発光スペクトルを示す。   An ethanol solution of rhodamine 6G (concentration: 9.6 mmol / L) was added to the obtained sol solution so that rhodamine 6G was 0.2 mol or 1 mol with respect to 100 mol of anthracene skeleton. Example 1 was used except that this sol solution of an anthracene skeleton-containing Si polymer (with a surfactant) was used instead of the tetraphenylpyrene skeleton-containing Si polymer sol solution (with a surfactant). A thin film comprising an anthracene skeleton-containing Si polymer / surfactant / fluorescent dye was prepared. This thin film absorbed fluorescence at 400 nm and emitted fluorescence. FIG. 9 shows an emission spectrum at 400 nm excitation of a thin film having an addition amount of rhodamine 6G of 0.2 mol.

図9に示した結果から明らかなように、前記薄膜においては、アントラセン骨格からの発光は500nm付近にわずかに観察されるのみであり、アントラセン骨格からローダミン6Gへの励起エネルギー移動によるローダミン6Gからの発光(560nm付近)が観察された。ローダミン6Gの添加量が0.2モルの場合には、アントラセン骨格を有する薄膜の400nm励起時における量子収率は0.25であり、テトラフェニルピレン骨格を有する薄膜の場合(実施例1)に比べて大きく低下した。   As is clear from the results shown in FIG. 9, in the thin film, light emission from the anthracene skeleton is only slightly observed at around 500 nm, and from the rhodamine 6G due to excitation energy transfer from the anthracene skeleton to rhodamine 6G. Luminescence (near 560 nm) was observed. When the amount of rhodamine 6G added is 0.2 mol, the quantum yield of the thin film having an anthracene skeleton at 400 nm excitation is 0.25, and in the case of the thin film having a tetraphenylpyrene skeleton (Example 1). Compared to a large drop.

<耐久性試験>
実施例1〜2および比較例2〜3で作製したSi系重合体薄膜のうち、テトラフェニルピレン骨格100モルまたはアントラセン骨格100モルに対してローダミン6Gの添加量が1モルのSi系重合体薄膜に対して、400nmの光を大気中で3J/cm(0.05mW/cm、16.7時間)照射した。光照射後の400nmにおける吸収強度を光照射前の吸収強度に対する相対値(光照射前の吸収強度を100とする。)として求めた。その結果を図10に示す。
<Durability test>
Of the Si polymer thin films prepared in Examples 1-2 and Comparative Examples 2-3, a Si polymer thin film in which the addition amount of rhodamine 6G is 1 mol per 100 mol of tetraphenylpyrene skeleton or 100 mol of anthracene skeleton. On the other hand, light of 400 nm was irradiated in the atmosphere at 3 J / cm 2 (0.05 mW / cm 2 , 16.7 hours). The absorption intensity at 400 nm after light irradiation was determined as a relative value with respect to the absorption intensity before light irradiation (the absorption intensity before light irradiation is 100). The result is shown in FIG.

図10に示した結果から明らかなように、ヒドロキノンを含まない本発明のSi系重合体薄膜の場合(実施例1)には光照射による吸収強度の低下は約4%であったのに対して、ヒドロキノンを含む場合(実施例2)には2%未満であった。他方、アントラセン骨格を有するSi系重合体薄膜(ヒドロキノンなし)においては、光照射による吸収強度の低下は、界面活性剤を含まない場合(比較例2)には30%以上、界面活性剤を含む場合(比較例3)には60%以上であった。   As is clear from the results shown in FIG. 10, in the case of the Si polymer thin film of the present invention containing no hydroquinone (Example 1), the decrease in absorption intensity due to light irradiation was about 4%. When hydroquinone was contained (Example 2), it was less than 2%. On the other hand, in the Si-based polymer thin film (without hydroquinone) having an anthracene skeleton, the decrease in absorption intensity due to light irradiation includes 30% or more of the surfactant when the surfactant is not included (Comparative Example 2). In the case (Comparative Example 3), it was 60% or more.

以上説明したように、本発明によれば、発光材料に、近紫外線や青色光線を吸収させて高効率で発光させ、さらに多色発光させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to cause a light emitting material to absorb near ultraviolet rays and blue light to emit light with high efficiency and to emit multicolor light.

したがって、本発明の発光材料は、耐久性に優れるため、発光ダイオードなどの発光素子などに有用であり、特に多色発光が必要な発光ダイオードに有用である。   Therefore, since the light emitting material of the present invention is excellent in durability, it is useful for light emitting elements such as light emitting diodes, and is particularly useful for light emitting diodes that require multicolor light emission.

参考例1で得たSi系重合体薄膜の紫外/可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing an ultraviolet / visible absorption spectrum and an emission spectrum of the Si polymer thin film obtained in Reference Example 1. FIG. 参考例1で得たSi系重合体薄膜のX線回折パターンを示すグラフである。4 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of the Si-based polymer thin film obtained in Reference Example 1. 実施例1で得たSi系重合体薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを示すグラフである。4 is a graph showing an emission spectrum of the Si polymer thin film obtained in Example 1 with respect to 400 nm excitation light. 実施例1で得たSi系重合体薄膜の発光の色度を示すグラフである。3 is a graph showing the chromaticity of light emission of the Si-based polymer thin film obtained in Example 1. 実施例2で得たSi系重合体薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを示すグラフである。4 is a graph showing an emission spectrum of the Si polymer thin film obtained in Example 2 with respect to 400 nm excitation light. 実施例2で得たSi系重合体薄膜の発光の色度を示すグラフである。4 is a graph showing the chromaticity of light emission of the Si polymer thin film obtained in Example 2. FIG. 比較例1で得た蛍光色素の添加量が0.2モルのSi系重合体薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the emission spectrum with respect to the excitation light of 400 nm of the Si type polymer thin film whose addition amount of the fluorescent pigment | dye obtained in the comparative example 1 is 0.2 mol. 比較例2で得た蛍光色素の添加量が0.2モルのSi系重合体薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the emission spectrum with respect to the excitation light of 400 nm of the Si type polymer thin film whose addition amount of the fluorescent pigment | dye obtained in the comparative example 2 is 0.2 mol. 比較例3で得た蛍光色素の添加量が0.2モルのSi系重合体薄膜の400nmの励起光に対する発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the emission spectrum with respect to the excitation light of 400 nm of the Si type polymer thin film whose addition amount of the fluorescent pigment | dye obtained in the comparative example 3 is 0.2 mol. 実施例1〜2および比較例2〜3で得た蛍光色素の添加量が1モルのSi系重合体薄膜の光照射前後の吸収強度を示すグラフである。It is a graph which shows the absorption intensity before and behind light irradiation of the Si type polymer thin film whose addition amount of the fluorescent pigment | dye obtained in Examples 1-2 and Comparative Examples 2-3 was 1 mol.

Claims (4)

下記式(1):
Figure 2009249504
(式(1)中、Arはそれぞれ独立にフェニレン基、ビフェニリレン基およびナフチレン基からなる群から選択される1種を表し、Lはそれぞれ独立に、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、カーボネート基、アミノ基、アミド基およびウレタン基からなる群から選択される少なくとも1種の基を含む2価の脂肪族有機基、アルキレン基または単結合を表す。)
で表される繰り返し単位を有する有機ケイ素化合物の重合体と、界面活性剤と、発光性化合物とを含有することを特徴とする発光材料。
Following formula (1):
Figure 2009249504
(In the formula (1), each Ar independently represents one selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylylene group and a naphthylene group, and each L independently represents an ether group, a thioether group, a carbonyl group, a carbonate group, It represents a divalent aliphatic organic group, an alkylene group or a single bond containing at least one group selected from the group consisting of an amino group, an amide group and a urethane group.)
A light-emitting material comprising a polymer of an organosilicon compound having a repeating unit represented by formula (II), a surfactant, and a light-emitting compound.
前記有機ケイ素化合物の重合体がメソ構造を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の発光材料。   The light-emitting material according to claim 1, wherein the polymer of the organosilicon compound has a mesostructure. 前記有機ケイ素化合物の重合体が波長350〜410nmまたは430〜500nmに吸収帯を有するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の発光材料。   The light emitting material according to claim 1 or 2, wherein the polymer of the organosilicon compound has an absorption band at a wavelength of 350 to 410 nm or 430 to 500 nm. さらに、重合防止剤および酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の発光材料。   Furthermore, at least 1 sort (s) selected from the group which consists of a polymerization inhibitor and antioxidant is contained, The luminescent material as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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