JP2017079181A - 光変換材料、光変換フィルム、及び発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、光源としては、例えば、電子と正孔との再結合に基づく発光現象を利用した発光ダイオード(以下、適宜「LED」という)がある。
また、前記方式を表示装置のバックライトに適用する場合、緑色と赤色の色再現性に劣り、色再現域が狭く(NTSC比が小さく)なってしまう。
1つは、発光効率を重視すると、QDを形成する無機半導体結晶として、CdS、InAs、CdTeといった環境負荷が極めて大きい材料を使用せざるを得ないという環境上の問題である。もう1つは、QDをシート状にするだけでは酸素や水の影響によって発光輝度が即座に低下してしまうという安定性上の問題である。
これら2つの問題については、未だに好適な解決策は見出されていない。
なお、この希土類金属錯体について、例えば、特許文献1では、所定の希土類金属錯体をLEDや半導体レーザーと組み合わせた発光装置が開示されている。
したがって、特許文献1に開示された希土類金属錯体は、450nm付近に発光極大波長を持つ青色LEDを励起光源とする場合、好適に励起光を吸収することができない。つまり、特許文献1に開示された希土類金属錯体では、450nm付近に発光極大波長を持つ青色LEDを励起光源として好適に利用することができないという問題があった。
まず、本発明に係る光変換材料による「光変換の原理」について説明する。
本発明に係る光変換材料は、希土類金属と希土類金属に配位する配位子とを含んで構成される「希土類金属錯体」である。そして、この希土類金属錯体は、配位子が励起光を吸収し、その励起エネルギーが希土類金属に移動し、希土類金属の4f−4f遷移に起因して発光する。
詳細については、希土類金属としてEu3+を用いた場合の希土類金属錯体のエネルギー準位を示す図1〜3を用いて説明する。
なお、希土類金属の「発光準位」とは、発光に関与する励起状態のエネルギー準位(図1における5D1、5D0)であり、準位が下がる際に発光現象が起こるような励起状態のエネルギー準位である。よって、希土類金属の「発光準位」には、発光に直接的に関与しない励起状態のエネルギー準位、例えば、熱エネルギーの放出により失活することで発光準位(図1における5D1や5D0)まで下がるような励起状態のエネルギー準位は含まれない。
したがって、この希土類金属錯体の配位子についてλmaxが450nm付近となるように設計を変更することにより、450nm付近の波長の光を励起光として利用することに適した材料とすることが考えられる。
本発明に係る光変換材料は、図3に示すように、配位子のS1とT1とのエネルギー準位差(ΔEst)の小さな配位子を用いることにより、配位子のT1のエネルギー準位を希土類金属の発光準位より上位としている。その結果、本発明に係る光変換材料は、配位子のλmaxを長波長化しS1のエネルギー準位が下がったとしても、図3に示すような配位子から希土類金属へのエネルギー移動を可能とし、発光現象(光変換現象)の好適な実現を可能としている。
本発明に係る光変換材料は、励起光によって励起され、励起光とは異なる波長で発光し、下記一般式(1)で表されることを特徴とする。そして、本発明に係る光変換材料は、「希土類金属」(一般式(1)ではMと表示)と、この希土類金属に配位する「配位子」(一般式(1)ではLig1、Lig2と表示)と、を含んで構成される希土類金属錯体である。
本発明に係る光変換材料は、モノマー(一般式(1)のn3が1)であっても、ポリマー(一般式(1)のn3が2以上の整数)であってもよい。なお、n3の上限は特に限定されないものの、例えば、ポリスチレン換算の重量平均分子量が500,000以下となる整数であればよい。
低分子錯体(モノマーを含む)<低分子複核錯体<ペンダント型ポリマー、グラフト型ポリマー<主鎖型ポリマー(超分子ポリマーを含む)<三次元ネットワークを形成するポリマー(超分子ポリマーであって三次元ネットワークを形成するポリマーを含む)
本発明に係る光変換材料は、安定性を考慮すると、モノマーよりもポリマーのほうが好ましく、前記序列の後方のものがより好ましい。
本発明に係る光変換材料は、希土類金属を含んで構成される。
希土類金属とは、周期律表で希土類(ランタノイド)と定義された全ての元素と、スカンジウム及びイットリウムである。具体的には、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、Ce(セリウム)、Pr(プラセオジム)、Nd(ネオジム)、Pm(プロメチウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユウロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、Lu(ルテチウム)である。
したがって、本発明に係る光変換材料の希土類金属は、外部からの影響を受けにくい4f−4f遷移に起因したスペクトルのシャープな蛍光を発するPr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+を用いるのが好ましい。この中でも、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+がより好ましく、Nd3+、Eu3+、Tb3+がさらに好ましく、Eu3+、Tb3+が特に好ましい。
本発明に係る光変換材料は、希土類金属に配位する配位子(Lig1、Lig2)を含んで構成される。
本発明に係る光変換材料の配位子(Lig1)は、最低励起一重項状態(S1)のエネルギー準位との最低励起三重項状態(T1)のエネルギー準位との差の絶対値(ΔEst)が0.5eV以下である。そして、ΔEstは0.01〜0.30eVであることが好ましい。
本発明に係る光変換材料がこのような配位子を含むことにより、配位子のλmaxを長波長化しS1のエネルギー準位が下がったとしても、配位子から希土類金属へのエネルギー移動を可能とし、発光現象(光変換現象)を好適に実現することができる。
なお、本発明に係る光変換材料が異なる構造の配位子(Lig1)を2つ以上含む場合、少なくとも1つのLig1がエネルギー準位に関する条件を満たせばよいが、全てのLig1がエネルギー準位に関する条件を満たすのが好ましい。
本発明に係る光変換材料がこのような配位子を含むことにより、配位子から希土類金属へのエネルギー移動をより確実なものとし、発光現象(光変換現象)をより好適に実現することができる。
ただし、発光現象(光変換現象)をさらに好適に実現するという観点から、配位子(Lig1)のT1のエネルギー準位は、希土類金属の最低発光準位よりも高い発光準位(例えば、図3に示す5D0よりも高い5D1)と比較して高くなっているのが好ましく、希土類金属の発光準位の中でも最も高い発光準位に対して高くなっているのがより好ましい。
本発明に係る光変換材料がこのような配位子を含むことにより、450nm付近の波長の光を励起光として好適に利用することができる。
本発明に係る光変換材料がこのような配位子を含むことにより、450nm付近の波長の光を励起光として好適に利用できるのは勿論のこと、様々な波長の光を励起光として使用することも可能である。
希土類金属がTbの場合、配位子(Lig1)のT1のエネルギー準位は、2.50〜2.90eVであることが好ましい。そして、配位子(Lig1)のλmaxは、427〜490nmであることが好ましい。
本発明に係る光変換材料は、チャージバランスが全体でゼロとなるように配位子(Lig1、Lig2)を設計するのが好ましい。
また、本発明に係る光変換材料は、発光量子収率を高めるために、輻射失活速度定数(Kr)に対して無輻射失活速度定数(knr)が小さくなるように配位子を設計するのが好ましい。knrが大きくなってしまうことを防止するため、言い換えると、励起された希土類金属錯体が光ではなく熱の放出により基底状態に戻ってしまうことを防止するため、マクロな観点から、配位子は配位状態での揺らぎが少ないものが好ましい。すなわち、配位子は、キレートタイプの配位形態をとるか、希土類金属イオンとの間に強い配位結合を形成するように、電子密度が高いユニットで配位させることが好ましい。
本発明に係る光変換材料の配位子は、構造の安定性を高めるため、単座配位子よりも、二座配位子が好ましく、多座配位子がより好ましい。
本発明に係る光交換材料の励起光源としては、420〜500nmの波長の光を発する光源を用いるのが好ましく、430〜480nmの波長の光を発する光源を用いるのがより好ましい。また、本発明に係る光交換材料の励起光源としては、前記の範囲に発光極大波長を有する光を発する光源を用いるのが好ましい。
具体的な励起光源としては、前記の波長の光を発するものであれば特に限定されないものの、青色LEDをはじめ、例えば、近紫外LED、半導体レーザーダイオード、有機EL等が挙げられる。
本発明に係る光変換フィルムは、前記の光変換材料を含有して構成され、通常、フィルムの形状を構成するためにバインダー樹脂が用いられる。
なお、本発明に係る光変換フィルムは、光変換材料、バインダー樹脂のほか、光散乱物質等を含有していてもよい。
そして、本発明に係る光変換フィルムにおける光変換材料の含有量は、励起光の波長を好適に変換させるべく、光変換フィルムの質量を100質量%とした場合、5〜100質量%が好ましく、10〜90質量%がより好ましい。
本発明に係る光変換フィルムは、通常、バインダー樹脂を含有して構成される。
バインダー樹脂は、光変換フィルムの光変換効果を損なわないものであれば特に限定されないが、透明樹脂が好ましい。
なお、透明樹脂の透明性については、厚さ0.1mmでの全光線透過率(JISK7375:2008)が、好ましくは60%以上であり、より好ましくは80%以上であり、特に好ましくは90%以上である。このような透明樹脂を用いることにより、光変換フィルムは良好な透明性を発揮する。
本発明に係る光変換フィルムは、表示装置のバックライト等のような光散乱現象を起こす必要のある装置に適用する場合、光散乱物質を含んでいてもよい。
光散乱物質は、光を散乱させる物質であればよく、シリカ、チタニア、ジルコニア、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウムといった無機粒子、フィラーに代表される無機系散乱剤、セルロースナノファイバー、ケブラー繊維、シリコーンオイル(樹脂)といった有機系散乱剤等から選択される1種、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、本発明に係る光変換材料の屈折率は、1.8程度、あるいはそれ以上の高い値を示すものが多いため、光散乱物質としては、光変換材料の前記の屈折率とは異なる屈折率を示すものを用いるのが好ましい。このような光散乱物質を使用することにより、ミー散乱性の光散乱現象を発現させることができる。
また、光変換フィルムを延伸して形成する際、各物質間にボイド(屈折率:1.0程度)が形成される場合があり、このボイドを形成させることによって、ミー散乱性の光散乱現象を発現させることもできる。
本発明に係る光変換フィルムの光散乱性を向上させる手段としては、前記の各手段を単独で適用してもよいが、当然、組み合わせて適用してもよい。
本発明に係る光変換フィルムの製造方法は、フィルム作製工程を含むとともに、延伸工程を含めてもよい。
フィルム作製工程における作製方法は、既存のいずれの方法を用いてもよい。例えば、前記の各材料(光変換材料、バインダー樹脂、必要に応じて光散乱物質等)を溶剤に溶かしキャストする溶剤キャスト法、溶融状態で混練してダイなどから押し出しフィルムにする溶融押し出し成型法、プレスなどでフィルムにするプレス成型法などが挙げられる。これらの中でも、溶剤キャスト法又は押出成型法が好ましく、厚みの精度調整に優れている溶剤キャスト法がさらに好ましい。
なお、溶剤キャスト法における溶剤としては、前記の各材料を十分に溶解でき、フィルム化できるものであれば制限なく用いることができる。
本発明に係る発光素子として、有機EL素子を例に挙げて説明するが、有機EL素子は、前記の光変換材料を含有して構成され、通常、前記の光変換フィルムを光変換層として用いて構成される。
(2)光変換層/陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(3)光変換層/陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(4)光変換層/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)光変換層/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(6)光変換層/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(7)光変換層/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層/陰極
(8)陽極/発光層/陰極/光変換層
(9)陽極/発光層/電子輸送層/陰極/光変換層
(10)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極/光変換層
(11)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極/光変換層
(12)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極/光変換層
(13)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極/光変換層
(14)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層/陰極/光変換層
上記の中で(7)の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
なお、陽極、陰極の両側から光を取り出す場合は、両極の外方側に光変換層を設けてもよい。
また、本発明に係る有機EL素子は、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。
陽極/第1発光ユニット/中間層/第2発光ユニット/中間層/第3発光ユニット/陰極
ここで、上記第1発光ユニット、第2発光ユニット及び第3発光ユニットは全て同じであっても、異なっていてもよい。また二つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていてもよい。
本発明に用いられる発光層は、電極又は隣接層から注入されてくる電子及び正孔が再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても、発光層と隣接層との界面であってもよい。本発明に用いられる発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成に特に制限はない。
本発明に用いられる発光ドーパントについて説明する。
ここでの白色とは、特に限定はなく、橙色寄りの白色であっても青色寄りの白色であってもよいが、2度視野角正面輝度を前述の方法により測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度がx=0.39±0.09、y=0.38±0.08の領域内にあればよい。
本発明に用いられるリン光発光性ドーパント(以下、「リン光ドーパント」ともいう)について説明する。
本発明に用いられる蛍光発光性ドーパント(以下、「蛍光ドーパント」ともいう)について説明する。
本発明に用いられるホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機EL素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する層であり、好ましくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
本発明に用いられる電子注入層(「陰極バッファー層」ともいう)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
本発明において正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有していればよい。
電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有する層であり、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
本発明に用いられる正孔注入層(「陽極バッファー層」ともいう)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
前述した本発明における有機層は、更に他の含有物が含まれていてもよい。
本発明に用いられる有機層(正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)の形成方法について説明する。
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上、好ましくは4.5V以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
本発明の有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等とも言う)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
本発明の有機EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜又は前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜若しくは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、空気よりも屈折率の高い(屈折率1.6〜2.1程度の範囲内)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から20%程度の光しか取り出せないと一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として、光が素子側面方向に逃げるためである。
本発明の有機EL素子は、支持基板(基板)の光取り出し側に、例えばマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、又は、いわゆる集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
以下、本発明の有機EL素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
本発明の有機EL素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
まず、実施例1では、光変換材料に使用する「配位子」のエネルギー準位について確認した。
各配位子のS1のエネルギー準位(E(S1)と表示)、T1のエネルギー準位(E(T1)と表示)、ΔEst、及びλmaxは、構造の最適化の計算、及び励起状態の計算によって求めた。
すなわち、汎関数としてB3LYP、基底関数として6−31G(d)を用いた構造最適化の計算を行い、この最適化された構造に対して時間依存密度汎関数法(Time−Dependent DFT)による励起状態計算を実施し、配位子のE(S1)、E(T1)を求め、更にΔEst=E(S1)−E(T1)を算出した。また、λmaxはE(S1)の値を用いて算出(λmax=1239.8/E(S1))した。
なお、前記の計算において使用した量子化学計算プログラムはGaussian09であった。
表1に示すとおり、番号L−01〜L−23の配位子については、ΔEstが0.5eV以下であって、図3に示すようなエネルギー移動を実現できるものであり、本発明に係る光変換材料の配位子(Lig1)として好適に使用可能であることが確認できた。
一方、番号L−101〜L115の配位子については、ΔEstが0.5eVを超えていることが確認できた。
なお、番号L−101〜L115の配位子については、本発明に係る光変換材料の配位子(Lig1)には適さないものの、配位子(Lig2)としては使用可能である。
ポリメチルメタクリレート25gと表2に記載した希土類金属錯体0.5gとを塩化メチレン67gに溶解し、希土類金属錯体含有の塗布溶液を作製した。この塗布溶液をナイフコーター(株式会社小平製作所製)で平板な基材に製膜した後、60℃、60分間の乾燥処理を施し、乾燥膜厚が100μmの評価用フィルム2−1〜2−24を作製した。
作製した評価用フィルムについて、450nmの励起光を用いた場合の初期発光量子収率(φ0)を積分球ユニット(日本分光株式会社製 ILF−533、φ=100mm)と接続した分光蛍光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス社製 F−7000)により測定した。
作製した評価用フィルムに450nmのLED光を励起光として1000時間連続照射し、照射後の評価用フィルムの発光量子収率(φ1)を初期発光量子収率の測定方法と同様の方法で測定し、変化率(Ra:Ra=|φ0−φ1|/φ0×100)を算出した。
この変化率の値が小さいほど、連続稼働前後におけるフィルムの特性の変化が小さく、稼働時の高い耐久性を示しており、表2中では0%以上20%以下の変化率の場合を「○」、20%を超え40%以下の変化率の場合を「△」、40%を超える変化率の場合を「×」で表した。
なお、表2の希土類金属錯体、Lig1、Lig2の番号は、前記した希土類金属錯体の具体例の番号、及び前記した配位子の具体例の番号に対応している。また、表2の「比較01」の希土類金属錯体は、特開2003−81986号公報に記載されているEu(hfa−H)3(TPPO)2である。
表2に示すとおり、評価用フィルム2−2〜2−24については、ΔEstが0.5eV以下となる配位子を備えた希土類金属錯体を使用していた。その結果、これらの評価用フィルムは、初期発光量子収率が高いとともに、連続稼働後の発光量子収率の変化率も小さく、450nm付近の波長の光を励起光として好適に利用できる光変換フィルムであることが確認できた。
一方、評価用フィルム2−1については、ΔEstが0.5eV以下となるような配位子を備えていない希土類金属錯体を使用していた。その結果、この評価用フィルムは、初期発光量子収率が非常に低いとともに、連続稼働後の発光量子収率の変化率も大きく(×)、450nm付近の波長の光を励起光として好適には利用できないフィルムであることが確認できた。
希土類金属錯体を表3に記載の化合物に変更した以外は実施例2と同様の方法によって、評価用フィルム3−1〜3−25を作製した。
実施例2の初期発光量子収率の測定方法と同様の方法で評価用フィルム3−1〜3−25の初期発光量子収率(φ0)を測定した。
作製した評価用フィルムを85℃、85%RHの環境下で1000時間の加速劣化処理を施した後の発光量子収率(φ2)を初期発光量子収率の測定方法と同様の方法で測定し、変化率(Ra:Ra=|φ0−φ2|/φ0×100)を算出した。
この変化率の値が小さいほど、高温保存前後におけるフィルムの特性の変化が小さく、稼働時の高い耐久性を示しており、表3中では0%以上20%以下の変化率の場合を「○」、20%を超え40%以下の変化率の場合を「△」、40%を超える変化率の場合を「×」で表した。
なお、表3の希土類金属錯体、Lig1、Lig2の番号は、前記した希土類金属錯体の具体例の番号、及び前記した配位子の具体例の番号に対応している。また、表3の「比較02」の希土類金属錯体は、WO2012/150712に記載されている[Eu(hfa)3(dpb)]nであり、「比較03」の希土類金属錯体としては、同文献の[Eu(hfa)3(dppcz)]nである。
表3に示すとおり、評価用フィルム3−3〜3−25については、ΔEstが0.5eV以下となる配位子を備えた希土類金属錯体を使用していた。その結果、これらの評価用フィルムは、初期発光量子収率が高いとともに、高温保存後の発光量子収率の変化率も小さく、450nm付近の波長の光を励起光として好適に利用できる光変換フィルムであることが確認できた。
一方、評価用フィルム3−1、3−2については、ΔEstが0.5eV以下となるような配位子を備えていない希土類金属錯体を使用していた。その結果、この評価用フィルムは、初期発光量子収率が非常に低いとともに、高温保存後の発光量子収率の変化率も大きく(×又は△)、450nm付近の波長の光を励起光として好適には利用できないフィルムであることが確認できた。
100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製 NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
この透明支持基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、H.C. スタルク社製、CLEVIO P VP AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液を用い、3000rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、200℃にて1時間乾燥し、層厚20nmの第1正孔輸送層を設けた。
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに正孔輸送材料としてα−NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてHOST−1を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに電子輸送材料としてET−1を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにドーパントとしてDoup−1を100mg入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
更に、ホスト化合物としてHOST−1とドーパントとしてDoup−1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.006nm/秒で前記第2正孔輸送層上に共蒸着して層厚40nmの発光層を設けた。
更にET−1が入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層上に蒸着して層厚30nmの電子輸送層を設けた。
なお、蒸着時の基板温度は室温(25℃)であった。
希土類金属錯体を表4に記載の化合物に変更した以外は実施例2と同様の方法によって、評価用素子4−1〜4−52に使用する評価用フィルムを作製した。
その後、発光素子の発光層とは反対面の基板上に、評価用フィルムを貼り合わせ、評価用素子4−1〜4−52を作製した。
作製した評価用素子のITO電極を陽極とし、対向電極を陰極として、直流電圧10Vを印加し、評価用フィルムで変換された発光色を観測した。
表4に示すとおり、評価用素子4−1〜4−52については、ΔEstが0.5eV以下となる配位子を備えた希土類金属錯体を使用していた。その結果、これらの評価用素子は、OLED光源からの450nm付近(470nm)の青色光を好適に赤色光や緑色光に変換できることが確認できた。
3 画素
5 走査線
6 データ線
A 表示部
B 制御部
101 有機EL素子
102 ガラスカバー
105 陰極
106 有機EL層
107 透明電極尽きガラス基板
108 窒素ガス
109 捕水剤
Claims (10)
- 励起光によって励起され、前記励起光とは異なる波長で発光し、下記一般式(1)で表されることを特徴とする光変換材料。
- 前記少なくとも1つのLig1が420〜500nmの波長の励起光で励起されることを特徴とする請求項1に記載の光変換材料。
- 前記MがPr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybからなる群から選ばれることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光変換材料。
- 前記MがEu又はTbであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光変換材料。
- 前記少なくとも1つのLig1の最低励起三重項状態(T1)のエネルギー準位が、前記Mの発光準位より高いことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光変換材料。
- 前記Lig1又は前記Lig2が多座配位子であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光変換材料。
- 希土類金属錯体ポリマーであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光変換材料。
- 前記ΔEstが0.01〜0.30eVであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光変換材料。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光変換材料を含有することを特徴とする光変換フィルム。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光変換材料を含有することを特徴とする発光素子。
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