JP6685297B2 - ベンズイミダゾキサンテノイソキノリノンの誘導体をベースとする新しい種類のled照明用有機蛍光体 - Google Patents

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Description

本発明は、(a)光源光を発生するように構成されている光源、及び(b)光源光の少なくとも一部を可視コンバータ光に変換するように構成されている光コンバータを含む照明装置に関する。本発明は、そのような光コンバータ自体、及びそのような光コンバータに含まれ得る発光材料に更に関する。
蛍光体増強光源自体は知られており、実質的にあらゆる種類の光源に使用されている。蛍光体増強光源は、発光素子と発光材料とを含む。発光材料は、発光素子が発する光の少なくとも一部をより長波長の光に変換するために配置される。
よく知られている蛍光体増強光源には、例えば、放電により光が放射される水銀蒸気放電ランプがあり、水銀蒸気の存在が放電を引き起こし、紫外線を放出する。紫外線の少なくとも一部が発光材料に吸収され、より長波長の光に変換された後、発光材料から放出される。そのような水銀蒸気放電ランプは、例えば、放電が生じる放電管を含み得る。発光材料は、通常、放電によって放出される紫外線が放電管を通過せず、放電管内で例えば可視光に変換されるように、放電管の内壁に塗布される。
或いは、蛍光体増強光源は、発光素子として固体発光素子を含み得る。そのような固体発光素子は、例えば、発光ダイオード、レーザダイオード又は有機発光ダイオードであり得る。固体発光素子から放出される光は、通常、中心波長の周りに比較的狭いスペクトルを有する。スペクトル幅は、例えば、固体発光素子によって放出される光の最大発光強度の半分の強度で測定される発光ピークの幅である、発光ピークの半値全幅(更にまたFWHMとしても示される)によって定義され得る。固体発光素子の通常の発光スペクトルのFWHMは、人の目で通常単色光として確認される30ナノメートル未満である。
固体発光素子から放出される光の色を変化させる発光材料が添加され、蛍光体増強光源が形成され得る。発光材料は、例えば、固体発光素子の(LED)ダイの上層として塗布され得、或いはマトリックスに分散して、固体発光素子から距離を置いて位置させる、いわゆる「リモート蛍光体」配置とされ得る。発光材料はまた、例えば、各々が異なる色を発し、混合した光が例えば特定の色温度を有する白色光を生じるような、種々の発光材料の混合物の一部であり得る。更に、発光材料の発光特性は、一般に光のスペクトルが比較的広いため、固体発光素子の演色性を改善するために、発光材料が固体発光素子に添加され得る。
当技術分野では、マトリックス中に染料を使用することが(また)知られている。例えば、米国特許第6537679号は、ポリ(1,4−シクロヘキサンジメタノール−コ−エチレンテレフタレート(PETG)と、ペリレンイミド染料及びペリレンエステル染料、チオキサンテン染料、ベンゾキサンテン染料、並びにベンゾチアジン染料からなる群から選択される蛍光染料とを含むポリマー樹脂を含む再帰反射蛍光製品を記載している。PETG蛍光樹脂マトリックスは、道路表示の日中の視認性を高めるために使用され得る。そのような路上表示は、上面及び先端面を有する、光透過性蛍光物質からなる構造体を含み、その構造体の下にエアキャップを形成するように構成されているベース部材を含む。
Qian Xuhongら(J. Chem. Eng. Data (1988, 33, 528-529))は、幾つかのベンゾキサンテン−3,4−ジカルボキシイミド及びベンズイミダゾキサンテノイソキノリノン、並びにこれらの物理的データ及びスペクトルデータを記載している。日本国特許第06228549号は、Qian Xuhongらに記載された化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を記載している。欧州特許第2645822号は、光源及び発光材料を含む照明装置を記載している。発光材料は、第1の有機発光材料及び第2の有機発光材料を含み、任意選択的に、1種以上の更なる有機発光材料及び1種以上の更なる無機発光材料を含む。光源及び発光材料は、動作中、白色の照明装置光を生じるように構成されている。第1の有機発光材料が経時的に分解し、第2の有機発光材料が経時的に分解し、及び任意選択の1種以上の有機発光材料が経時的に分解する。発光材料は、照明装置の動作中、照明装置光を白色に維持するように構成されている。Xuhong Qianら(Dyes and Pigments, vol. 32, no. 4, p. 229-235 (1996))は、そのうちの1つがQian Xuhongらに記載されている、蛍光化合物のストークスシフトと低周波数との関係に関する研究を報告している。
独国特許第2328727号は、Oの位置にXで示される基を有する、本願に記載の化合物IA及びIBに関連している一般式(I)又は(II)で示される水に不溶な染料を記載している。式中、XはO又はSであり、幾つかの側基はH、C2H5、アシル又はアルコキシを示し、幾つかの他の特定の側基はH又は非イオン性置換基を示す。但し、隣接する2つの基は芳香環又は副素環を形成し得る。これらの化合物は、例えば、対応するジアゾニウム塩を内部環化する(それにより、Xを含有する環を形成する)ことにより生成され得る。これらの染料は、酢酸セルロース、ポリエステル又はポリアミドの繊維製品、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、PVC、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン及び超ポリアミドから作られた製品、並びにラッカー又は印刷ペースト用色素の製造に適している。明るく透明で耐光性のある黄色乃至赤色の蛍光色が得られる。
固体光源の白色光の発光効率は更に改善され得る。これは、RGB LEDを組み合わせることによって最も良くなされ得る。しかしながら、現在、緑色LEDは高い効率が得られるほど効率的ではない。このような理由から、白色光を得るために、蛍光体変換(PC:phosphor converted)LEDが提案されている。一次光源としての青色LEDと共に、赤色及び黄色の発光蛍光体が必要である。これらの蛍光体は、完全な光源(例えば、TLレトロフィット管は高温で動作し、寿命は少なくとも50,000時間)の寿命中、青色光の照射条件下で安定でなければならない。
F170(CAS:936212−95−2)、F83(CAS:100443−95−6)等のペリレンから誘導される黄色の有機蛍光体(例えばまた欧州特許第2645822号を参照)、及びソルベントイエロー98(CAS:12671−74−8)又はフルオレッセントイエロー43(CAS:19125−99−6)の使用は、短い寿命をもたらす。これらの黄色蛍光体は、照明用途に使用するには分解が早過ぎる。
従って、本発明の一態様は、好ましくは更に1つ以上の上記欠点を少なくとも部分的に解消する代替の照明装置、特に、代替の光コンバータを提供することである。更に、本発明の一態様は、好ましくは更に1つ以上の上記欠点を少なくとも部分的に解消する代替の発光材料、特に緑色及び/又は黄色を発光する材料、特に青色LED等の青色光源と組み合わせるための材料を提供することである。
驚くべきことに、8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オンの誘導体が、既知の類似の従来技術の系に比べて照射条件下の寿命がはるかに長いことが分かった。2つの異性体、即ち、8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2410A)及び7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オン(2410B)の誘導体の略等しいモル比の混合物が得られた。これらの混合物により、最大20Khrまで長くなった寿命が得られた。しかしながら、これらの色素混合物の量子効率は比較的低く、0.8を超えない。
更に驚くべきことに、この混合物から2つの異性体を分離すると、構造2410Aからの誘導体が黄色領域において優れたスペクトル特性を有し、且つ0.9を超える高い量子収率(量子効率90%)を有することが分かった。2410Bから誘導される他の異性体は、比較的低い量子収率でオレンジ領域の発光を示す。このように第1の異性体の使用は、高効率のランプをもたらす。更に、8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン又はその誘導体(2410A)は、異性体の7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オン及びその誘導体より実質的に良好な光特性を有する。
ある特定の実施形態では、蛍光体は、系全体の効率を高め得るリモート蛍光体の構造を有する。この構造は、TLED(直管型LED構造、例えば、T8管(蛍光灯の技術分野で知られている)又は他の管状構造におけるLED装置)等の低電力、低動作温度の適用で最も安定している。しかしながら、固体光源ダイ上に直接設けられるような他の型の適用も可能であり得る。
従って、第1の態様において、本発明は、(a)光源光を発生するように構成されている光源、(b)光源光の少なくとも一部を可視変換光に変換するように構成されている光コンバータを含み、光コンバータは、発光材料を含有する(ポリマー性)マトリックスを含み、その発光材料は、式IAで定義される有機蛍光体:
を含み、式中、G1〜G12は、独立して水素、ハロゲン、R1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択される、照明装置を提供する。従って、ある特定の実施形態では、G1〜G12は、独立して水素、ハロゲン、R1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択される。更に、マトリックス中に埋め込まれると、G1〜G12基の1つ以上は、独立してマトリックスと共有結合され得る。
異性体の分離は、例えば、カラムクロマトグラフィ又は選択的結晶化等、当技術分野で知られた技術によってなされ得る。
特に、G1〜G12は、独立して水素、ハロゲン、R1、OR1、NHR1、及びNR2R1から選択される。ここで、R1及びR2は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択され、G1〜G12の1つ以上は、任意選択的にマトリックスに共有結合され、式IB(下記を参照)によって定義される有機蛍光体が発光材料に利用可能である場合、式IBによって定義される有機蛍光体及び式IAによって定義される蛍光体は、IB/IA≦0.5、特に、IB/IA≦0.1のモル比を有する。そのような有機蛍光体は、(マトリックスに埋め込まれている間)量子効率及び/又は照射時の安定性に関し、最良の光学結果を提供する。
任意選択的に、有機蛍光体は、2種の有機蛍光体、即ち、上述したような有機蛍光体IA及びその異性体の組合せ
を含むが、それらの2種の異性体は、第1の有機蛍光体IAと第2の有機蛍光体IBとのモル比が1.1以上、例えば2〜1000の範囲である。従って、蛍光体(又は発光材料)が両蛍光体IA及びIBを含む場合、IB/IAのモル比は、≦0.5、例えば≦0.1、例えば0.05以下、例えば≦0.01、例えば≦0.001、例えば0.5〜0.001の範囲、例えば0.1〜0.001の範囲である。異性体は分光学的に区別され得、又はLCMS(液体クロマトグラフィ質量分析法)が異性体IA及びIBの区別に適用され得る。
他の態様において、本発明はまた、光コンバータ自体を提供する。従って、更なる態様において、本発明はまた、有機蛍光体を含む発光材料を含有するマトリックスを含む光コンバータを提供する。以下で説明されるように、そのようなマトリックスはまた、特に赤色を発し得る、量子ドットをベースとする材料、窒化物をベースとする材料、及び/又は他の発光材料等の1種以上の更なる発光材料を含み得る。
更に他の態様において、本発明はまた、そのような発光材料自体を提供する。従って、更なる態様において、本発明はまた、式IAで示される有機蛍光体を、任意選択的に式IBで示される有機蛍光体(上で定義されている)と組み合わせて含む発光材料を提供するが、前者の分子は後者と比べて過剰に含まれる。従って、一態様において、本発明は、少なくとも1種の式IAで定義される蛍光体を含む発光材料と、任意選択的に(その発光材料が)また式IBによって定義される有機の化合物少なくとも1種の有機蛍光体を(含む)とを提供する。式中、G1〜G12は、独立して水素、ハロゲン、R1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択され、式IBによって定義される有機蛍光体も発光材料に利用可能である場合、式IBによって定義される蛍光体及び式IAによって定義される蛍光体は、IB/IA≦0.5、特に≦0.1のモル比を有し、特にG2及びG7の1つ以上は、独立してR1、OR1、NHR1及びNR2R1からなる群から選択される基を含み、更に特にR1及びOR1からなる群から選択される基を含む。
上述したように、驚くべきことに、式IAのベンズイミダゾキサンテノイソキノリノン誘導体は、例えば青色光の照射下で長い寿命を有しながら、量子効率が比較的高く、特にその異性体IBより高く、また当技術分野で知られている他の幾つかの有機蛍光体よりも高いと思われた。更に、これらの材料は、比較的高い量子効率を有すると思われる。また、青色LEDのような青色光源と、任意選択的に、赤色有機発光材料及び/又は窒化物若しくは量子ドット等の赤色無機発光材料等の緑色、黄色及び赤色の1種以上の光源との組み合わせにおける高い演色評価数が、少なくとも80、例えば少なくとも84、更には少なくとも88、例えば少なくとも92等のCRIを有する白色光を提供し得る。
ある特定の実施形態では、有機蛍光体IAは(及び有機蛍光体IBが含まれる場合にはこの有機体も)、そのG1〜G12の少なくとも4つは、(独立して)Hである。更に特に、有機蛍光体IA又は有機蛍光体IA(及び任意選択的に有機蛍光体IB)のG1〜G12は、全てHである。一般に、合成手順のために、蛍光体IAのGは、蛍光体IBのGと同じである(即ち、G1(IA)=G1(IB);G2(IA)=G2(IB);G3(IA)=G3(IB)等)。「有機蛍光体IAのG1〜G12は、全てHである」という句は、G1〜G12の1つ以上(しかし、全部ではない)、特にG1〜G12の1つのみが(マトリックスに埋め込まれている場合)マトリックスと共有結合し得ることをなおも含み得ることに留意されたい。水素置換ベンズイミダゾキサンテノイソキノリノン誘導体は、良好な安定性と、置換基によって青色から緑色、更には黄色又は赤色にさえも調節可能な(青)緑色発光といった興味深い光学特性とを有すると思われる。更に、これらの蛍光体は、青色においてよく励起可能であり、比較的高い効率(溶液中で、最大95%)を有し、且つ上述したように、比較的高い安定性を有している。非H置換基の付加は、発光波長を調整する。従って、従来の有機染料が発光し得る波長範囲が得られるが、この式IAの染料は、実質的により安定且つ/又はより効率的(QE)である。
特に、G1〜G12の1つ以上がHでなく、特にG2及び/又はG7がHでない。更に他の実施形態では、特に、G1〜G12の1つ以上がOCHでなく、特にG2及び/又はG7がOCHでない。更に他の特定の実施形態では、G2及びG7の1つ以上がフェニル基を含み(下記も参照)、これは安定性をより一層増大させ得る。
更に他の特定の実施形態では、有機蛍光体IA(及び任意選択的にIB)のG1〜G12の1つ以上、特にG2及びG7の1つ以上は、独立してR1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2の1つ以上は、独立して式II:
によって定義される基を含み、式中、D、E、I、L及びMは、独立して水素、ハロゲン、R3、OR3、NHR3及びNR4R3から選択され、ここで、R3及びR4は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択される。
任意選択的に、D、E、I、L及びMの1つ以上、特に1つのみがマトリックスとの共有結合を含み得る。
特に、D、E、I、L及びMの少なくとも2つは、Hであり、より一層特には全てがHである。そのような基又は置換基では、H置換基のみを有する式IA(又はIB)を有する蛍光体に比べて、発光は緑色乃至黄色へシフトする。G1〜G12の少なくとも10個が独立してHである場合、良好な結果が得られる。特に、式IA(及び任意選択的にIB)の蛍光体のG1〜G2の1つ又は2つのみが、独立してR1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2の1つ以上が、独立して式IIによって定義される基を含む。
更に他の特定の実施形態では、有機蛍光体IA(及び任意選択的にIB)のG2及びG7の1つ以上は、独立してR1又はOR1、特にR1を含み、R1は、式IIで示される置換基であり、式中、特に、D、E、I、L及びMは、Hであり、G1、G3、G4、G5、G6、G8、G9、G10、G11及びG12の少なくとも4つ、特に全てが独立してHである。追加的に又は代替的に、両有機蛍光体(IA)及び(IB)のG2及びG7の1つ以上は、独立してOR1を含み、R1は、式IIで示される置換基であり、式中、特に、D、E、I、L及びMはHであり、特にG1、G3、G4、G5、G6、G8、G9、G10、G11及びG12の少なくとも4つ、特に全てが独立してHである。良好な結果は、特に、G1、G3、G4、G5、G6、G8、G9、G10、G11及びG12の少なくとも8つ、より一層特には全てが独立してHである場合に得られる。これらの実施形態では、図3c(2441又は2442)で示されるような蛍光体を得ることができる。上述したように、任意選択的に、G1、G3、G4、G5、G6、G8、G9、G10、G11、G12、D、E、I、L及びMの1つ以上、特に1つのみがマトリックスとの共有結合を含み得る。
従って、特に、有機蛍光体IA(及び任意選択的に有機蛍光体IB)のG2及びG7の1つ以上は、独立してR1又はOR1を含み、ここで、R1は、式IIで定義された通りである。例えば、有機蛍光体IA(及び任意選択的に有機蛍光体IB)は、G2がOR1である(且つ例えば、G7がHである)か、又は有機蛍光体IA(及び任意選択的に有機蛍光体IB)は、G2がR1であり、且つG7がOR1であり得る。特に、G2=G7であり、且つG2及びG7がR1又はOR1を含み、ここで、R1は式IIで定義された通りである。上述したように、特にD、E、I、L及びMは、Hである。
更に他の実施形態では、2種の異なる有機蛍光体IA及びIA’が適用される。それらは全て相異している。更に他の実施形態では、4種の異なる有機蛍光体が適用される。それらは全て相異している。従って、実施形態、特に(i)G9≠G12及び(ii)G10≠G11の1つ以上が該当する実施形態では、発光材料は、式IA及びIB、IA’及びIB’によって定義される少なくとも2種の異なる有機蛍光体の組み合わせを含み、又は更なる実施形態では、式IA、IB、IA’及びIB’によって定義される少なくとも4種の異なる有機蛍光体の組み合わせを含む。但し、後者の実施形態では、IAはIBよりモル過剰であり、特にIB/IAのモル比が≦0.5、例えば≦0.1であり、IA’はIB’よりモル過剰であり、特にIB’/IA’のモル比が≦0.5、例えば≦0.1であり(上での定義と同様の特定の比)、IA及びIB、IA’及びIB’は以下の通りである。
式中、G1〜G12は、(IA、IB、IA’及びIB’で独立して)上で定義された通りである。G9=G12及びG10=G11であれば、IA=IA’及びIB=IB’であろう。G1〜G12が全てHであれば、図3c(2410)でも示されているようなIA及びIBの組み合わせが得られるであろう。2種の異なる蛍光体IA及びIA’は、蛍光体IAの特定の実施形態であることに留意されたい。更に、4種の異なる蛍光体IA、IB、IA’及びIB’の組み合わせは、少なくとも2種の蛍光体IA及びIBの組み合わせのうちの特定の組み合わせであることに留意されたい。
本明細書に記載の特定の実施形態を含む、上記のような照明装置、光コンバータ及び/又は発光材料、並びにまた以下で更に説明されるような照明装置、光コンバータ及び/又は発光材料は、(青色光の)照射下で効率良く且つ良好な寿命及び/又は比較的高い量子効率をもって適用され得る。従来のシステムと比較して、10〜100倍の長寿命化が観察された。
本明細書において、「C1〜C18アルキル」という用語は、特に、分岐C1〜C18アルキル又は非分岐C1〜C18アルキルと関係し得る。「C1〜C18アルキル」という用語は、非置換C1〜C18アルキル又は置換C1〜C18アルキル(即ち、1つ以上の置換基を有するC1〜C18アルキル)と関係し得る。「C1〜C18アルキル」という用語は、直鎖状C1〜C18アルキル又は非直鎖状C1〜C18アルキル(置換されているか、又は置換されていないことができる)と関係し得る。本明細書において、「非直鎖状」という用語は、C1〜C18シクロアルキルのような環状を指し得る。
例を挙げると、「C1〜C18アルキル」という用語は、一実施形態において、直鎖状へプチル基に関係し得るが、他の実施形態では、1つ以上のフッ素置換基を有するメチル置換シクロヘキサン基に関係する。C1〜C18アルキルは、特に、C1〜C16アルキル、例えばC1〜C8アルキル、例えばC1〜C4アルキルに関係する。
アルキル基の例としては、特に、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、ネオ−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル等がある。シクロアルキル基の例としては、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等がある。
任意選択的に、C1〜C18アルキルの炭素鎖は、−O−及び−S−から独立して選択される1つ以上の基で中断され得る。従って、一実施形態では、C1〜C18アルキルという用語はまた、エーテル又は変異体のポリエーテルに関係し得る。従って、特定の実施形態では、C1〜C18アルキルはまた、C2n+1(ここで、nは1〜18、例えば1〜16の整数であり、且つ0≦m≦n/2である)等の、1つ以上のエーテル基を含むC1〜C18アルキルを指し得る。
例えば、D、E、I、L及びMは独立してOR3に関係し得るため、従ってC1〜C18アルキルはアルコキシ基の一部であり得る。例えば、式II中の「D」はメトキシ等であり得る。
適用され得る置換基は、フッ素、塩素、ヒドロキシル、シアノ、アシル、COOH、カルボキシレート、アルキルカルボニルオキシ、カルバモイル、アルキルアミノカルボニル、(ジアルキルアミノ)カルボニル、SOH、スルホン酸、スルホアミノ、スルファミド、スルファモイル及びアミジノから選択され得る。一般に、置換基は、1〜6個の置換基、例えば1〜4個の置換基に限られるであろう。特定の実施形態では、C1〜C18アルキルは、1つ以上のフッ素原子で置換される。例えば、ある実施形態では、C1〜C18アルキルは、特にC2n+1(ここで、nは1〜18、例えば1〜16の整数であり、且つ0≦m≦2n+1である)に関する。従って、「アルキル」という用語、及びそれに類似した用語はまた、1つ以上のフッ素置換基でフッ素化されているアルキル等の置換アルキルに関係し得る。
本明細書において、「C6〜C24アリール」という用語は、特に、単環芳香族アリール基又は多環芳香族アリール基を指し得る。「C6〜C24アリール」という用語は、非置換C6〜C24アリール又は置換C6〜C24アリール(即ち、1つ以上の置換基を有するC6〜C24アリール)に関係し得る。C6〜C24アリールは、特にC6〜C16アリール、例えばC6〜C10アリールに関係する。C6〜C24アリールは、更に少なくとも1つのアリール基に関係し、また1つ以上の非共役環状基を含み得る。
アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、インデニル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニル等がある。C6〜C24アリールが、メチルフェニル(C7)又はエチルフェニル(C8)のような、1つ以上の芳香族基と1つ以上のアルキル基とを含む場合、アルキル基は、特に直鎖状アルキル基であり得る。また、これらのアルキル基は独立して1つ以上の置換基を含み得る。更にまた、これらのアルキル基は、−O−及び−S−から独立して選択される1つ以上の基で中断され得る。従って、ある実施形態では、そのようなアルキル基はまた、エーテル又は変異体のポリエーテルに関係し得る。
適用され得る置換基は、フッ素、塩素、ヒドロキシル、シアノ、アシル、COOH、カルボキシレート、アルキルカルボニルオキシ、カルバモイル、アルキルアミノカルボニル、(ジアルキルアミノ)カルボニル、SOH、スルホン酸、スルホアミノ、スルファミド、スルファモイル及びアミジノから選択され得る。一般に、置換基は、1〜6個の置換基、例えば1〜4個の置換基に限られるであろう。特定の実施形態では、C6〜C24アルキルは1つ以上のフッ素原子で置換される。
本明細書において、「C6〜C24ヘテロアリール」という用語は、特に、ヘテロ芳香族の単環基又は多環基を指し得る。「C6〜C24ヘテロアリール」という用語は、非置換C6〜C24ヘテロアリール又は置換C6〜C24ヘテロアリール(即ち、1つ以上の置換基を有するC6〜C24ヘテロアリール)に関係し得る。C6〜C24ヘテロアリールは、特に、C6〜C16ヘテロアリール、例えばC6〜C10ヘテロアリールに関係し得る。C6〜C24ヘテロアリールは、更に、少なくとも1つのアリール基に関係し、また1つ以上の非共役環状基を含み得る。
C6〜C24ヘテロアリールの例としては、例えば、2,5−インデニレン、2,6−インデニレン、ピラジニレン、ピリジニレン、ピリミジニレン、2,4−チオフェニレン、2,5−チオフェニレン、1,3,4−チアジアゾール−2,5−イレン、1,3−チアゾール−2,4−イレン、1,3−チアゾール−2,5−イレン、1,3−オキサゾール−2,4−イレン、1,3−オキサゾール−2,5−イレン、1,3,4−オキサジアゾール−2,5−イレン等がある。C6〜C24ヘテロアリールが1つ以上のヘテロ芳香族基と1つ以上のアルキル基とを含む場合、アルキル基は、特に直鎖状アルキル基であり得る。また、これらのアルキル基は独立して1つ以上の置換基を含み得る。更にまた、これらのアルキル基は、−O−及び−S−から独立して選択される1つ以上の基で中断され得る。従って、ある実施形態では、そのようなアルキル基はまた、エーテル又は変異体のポリエーテルに関係し得る。
適用され得る置換基は、特に、フッ素、塩素、ヒドロキシル、シアノ、アシル、COOH、カルボキシレート、アルキルカルボニルオキシ、カルバモイル、アルキルアミノカルボニル、(ジアルキルアミノ)カルボニル、SOH、スルホン酸、スルホアミノ、スルファミド、スルファモイル及びアミジノから選択され得る。一般に、置換基は、1〜6個の置換基、例えば1〜4個の置換基に限られるであろう。特定の実施形態では、C6〜C24ヘテロアリールは1つ以上のフッ素原子で置換される。
R1、R2、R3、R4の1つ以上が利用可能な一実施形態では、これらの1つ以上は、独立して(i)C2n+1(ここで、nは1〜18の整数であり、且つ0≦m≦n/2である)、(ii)C2n+1−m(ここで、nは1〜18の整数であり、且つ0≦m≦2n+1である)、(iii)1つ以上のエーテル基を含むC6〜C24アリール、(iv)1つ以上のフッ素置換基を含むC6〜C24アリール、(v)1つ以上のエーテル基を含むC6〜C24ヘテロアリール、及び(iv)1つ以上のフッ素置換基を含むC6〜C24ヘテロアリールからなる群から選択される。
本明細書において、ハロゲンは、特にフッ素、塩素であり、より一層特にはフッ素である。特に、1つ以上のハロゲンが存在する場合、その1つ以上のハロゲンはフッ素(のみ)を含む。
「〜から独立して選択される」という句は、示された種類の幾つかが、他の選択とは無関係に選択されることを意味し得る。例えば、理論上、G1、G2、G10〜G12が水素、G3がフッ素、G4がC1〜C18アルキル、G5がOR1(ここで、R1はC1〜C18アルキルである)、G6がNR(ここで、RはC1〜C18アルキル、RはC6〜C24アリールである)、G7がC6〜C24ヘテロリール、G8及びG9がハロゲン置換C1〜C18アルキルであり得る。しかしながら、一般には、G1〜G12の少なくとも4つは水素である。更に、R1及びR2の1つ以上が式IIで定義される基を含む場合、特にD、E、I、L、Mの少なくとも2つは、より特には少なくとも3つは水素である。
一実施形態において、G1〜G12の1つ以上はまた、独立してエーテル又はアルコール等、特にエーテル等の酸素含有アルキル基C2n+1(ここで、nは1〜16の整数であり、且つ0≦m≦n/2である)を含む。代替的に又は追加的に、D、E、I、L及びMの1つ以上はまた、独立して酸素含有アルキル基C2n+1(ここで、nは1〜16の整数であり、且つ0≦m≦n/2である)を含む。特に、D、E、I、L及びMの最小限2つは、水素原子である。更に他の実施形態では、G1〜G12は水素である。
特定の実施形態では、D、E、I、L及びMは、各々独立して水素、フッ素、塩素、イソプロピル、t−ブチル、メトキシ、16個以下の炭素原子を有するアルキル、及び16個以下の炭素原子を有する酸素含有アルキルから選択される基を含む。
以上及び以下の有機蛍光体IAのG1〜G12に関する記載は、特に、有機蛍光体IBが((発光材料中に)有機蛍光体IAに加えて)使用される場合、その有機蛍光体IBにも適当され得る。同様に、本明細書中の有機蛍光体IAに関する記載は、有機蛍光体IA’にも関係し得る。また、本明細書中の有機蛍光体IBに関する記載は、有機蛍光体IB’にも関係し得る。
更に、以下で説明されるように、マトリックスは特に芳香族ポリエステル、又はその共重合体、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリ(メチル)メタクリレート(P(M)MA)、ポリグリコリド若しくはポリグルコール酸(PGA)、ポリ乳酸(PLA)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリエチレンアジペート(PEA)、ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)、ポリヒドロキシ酪酸(PHB),ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート)(PHBV)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポロエチレンナフタレート(PEN)等を含み得る。マトリックスは、特に、ポリエチレンテレフタレート(PET)を含み得る。更に、以下でまた説明されるように、マトリックスは、マトリックス中に埋め込まれた更なる発光材料を含み得る。しかしながら、(PETG)(グリコール変性ポリエチレンテレフタレート、PDMS(ポリメチルシロキサン)、COC(シクロオレフィンコポリマー)、PE(ポリエチレン)又はPP(ポリプロピレン)もマトリックスとして適用され得る。従って、マトリックスは、特にポリマーマトリックスである。
上記のように、有機蛍光体(発光材料)は光化学的安定性が比較的低いという問題があり得る。それらの安定性は、材料の温度及びそれが変換する光量に大きく依存し得る。この理由から、有機蛍光体は、リモート構造での使用に適した候補であり得る(下記を参照)。有機リモート蛍光体を使用する照明アセンブリは、比較的安価な発光材料を使用するため、比較的安価である。更に、発光材料は、可視スペクトルの任意の領域に発光スペクトルを有する特定の発光材料を容易に設計し得る。そのような分子を合成可能であり、分子構造に応じて特定の光を発する。
上記発光材料は、ベンズイミダゾキサンテノイソキノリノン誘導体系である。ベンズイミダゾキサンテノイソキノリノン誘導体は当技術分野で知られており、例えば、独国特許第2328727号に記載されている。
上記発光材料は、青色光及び/又はUV光により良好に励起され得る。
「発光材料」という用語は、特に発光特性を有する(即ち、(UV光及び青色光の1種以上により)励起されて発光し得る)有機材料を指し得る。式IA(及び任意選択的にIB)の発光材料は、特に、少なくとも緑色及び/又は黄色を発光するため、本明細書では、発光材料はまた、緑色及び/若しくは黄色放射体、緑色及び/若しくは黄色放射発光材料、又は緑色及び/若しくは黄色発光材料として示される。しかしながら、式IA(及び任意選択的にIB)の発光材料はまた、例えば、赤色を発し得る。
発光材料は、本明細書に記載されるような照明装置に適用され得る。そのような照明装置は、例えば、レトロフィットランプの1種である、TLED(T8管等の管内にLEDを有する管)を含み得る。発光材料はまた、レトロフィット白熱灯の1種である、電球内にLEDを有する白熱電球に適用され得る。何れの場合も、発光材料は透過性外囲体の上流面(即ち、透過性外囲体の内面)等、リモートで適用され得る。
任意選択的に、マトリックスは、照明装置の透明性外囲体として使用され得る。換言すれば、透明性外囲体は実質的にマトリックスからなる。
光コンバータという用語は、第1の波長の光を第2の波長の光に変換するように構成されているシステムを指し得る。特に、UV光及び/又は青色光(励起波長)が、(少なくとも部分的に)(励起波長より長波長の)可視光に変換され得る。「光コンバータ」に対する他の用語は、「波長コンバータ」である。
光コンバータは、例えば、粒子状、フレーク状、膜状、平板状等の形態であり得る。特定の実施形態では、光コンバータという用語は、自立層を含み得る。
従って、一実施形態では、光コンバータは、コーティング、自立層及び平板からなる群から選択され、この場合、従って、光コンバータは、特に室温で、特に100℃まで、特に150℃まで、より特には200℃まででさえ固体である。光コンバータは、柔軟であるか、又は硬いことができる。更に、光コンバータは、平らであるか、又は湾曲(一方向また二方向に)していることができる。更に、任意選択的に、光コンバータは、光コンバータの外面の少なくとも一部に導出(outcoupling)構造を含み得る。
光コンバータは、相互の上面に層等の1つ以上の要素を含み得る。そのような要素は、異種の発光材料、又は異なる濃度の発光材料を含み得る。しかしながら、光コンバータの少なくとも一部は、(赤色)発光材料を含む。
マトリックスは、特に、マトリックス材、及び発光材料等の上記材料、並びに任意選択的に更なる発光材料等を含み得る。発光材料及び任意選択的に他の発光材料は、一実施形態では、特に、マトリックス全体に均一に分散され得る。しかしながら、光コンバータはまた、少なくとも発光材料に関し(例えば、発光材料の種類及び/又は濃度に関し)、異なる組成を有する2つ以上のセグメントを含み得る。式IA及びIBの実施形態、又は式IA、IB、IA’及びIB’の実施形態における2種の(又はそれを超える)蛍光体の組み合わせは、これらの材料を得る化学的プロセスのために、一般に、混合物として入手可能であろう。しかしながら、任意選択的に、本明細書に定義されている蛍光体の異なる組成からなる層も適用され得る。「発光材料」という用語は、本明細書では、特に、式IA及びIB(又は例えば、IA、IB、IA’及びIB’等)の2種の(又はそれを超える)有機蛍光体の組み合わせを指す。しかし、IA(及び任意選択的にIA’も)は、IB(及び任意選択的にIB’も)よりも過剰であり、そのため、IB/IA(及び任意選択的にIB’/IA’)のモル比が0.01以下であることさえ可能であり得る。
発光材料(即ち、少なくとも式IA(及び/又は任意選択的にIB)の発光材料であるが、任意選択的に1種以上の更なる発光材料も含む)は、一実施形態では、分子的にマトリックス全体に分布され得る。代替的に又は追加的に、発光材料は、粒子(任意選択的にコーティングを有する)として利用可能である。後者の実施形態では、コーティングされた粒子は、マトリックス中に埋め込まれ得る。コーティングは、特に、そのような粒子をHO及び/又はOから保護するために適用され得る。
特に、マトリックス材は、380〜750nmの範囲から選択される波長の光を透過する。例えば、マトリックス材は、青色、緑色及び/又は赤色の光を透過し得る。特に、マトリックス材は、少なくとも420〜680nmの全領域の光を透過する。特に、マトリックス材は、照明ユニット(下記も参照)の光源で生成された、可視波長域から選択される波長を有する光に対し、50〜100%、特に70〜100%の範囲の光透過性を有し得る。このように、マトリックス材は、照明ユニットからの可視光を透過する。透過性又は光透過性は、第1の強度を有する特定の波長の光を材料に照射し、その材料を透過した後に測定されるその波長の光の強度を、その材料に照射したその特定の波長の光の第1の強度と関連付けることによって決定され得る(CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition,1088-1989のE-208及びE-406も参照されたい)。光コンバータは、透明又は半透明であり得るが、特に透明であり得る。特に、光コンバータは、実質的に透明であり、且つ/又は光を実質的に散乱させない。光コンバータが透明であるとき、光源の光は光コンバータに全く吸収され得ない。これは、特に、青色光を使用する場合に青色光は発光材料を励起するために使用でき、且つ青色成分(白色光中)を提供するために使用できるため、興味深いことであり得る。
マトリックス(材)は、透過性有機材料支持材からなる群、例えば、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PC(ポリカーボネート)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)(Plexiglas又はPerspex)、酢酸酪酸セルロース(CAB)、シリコーン、ポリビニルクロリド(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)(一実施形態において、(PETG)(グリコール変性ポリエチレンテレフタレート)を含む)、PDMS(ポリジメシルシロキサン)及びCOC(シクロオレフィンコポリマー)からなる群から選択される1種以上の材料を含み得る。しかしながら、他の実施形態では、マトリックス(材)は、無機材料を含み得る。好ましい無機材料は、ガラス、(溶融)水晶、透過性セラミック材、及びシリコーンからなる群から選択される。無機及び有機部分を共に含むハイブリッド材も適用され得る。マトリックス(材)の材料として特に好ましいのは、PMMA、PET、透明PC又はガラスである。より一層特には、マトリックスはポリエチレンテレフタレート(PET)を含む。これは、このマトリックスが、同じ発光材料を含む他の材料に比べて最も良い光学特性を付与し得るようであるからである。発光材料は、(光源照射の影響下)PET中で最も遅く分解する。本明細書では、「PET」という用語はまた、PET−G(グリコール変性ポリエチレンテレフタレート)、又は任意選択の他の変性物を指し得る。従って、マトリックスは、特に、発光材料によって生成される光の少なくとも一部を特に透過する(ポリマー)材料を含む。
光コンバータは、特に、発光材料、任意選択的に他の成分、及び1種以上のマトリックス前駆体を混合した後、マトリックスを合成することによって作られ得る。例えば、ポリマーマトリックス材の場合、これは、ポリマーのモノマー前駆体を使用し、そのモノマー前駆体を、発光材料及び任意選択的に他の成分の存在下、逐次重合又はラジカル連鎖重合等により重合して、ポリマーマトリックスを得ることによってなされ得る。他の選択肢として、硬化可能な分子、特にポリマーを出発材料として使用し、これらの分子、特にポリマーを、発光材料及び任意選択的に他の成分の存在下で硬化させて、マトリックスを得るようにすることができる。従って、特に、マトリックスは、ポリマーマトリックスである。式IAによって定義される有機蛍光体(及び任意選択的にIBによって定義される有効基蛍光体、並びに任意選択的に他の蛍光体)がそのようなマトリックス材に埋め込まれ得る。「埋め込まれる」という用語は、例えば、材料を粒子として含有していることを指し得るが、また、(ポリマー)マトリックス中の有機蛍光体の分子の分散も指し得る。本明細書に記載のように、(ポリマー)マトリックスは、特に固体マトリックスである。特定の実施形態では、G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11及びG12の1つ以上が、マトリックス(材)(従って、特にポリマーマトリックス)との共有結合を含み得る。これは、例えば、これらの基の1つ以上に硬化性基又は重合性基を付与することによって得ることができる。これは、発光材料のマトリックスへの埋め込みを更に促進し得る。従って、一実施形態では、G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11及びG12の1つ以上が硬化性又は架橋性の基を含み得る。
マトリックスは、封止材又はコーティングによって被覆又は包覆され得る。コーティング又は封止材は、特にそのようなマトリックスをHO及び/又はOから保護するために適用され得る。
上述のように、光コンバータは、特に、緑色及び/又は黄色発光材料を含み、また任意選択的に赤色発光材料を含み得る。光コンバータは、複数の発光材料を含むことができ、そのうちの少なくとも1つは式IAの発光材料を含む。
「式(IA)」という用語及びそれに類似した用語はまた、「化学式(IA)」としても示され得る。しかしながら、光コンバータはまた、式IAの複数の発光材料を含み得る。従って、一実施形態では、「発光材料」という用語は、異なる発光材料(全て式IAに該当する)の組み合わせに関係し得る。「式IA」という用語はまた、式IA’を指し得る。同様に、「式IB」という用語はまた、式IB’を指し得る。実施形態において、IA+IB、IA’及びIB’、IA及びIA’等の異なる発光材料の組み合わせがあり得る。
更に、光コンバータは、特に、更なる発光材料を含み得る(更に下記を参照)。しかしながら、光コンバータはまた、複数の更なる発光材料を含み得る。従って、一実施形態では、光コンバータは、式IA(及び任意選択的にIB(それぞれ))の1種以上の発光材料、任意選択的に1種以上の他の有機発光材料、及び任意選択的に1種以上の無機発光材料を含み得る。光コンバータは、1種以上の散乱剤、及び任意選択的に他の材料を更に含み得る。「光コンバータは、式IA(及び任意選択的にIB)の1種以上の発光材料を含み得る」等の句及びそれに類似した句は、1種以上の発光材料が式IAに該当し、また任意選択的に、式IBに該当する発光材料が利用可能であり得ることを示す。
従って、1種以上の更なる発光材料が適用され得る。それらの1種以上の更なる発光材料も光コンバータに埋め込まれ得る。
代替的に又は追加的に、1種以上の更なる発光材料は、発光コンバータ上のコーティングに使用され得る。代替的に又は追加的に、1種以上の更なる発光材料は、照明装置内で光コンバータから離れて配置され得る。1種以上の更なる発光材料は、特に、赤色発光蛍光体を含む。「更なる発光材料」という用語は、特に、発光特性を有する(即ち、(UV光及び青色光の1つ以上により)励起されて光を放射することができる)無機材料を指す。更なる発光材料は、(また)黄色、緑色等の他の波長が排除されるものではないが、特に、少なくとも赤色を放射するように構成され得る。「更なる発光材料」という用語は、特に、発光特性を有する(即ち、(UV光及び青色光の1つ以上により)励起されて光を放射することができる)無機材料を指す。しかしながら、他の実施形態では、更なる発光材料は、(式IA(又は任意選択的にIB)の有機発光材料と異なる)有機発光材料を含み得る。
従って、更なる発光材料は、上記のように、特に、赤色光(及び任意選択的に他の光)を発するように構成され得る。従って、更なる発光材料は、特に、光源光の少なくとも一部を赤色光に変換するように構成され得る。更なる発光材料、特に、(赤色光を発するように構成された)更なる発光材料は、光コンバータ、特にマトリックスに含まれ得るが、また、光コンバータ上のコーティング等、光コンバータの外側にあり得る。
更なる発光材料は、量子ドット(QD:quantum dot)を含み得る。他の狭い波長域の放出体の中でも、量子ドットがこの目的のために非常に適している。量子ドットは、一般に僅か数ナノメートルの幅又は直径を有する半導電体からなる小結晶である。入射光によって励起されると、量子ドットはその結晶の大きさ及び物質によって決まる色の光を放出する。従って、ドットの大きさを調節することによって特定の色の光が生成され得る。量子ドットは狭い波長域の放出体であるため、これは、量子ドットを使用することによって任意のスペクトルが得られ得ることを意味する。
可視域の放射を有する最もよく知られた量子ドットは、硫化カドミウム(CdS)、硫化亜鉛(ZnS)等のシェルを有するセレン化カドミウム(CdSe)をベースとしている。リン化インジウム(InP)、並びに硫化インジウム銅(CuInS)及び/又は硫化インジウム銀(AgInS)等、カドミウムを含まない量子ドットも使用され得る。量子ドットは非常に狭い放射帯域を示し、従って、それらは飽和色を示す。更に量子ドットの大きさを調節することによって、発光色は容易に調節され得る。
量子ドット又は発光ナノ粒子(本明細書では、光コンバータナノ粒子として示される)は、例えば、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe及びHgZnSTeからなる群から選択されるII−VI属化合物半導体量子ドットを含み得る。他の実施形態では、発光ナノ粒子は、例えば、GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs及びInAlPAsからなる群から選択されるIII−V属化合物半導体量子ドットであり得る。更に他の実施形態では、発光ナノ粒子は、例えば、CuInS、CuInSe、CuGaS、CuGaSe、AgInS、AgInSe、AgGaS及びAgGaSeからなる群から選択されるI−III−VI2カルコパイライト型半導体量子ドットであり得る。更に他の実施形態では、発光ナノ粒子は、例えば、LiAsSe、NaAsSe及びKAsSeからなる群から選択されるようなI−V−VI2半導体量子ドットであり得る。更に他の実施形態では、発光ナノ粒子は、例えば、SbTe等のIV−VI属化合物半導体ナノ結晶群であり得る。特定の実施形態では、発光ナノ粒子は、InP、CuInS、CuInSe、CdTe、CdSe、CdSeTe、AgInS及びAgInSeからなる群から選択される。更に他の実施形態では、発光ナノ粒子は、例えば、内部にZnSe:Mn、ZnS:Mn等のドーパントを含む上記材料から選択される、II−VI、III−V、I−III−V及びIV−VI属化合物半導体ナノ結晶群の1種であり得る。ドーパント元素は、Mn、Ag、Zn、Eu、S、P、Cu、Ce、Tb、Au、Pb、Tb、Sb、Sn及びTlから選択されるであろう。本明細書において、発光ナノ粒子をベースとする発光材料はまた、CdSe及びZnSe:Mn等の異なるタイプのQDを含み得る。
II−VI量子ドットの使用が特に有利と思われる。従って、一実施形態では、半導体をベースとする発光量子ドットは、II−VI量子ドット、特に、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe及びHgZnSTeからなる群から選択される量子ドット、より一層特にはCdS、CdSe、CdSe/CdS及びCdSe/CdS/ZnSからなる群から選択される量子ドットを含む。
一実施形態では、Cd非含有QDが適用される。特定の実施形態では、光コンバータナノ粒子は、III−V QDを含み、より特にはInPをベースとする量子ドット、例えば、コア−シェル型InP−ZnS QDを含む。なお、「InP量子ドット」又は「InPをベースとする量子ドット」という用語、及びそれらに類似した用語は、「裸の」InP QDに関係し得るが、また、InPコア上にシェルを有するコア−シェル型InP QD、例えば、InP−ZnS QDドットインロッド等のコア−シェル型InP−ZnS QDにも関係し得る。
代表的なドットは、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、ヒ化インジウム及びリン化カドミウム等の2元合金から作られる。しかし、ドットはまた、硫セレン化カドミウム等の三元合金からも作られ得る。これらの量子ドットは、量子ドット体積中に僅か100〜100,000の原子を含有し、10〜50原子の直径を有し得る。これは約2〜10ナノメートルに相当する。例えば、直径約3nmのCdSe、InP又はCuInSe等の球状粒子が提供され得る。発光ナノ粒子(コーティングなし)は、一次元の粒径が10nm未満の、球状、立方体状、ロッド状、線状、円盤状、マルチポッド状等の形状を有し得る。例えば、長さ20nm、直径4nmのCdSeのナノロッドが提供され得る。従って、一実施形態では、半導体をベースとする発光量子ドットは、コア−シェル型量子ドットを含む。更に他の実施形態では、半導体をベースとする発光量子ドットは、ドットインロッド型ナノ粒子を含む。異なる型の粒子の組み合わせも適用され得る。例えば、コア−シェル型粒子及びドットインロッドが適用され得、且つ/又はCdS及びCdSe等の前記ナノ粒子の2種以上の組み合わせが適用され得る。ここで、「異なる型」という用語は、異なる形状、及び半導体発光材料の異なる型に関係し得る。従って、(上記)量子ドット、又は発光ナノ粒子の2種以上の組み合わせも適用され得る。
国際公開第2011/031871号から導かれるような、半導体ナノ結晶の製造方法の一例は、コロイド成長法である。
一実施形態において、ナノ粒子は、第1の半導体材料を含むコアと、第2の半導体材料を含むシェルとを含み、シェルがコアの表面の少なくとも一部の上に設けられている半導体ナノ結晶を含み得る。コア及びシェルを含む半導体ナノ結晶はまた、「コア/シェル」半導体ナノ結晶とも呼ばれる。
例えば、半導体ナノ結晶は、式MX(ここで、Mは、カドミウム、亜鉛、マグネシウム、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、又はその混合物であり、Xは、酸素、硫黄、セレン、テルル、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、又はその混合物であり得る)で表されるコアを含み得る。半導体ナノ結晶コアとして使用するのに適した材料の例としては、限定はされないが、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、これらの幾つかを含む合金、及び/又はこれらの幾つかを含む混合物(三元及び四元の混合物又は合金を含む)が挙げられる。
シェルは、コア組成と同じか又は異なる組成を有する半導体材料であり得る。シェルは、コア半導体ナノ結晶の表面上に半導体材料の保護膜を含み、それは、IV族元素、II−VI族化合物、II−V族化合物、III−VI族化合物、III−V族化合物、IV−VI族化合物、I−III−VI族化合物、II−IV−VI族化合物、II−IV−V族化合物、これらの幾つかを含む合金、及び/又はこれらの幾つかを含む混合物(三元及び四元の混合物又は合金を含む)を含み得る。例としては、限定はされないが、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、これらの幾つかを含む合金、及び/又はこれらの幾つかを含む混合物が挙げられる。例えば、ZnS、ZnSe又はCdS保護膜は、CdSe又はCdTe半導体ナノ粒子上に成長させることができる。
例えば、半導体ナノ結晶(コア)シェル材料の例としては、限定はされないが、赤色(例えば、(CdSe)ZnS(コア)シェル)、緑色(例えば、(CdZnSe)CdZnS(コア)シェル等)及び青色(例えば、(CdS)CdZnS(コア)シェル)が挙げられる(更にまた、上の、半導体をベースとする特定の光コンバータナノ粒子の例を参照されたい)。
従って、特定の実施形態では、光コンバータナノ粒子は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs、及びInAlPAsの1種以上を含むコア及びシェルを有する、コア−シェル型ナノ粒子からなる群から選択される。
一般に、コア及びシェルは同じクラスの材料を含むが、例えば、ZnSシェルがCdSeコアを包囲しているような実質的に異なる材料から構成される。
追加的に又は代替的に、更なる発光材料はまた、他の発光材料、例えば、窒化物発光材料を含有する2価のユーロピウム、又は酸窒化物(oxonitride)発光材料を含有する2価のユーロピウムからなる群から選択される1種以上、例えば、(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Mg,Sr,Ca)AlSiN:Eu及び(Ba,Sr,Ca)Si:Euからなる群から選択される1種以上を含み得る。これらの化合物において、ユーロピウム(Eu)は、実質的に2価であるか、又は2価のみであり、示した2価のカチオンの1種以上を置換する。一般に、Euは、カチオンの10%より多くの量は含まれないであろう。特に、それが置換するカチオンの約0.5〜10%の範囲であり、より特には約0.5〜5%の範囲である。「:Eu」又は「:Eu2+」という用語は、金属イオンの一部がEuで(これらの例では、Eu2+で)置換されていることを示している。例えば、CaAlSiN:Eu中にEu2%と仮定すると、正しい式は、(Ca0.98Eu0.02)AlSiNとなろう。2価のユーロピウムは、一般に、上記2価のアルカリ土類カチオン、特に、Ca、Sr又はBa等の2価のカチオンを置換するであろう。材料(Ba,Sr,Ca)S:Euはまた、MS:Eu(ここで、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)からなる群から選択される1種以上の元素である)として示され得る。この化合物では、特に、Mは、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウムを含み、より特にはカルシウムを含む。ここで、Euが導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaの1種以上)の少なくとも一部を置換する。更に、材料(Ba,Sr,Ca)Si:Euも、MSi:Eu(ここで、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)からなる群から選択される1種以上の元素である)として示され得る。この化合物では、特に、Mは、Sr及び/又はBaを含む。他の特定の実施形態では、Mは、Sr及び/又はBaからなり(Euの存在は考慮していない)、特に、例えば、Ba1.5Sr0.5Si:Eu、(即ち、75%Ba、25%Sr)等、50〜100%、特に50〜90%のBaと、50〜0%、特に50〜10%のSrとからなる。ここで、Euが導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaの1種以上)の少なくとも一部を置換する。同様に、材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN:Euも、MAlSiN:Eu(ここで、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)からなる群から選択される1種以上の元素である)として示され得る。この化合物では、特に、Mは、カルシウム若しくはストロンチウム又はカルシウム及びストロンチウムを含み、より特にはカルシウムを含む。ここで、Euが導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaの1種以上)の少なくとも一部を置換する。一実施形態において、好ましくは、更なる発光材料は、(Ca,Sr,Mg)AlSiN:Eu、好ましくは、CaAlSiN:Euを含む。更に、前記のものと組み合わされ得る他の実施形態では、更なる発光材料は、(Ca,Sr,Ba)Si:Eu、好ましくは、(Sr,Ba)Si:Euを含む。「(Ca,Sr,Ba)」という用語は、対応するカチオンが、カルシウム、ストロンチウム又はバリウムで占められ得ることを示している。それはまた、そのような材料の対応するカチオン部位が、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムからなる群から選択されるカチオンで占められ得ることを示している。従って、材料は、例えば、カルシウム及びストロンチウム、又はストロンチウムのみ等を含み得る。
更なる発光材料はまた、3価のセリウム含有ガーネット(上記を参照)、及び3価のセリウム含有酸窒化物からなる群から選択される1種以上の発光材料を含み得る。酸窒化物材料は、当技術分野では、しばしば酸窒化物(oxynitride)材料としても示される。
従って、一実施形態では、更なる発光材料は少なくとも赤色光を発するように構成されており、本明細書で定義されている2種(以上)の蛍光体を含む(有機)発光材料は、少なくとも緑色及び/又は黄色の光を発するように構成されており、及び特に光源は青色光を発するように構成されている。記載したように、更に発光材料は、量子ドットをベースとする発光材料を含む。
従って、一実施形態では、光源は青色光を発するように構成されており、照明装置は、赤色光を発するように構成されている更なる発光材料を更に含み、更なる発光材料は、(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Mg,Sr,Ca)AlSiN:Eu及び(Ba,Sr,Ca)Si:Euからなる群から選択される発光材料、(任意選択的に量子ドットをベースとする発光材料(上記も参照))、(及び任意選択的に有機赤色発光体(下記も参照))を含む。代替的に又は追加的に、更なる発光材料は、量子ドットをベースとする発光材料を含む。更なる発光材料は、マトリックスに埋め込まれ得、且つ/又はマトリックスのコーティングとして適用され得る。追加的に又は代替的に、更なる発光材料はまた、照明装置の他の場所に配置され得るが、光源光の少なくとも一部を可視光に変換するように更に構成され得、それは、任意選択的に有機発光材料の光を補完し得る。従って、特定の実施形態では、照明装置は、マトリックスに埋め込まれた量子ドットをベースとする発光材料を更に含む。
「更なる発光材料」という用語は、従ってまた複数の異なる更なる発光材料にも関係し得る。更なる発光材料は、特に有機発光材料のように、マトリックスに埋め込まれる等、光コンバータに含まれ得、光コンバータ上の層等、光コンバータの外にあり得、又は照明装置の他の場所にあり得る。そのような構成の2つ以上の組み合わせも可能である。従って、一実施形態では、量子ドットをベースとする発光材料等の更なる発光材料は、マトリックスに埋め込まれている。
上述したように、照明装置は、(a)光源光を発生するように構成されている光源、及び(b)光源光の少なくとも一部を可視コンバータ光に変換するように構成されている光コンバータを含む。
光コンバータ又は特に発光材料は、光源光の少なくとも一部を変換するように構成されている。換言すれば、光源は、光コンバータ、特に発光材料に放射線的に結合されていると言うことができる。光源が実質的にUV光を放射する光源を含む場合、発光材料は、発光材料に作用する光源光の全てを実質的に変換するように構成され得る。光源が青色光を生成するように構成されている場合、発光材料は、光源光を部分的に変換し得る。構成に応じて、残りの光源光の一部は、発光材料を含む層を透過し得る。ここで、この用語は、有機発光材料及び更なる発光材料の1つ以上に関係し得る。
光源という用語は、原則として、当技術分野で知られている任意の光源に関係し得るが、特にLEDをベースとする光源(本明細書では、またLEDとして示される)を指し得る。理解のために、下記の説明では、LEDをベースとする光源についてのみ記載する。光源は、UV及び/又は青色光を提供するように構成されている。好ましい実施形態では、発光ダイオードは、青色成分を有するLED光を生成するように構成されている。換言すれば、光源は、青色LEDを含む。従って、一実施形態では、光源は、青色光を生成するように構成されている。特に、LEDは固体LEDである。「光源」という用語は、特に、LED又は固体レーザのような固体光源等の電気的光源に関係し得る。
更に他の実施形態では、発光ダイオードは、UV成分を有するLED光を生成するように構成されている。換言すれば、光源はUV LEDを含む。UV光源が適用され、青色又は白色光が所望される場合、青色成分として、例えば、よく知られた材料のBaMgAl1017:Eu2+及び/又は(Sr,Ba,Ca)(POCl:Eu2+が適用され得る。しかしながら、UV光を青色光に変換することができる他の発光材料も代替的に又は追加的に適用され得る。そのような青色発光材料は、光源の一部として、又は離れて適用され得、任意選択的に(また)光コンバータに含まれ得る。本明細書に記載されている発光材料の全てが光源に放射線的に結合され得るが、任意選択的に、1種以上の発光材料が1種以上の他の発光材料と放射線的に結合され得る(即ち、それらは、1種以上の他の発光材料の発光を受光するように構成されており、その発光により励起され得る)。
好ましくは、光源は、動作中、200〜490nmの範囲から選択される波長の光を少なくとも放射する光源、特に、動作中、400〜490nmの範囲、より一層特には440〜490nmの範囲から選択される波長の光を少なくとも放射する光源である。この光は一部が発光材料によって使用され得る(下記を参照)。特定の実施形態では、光源は、固体LED光源(LED又はレーザダイオード等)を含む。「光源」という用語はまた、複数の光源、例えば2〜20個の(固体)LED光源に関係し得る。従って、LEDという用語はまた、複数のLEDを指し得る。従って、特定の実施形態では、光源は青色光を生成するように構成されている。更なる実施形態において、照明装置は、LCD用途のバックライトユニットとして適用され得る。従って、本発明は、更なる態様において、バックライトユニットを含み、そのバックライトユニットが、本明細書に定義されている照明装置の1つ以上を含む液晶表示装置を提供する。
本明細書において、白色光という用語は当業者に知られている。それは、特に約2000〜20000K、特に2700〜20000K、一般的な照明では特に2700K〜6500Kの範囲、及びバックライトの目的では特に7000K〜20000Kの範囲の相関色温度(CCT:correlated color temperature)を有し、且つBBL(黒体軌跡)の約15SDCM(等色標準偏差)以内の、特にBBLの約10SDCM以内の、より一層特にはBBLの約5SDCM以内の光に関係している。
一実施形態では、例えば、直接蛍光体変換型LED(例えば、10000Kを得るため、蛍光体の薄層を有する青色発光ダイオード)等、光源はまた、約5000〜20000Kの相関色温度(CCT)を有する光源光を発し得る。従って、特定の一実施形態では、光源は、5000〜20000Kの範囲、より一層特には6000〜20000K、例えば8000〜20000Kの範囲の相関色温度を有する光源光を提供するように構成されている。色温度が比較的高いことの利点は、光源光中に比較的高い青色成分が存在し得ることであり得る。
照明装置は、式IA(及び任意選択的にIB)で表される有機発光材料を含む光コンバータを少なくとも含む。他の(更なる)発光材料も含まれ得る。1種以上の更なる発光材料は、各々個々にマトリックスに含まれ得るが、また、マトリックス上のコーティング若しくは層として設けられ得、又は照明装置の他の場所に配置され得る。
照明装置は、特に、白色光を発するように構成され得る。任意選択的に、照明装置は、着色光を発するように構成されるか、又は照明装置の制御の方法に応じて、着色光及び白色光を発することができるように構成される。
「紫色光」又は「紫色発光」という用語は、特に、約380〜440nmの範囲の波長を有する光に関係する。「青色光」又は「青色発光」という用語は、特に、約440〜490nmの範囲の波長を有する光(紫色及び青緑色の色合いを幾らか含んでいる)に関係する。「緑色光」又は「緑色発光」という用語は、特に、約490〜560nmの範囲の波長を有する光に関係する。「黄色光」又は「黄色発光」という用語は、特に、約540〜570nmの範囲の波長を有する光に関係する。「橙色光」又は「橙色発光」という用語は、特に、約570〜600nmの範囲の波長を有する光に関係する。「赤色光」又は「赤色発光」という用語は、特に、約600〜750nmの範囲の波長を有する光に関係する。「桃色光」又は「桃色発光」という用語は、青色及び赤色成分を有する光を指す。「可視」、「可視光」又は「可視発光」という用語は、約380〜750nmの範囲の波長を有する光を指す。
光源は、反射壁(TiO等の反射材料でコーティングされているような)及び光透過窓を有するチャンバー内に構成され得る。一実施形態では、窓は光変換層である。更に他の実施形態では、窓は光変換層を含む。この層は、窓の上流又は下流に配置され得る。更に他の実施形態では、光変換層は窓の両側に適用される。
「上流」及び「下流」という用語は、光発生手段(ここでは、特に第1の光源)からの光の伝播に対する部品又は機構の配置に関係しており、光発生手段からの光線の第1の位置に対し、光発生手段により近い光線の第2の位置が「上流」であり、光発生手段から更に遠い光線の第3の位置が「下流」である。
効率及び/又は安定性を考慮すると、光コンバータ(及び任意選択的に、光コンバータ内にはない他の発光材料)は、光源から非零の距離、例えば0.5〜50mm、例えば1〜50mmの距離に配置することが有利であり得る。従って、一実施形態では、光コンバータは、光源の非零の距離に構成され得る。例えば、光コンバータ、又は特に(有機)発光材料は、照明ユニットの窓に適用されるか、又は含まれ得る。従って、一実施形態では、光コンバータは、光源から非零の距離に構成され得る。しかしながら、本発明は、光コンバータと光源との距離が非零である適用に限定されるものではないことに留意されたい。本発明及び本明細書に記載の特定の実施形態はまた、光源及び光コンバータが物理的に接触している他の実施形態にも提供され得る。そのような例では、光コンバータは、特に、例えばLEDダイと物理的に接触した状態で構成され得る。
光源が青色光を発するように構成されている場合、発光材料は光源光の一部のみを変換するように構成され得る。一実施形態では、光源の青色光、有機発光材料光、及び任意選択の更なる発光材料、例えばナノ粒子をベースとする発光材料の光は、一実施形態において一緒になって白色光を発し得る。
本明細書において、「実質的に全ての発光」又は「実質的に〜からなる」等における「実質的に」という用語は、当業者であれば理解されよう。「実質的に」という用語はまた、「全面的に」、「完全に」、「全て」等を有する実施形態を含み得る。従って、実施形態では、形容詞も実質的に除かれ得る。該当する場合、「実質的に」という用語はまた、90%以上、例えば95%以上、特に99%以上、より一層特には99.5%以上、例えば100%に関係し得る。「〜を含む」という用語も、「〜を含む」という用語が「〜からなる」を意味する実施形態を含む。「及び/又は」という用語は、特に、「及び/又は」の前及び後に記載の1つ以上の事項に関係する。「事項1及び/又は事項2」という句及びそれに類似した句は、事項1及び事項2の1つ以上に関係し得る。「〜を含む」という用語は、一実施形態では、「〜からなる」を指し得るが、他の実施形態ではまた、「少なくとも定義された種を含み、且つ任意選択的に他の1種以上の種を含有する」ことを指し得る。
更に、本明細書及び特許請求の範囲における第1の、第2の、第3の等の用語は、類似の要素を区別するために使用されるが、必ずしも発生順又は時間順を記載するためではない。当然ながら、そのように使用される用語は、適切な状況下で互いに交換可能であり、また、本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載又は説明されたのと異なる順序で動作させることができる。
本明細書では、特に、動作中の装置が記載されている。当業者には明らかなように、本発明は、動作の方法又は動作中の装置に限定されない。
上記実施形態は、本発明を限定するよりむしろ説明するものであり、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替の実施の実施形態を考案し得ることに注意されたい。特許請求の範囲では、括弧内に配されたいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。動詞「含む」及びその活用の使用は、特許請求の範囲に記載されている構成要素又は工程以外の構成要素又は工程の存在を排除するものではない。構成要素の前に付された冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものではない。ある方策が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すものではない。
本発明は、本明細書に記載された及び/又は添付の図面に示された特徴の1つ以上を含む装置に更に適用する。本発明は、本明細書に記載された及び/又は添付の図面に示された特徴の1つ以上を含む方法又はプロセスに更に関連する。
本特許で論じられた様々な態様は、更なる利点をもたらすために組み合わされ得る。更に、特徴の幾つかは、1つ以上の分割出願の基礎を形成することができる。
「〜を含有するアリール基」又は「〜を含有するヘテロアリール基」という句及びこれらに類似した句は、そのような炭化水素がそれぞれ少なくともアリール基又はヘテロアリール基を含むことを示しているが、実施形態では、それぞれそのような基を2つ以上含み得る。
本発明は、更なる態様において、個々の蛍光体の1種以上(即ち、1種以上の異性体)を提供する。一実施形態では、本発明は2410A蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2410B蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2441A蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2441B蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2442A蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2442B蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2463A蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2463B蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2475A蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2475B蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2485A蛍光体を提供する。一実施形態では、本発明は2485B蛍光体を提供する。本発明は、そのような(個々の)有機蛍光体を含む発光材料を含むマトリックスを更に提供する。上記のように、特に、それらの蛍光体は、環の2つのO原子が分子の同じ側にある場合(A型配置)、所望の特性を提供する。更にまた、本発明は、そのような(個々の)有機蛍光体を含む発光材料を提供する。本発明は、照明装置及び光コンバータであって、光コンバータがそのような(個々の)有機蛍光体を含む発光材料を含む、照明装置及び光コンバータを更に提供する。発光材料及び光源は、特に、放射線的に結合される(上記も参照)。本発明は、本明細書に示されているモノマーの誘導体に更に言及する。特定の実施形態では、本発明は、6,16−ジフェニル−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2441A)、6,16−ジフェノキシ−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2442A)、16−フェノキシ−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2463A)、6,16−ビス(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2475A)、及び16−(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2485A)からなる群から選択される有機蛍光体を含む、先行する請求項13〜14の何れ一項に記載の発光材料、又はそのような有機蛍光体自体を提供する。
次に、添付した概略図を参照しながら、本発明の実施形態を、単に一例として記載する。図中、対応する参照符号は対応する部分を示す。
照明装置の一実施形態を概略的に図示し、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではない。 照明装置の一実施形態を概略的に図示し、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではない。 照明装置の一実施形態を概略的に図示し、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではない。 照明装置の一実施形態を概略的に図示し、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではない。 照明装置の一実施形態を概略的に図示し、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではない。 照明装置の一実施形態を概略的に図示し、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではない。 式IA及びIBの蛍光体に関する情報を示す。 式IA及びIBの蛍光体に関する情報を示す。 式IA及びIBの蛍光体に関する情報を示す。 合成スキーム及び製造された多くの発光材料を示す。 合成スキーム及び製造された多くの発光材料を示す。 合成スキーム及び製造された多くの発光材料を示す。 それらの発光材料の酢酸エチル中の発光スペクトル(室温)を示し、F083(最新のペリレン誘導体)とも比較する。 青色LEDを励起源として用い、更にその発光材料を他の有機発光材料と組み合わせて用いた白色光発光スペクトルを示す(実験の最後の表2も参照)。 青色LEDを励起源として用い、更にその発光材料を量子ドット物質と組み合わせて用いた白色光発光スペクトルを示す(実験の最後の表2も参照)。 青色LEDを励起源として用い、更にその発光材料を赤色LEDと組み合わせて用いた白色光発光スペクトルを示す(実験の最後の表2も参照)。 青色LEDを励起源として用い、更にその発光材料を他の有機発光材料と組み合わせて用いた白色光発光スペクトルを示す(実験の最後の表2も参照)。 青色LEDを励起源として用い、更にその発光材料を他の有機発光材料と組み合わせて用いた白色光発光スペクトルを示す(実験の最後の表2も参照)。 蛍光体2485A/2485Bを示す。 蛍光体2475A/2475Bを示す。 図6aに示す蛍光体(2486=2485A;2487=2485B;2485は混合物である)の酢酸エチル中の正規化発光スペクトル(室温)を示す。 図6bに示す蛍光体(2504=2475A;2505=2475B;2475は混合物である)の酢酸エチル中の正規化発光スペクトル(室温)を示す。 それらの有機蛍光体の正規化励起スペクトル(室温)を示す。
図1aは、光コンバータ100を有する照明装置を概略的に図示し、この実施形態では、それは式1の発光材料140を少なくとも含む。この実施形態では、発光材料140は、PET等の(ポリマー)マトリックスに埋め込まれている。図から明らかなように、発光材料(光コンバータ100中)及び光源(符号10で示す)との間に非零の距離dを有するリモート型が示されている。照明装置1は、光源光11、特に青色及び/又はUV光を発するように構成されている光源10を1つ以上含む。照明装置1は、複数のそのような光源を含み得る。白色タイプの光源光(符号2で示す)が望まれる場合、緑色及び/又は黄色、或いは少なくともその一部が、緑色及び/又は黄色発光材料140によって発せられ、且つ青色光及び赤色光が1つ以上の光源、及び光源と他の発光材料、特に更なる発光材料との組み合わせによって発せられる、RGBコンセプトを使用することが必要になり得る。更なる発光材料は、符号130で示されており、更なる発光材料光131を発する。
式Iの発光材料140は、光源光11、及び/又は1種以上の他の発光材料の発光、例えば、更なる発光材料光131により励起されて、発光材料光141を発する。ここで、光コンバータ100は、光源10から離れており、光コンバータ100に埋め込まれている発光材料も従って離れている。任意選択の更なる発光材料130も離れて配置され得る(下記を参照)が、一例として、LEDダイ上のドーム内に、及び/又は層として等、光源10に近接している。
単に一例として、更なる発光材料130のない1つの光源が図示されている。しかしながら、他の実施形態では、全ての光源10が少なくとも更なる発光材料130を有するように構成され得る。また、一例として、3つの光源10が図示されている。しかしながら、4つ以上又は3つ未満の光源が適用され得る。
光源10が青色及び/又はUV光を発し得ることに留意されたい。更なる発光材料130は、特に(光源10の前記光によって)励起されて赤色光を発し得る。任意選択的に、更なる発光材料はまた、緑色及び/又は黄色光を発し得る。
図1a及び他の図面は、キャビティ172の少なくとも一部を囲み、透過部173を有する筐体171を備えた光チャンバー170を有する装置を概略的に示す。一実施形態において、透過部173は、光コンバータ100を含むか、又は特に光コンバータからなり得る。筐体の非透過部は符号171で示されている。表面171の少なくとも一部は、反射膜等の反射体を含み得る。
光コンバータ100は、励起されて、発光材料光141を少なくとも含み、任意選択的に他の発光体材料も含み得る、光コンバータ光111を発する(下記を参照)。符号2で示す照明装置光は、光コンバータ光111/発光材料光141を少なくとも含み、任意選択的に光源光11、更なる発光材料光131及び他の発光材料光(図示されていない)の1つ以上を含み得る。
図1bは、光コンバータ100が更なる発光材料130を有する上流層を含み得る実施形態を概略的に示す。これは、任意選択的に、同じマトリックスを含むが、異なる発光材料を含む2つの層を含む光コンバータであり得る。更なる発光材料130を含む層と光源との距離がd1で示されている。この距離は、この実施形態では、非零であり、図1aに概略的に図示された実施形態と異なる。
図1cは、光コンバータ100が、例えば、量子ドットの形態の更なる発光材料140と、式IAの発光材料130とを含む実施形態を概略的に示す。発光材料140及び更なる発光材料130は何れも、この実施形態では(リモート)光コンバータに埋め込まれている。即ち、光コンバータ100の(ポリマー)マトリックスに埋め込まれている。
図1dは、透過部173が少なくとも2種の、0.25cmを超える体積を有するセグメントを含み、その2種のセグメントが発光材料と更なる発光材料を異なる重量比で含んでいる実施形態を概略的に示す。例えば、第1のセグメントが、発光材料として発光材料140のみを含み、第2のセグメントが、発光材料として更なる発光材料130のみを含んでいる。この実施形態では、発光材料140はまた、PET等の(ポリマー)マトリックスに埋め込まれ得る。同様に、更なる発光材料130もPET等の(ポリマー)マトリックスに埋め込まれ得る。
図1eは、筐体170が透過拡散体160を(透過部173として)含み、光コンバータが筐体171の非透過部の少なくとも一部に適用されている実施形態を概略的に示す。
図1fは、反射的構成を概略的に示す。上記のように、発光材料140及び任意選択的に更なる発光材料130が(何れも)(ポリマー)マトリックスに埋め込まれ得る。
図1dのセグメント化された光コンバータを、例えば、1a、1b、1e、1f等の他の図面に示された光コンバータと組み合わせるか、又はその代替とする等、実施形態の組み合わせも適用され得る。
図1a〜図1dにおいて、照明装置は、マトリックスを含むか、又はマトリックスからなる光透過窓を含む。従って、マトリックスは、光透過窓として適用され得る。図1e〜図1fにおいて、透過拡散体は透過窓として使用される。透過窓は、外囲体として、又は外囲体の一部として使用される。ここで、透過窓はキャビティ172の少なくとも一部を覆う。透過窓は必ずしも平らであるとは限らないことに留意されたい。実施形態において、マトリックスを含む透過窓もTLEDの実施形態又はレトロフィット白熱灯(電球)のように湾曲し得る。
図2aは、式IA及びIBの蛍光体(の組み合わせ)を示す。その組み合わせ、しかし少なくともIAは、上記のように、幾つかの特定の装置実施形態と関連して、発光材料に利用可能であり得る。図2bは、式IIの基を示し、それは、置換基、又は置換基の一部(G1〜G12の1つ以上(IA及びIBの1つ以上において))であり得る。特定の条件下、特に、G9≠G12のある場合、及びG10≠G11である場合、図2cに示すような、式IA、IA’、IB、IB’の4つの異なる系が得られ得る。発光材料は、式IA及びIA’の1つ以上の蛍光体1種以上を少なくとも含み、任意選択的に、式IB及びIB’の1つ以上の蛍光体1種以上を含み、且つ任意選択的に、他の(有機及び/又は無機)蛍光体1種以上を含む。
例として、以下に幾つかの合成が記載される。図3a〜図3cに合成スキームが示されている。それらの物質の発光スペクトルが、F083(従来技術の系)とも比較されて、図4aに示されている。
2410(異性体の混合物)の合成:
1.4−(2−ニトロフェノキシ)−1,8−ナフタル酸無水物2458。
DMF(1L)中の、4−ブロモナフタル酸無水物(50g、180.46mmol)、2−ニトロフェノール(50.2g、360.92mmol)、NaOH(13g、325.17mmol)及び銅粉(1.9g)の混合物が、窒素雰囲気で2時間還流された。混合物が冷却され、塩酸水溶液(20%、1L)に注がれ、沈澱した固形物が濾過され、水で洗浄され、AcOH中で再結晶化されて、出発材料と所期化合物2458の混合物が得られた。熱トルエンによる固形分の洗浄により、未反応の出発原料が除去され、真空乾燥後、ベージュ色の固体として化合物2458(11.5g、10%)が得られた。
2.4−(2−アミノフェノキシ)−1,8−ナフタル酸無水物2459。
化合物2458(11.0g、32.81mmol)の1,4−ジオキサン(800mL)中懸濁液が、窒素雰囲気下、加温されて、透明溶液が得られた。その後、混合物が60℃に冷却され、10%Pd/C(2.5g)が添加された。水素雰囲気下(バルーン)、60℃で20時間、混合物が撹拌され、その後、40℃に冷却され、セライトパッドにより濾過され、濃縮されて、黄色の固体として粗化合物2459(9.5g、95%)が得られ、そのまま次工程で使用された。
3.ベンゾ[k,l]キサンテン−3,4−ジカルボン酸無水物2460。
化合物2459(6.1g、19.98mmol)のAcOH(120mL)溶液が、0〜5℃で、濃塩酸(5.3mL)及び水(7mL)で処理された。亜硝酸ナトリウム(1.6g、23.98mmol)の水(10mL)溶液が滴下され、混合物が0〜8℃で2時間撹拌された。ジアゾニウム溶液が、沸騰している硫酸銅(II)水和物(13.4g、53.75mmol)の水(180mL)及び酢酸(11mL)中溶液に少量ずつ30分かけて添加された。添加が完了した後、混合物が更に30分間沸騰され、冷却され、濾過された。得られた沈澱物が水で洗浄され、DMFから再結晶化されて、黄色の固体として、表題の化合物(1.2g、21%)が得られた。
4.8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン及び7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オンの混合物:2410。
1460(260mg、0.90mmol)及びo−フェニレンジアミン(215mg、1.98mmol)のプロピオン酸(30mL)中混合物が140℃で20時間撹拌された。黄色の溶液が赤色になった。混合物が室温まで冷却され、5%の塩酸水溶液(30mL)に注がれ、及び沈殿物が濾過によって集められ、水で洗浄され、DMFから再結晶化された。得られた結晶がメタノールで洗浄され、乾燥されて、室温で溶解性の低い橙色の固体として標題の化合物(異性体の混合物、270mg、83%)が得られた。λ(exc)(酢酸エチル)=447nm及び475nm。λ(em)(酢酸エチル)487nm及び521nm。用語「λ(exc)」は励起波長(即ち、励起される波長)を意味し、用語「λ(em)」は蛍光波長(即ち、発光が観察される発光波長)を意味する。図3a、図3c(2410)及び図4a(87(2410))も参照されたい。
2441(異性体の混合物)の合成:
1.6−クロロ−2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2368)。
4−クロロナフタル酸無水物(10g、43.0mmol)及び2,6−ジイソプロピルアニリン(16.2mL、86mmol)のAcOH(300mL)中混合物が終夜環流された。混合物が冷却され、水に注がれた。沈殿物が濾過によって集められ、水で洗浄され、真空乾燥された。SiO(DCM/ヘプタン=2:1)カラムクロマトグラフィによる精製により、7.5g(44%)の純粋な化合物2368が得られた。
2.4−(2−ニトロフェノキシ)−N−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1,8−ナフタルイミド(2369)。
2368(7.5g、19.1mmol)、2−ニトロフェノール(13.5g、34.4mmol)及びKCO(5.3g、38.2mmol)のNMP(300mL)中混合物が、窒素雰囲気下、90℃で終夜撹拌された。混合物が冷却され、AcOH(150mL)及び氷水の混合液に注がれた。5分後、2NHCl(200mL)が添加され、混合物がトルエン(4×)で抽出された。集められた有機層が水及び塩水で洗浄され、乾燥され(NaSO)、濾過され、濃縮された。SiO(DCM/ヘプタン=1/1〜2:1)カラムクロマトグラフィによる精製により、白色固体として6.7g(71%)の純粋な化合物2369が得られた。
3.4−(2−アミノフェノキシ)−N−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1,8−ナフタルイミド(2370)。
THF(60mL)及びMeOH(50mL)の混合液に溶解された化合物2369の溶液が、窒素雰囲気下、加温されて、透明な溶液が得られた。その後、混合物が室温まで冷却され、10%Pd/C(2g)が添加された。混合物が水素雰囲気下(バルーン)室温で2時間撹拌され、セライトパッドで濾過され、濃縮された。SiO(DCM)カラムクロマトグラフィによる精製により、黄色固体として4.9g(90%)の純粋な化合物2370が得られた。
4.2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1H−キサンテノ[2,1,9−def]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2363)。
化合物2370(5.1g、11.0mmol)のAcOH(80mL)溶液が塩酸(1.5M、21mL)及び亜硝酸ナトリウム(3.0g、43.9mmol、水20mL中)により0℃で処理された。60分後、CuSO.5HO(11.24g、45.0mmol)の水(130mL)溶液が添加された。混合物が更に0.5時間環流され、その後、冷却された。沈殿した黄色の固体が濾過され、水で洗浄され、真空乾燥された。SiO(DCM/ヘプタン=1/1〜2:1)カラムクロマトグラフィによる精製により、黄色固体として850mg(17%)の純粋な化合物2363が得られた。M+H=448.1。λmax(酢酸エチル)=421nm、ε=25500及び444nm ε=21300。λ(em)(酢酸エチル)460nm及び490nm。
5.5,11−ジブロモ−2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1H−キサンテノ[2,1,9−def]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2404)
窒素雰囲気下、化合物2363(2g、4.47mmol)のCHCl(160mL)溶液中に、臭素(2.7mL、53.64mmol)が添加された。混合物が60℃で5時間撹拌され、室温まで冷却され、濃縮された。各種の臭素化物がカラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:トルエン/DCM1/1〜2/1)により分離された。黄色固体として、化合物2404(1.8g、66%)が得られた。
6.2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−5,11−ジフェニル−1H−キサンテノ[2,1,9−def]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2401):
窒素雰囲気下、化合物2404(500mg、0.83mmol)、フェニルボロン酸(810mg、6.64mmol)、Pd(PPh(40mg、0.03mmol)及びNaCO(265mg、2.50mmol)が、脱ガスされたEtOH(1mL)、ベンゼン(15mL)及び水(2mL)の混合液に添加された。混合物の反応が終夜80℃で行われた。反応が水の添加によって停止され、DCM(3×)で抽出された。集められた有機層が水、塩水で洗浄され、乾燥され(NaSO)、濾過され、減圧下で濃縮された。粗固体がカラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:DCM/ヘプタン2/1)により精製された。黄色固体として化合物2401(490mg、98%)が得られた。M+H=600.3。λmax(酢酸エチル)=435nm、ε=17700及び455nm、ε=15600。λ(em)(酢酸エチル)489nm及び516nm。
7.5,11−ジフェニルイソクロメノ[6,5,4−mna]キサンテン−1,3−ジオン(2456):
化合物2401(1.20g、2.00mmol)のtBuOH(60mL)及び1,4−ジオキサン(15mL)中溶液に、KOH粉末(1.12g、20.00mmol)が添加された。混合物が4時間還流された。数分後、黄色の溶液が赤みを帯びた色になった。溶液が室温まで冷却され、AcOH(60mL)に注がれた。2分後、2NのHCl水溶液(300mL)が添加された。橙色の沈殿物が濾過によって集められ、まず水で、次いでヘプタン及びEt2Oで洗浄されて、未反応の出発材料及び2,6−ジイソプロピルアニリンの殆どが除去された。沈殿物が還流するAcOH(70mL)中で10分間撹拌され、濃縮された。残留物がシリカゲルに被覆され、カラムクロマトグラフィ(SiO2、溶離液:DCM/ヘプタン2/1で残っている出発材料を除去、その後、DCM/ヘプタン4/1〜1/0)により精製された。橙色の固体として化合物2456(40mg、41%)が得られた。出発材料2401を含有する画分が纏められ、カラムクロマトグラフィ(SiO2、溶離液:DCM/ヘプタン2/1)により精製されて、純粋な化合物2401(255mg、21%)が回収された。
8.6,16−ジフェニル−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン及び5,15−ジフェニル−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オンの混合物(2441):
2456(30mg、0.068mmol)及びo−フェニレンジアミン(36.8mg、0.34mmol)のAcOH(10mL)及び1,4−ジオキサン(5mL)中混合物が6時間還流された。黄色の溶液が赤色になった。混合物が室温まで冷却され、濃縮された。得られた赤色の固体がMeOH(50mL)中で粉砕され、ガラスフィルタによる濾過で集められ、MeOHで再び洗浄されて、余剰のo−フェニレンジアミン及び他の幾つかの不純物が除去された後、ヘプタンで洗浄され、真空乾燥された。橙赤色の固体として化合物2441(異性体の混合物、30mg、86%)が得られた。M+H=513.6。λmax(クロロホルム)=461nm、ε=27400及び488nm、ε=29800。λ(em)(酢酸エチル)502nm及び535nm。図3b/図3c(2441)及び図4a(101(2441))も参照されたい。
2442(異性体の混合物)の合成:
1.2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−5,11−ジフェニル−1H−キサンテノ[2,1,9−def]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2436):
脱ガスした1,4−ジオキサン(1560mL)中の、2404(2.0g、3.3mmol)、フェノール(10.0g、16.5mmol)及びCs2CO3(6.4g、19.8mmol)の混合物が、窒素雰囲気中、90℃で1時間撹拌された。その後、Cu(I)I(314mg、1.65mmol)及びN,N−ジメチルグリシン(510mg、495mmol)の1,4−ジオキサン(4mL)中混合物が添加され、反応混合物が窒素雰囲気中で終夜90℃で撹拌された。混合物が室温まで冷却され、減圧下、溶媒が除去された。残留物がDCMに溶解され、SiO2が添加された。減圧下、DCMが除去され、シリカに被覆された生成物が、精製用のカラムクロマトグラフィ(SiO2、溶離液:DCM/ヘプタン1/1)の上に注がれた。化合物がガラスフィルタ内で熱ヘプタンで洗浄され、真空乾燥された。黄色固体として化合物2436(1.0g、48%)が得られた。
2.5,11−ジフェノキシイソクロメノ[6,5,4−mna]キサンテン−1,3−ジオン(2457):
化合物2436(390mg、0.62mmol)のtBuOH(20mL)及び1,4−ジオキサン(5mL)中溶液に、KOH粉末(348mg、6.20mmol)が添加された。混合物が4時間還流された。数分後、黄色の溶液が赤みを帯びた色になった。溶液が室温まで冷却され、AcOH(50mL)に注がれた。2分後、2NのHCl水溶液(150mL)が添加された。橙色の沈殿物が濾過によって集められ、まず水で、次いでヘプタン及びEtOで洗浄されて、未反応の出発材料2436及び2,6−ジイソプロピルアニリンの殆どが除去された。沈殿物が還流するAcOH(50mL)中で10分間撹拌され、濃縮された。残留物がシリカゲルに被覆され、カラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:DCM/ヘプタン2/1で残っている出発材料を除去、その後、DCM/4/1〜1/0)により精製された。橙色の固体として化合物2457(135mg、46%)が得られた。
3.6,16−ジフェノキシ−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン及び5,15−ジフェノキシ−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オンの混合物(2442):
2457(135mg、0.286mmol)及びo−フェニレンジアミン(36.8mg、0.34mmol)のAcOH(50mL)及び1,4−ジオキサン(15mL)中混合物が6時間還流された。黄色の溶液が赤色になった。混合物が室温まで冷却され、濃縮された。得られた赤色の固体がMeOH(60mL)中で沈澱され、ガラスフィルタによる濾過で集められ、MeOHで再び洗浄されて、余剰のo−フェニレンジアミン及び他の幾つかの不純物が除去された後、ヘプタンで洗浄され、真空乾燥された。橙赤色の固体として化合物2442(異性体の混合物、132mg、85%)が得られた。M+H=545.2。λmax(クロロホルム)=463nm、ε=40500及び485nm、ε=47200。λ(em)(酢酸エチル)508nm及び540nm。図3b/図3c(2442)及び図4a(102(2442))も参照されたい。
2464(異性体の混合物)の合成:
1.2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−5−ブロモ−11−フェノキシ−1H−キサンテノ[2,1,9−def]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2405):
2404(1.4g、2.31mmol)、フェノール(1.2g、12.75mmol)及びKCO(2.2g、15.92、mmol)のNMP(60mL)中混合物が、窒素雰囲気下、90℃で終夜撹拌された。その後、フラスコの内容物が20%冷酢酸水溶液に注がれた。5分後、2NのHCl水溶液が添加され、10分間撹拌され、及び沈殿した固体が濾過され、温水で洗浄されて中性とされ、60℃で真空乾燥された。残留物がシリカゲルに被覆され、カラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:DCM/ヘプタン1/1〜2/1)により精製された。黄色固体として化合物2405(1.1g、76%)が得られた。
2.2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−11−フェノキシ−1H−キサンテノ[2,1,9−def]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(2389):
化合物2405(600mg、0.97mmol)がTHF(80mL)及びMeOH(10mL)に溶解された透明な溶液に、窒素雰囲気下、10%Pd/C(100mg)が添加され、反応物がバルーン内の窒素雰囲気下に置かれた。混合物が30℃で終夜撹拌され、その後、セライトで濾過された。粗固体がカラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:トルエン/DCM3/2)により精製された。黄色固体として化合物2389(540mg、98%)が得られた。
3.11−フェノキシイソクロメノ[6,5,4−mna]キサンテン−1,3−ジオン(2464):
化合物2389(2.0g、3.71mmol)のtBuOH(110mL)及び1,4−ジオキサン(30mL)中溶液に、KOH粉末(2.1g、37.10mmol)が添加された。混合物が1時間還流された。数分後、黄色の溶液が橙色になった。溶液が室温まで冷却され、AcOH(100mL)に注がれた。2分後、2NのHCl水溶液(300mL)が添加された。橙色の沈殿物が濾過によって集められ、まず水で、次いでヘプタン及びEtOで洗浄されて、未反応の出発材料2389及び2,6−ジイソプロピルアニリンの殆どが除去された。沈殿物が還流するAcOH(70mL)中で10分間撹拌され、濃縮された。残留物がシリカゲルに被覆され、カラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:DCM/ヘプタン2/1で残っている出発材料を除去、その後、DCM/ヘプタン4/1〜1/0)により精製された。黄橙色の固体として化合物2464(600mg、42%)が得られた。出発材料2389を含有する画分が纏められ、カラムクロマトグラフィ(SiO、溶離液:DCM/ヘプタン2/1)により精製されて、純粋な化合物2464(600mg、42%)が回収された。
4.16−フェノキシ−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン及び5−フェノキシ−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オンの混合物(2463):
2464(600mg、1.58mmol)及びo−フェニレンジアミン(853mg、7.89mmol)のAcOH(100mL)及び1,4−ジオキサン(20mL)中懸濁液が16時間撹拌された。黄色の懸濁液が橙色の透明な溶液になり、その後、橙色の沈殿物が生成された。混合物が室温まで冷却され、濃縮された。得られた赤色固体がMeOH(70mL)中で沈澱され、ガラスフィルタによる濾過で集められ、MeOH(4×50mL)で再び洗浄されて、余剰のo−フェニレンジアミン及び他の幾つかの不純物が除去された後、ヘプタンで洗浄され、真空乾燥された。橙色の固体として化合物2463(異性体の混合物、680mg、93%)が得られた。M+H=452.9.2。λmax(クロロホルム)=455nm、ε=30900及び481nm、ε=33700。λ(em)(酢酸エチル)496nm及び529nm。図3b/図3c(2463)及び図4a(111(2463))も参照されたい。
更なる物質が製造された。その構造式は図5a及び図5bに示されている。
6,16−ビス(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン及び5,15−ビス(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オンの混合物(2475)の合成:
この化合物は、フェノールを4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノールに代えた以外は、2442の合成で記載したのと同様の方法で製造された。化合物2475は橙赤色の固体として得られた。M+H=769.4。λmax(酢酸エチル)=456nm、ε=23900及び479nm、ε=27700。λ(em)(酢酸エチル)510nm及び542nm。
2475のその異性体、6,16−ビス(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2475A)及び5,15−ビス(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オン(2475B)への分離。
混合物2475(300mg)がクロマトグラフィカラム(SiO)の上に注がれた。DCM/ヘプタン2/1による溶出により、2475Aを含有する第1の画分(黄色のDCM溶液)が得られた。蒸発後、175mgの2475Aが橙色の固体として得られた。λ(em)(酢酸エチル)510nm。更なる溶出によって、2475Bを含有する画分(橙色のDCM溶液)が得られた。蒸発後、100mgの2475Bが赤色の固体として得られた。λ(em)(酢酸エチル)561nm。
16−(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン及び5−(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オンの混合物(2485)の合成:
この化合物は、フェノールを4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノールに代えた以外は、2463の合成で記載したのと同様の方法で製造された。化合物2485は橙色の固体として得られた。M+H=574.8。λmax(酢酸エチル)=448nm、ε=27000及び473nm、ε=29500。λ(em)(酢酸エチル)498nm及び531nm。
2485のその異性体、16−(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン(2485A)及び5−(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−7H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[2,1−a]イソキノリン−7−オン(2485B)への分離。
混合物2485(330mg)がクロマトグラフィカラム(SiO)の上に注がれた。DCM/ヘプタン3/1による溶出により、2485Aを含有する第1の画分(黄色のDCM溶液)が得られた。蒸発後、195mgの2485Aが橙色の固体として得られた。λmax(酢酸エチル)=448nm、ε=31500及び473nm、ε=32500。λ(em)(酢酸エチル)498nm及び530nm。DCMによる更なる溶出によって、2485Bを含有する画分(橙色のDCM溶液)が得られた。蒸発後、120mgの2485Bが赤色の固体として得られた。λmax(酢酸エチル)=475nm、ε=31500及び473nm、ε=18100。λ(em)(酢酸エチル)547nm。
PET(ポリエチレンテレフタレート)膜における2410及び他の系の寿命が、60℃で、0.5〜7W/cmの青色光を照射して寿命を測定することにより検査された。濃度及び層の厚みは、青色光の透過率が90%となるように設定された。
寿命は、光束密度に対し減衰率に線形の依存性があると仮定して、TLEDの条件(0.016W/cm青色、及び大気中、60℃の温度)に外挿させた発光の10%減少とする。F083の場合、寿命約100時間と推定された。一方、新規な化合物2410は約12500時間の寿命を示した。これは、約125倍の寿命の増加を意味する。
PETマトリックス中の黄色発光有機分子の寿命(0.016W/cm青色照射、及び大気中、60℃の温度で10%退色した時間)は、表1を参照されたい。
フェノキシ置換化合物は、寿命がより長いと思われる。更に、G2置換はG7置換化合物より寿命を伸長させる効果がより大きいと思われる。
マトリックスは、PET(又はPET類似体)より一般に悪い結果をもたらす。PETG及びPETは特に安定した発光系をもたらす。
白色ブレンド物の実施例
実施例1
青色LEDによって励起された各種有機分子の発光を組み合わせて、白色光を生成することができる。ここでは、図3aに示す分子(材料2410、図3a/図4aを参照)と、F305(BASFから)としても知られるN,N’−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1,6,7,12−テトラフェノキシペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド;CAS番号123174−58−3からの発光が青色光と組み合わされて、図4bに示すスペクトルを有する白色光が得られた。下表に示す値を示す、次のようなそうした白色光が生成され得る。
実施例2
この例では、図3aに示す分子(材料2410、図3a/図4aを参照)からの発光が、青色光及びまた615nmで発光極大を示す量子ドットからの発光と組み合わされて図4cに示すスペクトルを有し、且つ下表に示される値を有する白色光が得られる。
実施例3
この例では、図3aに示す分子(材料2410、図3a/図4aを参照)からの発光が、青色光及びまた615nmで発光極大を示す赤色LEDからの発光と組み合わされて図4dに示すスペクトルを有し、且つ下表に示される値を有する白色光が得られる。
実施例4
この例では、図3aに示す分子(材料2441、図3c/図4aを参照)からの発光が、青色光及びまた赤色発光材料F305からの発光と組み合わされて図4eに示すスペクトルを有し、且つ下表に示される値を有する白色光が得られる。
実施例5
この例では、図3aに示す分子(材料2442、図3a/図4aを参照)からの発光が、青色光及びまた赤色発光材料F305からの発光と組み合わされて図4fに示すスペクトルを有し、且つ下表に示される値を有する白色光が得られる。
従って、中でも、図3a、図3b(C)、図3C(A)、図3C(B)、図5A、図5Bを参照すると、本発明はまた、一実施形態において、(組み合わせ):(i)2410A+2410B、(ii)2441A+2441B、(iii)2442A+2442B、(iv)2463A+2463B、(v)2475A+2475B及び(vi)2485A+2485Bからなる群から選択される、少なくとも2種の有機蛍光体の組み合わせを含む発光材料を提供する。「2410+2410B」という句及びそれに類似した句は、異性体の組み合わせを指す。従って、本明細書に記載されている発光材料は、特に、2種の(関連する)異性体の組み合わせと、任意選択的に、例えば2410A+2410Bと2475A+2475Bとの組み合わせ等、2つ以上のそのような組み合わせを含む。従って、実施形態では、発光材料は、2つの異性体の組み合わせ、上に示した6つの群から選択される(組み合わせ)を含む。異性体の組み合わせは、上述の図面に示されており、中でも、一般式が図2aに示されている。
上記のように、2410A構造から誘導されるものは、黄色領域での優れたスペクトル特性と、0.9を超える高い量子収率とを有することが分かった。2410Bから誘導される他の異性体は、オレンジ領域で比較的低い量子収率をもって発光する。このように第1の異性体の使用は、高効率のランプをもたらす。特に、かなり溶解性の高い誘導体2475及び2485(図5a〜5bを参照)が使用される場合、カラムクロマトグラフィによる分離が行われ得る。全ての場合で、第1の画分は良好なスペクトル特性と高い量子収率を有する誘導体を含有する。更に溶出すると、他の異性体が単離されるであろう。
混合物2485を異性体2485A及び2485Bに分離した。カラムクロマトグラフィによって単離された第1の異性体は2485Aであった。2485Aの構造を正確に決定するために、Hのダブレットとカルボニル部分の炭素との間のそうしたカップリングを示すC−H3バンドカップリングNMRスペクトルが測定された。従って、2410Aの誘導体は、クロマトグラフィによる分離の第1の画分として得られる化合物である。同様に、混合物2475が、カラムクロマトグラフィにより、2つの異性体に分離された(図5b)。図6a〜図6bは、2485、2485A及び2485B、並びに2475、2475A及び2475Bの酢酸エチル中の正規化発光スペクトルを示す。2485B及び2475Bの化合物は明らかに黄色でなく橙色の放射体である。更に、これらの範囲の放射体(2410Bから誘導された構造II)のPLQE(フォトルミネセンス量子効率)は、表IIに示すように、かなり低い。これらの値は、当然ながら、混合物2475及び2485のPLQEにも影響するであろう。
他方、構造I(2410Aから誘導)は良好なスペクトル及び高い量子効率を有する。従って、本発明者らは、蛍光体変換LEDアプリケーションでは、(緑色/黄色)放射体として、以下の、式IAによって定義されるような有機蛍光体の異性体、及びその誘導体又はその類似体の使用を提案する。式中、G1〜G12は、例えば、独立して水素、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基若しくは酸素含有アルキル基CH2n+1(ここで、nは1〜16の整数であり、且つm<n/2又は0である)、フッ素、塩素、又はY、OY若しくはNRY(ここで、Rはアルキル若しくはアリール基である)である。D、E、I、L及びMは、H、F、Cl、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基若しくは酸素含有アルキル基CH2n+1(ここで、nは1〜16の整数であり、且つm<n/2又は0である)であり、特に、これらの基の最小限2つは水素原子である。特に、基G1〜G8の最小限4つは水素原子である。更に、G1〜G12の1つ以上、特に1つはまた、ポリマーと結合する場合、ポリマー主鎖との共有結合を含有し得る。
本発明者らは、PET(ポリエチレンテレフタレート)膜における分子の寿命を、60℃で、4.1W/cmの青色光を照射して寿命を測定することにより試験した。濃度及び層の厚みは、青色光の透過率が90%となるように設定された。
寿命は、TLEDの条件(0.016W/cm青色、及び大気中、60℃の温度)下、10%減少で評価される。F083の場合、約150時間の寿命と評価された。一方、化合物2485A及び2475Aは10000時間を超える寿命を示した。これは、良好なスペクトル特性と高い量子収率を有しながら、約60倍の寿命の増加を意味する。2485及び2475異性体の正規化発光スペクトル及び正規化励起スペクトルが図6a〜6cに示されている。

Claims (14)

  1. (a)光源光を発生する光源、及び(b)前記光源光の少なくとも一部を可視変換光に変換する光コンバータを含む照明装置であって、前記光コンバータは、式IAで定義される有機蛍光体及び式IBで定義される有機蛍光体
    (化5)
    を含む発光材料を含有するマトリックスを含み、式中、G1〜G12は、独立して水素、ハロゲン、R1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択され、G1〜G12の1つ以上は前記マトリックスに共有結合されており、前記式IBによって定義される有機蛍光体及び前記式IAによって定義される蛍光体は、IB/IA≦0.1のモル比を有する、照明装置。
  2. 前記有機蛍光体IAのG1〜G12の少なくとも4つは、独立してHであり、前記有機蛍光体IAのG2及びG7の1つ以上は、独立してR1又はOR1を含み、R1は、式II:
    (化6)
    で定義され、式中、D、E、I、L及びMは、独立して水素、ハロゲン、R3、OR3、NHR3及びNR4R3から選択され、ここで、R3及びR4は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択される、請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記有機蛍光体IAのG1〜G12の1つ以上は、独立してR1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2の1つ以上は、独立して式II:
    (化7)
    で定義される基を含み、式中、D、E、I、L及びMは、独立して水素、ハロゲン、R3、OR3、NHR3及びNR4R3から選択され、ここで、R3及びR4は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択される、請求項1又は2に記載の照明装置。
  4. D、E、I、L及びMの少なくとも2つはHである、請求項3に記載の照明装置。
  5. G1〜G12の少なくとも10個は、独立してHである、請求項1乃至4の何れか一項に記載の照明装置。
  6. 前記有機蛍光体IAのG2及びG7の1つ以上は、独立して請求項に記載のR1又はOR1を含み、D、E、I、L及びMは、Hであり、G1、G3、G4、G5、G6、G8、G9、G10、G11及びG12の少なくとも4つは、独立してHである、請求項に記載の照明装置。
  7. G1、G3、G4、G5、G6、G8、G9、G10、G11及びG12の少なくとも8つは、独立してHである、請求項6に記載の照明装置。
  8. 前記発光材料は、式IA、IB、IA 及びIB によって定義される少なくとも4種の異なる有機蛍光体:
    (化8)
    の組み合わせを含み、式中、G1〜G12は、上で定義された通りであり、IB/IAのモル比は≦0.1であり、且つIB IA のモル比は≦0.5である、請求項1乃至7の何れか一項に記載の照明装置。
  9. 前記マトリックスは、ポリマー材料を含む、請求項1乃至8の何れか一項に記載の照明装置。
  10. 前記マトリックスは、芳香族ポリエステル又はその共重合体を含む、請求項1乃至9の何れか一項に記載の照明装置。
  11. G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11及びG12の1つ以上は、前記マトリックスとの共有結合を含む、請求項1乃至10の何れか一項に記載の照明装置。
  12. IAによって定義される有機蛍光体及び式IBによって定義される有機蛍光体:
    (化9)
    を含み、式中、G1〜G12は、独立して水素、ハロゲン、R1、OR1、NHR1及びNR2R1から選択され、ここで、R1及びR2は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択され、前記式IBによって定義される蛍光体及び前記式IAによって定義される蛍光体は、IB/IA≦0.1のモル比を有し、G2及びG7の1つ以上は、独立してR1、OR1、NHR1及びNR2R1からなる群から選択される基を含み、前記有機蛍光体IAのG1〜G12の少なくとも4つは、独立してHであり、前記有機蛍光体IAのG2及びG7の1つ以上は、独立してR1又はOR1を含み、R1は、式II:
    (化10)
    によって定義され、式中、D、E、I、L及びMは、独立して水素、ハロゲン、R3、OR3、NHR3及びNR4R3から選択され、R3及びR4は、独立してC1〜C18アルキル、C6〜C24アリール及びC6〜C24ヘテロアリールから選択され、前記式IAによって定義される有機蛍光体及び式IBによって定義される有機蛍光体の少なくとも一方は、
    6,16−ジフェニル−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン、
    6,16−ジフェノキシ−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン、
    16−フェノキシ−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン、
    6,16−ビス(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン、及び
    16−(4−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェノキシ)−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オン
    からなる群から選択される有機蛍光体を含む、発光材料。
  13. 前記式IAによって定義される有機蛍光体及び式IBによって定義される有機蛍光体の少なくとも一方は、6,16−ジフェニル−8H−ベンゾ[3,4]イソクロメノ[7,8,1−def]ベンゾ[4,5]イミダゾ[1,2−b]イソキノリン−8−オンを含む、請求項12に記載の発光材料。
  14. 請求項12又は13に記載の発光材料を含有するマトリックスを含む光コンバータ。
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