WO2022230643A1 - 多環芳香族化合物、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置 - Google Patents

多環芳香族化合物、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置 Download PDF

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    • H10K2101/40Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers

Definitions

  • the present invention relates to polycyclic aromatic compounds, color conversion compositions, color conversion sheets, light source units, displays and lighting devices.
  • Color conversion is conversion of light emitted from a light-emitting body into light with a longer wavelength, for example, conversion of blue light emission into green light emission or red light emission.
  • the composition having this color conversion function (hereinafter referred to as "color conversion composition”) is formed into a sheet and combined with, for example, a blue light source to extract the three primary colors of blue, green, and red from the blue light source, i.e., white light. can be extracted.
  • a light source unit is a white light source that combines such a blue light source and a sheet having a color conversion function (hereinafter referred to as a "color conversion sheet”). It enables the production of full-color displays. Moreover, if there is no liquid crystal drive part, it can be used as a white light source as it is, and can be applied as a white light source such as LED illumination.
  • a technique has also been proposed that uses an organic luminescent material instead of quantum dots as a component of a color conversion composition.
  • an organic luminescent material instead of quantum dots
  • a technique using an organic light-emitting material as a component of a color conversion composition a technique using a pyrromethene derivative is disclosed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an organic light-emitting material suitable as a color conversion material used in displays such as liquid crystal displays and lighting devices such as LED lighting, and to achieve both improved color reproducibility and high durability. It is to let
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention emits light having a peak wavelength in the range of 500 nm or more and 750 nm or less by using excitation light, It is characterized by being a compound that has a HOMO level of ⁇ 5.7 eV or less and emits delayed fluorescence.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the HOMO level of the polycyclic aromatic compound is -6.0 eV or less.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the HOMO level of the polycyclic aromatic compound is -6.2 eV or less.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the HOMO level of the polycyclic aromatic compound is -6.5 eV or less.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the half width of the emission spectrum at the emission peak wavelength of the polycyclic aromatic compound is 40 nm or less.
  • polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the polycyclic aromatic compound is a compound represented by general formula (1) or general formula (2). .
  • Ring Za, ring Zb and ring Zc are each independently a substituted or unsubstituted aryl ring having 6 to 30 ring carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroaryl ring having 6 to 30 ring carbon atoms.
  • Z 1 and Z 2 are each independently oxygen atom, NRa (nitrogen atom having substituent Ra) or sulfur atom
  • substituent Ra is bonded to ring Za or ring Zb
  • the substituent Ra may combine with ring Za or ring Zc to form a ring.
  • the compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) has at least one electron-withdrawing group. Characterized by
  • the compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) has two or more electron-withdrawing groups. characterized by
  • the electron withdrawing group is a cyano group, an acyl group, an ester group, an amide group, a sulfonyl group, a sulfonate ester group, or a sulfonamide group. , characterized in that
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the electron-withdrawing group is an ester group.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, Z 1 and Z 2 are oxygen atoms or NRa.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, E is a boron atom, and E 1 and E 2 are BRa.
  • polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the ring Za, the ring Zb and the ring Zc are benzene rings.
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention exhibits luminescence having a peak wavelength of 500 nm or more and less than 580 nm when excited light is used. characterized by
  • the polycyclic aromatic compound according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the polycyclic aromatic compound emits light having a peak wavelength observed in a region of 580 nm or more and 750 nm or less by using excitation light. characterized by
  • a color conversion composition according to the present invention is a color conversion composition that converts incident light into light different from the incident light, and comprises any one of the polycyclic aromatic compounds described above; and a binder resin.
  • a color conversion sheet according to the present invention is a color conversion sheet that converts incident light into light different from the incident light, wherein the polycyclic aromatic compound according to any one of the above and a binder resin and
  • the color conversion sheet according to the present invention is characterized by further comprising a barrier film in the above invention.
  • a light source unit according to the present invention is characterized by comprising a light source and any one of the color conversion sheets described above.
  • the light source unit according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the light source is a light emitting diode having a maximum light emission in a wavelength range of 430 nm or more and 500 nm or less.
  • a display according to the present invention is characterized by comprising the color conversion sheet according to any one of the above.
  • a lighting device is characterized by comprising the color conversion sheet according to any one of the above.
  • the present invention there is an effect that it is possible to realize a polycyclic aromatic compound and a color conversion composition suitable as a color conversion material capable of achieving both improved color reproducibility and high durability. Since the color conversion sheet according to the present invention uses such a polycyclic aromatic compound or the like, it is possible to achieve both improved color reproducibility and high durability. Since the light source unit, the display, and the lighting device according to the present invention use such a color conversion sheet, it is possible to achieve both improved color reproducibility and high durability.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first example of a color conversion sheet according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the color conversion sheet according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third example of the color conversion sheet according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fourth example of the color conversion sheet according to the embodiment of the invention.
  • a polycyclic aromatic compound according to an embodiment of the present invention is a color conversion material that constitutes a color conversion composition, a color conversion sheet, or the like. Specifically, the polycyclic aromatic compound exhibits luminescence observed in a region having a peak wavelength of 500 nm or more and 750 nm or less by using excitation light, has a HOMO level of ⁇ 5.7 eV or less, and emits delayed fluorescence. It is a releasing compound.
  • the polycyclic aromatic compound according to the embodiment of the present invention may be abbreviated as "the polycyclic aromatic compound of the present invention”.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention is a compound that emits light with a peak wavelength of 500 nm or more and 750 nm or less by using excitation light.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention preferably emits light having a peak wavelength of 500 nm or more and less than 580 nm by using excitation light.
  • luminescence observed in a region with a peak wavelength of 500 nm or more and less than 580 nm is referred to as "green luminescence”.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention preferably emits green light by using excitation light with a wavelength of 430 nm or more and 500 nm or less.
  • excitation light with a wavelength in the range of 430 nm or more and 500 nm or less has relatively small excitation energy. Therefore, decomposition of the light-emitting material in the color conversion composition is suppressed, and green light emission with good color purity can be obtained.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention preferably emits light having a peak wavelength of 580 nm or more and 750 nm or less by using excitation light.
  • luminescence observed in a region with a peak wavelength of 580 nm or more and 750 nm or less will be referred to as "red luminescence”.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention preferably emits red light by using excitation light with a wavelength of 430 nm or more and 500 nm or less.
  • excitation light with a wavelength in the range of 430 nm or more and 500 nm or less has relatively small excitation energy. Therefore, decomposition of the light-emitting material in the color conversion composition is suppressed, and red light emission with good color purity can be obtained.
  • delayed fluorescence A compound that emits delayed fluorescence is characterized in that its triplet excited state is quickly converted to a singlet excited state, and singlet oxygen is less likely to be generated. It was found that this feature prevents deterioration of the light-emitting material, suppresses changes in chromaticity over time, and improves durability. This mechanism will be explained in order.
  • the chromaticity change of the color conversion composition is caused by the deterioration of the luminescent material.
  • This degradation of the luminescent material is caused by singlet oxygen.
  • Singlet oxygen is a singlet state in which the two electrons in the ⁇ * orbital (antibonding ⁇ orbital) of the molecular orbital of the oxygen molecule have different spin directions, that is, the excitation in which the total spin quantum number is 0 is the oxygen molecule in the state
  • Such excited states include the ⁇ 1 state in which each of the two ⁇ * orbitals is occupied by electrons with different spin directions, and the There are ⁇ 1 states occupied by two different electrons.
  • Singlet oxygen has a strong electrophilicity due to its vacant electron orbit in the ⁇ 1 state, and has a strong oxidizing power. Therefore, it is considered that singlet oxygen causes deterioration due to oxidation of the light-emitting material.
  • Singlet oxygen is thought to be unlikely to be generated by direct photoexcitation of ground-state triplet oxygen. This is because the transition from triplet oxygen in the ground state to singlet oxygen in the excited state is a spin-forbidden transition, and the transition probability is very low.
  • singlet oxygen is considered to be generated by the exchange of electrons and energy between the triplet excited state of the light-emitting material and the triplet oxygen molecule in the ground state.
  • the generation mechanism is considered as follows.
  • the light-emitting material changes from the singlet ground state to the singlet excited state by photoexcitation, and further, a part of the light-emitting material changes from the singlet excited state to the triplet excited state due to intersystem crossing. Since the transition from the triplet excited state of the generated luminescent material to the singlet ground state is a spin-forbidden transition, the transition probability is usually low and the triplet excited state has a long lifetime. However, when triplet oxygen in the ground state coexists, the spin inhibition is lifted by the excitation of the triplet oxygen in the ground state to the singlet oxygen in the excited state. It can be rapidly deactivated to the ground state. This mechanism is called the Dexter mechanism (electronic exchange mechanism).
  • the Dexter mechanism In order for the Dexter mechanism to proceed, it is necessary to exchange electrons through wave function overlap between molecules. Therefore, it is considered necessary to directly collide the energy donor molecule (in this case, the triplet excited light-emitting material) and the energy acceptor molecule (in this case, ground state triplet oxygen).
  • the energy donor molecule in this case, the triplet excited light-emitting material
  • the energy acceptor molecule in this case, ground state triplet oxygen
  • compounds that emit delayed fluorescence have the property that the triplet excited state quickly converts to the singlet excited state, that is, the triplet excited state has a short lifetime. Therefore, the probability of direct collision between the triplet excited state of the light-emitting material and triplet oxygen in the ground state is reduced, and singlet oxygen is less likely to occur.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention is a compound that emits delayed fluorescence, generation of singlet oxygen can be suppressed, and durability of the color conversion composition can be improved. can.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention is a light-emitting material whose HOMO level is -5.7 eV or less.
  • the HOMO level of the light-emitting material is higher than ⁇ 5.7 eV, the light-emitting material is oxidized due to the interaction with oxygen contained in the composition containing the light-emitting material when the excitation-light emission cycle is repeated. Since it is quenched, it causes deterioration of durability.
  • the HOMO level of the light-emitting material is ⁇ 5.7 eV or less, the electron density of the light-emitting material is lowered. As a result, the stability of the light-emitting material against oxygen can be improved, and the durability can be improved.
  • the HOMO level of the polycyclic aromatic compound of the present invention is preferably -6.0 eV or less.
  • the electron density of the compound can be further reduced. Therefore, the stability of the polycyclic aromatic compound of the present invention against oxygen is improved, and the durability of the polycyclic aromatic compound can be improved.
  • the HOMO level of the polycyclic aromatic compound of the present invention is more preferably ⁇ 6.2 eV or less, and even more preferably ⁇ 6.5 eV or less.
  • the HOMO level of a compound can be calculated by calculation.
  • the general-purpose quantum chemistry calculation program "Gaussian 16" program package (manufactured by Gaussian) uses B3LYP density functional theory to perform structural optimization on the 6-31G(d) basis set. It is a value calculated by calculating with the 6-311++G(d, p) basis set using the B3LYP density functional theory based on the converted structure.
  • the half width of the emission spectrum at the emission peak wavelength of the polycyclic aromatic compound of the present invention is 40 nm from the viewpoint of obtaining light emission with high color purity and achieving a wide color gamut of the display when used in a liquid crystal display. It is preferably 30 nm or less, more preferably 25 nm or less.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention is not particularly limited, but a compound having a structure represented by the following general formula (1) or general formula (2) is preferable.
  • ring Za, ring Zb and ring Zc are each independently a substituted or unsubstituted aryl ring having 6 to 30 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted ring It is a heteroaryl ring having 6 to 30 carbon atoms.
  • Z 1 and Z 2 are each independently an oxygen atom, NRa (a nitrogen atom having a substituent Ra) or a sulfur atom.
  • substituent Ra may combine with ring Za or ring Zb to form a ring.
  • substituent Ra may combine with ring Za or ring Zc to form a ring.
  • E 1 is BRa
  • E 2 is BRa
  • substituent Ra may combine with ring Za or ring Zc to form a ring.
  • the above substituents Ra are each independently a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, or a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • hydrogen may be deuterium.
  • all the above groups may be substituted or unsubstituted groups.
  • the compounds or partial structures thereof described below may be substituted or unsubstituted compounds or partial structures thereof.
  • a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms means an aryl group having 6 to 40 carbon atoms including the number of carbon atoms contained in the substituents substituted on the aryl group. is. The same applies to other substituents defining the number of carbon atoms.
  • substituents when substituted include alkyl groups, cycloalkyl groups, heterocyclic groups, alkenyl groups, cycloalkenyl groups, alkynyl groups, hydroxyl groups, thiol groups, alkoxy groups, and alkylthio groups.
  • aryl ether group arylthioether group, aryl group, heteroaryl group, halogen, cyano group, aldehyde group, carbonyl group, acyl group, ester group, amide group, carboxyl group, oxycarbonyl group, carbamoyl group, amino group, nitro A group, a silyl group, a siloxanyl group, a boryl group, and a phosphine oxide group are preferred, and more preferred are specific substituents that are preferred in the description of each substituent. In addition, these substituents may be further substituted with the above substituents.
  • the alkyl group is, for example, a saturated aliphatic hydrocarbon such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, etc.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20, more preferably 1 to 8, from the viewpoint of availability and cost.
  • alkylene group refers to a divalent or higher group derived from a saturated aliphatic hydrocarbon group such as a methyl group and an ethyl group, and these may or may not have a substituent.
  • Preferred alkylene groups include methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, n-butylene, pentylene and hexylene groups.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group portion is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20, and more preferably in the range of 1 to 6.
  • a cycloalkyl group is, for example, a saturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopropyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group portion is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 or more and 20 or less.
  • a cycloalkylene group refers to a divalent or higher group derived from a saturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopropyl group and a cyclohexyl group, which may or may not have a substituent.
  • Preferred cycloalkylene groups include saturated alicyclic hydrocarbon groups such as cyclopropylene, cyclohexylene, norbornylene and adamantylene groups.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkylene group portion is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 or more and 20 or less.
  • the heterocyclic group is, for example, a pyran ring, a piperidine ring, an aliphatic ring having a non-carbon atom in the ring such as a cyclic amide, which may or may not have a substituent. good.
  • the number of carbon atoms in the heterocyclic group is not particularly limited, it is preferably in the range of 2 or more and 20 or less.
  • the alkenyl group is, for example, a vinyl group, an allyl group, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a double bond such as a butadienyl group, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms in the alkenyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 2 or more and 20 or less.
  • a cycloalkenyl group is, for example, an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond such as a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, a cyclohexenyl group, and the like, even if it has a substituent. It does not have to be.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkenyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 3 or more and 20 or less.
  • An alkynyl group is, for example, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond such as an ethynyl group, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms in the alkynyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 2 or more and 20 or less.
  • An alkoxy group is, for example, a functional group in which an aliphatic hydrocarbon group is bonded via an ether bond such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and the aliphatic hydrocarbon group has a substituent. does not have to be
  • the number of carbon atoms in the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20.
  • An alkylthio group is an alkoxy group in which the oxygen atom of the ether bond is substituted with a sulfur atom.
  • the hydrocarbon group of the alkylthio group may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms in the alkylthio group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20.
  • An aryl ether group is a functional group in which an aromatic hydrocarbon group is bonded via an ether bond, such as a phenoxy group, and the aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. good too.
  • the number of carbon atoms in the aryl ether group is not particularly limited, it is preferably in the range of 6 or more and 40 or less.
  • An arylthioether group is an arylether group in which the oxygen atom of the ether bond is substituted with a sulfur atom.
  • the aromatic hydrocarbon group in the arylthioether group may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms in the arylthioether group is not particularly limited, it is preferably in the range of 6 or more and 40 or less.
  • An aryl group includes, for example, a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, a fluorenyl group, a benzofluorenyl group, a dibenzofluorenyl group, a phenanthryl group, anthracenyl group, a benzophenanthryl group, and a benzoanthracene.
  • aromatic hydrocarbon group such as a nyl group, a chrysenyl group, a pyrenyl group, a fluoranthenyl group, a triphenylenyl group, a benzofluoranthenyl group, a dibenzoanthracenyl group, a perylenyl group, and a helicenyl group.
  • the aryl group may or may not have a substituent.
  • the substituents may form a cyclic structure.
  • Examples of the aryl group in which the substituents form a cyclic structure include a spirofluorenyl group.
  • the number of carbon atoms in the aryl group is not particularly limited, but is preferably in the range of 6 to 100, more preferably 6 to 50, and more preferably 6 to 30.
  • the aryl group is preferably a phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthyl group, fluorenyl group, phenanthryl group or anthracenyl group.
  • a phenyl group and a naphthyl group are more preferable.
  • a phenyl group is particularly preferred.
  • the heteroaryl group includes, for example, pyridyl group, furanyl group, thienyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, pyrazinyl group, pyrimidyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, napthyridinyl group, cinnolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, quinazolinyl group, benzofuranyl group, benzothienyl group, indolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothienyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, carbolinyl group, indolocarbazolyl group, benzofurocarbazolyl group, benzothienocarbazolyl non-carbon atoms such as dihydroindenocarbazolyl, benzoquinolinyl, acridinyl, dibenzoacridinyl
  • the naphthyridinyl group is any of a 1,5-naphthyridinyl group, a 1,6-naphthyridinyl group, a 1,7-naphthyridinyl group, a 1,8-naphthyridinyl group, a 2,6-naphthyridinyl group and a 2,7-naphthyridinyl group.
  • a heteroaryl group may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms in the heteroaryl group is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 to 40, more preferably in the range of 2 to 30.
  • the heteroaryl group includes pyridyl, furanyl, thienyl, quinolinyl, pyrimidyl, triazinyl, benzofuranyl, benzothienyl, indolyl, dibenzo Furanyl group, dibenzothienyl group, carbazolyl group, benzimidazolyl group, imidazopyridyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group and phenanthrolinyl group are preferred, and pyridyl group, furanyl group, thienyl group and quinolinyl group are more preferred.
  • a pyridyl group is particularly preferred.
  • Halogen means an atom selected from fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • a carbonyl group, a carboxyl group, an oxycarbonyl group, and a carbamoyl group may or may not have a substituent.
  • substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, and the like, and these substituents may be further substituted.
  • the number of carbon atoms in the carbonyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 6 or more and 40 or less.
  • An ester group refers to a functional group in which, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or the like is bonded via an ester bond, and this substituent may be further substituted.
  • the number of carbon atoms in the ester group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 200, more preferably in the range of 1 to 100.
  • the ester group includes, for example, a methyl ester group such as a methoxycarbonyl group, an ethyl ester group such as an ethoxycarbonyl group, a propyl ester group such as a propoxycarbonyl group, a butyl ester group such as a butoxycarbonyl group, an isopropoxy
  • a methyl ester group such as a methoxycarbonyl group
  • an ethyl ester group such as an ethoxycarbonyl group
  • a propyl ester group such as a propoxycarbonyl group
  • a butyl ester group such as a butoxycarbonyl group
  • isopropyl ester groups such as methoxycarbonyl group
  • hexyl ester groups such as hexyloxycarbonyl group
  • phenyl ester groups such as phenoxycarbonyl group.
  • An amide group is, for example, a functional group in which a substituent such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group is bonded via an amide bond, and this substituent may be further substituted.
  • the number of carbon atoms in the amide group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 or more and 20 or less. More specifically, the amide group includes a methylamide group, an ethylamide group, a propylamide group, a butylamide group, an isopropylamide group, a hexylamide group, a phenylamide group, and the like.
  • An amino group is a substituted or unsubstituted amino group.
  • the amino group may or may not have a substituent, and examples of the substituent when substituted include an aryl group, a heteroaryl group, a linear alkyl group, and a branched alkyl group.
  • a substituent when substituted include an aryl group, a heteroaryl group, a linear alkyl group, and a branched alkyl group.
  • a phenyl group, a naphthyl group, a pyridyl group and a quinolinyl group are preferable. These substituents may be further substituted.
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 or more and 50 or less, more preferably 6 or more and 40 or less, and particularly preferably 6 or more and 30 or less.
  • the silyl group is, for example, a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a tert-butyldimethylsilyl group, a propyldimethylsilyl group, an alkylsilyl group such as a vinyldimethylsilyl group, a phenyldimethylsilyl group, a tert-butyldiphenylsilyl group, a tri It represents an arylsilyl group such as a phenylsilyl group and a trinaphthylsilyl group. Substituents on silicon may be further substituted.
  • the number of carbon atoms in the silyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 1 or more and 30 or less.
  • a siloxanyl group is, for example, a silicon compound group through an ether bond such as a trimethylsiloxanyl group. Substituents on silicon may be further substituted. Although the number of carbon atoms in the siloxanyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 1 or more and 30 or less.
  • a boryl group is a substituted or unsubstituted boryl group. The boryl group may or may not have a substituent, and examples of substituents when substituted include an aryl group, a heteroaryl group, a linear alkyl group, a branched alkyl group, and an aryl ether group. , an alkoxy group, and a hydroxyl group. Among them, an aryl group and an aryl ether group are preferred. The number of carbon atoms in the boryl group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 or more and 30 or less.
  • An acyl group is, for example, a functional group in which a substituent such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group is bonded via a carbonyl bond, and this substituent may be further substituted.
  • the number of carbon atoms in the acyl group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 or more and 20 or less. More specifically, the acyl group includes acetyl group, propionyl group, benzoyl group, acrylyl group and the like.
  • the number of carbon atoms in the sulfonyl group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 or more and 30 or less.
  • the number of carbon atoms in the sulfoxide group is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 or more and 30 or less.
  • R 10 and R 11 of the phosphine oxide group are selected similarly to the substituent Ra described above.
  • the number of carbon atoms in the phosphine oxide group is not particularly limited, but preferably ranges from 1 to 30.
  • aryl rings having 6 to 30 ring carbon atoms include benzene ring, naphthalene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, dibenzofluorene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, benzophenanthrene ring, benzanthracene ring, chrysene ring, pyrene ring, fluoranthene ring, triphenylene ring, benzofluoranthene ring, dibenzoanthracene ring, perylene ring, helicene ring and the like.
  • Heteroaryl rings having 6 to 30 ring carbon atoms include pyridine ring, furan group, thiophene ring, quinoline ring, isoquinoline ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, naphthyridine ring, cinnoline ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, carbazole ring, benzocarbazole ring, carboline ring, indolocarbazole ring, benzoflocarbazole ring, benzothienocarbazole ring, dihydroindenocarbazole ring , benzoquinoline ring, acridine ring, dibenzoacridine ring, imidazole ring, ox
  • the compound represented by general formula (1) or general formula (2) has a rigid and highly planar skeleton. Therefore, the compound represented by general formula (1) or general formula (2) exhibits a high emission quantum yield, and the emission spectrum of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) is The half width of the peak is small. Therefore, the compound represented by general formula (1) or general formula (2) can achieve highly efficient color conversion and high color purity.
  • the compound represented by general formula (1) or general formula (2) localizes HOMO and LUMO in the molecule using an electron-donating substituent and an electron-accepting substituent.
  • reverse intersystem crossing occurs efficiently from the triplet excited state to the singlet excited state, resulting in a compound that emits delayed fluorescence. Therefore, the durability of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) can be improved.
  • the compound represented by general formula (1) or general formula (2) has at least one electron-withdrawing group, compared with the case where the compound does not have an electron-withdrawing group, general formula (1) or general formula ( The electron density of the compound represented by 2) is lowered. This improves the stability of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) against singlet oxygen, and as a result, further improves the durability of the compound. Therefore, the compound represented by general formula (1) or general formula (2) preferably has at least one electron-withdrawing group.
  • the compound represented by general formula (1) or general formula (2) has at least one electron withdrawing group as a substituent of ring Za, ring Zb or ring Zc, or those rings are adjacent groups and rings It is preferable to have as a substituent on the ring when forming As an example of the latter, for example, when Z 1 is NRa and the substituent Ra is bonded to the ring Zb to form a ring, the ring has an electron withdrawing group as a substituent. be done.
  • the compound represented by general formula (1) or general formula (2) preferably has two or more electron-withdrawing groups. As a result, the stability of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) against singlet oxygen is further improved, and as a result, the durability of the compound is further improved.
  • An electron-withdrawing group also called an electron-accepting group
  • an electron-withdrawing group is an atomic group that attracts electrons from a substituted atomic group due to an inductive effect or resonance effect in organic electron theory.
  • Examples of the electron-withdrawing group include those having a positive value as the substituent constant ( ⁇ p (para)) of Hammett's rule.
  • Hammett's rule substituent constant ( ⁇ p (para)) can be quoted from Kagaku Handan Basic Edition 5th Revised Edition (page II-380).
  • the electron-withdrawing group include a cyano group, an acyl group, an ester group, an amide group, a sulfonyl group, a sulfonate group, or a sulfonamide group.
  • These groups can effectively reduce the electron density of the basic skeleton.
  • these groups have moderate polarity, the solubility of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) in solvents, resins, etc., is improved when the color conversion composition is produced. Therefore, it is preferable.
  • the stability of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) against singlet oxygen is further improved, and as a result, the durability of the compound is further improved.
  • a particularly preferred example of the electron-withdrawing group is an ester group.
  • the electron-withdrawing group is an ester group, the electron density of the basic skeleton can be moderately reduced without widening the conjugation of the basic skeleton. Therefore, the durability of the compound represented by the general formula (1) or (2) can be further improved without impairing the luminous efficiency and color purity.
  • ester groups fluorine-containing ester groups (ester groups containing fluorine atoms) are particularly preferred.
  • the alkyl ester group such as the methyl ester group and the aryl ester group such as the phenyl ester group described above are preferably substituted with a fluorine atom or a group containing a fluorine atom.
  • a trifluoromethyl ester group etc. are mentioned as an example in case the methyl ester group is substituted by the fluorine atom.
  • the phenyl ester group substituted with a fluorine atom-containing group include a trifluoromethylphenyl group and a (3,5-bistrifluoromethylphenyl)phenyl ester group.
  • the electron-withdrawing group is preferably sterically bulky. If the electron-withdrawing group is bulky, due to its structure, the degree of freedom of molecular motion of the compound represented by general formula (1) or general formula (2) is reduced, and molecular movement within the resin is suppressed. be. In addition, the electron-withdrawing group acts as a steric hindrance group, so that the compounds represented by general formula (1) or (2) do not interact with each other, thereby further improving the stability. In this way, the sterically bulky electron-withdrawing group can suppress the aggregation of molecules and improve the durability of the compound represented by the general formula (1) or (2).
  • the number of carbon atoms constituting the electron-withdrawing group is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 to 200, more preferably 6 to 200, and particularly preferably 20 to 200.
  • Z 1 and Z 2 are preferably oxygen atoms or NRa. This is because the ⁇ -conjugated system of the compound represented by the general formula (1) expands efficiently, and reverse intersystem crossing occurs more efficiently from the triplet excited state to the singlet excited state, so that the durability of the compound is improved. This is because the properties can be further improved.
  • E is preferably a boron atom, and E 1 and E 2 are preferably BRa. This is because the ⁇ -conjugated system of the compound represented by the general formula (1) or general formula (2) is efficiently expanded, and the reverse intersystem crossing occurs more efficiently from the triplet excited state to the singlet excited state. Therefore, the durability of the compound can be further improved.
  • ring Za, ring Zb and ring Zc are preferably benzene rings. This is because the ⁇ -conjugated system of the compound represented by the general formula (1) or general formula (2) is efficiently expanded, and the reverse intersystem crossing occurs more efficiently from the triplet excited state to the singlet excited state. Therefore, the durability of the compound can be further improved.
  • polycyclic aromatic compound of the present invention examples are shown below, but the polycyclic aromatic compound of the present invention is not limited to these.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention can be produced, for example, by referring to the methods described in JP-A-2020-097561, WO2015/102118 and WO2019/164340. That is, the desired polycyclic aromatic compound can be obtained by reacting the halogen compound and the boron raw material in the coexistence of butyllithium.
  • the invention is not limited to this.
  • a method of forming a carbon-carbon bond using a coupling reaction between a halogenated derivative and a boronic acid or boronic acid ester derivative can be mentioned. , but not limited to.
  • a halogenated derivative previously substituted with an electron-withdrawing group may be used as a starting material, or a method of introducing the electron-withdrawing group by various reactions after forming the skeleton may be mentioned.
  • the present invention is not limited to this.
  • a polycyclic aromatic compound according to another aspect of the present invention is a compound represented by general formula (11) or general formula (12) and having at least one electron-withdrawing group.
  • ring Za, ring Zb and ring Zc are each independently a substituted or unsubstituted aryl ring having 6 to 30 ring-forming carbon atoms, or a substituted or unsubstituted ring It is a heteroaryl ring having 6 to 30 carbon atoms.
  • Z 1 and Z 2 are each independently an oxygen atom, NRa (a nitrogen atom having a substituent Ra) or a sulfur atom.
  • substituent Ra may combine with ring Za or ring Zb to form a ring.
  • substituent Ra may combine with ring Za or ring Zc to form a ring.
  • E 1 is BRa
  • E 2 is BRa
  • substituent Ra may combine with ring Za or ring Zc to form a ring.
  • the above substituents Ra are each independently a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, or a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • the compound represented by general formula (11) or general formula (12) has at least one electron-withdrawing group.
  • the compound represented by general formula (11) has at least one electron-withdrawing group in the compound represented by general formula (1) above.
  • the compound represented by general formula (12) has at least one electron-withdrawing group in the compound represented by general formula (2) above.
  • the explanation of each group in the compound represented by general formula (11) or general formula (12) is the same as in the compound represented by general formula (1) or general formula (2) above.
  • the compound represented by general formula (11) or general formula (12) has at least one electron-withdrawing group, the compound represented by general formula (11) or general formula (12) is more ), the electron density of the compound is reduced. This improves the stability of the compound represented by the general formula (11) or (12) against singlet oxygen, and as a result, the durability of the compound is particularly improved. Therefore, in the case of the compound represented by general formula (11) or general formula (12), regardless of whether the HOMO level is ⁇ 5.7 eV or less, color reproducibility is improved and durability is high. It is possible to realize a polycyclic aromatic compound and a color conversion composition that are suitable as a color conversion material that is compatible with the above.
  • a color conversion composition according to an embodiment of the present invention converts incident light from a light-emitting body such as a light source into light having a wavelength different from that of the incident light, and is composed of the above-described polycyclic aromatic compound of the present invention. It preferably contains a compound and a binder resin.
  • "converting into light having a wavelength different from that of the incident light” preferably means converting into light having a longer wavelength than the incident light.
  • the color conversion composition according to the embodiment of the present invention can appropriately contain other compounds as necessary.
  • an assist dopant such as rubrene may be contained.
  • a desired organic luminescent material for example, an organic luminescent material such as a coumarin derivative or a rhodamine derivative can be added.
  • organic light-emitting materials it is also possible to combine and add known light-emitting materials such as inorganic phosphors, fluorescent pigments, fluorescent dyes, and quantum dots.
  • organic light-emitting materials other than the polycyclic aromatic compound of the present invention are shown below, but the present invention is not particularly limited to these.
  • the color conversion composition preferably emits green light by using excitation light. Moreover, the color conversion composition preferably emits red light when excited light is used.
  • binder resin forms a continuous phase and may be any material as long as it is excellent in moldability, transparency, heat resistance, and the like.
  • binder resins include photocurable resist materials having reactive vinyl groups such as acrylic acid, methacrylic acid, polyvinyl cinnamate, ring rubber, epoxy resins, silicone resins (silicone rubber, silicone Organopolysiloxane cured products (crosslinked products such as gels), urea resins, fluororesins, polycarbonate resins, acrylic resins, urethane resins, melamine resins, polyvinyl resins, polyamide resins, phenol resins, polyvinyl alcohol resins, cellulose resins, Known resins such as aliphatic ester resins, aromatic ester resins, aliphatic polyolefin resins and aromatic polyolefin resins can be used.
  • these copolymer resins may be used as the binder resin.
  • a binder resin useful for the color conversion composition and color conversion sheet according to the embodiment of the present invention can be obtained.
  • thermoplastic resins are more preferable because the process of forming a sheet is easy.
  • thermoplastic resins epoxy resins, silicone resins, acrylic resins, ester resins, olefin resins, or mixtures thereof can be preferably used from the viewpoint of transparency, heat resistance, and the like. From the standpoint of durability, particularly preferred thermoplastic resins are acrylic resins, ester resins, and cycloolefin resins.
  • Suitable specific examples of the binder resin include, for example, International Publication No. 2016/190283, International Publication No. 2017/61337, International Publication No. 2018/43237, International Publication No. 2019/21813 and International Publication No. 2019/188019. and the like.
  • additives such as dispersants and leveling agents may be added to the binder resin to stabilize the coating film, and adhesion aids such as silane coupling agents may be added as modifiers for the sheet surface. It is also possible to Inorganic particles such as silica particles and silicone fine particles can also be added to the binder resin as a color conversion material sedimentation inhibitor.
  • the binder resin contains, as other components, hydrosilylation of acetylene alcohol or the like in order to suppress hardening at room temperature and prolong the pot life. It is preferable to incorporate a reaction retardant.
  • the binder resin may contain fine particles such as fumed silica, glass powder, quartz powder, etc., titanium oxide, zirconia oxide, barium titanate, zinc oxide, etc., if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Inorganic fillers, pigments, flame retardants, heat-resistant agents, antioxidants, dispersants, solvents, adhesion-imparting agents such as silane coupling agents and titanium coupling agents, and the like may be blended.
  • a color conversion composition according to an embodiment of the present invention may contain a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can adjust the viscosity of the resin in a fluid state and does not excessively affect the light emission and durability of the light-emitting substance.
  • examples of such solvents include toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, hexane, acetone, terpineol, texanol, methyl cellosolve, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like. It is also possible to use a mixture of two or more of these solvents.
  • toluene is particularly preferred because it does not affect the deterioration of the polycyclic aromatic compound of the present invention and leaves little residual solvent after drying.
  • the color conversion composition according to the embodiment of the present invention contains, in addition to the above-described polycyclic aromatic compound and binder resin of the present invention, a light stabilizer, an antioxidant, a processing and heat stabilizer, an ultraviolet absorber, and the like.
  • a light stabilizer such as light resistance stabilizers, scattering particles, silicone fine particles and silane coupling agents may be contained.
  • Examples of light stabilizers include tertiary amines, catechol derivatives, nickel compounds, and at least one selected from the group consisting of Sc, V, Mn, Fe, Co, Cu, Y, Zr, Mo, Ag, and lanthanoids. Examples include complexes containing transition metals and salts with organic acids, but are not particularly limited. Moreover, these light stabilizers may be used alone or in combination.
  • antioxidants examples include phenolic antioxidants such as 2,6-di-tert-butyl-p-cresol and 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol. It is not particularly limited to these. Moreover, these antioxidants may be used alone or in combination.
  • processing and heat stabilizers include phosphorus-based stabilizers such as tributylphosphite, tricyclohexylphosphite, triethylphosphine, and diphenylbutylphosphine, but are not particularly limited thereto. Moreover, these stabilizers may be used alone or in combination.
  • light stabilizers examples include 2-(5-methyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-[2-hydroxy-3,5-bis( ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl)phenyl]-2H- Benzotriazoles such as benzotriazole can be mentioned, but are not particularly limited to these. Moreover, these light resistance stabilizers may be used alone or in combination.
  • inorganic particles having a refractive index of 1.7 to 2.8 are preferable.
  • the inorganic particles include titania, zirconia, alumina, ceria, tin oxide, indium oxide, iron oxide, zinc oxide, aluminum nitride, aluminum, tin, sulfides of titanium or zirconium, and hydroxides of titanium or zirconium. are mentioned.
  • the content of these additives depends on the molar absorption coefficient, emission quantum yield and absorption intensity at the excitation wavelength of the compound, and the thickness and transmittance of the color conversion sheet to be produced. Although it depends on the situation, it is generally preferable that the amount is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Further, the content of these additives is more preferably 1.0 ⁇ 10 -2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Part or more and 10 parts by weight or less is particularly preferable.
  • ⁇ Method for producing color conversion composition An example of a method for producing a color conversion composition according to an embodiment of the invention will be described below.
  • predetermined amounts of the polycyclic aromatic compound of the present invention, the binder resin, the solvent, and the like are mixed. After mixing the above components to a predetermined composition, they are uniformly mixed and dispersed using a stirring/kneading machine such as a homogenizer, a revolving stirrer, three rollers, a ball mill, a planetary ball mill, and a bead mill to obtain a color-changing composition. you get something.
  • a stirring/kneading machine such as a homogenizer, a revolving stirrer, three rollers, a ball mill, a planetary ball mill, and a bead mill to obtain a color-changing composition. you get something.
  • defoaming under vacuum or reduced pressure conditions is also preferably carried out.
  • a color conversion sheet converts incident light from a light-emitting body such as a light source into light having a wavelength different from that of the incident light, and comprises the polycyclic aromatic compound of the present invention described above. and a binder resin.
  • converting into light having a wavelength different from that of the incident light preferably means converting into light having a longer wavelength than the incident light.
  • the color conversion sheet preferably includes a color conversion layer, which is a layer made of the above-described color conversion composition or a cured product obtained by curing it.
  • the cured product of the color conversion composition is preferably included in the color conversion sheet as a layer obtained by curing the color conversion composition (a layer made of the cured product of the color conversion composition).
  • the color conversion sheet there are, for example, the following four types.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first example of a color conversion sheet according to an embodiment of the invention.
  • the color conversion sheet 1A of this first example is a single-layer film composed of a color conversion layer 11.
  • the color conversion layer 11 is a layer made of a cured product of the color conversion composition described above.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the color conversion sheet according to the embodiment of the invention.
  • the color conversion sheet 1B of this second example is a laminate of a substrate layer 10 and a color conversion layer 11.
  • the color conversion layer 11 is laminated on the base material layer 10 .
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third example of the color conversion sheet according to the embodiment of the invention.
  • the color conversion sheet 1C of this third example is a laminate of a plurality of base material layers 10 and a color conversion layer 11.
  • a color conversion layer 11 is sandwiched between a plurality of base layers 10 .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fourth example of the color conversion sheet according to the embodiment of the invention.
  • the color conversion sheet 1D of this fourth example is a laminate of a plurality of base layers 10, a color conversion layer 11, and a plurality of barrier films 12.
  • a color conversion layer 11 is sandwiched between a plurality of barrier films 12, and a laminate of these color conversion layers 11 and a plurality of barrier films 12 is composed of a plurality of base layers 10.
  • the color conversion sheet 1D may have a barrier film 12 as shown in FIG. 4 in order to prevent deterioration of the color conversion layer 11 due to oxygen, moisture and heat.
  • the substrate layer for example, the substrate layer 10 shown in FIGS. 2 to 4
  • known metals, films, glass, ceramics, paper, and the like can be used without particular limitation.
  • glass and resin film are preferably used because of the ease of production of the color conversion sheet and the ease of molding the color conversion sheet.
  • a film having high strength is preferable so that there is no risk of breakage or the like when the film-like base layer is handled.
  • Resin films are preferred from the viewpoints of these required properties and economy, and plastic films selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide, polycarbonate and polypropylene are particularly preferred from the viewpoints of economy and handling.
  • a polyimide film is preferable in terms of heat resistance.
  • the surface of the base material layer may be subjected to a release treatment in advance so that the film can be easily peeled off.
  • the thickness of the base material layer is not particularly limited, but the lower limit is preferably 25 ⁇ m or more, more preferably 38 ⁇ m or more. Moreover, as an upper limit, 5000 micrometers or less are preferable and 3000 micrometers or less are more preferable.
  • the color conversion layer (for example, the color conversion layer 11 shown in FIGS. 1 to 4) is formed by applying the color conversion composition prepared by the method described above onto a substrate such as a base layer or a barrier film and drying the composition. can do.
  • the thickness of the color conversion layer is not particularly limited, it is preferably 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the lower limit of the thickness of the color conversion layer is more preferably 30 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the color conversion layer is more preferably 200 ⁇ m or less, further preferably 100 ⁇ m or less, and particularly preferably 50 ⁇ m or less.
  • the film thickness of the color conversion sheet in the present invention is the film thickness (average film thickness ).
  • the color conversion layer may be one layer, or two or more layers.
  • the color conversion layer has two or more layers, at least one of them preferably contains the polycyclic aromatic compound of the present invention.
  • the color conversion layer contains a light stabilizer, an antioxidant, a processing and heat stabilizer, a light resistance stabilizer such as an ultraviolet absorber, and scattering particles. , silicone fine particles and a silane coupling agent, and other components (additives).
  • a barrier film (for example, the barrier film 12 shown in FIG. 4) is appropriately used for improving the gas barrier properties of the color conversion layer.
  • the barrier film include inorganic oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, yttrium oxide, magnesium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, titanium nitride, Inorganic nitrides such as silicon carbide nitride, mixtures thereof, metal oxide thin films and metal nitride thin films added with other elements, polyvinylidene chloride, acrylic resins, silicon resins, melamine resins, Films made of various resins such as urethane-based resins, fluorine-based resins, and polyvinyl alcohol-based resins such as saponified vinyl acetate can be used.
  • barrier films having a barrier function against moisture examples include polyethylene, polypropylene, nylon, polyvinylidene chloride, copolymers of vinylidene chloride and vinyl chloride, copolymers of vinylidene chloride and acrylonitrile, fluorine-based Films made of various resins such as resins, polyvinyl alcohol-based resins such as saponified products of vinyl acetate can be used.
  • the barrier film may be provided on both sides of the color conversion layer 11 like the barrier film 12 illustrated in FIG. 4, or may be provided on only one side of the color conversion layer 11.
  • anti-reflection, anti-glare, anti-reflection and anti-glare hard coat (friction resistance), anti-static, anti-fouling, electromagnetic wave shielding, infrared
  • An auxiliary layer having a blocking function, an ultraviolet blocking function, a polarizing function, and a toning function may be further provided.
  • the color conversion sheet according to embodiments of the present invention may further comprise a dual brightness enhancement film (DBEF), a diffusion sheet, a prism sheet, a wavelength selective reflection film, or the like.
  • DBEF dual brightness enhancement film
  • Preferred specific examples of the wavelength-selective reflective film include those described in International Publication No. 2017/164155 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-81250.
  • a light source unit includes at least a light source and the color conversion sheet described above.
  • the light source included in the light source unit according to the embodiment of the present invention is the source of the excitation light described above.
  • the method of arranging the light source and the color conversion sheet is not particularly limited, and a configuration in which the light source and the color conversion sheet are in close contact with each other may be adopted, or a remote phosphor type in which the light source and the color conversion sheet are separated from each other may be adopted. good too.
  • the light source unit may further include a color filter for the purpose of increasing color purity.
  • any type of excitation light can be used from the light source as long as it emits light in a wavelength region that can be absorbed by the mixed light-emitting substance such as the polycyclic aromatic compound of the present invention.
  • any excitation light such as a hot cathode tube, a cold cathode tube, a fluorescent light source such as inorganic electroluminescence (EL), an organic EL element light source, an LED light source, an incandescent light source, or sunlight can be used.
  • EL inorganic electroluminescence
  • LED light source an incandescent light source
  • sunlight can be used.
  • light from an LED light source is a suitable excitation light.
  • the excitation light may have one type of emission peak, or may have two or more types of emission peaks, but preferably has one type of emission peak in order to increase color purity. It is also possible to arbitrarily combine a plurality of excitation light sources with different types of emission peaks.
  • the light source of the excitation light is preferably a light-emitting diode that emits maximum light in the wavelength range of 430 nm or more and 500 nm or less, in order to increase the color purity of blue light. Furthermore, it is preferable that this light source has a maximum emission in the wavelength range of 440 nm or more and 470 nm or less.
  • the excitation light in the wavelength range of 430 nm to 500 nm has relatively low excitation energy and can prevent decomposition of the light-emitting substance such as the polycyclic aromatic compound of the present invention.
  • the light source unit according to the present invention can be used for applications such as displays, lighting, interiors, signs, signboards, etc., and is particularly suitable for display and lighting applications.
  • a display according to an embodiment of the present invention includes at least the color conversion sheet described above.
  • a display such as a liquid crystal display
  • a light source unit having the above-described light source, color conversion sheet, and the like is used as a backlight unit.
  • a lighting device according to an embodiment of the present invention includes at least the color conversion sheet described above.
  • this illumination device combines a blue LED light source as a light source unit and a color conversion sheet that converts the blue light from the blue LED light source into light with a longer wavelength to emit white light. Configured.
  • a light emitting device comprises an anode, a cathode, and an organic layer interposed between the anode and the cathode.
  • the organic layer of this light-emitting device emits light by electric energy.
  • the polycyclic aromatic compound of the present invention may be used in any layer of the light-emitting device, but is preferably used in the light-emitting layer of the light-emitting device because of its high fluorescence quantum yield. In particular, since the polycyclic aromatic compound has an excellent fluorescence quantum yield, it is preferably used as a dopant material for the light-emitting layer.
  • the fluorescence spectrum of the compound was measured using an F-2500 spectrofluorophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd.), the compound was dissolved in toluene at a concentration of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 mol/L, and excited at a wavelength of 460 nm. was measured.
  • HOMO level In the calculation of the HOMO level of the compound, the compound of each example and comparative example was subjected to 6-31G ( d) Optimization of the structure was performed on the basis set. Based on the optimized structure, HOMO levels were calculated in the 6-311++G(d,p) basis set using B3LYP density functional theory.
  • Compounds G-2, G-101 to G-103 other than the above can also be synthesized by changing various raw materials.
  • a backlight unit comprising each color conversion sheet, a blue LED element (emission peak wavelength: 445 nm), and a light guide plate was laminated with a color conversion sheet on one surface of the light guide plate and After laminating a prism sheet thereon, an electric current was applied to turn on the blue LED element, and the initial emission characteristics were measured using a spectral radiance meter (CS-1000, manufactured by Konica Minolta). Note that the initial value was set so that the brightness of the light from the blue LED element was 800 cd/m 2 without inserting the color conversion sheet when measuring the initial light emission characteristics. After that, the light from the blue LED element was continuously irradiated at room temperature, and the light durability was evaluated by observing the time until the brightness decreased by 5%.
  • CS-1000 spectral radiance meter
  • Example 1-1 of the present invention is an example in which the polycyclic aromatic compound according to the embodiment described above is used as a light-emitting material (color conversion material).
  • an acrylic resin was used as the binder resin, and 0.25 parts by weight of the compound G-1 as the light-emitting material and 400 parts by weight of toluene as the solvent were mixed with 100 parts by weight of the acrylic resin. did. Thereafter, these mixtures were stirred and defoamed at 300 rpm for 20 minutes using a planetary stirring and defoaming device "Mazerustar KK-400" (manufactured by Kurabo Industries), thereby obtaining a color conversion composition.
  • a polyester resin was used as a binder resin, and 300 parts by weight of toluene was mixed as a solvent with 100 parts by weight of this polyester resin. Thereafter, this solution was stirred and defoamed at 300 rpm for 20 minutes using a planetary stirring and defoaming device "Mazerustar KK-400" (manufactured by Kurabo Industries, Ltd.), thereby obtaining an adhesive composition.
  • the color conversion composition obtained as described above was applied onto the first substrate layer "Lumirror” U48 (manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 50 ⁇ m) using a slit die coater, and heated at 100°C. and dried for 20 minutes to form a layer (A) having an average thickness of 16 ⁇ m.
  • the adhesive composition obtained as described above was applied to the PET base of the light diffusion film "Chemical Mat” 125PW (manufactured by Kimoto Co., Ltd., thickness 138 ⁇ m), which is the second base layer, using a slit die coater. It was applied to the material layer side, heated at 100° C. for 20 minutes, and dried to form a layer (B) having an average film thickness of 48 ⁇ m.
  • Example 1-1 The luminescent material and evaluation results of Example 1-1 are shown in Table 1 below.
  • Example 1-2 and Comparative Examples 1-1 to 1-3 In Example 1-2 of the present invention and Comparative Examples 1-1 to 1-3 for the present invention, the compounds (compounds G-2, G-101 to G-103) described in Table 1 below were used as light-emitting materials as appropriate. A color conversion sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 1-1, except that it was used. Table 1 shows the luminescent materials and evaluation results of Example 1-2 and Comparative Examples 1-1 to 1-3. The longer the light durability, the better. Specifically, it is preferably 500 hours or longer.
  • the fluorescence spectrum of the compound was measured using an F-2500 spectrofluorophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd.), the compound was dissolved in toluene at a concentration of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 mol/L, and excited at a wavelength of 460 nm. was measured.
  • a backlight unit comprising each color conversion sheet, a blue LED element (emission peak wavelength: 445 nm), and a light guide plate was laminated with a color conversion sheet on one surface of the light guide plate and After laminating a prism sheet thereon, an electric current was applied to turn on the blue LED element, and the initial emission characteristics were measured using a spectral radiance meter (CS-1000, manufactured by Konica Minolta). Note that the initial value was set so that the brightness of the light from the blue LED element was 800 cd/m 2 without inserting the color conversion sheet when measuring the initial light emission characteristics. After that, the light from the blue LED element was continuously irradiated at room temperature, and the light durability was evaluated by observing the time until the brightness decreased by 5%.
  • CS-1000 spectral radiance meter
  • Example 2-1 of the present invention is an example in which the polycyclic aromatic compound according to the embodiment described above is used as a light-emitting material (color conversion material).
  • an acrylic resin was used as the binder resin, and 0.25 parts by weight of the compound G-3 as the light-emitting material and 400 parts by weight of toluene as the solvent were mixed with 100 parts by weight of the acrylic resin. did. Thereafter, these mixtures were stirred and defoamed at 300 rpm for 20 minutes using a planetary stirring and defoaming device "Mazerustar KK-400" (manufactured by Kurabo Industries), thereby obtaining a color conversion composition.
  • a polyester resin was used as a binder resin, and 300 parts by weight of toluene was mixed as a solvent with 100 parts by weight of this polyester resin. Thereafter, this solution was stirred and defoamed at 300 rpm for 20 minutes using a planetary stirring and defoaming device "Mazerustar KK-400" (manufactured by Kurabo Industries, Ltd.), thereby obtaining an adhesive composition.
  • the color conversion composition obtained as described above was applied onto the first substrate layer "Lumirror” U48 (manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 50 ⁇ m) using a slit die coater, and heated at 100°C. and dried for 20 minutes to form a layer (A) having an average thickness of 16 ⁇ m.
  • the adhesive composition obtained as described above was applied to the PET base of the light diffusion film "Chemical Mat” 125PW (manufactured by Kimoto Co., Ltd., thickness 138 ⁇ m), which is the second base layer, using a slit die coater. It was applied to the material layer side, heated at 100° C. for 20 minutes, and dried to form a layer (B) having an average film thickness of 48 ⁇ m.
  • Example 2-2 to 2-6 and Comparative Examples 2-1 to 2-4 In Examples 2-2 to 2-6 of the present invention and Comparative Examples 2-1 to 2-4 for the present invention, the compounds (compounds G-4 to G-8, G- 104 to G-107) were used as appropriate, a color conversion sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1.
  • Table 2 shows the luminescent materials and evaluation results of Examples 2-2 to 2-6 and Comparative Examples 2-1 to 2-4. The longer the light durability, the better. Specifically, it is preferably 800 hours or more.
  • the polycyclic aromatic compound, color conversion composition, color conversion sheet, light source unit, display, and lighting device according to the present invention are suitable for achieving both improved color reproducibility and high durability.
  • Color Conversion Sheet 10 Base Layer 11 Color Conversion Layer 12 Barrier Film

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Abstract

本発明の一態様である多環芳香族化合物は、励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈し、HOMO準位が-5.7eV以下であり、遅延蛍光を放出する化合物である。

Description

多環芳香族化合物、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置
 本発明は、多環芳香族化合物、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置に関する。
 色変換方式によるマルチカラー化技術を液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ、照明装置などへ応用することが、盛んに検討されている。色変換とは、発光体からの発光をより長波長な光へと変換することであり、例えば青色発光を緑色発光や赤色発光へと変換することを表す。
 この色変換機能を有する組成物(以下、「色変換組成物」という)をシート化し、例えば青色光源と組み合わせることにより、青色光源から、青、緑、赤色の3原色を取り出すこと、すなわち白色光を取り出すことが可能となる。このような青色光源と色変換機能を有するシート(以下、「色変換シート」という)とを組み合わせた白色光源を光源ユニットとし、この光源ユニットと、液晶駆動部分と、カラーフィルターと組み合わせることで、フルカラーディスプレイの作製が可能になる。また、液晶駆動部分が無ければ、そのまま白色光源として用いることができ、例えばLED照明などの白色光源として応用できる。
 液晶ディスプレイの課題として、色再現性の向上が挙げられる。色再現性の向上には、光源ユニットの青、緑、赤の各発光スペクトルの半値幅を狭くし、青、緑、赤各色の色純度を高めることが有効である。これを解決する手段として、無機半導体微粒子による量子ドットを色変換組成物の成分として用いる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この量子ドットを用いる技術は、確かに緑、赤色の発光スペクトルの半値幅が狭く、色再現性は向上するが、反面、量子ドットは熱、空気中の水分や酸素に弱く、耐久性が十分でなかった。
 また、量子ドットの代わりに有機物の発光材料を色変換組成物の成分として用いる技術も提案されている。有機発光材料を色変換組成物の成分として用いる技術の例としては、ピロメテン誘導体を用いたもの(例えば、特許文献1および2参照)が開示されている。
特開2011-241160号公報 特開2014-136771号公報
 しかし、これらの有機発光材料を用いて色変換組成物を作製しても、色再現性および耐久性の向上という観点では、未だ不十分であった。特に、高色純度の緑色発光と高い耐久性とを両立できる技術が不十分であった。
 本発明が解決しようとする課題は、液晶ディスプレイ等のディスプレイやLED照明等の照明装置に用いられる色変換材料として好適な有機発光材料を提供し、色再現性の向上と高い耐久性とを両立させることである。
 すなわち、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る多環芳香族化合物は、励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈し、HOMO準位が-5.7eV以下であり、遅延蛍光を放出する化合物である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物のHOMO準位が-6.0eV以下である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物のHOMO準位が-6.2eV以下である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物のHOMO準位が-6.5eV以下である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物の発光ピーク波長における発光スペクトルの半値幅が40nm以下である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物が、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物である、ことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(環Za、環Zbおよび環Zcは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール環、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30ヘテロアリール環である。Z1およびZ2は、それぞれ独立に、酸素原子、NRa(置換基Raを有する窒素原子)または硫黄原子である。Z1がNRaである場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。Z2がNRaである場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。Eは、ホウ素原子、リン原子、SiRa(置換基Raを有するケイ素原子)またはP=Oである。E1およびE2は、それぞれ独立に、BRa(置換基Raを有するホウ素原子)、PRa(置換基Raを有するリン原子)、SiRa2(置換基Raを2個有するケイ素原子)、P(=O)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンオキシド)またはP(=S)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンスルフィド)、S(=O)またはS(=O)2である。E1がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。E2がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。置換基Raは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、または置換もしくは無置換のアルキル基である。)
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記一般式(1)または前記一般式(2)で表される化合物は、少なくとも一つの電子求引基を有する、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記一般式(1)または前記一般式(2)で表される化合物は、二つ以上の電子求引基を有する、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記電子求引基は、シアノ基、アシル基、エステル基、アミド基、スルホニル基、スルホン酸エステル基またはスルホンアミド基である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記電子求引基はエステル基である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記Z1および前記Z2は、酸素原子またはNRaである、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記Eはホウ素原子であり、前記E1および前記E2はBRaである、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記環Za、前記環Zbおよび前記環Zcはベンゼン環である、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物が、励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上580nm未満の領域に観測される発光を呈する、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る多環芳香族化合物は、上記の発明において、前記多環芳香族化合物が、励起光を用いることによってピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る色変換組成物は、入射光を、当該入射光とは異なる光に変換する色変換組成物であって、上記のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物と、バインダー樹脂と、を含むことを特徴とする。
 また、本発明に係る色変換シートは、入射光を、当該入射光とは異なる光に変換する色変換シートであって、上記のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物と、バインダー樹脂と、を含むことを特徴とする。
 また、本発明に係る色変換シートは、上記の発明において、さらにバリアフィルムを有する、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る光源ユニットは、光源と、上記のいずれか一つに記載の色変換シートと、を備えることを特徴とする。
 また、本発明に係る光源ユニットは、上記の発明において、前記光源は、波長430nm以上500nm以下の範囲に極大発光を有する発光ダイオードである、ことを特徴とする。
 また、本発明に係るディスプレイは、上記のいずれか一つに記載の色変換シートを備える、ことを特徴とする。
 また、本発明に係る照明装置は、上記のいずれか一つに記載の色変換シートを備える、ことを特徴とする。
 本発明によれば、色再現性の向上と高い耐久性とを両立させ得る色変換材料として好適な多環芳香族化合物および色変換組成物を実現できるという効果を奏する。本発明に係る色変換シートは、このような多環芳香族化合物等を用いるため、色再現性の向上と高い耐久性とを両立させることが可能となるという効果を奏する。本発明に係る光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置は、このような色変換シートを用いるため、色再現性の向上と高い耐久性とを両立させることが可能となるという効果を奏する。
図1は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第一例を示す模式断面図である。 図2は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第二例を示す模式断面図である。 図3は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第三例を示す模式断面図である。 図4は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第四例を示す模式断面図である。
 以下、本発明に係る多環芳香族化合物、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置の好適な実施形態を具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、目的や用途に応じて種々に変更して実施することができる。
<多環芳香族化合物>
 本発明の実施形態に係る多環芳香族化合物は、色変換組成物や色変換シートなどを構成する色変換材料である。詳細には、この多環芳香族化合物は、励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈し、HOMO準位が-5.7eV以下であり、遅延蛍光を放出する化合物である。以下、本発明の実施形態に係る多環芳香族化合物を「本発明の多環芳香族化合物」と略記する場合がある。
(発光波長)
 本発明の多環芳香族化合物は、励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する化合物である。例えば、本発明の多環芳香族化合物は、励起光を用いることにより、ピーク波長が500nm以上580nm未満の領域に観測される発光を呈することが好ましい。以後、ピーク波長が500nm以上580nm未満の領域に観測される発光は、「緑色の発光」という。
 本発明の多環芳香族化合物は、波長430nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることにより、緑色の発光を呈することが好ましい。一般に、励起光は、そのエネルギーが大きいほど、発光材料の分解を引き起こしやすい。しかし、波長430nm以上500nm以下の範囲の励起光は、比較的小さい励起エネルギーのものである。このため、色変換組成物中の発光材料の分解を抑制し、色純度の良好な緑色の発光が得られる。
 また、本発明の多環芳香族化合物は、励起光を用いることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈することが好ましい。以後、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光は、「赤色の発光」という。
 本発明の多環芳香族化合物は、波長430nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることにより、赤色の発光を呈することが好ましい。一般に、励起光は、そのエネルギーが大きいほど、発光材料の分解を引き起こしやすい。しかし、波長430nm以上500nm以下の範囲の励起光は、比較的小さい励起エネルギーのものである。このため、色変換組成物中の発光材料の分解を抑制し、色純度の良好な赤色の発光が得られる。
(遅延蛍光)
 遅延蛍光を放出する化合物は、その三重項励起状態が速やかに一重項励起状態に変換するため、一重項酸素を発生させにくいという特徴を有している。そして、この特徴により、発光材料の劣化を防ぎ、色度の経時的な変化を抑制して耐久性を向上させられることが見出されたのである。本メカニズムについて順次解説する。
 まず、発光材料の劣化メカニズムについて説明する。色変換組成物の色度変化は、発光材料が劣化することが原因で生じる。この発光材料の劣化は、一重項酸素によってもたらされるものである。一重項酸素とは、酸素分子の分子軌道のπ*軌道(反結合性のπ軌道)に入った2個の電子のスピンの向きが異なる一重項状態、すなわち全スピン量子数が0である励起状態にある酸素分子である。このような励起状態には、2つ存在するπ*軌道のそれぞれを、スピンの向きが互いに異なる電子が1つずつ占有しているΣ1状態と、π*軌道の一方のみをスピンの向きが互いに異なる2つの電子が占有しているΔ1状態とが存在する。一重項酸素は、Δ1状態において空になった電子軌道が強い求電子性を有しており、強い酸化力を持つ。そのため、一重項酸素が、発光材料の酸化による劣化を引き起こすと考えられる。
 次に、一重項酸素の発生メカニズムについて述べる。一重項酸素は、基底状態の三重項酸素を直接光励起することによっては発生しにくいと考えられる。なぜならば、基底状態の三重項酸素から励起状態の一重項酸素への遷移はスピン禁制遷移であるため、遷移確率が非常に低いからである。
 そのため、色変換組成物中の一重項酸素の発生は、色素増感作用によるものであると考えられる。つまり、一重項酸素は、発光材料の三重項励起状態と、基底状態の三重項酸素分子との間での、電子とエネルギーとの交換により発生するものと考えられる。その発生メカニズムは、以下のように考えられる。
 まず、光励起によって発光材料が一重項基底状態から一重項励起状態となり、さらに、当該発光材料の一部が、系間交差によって一重項励起状態から三重項励起状態となる。発生した発光材料の三重項励起状態から一重項基底状態への遷移は、スピン禁制遷移であるため、通常は遷移確率が低く、三重項励起状態の寿命が長い。しかし、基底状態の三重項酸素が共存する場合は、基底状態の三重項酸素から励起状態の一重項酸素への励起を伴うことによってスピン禁制が解け、発光材料は、三重項励起状態から一重項基底状態へと速やかに失活することができる。このメカニズムは、デクスター機構(電子交換機構)と呼ばれている。
 デクスター機構が進行するためには、分子間における波動関数の重なりを介した電子の交換が必要である。このため、エネルギードナー分子(この場合は三重項励起状態の発光材料)とエネルギーアクセプター分子(この場合は基底状態の三重項酸素)とが直接衝突する必要があると考えられる。
 先に述べたように、遅延蛍光を放出する化合物は、三重項励起状態が速やかに一重項励起状態に変換する、つまり三重項励起状態の寿命が短いという性質を有している。そのため、発光材料の三重項励起状態と基底状態の三重項酸素とが直接衝突する確率が小さくなり、一重項酸素が発生しにくくなるのである。
 以上のように、本発明の多環芳香族化合物が遅延蛍光を放出する化合物であることにより、一重項酸素の発生を抑制することが可能となり、色変換組成物の耐久性を改善することができる。
(HOMO準位)
 本発明の多環芳香族化合物は、そのHOMO準位が-5.7eV以下の発光材料である。発光材料のHOMO準位が-5.7eVより高い場合、励起-発光のサイクルが繰り返されると、その発光材料を含む組成物中に含まれる酸素との相互作用により、発光材料が酸化されてしまい消光するため、耐久性悪化の原因になる。発光材料のHOMO準位が-5.7eV以下であることで、発光材料の電子密度が下がる。これにより、発光材料の酸素に対する安定性が向上し、耐久性を向上させることができる。
 以上から、HOMO準位が-5.7eV以下であり、遅延蛍光を放出する化合物を発光材料(本発明の多環芳香族化合物)として用いることで、一重項酸素の発生を抑制し、かつ、一部発生した一重項酸素と発光材料との反応を抑制することができる。このため、本発明の多環芳香族化合物の耐久性、延いては、当該多環芳香族化合物を含む色変換組成物の耐久性を改善することができる。
 本発明の多環芳香族化合物のHOMO準位は、-6.0eV以下であることが好ましい。化合物のHOMO準位が-6.0eV以下であると、化合物の電子密度をより低減することができる。このため、本発明の多環芳香族化合物の酸素に対する安定性が向上し、当該多環芳香族化合物の耐久性を向上させることができる。この効果をより高めるという観点から、本発明の多環芳香族化合物のHOMO準位は、-6.2eV以下であることがより好ましく、-6.5eV以下であることがさらに好ましい。
 化合物のHOMO準位は、計算によって算出することができる。本発明においては、汎用量子化学計算プログラム「Gaussian 16」プログラムパッケージ(Gaussian社製)で、B3LYP密度汎関数理論を用いて、6-31G(d)基底系にて、構造最適化を行い、最適化された構造をもとに、B3LYP密度汎関数理論を用いて、6-311++G(d,p)基底系にて計算することで算出される値とする。
(半値幅)
 本発明の多環芳香族化合物の発光ピーク波長における発光スペクトルの半値幅は、高い色純度の発光が得られ、液晶ディスプレイに用いた場合にディスプレイの高色域化を達成するという観点から、40nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、25nm以下であることがさらに好ましい。
(化学構造)
 本発明の多環芳香族化合物としては、特に限定はないが、下記の一般式(1)または一般式(2)で表される構造を有する化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(1)または一般式(2)において、環Za、環Zbおよび環Zcは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール環、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30ヘテロアリール環である。
 一般式(1)において、Z1およびZ2は、それぞれ独立に、酸素原子、NRa(置換基Raを有する窒素原子)または硫黄原子である。Z1がNRaである場合、置換基Raは、環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。Z2がNRaである場合、置換基Raは、環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。Eは、ホウ素原子、リン原子、SiRa(置換基Raを有するケイ素原子)またはP=Oである。
 一般式(2)において、E1およびE2は、それぞれ独立に、BRa(置換基Raを有するホウ素原子)、PRa(置換基Raを有するリン原子)、SiRa2(置換基Raを2個有するケイ素原子)、P(=O)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンオキシド)またはP(=S)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンスルフィド)、S(=O)またはS(=O)2である。E1がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは、環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。E2がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは、環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。
 上記の置換基Raは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、または置換もしくは無置換のアルキル基である。
 上記の全ての基において、水素は重水素であってもよい。このことは、以下に説明する化合物またはその部分構造においても同様である。また、上記の全ての基は、置換もしくは無置換の基であってもよい。以下に説明する化合物またはその部分構造においても同様に、置換もしくは無置換の化合物またはその部分構造であってもよい。以下の説明において、例えば、炭素数6~40の置換もしくは無置換のアリール基とは、アリール基に置換した置換基に含まれる炭素数も含めて全ての炭素数が6~40となるアリール基である。炭素数を規定している他の置換基も、これと同様である。
 また、上記の全ての基において、置換される場合における置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、チオール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、アシル基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基、ボリル基、ホスフィンオキシド基が好ましく、さらには、各置換基の説明において好ましいとする具体的な置換基が好ましい。また、これらの置換基は、さらに上述の置換基により置換されていてもよい。
 「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは、水素原子または重水素原子が置換したことを意味する。以下に説明する化合物またはその部分構造において、「置換もしくは無置換の」という場合についても、上記と同様である。
 上記の全ての基のうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等の飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、ハロゲン、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は、特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、好ましくは1以上20以下、より好ましくは1以上8以下の範囲である。
 アルキレン基とは、メチル基、エチル基等の飽和脂肪族炭化水素基から導かれる2価以上の基を示し、これらは、置換基を有していても有していなくてもよい。好ましいアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基が挙げられる。アルキレン基部分の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは1以上20以下、より好ましくは1以上6以下の範囲である。
 シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の飽和脂環式炭化水素基を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、3以上20以下の範囲である。
 シクロアルキレン基とは、シクロプロピル基、シクロヘキシル基等の飽和脂環式炭化水素基から導かれる2価以上の基を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。好ましいシクロアルキレン基としては、シクロプロピレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基等の飽和脂環式炭化水素基が挙げられる。シクロアルキレン基部分の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、3以上20以下の範囲である。
 複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミド等の炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2以上20以下の範囲である。
 アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基等の二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2以上20以下の範囲である。
 シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基等の二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。シクロアルケニル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは3以上20以下の範囲である。
 アルキニル基とは、例えば、エチニル基等の三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは、置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2以上20以下の範囲である。
 アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上20以下の範囲である。
 アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上20以下の範囲である。
 アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基等、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、6以上40以下の範囲である。
 アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールチオエーテル基における芳香族炭化水素基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アリールチオエーテル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、6以上40以下の範囲である。
 アリール基とは、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ベンゾフェナントリル基、ベンゾアントラセニル基、クリセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ベンゾフルオランテニル基、ジベンゾアントラセニル基、ペリレニル基、ヘリセニル基等の芳香族炭化水素基を示す。中でも、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基が好ましい。アリール基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基が置換基を有する場合、置換基同士が環状構造を形成してもよい。置換基同士が環状構造を形成したアリール基としては、例えば、スピロフルオレニル基などが挙げられる。アリール基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは6以上100以下、より好ましくは6以上50以下、より好ましくは6以上30以下の範囲である。
 それぞれの置換基がさらにアリール基で置換される場合、アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基がより好ましい。特に好ましくは、フェニル基である。
 ヘテロアリール基とは、例えば、ピリジル基、フラニル基、チエニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、カルボリニル基、インドロカルバゾリル基、ベンゾフロカルバゾリル基、ベンゾチエノカルバゾリル基、ジヒドロインデノカルバゾリル基、ベンゾキノリニル基、アクリジニル基、ジベンゾアクリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェナントロリニル基等の、炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示す。ただし、ナフチリジニル基とは、1,5-ナフチリジニル基、1,6-ナフチリジニル基、1,7-ナフチリジニル基、1,8-ナフチリジニル基、2,6-ナフチリジニル基、2,7-ナフチリジニル基のいずれかを示す。ヘテロアリール基は、置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリール基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2以上40以下、より好ましくは2以上30以下の範囲である。
 それぞれの置換基がさらにヘテロアリール基で置換される場合、ヘテロアリール基としては、ピリジル基、フラニル基、チエニル基、キノリニル基、ピリミジル基、トリアジニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルバゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェナントロリニル基が好ましく、ピリジル基、フラニル基、チエニル基、キノリニル基がより好ましい。特に好ましくは、ピリジル基である。
 ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素から選ばれる原子を示す。また、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。ここで、置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられ、これらの置換基は、さらに置換されてもよい。カルボニル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは6以上40以下の範囲である。
 エステル基とは、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等がエステル結合を介して結合した官能基を示し、この置換基は、さらに置換されていてもよい。エステル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上200以下の範囲であり、より好ましくは1以上100以下の範囲である。より具体的には、エステル基として、例えば、メトキシカルボニル基等のメチルエステル基、エトキシカルボニル基等のエチルエステル基、プロポキシカルボニル基等のプロピルエステル基、ブトキシカルボニル基等のブチルエステル基、イソプロポキシメトキシカルボニル基等のイソプロピルエステル基、ヘキシロキシカルボニル基等のヘキシルエステル基、フェノキシカルボニル基等のフェニルエステル基が挙げられる。
 アミド基とは、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等の置換基がアミド結合を介して結合した官能基を示し、この置換基は、さらに置換されていてもよい。アミド基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上20以下の範囲である。より具体的には、アミド基として、メチルアミド基、エチルアミド基、プロピルアミド基、ブチルアミド基、イソプロピルアミド基、ヘキシルアミド基、フェニルアミド基等が挙げられる。
 アミノ基とは、置換もしくは無置換のアミノ基である。アミノ基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換する場合の置換基としては、例えば、アリール基、ヘテロアリール基、直鎖アルキル基、分岐アルキル基が挙げられる。アリール基、ヘテロアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、キノリニル基が好ましい。これらの置換基は、さらに置換されてもよい。炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2以上50以下、より好ましくは6以上40以下、特に好ましくは6以上30以下の範囲である。
 シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基等のアルキルシリル基や、フェニルジメチルシリル基、tert-ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリナフチルシリル基等のアリールシリル基を示す。ケイ素上の置換基は、さらに置換されてもよい。シリル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。
 シロキサニル基とは、例えば、トリメチルシロキサニル基等のエーテル結合を介したケイ素化合物基を示す。ケイ素上の置換基は、さらに置換されてもよい。シロキサニル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。また、ボリル基とは、置換もしくは無置換のボリル基である。ボリル基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換する場合の置換基としては、例えば、アリール基、ヘテロアリール基、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、アリールエーテル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基が挙げられる。中でも、アリール基、アリールエーテル基が好ましい。ボリル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。
 アシル基とは、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等の置換基がカルボニル結合を介して結合した官能基を示し、この置換基は、さらに置換されていてもよい。アシル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上20以下の範囲である。より具体的には、アシル基として、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、アクリリル基等が挙げられる。
 スルホニル基とは、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等の置換基が-S(=O)2-結合を介して結合した官能基を示し、この置換基は、さらに置換されていてもよい。スルホニル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。
 スルホキシド基とは、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等の置換基が-S(=O)-結合を介して結合した官能基を示し、この置換基は、さらに置換されていてもよい。スルホキシド基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。
 また、ホスフィンオキシド基とは、-P(=O)R1011で表される基である。ホスフィンオキシド基のR10およびR11は、上述した置換基Raと同様に選ばれる。ホスフィンオキシド基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。
 環形成炭素数6~30のアリール環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナントレン環、アントラセン環、ベンゾフェナントレン環、ベンゾアントラセン環、クリセン環、ピレン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ベンゾフルオランテン環、ジベンゾアントラセン環、ペリレン環、ヘリセン環等が挙げられる。
 環形成炭素数6~30のヘテロアリール環としては、ピリジン環、フラン基、チオフェン環、キノリン環、イソキノリン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ナフチリジン環、シンノリン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、ベンゾカルバゾール環、カルボリン環、インドロカルバゾール環、ベンゾフロカルバゾール環、ベンゾチエノカルバゾール環、ジヒドロインデノカルバゾール環、ベンゾキノリン環、アクリジン環、ジベンゾアクリジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾピリジン環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、フェナントロリン環等が挙げられる。
 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は、強固で平面性の高い骨格を有する。このため、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は高い発光量子収率を示し、かつ、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の発光スペクトルのピーク半値幅は小さい。したがって、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は、高効率の色変換と高い色純度とを達成することができる。
 また、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は、電子供与性の置換基と電子受容性の置換基とを用いて分子内のHOMOとLUMOとを局在化させることで、効率的に三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差が起き、遅延蛍光を放出する化合物となる。このため、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の耐久性を向上させることができる。
 また、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物が少なくとも一つの電子求引基を有する場合、電子求引基を有しない場合と比べて一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の電子密度が下がる。これにより、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の一重項酸素に対する安定性が向上し、この結果、当該化合物の耐久性がさらに向上する。このため、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は、少なくとも一つの電子求引基を有することが好ましい。
 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は、少なくとも一つの電子求引基を、環Za、環Zbまたは環Zcの置換基として有するか、それらの環が隣接基と環を形成している場合の当該環における置換基として有することが好ましい。後者の例としては、例えば、Z1がNRaであって、置換基Raが環Zbと結合して環を形成している場合の、当該環における置換基として電子求引基を有することが挙げられる。
 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は、二つ以上の電子求引基を有することが好ましい。これにより、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の一重項酸素に対する安定性がより向上し、この結果、当該化合物の耐久性がより向上する。
 電子求引基とは、電子受容性基とも呼称し、有機電子論において、誘起効果や共鳴効果により、置換した原子団から、電子を引き付ける原子団である。電子求引基としては、ハメット則の置換基定数(σp(パラ))として、正の値をとるものが挙げられる。ハメット則の置換基定数(σp(パラ))は、化学便覧基礎編改訂5版(II-380頁)から引用することができる。なお、フェニル基も正の値をとる例もあるが、本発明の電子求引基にフェニル基は含まれない。
 電子求引基の好ましい例としては、シアノ基、アシル基、エステル基、アミド基、スルホニル基、スルホン酸エステル基またはスルホンアミド基が挙げられる。これらの基は、効率的に基本骨格の電子密度を低減することができる。また、これらの基は、程よく極性があるため、色変換組成物を製造する際に溶媒、樹脂などへの一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の溶解性が向上することから、好ましい。これにより、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の一重項酸素に対する安定性がより向上し、この結果、当該化合物の耐久性がより向上する。
 電子求引基の特に好ましい例は、エステル基である。電子求引基がエステル基である場合、基本骨格の共役を広げることなく、基本骨格の電子密度を程よく低減することができる。そのため、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物について、発光効率および色純度を損なうことなく、耐久性をより向上させることができる。
 エステル基の中でも、さらに、含フッ素エステル基(フッ素原子を含むエステル基)が特に好ましい。例えば、上述したメチルエステル基等のアルキルエステル基やフェニルエステル基等のアリールエステル基が、フッ素原子またはフッ素原子を含む基で置換されていることが好ましい。メチルエステル基がフッ素原子で置換されている場合の例として、トリフルオロメチルエステル基等が挙げられる。フェニルエステル基がフッ素原子を含む基で置換されている場合の例として、トリフルオロメチルフェニル基、(3,5-ビストリフルオロメチルフェニル)フェニルエステル基等が挙げられる。
 また、電子求引基は、立体的に嵩高い方が好ましい。電子求引基が嵩高いと、その構造に起因して一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の分子運動の自由度が低減し、樹脂内での分子移動が抑制される。また、電子求引基が立体障害基として働くことで、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物同士で相互作用を起こすことなく、安定性がさらに向上する。こうして、電子求引基が立体的に嵩高いことで分子同士の凝集を抑制でき、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の耐久性が向上する。
 電子求引基を構成する炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2以上200以下、より好ましくは6以上200以下、特に好ましくは20以上200以下の範囲である。
 一般式(1)において、Z1およびZ2は、酸素原子またはNRaであることが好ましい。何故ならば、一般式(1)で表される化合物のπ共役系が効率よく拡張し、より効率的に三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差が起きるため、当該化合物の耐久性をさらに向上させることができるからである。
 一般式(1)または一般式(2)において、Eはホウ素原子であることが好ましく、E1およびE2はBRaであることが好ましい。何故ならば、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物のπ共役系が効率よく拡張し、より効率的に三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差が起きるため、当該化合物の耐久性をさらに向上させることができるからである。
 一般式(1)または一般式(2)において、環Za、環Zbおよび環Zcは、ベンゼン環であることが好ましい。何故ならば、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物のπ共役系が効率よく拡張し、より効率的に三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差が起きるため、当該化合物の耐久性をさらに向上させることができるからである。
 以下に、本発明の多環芳香族化合物の一例を示すが、本発明の多環芳香族化合物は、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 本発明の多環芳香族化合物は、例えば、特開2020-097561号公報、国際公開第2015/102118号や国際公開第2019/164340号に記載の方法を参考にして製造することができる。すなわち、ハロゲン化合物とホウ素原料とをブチルリチウム共存下で反応することにより、目的とする多環芳香族化合物が得られる。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。
 さらに、アリール基やヘテロアリール基の導入の際は、ハロゲン化誘導体とボロン酸あるいはボロン酸エステル化誘導体とのカップリング反応を用いて炭素-炭素結合を生成する方法が挙げられるが、本発明は、これに限定されるものではない。同様に、電子求引基の導入の際にも、例えば、事前に電子求引基が置換したハロゲン化誘導体を原料に用いるか、骨格形成後、種々の反応を用いて導入する方法が挙げられるが、本発明は、これに限定されるものではない。
(本発明の他の側面に係る多環芳香族化合物)
 また、本発明の他の側面に係る多環芳香族化合物は、一般式(11)または一般式(12)で表される化合物であって、少なくとも一つの電子求引基を有する化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 一般式(11)または一般式(12)において、環Za、環Zbおよび環Zcは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール環、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30ヘテロアリール環である。
 一般式(11)において、Z1およびZ2は、それぞれ独立に、酸素原子、NRa(置換基Raを有する窒素原子)または硫黄原子である。Z1がNRaである場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。Z2がNRaである場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。Eは、ホウ素原子、リン原子、SiRa(置換基Raを有するケイ素原子)またはP=Oである。
 一般式(12)において、E1およびE2は、それぞれ独立に、BRa(置換基Raを有するホウ素原子)、PRa(置換基Raを有するリン原子)、SiRa2(置換基Raを2個有するケイ素原子)、P(=O)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンオキシド)またはP(=S)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンスルフィド)、S(=O)またはS(=O)2である。E1がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは、環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。E2がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは、環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。
 上記の置換基Raは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、または置換もしくは無置換のアルキル基である。一般式(11)または一般式(12)で表される化合物は、少なくとも一つの電子求引基を有する。
 一般式(11)で表される化合物は、上記の一般式(1)で表される化合物において少なくとも一つの電子求引基を有するものである。一般式(12)で表される化合物は、上記の一般式(2)で表される化合物において少なくとも一つの電子求引基を有するものである。一般式(11)または一般式(12)で表される化合物における各基の説明は、上記の一般式(1)または一般式(2)で表される化合物におけるものと同じである。
 一般式(11)または一般式(12)で表される化合物は、少なくとも一つの電子求引基を有するため、電子求引基を有しない場合と比べて一般式(11)または一般式(12)で表される化合物の電子密度が下がっている。これにより、一般式(11)または一般式(12)で表される化合物の一重項酸素に対する安定性が向上し、この結果、当該化合物の耐久性が特に向上している。そのため、一般式(11)または一般式(12)で表される化合物の場合は、HOMO準位が-5.7eV以下であるか否かに関わらず、色再現性の向上と高い耐久性とを両立させ得る色変換材料として好適な多環芳香族化合物および色変換組成物を実現できるという効果を奏する。
<色変換組成物>
 本発明の実施形態に係る色変換組成物は、光源等の発光体からの入射光を、その入射光とは異なる波長の光に変換するものであって、上述した本発明の多環芳香族化合物およびバインダー樹脂を含むことが好ましい。ここで、「入射光とは異なる波長の光に変換する」とは、入射光よりも長波長の光に変換することが好ましい。
 本発明の実施形態に係る色変換組成物は、本発明の多環芳香族化合物以外に、必要に応じてその他の化合物を適宜含有することができる。例えば、励起光から本発明の多環芳香族化合物へのエネルギー移動効率を更に高めるために、ルブレンなどのアシストドーパントを含有してもよい。また、本発明の多環芳香族化合物の発光色以外の発光色を加味したい場合は、所望の有機発光材料、例えば、クマリン誘導体やローダミン誘導体等の有機発光材料を添加することができる。その他、有機発光材料以外でも、無機蛍光体、蛍光顔料、蛍光染料、量子ドット等の公知の発光材料を組み合わせて添加することも可能である。
 以下に、本発明の多環芳香族化合物以外の有機発光材料の一例を示すが、本発明は、特にこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 本発明において、色変換組成物は、励起光を用いることにより、緑色の発光を呈することが好ましい。また、色変換組成物は、励起光を用いることにより、赤色の発光を呈することが好ましい。
(バインダー樹脂)
 バインダー樹脂は、連続相を形成するものであり、成型加工性、透明性、耐熱性等に優れる材料であればよい。バインダー樹脂の例としては、例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂(シリコーンゴム、シリコーンゲル等のオルガノポリシロキサン硬化物(架橋物)を含む)、ウレア樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、脂肪族エステル樹脂、芳香族エステル樹脂、脂肪族ポリオレフィン樹脂、芳香族ポリオレフィン樹脂等の公知のものが挙げられる。また、バインダー樹脂としては、これらの共重合樹脂を用いても構わない。これらの樹脂を適宜設計することで、本発明の実施形態に係る色変換組成物および色変換シートに有用なバインダー樹脂が得られる。これらの樹脂の中でも、シート化のプロセスが容易であることから、熱可塑性樹脂がさらに好ましい。熱可塑性樹脂の中でも、透明性、耐熱性等の観点から、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、オレフィン樹脂またはこれらの混合物を好適に用いることができる。また、耐久性の観点から特に好ましい熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂、エステル樹脂、シクロオレフィン樹脂である。
 バインダー樹脂の好適な具体例として、例えば、国際公開第2016/190283号、国際公開第2017/61337号、国際公開第2018/43237号、国際公開第2019/21813号および国際公開第2019/188019号等に記載されているものが挙げられる。
 また、バインダー樹脂には、添加剤として、塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤等を添加することも、シート表面の改質剤として、シランカップリング剤等の接着補助剤等を添加することも可能である。また、バインダー樹脂には、色変換材沈降抑制剤として、シリカ粒子やシリコーン微粒子等の無機粒子を添加することも可能である。
 本発明の実施形態に係る色変換シート作製用の色変換組成物において、バインダー樹脂には、その他の成分として、常温での硬化を抑制してポットライフを長くするためにアセチレンアルコール等のヒドロシリル化反応遅延剤を配合することが好ましい。また、バインダー樹脂には、本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて、フュームドシリカ、ガラス粉末、石英粉末等の微粒子、酸化チタン、酸化ジルコニア、チタン酸バリウム、酸化亜鉛等の無機充填剤や顔料、難燃剤、耐熱剤、酸化防止剤、分散剤、溶剤、シランカップリング剤やチタンカップリング剤等の接着性付与剤等を配合してもよい。
(溶剤)
 本発明の実施形態に係る色変換組成物は、溶剤を含んでいてもよい。溶剤は、流動状態の樹脂の粘度を調整でき、発光物質の発光および耐久性に過度な影響を与えないものであれば、特に限定されない。このような溶媒として、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ヘキサン、アセトン、テルピネオール、テキサノール、メチルセルソルブ、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。これらの溶剤を2種類以上混合して使用することも可能である。これらの溶剤の中で特にトルエンは、本発明の多環芳香族化合物の劣化に影響を与えず、乾燥後の残存溶媒が少ない点で好適に用いられる。
(その他の成分)
 本発明の実施形態に係る色変換組成物は、上述した本発明の多環芳香族化合物およびバインダー樹脂以外に、光安定化剤、酸化防止剤、加工および熱安定化剤、紫外線吸収剤等の耐光性安定化剤、散乱粒子、シリコーン微粒子およびシランカップリング剤等、その他の成分(添加剤)を含有してもよい。
 光安定化剤としては、例えば、3級アミン、カテコール誘導体およびニッケル化合物や、Sc、V、Mn、Fe、Co、Cu、Y、Zr、Mo、Agおよびランタノイドからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属を含む、錯体や有機酸との塩などを挙げることができるが、特に限定されるものではない。また、これらの光安定化剤は、単独で使用してもよいし、複数併用してもよい。
 酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。また、これらの酸化防止剤は、単独で使用してもよいし、複数併用してもよい。
 加工および熱安定化剤としては、例えば、トリブチルホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト、トリエチルホスフィン、ジフェニルブチルホスフィン等のリン系安定化剤を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。また、これらの安定化剤は、単独で使用してもよいし、複数併用してもよい。
 耐光性安定化剤としては、例えば、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-〔2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α-ジメチルベンジル)フェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。また、これらの耐光性安定化剤は、単独で使用してもよいし、複数併用してもよい。
 散乱粒子としては、例えば、屈折率が1.7~2.8である無機粒子が好ましい。当該無機粒子としては、例えば、チタニア、ジルコニア、アルミナ、セリア、酸化スズ、酸化インジウム、酸化鉄、酸化亜鉛、窒化アルミ、アルミニウム、スズ、チタンまたはジルコニウムの硫化物、チタンまたはジルコニウムの水酸化物等が挙げられる。
 本発明の実施形態に係る色変換組成物において、これらの添加剤の含有量は、化合物のモル吸光係数、発光量子収率および励起波長における吸収強度、ならびに作製する色変換シートの厚みや透過率にもよるが、通常はバインダー樹脂の100重量部に対して、1.0×10-3重量部以上30重量部以下であることが好ましい。また、これらの添加剤の含有量は、バインダー樹脂の100重量部に対して、1.0×10-2重量部以上15重量部以下であることがさらに好ましく、1.0×10-1重量部以上10重量部以下であることが特に好ましい。
<色変換組成物の製造方法>
 以下に、本発明の実施形態に係る色変換組成物の製造方法の一例を説明する。この製造方法では、前述した本発明の多環芳香族化合物、バインダー樹脂、溶剤等を所定量混合する。上記の成分を所定の組成になるよう混合した後、ホモジナイザー、自公転型攪拌機、3本ローラー、ボールミル、遊星式ボールミル、ビーズミル等の撹拌・混練機で均質に混合分散することで、色変換組成物が得られる。混合分散後、もしくは混合分散の過程で、真空もしくは減圧条件下で脱泡することも好ましく行われる。また、ある特定の成分を事前に混合することや、エージング等の処理をしても構わない。エバポレーターによって溶剤を除去して所望の固形分濃度にすることも可能である。
<色変換シート>
 本発明の実施形態に係る色変換シートは、光源等の発光体からの入射光を、その入射光とは異なる波長の光に変換するものであって、上述した本発明の多環芳香族化合物およびバインダー樹脂を含むことが好ましい。ここで、「入射光とは異なる波長の光に変換する」とは、入射光よりも長波長の光に変換することが好ましい。
 本発明において、色変換シートは、上述した色変換組成物、またはそれを硬化した硬化物からなる層である色変換層を含むことが好ましい。色変換組成物の硬化物は、色変換組成物を硬化することによって得られる層(色変換組成物の硬化物からなる層)として色変換シートに含まれることが好ましい。色変換シートの代表的な構造例として、例えば、以下の四つが挙げられる。
 図1は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第一例を示す模式断面図である。図1に示すように、この第一例の色変換シート1Aは、色変換層11によって構成される単層のフィルムである。色変換層11は、上述した色変換組成物の硬化物からなる層である。
 図2は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第二例を示す模式断面図である。図2に示すように、この第二例の色変換シート1Bは、基材層10と色変換層11との積層体である。この色変換シート1Bの構造例では、色変換層11が、基材層10の上に積層されている。
 図3は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第三例を示す模式断面図である。図3に示すように、この第三例の色変換シート1Cは、複数の基材層10と、色変換層11との積層体である。この色変換シート1Cの構造例では、色変換層11が、複数の基材層10によって挟まれている。
 図4は、本発明の実施形態に係る色変換シートの第四例を示す模式断面図である。図4に示すように、この第四例の色変換シート1Dは、複数の基材層10と、色変換層11と、複数のバリアフィルム12との積層体である。この色変換シート1Dの構造例では、色変換層11が、複数のバリアフィルム12によって挟まれ、さらに、これら色変換層11と複数のバリアフィルム12との積層体が、複数の基材層10によって挟まれている。すなわち、色変換シート1Dは、色変換層11の酸素、水分や熱による劣化を防ぐために、図4に示すようにバリアフィルム12を有していてもよい。
(基材層)
 基材層(例えば図2~4に示す基材層10)としては、特に制限無く公知の金属、フィルム、ガラス、セラミック、紙等を使用することができる。中でも、色変換シートの作製のし易さや色変換シートの成形のし易さから、ガラスや樹脂フィルムが好ましく用いられる。また、フィルム状の基材層を取り扱う際に破断等の恐れがないように、強度が高いフィルムが好ましい。それらの要求特性や経済性の面で樹脂フィルムが好ましく、特に、経済性、取り扱い性の面で、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリプロピレンからなる群より選ばれるプラスチックフィルムが好ましい。また、色変換シートを乾燥させる場合や色変換シートを押し出し機により200℃以上の高温で圧着成形する場合は、耐熱性の面でポリイミドフィルムが好ましい。フィルムの剥離のし易さから、基材層は、予め表面が離型処理されていてもよい。
 基材層の厚さは、特に制限はないが、下限としては25μm以上が好ましく、38μm以上がより好ましい。また、上限としては5000μm以下が好ましく、3000μm以下がより好ましい。
(色変換層)
 色変換層(例えば図1~4に示す色変換層11)は、上述した方法で作製した色変換組成物を、基材層やバリアフィルム等の下地上に塗布し、乾燥させることで、形成することができる。
 色変換層の厚みは、特に制限はないが、10μm~1000μmであることが好ましい。色変換層の厚みの下限は、より好ましくは30μm以上である。また、色変換層の厚みの上限は、200μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることがさらに好ましく、50μm以下であることが特に好ましい。本発明における色変換シートの膜厚は、JIS K7130(1999)プラスチック-フィルム及びシート-厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法A法に基づいて測定される膜厚(平均膜厚)のことをいう。
 本発明の色変換シートにおいて、色変換層は、一層であってもよいし、二層以上であってもよい。色変換層が二層以上である場合、それらのうちの少なくとも一層に本発明の多環芳香族化合物が含まれることが好ましい。
 色変換層は、上述した本発明の多環芳香族化合物およびバインダー樹脂以外に、光安定化剤、酸化防止剤、加工および熱安定化剤、紫外線吸収剤等の耐光性安定化剤、散乱粒子、シリコーン微粒子およびシランカップリング剤等、その他の成分(添加剤)を含有してもよい。
(バリアフィルム)
 バリアフィルム(例えば図4に示すバリアフィルム12)は、色変換層に対してガスバリア性を向上させる場合等において適宜用いられる。このバリアフィルムとしては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化窒化ケイ素等の無機窒化物、またはこれらの混合物、またはこれらに他の元素を添加した金属酸化物薄膜や金属窒化物薄膜、あるいはポリ塩化ビニリデン、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、酢酸ビニルのケン化物等のポリビニルアルコール系樹脂等の各種樹脂から成る膜を挙げることができる。また、水分に対してバリア機能を有するバリアフィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合物、塩化ビニリデンとアクリロニトリルとの共重合物、フッ素系樹脂、酢酸ビニルのケン化物等のポリビニルアルコール系樹脂等の各種樹脂から成る膜を挙げることができる。
 バリアフィルムは、図4に例示したバリアフィルム12のように色変換層11の両面に設けられてもよいし、色変換層11の片面だけに設けられてもよい。また、色変換シートの要求される機能に応じて、反射防止機能、防眩機能、反射防止防眩機能、ハードコート機能(耐摩擦機能)、帯電防止機能、防汚機能、電磁波シールド機能、赤外線カット機能、紫外線カット機能、偏光機能、調色機能を有した補助層をさらに設けてもよい。
(その他のフィルム)
 本発明の実施形態に係る色変換シートは、二重輝度向上フィルム(DBEF)、拡散シート、プリズムシート、波長選択反射フィルム等をさらに備えていてもよい。波長選択反射フィルムの好適な具体例としては、例えば、国際公開第2017/164155号、特開2018-81250号公報に記載されているものが挙げられる。
<光源ユニット>
 本発明の実施形態に係る光源ユニットは、少なくとも光源および上述の色変換シートを備える構成である。本発明の実施形態に係る光源ユニットに含まれる光源は、上述の励起光の発生源となるものである。光源と色変換シートとの配置方法については特に限定されず、光源と色変換シートとを密着させた構成を取ってもよいし、光源と色変換シートとを離したリモートフォスファー形式を取ってもよい。また、光源ユニットは、色純度を高める目的で、さらにカラーフィルターを備える構成を取ってもよい。
(光源)
 光源からの励起光の種類は、本発明の多環芳香族化合物等の混合する発光物質が吸収可能な波長領域に発光を示すものであれば、いずれの励起光でも用いることができる。例えば、熱陰極管や冷陰極管、無機エレクトロルミネッセンス(EL)等の蛍光性光源、有機EL素子光源、LED光源、白熱光源、あるいは太陽光等、いずれの励起光でも原理的には利用可能である。特に、LED光源からの光が好適な励起光である。
 励起光は、1種類の発光ピークを持つものでもよく、2種類以上の発光ピークを持つものでもよいが、色純度を高めるためには、1種類の発光ピークを持つものが好ましい。また、発光ピークの種類の異なる複数の励起光源を任意に組み合わせて使用することも可能である。
 ディスプレイや照明用途では、青色光の色純度を高められる点で、上記励起光の光源は、波長430nm以上500nm以下の範囲に極大発光を有する発光ダイオードであることが好ましい。さらに、この光源は、波長440nm以上470nm以下の範囲に極大発光を有することが好ましい。430nm~500nmの波長範囲の励起光は、比較的小さい励起エネルギーのものであり、本発明の多環芳香族化合物等の発光物質の分解を防止できる。
 本発明における光源ユニットは、ディスプレイ、照明、インテリア、標識、看板等の用途に使用できるが、特にディスプレイや照明用途に好適に用いられる。
<ディスプレイ、照明装置>
 本発明の実施形態に係るディスプレイは、少なくとも、上述した色変換シートを備える。例えば、液晶ディスプレイ等のディスプレイには、バックライトユニットとして、上述した光源および色変換シート等を有する光源ユニットが用いられる。また、本発明の実施形態に係る照明装置は、少なくとも、上述した色変換シートを備える。例えば、この照明装置は、光源ユニットとしての青色LED光源と、この青色LED光源からの青色光をこれよりも長波長の光に変換する色変換シートとを組み合わせて、白色光を発光するように構成される。
<発光素子>
 本発明の実施形態において、発光素子は、陽極および陰極と、これら陽極と陰極との間に介在する有機層と、を備える。この発光素子の有機層は、電気エネルギーによって発光する。本発明の多環芳香族化合物は、この発光素子において、いずれの層に用いられてもよいが、高い蛍光量子収率を有しているため、この発光素子の発光層に用いることが好ましい。特に、当該多環芳香族化合物は、優れた蛍光量子収率を有していることから、上記発光層のドーパント材料として用いることが好ましい。
 以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。下記の実施例および比較例において、化合物G-1、G-2、G-101~G-103は、以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 また、実施例および比較例における構造分析に関する評価方法は、以下に示す通りである。
<蛍光スペクトルの測定>
 化合物の蛍光スペクトルの測定では、F-2500形分光蛍光光度計(日立製作所社製)を用い、化合物をトルエンに1×10-5mol/Lの濃度で溶解させ、波長460nmで励起させた際の蛍光スペクトルを測定した。
<発光量子収率の測定>
 化合物の発光量子収率の測定では、絶対PL量子収率測定装置(Quantaurus-QY、浜松ホトニクス社製)を用い、化合物をトルエンに1×10-5mol/Lの濃度で溶解させ、波長460nmで励起させた際の発光量子収率を測定した。
(HOMO準位)
 化合物のHOMO準位の算出では、各実施例および比較例の化合物について、汎用量子化学計算プログラム「Gaussian 16」プログラムパッケージ(Gaussian社製)で、B3LYP密度汎関数理論を用いて、6-31G(d)基底系にて、構造の最適化を行った。最適化された構造をもとに、B3LYP密度汎関数理論を用いて、6-311++G(d,p)基底系にて、HOMO準位の計算を行った。
(合成例1)
 以下に、本発明における合成例1の化合物G-1の合成方法について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 化合物G-1の合成方法では、2-ブロモ-1,3-ジフルオロベンゼン(2.0g)、ジピリジルカルバゾール(10.0g)、炭酸カリウム(5.0g)およびN-メチル-2-ピロリドン(25mL)の入ったフラスコを、窒素雰囲気下、170℃で10時間加熱撹拌した。以下、N-メチル-2-ピロリドンはNMPと略記する。このフラスコ内における溶液の反応停止後、このフラスコ内の反応液を室温まで冷却し、水およびトルエンを加えて、当該反応液を有機溶媒層と水層とに分液した。この有機溶媒層から溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで、中間体1Aを得た。
 中間体1A(10.0g)およびキシレン(30mL)の入ったフラスコを-40℃まで冷却し、2.6Mのn-ブチルリチウムヘキサン溶液(4.0mL)を滴下した。滴下終了後、このフラスコ内の溶液を室温まで昇温した後、再び-40℃まで冷却して、当該溶液に三臭化ホウ素(1.1mL)を加えた。次に、このフラスコ内の溶液を、室温まで昇温して13時間撹拌した後、0℃まで冷却し、その後、このフラスコ内の溶液にN,N-ジイソプロピルエチルアミン(3.1mL)を添加し、130℃で5時間加熱撹拌した。このフラスコ内における反応後の反応液を室温まで冷却して、氷浴で冷却した酢酸ナトリウム水溶液を加えて撹拌し、撹拌後の反応液を吸引ろ過することによって析出した固体を採取した。得られた固体を水、メタノール次いでへプタンの順に洗浄し、更にクロロベンゼンから再結晶させることで、目的物である化合物G-1(0.8g)を得た。
 上記以外の化合物G-2、G-101~G-103も、種々の原料を変更することにより合成することができる。
 以下の実施例および比較例では、各色変換シート、青色LED素子(発光ピーク波長:445nm)および導光板を備えたバックライトユニットに対し、導光板の一面に色変換シートを積層し且つ色変換シート上にプリズムシートを積層した後、電流を流して、この青色LED素子を点灯させ、分光放射輝度計(CS-1000、コニカミノルタ社製)を用いて初期発光特性を測定した。なお、初期発光特性の測定時は色変換シートを挿入せず、青色LED素子からの光の明るさが800cd/m2となるように初期値を設定した。その後、室温下で青色LED素子からの光を連続照射し、輝度が5%低下するまでの時間を観測することで、光耐久性を評価した。
(実施例1-1)
 本発明の実施例1-1は、上述した実施形態に係る多環芳香族化合物を発光材料(色変換材料)として用いた場合の実施例である。この実施例1-1では、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を用い、このアクリル樹脂の100重量部に対して、発光材料として化合物G-1を0.25重量部、溶剤としてトルエンを400重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターKK-400”(クラボウ社製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、色変換組成物を得た。
 同様に、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂を用い、このポリエステル樹脂の100重量部に対して、溶剤としてトルエンを300重量部、混合した。その後、この溶液を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターKK-400”(クラボウ社製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、接着剤組成物を得た。
 つぎに、上述したように得られた色変換組成物を、スリットダイコーターを用いて第一の基材層である“ルミラー”U48(東レ社製、厚さ50μm)上に塗布し、100℃で20分加熱、乾燥して、平均膜厚16μmの(A)層を形成した。
 同様に、上述したように得られた接着剤組成物を、スリットダイコーターを用いて第二の基材層である光拡散フィルム“ケミカルマット”125PW(きもと社製、厚さ138μm)のPET基材層側に塗布し、100℃で20分加熱、乾燥して、平均膜厚48μmの(B)層を形成した。
 つぎに、これら二つの(A)層および(B)層を、(A)層の色変換層と(B)層の接着層とが直接積層されるように加温ラミネートすることで、「第一の基材層/色変換層/接着層/第二の基材層/光拡散層」という積層構成の色変換シートを作製した。
 この色変換シートに対して室温下で青色LED素子からの光を連続照射したところ、輝度が5%低下する時間は、1010時間であった。実施例1-1の発光材料および評価結果は、後述の表1に示す。
(実施例1-2および比較例1-1~1-3)
 本発明の実施例1-2および本発明に対する比較例1-1~1-3では、発光材料として後述の表1に記載した化合物(化合物G-2、G-101~G-103)を適宜用いたこと以外は、実施例1-1と同様にして、色変換シートを作製して評価した。実施例1-2、比較例1-1~1-3の発光材料および評価結果は、表1に示す。光耐久性は、長時間であればあるほど好ましく、具体的には500時間以上であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 以下にも、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。下記の実施例および比較例において、化合物G-3~G-8、G-104~G-107は、以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 また、実施例および比較例における構造分析に関する評価方法は、以下に示す通りである。
<蛍光スペクトルの測定>
 化合物の蛍光スペクトルの測定では、F-2500形分光蛍光光度計(日立製作所社製)を用い、化合物をトルエンに1×10-5mol/Lの濃度で溶解させ、波長460nmで励起させた際の蛍光スペクトルを測定した。
<発光量子収率の測定>
 化合物の発光量子収率の測定では、絶対PL量子収率測定装置(Quantaurus-QY、浜松ホトニクス社製)を用い、化合物をトルエンに1×10-5mol/Lの濃度で溶解させ、波長460nmで励起させた際の発光量子収率を測定した。
(合成例2)
 以下に、本発明における合成例2の化合物G-3の合成方法について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 化合物G-3の合成方法では、2-ブロモ-1,3-ジフルオロベンゼン(20.0g)、カルバゾール(50.0g)、炭酸カリウム(50.0g)およびNMP(250mL)の入ったフラスコを、窒素雰囲気下、170℃で10時間加熱撹拌した。このフラスコ内における溶液の反応停止後、このフラスコ内の反応液を室温まで冷却し、水およびトルエンを加えて、当該反応液を有機溶媒層と水層とに分液した。この有機溶媒層から溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで、中間体3Aを得た。
 中間体3A(44.2g)およびキシレン(300mL)の入ったフラスコを-40℃まで冷却し、2.6Mのn-ブチルリチウムヘキサン溶液(40.4mL)を滴下した。滴下終了後、このフラスコ内の溶液を室温まで昇温した後、再び-40℃まで冷却して、当該溶液に三臭化ホウ素(10.2mL)を加えた。次に、このフラスコ内の溶液を、室温まで昇温して13時間撹拌した後、0℃まで冷却し、その後、このフラスコ内の溶液にN,N-ジイソプロピルエチルアミン(30.8mL)を添加し、130℃で5時間加熱撹拌した。このフラスコ内における反応後の反応液を室温まで冷却して、氷浴で冷却した酢酸ナトリウム水溶液を加えて撹拌し、撹拌後の反応液を吸引ろ過することによって析出した固体を採取した。得られた固体を水、メタノール次いでへプタンの順に洗浄し、更にクロロベンゼンから再結晶させることで、中間体3Bを得た。
 フラスコ内にジメチルホルムアミド(10mL)とジクロロエタン(200mL)とを混合後、これらの混合物を0℃に冷却した。冷却後の混合物に対し、窒素雰囲気下、POCl3(10mL)をゆっくり滴加した後、このフラスコ内の溶液を常温で30分間撹拌した。この撹拌後の反応溶液に中間体3B(10g)を添加した後、60℃に昇温して1時間撹拌した。この中間体3Bの溶液を、常温に冷却した後、氷と飽和水酸化ナトリウム水溶液との混合液に入れた。この混合液を常温で2時間撹拌後、この混合液からクロロホルムで有機溶媒層を抽出した。得られた有機溶媒層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、フィルタして、減圧蒸留して当該有機溶媒層から溶媒を除去した。その後、シリカゲルカラムを通して中間体3Cを得た。
 中間体3C(6.0g)とNH2SO3H(1.2g)とをテトラヒドロフランに溶かした後、これらの溶液に対し、水に溶かしたNaClO2(1.1g)を0℃でゆっくり滴加した。得られた溶液を常温で1時間撹拌後、この溶液に飽和Na223溶液を入れ、その後、この混合溶液からクロロホルムで有機溶媒層を抽出した。得られた有機溶媒層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、フィルタして、減圧蒸留して当該有機溶媒層から溶媒を除去した。その後、シリカゲルカラムを通して中間体3Dを得た。
 中間体3E(5.0g)、フェノール(1.0g)およびDMAP(0.1g)をジクロロメタンに溶かした後、この溶液に対し、ジクロロメタンに溶かしたDCC(2.2g)を0℃でゆっくり滴加した。得られた溶液を常温で12時間撹拌後、この溶液に飽和水酸化ナトリウム溶液を入れ、その後、この混合溶液からクロロホルムで有機溶媒層を抽出した。得られた有機溶媒層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、フィルタして、減圧蒸留して当該有機溶媒層から溶媒を除去した。その後、シリカゲルカラムを通して目的物である化合物G-3(4.3g)を得た。
 上記以外の化合物G-4~G-8、G-104~G-107も、種々の原料を変更することにより合成することができる。
 以下の実施例および比較例では、各色変換シート、青色LED素子(発光ピーク波長:445nm)および導光板を備えたバックライトユニットに対し、導光板の一面に色変換シートを積層し且つ色変換シート上にプリズムシートを積層した後、電流を流して、この青色LED素子を点灯させ、分光放射輝度計(CS-1000、コニカミノルタ社製)を用いて初期発光特性を測定した。なお、初期発光特性の測定時は色変換シートを挿入せず、青色LED素子からの光の明るさが800cd/m2となるように初期値を設定した。その後、室温下で青色LED素子からの光を連続照射し、輝度が5%低下するまでの時間を観測することで、光耐久性を評価した。
(実施例2-1)
 本発明の実施例2-1は、上述した実施形態に係る多環芳香族化合物を発光材料(色変換材料)として用いた場合の実施例である。この実施例2-1では、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を用い、このアクリル樹脂の100重量部に対して、発光材料として化合物G-3を0.25重量部、溶剤としてトルエンを400重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターKK-400”(クラボウ社製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、色変換組成物を得た。
 同様に、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂を用い、このポリエステル樹脂の100重量部に対して、溶剤としてトルエンを300重量部、混合した。その後、この溶液を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターKK-400”(クラボウ社製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、接着剤組成物を得た。
 つぎに、上述したように得られた色変換組成物を、スリットダイコーターを用いて第一の基材層である“ルミラー”U48(東レ社製、厚さ50μm)上に塗布し、100℃で20分加熱、乾燥して、平均膜厚16μmの(A)層を形成した。
 同様に、上述したように得られた接着剤組成物を、スリットダイコーターを用いて第二の基材層である光拡散フィルム“ケミカルマット”125PW(きもと社製、厚さ138μm)のPET基材層側に塗布し、100℃で20分加熱、乾燥して、平均膜厚48μmの(B)層を形成した。
 つぎに、これら二つの(A)層および(B)層を、(A)層の色変換層と(B)層の接着層とが直接積層されるように加温ラミネートすることで、「第一の基材層/色変換層/接着層/第二の基材層/光拡散層」という積層構成の色変換シートを作製した。
 この色変換シートを用いて青色LED素子からの光(青色光)を色変換させたところ、緑色光の発光領域のみを抜粋すると、ピーク波長527nm、ピーク波長における発光スペクトルの半値幅28nmの高色純度緑色発光が得られた。また、発光量子収率は0.95であった。また、室温下で青色LED素子からの光を連続照射したところ、輝度が5%低下する時間は、810時間であった。実施例2-1の発光材料および評価結果は、後述の表2に示す。
(実施例2-2~2-6および比較例2-1~2-4)
 本発明の実施例2-2~2-6および本発明に対する比較例2-1~2-4では、発光材料として後述の表2に記載した化合物(化合物G-4~G-8、G-104~G-107)を適宜用いたこと以外は、実施例2-1と同様にして、色変換シートを作製して評価した。実施例2-2~2-6、比較例2-1~2-4の発光材料および評価結果は、表2に示す。光耐久性は、長時間であればあるほど好ましく、具体的には800時間以上であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 以上のように、本発明に係る多環芳香族化合物、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置は、色再現性の向上と高い耐久性との両立に適している。
 1A、1B、1C、1D 色変換シート
 10 基材層
 11 色変換層
 12 バリアフィルム

Claims (22)

  1.  励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈し、HOMO準位が-5.7eV以下であり、遅延蛍光を放出する化合物である、
     ことを特徴とする多環芳香族化合物。
  2.  前記多環芳香族化合物のHOMO準位が-6.0eV以下である、
     ことを特徴とする請求項1に記載の多環芳香族化合物。
  3.  前記多環芳香族化合物のHOMO準位が-6.2eV以下である、
     ことを特徴とする請求項1に記載の多環芳香族化合物。
  4.  前記多環芳香族化合物のHOMO準位が-6.5eV以下である、
     ことを特徴とする請求項1に記載の多環芳香族化合物。
  5.  前記多環芳香族化合物の発光ピーク波長における発光スペクトルの半値幅が40nm以下である、
     ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  6.  前記多環芳香族化合物が、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物である、
     ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (環Za、環Zbおよび環Zcは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール環、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30ヘテロアリール環である。Z1およびZ2は、それぞれ独立に、酸素原子、NRa(置換基Raを有する窒素原子)または硫黄原子である。Z1がNRaである場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。Z2がNRaである場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。Eは、ホウ素原子、リン原子、SiRa(置換基Raを有するケイ素原子)またはP=Oである。E1およびE2は、それぞれ独立に、BRa(置換基Raを有するホウ素原子)、PRa(置換基Raを有するリン原子)、SiRa2(置換基Raを2個有するケイ素原子)、P(=O)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンオキシド)またはP(=S)Ra2(置換基Raを2個有するホスフィンスルフィド)、S(=O)またはS(=O)2である。E1がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zbと結合して環を形成してもよい。E2がBRa、PRa、SiRa2、P(=O)Ra2またはP(=S)Ra2である場合、置換基Raは環Zaもしくは環Zcと結合して環を形成してもよい。置換基Raは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、または置換もしくは無置換のアルキル基である。)
  7.  前記一般式(1)または前記一般式(2)で表される化合物は、少なくとも一つの電子求引基を有する、
     ことを特徴とする請求項6に記載の多環芳香族化合物。
  8.  前記一般式(1)または前記一般式(2)で表される化合物は、二つ以上の電子求引基を有する、
     ことを特徴とする請求項7に記載の多環芳香族化合物。
  9.  前記電子求引基は、シアノ基、アシル基、エステル基、アミド基、スルホニル基、スルホン酸エステル基またはスルホンアミド基である、
     ことを特徴とする請求項7または8に記載の多環芳香族化合物。
  10.  前記電子求引基はエステル基である、
     ことを特徴とする請求項7~9のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  11.  前記Z1および前記Z2は、酸素原子またはNRaである、
     ことを特徴とする請求項6~10のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  12.  前記Eはホウ素原子であり、
     前記E1および前記E2はBRaである、
     ことを特徴とする請求項6~11のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  13.  前記環Za、前記環Zbおよび前記環Zcはベンゼン環である、
     ことを特徴とする請求項6~12のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  14.  前記多環芳香族化合物が、励起光を用いることによってピーク波長が500nm以上580nm未満の領域に観測される発光を呈する、
     ことを特徴とする請求項1~13のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  15.  前記多環芳香族化合物が、励起光を用いることによってピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する、
     ことを特徴とする請求項1~13のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物。
  16.  入射光を、当該入射光とは異なる光に変換する色変換組成物であって、
     請求項1~15のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物と、
     バインダー樹脂と、
     を含むことを特徴とする色変換組成物。
  17.  入射光を、当該入射光とは異なる光に変換する色変換シートであって、
     請求項1~15のいずれか一つに記載の多環芳香族化合物と、
     バインダー樹脂と、
     を含むことを特徴とする色変換シート。
  18.  さらにバリアフィルムを有する、
     ことを特徴とする請求項17に記載の色変換シート。
  19.  光源と、
     請求項17または18に記載の色変換シートと、
     を備えることを特徴とする光源ユニット。
  20.  前記光源は、波長430nm以上500nm以下の範囲に極大発光を有する発光ダイオードである、
     ことを特徴とする請求項19に記載の光源ユニット。
  21.  請求項17または18に記載の色変換シートを備える、
     ことを特徴とするディスプレイ。
  22.  請求項17または18に記載の色変換シートを備える、
     ことを特徴とする照明装置。
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