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(In Japanese)光アップコンバージョン発光体

Patent code P170013767
File No. (S2013-0703-N0)
Posted date Mar 15, 2017
Application number P2015-504251
Patent number P6455884
Date of filing Feb 25, 2014
Date of registration Dec 28, 2018
International application number JP2014054546
International publication number WO2014136619
Date of international filing Feb 25, 2014
Date of international publication Sep 12, 2014
Priority data
  • P2013-043145 (Mar 5, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)鎌田 賢司
  • (In Japanese)小林 健二
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title (In Japanese)光アップコンバージョン発光体
Abstract (In Japanese)
【課題】
 高い光アップコンバージョン収率を有する新規な有機系光アップコンバージョン発光体を提供する。
【解決手段】
 下記一般式(1)で表される化合物からなる、光アップコンバージョン発光体。
【化1】
 
(式省略)
【選択図】
 なし
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、長波長光を短波長光に変換する光アップコンバージョン発光体が知られている。光アップコンバージョン発光体としては、希土類元素などを用いた無機系光アップコンバージョン発光体が知られている。無機系光アップコンバージョン発光体は、赤外レーザー光を可視光に変換するIRカードなどに応用され、既に実用化されている。

一方、有機化合物を用いた有機系光アップコンバージョン発光体では、有機化合物が有する強くて幅広い吸収スペクトルを用いることにより、無機系光アップコンバージョン発光体よりも、幅広い波長かつ低い入射パワーでの光アップコンバージョンが可能となることが知られている。有機系光アップコンバージョン発光体の用途としては、例えば、有機太陽電池などが挙げられる。有機太陽電池において、太陽光から自由電荷担体を発生させるのは紫外光及び青色光である。そこで、有機太陽電池に有機系光アップコンバージョン発光体を用いることにより、緑色、赤色などの長波長光を青色光などの短波長光に変換し、有機太陽電池の光電変換効率を高めることなどが期待されている。このように、近年、有機系光アップコンバージョン発光体が注目を集めてきている(例えば、特許文献1、非特許文献1及び2を参照)。

有機系光アップコンバージョン発光体は、一般に、光増感剤と共に用いられ、有機系光アップコンバージョン材料として使用される。現在知られている有機系光アップコンバージョン材料における光アップコンバージョンの機構としては、例えば次のような機構が挙げられる。まず、基底状態にある光増感剤分子(1A)が、光エネルギーを吸収して励起一重項状態(1A*)へと遷移する(1A+hν→1A*)。次に、速やかに励起三重項状態(3A*)へと系間交差を起こし(1A*3A*)、光増感剤分子の励起三重項状態から発光体分子にエネルギーが受け渡される。これにより、光増感剤分子はエネルギーを失ってその基底状態に戻る。一方、基底状態にあった発光体分子(1E)が、励起三重項(3E*)へと変化する(三重項-三重項エネルギー移動:3A*1E→1A+3E*)。励起三重項状態へ変化した発光体分子の濃度が高まると、励起三重項状態へ変化した発光体分子同士の相互作用が効率よく起きるようになり、励起三重項状態へ変化した一方の発光体分子から他方の発光体分子にエネルギーが移動する。このとき、励起三重項状態へ変化した一方の発光体分子は基底状態に戻り、他方は励起一重項状態へと変化する(三重項-三重項消滅過程:3E*3E*1E+1E*)。そして、この励起一重項状態へ変化した発光体分子から、蛍光として、アップコンバージョンされた発光(1E*1E+hνf)が生じる。このような機構は、「三重項-三重項アップコンバージョン」、「光化学アップコンバージョン」などと呼ばれている。

以上のような機構を考慮すると、有機系光アップコンバージョン材料では、発光体の励起三重項状態のエネルギーが励起一重項状態のエネルギーの半分程度である必要性がある。このため、発光体としては、芳香環骨格をもつ分子などが用いられている。また、光増感剤としては、高効率に励起三重項状態を生成する有機金属錯体などが用いられている。

例えば、青色発光領域の光アップコンバージョン発光体として、アントラセン、9,10-ジフェニルアントラセンなどが知られている。しかしながら、これらの発光体を用いた光アップコンバージョン収率(長波長光から短波長光への変換収率)は、3~5%程度と低く、より高い光アップコンバージョン収率を有する新規な有機系光アップコンバージョン材料の開発が求められている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、長波長光を短波長光に変換する光アップコンバージョン発光体、及びこれを含む光アップコンバージョン材料に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
光アップコンバージョン発光体と、光増感剤とを含む、光アップコンバージョン材料であって、
前記光アップコンバージョン発光体は、下記一般式(1)で表される化合物からなる、光アップコンバージョン材料
【化1】
 
(省略)
[一般式(1)中、基Aが、下記一般式(A1-1)、(A1-2)、(A2-1)、(A3-1)、(A4-1)、(A5-1)、(A5-2)、(A6-1)、(A9-1)、(A9-2)、(A9-3)、(A9-4)、(A14-1)、(A14-2)、(A14-3)、及び(A14-4)で表される多環芳香族化合物残基のいずれかであり、
【化4】
 
(省略)
[一般式(A1-1)、(A1-2)、(A2-1)、(A3-1)、(A4-1)、(A5-1)、(A5-2)、(A6-1)、(A9-1)、(A9-2)、(A9-3)、(A9-4)、(A14-1)、(A14-2)、(A14-3)、及び(A14-4)中、Rn1は、0個以上の置換基であって、それぞれ芳香環に結合した水素原子と置換しており、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、水酸基、またはアミノ基を示す。]
基B1及び基B2は、それぞれ独立して、下記一般式(2a)で表される3価の基を示す。
【化2】
 
(省略)
[一般式(2a)中、基Zが基Aと結合しており、残りの2つの結合手がそれぞれ基X1及び基X2と結合しており、基Zは、単結合を示す。Rn2は、0~3個の置換基であって、ベンゼン環上の水素原子と置換しており、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、水酸基、またはアミノ基を示す。]
基X1及び基X2は、それぞれ独立して、エーテル結合を有する炭素数5~10の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を示す。]

【請求項2】
 
溶媒、樹脂、またはガラスをさらに含む、請求項1に記載の光アップコンバージョン材料。

【請求項3】
 
請求項1または2に記載の光アップコンバージョン材料に光を照射することにより、前記照射した光よりも短波長の光を発光させる、光波長の変換方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015504251thum.jpg
State of application right Registered
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