本發(fā)明涉及光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法、光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置、和光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜。

背景技術(shù)：

1、作為將低能量的光轉(zhuǎn)換為高能量的光的技術(shù)，光上轉(zhuǎn)換備受關(guān)注。例如，在非專利文獻(xiàn)1中，在最低激發(fā)單重態(tài)向最低激發(fā)三重態(tài)的系間竄越速度常數(shù)大的敏化劑(例如ptoep)與發(fā)光分子(例如二苯基蒽(dpa))的組合中，提出了如下機(jī)理，即利用通過(guò)來(lái)自敏化劑的能量轉(zhuǎn)移而激發(fā)至最低激發(fā)三重態(tài)的發(fā)光分子(dpa)彼此的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅(triplet-triplet?annihilation；tta)從而生成最低激發(fā)單重態(tài)而發(fā)光。

2、涉及光上轉(zhuǎn)換的技術(shù)除了非專利文獻(xiàn)1以外，例如還在專利文獻(xiàn)1～2以及非專利文獻(xiàn)2～7有所記載。

3、另外，非專利文獻(xiàn)6～7公開(kāi)了光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造。具體而言，在溶劑中溶解敏化劑和發(fā)光分子后，蒸發(fā)溶劑從而將敏化劑和發(fā)光分子混合。然后，將該混合物滴加至基板上，在非活性氣氛下進(jìn)行加熱使之溶解后，進(jìn)行驟冷，由此生成光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜。

4、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

5、專利文獻(xiàn)

6、專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2020-111751號(hào)公報(bào)

7、專利文獻(xiàn)2：美國(guó)專利第10950803號(hào)說(shuō)明書(shū)

8、非專利文獻(xiàn)

9、非專利文獻(xiàn)1：journal?of?applied?physics，101，023101(2007)

10、非專利文獻(xiàn)2：j.phys.chem.lett.，2013，4，4113-4118

11、非專利文獻(xiàn)3：j.phys.chem.c，2014，118，14256-14265

12、非專利文獻(xiàn)4：mater.horiz.，2017，4，83-87

13、非專利文獻(xiàn)5：j.mater.chem.c，2018，6，5609-5615

14、非專利文獻(xiàn)6：j.mater.chem.c，2014，2，2837-2841

15、非專利文獻(xiàn)7：acs?appl.?mater.?interfaces?2016，8，15732-15740

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、在上述非專利文獻(xiàn)6～7中，將敏化劑和發(fā)光分子溶于有機(jī)溶劑后，使有機(jī)溶劑揮發(fā)，從而得到了敏化劑和發(fā)光分子的混合物。然而，通過(guò)使用有機(jī)溶劑，擔(dān)憂對(duì)環(huán)境的影響，期望更考慮環(huán)保的方法。

3、另外，在對(duì)混合物整體進(jìn)行加熱并進(jìn)行驟冷的上述非專利文獻(xiàn)6～7的方法中，作為非晶玻璃，制作了由熔融物固化而成的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜，但存在上轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。因此，期望高品質(zhì)的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜、及其制造方法。

4、另外，為了高效且有效地利用太陽(yáng)光，也研究了光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的應(yīng)用。太陽(yáng)光中所含的紫外光(uv光)由高能量光子構(gòu)成，用于各種用途。例如，紫外光被用于綠氫和烴的光催化劑生成、光聚合和消毒等。然而，在地上的太陽(yáng)光中所含的光子之中，構(gòu)成紫外線的僅為約4%，因此，妨礙了高效且有效地利用太陽(yáng)光。因此，期望一種能夠以與地球上的太陽(yáng)光的強(qiáng)度同等或者更低的激發(fā)閾值強(qiáng)度將可見(jiàn)光有效地轉(zhuǎn)換為紫外光的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜。

5、本發(fā)明的目的在于提供對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)小且能夠制造高品質(zhì)的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法、光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置和光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜。

6、本發(fā)明的另一目的在于提供一種光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜，能夠在大氣中穩(wěn)定地將可見(jiàn)光區(qū)域的光上轉(zhuǎn)換為紫外光區(qū)域的光，并且以比照射至地球表面的太陽(yáng)光的強(qiáng)度更低的激發(fā)光強(qiáng)度(例如太陽(yáng)光強(qiáng)度的0.3倍左右的強(qiáng)度)表現(xiàn)出高的上轉(zhuǎn)換量子效率。

7、用于解決問(wèn)題的手段

8、本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法實(shí)施如下步驟：前體保持步驟，在具有規(guī)定高度的保持空間的前體保持部的上述保持空間中保持包含三重態(tài)敏化劑和有機(jī)發(fā)光材料的粉體前體；按壓步驟，沿上述保持空間的高度方向?qū)ι鲜龇垠w前體進(jìn)行按壓；以及，溫度調(diào)節(jié)步驟，將與上述高度方向正交的一個(gè)方向作為軸向，將上述粉體前體的上述軸向上的一端側(cè)的端部作為第一端部，將上述粉體前體的上述軸向上的另一端側(cè)的端部作為第二端部，將上述粉體前體的上述第一端部的溫度即第一溫度和上述粉體前體的上述第二端部的溫度即第二溫度加熱至上述有機(jī)發(fā)光材料的熔點(diǎn)以上后，一邊維持上述第一溫度與上述第二溫度的溫度差，一邊使上述第一溫度和上述第二溫度逐漸下降至低于上述有機(jī)發(fā)光材料的凝固點(diǎn)。

9、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法中，優(yōu)選的是，相對(duì)于上述溫度差，預(yù)先設(shè)定使上述粉體前體的溫度逐漸下降的降溫速度，上述溫度差越大，則越加快上述降溫速度。

10、本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法實(shí)施如下步驟：前體保持步驟，在具有規(guī)定高度的保持空間的前體保持部的上述保持空間中保持包含三重態(tài)敏化劑和有機(jī)發(fā)光材料的粉體前體；按壓步驟，沿上述保持空間的高度方向?qū)ι鲜龇垠w前體進(jìn)行按壓；以及，溫度調(diào)節(jié)步驟，將與上述高度方向正交的一個(gè)方向作為軸向，使沿上述軸向具有從上述有機(jī)發(fā)光材料的熔點(diǎn)以上的高溫度帶起至低于上述有機(jī)發(fā)光材料的凝固點(diǎn)的低溫度帶為止的溫度梯度的加熱構(gòu)件在上述軸向上相對(duì)于上述前體保持部進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。

11、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法中，優(yōu)選的是，上述按壓步驟將上述前體保持部的設(shè)置環(huán)境設(shè)為減壓狀態(tài)并對(duì)上述粉體前體進(jìn)行按壓。

12、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法中，優(yōu)選的是，上述有機(jī)發(fā)光材料的結(jié)晶具有單軸取向性。

13、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法中，優(yōu)選的是，上述有機(jī)發(fā)光材料包含噁唑衍生物，上述三重態(tài)敏化劑包含香豆素衍生物。

14、本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置具備：前體保持部，其具有規(guī)定高度的保持空間，將包含三重態(tài)敏化劑和有機(jī)發(fā)光材料的粉體前體保持于上述保持空間中；一對(duì)夾持部，其在高度方向上對(duì)上述前體保持部進(jìn)行夾持；按壓部，其對(duì)一對(duì)上述夾持部中的至少一者沿相互接近的方向進(jìn)行按壓；以及，第一加熱機(jī)構(gòu)，將與上述高度方向正交的一個(gè)方向作為軸向，將上述粉體前體的上述軸向上的一端側(cè)的端部作為第一端部，將上述粉體前體的上述軸向上的另一端側(cè)的端部作為第二端部，將上述第一端部的溫度作為第一溫度，將上述第二端部作為第二溫度，所述第一加熱機(jī)構(gòu)將上述粉體前體的上述第一溫度和上述第二溫度加熱至不同的溫度從而沿著上述軸向產(chǎn)生溫度梯度，上述第一加熱機(jī)構(gòu)將上述第一溫度和上述第二溫度加熱至上述有機(jī)發(fā)光材料的熔點(diǎn)以上后，一邊維持上述第一溫度與上述第二溫度的溫度差，一邊使上述第一溫度和上述第二溫度逐漸下降至低于上述有機(jī)發(fā)光材料的凝固點(diǎn)。

15、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，上述第一加熱機(jī)構(gòu)具備：第一加熱部，其設(shè)置于上述夾持部的上述軸向的一端側(cè)；第二加熱部，其設(shè)置于上述夾持部的上述軸向的另一端側(cè)，能夠與上述第一加熱部獨(dú)立地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及，冷卻部，其設(shè)置于上述夾持部的上述軸向的另一端側(cè)，對(duì)上述第二端部進(jìn)行冷卻。

16、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，上述第一加熱部是分別埋設(shè)于一對(duì)上述夾持部的上述軸向的一端側(cè)的第一棒式加熱器，上述第二加熱部是分別埋設(shè)于一對(duì)上述夾持部的上述軸向的另一端側(cè)的第二棒式加熱器。

17、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，上述前體保持部是隔著間隔件在上述高度方向上分離的一對(duì)基板，由一對(duì)上述基板的間隙構(gòu)成上述保持空間，在一對(duì)上述夾持部之間設(shè)置有上述前體保持部和吸收上述高度方向的應(yīng)力的緩沖構(gòu)件。

18、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，還具備將上述前體保持部、一對(duì)上述夾持部、上述按壓部和上述第一加熱機(jī)構(gòu)的周圍環(huán)境維持在減壓狀態(tài)的減壓機(jī)構(gòu)。

19、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，還具備與一對(duì)上述夾持部的夾持上述前體保持部的一側(cè)的相反側(cè)相接地設(shè)置的絕熱材料。

20、本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置具備：前體保持部，其具有規(guī)定高度的保持空間，將包含三重態(tài)敏化劑和有機(jī)發(fā)光材料的粉體前體保持于上述保持空間中；一對(duì)引導(dǎo)部，其是在高度方向上對(duì)上述前體保持部進(jìn)行按壓并將其夾持的構(gòu)件，將與上述高度方向正交的一個(gè)方向作為軸向，以能夠沿上述軸向進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)的方式引導(dǎo)上述前體保持部；第二加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)上述引導(dǎo)部進(jìn)行加熱使得沿上述軸向產(chǎn)生從上述有機(jī)發(fā)光材料的熔點(diǎn)以上的高溫區(qū)域起至低于上述有機(jī)發(fā)光材料的凝固點(diǎn)的低溫區(qū)域?yàn)橹沟臏囟忍荻龋灰约?，移?dòng)機(jī)構(gòu)，其使上述前體保持部在上述軸向上相對(duì)于上述引導(dǎo)部進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。

21、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，上述前體保持部是隔著間隔件在上述高度方向上分離的一對(duì)基板，由一對(duì)上述基板的間隙構(gòu)成上述保持空間，一對(duì)上述引導(dǎo)部是在上述高度方向上對(duì)上述前體保持部進(jìn)行夾持的一對(duì)引導(dǎo)板，上述第二加熱機(jī)構(gòu)對(duì)上述引導(dǎo)板進(jìn)行加熱使得在一對(duì)上述引導(dǎo)板中產(chǎn)生彼此相對(duì)的位置的溫度相同的上述溫度梯度，上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)將上述前體保持部沿上述軸向壓入一對(duì)上述引導(dǎo)板之間從而使上述前體保持部相對(duì)于上述引導(dǎo)部進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。

22、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，上述前體保持部具備隔著間隔件在上述高度方向上分離的一對(duì)基板和夾持一對(duì)上述基板且上述軸向的長(zhǎng)度比上述基板更長(zhǎng)的一對(duì)支承板，由一對(duì)上述基板的間隙構(gòu)成上述保持空間，一對(duì)上述引導(dǎo)部通過(guò)在上述軸向上配置多個(gè)輥對(duì)而構(gòu)成，所述輥對(duì)中的輥在上述高度方向上成對(duì)，以與上述高度方向和上述軸向正交的旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，利用在上述高度方向上成對(duì)的一對(duì)上述輥夾持上述前體保持部，上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)使上述輥旋轉(zhuǎn)從而使上述前體保持部在上述軸向上相對(duì)于一對(duì)上述引導(dǎo)部進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，上述第二加熱機(jī)構(gòu)分別對(duì)沿上述軸向排列的各上述輥對(duì)的溫度進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，使得從高溫區(qū)域的溫度的輥對(duì)至低溫區(qū)域的溫度的輥對(duì)沿上述軸向依次排列。

23、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置中，優(yōu)選的是，上述第二加熱機(jī)構(gòu)對(duì)上述引導(dǎo)部進(jìn)行加熱使得沿上述軸向產(chǎn)生依次為上述低溫區(qū)域、上述高溫區(qū)域和上述低溫區(qū)域的溫度梯度。

24、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜，其包含三重態(tài)敏化劑和有機(jī)發(fā)光材料，上述有機(jī)發(fā)光材料具有紫外發(fā)光性，光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜是具有結(jié)晶性的膜。

25、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述三重態(tài)敏化劑吸收激發(fā)光而生成激發(fā)三重態(tài)激子，上述有機(jī)發(fā)光材料發(fā)出與上述三重態(tài)敏化劑的吸收光譜中的最長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的極大峰值波長(zhǎng)相比處于短波長(zhǎng)區(qū)域且在400nm以下的波長(zhǎng)區(qū)域中具有最大峰的光。

26、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述有機(jī)發(fā)光材料的結(jié)晶具有單軸取向性。

27、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述有機(jī)發(fā)光材料包含噁唑衍生物。

28、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，上述有機(jī)發(fā)光材料的熒光量子產(chǎn)率優(yōu)選為40%以上。

29、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述三重態(tài)敏化劑在分子中不含有金屬原子。

30、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述三重態(tài)敏化劑在分子中僅含有氫原子、碳原子、氧原子和氮原子。

31、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述三重態(tài)敏化劑包含香豆素衍生物。

32、在本發(fā)明的一個(gè)方案涉及的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜中，優(yōu)選的是，上述三重態(tài)敏化劑與上述有機(jī)發(fā)光材料的摩爾比為1：1000～1：100000。

33、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，可以提供對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)小且能夠制造高品質(zhì)的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜的制造方法、光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜制造裝置和光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜。

34、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，可以提供一種光上轉(zhuǎn)換有機(jī)膜，其能夠在大氣中穩(wěn)定地將可見(jiàn)光區(qū)域的光上轉(zhuǎn)換為紫外光區(qū)域的光，并且以比照射至地球表面的太陽(yáng)光的強(qiáng)度更低的激發(fā)光強(qiáng)度(例如太陽(yáng)光強(qiáng)度的0.3倍左右的強(qiáng)度)表現(xiàn)出高的上轉(zhuǎn)換量子效率。