九大ら,高性能純青色有機EL素子を開発

九州大学と関西学院大学は,高い発光効率・色純度・素子耐久性を併せ持つ高性能な青色有機EL素子を開発した(ニュースリリース)。

有機EL素子は自発光型面発光デバイスであり,有機材料の軽量・フレキシブル性を生かすことで各種ディスプレーとして実用化され,広く普及しつつある。

しかし現在までに実用化されている有機EL用発光分子は,①青色有機EL素子の発光効率が比較的低いこと,②高効率青色素子の耐久性が低いこと,③イリジウムなどのレアメタルを含むため材料コストが高いことなどの問題がある。

このような現状において熱活性化遅延蛍光(TADF)を示す有機発光色素は,イリジウムなどのレアメタルを必要とせずともほぼ100%の効率で電気エネルギーを光エネルギーへ変換できることから,次世代有機EL用発光材料として大きな注目を集めており,世界中で研究・開発が進められている。

しかし,一般的なTADF分子の発光スペクトル幅はおよそ50nm以上と広く,高い色純度が要求されるディスプレー用途には発光スペクトルの狭線化が求められている。さらに,実用化に耐えうる素子耐久性の実現も必要不可欠だった。

そこで,高い発光効率・色純度・素子耐久性を併せ持つ高性能な青色有機EL素子を実現することを目指し,研究では,九州大学の研究グループが開発した新規スカイブルーTADF分子(HDT-1)と,関西学院大学が開発したDABNA誘導体(v-DABNA)を組み合わせた。

HDT-1分子上で生成したエネルギーをv-DABNA分子へと移動させる Hyperfluorescence機構を用いることで,スカイブルー発光から純青色発光へと効率的な色変換を実現するとともに,高い発光効率・色純度・素子耐久性を併せ持つ高性能な青色有機EL素子の開発に成功した。

試作した青色有機EL素子は,シングル素子で最大27%,タンデム素子で最大41%の高い外部EL量子効率を示すと同時に,非常に狭い半値全幅(<20nm)のELスペクトル(CIE色度[0.13,0.16])を示した。さらに,初期 輝度1,000cd/m2における5%輝度劣化時の時間が10時間以上(実用輝度100cd/m2では300時間以上)と,高効率青色有機EL素子としては飛躍的に高い駆動安定性を示すことを明らかにした。

研究グループは,今後,素子構造の最適化などによるさらなる素子耐久性の向上が期待でき,ディスプレーの超低消費電力化に寄与する青色有機EL素子を実現できるとしている。

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