近畿大ら,第3世代円偏光有機発光ダイオードを開発

近畿大学と大阪公立大学は,安価でエネルギー変換効率が高く,第3世代の発光材料と呼ばれるTADF分子という発光性の分子を用いて,第3世代円偏光有機発光ダイオードを開発した(ニュースリリース)。

特定の方向に振動する光を偏光といい,その中でも,らせん状に回転しているものを円偏光という。

円偏光を利用した発光デバイス(円偏光を発する有機発光ダイオード)は,3D表示用有機ELディスプレーなどに使用される新技術として注目されている。現在,光学活性な分子で構成された材料を用いて円偏光有機発光ダイオードを作製し,右回転または左回転の円偏光を発生させる方法が一般的となっている。

こうした発光ダイオードの材料として,第1世代である蛍光材料,第2世代であるリン光材料が知られており,携帯電話などのディスプレーを中心に実用化されている。

第1世代の蛍光材料は比較的安価に合成できるが,蛍光材料を用いた有機発光ダイオードは発光量子効率が低く,また,第2世代のリン光材料は発光量子効率が良いものの,希少価値が高いレアメタルを使用するため,デバイス製造コストが高くなるという課題がある。

近年は,第3世代として,貴金属元素を含まず炭素や水素などを含む安価な材料で構成され,エネルギー変換効率が極めて高い熱活性型遅延蛍光(TADF)材料が開発され,注目されている。

研究グループは,先行研究において,右回転と左回転の円偏光を発生させる分子が等量混在している状態(光学不活性)の分子を用いた場合でも,外部から磁力を加えることにより,円偏光を発生させる新しい手法を用い,第2世代の発光材料である光学不活性なリン光材料を用いた円偏光発光デバイスの開発に成功している。今回は,TADF分子を用い,円偏光を発生させる第3世代のデバイスの開発を目指し,研究に取り組んだ。

研究グループは,TADF分子を用いて有機発光ダイオードを作製し,このデバイスに対して外部から磁力を加えることによって,TADF分子の発光に由来する緑色の円偏光を発生させることに成功した。また,磁力の方向を変えることで円偏光の回転方向の制御が可能であることを明らかにした。

この研究成果により,第3世代(TADF分子)のみならず第4世代(TADF分子と蛍光分子)を用いた3D表示用有機ELディスプレー等の製造コスト削減や,高度な次世代セキュリティ認証技術の実用化などにつながることが期待されるとしている。

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