科学大ら，乾電池1本で光る白色有機ELを開発

東京科学大学と大阪大学は，乾電池（1.5V）1本をつなぐだけで光る，世界最小電圧で発光する白色有機ELの開発に成功した（ニュースリリース）。

これまで白色有機ELの発光開始電圧は，最小でも2.5V程度だった。これは白色光を作り出すために青・赤・緑などの光を混合する中で，最も高エネルギーの青色を光らせるために高い電圧が必要なため。

研究グループは，これまでに2種類の有機分子の界面におけるアップコンバージョン過程を利用し，青色有機ELの低電圧化に成功してきた。まず，注入された電子と正孔（ホール）が電子ドナー/アクセプター分子の界面で再結合することによって電荷移動（CT）状態という励起状態を形成する。

続いて，CT状態から電子移動が起こり，ドナー層中で三重項励起状態（T1）が生成される。その後，2つのT1から，三重項―三重項消滅（TTA）により高エネルギーの一重項励起状態（S1）が生成し，青色発光が得られる。

このメカニズムで1.5V以下で青色発光を得た。TTAで作り出した青色の励起状態のエネルギーは，低エネルギーの緑・黄・赤などの発光色素に移動可能なため，より低電圧で白色発光するUC-OLEDが期待されてきた。

今回，低電圧で発光可能な青色UC-OLEDに水色とその補色である黄色の発光色素を加えた。TTAを起こす発光材料には典型的な青色発光体のアントラセン誘導体，電子輸送材料にはナフタレンジイミド誘導体を用いた。さらにアントラセン誘導体がホスト材料として機能する発光層に，黄色の蛍光体であるルブレンを少量ドープした。

まずアントラセン発光層にルブレンのみを加えた場合には，黄色の発光が支配的となった。これは，アントラセンの青色発光が生じる速さよりも，アントラセンからルブレンへエネルギーが移動する速度が十分に速いため。

そこで，アントラセン発光層に水色発光のTbPeも加えた。このダブルドープのUC-OLEDでは，水色と黄色の発光の割合を，ドープ濃度の調整によりアントラセンホストからTbPeとルブレンへのエネルギー移動速度で制御できる。

そのため，TbPeの水色（470nm付近）とルブレンの黄色（560nm付近）の発光の混色により，UC-OLEDで白色発光を実現できた。またこれら2種類の蛍光体はUC-OLEDの電荷輸送特性を損ねることがなく，1.5V付近の電圧から発光が認められ，世界最小電圧で光る白色有機ELの開発に成功した。

研究グループは，UC-OLEDに用いられる材料系を包括的に探索していくことで発光効率向上を実現し，大幅な消費電力の低減を目指すとしている。