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有機エレクトロルミネッセンス(EL)材料 / Organic Light-Emitting Diode (OLED) Materials

 有機EL素子は環境負荷が小さく,軽量かつフレキシブルな有機材料を用いているため,次世代のディスプレイや照明用光源として注目されています。1987年にTangらは,有機超薄膜の2層構造を採用した有機EL 素子を報告し1),応用可能な素子として注目されるようになりました。その後,安達らにより,発光層を電子輸送層とホール輸送層で挟んだ3層構造の素子や発光層とホール輸送層を兼ねた2層構造の素子が報告されました2,3)。さらに,キャリア注入特性を改善するために,電子注入層やホール注入層を加えた5層構造以上の有機EL素子も開発されてきています。発光層にドーパントを加えることで,RGBの発光色を制御可能で,これらのドーパントを組合せることで,白色の素子を作成することができます4,5)。白色の有機EL素子(WOLED)の応用例として,有機EL照明パネルがあります6)
 透明性,均質性,等方的性質,優れた成形加工性などの特徴を有するアモルファス物質は,有機EL素子向けの材料の有力な候補となります。また,有機EL素子の実用化の観点からは,耐熱性・耐久性に優れる素子の開発が求められます。トリフェニルアミン系(TPD)のホール輸送材料は,耐熱性の高いアモルファス物質が多く知られており7,8),有機EL素子には最も汎用的に用いられています。その他,電子輸送材料であるオキサジアゾール誘導体(PBD)9),発光材料(ホスト材料)であるAlq31),青色発光材料であるジスチリル誘導体10)がアモルファス有機EL材料の基本骨格となっています。
 従来から良く知られている蛍光材料は,優れた高電流密度特性などいくつかの利点を有するものの,75%の三重項励起子は熱失活してしまい,25%の一重項励起子しかEL発光には利用できません。一方,三重項励起状態から発光するりん光材料を用いることで,一重項から三重項への項間交差により,100%のEL量子効率を得ることは可能です。これまでにIr(ppy)3を基本構造とする様々なりん光材料が報告されています11)。貴金属などの重原子を用いない,熱活性型遅延蛍光(TADF)を示す発光材料が近年注目されています。安達らによると,一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい材料を用いることで,三重項から一重項励起状態への逆エネルギー移動を高効率で可能にし,原理的には蛍光過程であっても25%以上の励起子生成効率を実現することができます12,13)

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