高性能な青色有機EL素子の開発に成功――高い発光効率と色純度、素子耐久性を実現 九州大と関西学院大

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九州大学は2021年1月5日、同大学最先端有機光エレクトロニクス研究センターと関西学院大学の研究グループが、高い発光効率と色純度、素子耐久性を併せ持つ青色有機EL素子の開発に成功したと発表した。

現在実用化されている有機EL素子は、青色有機EL(OLED)素子の発光効率や高効率青色素子の耐久性が低いこと、イリジウムなどのレアメタルを含むために材料コストが高いことなどが欠点となっていた。九州大学は2012年に、これらの課題を開発する発光分子としてTADF(熱活性化遅延蛍光)分子を発表したが、スペクトル幅が広くディスプレイ用途に適さないこと、青色有機EL素子の耐久性が低いことが依然課題になっていた。

同研究グループは今回、高効率かつ高速な逆項間交差速度を示す新規TADF分子と発光線幅が狭い純青色発光分子を組み合わせ、TADF分子のエネルギーを純青色発光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に色を変換し、高い発光効率と色純度、素子耐久性を併せ持つ青色有機EL素子の開発に成功した。

冒頭の画像は、今回の研究で用いられた青色発光分子(ν-DABNA)とスカイブルーTADF分子(HDT-1)の構造と、青色有機EL素子の発光スペクトルを示している。

試作された青色有機EL素子は、シングル素子で最大27%、タンデム素子で最大41%の外部EL量子効率を示した(下図a)。また、20nm未満と非常に狭い半値全幅のELスペクトル(CIE色度[0.13,0.16])も示している(下図b)。

さらに、初期輝度1000cd/m2において、輝度が5%劣化するまでの時間が10時間以上、実用輝度の100cd/m2までが300時間以上と、高い駆動安定性を示すことも判明した(下図c)。

同研究グループは今後、TADF分子/青色蛍光分子/EL素子構造の各側面から研究開発を進め、さらなる素子耐久性の向上およびディスプレイの低消費電力化に寄与する次世代青色有機EL素子の早期実用化を目指す。

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