2021 Fiscal Year Annual Research Report
Multifunctional smart hole-transporters realizing extremely low-power-consumption and long life OLEDs
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20H02807
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
笹部 久宏 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (10570731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 大輔 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (00518821)
片桐 洋史 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (40447206)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機EL / ホール輸送材料 / アリールアミン誘導体 / 熱活性化遅延蛍光材料 / 結合解離エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機 EL の高効率化には、リン光材料あるいは熱活性化遅延蛍光材料 (TADF) の利用が不可欠であり、これら三重項励起子を活用する有機 EL の高効率・長寿命化に資する多機能性ホール輸送材料の開発が求められている。申請者らは、これまでにヘキサフェニルベンゼン誘導体ホール輸送材料を開発し、 4CzIPN を用いた緑色 TADF 素子の長寿命化に成功している。末端置換基にジベンゾフランを導入することで、1000 cd/m2 時に 2 万時間以上の寿命を実現した。本年度は、この知見を基に、末端に 4 つのジベンゾフランを有し、中心にオリゴフェニル骨格（フェニル、ビフェニル、ターフェニル）を有する３種類のホール輸送材料を合成し、その有機 EL 特性を評価した。熱特性評価の結果、ガラス転移点はいずれも 130 度以上の高い値を示した。また、光学特性評価の結果、－5.6 ~ －5.7 eV の深い Ip を示した。開発した３つの材料の三重項準位は 2.7 eV 以上であることから、青色から緑色の TADF またはリン光有機 EL 素子に利用可能である。TOF法により移動度を測定したところ、ホール移動度は電界強度 3.6×10^5 V/cm 時において10^-4 ~ 10^-7 cm2/V・s であり、中心骨格により大きな差が出た。発光材料に 4CzIPN を用いた緑色 TADF 素子では、1000cd/m2 時の輝度半減寿命 LT50 は 2万時間超であった。また、発光材料に Ir(ppy)3 を用いた緑色リン光素子では、初期輝度 1000 cd m-2 の LT50 は3万時間超であった。素子の高効率化・長寿命化には、発光材料に合わせた適切な電子物性を有するホール輸送材料の選択が重要であり、4CzIPN を用いた場合には深い Ip を、Ir(ppy)3 を用いた場合には浅い Ip を有するホール輸送材料の利用が効果的であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
得られた素子寿命は世界最高水準であり、嵩高い化学構造を持ち、三重項エネルギーと BDE を高めた本ホール輸送材料の設計指針が、TADF型有機ELのみならず、リン光有機ELの長寿命化に 極めて有効であることを示している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、ホール輸送層/発光層界面の問題を解決することにより、高効率・長寿命有機ELの開発を行う。具体的には末端置換基の置換位置を変えた誘導体群の比較検証を行うことにより、より精密な分子設計指針を獲得し、熱活性化遅延蛍光型有機EL素子のさらなる高効率・長寿命化を実現していく。
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