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スピン軌道相互作用を制御した高性能遅延蛍光材料の設計と有機EL素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K15651
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関九州大学

研究代表者

朴 仁燮  九州大学, 稲盛フロンティア研究センター, 学術研究員 (20830938)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード熱活性化遅延蛍光 / 発光ダイオード / 有機半導体 / 有機EL / 青色有機ELデバイス / スピン軌道相互作用
研究開始時の研究の概要

有機ELデバイスで最大の未解決課題は、高電流密度域においてEL量子効率の低下(ロールオフ)を抑制できる発光材料の実現である。申請者らの最近の研究によって、純粋な有機発光材料である熱活性化遅延蛍光(TADF)においてスピン軌道相互作用を増大させることでロールオフを劇的に低減できる可能性を見出している。本研究では、申請者らが確立してきたTADF分子設計指針に、スピン軌道相互作用を同時に制御できるように高度に発展させ、内部量子効率100%の極めて高いEL発光特性とロールオフの低減を両立できる革新的TADF発光材料の創製を目指す。実用水準の高性能有機ELデバイスの開発に繋げる。

研究成果の概要

高効率有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を実現するためにイリジウムや白金などの重原子を一切用いない純粋な有機分子系として、熱活性化遅延蛍光(TADF)が提案され注目を集めている。本研究では、高効率な青色発光材料の開発を目指して、電子ドナー・電子アクセプター型TADF分子の設計・合成、光学物性、デバイス評価に関する研究を行った。その結果、外部量子効率は最大で27.0%~31.9%の世界最高レベルの高い値を示す青色有機EL素子の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機EL素子は、高効率発光、低消費電力駆動、軽量化できる等の優れた特長を有していることから、各種ディスプレイとして実用化され広く普及しつつある。しかし、現在までに実用化されている青色発光材料は、有機EL 素子の発光効率が比較的低いことや、耐久性が低いことなどの問題がある。本研究では、熱活性化遅延蛍光メカニズムを用いした高効率な青色発光材料の開発に成功した。今回の結果は、高効率青色有機 EL素子を実現に寄与すると期待される。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] cis-Quinacridone-Based Delayed Fluorescence Emitters: Seemingly Old but Renewed Functional Luminogens2021

    • 著者名/発表者名
      Hyukgi Min, In Seob Park, and Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 14 ページ: 7643-7648

    • DOI

      10.1002/anie.202016914

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phenyl-Triggered Photophysical Switching between Normal Fluorescence and Delayed Fluorescence in Phthalonitrile-Based Luminophores2021

    • 著者名/発表者名
      In seob Park, Hyukgi Min, and Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Aggregate

      巻: 2 号: 1 ページ: 145-150

    • DOI

      10.1002/agt2.14

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Full-Color, Narrowband, and High-Efficiency Electroluminescence from Boron and Carbazole Embedded Polycyclic Heteroaromatics2020

    • 著者名/発表者名
      Minlang Yang, In Seob Park, and Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 号: 46 ページ: 19468-19472

    • DOI

      10.1021/jacs.0c10081

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanochromic Delayed Fluorescence Switching in Propeller‐Shaped Carbazole?Isophthalonitrile Luminogens with Stimuli‐Responsive Intramolecular Charge‐Transfer Excited States2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Minlang、Park In Seob、Miyashita Yasuhiro、Tanaka Katsunori、Yasuda Takuma
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 33 ページ: 13955-13961

    • DOI

      10.1002/anie.202005584

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] White-Light Emission from a Pyrimidine-Carbazole Conjugate with Tunable Phosphorescence-Fluorescence Dual Emission and Multicolor Emission Switching2020

    • 著者名/発表者名
      Ishi-i Tsutomu、Tanaka Honoka、Park In Seob、Yasuda Takuma、Kato Shin-ichiro、Ito Mitsunori、Hiyoshi Hidetaka、Matsumoto Taisuke
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 号: 29 ページ: 4051-4054

    • DOI

      10.1039/d0cc00251h

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dipolar and Quadrupolar Luminophores Based on 1,8-Dimethylcarbazole-Triazine Conjugates for High-Efficiency Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence OLEDs2020

    • 著者名/発表者名
      Hyukgi Min, In Seob Park, Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 4 号: 1 ページ: 82-88

    • DOI

      10.1002/cptc.201900186

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An Isonicotinonitrile-Based Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitter2020

    • 著者名/発表者名
      In Seob Park, Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 2 ページ: 210-213

    • DOI

      10.1246/cl.190808

    • NAID

      130007795178

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pentacyclic Ladder-Heteraborin Emitters Exhibiting High-Efficiency Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence with an Ultrashort Emission Lifetime2019

    • 著者名/発表者名
      Agou Tomohiro, Matsuo Kyohei, Kawano Rei, Park In Seob, Hosoya Takaaki, Fukumoto Hiroki, Kubota Toshio, Mizuhata Yoshiyuki, Tokitoh Norihiro, Yasuda Takuma
    • 雑誌名

      ACS Materials Letters

      巻: 2 号: 1 ページ: 28-34

    • DOI

      10.1021/acsmaterialslett.9b00433

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A Novel Design Strategy for High-Performance Delayed Fluorescence Emitters Using Dibenzoheteraborins for Organic Light-Emitting Diodes2019

    • 著者名/発表者名
      In Seob Park, Takuma Yasuda
    • 学会等名
      The 24th Joint Seminar of the Kyushu Branch of the CSJ and the Busan Branch of KCS
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of High-Efficiency Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters for Organic Light-Emitting Diodes2019

    • 著者名/発表者名
      In Seob Park, Takuma Yasuda
    • 学会等名
      SPIE. OPTICS + PHOTONICS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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