研究課題
基盤研究(C)
有機EL素子の発光特性を、波動光学に基づくフレネル理論の展開により解析し、発光体を含む波長オーダーの薄膜発光素子の光学設計法とその応用を目指した。具体的には、(1)蛍光青色有機ELの高効率化、(2)光学シミュレータの開発、(3)横伝搬型色変換方式による白色有機ELの開発に取り組んだ。得られた知見および主な成果は以下のようである。[成果1]高色純度青色有機ELの高効率化と横型色変換方式により白色ELの開発蛍光青色ELの高効率化を目的とし、α-NPDを発光層、PVKをホール輸送層とした低分子/高分子複合型構造を提案し、電気的光学的な構造設計による特性改善を進めた。積層方式と光学定数の最適化により、発光効率は従来値の2〜3倍に向上し、パワー効率3.7-lm/W、外部量子効率6.0%、色度座標(0.15,0.08)の高色純度で高効率な青色発光が得られた。これらの値は蛍光青色ELとしては世界最高値であり、蛍光有機材料の理論限界に相当する。更に、同青色ELを独自の横伝搬型色変換方式に組み入れた白色ELを試作し、外部量子効率8.9%の高効率が得られた。[成果2]フレネル理論の展開による有機ELシミュレータの開発と応用フレネル理論と時間分解有限差分法による独自の有機EL光学シミュレータを開発し、ゲスト-ホスト型、マルチレーヤ型、タンデム型、およびブレンド型の有機EL構造に適用した。発光特性の光学的効果を解析し、陰極材料と発光層間の光干渉効果が白色発光に及ぼす影響を定量化した。同シミュレータは白色の色調設計、効率設計に極めて有効で独創的な開発成果であり、産学連携を目的として、既に有機EL関連企業5社に配布した。これらの研究で得られた成果は、来年度の科研費テーマとして新規に採択された"高効率有機EL照明の開発"に繋げる予定である。
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