2018 Fiscal Year Annual Research Report
非晶構造解析に基づく高効率塗布型ホストフリーＴＡＤＦ材料の設計と開発
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17J09631
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
和田 啓幹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | ホストフリー / TADF材料 / 有機EL発光材料 / OLED / ホスト依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は、平成29年度の課題であった「ホストフリー」化に取り組んだ。これまでに開発した材料の中において、アダマンタン置換に基づいた深青色TADF材料「MA-TA」は、非晶ニート膜中においても、PL量子収率が極めて高く、かつ明確な遅延蛍光を示すことがわかった。また、MA-TAは塗布法、真空蒸着法に依存せず高いPL量子効率を実現可能という特長を有していた。深青色発光材料に適した塗布成膜可能な電荷輸送材料が利用可能でなかったため、ホストフリー素子の作製には真空蒸着法を用いたが、実際に、MA-TAの非晶ニート膜を有機EL素子の発光層に用いることにより、高効率な有機EL素子を得ることに成功した。
さらに、ホストフリー化の取り組みに加えて、ホスト種依存に関する研究も合わせて進めた。MA-TAはこれまでの深青色TADF材料と異なり、様々な極性を有するホスト材料へドープした場合においても、常に高効率な発光を与えることが明らかとなった。この特長により、有機EL素子の構成に最適な電荷輸送性能を有するホスト材料の選択が可能となり、高輝度においても高効率を示す有機EL素子が実現できた。
以上、平成30年度は、ホストフリー化に関する研究に加え、発光特性がホスト種に大きく依存しないTADF材料の設計指針が得られた。ホスト材料の選択肢が比較的少ない深青色TADF発光材料において、様々なホスト材料を使用可能である利点は大きく、その開発は極めて意義深い。ホストフリーと並び、極めて有効なTADF分子の設計指針であり、今後のTADF材料開発のさらなる推進が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成30年度は、当初の計画通り、ホストフリー化の研究を推進した。その結果、平成29年度に開発した深青色TADF材料MA-TAを用いることにより、ニート膜においても高いPLならびにEL量子効率を実現することに成功した。さらに、このMA-TAでは、ホストの種類によらず常に高いPLおよびEL量子効率を示すことも実験的に確証された。従来の深青色TADF材料においては、高極性ホストを用いた場合にのみ高効率なTADFを発現可能な場合が多く、発光波長の長波長化や、ホールおよび電子の電荷輸送のバランスを問題点として抱えていた。その点、MA-TAは様々なホストにおいて高効率発光を示すため、ホストの極性を考慮することなく、電荷輸送に好ましい材料を選択できるといった、汎用性の高さが特長となる。このように、自身を取り巻く周辺分子を選ばないTADF材料の開発は、実用化の観点においても意義深い。また、ホストフリー化の研究のみならず、深青色発光材料に対するホストに依らない材料の開発指針を得ることができたことは、当初の予定以上の結果であった。また、ニート膜においては、TADF分子自身がホストとしてふるまうことに相当するため、周囲の環境に依存しない分子設計は、ホストフリーの分子設計にもフィードバックできる重要な知見である。以上、分子の設計指針確立に向け、研究を大きく推進することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究において、高効率な発光特性を示す塗布成膜可能な深青色TADF材料を開発し、高効率塗布型有機EL素子を実現した。さらに、高効率なホストフリー有機EL素子の開発にも成功した。以上のことから、当初目的としていた、「ホストフリー化可能な高効率塗布型深青色TADF材料の開発」は達成できたことが明確である。
一方、それら材料開発の際の着眼点として掲げた、「非晶凝集膜の構造解析、並びにそれに基づいた材料設計指針の確立」が明確な形としては得られていない。その原因の一部としては、解析対象となる材料のサンプル数が限られていたことが挙げられる。これまでの平成29,30年度の研究により、ホストフリー化可能なもの、そうでないものがさらにいくつか得られたため、それら新規化合物も含め、令和元年度は、非晶凝集膜の構造解析および、それに基づいた材料設計指針の確立に注力する予定である。
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