半値幅の狭い青色蛍光材料を用いた高効率有機ＥＬ素子

使用窄半宽度蓝色荧光材料的高效有机EL器件

基本信息

批准号：
19J12776
负责人：
中尾晃平
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

熱活性化遅延蛍光(TADF)材料と高性能デバイス化に向けて、TADF材料の重要課題の一つであるスペクトル幅の狭小化のため、合成難度は高いが、剛直であり、発光量子収率の向上に寄与すると期待される多環芳香族炭化水素のトリフェニレンに注目した。まずはトリフェニレンに強い電子アクセプター性を有するシアノ基を修飾し、一連の誘導体を合成し、従来のTADF材料よりも狭いスペクトル幅を実現した。一方、誘導体のTADF特性が弱く、高性能な有機EL素子の実現には至らなかった。これはシアノトリフェニレンの低い三重項エネルギーが要因であったため、別の誘導体の合成に着手した。シアノ基ではなく、ピリミジン環をトリフェニレン内に組み込むことで、π共役の拡張を最小限とすることができ、三重項エネルギーの低下を抑えることを狙った。また、ピリミジン環のC2位にメチル基を導入した誘導体も設計し、誘導体間の凝集抑制を図った。一連の誘導体を合成後、各物性評価を行った。固体薄膜中の発光量子収率88%を示し、これまでに評価してきたシアノトリフェニレン誘導体を凌駕する結果となった。真空蒸着型有機ELデバイスへ応用したところ、20%を超える素子効率を実現し、世界で初めて高効率有機EL素子をトリフェニレン誘導体で実現することに成功した。これに加え、分子内水素結合を用いた誘導体の評価も行ったところ、トリフェニレンと同様に高い発光量子収率、かつ、スペクトル幅の狭小化に成功した。これらの手法はスペクトル幅の狭小化には非常に有用であり、かつ有機EL素子の高性能化への可能性を示唆した。これらの研究課題の他にも軽金属の一つであるアルミニウムを利用した金属錯体の合成および発光特性の評価を行い、新しいTADF分子を提案した。その結果、固体薄膜中で80%に迫る高い発光量子収率を示し、有用な発光材料であることを明らかにした。

在热激活延迟荧光（TADF）材料和高性能器件的发展中，TADF材料的重要问题之一是缩小光谱宽度，该材料合成困难，但其刚性好且具有高发射量子产率。我们重点关注三亚苯，一种多环芳烃，有望有助于改善首先，他们用具有强电子受体特性的氰基对苯并菲进行修饰，合成了一系列衍生物，并实现了比传统TADF材料更窄的谱宽。另一方面，衍生物的TADF特性较弱，无法实现高性能的有机EL器件。这是由于氰基苯并菲的三线态能量较低，因此他们开始合成另一种衍生物。通过将嘧啶环代替氰基引入苯并菲中，我们能够最小化π共轭的扩展，旨在抑制三线态能量的下降。我们还设计了一种在嘧啶环的C2位置引入甲基的衍生物，以抑制衍生物之间的聚集。合成了一系列衍生物后，我们评估了它们的物理性质。固体薄膜中的发光量子产率为88%，这一结果超过了迄今为止评估的氰基苯并菲衍生物。当应用于真空沉积有机EL器件时，我们实现了超过20%的器件效率，使我们成为世界上第一个使用苯并菲衍生物的高效有机EL器件。除此之外，我们还评估了使用分子内氢键的衍生物，并成功实现了与苯并菲类似的高发射量子产率和窄光谱宽度。这些方法对于缩小光谱宽度非常有用，并提出了提高有机EL器件性能的可能性。除了这些研究课题之外，我们还使用轻金属铝合成了金属配合物，评估了它们的发光性能，并提出了一种新的 TADF 分子。结果，该材料在固体薄膜中表现出接近80%的高发光量子产率，表明它是一种有用的发光材料。