多重極分子特性を活用した青色有機LEDの高性能化

利用多极分子特性提高蓝色有机 LED 的性能

• 批准号: 22KJ2430
• 负责人: MIN HYUKGI
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2430/
• 关键词: ドナー・アクセプター系; 有機発光ダイオード; 八極システム; スピン軌道結合; 熱活性化遅延蛍光

有機LEDの外部量子効率が高電流密度（高輝度）において著しく低下するロールオフ現象の改善が重大な課題である。このようなロールオフ現象の改善に向け、1 μs以下の超短寿命の遅延蛍光の実現を目指してTADF材料の開発を進め、世界最短寿命遅延蛍光を示す青色TADF材料の開発に成功した。先行研究は、一つのアクセプターに二つのドナーが両端に導入されたD2-A型TADF分子が、二つの縮退した異なる分子内電荷移動励起状態（CTaとCTb）を有し、逆項間交差において大きな軌道角運動量の変化を伴うことに注目して、超短寿命遅延蛍光の実現に向けた革新的な分子設計を提示していた。本研究では、さらに短い遅延蛍光寿命を指向し、D3-A型青色TADF分子を設計・開発した。 中心アクセプターとの二面角が約90°に固定化できる1,8-ジメチルカルバゾールをドナーとして用いることで、小さなΔEST（<50 meV）を達成した。また、量子化学計算によると、三つの独立したドナーと中心アクセプターで達成される三つのCT励起状態（CTa, CTb, CTc）は、エネルギー的に近く縮退し、それらの間では大きなSOCが算出された。これにより、一重項と三重項状態の高速スピン変換が可能となり、数百nsに迫る超短寿命遅延蛍光を示すことが明らかになった。これらの材料を有機LEDの発光体として用いることで、励起子が蓄積せず速やかに発光させることが可能になり、高輝度時においてもEL量子効率が本質的に低下しない画期的な青色有機LEDの開発に繋がった。以上のように、本研究では多重極分子特性を活用した新しい有機発光材料の設計指針を開拓することができた。当該分野における従来の課題を克服できるだけでなく、本研究から派生してさらに多様な高性能有機LED用の発光材料の開発に繋がると期待できる。

The improvement of the external quantum efficiency of organic LEDs with high current density (high luminance) is a major problem. The improvement of this phenomenon and the realization of the ultra-short life of less than 1 μs indicate the progress of the development of TADF materials. The world's shortest life of TADF materials indicates the successful development of cyan TADF materials. The first study is to introduce D2-A-type TADF molecules, and the second is to reduce the difference between the intramolecular charge transfer excitation state (CTa and CTb), and the difference between the inverse terms is to increase the orbital angular motion. In this study, the design and development of D3-A-type cyan TADF molecules were studied. The dihedral angle of the center is about 90°, and the immobilization is 1,8-meter-long. In quantum chemistry calculations, three independent states (CTa, CTb, CTc) are achieved, and three independent states (CTa, CTb, CTc) are calculated. High speed switching between single term and triple term states is possible, with a few hundred ns of forced ultra-short life. The material of organic LED is light emitter, light emitter, excitation driver, accumulation speed, light emitter, high luminance, low quantum efficiency, and green LED light emitter. This study explores new design guidelines for organic light-emitting materials based on multipolar molecular properties. In order to overcome these problems, this study provides a basis for the development of light-emitting materials for organic LEDs with high performance.