世界最高レベルの発光効率と色純度を持つ有機ELディスプレイ用青色発光材料が開発

DABNAを用いた青色有機EL素子

　科学技術振興機構(JST)、関西学院大学、JNC石油化学株式会社は、世界最高レベルの発光効率と色純度を持つ有機ELディスプレイ用青色発光材料「DABNA」を開発したと発表した。

　現在、有機ELディスプレイ用の発光材料としては、蛍光材料、燐光材料、熱活性化遅延蛍光(TADF)材料の3種類が利用されているが、蛍光材料は色純度は高い(発光スペクトルの半値幅)ものの発光効率が25～37.5%と低く、燐光材料とTADF材料は、発光効率は高いものの、発光の色純度が低い(発光スペクトルの幅が広い)という問題を抱えている。

　ディスプレイの表示は赤/緑/青の3原色の合成を利用しているが、発光素子の色純度が低い場合、色再現性が悪く低画質になってしまう。その対策として、発光スペクトルから不必要な色を光学フィルタで除去し色純度を向上させているが、市販のスマートフォンの青色の発光スペクトルの半値幅約20～25nmに対し、蛍光材料は約40～60nm、燐光材料は約60～90nm、TADF材料で約70～100nmで、元のスペクトル幅が広ければ除去する割合も増加するため、発光効率が高い場合でも、結果として実質的な効率は大きく低下してしまう。

発光スペクトルの比較

　今回、関西学院大学の畠山准教授らとJNC石油化学株式会社 市原研究所の研究グループは、高い発光効率と色純度を兼ね備えた発光材料を実現するため、ホウ素と窒素の多重共鳴効果を利用。結果、発光スペクトルの半値幅が28nmという、高色純度の蛍光材料をも凌ぐ世界最高レベルの色純度を持ちながら、発光効率最大100%に達するTADF材料「DABNA」の開発に成功した。

　DABNAは、ホウ素、窒素、炭素、水素というありふれた元素のみからなる点、市販の原材料から短工程で合成できる点などの優位性を持つことから、理想的な有機ELディスプレイ用発光材料であり、実用化により有機ELディスプレイの大幅な低消費電力化と高色域化が期待できるとしている。

従来のTADF材料の分子デザイン

高純度TADF材料(DABNA)の分子デザイン