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しのぎを削る有機EL最前線

2016-01-10 10:12:43 | ラジカル

しのぎを削る有機EL 最前線

日経は昨年末12月11日、Apple社が3年後にはiPhoneに有機ELディスプレーを採用と報じた1)。韓国のLG社とSamsung社が有機ELディスプレーの供給メーカーとしてその動向が注目されている。LG社はテレビ向けの大型有機ELパネル、腕時計型のウエアラブル端末「Apple Watch」がある。Samsung 社は、スマホ用の有機ELパネルで圧倒的な実績を持つ。Galaxyは世界で最も販売台数の多いスマホであり、規模ではiPhoneをしのぐ。やっと、有機ラジカルの時代が到来した感がある。ビラジカルを発光子として用いると、有機ELの飛躍的な機能向上が期待される。まず、長波長発光が実現できる。一重項閉殻種の炭化水素を発光子とした有機EL 素子は長波長発光を得ることが難しい。解決法としては蛍光よりもより長波長の燐光を利用して、発光材にIr 錯体などを用いる。または、単純に大きなp電子系を利用し,HOMO‐LUMO のエネルギー差を小さくする。さらに,Stokes シフトが大きい系を採用して,LUMO のエネルギー準位を下げる方法もある。図1に、大阪府大池田研の研究成果を紹介する。発光子1aの特徴は32a・・*を,繰り返し発生できることにある。一方, 32・・*のように基底状態が三重項(T0)(ビラジカル)の場合には,その励起状態の励起三重項(T1)と T0 間のスピン許容遷移による蛍光をELとすることが可能で,最大100%の内部量子効率も期待できる。通常の有機EL 素子で起こるホールと電子の再結合では,一重項励起子と三重項励起子がそれぞれ25%と75%の割合で生成する。励起一重項(S1)→基底一重項(S0)のスピン許容遷移を利用する蛍光型有機EL では,燐光を無駄にしている。32・・*のように基底状態が三重項であるビラジカルの場合には,T1→ T0 のスピン許容遷移による蛍光をELとすることが可能で,最大100%の内部量子効率が期待できる。有機ELの最大の課題は耐久性であり,発光低下の原因としてOREL発光材の分解反応が挙げられる。1 の分解反応には1・+のほかに,2・+32・・*32・・が介在するため,分解反応が多岐に亘る。しかし,1の転位反応には,32・・*の発光後に生成した32・・1を再生する。即ち、32・・の下半分のアリル部のラジカルは上半分のジフェニルメチル部のラジカルと再結合し,1aを再生する。ORELは発光子である励起ビラジカル32a・・*を必要なときにだけ繰り返し生成することができる。今後、国内外でどのような展開が待ち受けているか楽しみである。

http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka5/ikeda/13_kagakutokougyou_ORLED.pdf

(図1) ORELの反応機構1)。(上)OREL素子中で起こる1の化学反応(メチレンシクロプロパン転位)のイメージ図。(下)ジフェニル体1a32a・・*の構造

 

 

参考文献、1)池田浩、松井康哲,化学と工業、Vol.67 4月号、335(2014)