TADF分子を用いた円偏光有機発光ダイオード開発：磁力を加えると緑色の円偏光を発生

近畿大学と大阪公立大学は、TADF（熱活性型遅延蛍光）分子を用いて、第3世代といわれる「円偏光有機発光ダイオード」を開発した。作製したダイオードに外部から磁力を加え、緑色の円偏光を発生させることにも成功した。加える磁力の方向によって、円偏光の回転方向を制御できることが分かった。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

加える磁力の方向により、円偏光の回転方向を制御可能

　近畿大学理工学部応用化学科の今井喜胤教授と大阪公立大学大学院工学研究科の八木繁幸教授らによる研究グループは2023年10月、TADF（熱活性型遅延蛍光）分子を用いて、第3世代といわれる「円偏光有機発光ダイオード」を開発したと発表した。開発したダイオードに外部から磁力を加え、緑色の円偏光を発生させることにも成功した。加える磁力の方向によって、円偏光の回転方向を制御できることが分かった。

　らせん状に回転している円偏光を利用した発光ダイオードは、3D表示用有機ELディスプレイなどの用途で注目されている。これらの材料としてはこれまで、蛍光材料やリン光材料が用いられてきたが、「発光量子効率」や「材料コスト」などの点で課題もあった。こうした中で登場したのが、安価な材料で構成され、エネルギー変換効率も極めて高いTADF材料である。

4CzIPNの構造式［クリックで拡大］ 出所：近畿大学他

　そこで研究グループは、九州大学の安達千波矢教授らが開発した、「1,2,3,5-テトラキス（カルバゾール-9-イル）-4,6-ジシアノベンゼン（4CzIPN）」という光学不活性TADFを発光材料に用いた緑色有機発光ダイオードを作製した。

　実験では、作製した有機発光ダイオードを、室温かつ永久磁石による磁場下に置き、外部から磁力を加えた。これにより、緑色の円偏光を発生させることに成功した。しかも、加える磁力の方向を変えると、円偏光の回転方向が制御できることを確認した。

　有機発光ダイオードのエネルギー変換効率は最大15.5％となった。この値は、蛍光材料の理論限界（約5％）をはるかに超えているという。この結果について研究グループは、「三重項状態にある4CzIPNからのアップコンバージョンを経て得られる第3世代の蛍光からも、円偏光が発生している」とみている。

開発した緑色有機円偏光発光ダイオード［クリックで拡大］ 出所：近畿大学他