次世代有機EL用発光材料の発光メカニズムの謎を解明！ －有機ELデバイスの高効率化を目指して－

　国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 中鉢 良治】（以下「産総研」という）分析計測標準研究部門【研究部門長 野中 秀彦】ナノ分光計測研究グループ 細貝 拓也 研究員、松﨑 弘幸 主任研究員と、国立大学法人 九州大学【総長 久保 千春】（以下「九大」という） 最先端有機光エレクトロニクス研究センター 中野谷 一 准教授、安達 千波矢 教授らは共同で、次世代型の有機エレクトロルミネッセンス（有機EL）素子用の発光材料として注目される熱活性化遅延蛍光（TADF）を出す分子（TADF分子）の発光メカニズムを解明しました。

　有機ELは、有機分子が電流によってエネルギーの高い励起状態になり、それがエネルギーの低い基底状態に戻る際に発光する現象を利用しています。TADFは、室温の熱エネルギーの助けを受けて有機EL分子が放出する蛍光のことで、現在の有機ELに不可欠な希少金属が不要なことから低コスト化、高効率化の切り札とされています。TADF発光には分子の二つの励起状態が関わり、それらの状態間のエネルギー差ΔESTが室温の熱エネルギー近くまで小さいほど、発光効率が高いと考えられています。しかし、室温の熱エネルギーではTADFの発光が困難なはずの分子でも、100%に近い高い発光効率を示す事例が報告されるようになり、発光メカニズムの詳細な解明が求められていました。

　今回、産総研が開発した先端分光技術を駆使して、九大が開発したさまざまなTADF分子の発光過程を調べ、TADF発光メカニズムの詳細を解明し、発光効率を大幅に高める分子構造の特徴を突き止めました。今回解明したメカニズムは、次世代有機EL材料の新しい設計指針として貢献するとともに、次世代材料を用いた低コストで高効率な有機ELディスプレーや有機EL照明などの普及への貢献が期待されます。この成果の詳細は、平成29年5月10日（米国東部夏時間）、米国の電子科学誌Science Advancesに掲載されました。

TADF発光の従来考えられてきたメカニズム（左）と、今回明らかになったメカニズム（右）の模式図