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とらふみかつもと
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1 有機 EL 用りん光性金属錯体の開発公立大学法人大阪府立大学大学院工学研究科准教授八木繁幸教授中澄博行

2 有機エレクトロルミネッセンス (EL) 有機 EL: 有機化合物からなる薄膜を層状に重ねて電極で挟んだ電界発光素子 ETL Mg:Ag EML Et 2 Al ETL HTL EML: 発光層 ETL: 電子輸送層 IT Glass 有機 EL 素子の一例 : Tang らによるホストゲスト型発光素子 (1989). HTL: ホール輸送層

3 有機 EL 素子の利点自発光型素子速い応答性簡単な素子構造極薄フレキシブルな素子低電圧駆動次世代のユビキタス社会を支えるディスプレイ技術バックライトが不要明るく鮮明な画像コンパクトで軽量なディスプレイ省電力低コスト化液晶の欠点を克服したディスプレイとして商品化が進む 2005 年単色有機 ELを表示部分に用いたミュージックプレイヤーの発売年 27インチ有機 ELテレビが開発され国際家電市にて発表年国内初の有機 ELディスプレイ携帯電話の発売年 11インチ型有機 ELテレビが年末に発売 ( 予定 ). 厚さ数ミリ.

4 有機 EL 素子に用いる部材の開発有機 EL に用いられる有機化合物ホール輸送材料 ( 陽極からのホール注入 ) トリアリールアミン誘導体フタロシアニン類 PEDT-Pなど電子輸送材料 ( 陰極からの電子注入 ) オキサジアゾール誘導体 Alq 3 金属錯体など発光材料 (EL 発光中心 ) 蛍光性色素りん光性有機金属錯体ホスト材料 (EL 発光中心へのエネルギー移動キャリア輸送性 ) Alq 3 ( 真空蒸着用 ) ポリビニルカルバゾール( 高分子 EL 用 ) など

5 有機 EL 用発光材料フラットパネルディスプレイフルカラー表示ディスプレイには赤 (R) 緑 (G) 青(B) の三原色が必要 B G R 携帯端末用から大画面まで用途は広く高効率発光が要求される nm 照明デバイス赤 (R) 緑(G) 青(B) の三原色の組み合わせによる白色光室内照明から装飾機材バックライトなど幅広い用途が期待される nm

6 様々な発光材料蛍光性発光材料 - 機能性色素系 - H C C Et 2 H Me 2 りん光性発光材料 - 有機金属錯体系 - F F Ir F F Ir Ir

7 有機 EL 素子の作製方法ー真空蒸着法ー真空蒸着法 ~ 低分子系材料 ~ 長所成膜性が高い発光効率が高い一般的に長寿命 ITガラス基板シャドウマスクシャッターるつぼ ( 加熱 ) 有機材料短所有機材料の利用効率が低い製造コストが高い真空排気高精細パターニングが困難真空蒸着による素子作製の模式図.

8 有機 EL 素子の作製方法ー溶液塗布法ー溶液塗布法 ~ 高分子系材料 ~ 長所大面積パターニングが容易簡単な製造プロセス低コストインクジェット法にも対応可能短所成膜性の良い材料に限定膜の均一性は蒸着法に劣る RGBのパターニングが困難試料溶液 ITガラス基板高速回転スピンコート法による素子作製の模式図.

9 塗布法による有機 EL ー色素分散型高分子 EL ー PVCz + PBD( 電子輸送材 ) + 発光色素 n 金属電極 PVCz PBD 発光層ホール輸送層 IT ガラス基盤 PEDT/P n 3 H 3 3 H 3 3 H n 発光色素の溶解性向上高分子層中での色素の分子分散を促進素子作製に要する溶剤の使用量の低減化

10 りん光性発光材料電界励起では一重項と三重項の生成比は 1:3 ガラス基盤陽極 25% 75% 1 T 1 蛍光項間交差りん光 0 陰極蛍光性色素内部量子効率 : 最大 25% りん光性色素項間交差によって最大 100% の内部量子効率が実現可能遷移金属を中心金属とする有機金属錯体スピン- 軌道相互作用によって室温でもりん光発光を示す問題点有機金属錯体は有機溶剤への溶解性やポリマーへの分子分散性に乏しいものが多い

11 シクロメタル化錯体の分子設計高周期遷移金属イオンスピン軌道相互作用による効率的なりん光発光 R M: Pt(II) (n = 1), Ir(III) (n = 2) C^ 配位子 C n M R ^ 配位子 C = etc. Bu Bu Bu Bu LC および MLCT 遷移の調節による色調の多様性アルキル基の導入による溶解性の向上 π 共役系の拡張により赤色発光も可能

12 シクロメタル化錯体の開発例ー白金 (Ⅱ) 錯体ー C Pt R R イリジウム錯体に比べて安価な原料 C^ 配位子がイリジウム錯体よりも少ないイリジウム錯体に比べて報告例が少ない開発コストの低減化高機能材料開発の可能性

13 C^ 配位子の合成ー鈴木宮浦カップリング反応ー Ar B(H) 2 I or Cl cat. Pd(PPh 3 ) 4, EtH-a 2 C 3 aq MeCH 2 CH 2 Me Ar 2a d or Ar 2e f 2a (78%) 2b (52%) 2c (91%) 2d (78%) 2e (62%) 2f (56%)

14 ^ 配位子 ( ジケトン ) の合成 H Et BuI, K 2 C 3 /2-butanone Bu Et H 93% Bu 1) KH/EtH-H 2 2) H 3 + Bu H 1) MeLi/THF 2) H 3 + Bu 95% Bu 86% Bu Bu Et Bu 1) ah/thf 2) H 3 + Bu Bu Bu Bu Bu Bu L-1 (52%)

15 白金 (Ⅱ) 錯体の合成 2a f CH K 2 PtCl 4 EtCH 2 CH 2 H, H 2 CH Cl Pt C 3a f (70 94%) wager, Yagi et al. J. Mater. Chem. 2005, 15, Cho et al. J. rgmet. Chem. 2005, 690, Bu Bu 3a f Bu Bu Bu Bu Ag 2 EtCH 2 CH 2 H C Pt Bu L-1 Pt-1a f (27 91%) Bu

溶液中での UV-Vis および発光スペクトル 1.4 1.2 1a 1d 1a 1d Absorbance 1.0 0.8 0.

Bu Pt Bu Bu Bu Pt-1a λ PL = 518 nm τ PL = 0.56 μs 0.2 0.

16 溶液中での UV-Vis および発光スペクトル a 1d 1a 1d Absorbance Abs PL PL intensity/a.u. Bu Pt Bu Bu Bu Pt-1a λ PL = 518 nm τ PL = 0.56 μs Wavelength/nm 700 Pt 大きな tokes シフト長い発光波長りん光発光 Bu Bu Bu Bu Pt-1d λ PL = 615 nm τ PL = 2.3 μs

17 白金 (Ⅱ) 錯体の発光特性 C 1a 1b 1c 1d 1e 1f UV-Vis (CHCl 3 ) λ abs /nm (log ε) 293 (4.73) 363 (4.57) 258 (4.61) 360 (4.53) 300 (4.36) 364 (4.52) 322 (4.50) 370 (4.49) 328 (4.56) 363 (4.62) 387 (4.60) 335 (4.53) 357 (4.52) PL (CHCl 3 ) λ PL /nm PL lifetime τ PL /μs Quant. yield Φ PL

18 ^ 配位子の発光特性への影響 C Pt-1a Pt-1b Pt-1d R R λ PL = 518 nm λ PL = 518 nm λ PL = 615 nm R = Bu Bu τ PL = 0.28 μs Φ PL = 0.47 τ PL = 0.44 μs Φ PL = 0.43 τ PL = 0.56 μs Φ PL = 0.10 Pt-1a Pt-1b Pt-1d λ PL = 518 nm λ PL = 518 nm λ PL = 613 nm R R τ PL = 0.52 μs τ PL = 0.87 μs τ PL = 1.58 μs R = t-bu Φ PL = 0.42 Φ PL = 0.26 Φ PL = 0.07

19 白金 (Ⅱ) 錯体の発光特性ー EL 素子に向けてー C^ 配位子黄緑色から赤色に至るまで発光色を調節可能 Greenish yellow Red Pt Pt Pt Bu Bu Bu Bu Bu Bu Bu Bu Bu Bu Bu Bu ^ 配位子溶解性の向上 ( クロロホルムに 0.1 M 以上溶解 ) Bu Bu Bu Bu 脂肪族ジケトンと比べて発光特性に影響しない比較的短いりん光寿命は三重項 - 三重項消滅を低減

20 色素分散型高分子 EL 素子 (PLED) の作製 n Ag (100 nm) Al (200 nm) LiF (0.5 nm) PVCz + PBD + Pt(II) complex PEDT/P (30 nm) (120 nm) PVCz PBD n 3 H 3 3 H 3 3 H IT (60 nm) glass substrate PEDT/P n ポリマーを主とするキャリア輸送層と発光層簡単な素子構成電極の装着以外はスピンコート法によって積層白金錯体はポリビニルカルバゾールに分子分散会合などの相互作用なし

21 白金 (Ⅱ) 錯体を発光材料とする PLED の EL 特性 (1) Bu Pt Bu Bu Bu PVCz : PBD : 1a = 1 : 0.21 : 黄緑色の EL 発光 EL スペクトルは PL とほぼ一致 2250 cd/m 2 at 27 V EL スペクトル L-V 曲線および J-V 曲線 EL intensity (a.u.) λ EL : 518, 552 nm Brightness (cd/m 2 ) Current density (ma/cm 2 ) Wavelength (nm) Voltage (V) 30

22 白金 (Ⅱ) 錯体を発光材料とする PLED の EL 特性 (2) Pt PVCz : PBD : 1d = 1 : 0.42 : 赤色の EL 発光 EL スペクトルは PL とほぼ一致 250 cd/m 2 at 27 V Bu Bu Bu Bu EL スペクトル L-V 曲線および J-V 曲線 EL intensity (a.u.) λ EL : 608, 666 nm Brightness (cd/m 2 ) Current density (ma/cm 2 ) Wavelength (nm) Voltage (V) 25 30

23 本技術に関する知的財産権発明の名称 : 金属錯体化合物色素および有機電界発光素子出願番号 : 特願出願人 : 公立大学法人大阪府立大学発明者 : 中澄博行八木繁幸辻元英孝

24 お問い合わせ先公立大学法人大阪府立大学産学官連携機構リエゾンオフィス TEL FAX ipbc@iao.osakafu-u.ac.jp

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