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■本セミナーの主題

★有機ELは、スマートフォンやカメラのディスプレイなどの分野で活用される最新技術であり、電圧をかけると有機物が発光する現象を指します。

★有機発光ダイオード（OLED）は、有機ELを利用した発光ダイオードを表します。

★有機ELはバックライトや色フィルタが不要であり、薄型化が可能である優れた特長を有しており、最先端のスマートフォンや大面積テレビ、さらには、XR等の新しいディスプレイ用途としても大きな期待が寄せられております。

■注目ポイント

★熱活性化遅延蛍光（TADF）の分子設計からHF-OLEDにおけるTADFとターミナルエミッター（TE）のデバイス設計原理をもとに高性能OLEDの設計指針を解説！

★低コスト化と低炭素プロセスに寄与できる真空成膜に迫る緻密化を達成した無機膜を紹介！

★セルロースをテンプレートにした有機EL用導電性高分子の新規配向法、筆で塗る手法による有機EL用導電性高分子の新規配向法を紹介！

講座担当：牛田孝平

≪こちらの講座は、WEB上での開催のオンライン講座になります≫

　有機発光ダイオード（OLED）は、30年以上にわたる広範な研究開発を通じて、多くの精巧な新規有機光エレクトロニクス材料とデバイスアーキテクチャが確立された。現在、OLEDは、デバイスとしての高性能化のみならず、軽量性と柔軟性を活かして、最先端のスマートフォンや大面積テレビ、さらには、XR等の新しいディスプレイ用途としても大きな期待が寄せられている。材料科学の観点から、OLEDにおける新規発光材料の創製は、高い外部EL量子効率（EQE）を目指した研究が中心的な課題であった。1990-2000年代における従来の蛍光材料（第1世代）の開発から始まり、室温りん光（2000-）（第2世代）、熱活性化遅延蛍光（TADF）（2012-）（第3世代）1)と、有機発光体の新たな可能性が次々と開拓され、高性能なOLED素子だけでなく、有機光化学の発展にも大きな貢献を果たしてきた。近年、TADF分子設計の無限の可能性から、TADF-OLEDに関する様々な研究が精力的に行われている。さらに、高効率と狭いスペクトル幅の両立が可能であり、実用的なディスプレイ用途に最適であることから、ハイパーフルオレッセンス（HF）-OLEDが開発されている。ここでは、ホスト分子、TADF分子、ターミナルエミッター（TE）分子を最適化し、効率的な励起子移動を実現することで、20％以上の高い外部量子効率（EQE）、高色純度、高輝度が実現している。HP-OLEDの過渡PL特性を解析することにより、TADF補助ドーパント（TADF-AD）とTE分子間の効率的なFRETの存在が、さらには、過渡EL解析により、TADF-ADとTE間のEHOMO差が小さいほど、発光層内部での正孔トラッピングを効率的に減少させることができ、その結果、効率のロールオフが小さくなり、動作可能なデバイス寿命が長くなることが確認されている。さらに、有機薄膜における自発配向分極（SOP）が、励起子消光プロセスから逃れるための重要な問題であることが最近明らかとなっている。

　本講義では、TADFの分子設計から、HF-OLEDにおけるTADFとTEのデバイス設計原理を解説し、高性能OLEDの設計指針を明らかにする。OLEDにおける電荷移動（CT）現象の重要性について結論的に言及し、先進的なCT技術5,6)の展望についても言及したい。

参考文献
[1] T. Uoyama, et al., Nature, 492, 234 (2012)
[2] C.-Y. Chan et al., Nature Photonics, 15, 203 (2021)
[3] Y.-T. Lee et al., Advanced Electronic Materials, 7, 2001090 (2021)
[4] M. Tanaka et al., ACS Applied Materials & Interfaces, 12, 50668 (2020)
[5] R. Kabe and C. Adachi, Nature, 550, 384 (2017)
[6] A. S. D. Sandanayaka, et al., App. Phys. Express, 12, 061010 (2019)

　導電性高分子は，主鎖にπ共役構造を持つ電気伝導性の高分子である。導電性高分子は，軽量，フレキシブル，溶液プロセスによる成膜という特長から，次世代デバイスの基幹材料として位置付けられている。特に，導電性高分子が配向した膜（配向膜）では，異方的な光物性と電荷輸送特性による機能向上が発現する。従って，配向度の高い配向膜の作製法，配向度とナノ構造の評価法，それぞれを簡便に行う手法の開発が求められている。
　

　本講演では，導電性高分子膜の光機能性の向上を目的とした，配向膜の作製法ならびに評価法について紹介する。具体的には，一般的な導電性高分子の配向法の紹介（乾式，湿式）の他に，演者らが行った有機薄膜太陽電池用の導電性高分子の配向（ラビング法，文献1,2），セルロースをテンプレートにした有機EL用導電性高分子の新規配向法（文献3,7,8），筆で塗る手法による有機EL用導電性高分子の新規配向法（文献5,6）など，時間の許す限り紹介したい。

参考文献
[1] Enhancement of Out-of-plane Mobility in P3HT Film: Face-on Orientation Produced by Rubbing, D. Kajiya, T. Koganezawa,　K. Saitow, J. Phys. Chem. C, 119, 7987 (2015).
[2] Enhancement of Out-of-plane Mobilities of Three Poly(3-alkylthiophene)s and Associated Mechanism, D. Kajiya, T. Koganezawa, K. Saitow, J. Phys. Chem. C, 120, 23351 (2016)
[3] Uniaxial Orientation of P3HT Film Prepared by Soft Friction Transfer Method, M. Imanishi, D. Kajiya, T. Koganezawa, K. Saitow, Scientific Reports, 7, 5141 (2017).
[4] Ultrapure Films of Polythiophene Derivatives are Born on a Substrate by Liquid Flow, D. Kajiya，K. Saitow, ACS Appl. Energy Mater., 1, 6881 (2018).
[5] Brush-printing Creates Polarized Green Fluorescence: 3D Orientation Mapping and Stochastic Analysis of Conductive Polymer film, T. Sakata, D. Kajiya, K. Saitow, ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 46598 (2020).
[6] 4D Microspectroscopy Explores Orientation and Aggregations in π-Conjugated Polymer Films Prepared by Brush Printing, T. Sakata, K. Saitow, J. Phys. Chem. Lett, 13, 653 (2022).
[7] Cellulose-Templated Stable Foldable Oriented Films with Polarized RGB Luminescence, M. Takamatsu, T. Sakata, D. Kajiya, K. Saitow, Chem. Mater., 34, 1052 (2022).
[8] Cellulose Templating for π-Conjugated Polymer Orientation: An In Situ Time-Resolved Spectroscopy Exploration, T. Sakata, T. Hirota, K. Saitow, ACS Appl. Polym. Mater., 4, 11, 8166 (2022).

　有機ELが有する特徴の一つに、「フレキシブル・軽量化」があるが、その達成には外気（水蒸気・酸素）からの保護を目的としたバリア構造が必要である。フレキシブルOLEDでは、真空成膜法で形成した無機バリア膜により達成されているが、現在高コストであり、さらなる普及には低コスト化が必要である。当研究室ではウェットプロセスｘ光緻密化により真空成膜に迫るバリア性能を達成している。本セミナーでは、バリアの簡単な基礎知識、現在のフレキシブル有機ELの構造と有機ELの劣化を説明したのちに、当研究室の塗布バリア膜の研究を紹介する。

　有機ELディスプレイは、今や液晶ディスプレイと並びディスプレイの主流です。さらなる高性能化（長寿命、高精細、高色域）を目指して盛んに開発が行われています。当社では、長寿命、高精細、高色域な高性能有機ELディスプレイを実現するため、有機EL材料の設計から製造、ディスプレイの試作に至るまでの全工程を社内で行っています。本講座では、燐光性有機EL素子の発光効率・駆動電圧・寿命の課題を同時に解決することが可能であるExTET技術や、その技術が用いられている最新の素子性能について講義します。また昨今話題となっている、高開口率な塗分け方法である有機EL素子のパターニング方法についても紹介します。