ウィッツのつぶやき Vol.223

2019年11月28日

大阪商工会議所を出て慌ててマイドーム大阪に行ったのですが、片付けの真っ最中でした。 ブースの殆どはばらされていましたから、担当さんも帰った後でしょうね。 ちょっと残念でした。 実はもう少し話を詰めたい企業さんがあったので、会っておきたかったのですけどね。 これも仕方ありません。 どの道一つはモノになる可能性を持っているのですから、一つが駄目だったとしても仕方ない事です。 と言いつつ一寸思いついたのですが有機ELって積層のもあるとすれば、歪計にも使えますね。 ---------------------------------------------------------------------- 「有機ELの発明 現在もっともよく用いられている有機EL積層機能分離型デバイス発光素子[1]は1987年に米イーストマン・コダック社の鄧青雲、スティーヴン・ヴァン・スライク(Steven A. Van Slyke)らによって発明された[2]。

有機ELの発光原理 陰極および陽極に電圧をかけることにより各々から電子と正孔を注入する。注入された電子と正孔がそれぞれの電子輸送層・正孔輸送層を通過し、発光層で結合する。

結合によるエネルギーで発光層の発光材料が励起される。その励起状態から再び基底状態に戻る際に光を発生する。励起状態(一重項)からそのまま基底状態に戻る発光が蛍光であり、一重項状態からややエネルギー準位の低い三重項状態を経由し基底状態に戻る際の発光を利用すれば燐光である。励起しても光に上手く利用できないエネルギーは無放射失活(熱失活)する。

陰極にはアルミニウムや銀・マグネシウム合金、カルシウム等の金属薄膜を、陽極には酸化インジウムスズと呼ばれる透明な金属薄膜を使う。発生した光は反射面で反射され、透明電極と基板(ガラス板やプラスチック板など)を透過する。

発光材料 有機EL素子材料にはさまざまな材料が試されてきた。それらは大きく高分子と低分子のどちらかに分けられる。ポリマー状の分子を用いたものが高分子材料であり、それ以外の分子を用いたものが低分子材料である[注 1]。 さらに発光層では蛍光材料と燐光材料に分けられる。低分子材料を用いた有機EL素子は、必然的に発光のために層構造が多層化し、少なくともホール輸送層・発光層・電子輸送層から構成される[注 2]。この場合の多層構造は精密に厚みが制御された薄膜である必要があるため、一般に真空蒸着が必要となる。 高分子材料を用いた有機EL素子は、輸送層や発光層などの精密な多層構造を必要とせず、各層の機能を兼ね備えた1種類の有機物を1層だけ用いる。このため、印刷などの方法が利用できる[3]。

蛍光材料 前述一重項発光を利用した材料で、光の三原色となる赤・緑・青色ともコスト・寿命・耐久性・成膜性に充分な要件を持った材料がそろっている。 白色有機ELは山形大学の城戸淳二の研究室によって1993年に発見された。 燐光材料 前述の三重項発光を利用した材料であり、原理的に蛍光材料よりはるかに発光効率がよい。しかし燐光材料は寿命、電流増加時の効率低下(Triplet-triplet annihilation)、精製の困難さ、熱耐性など問題があったが、現在は赤や緑などの材料が実用化され普及している。 青色はまだ十分な特性を持つ材料が開発されておらず、実用化には至っていない。各社がこの青色燐光材料の開発競争を続けている状況である(2016年現在)[4]。 低分子材料 低分子材料では主に真空蒸着を使用し、有機材料の薄膜化・積層化が可能なメリットを生かしてデバイスを作成している。高分子材料と比したとき、低分子材料の欠点として製造技術が挙げられる。デバイスにする際、薄膜製造(後述)には透明のガラス基板やプラスチック基板に蒸着させる方法が一般的である。しかし通常のシャドウマスクを用いた色分け成膜技術はシャドウマスクの精度、熱膨張の観点から大型化が困難である。現状の有機ELディスプレイが小型のものに限られるのはそのためである(2008年段階)。この問題を解決するために様々な手法が提案されている(「解像度」の項を参照)。印刷技術に対応するため可溶性を持たせた低分子材料も研究開発が行われている。 高分子材料 高分子材料はそれをインクとした印刷技術の応用により大量・安価・大型の有機ELデバイスが容易に生産できると言われ、次世代の材料として日本国内の大手印刷会社・化学企業・電気家電メーカー等で研究開発が続けられている。しかし高分子材料で有機EL素子を作成する場合、層間の材料同士が溶解しやすく有機ELに不可欠な後述のヘテロ構造を持たせることが非常に困難である。そのため単層ないし少数の層の素子構造しかできず、多くの機能(各層の機能)をこれら単数または少数の層や材料に持たせる必要がある。したがって高分子材料の分子設計への要求は低分子材料のそれに比べて非常に高い。 製膜技術 真空蒸着法 真空蒸着法は、主に低分子化合物を材料とする有機EL素子の薄膜を製造する際に用いる技術である。真空のチャンバー内で、原料化合物を加熱し蒸発させる。すると真空チャンバー内に置かれた基板の上に、化合物が薄く(数nm-数百nm)蒸着される。赤、緑、青と塗り分ける際はスリットを用いる[注 3]。前節の通りスリットを用いる製造法では製造基板の大型化は困難であるが現在ほとんどの有機EL商品が真空蒸着法で製造されている。 印刷技術法 インクジェット技術などの印刷技術を利用し、インク状にした有機EL材料を基板上で薄膜にし素子を作成する技術。大型ディスプレイの製造に有用であるが前述のとおり高分子材料の開発が難航し、中型の量産ラインが2020年11月にようやく稼働したばかりである。(ウィキペディアより引用https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E6%A9%9F%E3%82%A8%E3%83%AC%E3%82%AF%E3%83%88%E3%83%AD%E3%83%AB%E3%83%9F%E3%83%8D%E3%83%83%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B9)」 ---------------------------------------------------------------------- これにはまだまだ広がる可能性があるようです。 今後に期待が持てますね。




CONTACT

本店   〒646-0051 和歌山県田辺市稲成町701-13

​大阪支店 〒534-0013 大阪府大阪市都島区内代町2-6-15-401

福利厚生代行業 | 有限会社ウィッツ | © 2019 WITS,Ltd.