超省エネ・高輝度有機EL/レーザーダイオードを目指した、量子効果を発現する高品質有機ナノ結晶及びその水系安定分散液の製造技術

低環境負荷な製造方法で実現する高品質有機ナノ結晶を用いた透明・超省エネ・高輝度有機EL

希少元素を含まず、炭素・窒素・酸素・硫黄などの汎用元素のみで構成される化合物を用いた有機ELは、社会ニーズに合致するサステイナブルなデバイスです。しかし、有機ＥＬは輝度が低く、高温耐性も低いことが課題です。また、従来の有機ＥＬ製造は、有機分子を人体や環境に有害な有機溶媒に溶解させ基板上に塗布しているため、有機溶媒の処理のために製造コストが高いことも大きな課題です。
私は、高品質の有機ナノ結晶が発現する量子効果に着目して研究を進めています。有機ELの担体として高品質有機ナノ結晶を用いると、0次元状態密度形成により量子効果が発現し、低駆動電圧かつ高温耐久性を持つ発光素子が実現でき、さらに結晶サイズを変えるだけで発光色を変化させることもできます。また、有機ナノ結晶は水系の分散液として調製することができ、低環境負荷な有機ＥＬ製造の実現が期待できます。

水系塗布型製造工程による高品質有機ナノ結晶を導入した高性能有機ELの実現を目指して

従来、有機ナノ結晶は水系分散液中では凝集しやすく、塗布型工程へ展開するために安定分散液とするには、添加剤を使う必要があります。しかし、添加剤を用いると添加剤の有機ナノ結晶中への混入や結晶表面への付着などにより、結晶性の低下や光電子特性の変化等に影響が出るため、量子効果を発現する高品質結晶を得ることはこれまで困難でした。私が新たに開発した技術ではこの問題を克服し、添加剤を用いることなく有機ナノ結晶を水中に長期間孤立分散させることが可能となり、量子効果を発現するような高品質有機ナノ結晶の水系安定分散液を調製できます。現在、この新たな製造技術を用いて、透明・省エネ・高輝度な高性能有機ELを、有機溶媒フリーで環境負荷の少ない水系塗布型製造工程によって安価・大量に生産するための挑戦を行っています。