最先端の有機EL ―基礎物理・材料化学・デバイス応用と解析技術―

State-of-the-Art Organic Light-Emitting Diodes: Fundamental Physics, Materials Chemistry, Device Applications, and Analysis Techniques

【第Ⅰ編　基礎物理】
第1章　有機半導体への期待
1　有機半導体の概念の誕生とその機能
2　有機ELの発光過程:ホール(一電子酸化体)と電子(一電子還元体)の再結合による発光
3　有機ELの展開:蛍光材料を発光材とする「第一世代」
4　有機ELの展開:常温燐光性の遷移金属錯体を発光材とする「第二世代」とこの発光材の新しい展開
5　有機ELの展開:熱活性化遅延蛍光材料を発光材とする「第三世代」
6　三重項‐三重項消滅
7　一重項励起子開裂
8　ELにおけるExciplexの機能

第2章　電荷注入と界面物性
1　はじめに
2　金属/有機膜界面のエネルギー準位接続
2.1　真空準位シフト
2.2　静電ポテンシャルモデル
3　電荷注入
3.1　Scott-Malliarasによる電荷注入モデル
3.2　Bässlerらによる電荷注入モデル
4　まとめ

第3章　電荷輸送機構
1　はじめに
2　有機アモルファス固体の電荷輸送
2.1　電荷輸送の評価
2.1.1　TOF法
2.1.2　インピーダンス分光(IS)法
2.2　有機アモルファス半導体の電荷輸送特性
2.3　有機アモルファス半導体の電荷輸送モデル
2.3.1　MTM
2.3.2　Gaussian Disorder Model(GDM)
2.3.4　GDMか、CDMなのか?
2.3.5　ポーラロン効果
2.3.6　輸送エネルギー
2.3.7　解析手法による輸送特性の導出
2.3.8　局在準位分布はガウス分布か、指数関数分布なのか
3　まとめ

第4章　有機発光材料の光物理
1　有機分子からの発光
1.1　光吸収過程
1.2　蛍光過程
1.3　項間交差過程
1.4　一重項励起状態と三重項励起状態間のエネルギー差
1.5　燐光過程
1.6　量子収率と速度定数

第5章　有機EL素子の劣化機構
1　はじめに
2　有機EL素子の動作機構にもとづいた劣化因子の分離
2.1　電荷バランス因子(γ)
2.2　非発光性再結合(ηex)
2.3　発光層の発光量子収率(φPL)
3　劣化した素子の解析技術
4　有機EL素子の長寿命化に関する到達点と今後の課題

【第Ⅱ編　材料化学・デバイス物性】
第1章　正孔輸送材料
1　はじめに
2　正孔輸送材料とは
3　正孔輸送材料の要求特性
3.1　正孔輸送能力
3.2　HOMO
3.3　耐久性
4　正孔輸送材料の開発例
4.1　開発背景
4.2　高移動度正孔輸送材料の開発
4.3　高分子正孔輸送材料の開発
5　おわりに

第2章　電子輸送材料
1　はじめに
2　様々な電子輸送材料
3　開発例:置換トリフェニレン誘導体(Bpy-TP2)
4　電子輸送層の2層化による性能向上
5　おわりに

第3章　蛍光材料(ホスト・ドーパント)
1　はじめに
2　有機ELの歴史
3　青色蛍光素子の高性能化
3.1　青色蛍光素子の高効率化
3.1.1　TTFの利用による高効率化
3.1.2　ドーパントの配向性向上による高効率化
3.2　青色蛍光素子の低電圧化
4　おわりに

第4章　りん光発光材料
1　はじめに
2　イリジウム錯体
2.1　緑色発光材料
2.2　赤色発光材料
2.3　青色発光材料
3　白金錯体
4　ホスト材料
5　おわりに

第5章　熱活性遅延蛍光材料
1　OLED発光材料の新展開
2　遅延蛍光現象(TADF)
3　TADF材料の分子設計
3.1　TADF過程
3.2　ポルフィリン誘導体
4　高効率TADF材料の設計指針
5　高効率TADF材料の精密分子設計:カルバゾリルジシアノベンゼン誘導体
6　T→S遷移速度の向上を目指して
7　新しいTADF分子構造の可能性
8　青色TADF材料
9　まとめ

第6章　量子化学計算を用いたTADF材料の最適化
1　電子遷移の密度形式に基づく分子設計:わかりやすい、 視覚的理解を目指して
2　輻射・無輻射遷移の起源を視覚化して理解する
3　TADF材料開発への応用
4　今後の展望

Chapter 7　Copper(I)-complexes :
Photo-physical characteristics and Thermally activated delayed fluorescence
1　Introduction
2　Characteristics of Cu+ ion in organic complexes
3　Cationic copper(I)-complexes
4　Neutral copper(I)-complexes
5　TADF with non-exponential decay and charge transfer state phosphorescence
6　TADF with mono-exponential decay profile
7　Ultrafast intersystem-crossing and geometrical structure change
8　Copper complexes in dye-sensitized solar cell
9　Outlook

第8章　TTA、Tn-S1遷移系
1　TTA
2　電荷対状態・高次励起状態での逆項間交差
3　励起状態の電子波動関数の多配置性
4　重なり密度と振電相互作用

第9章　エキサイプレックス系発光材料
1　はじめに
2　エキサイプレックスの性質
3　逆項間交差を利用したエキサイプレックス発光素子
4　エキサイプレックスから蛍光ドーパントへのエネルギー移動
5　エキサイプレックスから燐光ドーパントへのエネルギー移動
6　おわりに

第10章　高分子・デンドリマー材料
1　緒言
2　高分子有機EL材料
3　高分子有機EL素子
4　高分子有機EL材料の合成方法
5　高分子有機EL材料の特性向上
5.1　発光効率
5.2　寿命
6　最新の材料特性
7　今後の展望

第11章　有機無機ペロブスカイトLEDの研究動向

第12章　電気化学発光
1　はじめに
2　原理
3　測定系
4　発光材料
5　まとめ

Chapter 13　Liquid Semiconductor
1　Introduction
2　Solvent-free liquid OLEDs based on a liquid carbazole host material
3　Microfluidic OLEDs
4　Recent advances in microfluidic OLEDs
4.1　Flexible microfluidic OLEDs
4.2　Multicolor microfluidic OLEDs
4.3　White microfluidic OLEDs
5　Conclusions

第14章　Light-emitting Electrochemical Cell(LEC)
1　はじめに
2　LECの構造とメカニズム
3　LECの材料
4　LECの利点と課題
5　LECの研究動向と今後の展望

第15章　会合体形成および会合誘起エキシプレックス形成を利用した有機EL素子
1　はじめに
2　色素会合による素子発光色の制御
3　エキシプレックス形成による高安定・高効率な素子の構築
4　エキシプレックス形成を利用した発光色の制御
5　まとめ

第16章　分子配向

第17章　塗布型有機ELデバイス
1　はじめに
2　塗布型白色リン光有機ELデバイス
3　塗布型タンデム有機ELデバイス
4　まとめ

第18章　光硬化性材料
1　はじめに
2　中空封止構造
3　全面封止構造
4　有機EL用封止材
5　最後に

第19章　逆構造有機ELデバイス
1　はじめに
2　逆構造OLEDにおける電子注入層
3　逆構造OLEDの大気安定性について
4　駆動安定性について
5　実用化に向けた課題

第20章　電極材料
1　はじめに
2　陽極材料
3　陽極バッファ層
4　陰極材料
5　陰極バッファ層
6　有機薄膜/電極界面の注入障壁
7　まとめ

第21章　透明酸化物半導体の電極材料への応用　―陰極への応用と実例―
1　はじめに
2　酸化物TFTを用いた有機ELの展望と問題
3　仕事関数の小さい酸化物半導体:非晶質エレクトライドとZn-Si-Oの開発および逆構造有機ELへの応用
4　結論

第22章　光取り出し技術
1　はじめに
2　光学エネルギーの散逸課程
3　光学モード分布
4　各種の光学制御技術を利用した有機ELの発光特性の改善
4.1　高屈折率材料と光散乱効果を利用した光学制御
4.2　微細周期構造による回折効果を利用した光学制御
4.3　マイクロキャビティ効果を利用した光学制御
5　おわりに

第23章　計算科学
1　はじめに
2　計算科学 - Computational Science
2.1　分子力学 (Molecular Mechanics:MM) 法
2.2　分子動力学 (Molecular Dynamics) 法
2.3　メソスケールシミュレーション
2.4　デバイスシミュレーション (Device Simulation)
2.5　光学シミュレーション(Optical Simulation)
3　GaussianによるDFT計算の実行
3.1　計算環境の設定
3.2　配座探索(Conformation Search)
3.3　基底状態の構造最適化
3.4　重原子を含む分子の構造最適化
3.5　垂直励起状態
3.6　励起状態での構造最適化
4　まとめ

第24章　デバイスシミュレーション
1　はじめに
2　デバイスシミュレーションの基礎
3　境界条件
4　キャリア輸送機構
4.1　Gaussian Disorder Model(GDM)
4.2　ホッピング伝導モデル
4.3　Poole-Frenkel Model(PFM)
5　空間電荷制限電流

第25章　デバイス封止材料
1　はじめに
2　フレキシブル有機ELの封止材料
3　封止樹脂に求められるバリア性能発揮の手段
4　有機EL封止フィルム:AEFの特徴
5　有機EL素子封止樹脂のバリア性評価
6　有機EL素子封止樹脂のデバイス評価
7　おわりに

【第Ⅲ編　デバイス作製・解析技術・デバイス応用】
第1章　生産用真空成膜装置
1　はじめに
2　有機EL生産装置
2.1　製造工程
2.2　装置構成
2.2.1　クラスタ型装置
2.2.2　インライン型装置
2.3　基板サイズ
2.4　装置仕様
3　有機ELの量産製造技術
3.1　RGBパターニング技術
3.1.1　マスク蒸着
3.1.2　アライメント機構
3.1.3　蒸着マスク
3.2　搬送技術
3.2.1　搬送ロボット
3.2.2　パーティクル
4　装置課題
5　おわりに

第2章　研究用真空成膜装置・分析装置
1　自動成膜装置
1.1　はじめに
1.2　研究用真空成膜装置について
1.3　成膜装置の構成要素
1.3.1　蒸着チャンバー
1.3.2　基板マニピュレーター
1.3.3　有機蒸着セル
1.3.4　金属蒸着セル
1.4　成膜装置の機種
1.4.1　インライン型
1.4.2　クラスター型
1.5　自動成膜装置の製造技術
1.5.1　自動制御システムに関して
1.5.2　自動成膜装置
1.6　おわりに
2　精製装置
2.1　はじめに
2.2　昇華精製装置の基本構成
2.3　昇華精製装置の重要要素
2.3.1　温度勾配の重要性
2.3.2　真空系について
2.3.3　石英ガラス管と試料採取管について

第3章　真空蒸着の基礎と蒸発源
1　はじめに
2　余弦則と膜厚分布
2.1　余弦則
2.2　平面な基板上へ蒸着した場合の余弦則
3　蒸着と真空の物理
3.1　蒸発分子と平均自由行程
3.2　粘性流と分子流
4　るつぼ型蒸発源を用いた真空蒸着
4.1　るつぼの蓋の重要性
4.2　るつぼの形状とn値
4.3　ガラス基板への成膜
4.4　蒸発源ノズル近傍のクヌーセン数の概算
5　おわりに

第4章　スパッタ法による陰極形成とメカニズムの解析
1　はじめに
2　スパッタによるダメージとその解析
2.1　スパッタによるデバイスのダメージ
2.2　スパッタダメージの解析
3　スパッタダメージの少ないデバイス構造
3.1　LiドープしたAlq3を電子輸送層として用いたデバイス
3.2　LiドープしたBphenを電子輸送層として用いたデバイス
3.3　スパッタダメージ低減のメカニズム解析
4　深さ方向のダメージ解析
4.1　ETLの膜厚を変えたときのデバイス特性
4.2　TOF-SIMSを用いた深さ方向分析
4.3　HAADF-STEMによるデバイス断面観察
5　おわりに

第5章　有機ELデバイスの寿命自動評価装置
1　はじめに
2　電気性能
2.1　駆動電流の傾向
2.2　発熱量と設備のバランス
2.3　高精度駆動、高精度計測
2.3.1　温度変化への対応
2.3.2　配線の合理化
2.3.3　微少定電流パルス駆動時の配線の影響
2.3.4　電流の計測
2.3.5　電圧の計測
2.3.6　PD受光電流の計測
3　おわりに

第6章　有機デバイスの劣化解析技術
1　はじめに
2　重水(D2O)加湿・浸漬条件
3　評価例1:有機ELパネルの水分の影響評価
3.1　有機EL素子(評価パネル)
3.2　重水浸漬処理
3.3　分析評価
3.3.1　有機EL素子中のD分布評価
3.3.2　封止部の浸入経路評価
4　評価例2:パッシベーション膜の水分劣化評価
5　まとめ

第7章　有機ELデバイス製造時の汚染解析技術～デバイス劣化因子の推定～
1　はじめに
2　デバイス作製時間と寿命との関係
3　真空チャンバー内の有機不純物と水が寿命に与える影響
4　真空チャンバー内の有機不純物の詳細解析
5　発光層界面に混入する不純物の寿命への影響
6　まとめ

第8章　正・逆光電子分光法を用いた有機膜表面/界面のエネルギー準位解析
1　UPS、 XPS
1.1　表面分析とは
1.2　原理
1.3　光電子分光測定法
1.4　UPSを用いた有機材料のエネルギー準位測定
2　低エネルギー逆光電子分光法(LEIPS)による有機膜の空準位解析の原理と実際
2.1　緒言
2.2　有機半導体のエネルギー準位
2.3　従来の電子親和力測定法と低エネルギー逆光電子分光法(LEIPS)
2.4　低エネルギー逆光電子分光法の測定の実際
2.5　有機半導体の電子親和力測定
2.6　まとめ

第9章　発光材料の発光量子収率および発光寿命測定
1　はじめに
2　分子の励起状態緩和過程と光物理的パラメータ
3　発光量子収率
3.1　発光量子収率の定義と測定法
3.2　積分球を用いた絶対発光量子収率測定法
3.3　蛍光標準溶液による評価および有機LED用発光材料などへの応用
4　発光寿命
4.1　発光寿命の定義と測定法
4.2　ストリークカメラ法
4.3　時間相関単一光子係数法(TCSPC法)
5　おわりに

第10章　AMOLEDの駆動技術
1　はじめに
2　ピクセル回路
3　電圧プログラム補償方式
4　補償回路
5　電源線電圧降下

第11章　有機ELマイクロディスプレイ
1　はじめに
2　パネルデバイス構造
2.1　有機ELマイクロディスプレイデバイス構造
2.2　パネルシステム構造
3　白色有機ELデバイス技術
3.1　白色有機ELにおける課題
3.1.1　効率・寿命の課題
3.1.2　色安定性の課題
3.2　デバイス構造による対策
4　画素回路駆動技術
4.1　有機EL画素回路の課題
4.2　2T2C画素回路駆動
5　おわりに

Chapter 12　Flexible AMOLED Displays
1　Introduction
2　Structure of Flexible AMOLED
3　Flexible substrate and TFT technologies
4　Encapsulation technology
5　De-bonding technology
6　Applications of Flexible AMOLED
6.1　Fixed curved and free form applications
6.2　Bendable applications
6.3　Foldable and roll-able applications
6.4　Paper-like applications
7　Summary

Chapter 13　OLED Lighting Devices
1　Introduction
2　OLED lighting device features and industry trends
3　Technical description of OLED lighting device
3.1　White OLEDs
3.2　Light extraction
3.3　Encapsulation
4　Summary