2016 Fiscal Year Research-status Report
マルチカソード構造を用いた高演色・広視角および高色純度・指向性有機ＥＬ素子の開発
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16K05957
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三上 明義 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70319036)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機ＥＬ / 電気・電子材料 / シミュレーション解析 / 光学設計 / 表面プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は申請者が提案したマルチカソード構造を用いて、高色純度・高指向性の高効率有機ＥＬ素子および高演色性・広視野角特性の白色発光という相反する発光特性の検証を目指としている。初年度は有機ＥＬ光学解析システムの計算機能を高めて電磁光学や近接場光学をシームレスに繋ぐアルゴリズムを導入すると共に、同解析法を低分子系緑色有機ＥＬ素子に適用し、高色純度および発光効率の改善を検討した。具体的に結果は以下のようである。
(1)素子内部の光学モード分布、配光分布、光学エネルギー分布を定量化および可視化し、表面プラズモン効果およびマイクロキャビティ効果を視覚的に観察・評価した。マルチカソード構造では金属電極の両界面に生じる2種類の表面プラズモン共鳴間の相互作用が生じており、陰極構成の最適設計により両者を相殺することで非伝搬波から伝搬波へのモード転換が生じることを明らかにした。
(2)同手法および解析結果から得られた知見に基づき、外部マイクロキャビティ構造を低分子系緑色有機ＥＬ素子に付加し、発光スペクトル、配光分布、発光効率などの発光特性について標準構造との差異を検証した結果、標準構造では発光の色度(0.326, 0.621)、光取り出し効率は21.3%であるのに対し、外部マイクロキャビティ効果を導入した新構造では、色度(0.161, 0.685)、光取り出し効率は25.6%に向上した。また、配光分布の指向性が高まることが観察され、マイクロキャヒティ構造の有効性を示す結果が得られた。
これらの結果は次世代4K8K-TVが定めるBT.2020規格に近いデータであるため、同手法を赤色および青色発光にモ適用することデ、高色純度・高効率カラー有機ＥＬディプレイの開発に寄与することが期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画に従い、近接場光学を含めたプラズモン解析を可能とするマルチスケール光学解析のアルゴリズムを導入し、有機ＥＬ素子内部の光学現象を精度よく解析することが可能になった。また、表面プラズモン損失の低減に重要な要因を明らかにし、光学損失を大幅に低減できするための指針を得ることができた。更に、外部マイクロキャビティ構造を付加した有機ＥＬ素子の試作実験により、表面プラズモン損失の低減および伝搬波への転換を確認できた。これらの成果は次年度に予定しているフレキシブル有機ＥＬ照明の開発にも繋がる基本技術であり、プラスチックフィルムを用いた際の技術課題やその改善方法に関する指針が得られた。今年度はほぼ計画に沿った成果が得られているものと思われ、研究は概ね順調に推移していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
高色純度・高効率カラー有機ＥＬの開発については、今年度に実施した緑色発光の成果を踏まえて、引き続き赤色および青色発光についても同様に外部マイクロキャビティ構造を適用することにより高色純度のRGBカラー有機ＥＬ素子の開発を推進する。更に、基板および有機薄膜の光学異方性が光学モ ード分布に及ぼす影響を解析し、最適な光学構造を明らかにした上で、更なる高色純度化および高効率化に繋げ、ディスプレイ用途に適した発光の視角依存性への適合化を検討する。
高演色性・広視野角を必要とする照明用白色有機ＥＬの開発については、今年度の研究で得られた知見、即ち非伝搬波から伝搬波へのモード転換を利用して、マルチカソード構造内部に光散乱機能を備えた高屈折率ナノ粒子の分散を検討し、伝搬波の効果的な光散乱現象を利用することで広視野角化の可能性を検討する。
これらの研究を推進するため、光学シミュレーション解析の高性能化、可視化、非線形解析などに適した高速ワークステーション、高屈折率ナノ粒子の光散乱現象を定量的に観察する測定・評価システムなどを導入する予定である。
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| Causes of Carryover |
年度末に参加した学会参加費の支出を予定していたが、残額不足により次年度に繰り越したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度5月上旬に学会参加費として出金を処理した
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Research Products
(3 results)
