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Nagasaki M1 Presentation

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Academic year: 2018

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全文

(1)

満足化 法を用い 有機 EL 射出光特性

多目的最適設計 関 検討

中 藤井研究室 長崎 花 M1中間報告会 環境機能工学専攻

13T617E

2014-01-10

課題: 各設計仕様 関係 あ .

渉効果を利用 い 射出光 膜厚 物性値 大 く影響 . 薄膜構造設計 複雑

研究背景

2

有機EL

射出光 特定 高純

• EL

演色性

有機EL素子設計 い 要求 光学性能

実特徴: 薄い,高輝 ,高画質,高視 角,省 ネ性

Cover glass Filter Cathode EIL ETL EML HTL HIL Anode Metal anode

A multi layer type

異 料を様々 組 合わせ 設計仕様 応 射出光 実現 可能 実用例: マ ン プ ,照明技術

複数 設計仕様 対 膜厚 物性値 組合せを同時 最適化 設計 効率化

研究目的 研究内容

3

研究目的

研究内容

満足化 法を 有機EL薄膜構造多目的最適化シ 開発

設計仕様を考慮 有機EL構造 多目的最適設計法 提案 有機EL素子薄膜構造 多目的最適設計

ン ュ タ 計 算 を 行 う .

有機 EL 構造最適設計シ

4

最適化手法 遺伝的 を採用

膜厚 光物性値 使用 料 を タ 同時最適化 可能

Thickness

d1

dj Selectable

materials Filter

Cathode

Anode Glass

EML

Metal Anode

A,B,C D,E F,G,H

L,M N,O,P,Q

I,J,K

A E

P G

K L Selected material

. . .

The number of layer

1

. . .

j

Optimum design system using genetic algorithm

各層 設定 使用可能 料 中 最適 物性値を持つ 料 膜厚

選択 ,設計仕様を満 薄膜構造を決定 .

(2)

シ チャ

5

START

Initialization

Evaluation

Database

Crossing-over Spectrum analysis of OLED

Mutation Selection

Report

Fluctuation

Termination criterion

No Yes

Flowchart of optimization of the thin film structure of OLED END

分光特性解析 多目的最適化

射出光 ペ 定式化

6

°¿

°¾

½

°¯

°®

­ ¸

¹

¨ ·

©

§ '

2

0exp OP

x b y a x D

„ 発光強 分布D(x

„ 射出光 P(Ȝ

³³

c

c

c c

e

s dn

mDx S F dxd

I P

O

O

O O O O

0

a0: 初期振幅 b: 係数

ȝ最大強 を示 距離

ΔȜ半値幅 y(x)発光輝点

tm,e,rm,e: 発光側 振幅透過率

振幅 射率

rm,r: 射側 振幅 射率

n(Ȝ)発光層 複素屈折率 実部

N(Ȝ)発光層 屈折率

d発光層 膜厚

S(Ȝ)発光 F( )Oc 分光特性関数

„ 射出光 渉強 Im Ȝ, y(x)

^ `

¸¸

¹

·

¨¨

©

§



 exp(2 ) 1

) exp( )

exp( 2

1 ) ( )) 1 ( , (

, ,

2 ,

,

G G G

O O

i r r

i r i t x n

y I

r m e m

r m e

m m

O M

O O S

G( ) 2 N( )dcos

An OLED structure EIL

Anode Metal anode Glass Cathode Filter

ETL HTL HIL EML

0 2 4 6 8

380 480 580 680 780

I

Ȝ

青色発光 料を用い,赤 蛍光体 照射 光を励起 各色を取

,高純 青色射出光 要求

射出光強 を大 ,素子内部 損失 ,省 可能

最適化設計例

7

波長領域 :

• 最適化膜数 : 7

青色発光

射出光 色 強 を目的 色変換方式有機EL 設計

„ 計算条件

青色領域内 色 標 対応 色

„ 目標値

Target point

nm 780 nm

380 dOd

目標 発色を実現 , つ射出光強 高く う 膜厚 屈折率 最適化

Poor Good

最適化問題

8

max

min j j

j d d

d d d

max o

 W f

min o D

W D評価項目 評価値

c 定数

射出光 仕様 関 適応 を最大化 う 有機EL構造 膜厚 屈折率 値を各層 膜厚 制約条件 決定 .

„ 制約条件

„ 評価関数

„ 最適化

„ 適応

} , , {d1d2dj d

^

N1,N2,˜ ˜˜,Nn

`

N 膜厚

屈折率

dmin 5.00nmdmax 100nm 

(3)

評価関数 W 検討

9

目的関数同士 競合 多く,解 一意 い.

特定 目的を改善 目的を犠牲 解を得 複数 目的関数を制約条件 最 化 問題

„ 多目的最適化 解法

有機EL 求 複数 光学性能を同時 満足 い.

薄膜構造 多目的最適化 必要

満足化 法

1,2,3,

max

1 *

1 * 

 

°¿

°¾

½

°¯

°®

­





¦

d

d f f z

f f f

f f W f

z

k k k

k k k

k k k z

k J : 理想点

fk

fk k*

f

: 希求水準

: 目的関数

: 微 係数 J

希求水準 要求仕様 応 設計者 決定 .

満足化 法 最適化設計例

10

„ 評価関数

: 理想点

k*

f

fk :希求水準 J : 微 係数

1* 1

1 1 1

f f

f F f





min 1o f 

* 2 2

2 2 2

f f

f F f





max

2o f 

^

,

`

min

maxF1 F2  F1F2 o

W J

fk : 目的関数

:色 評価項目 F1

:強 評価項目 F2

Target point

Design point

a:色 目標点 距離 P 面積

P

Wavelength nm

EL intensity a.u.

色 射出光強

x

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

y

x

Target point Example 2.1

満足化 法 設計結果 (Example 2.1)

11

Optimum result plotted in chromaticity diagram Result of emission spectrum Aspiration levels and results

Aspiration level Result

Distance a 0.100 0.075

Area P 1000.0 1217.5

希求水準を設定 ,設計者 意図 解 得 .

0 5 10 15 20 25 30

380 480 580 680 780

EL intensity a.u.

Wavelength nm

!



色を 視 設計結果 (Example 2.2)

12

Aspiration levels and results

Optimum result plotted in chromaticity diagram Result of emission spectrum

Aspiration level Result

Distance a 0.010 0.009

Area P 500.0 127.5

0 5 10 15 20 25 30

380 480 580 680 780

EL intensity a.u.

Wavelength nm

希求水準 達成不可能 場合, 得 解 不 達 成 ン

ン 目立つ あ .

得 結果 満足 い場合 希求水準を再考 .

!

!

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

y

x

Target point Example 2.2

(4)

希求水準を再考 設計結果 (Example 2.3)

13

Aspiration levels and results

Result of emission spectrum

各目的 ン を考え 方を考慮 薄膜構造設計 可能 Aspiration level Result

Distance a 0.050 0.045

Area P 500.0 900.2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

y

x

Target point Example 2.3

0 5 10 15 20 25 30

380 480 580 680 780

EL intensity a.u.

Wavelength nm Optimum result plotted in chromaticity diagram



!

14

今後 展望 結論 目的

内容

分析法 ,各項目間

満足化 目的 一方を う一方を 犠 牲 い う ン を 考 え 方 を考 慮 有 機EL 薄膜構造設計 可能 あ .

要求仕様 応 有機EL素子薄膜構造 多目的最適設計

有機EL薄膜構造多目的最適化シ 開発

複数 項目を考慮 有機EL構造 多目的設計

希求水準 設定を支援 シ を組 込 .

参照

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