若手研究者産学連携
プラットフォーム
研究の成熟度
TRL1
基本原理・
現象の確認
基礎研究
TRL2
原理・現象の
定式化
基礎研究
TRL3
実験による
概念実証
応用研究
TRL4
実験室での
技術検証
応用研究
TRL5
使用環境に
応じた技術検証
実証
TRL6
実環境での
技術検証
実証
TRL7以上
実環境での
技術検証
※TRL（TRL（Technology Readiness Level）：特定技術の成熟度を表す指標で、異なったタイプの技術の成熟度を比較することができる定量尺度
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ビジョン
マイクロLEDディスプレイは赤色LEDの高効率化・低コスト化が喫緊の課題とされています。本事業では、①フィルター不要の波長変換（色変換）技術、②ペロブスカイトナノ結晶の劣化原因解明、③鉛フリーペロブスカイト材料の高性能化という3つのアプローチにより、高輝度・高安定なマイクロLEDの開発を目標に研究を推進します。これらの技術は、銀ナノ構造を用いた熱マネージメントと表面プラズモン効果の活用により、デバイス寿命の向上と環境規制への対応を目指しています。
最終用途例
強み
高い外部量子効率を持つ青色LEDと波長変換効率を組み合わせる独自技術を活用しています。既存の技術と比較して低コスト化を実現する塗布技術や、InGaN系LEDの集積化において課題であった赤色の発光効率の低さを解決し、1000時間以上のデバイス寿命と外部量子効率40%以上の両立を目指しています。
金属ナノ構造によるサーマルマネジメント技術により、ペロブスカイト材料の最大の弱点である寿命の問題を改善し、電流注入型LEDに比べて長期間にわたる安定動作を実現しています。
鉛フリーペロブスカイト材料の安定化に取り組むことで、環境規制に対応し、持続可能な材料技術の開発も進めています。
テクノロジー
青色に発光する窒化物半導体LEDの上にペロブスカイトナノ結晶膜を形成することで、高輝度な波長変換型の赤色LEDを新たに開発しました。この方式は、ペロブスカイト材料に直接電流を流さず、青色光を赤色光に変換するため、素子の劣化を抑えられます。その結果、従来の電流注入型LEDと比較して輝度が1桁向上し、高輝度でありながら世界最高水準の長いデバイス寿命を達成しました。また、製造プロセスには安価な塗布技術を用いるため、低コスト化も実現可能です。この技術により、高輝度・長寿命・低コストなフルカラーLEDの提供が期待されます。
共同研究仮説
インクジェット装置等を活用し、量産を見据えた高精細パターニングプロセスの条件最適化を共同で行いたいと考えております。低コストかつ安定的な生産技術を共に確立し、本技術の事業化を加速させたいと考えております。
ペロブスカイト材料の量産化と高信頼性化に向け、デバイスを保護するポリマーや封止材料を共同開発を考えております。電気系の知見と化学材料技術を融合させ、耐久性の高い製品開発を目指したいと考えております。
本研究の波長変換ペロブスカイト材料を用いた試作デバイスを共同開発したいと考えております。LEDドライバー技術と組み合わせ、開発から評価までを共に行うことで、次世代ディスプレイの早期実用化を目指します。
研究設備
有限差分時間領域法（FDTD）や厳密結合波解析（RCWA）によるナノ領域での光学シミュレーション、有限要素法解析（FEM）による構造解析、平面波展開法（PWE）によるフォトニックバンド構造計算が可能です。
自作の顕微分光測定装置を用いて様々な材料の発光特性を多角的に評価できます。角度分解測定、時間分解測定、低温測定、反射・透過測定、積分球による発光効率評価など測定できますが、ニーズに合わせてカスタマイズも可能です。
合成されたペロブスカイト材料をスピンコートで塗布し、青色LEDに搭載して波長変換型のLEDを作製するプロセスを実施しています。
研究者
2009.3 京都大学工学部電気電子工学科卒業
2011.4 日本学術振興会特別研究員（DC1)
2014.3 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻博士課程修了：博士(工学)
2014.4 上智大学理工学部プロジェクト博士研究員
2017.10 山形大学大学院理工学研究科助教：日本学術振興会卓越研究員
2021.1 TI-FRISフェロー
2023.4 山形大学大学院理工学研究科准教授
【受賞歴】
山形県科学技術奨励賞(県知事表彰：2025)、インテリジェント・コスモス奨励賞(2025)、応用物理学会 Poster Award (2019)、応用物理学会講演奨励賞(2009)等、9件
本シーズに関連する論文
本シーズ以外の論文
関連シーズ
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