OLED（有機発光ダイオード）入門
2023年1月29日
有機ELディスプレイは、液晶ディスプレイよりも薄くて軽いという、ディスプレイ技術に対するユニークなアプローチをとっています。近年、有機ELディスプレイは多くのアプリケーションで利用されるようになり、ディスプレイの選択肢として広く普及しています。
この記事では、有機EL技術の仕組みと、それがあなたの次のプロジェクトをどのように改善するのか、そして有機ELがすでにディスプレイ技術のあり方をどのように変えつつあるのかを解説します。
有機ELとは？
OLED（有機発光ダイオード）は、有機LEDとも呼ばれ、発光層に電流を流すことで発光する発光ダイオードです。OLEDは、LCDディスプレイで用いられる従来のバックライトとは異なり、有機材料を用いて発光します。これにより、消費電力の低減、コントラストの向上、より深い黒の表現、そしてより鮮やかな発色が実現されます。
OLEDは、さまざまな業界や用途においてフラットパネルディスプレイの製造に利用されています。薄型で省エネ性に優れ、応答速度が速く、視野角も広いという特徴から、OLEDディスプレイはスマートフォン、スマートウォッチ、産業用制御機器、実験装置、自動車用インジケーターなどのデバイスに採用されています。
関連記事：ウェアラブルデバイスにおけるOLED
OLEDディスプレイの主な構成要素は、陰極、陽極、発光層（発光有機層）、および導電層です。
有機ELに使用される有機材料
陰極は、電子の供給源となる金属などの導電性材料の層である。電気を流す陽極は、ITO（Indium Tin Oxide）などの透明導電体でできており、高い導電性と高い光学的透明性を持っているのが一般的である。
有機層は陽極と陰極の間に挟まれており、電流が流れると発光する役割を担っています。導電層は通常、ポリアニリンなどの高分子で構成されています。OLEDの用途や設計に応じて、発光層にはトリス（8-ヒドロキシキノリン）アルミニウム、ポリフルオレン、トリフェニルアミンなどの有機化合物が用いられることがよくあります。
有機ELの仕組みは？
有機ELは、発光層に電流を流すと発光する有機化合物を用いたLEDの一種である。発光層は通常、高分子物質を陰極と陽極の2つの電極で挟んだ構造になっている。電流を流すと、有機分子が発光する。
有機ELの仕組みはLEDと似ているが、n型とp型の半導体層ではなく、有機化合物層で光を発生させる。
有機ELの光の出し方
OLEDは「エレクトロルミネッセンス」と呼ばれる技術を利用しており、これは物質が電流の流れに応じて発光する現象です。有機材料からなるOLED層は、陰極と陽極の間に挟まれています。OLEDに電流を流すと、負に帯電した電子が陰極から陽極へと流れ、一方で正に帯電した正孔が逆方向に流れます。これらの電子と正孔は有機層内で再結合し、その際に光という形でエネルギーを放出します。
- カソードとアノードの間に電流を流す。
- 陰極から陽極に電気が流れ始めると、陰極では電子が増え、陽極では電子が減るため、導電層から電子が抜ける（電子ホール）。
- 電子は、発光層と導電層の境界で電子ホールに出会い、再結合して余分なエネルギーを光という形で放出する。
関連項目：ニッツ、ルーメン、輝度
有機ELの発光色は、使用する有機材料によって異なります。
4x20薄型有機ELディスプレイのデモ動画
有機ELの優位性
有機ELディスプレイは、いくつかの点で液晶ディスプレイより優れています。よりスリムで軽量であるため、スマートフォン、ノートパソコン、フィットネストラッカー、AR/VRヘッドセット、その他のウェアラブルデバイスなどのポータブルデバイスに最適です。さらに、OLEDは標準的なTN液晶よりも広い視野角、広い動作温度を提供し、より鮮やかで没入感のある視聴体験を提供します。また、OLEDはコントラストが優れているため、黒が深くなり、より鮮明な画像が得られます。さらに、有機ELは液晶よりもエネルギー効率が高く、環境にも優しい。色再現性が高く、応答速度が速い、黒が深いなど、有機ELはより鮮やかでダイナミックな映像体験を提供する。
- スリムで軽量
- ハイコントラスト
- 広い動作温度範囲
- 鮮やかな色彩
- 広視野角
- ディープブラックカラー
- 高速レスポンス
- エネルギー効率
有機ELのデメリット
有機ELは、画面を照らすバックライトが不要なため、液晶のように簡単に輝度を上げることができない。一般的な屋内用途では非常に明るく見える有機ELも、直射日光の下では液晶に比べて見劣りすることがある。また、有機ELの明るさは、有機材料の寿命に直結する。将来的には、より経済的に製造できるようになるかもしれないが、現在の有機ELの製造工程は、液晶よりもコストが高い。
- 液晶に比べ寿命が短い
- 白背景の画像では消費電力が増加する
- 直射日光の当たる場所では、読みやすさに問題が生じる場合があります。
- 液晶に比べコストが高い（現状）
結論
有機 EL 技術は、薄型・軽量の適応型自発光ディスプレイを提供することで、ディスプレイの展望を変えつつあります。スマートフォン、テレビ、ビデオモニター、タブレット、スマートウォッチ、フィットネストラッカーから医療機器、自動車用メーター、オーディオプレーヤー、ヘッドセット、カメラ、ゲーム機まで、幅広いアプリケーションのデジタルディスプレイとして、今日、一般的に使用されています。そのユニークな有機材料は、より柔軟であることを可能にし、ディスプレイ技術において最もエキサイティングで革新的なデザインのいくつかにつながっている。
関連記事：OLED 対 LCD