有機ELとは？

有機EL（Organic Electro-Luminescence）とは、有機化合物に電流を流すことで発光させる現象を指します。この現象を利用して、ディスプレイに画像を映し出す技術が有機ELディスプレイです。

近年、スマートフォンやテレビ、デジタルカメラなど、さまざまな電子機器に有機ELディスプレイが採用されるようになりました。有機ELは自発光型のディスプレイで、液晶ディスプレイのようなバックライトを必要としません。このため、薄型軽量化や省電力化が可能で、コントラストや視野角、応答速度にも優れているのが特徴です。

有機ELディスプレイが発光する仕組みの詳細は次項で解説しますが、基本的には電極に挟まれた有機化合物の層に電圧をかけることで、有機化合物中の電子と正孔が再結合し、そのエネルギーによって光が発せられます。

有機ELの仕組み

有機ELディスプレイは、発光層となる有機化合物の層を電極で挟み込んだ構造をしています。

電極に電圧をかけると、有機化合物が発光する性質を利用して映像を表示します。この発光の仕組みが、有機ELディスプレイの最大の特徴です。

発光

有機ELの発光は、電極から注入された電子と正孔が有機化合物層で再結合する際に光が放出されることで起こります。

この発光方式は、従来の液晶ディスプレイとは大きく異なります。液晶ディスプレイでは、バックライトからの光を液晶層で制御して映像を表示するのに対し、有機ELディスプレイでは、有機化合物自体が発光するため、各画素が自発光します。

映像

有機ELディスプレイでは、赤・緑・青の各色に発光する有機化合物を用いて、カラー映像を表示します。各画素が独立して発光するため、コントラストが高く、視野角が広いという特徴があります。

また、液晶ディスプレイのようにバックライトが不要なので、薄型軽量化も可能です。

有機ELとLEDの違い

有機ELとLEDの違いに関して、基本的な違いは使用される素材と発光の仕組みにあります。

有機ELは有機物質を発光層に使用し、特定の有機物質に電圧をかけることで直接発光します。一方、LED（Light Emitting Diode）では、異なる性質の半導体を組み合わせて光を発生させます。

有機ELは自発光するため、バックライトが不要で、より薄型で軽量なディスプレイの製造が可能です。また、画素ごとに明るさを調整できるため、完全な黒を表現し、高いコントラスト比を実現できます。

これに対しLEDは、半導体の性質を利用して発光し、バックライトを必要とする液晶ディスプレイとは異なりますが、有機ELほどの薄型化や柔軟性はありません。

有機ELの特徴としては、高い色彩の再現性や広い視野角、そして省エネ性能も挙げられますが、コストが高い点や画面の焼き付きが発生しやすい点が課題とされています。

有機ELのメリット

有機ELディスプレイは、従来の液晶ディスプレイと比べて多くのメリットがあります。薄型・軽量化が可能で、曲面ディスプレイなども実現できます。また、自発光方式により、鮮やかで目に優しい映像表現が可能です。

ここでは、そのメリットについて詳しく見ていきましょう。

液晶の薄型化・軽量化・柔軟化が可能

有機ELディスプレイは、液晶ディスプレイに必要なバックライトや色フィルタが不要なため、ディスプレイをかなり薄くすることができます。基板や保護ガラスなどを除いた厚さは1万分の数mmほどにまで薄型化が可能です。

また、基板などをプラスチックなどで作ることで、曲げられるディスプレイも実現できます。これにより、テレビやスマートフォンだけでなく、駅やお店などで使うデジタルサイネージや、折りたためる携帯ディスプレイなどへの応用も期待されています。

さらに、有機ELであればシースルーのディスプレイ実現も可能になります。電極を酸化インジウム、スズや酸化チタン、酸化亜鉛、炭素の単分子膜などの透明な物質で作ることで、透明のディスプレイを作ることもできるのです。これは、まさに未来のディスプレイ技術で、今後、有機ELディスプレイは私たちの身の回りにどんどん増えていくでしょう。

鮮やかかつ目に優しい映像表現が可能

有機ELディスプレイは自発光性であるため、面全体で均一に光り、自然光に近い質感を実現します。これにより、映像は非常に鮮やかで、目に優しい表現が可能になります。

特に、バックライトを使用しないために深い黒を表現でき、これが映像のコントラストを高め、より立体感のある画像を楽しむことができるというメリットがあります。

有機ELは曲がる

有機ELは非常に薄く柔軟性のある素材で構成されているため、曲げたり、巻いたりすることが可能曲げたり、巻いたりすることが可能なので、従来では実現できなかったような自由な形状のディスプレイを設計することができます。

有機ELのデメリット

有機ELには多くのメリットがある一方で、いくつかのデメリットも存在します。
ここでは主なデメリットについて見ていきましょう。

比較的高額である

現状、有機ELディスプレイは液晶と比べるとまだ価格が高めです。製造コストがかかるため、同じサイズの液晶テレビと比べると数万円から10万円以上高くなるケースもあります。

高価格であることから、有機ELテレビの普及スピードは液晶ほど速くありません。価格が下がるにはさらなる技術革新と大量生産が必要だと考えられています。

焼き付き発生のリスクがある

有機ELは、同じ画像を長時間表示し続けると焼き付きが発生するリスクがあります。焼き付きとは、表示していた画像が薄く残像として残ってしまう現象のことです。

有機ELは電流を流し続けることで発光し続けるため、同じ画素に負荷がかかり続けると劣化が進行します。それが焼き付きとなって現れるのです。

ただし最近は、焼き付きを防止するさまざまな機能が搭載されるようになってきました。画面を自動的にオフにしたり、表示位置をわずかにずらしたりすることで、焼き付きのリスクを下げることができます。今後さらなる技術開発が進めば、将来的には焼き付きの心配はなくなっていくでしょう。

有機EL材料を使用した製品

有機ELの優れた特性を活かして、さまざまな製品への応用が進んでいます。スマートフォンやタブレット、携帯ゲーム機、テレビなど、多岐にわたる電子機器に有機ELディスプレイが搭載されるようになりました。

具体的な事例を見ていきましょう。スマートフォンでは、薄型・軽量化と美しい画質を両立するために有機ELが採用されています。また、折り畳み式のスマートフォンにも有機ELの柔軟性が活かされています。

テレビでは、高コントラストで色再現性に優れた映像が楽しめるのが有機ELの大きな強みです。映画などの暗いシーンでも、深みのある黒を表現できます。また、視野角が広いため、斜めから見ても色や明るさの変化が少ないのも特徴です。

そのほか、ウェアラブルデバイスや給湯器のパネル、業務用音響機器・放送機材など、あらゆる分野で有機ELの活用が進んでいます。薄型で省電力、見やすい表示が求められる用途に適しているといえるでしょう。

今後は、フレキシブルディスプレイや透明ディスプレイなどさらなる発展が期待されます。折り畳み可能なパソコンや、ガラス越しに情報を表示するショーウィンドウなど、これまでにない製品の登場も予想されます。有機ELの可能性は計り知れません。

有機EL材料が期待される分野

有機EL技術は、さまざまな産業で革新をもたらすと期待されています。

自動車産業では、有機ELをヘッドアップディスプレイ（HUD）や大型ディスプレイに活用できる可能性があります。HUDは、運転に必要な情報を視野内に表示するもので、もし実現すれば、より安全で快適なドライブが可能になるかもしれません。また、車内のウィンドウ部分に有機ELを貼ることで、カーシェアリングのときに新しい広告媒体として活用できるといった可能性も考えられます。

なお、ドイツの有名な自動車メーカーでは、自動車のテールランプ部分に有機ELを採用しているところもあるようです。厚さがなく、いろいろな形状に形成できる有機ELを活用することで、自動車のデザインの幅も広がっていくでしょう。

医療分野では、有機ELを用いた高精細なモニターをはじめ、さまざまな活用方法が期待されています。例えば、有機ELは炭素や水素などの有機化合物でできていることから生体との親和性がよく、体に装着できるため、ウェアラブルデバイスへの活用の可能性を秘めています。

絆創膏にセンサーを入れて、汗の分析をしたり、24時間血圧を計測するといったこともできるかもしれません。なお、有機材料で人工網膜を作り、失明した方の治療につなげようという研究も始まっているようです。

また、建築・インテリア分野でも有機ELの応用が期待されています。壁面や家具に組み込むことで、空間全体をディスプレイ化することができるようになるかもしれません。照明との融合により、これまでにない演出効果を生み出すでしょう。

さらに、広告や店舗ディスプレイにも有機ELの導入が進む可能性があります。透明ディスプレイを窓ガラスに設置したり、曲面に沿ったディスプレイを用いたりすることで、これまでにないクリエイティブな表現が可能となるでしょう。

有機EL材料の研究開発が進むことで、私たちの生活のさまざまな場面で活用されるようになるでしょう。薄型・軽量・フレキシブルという有機ELの特性を活かした新たな製品やサービスが登場し、ライフスタイルや産業に大きな変革をもたらすと期待されています。

まとめ

有機EL技術は、その自己発光能力により、映像表現の新たな地平を切り開いています。薄型で省エネルギー性に優れ、鮮やかな色彩と高コントラストを実現することで、液晶とは一線を画す映像体験を提供します。一方で、高価格や焼き付きのリスクも存在し、これらの課題に対処しながら有機EL技術のさらなる発展と普及を目指すことが重要です。この技術がもたらす未来は、映像表現の限界を押し広げ、日常生活を豊かに彩るものと期待されます。