OLED(Organic Light Emitting Diode)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

OLED(Organic Light Emitting Diode)とは

OLEDとはOrganic Light Emitting Diodeの略称であり、有機ELとも呼ばれる発光ダイオードの一種です。OLEDは、有機化合物を電極で挟み込んだ構造をしており、電流を流すと発光する仕組みになっています。

OLEDは、自発光型のディスプレイであるため、バックライトが不要という特徴があります。このため、液晶ディスプレイと比較して、薄型化や軽量化が可能であり、省電力であるというメリットがあります。

OLEDのもう一つの大きな特徴は、素早い応答速度を実現できる点です。OLEDは、電流を流すと瞬時に発光するため、動画表示においても残像感が少なく、滑らかな映像を楽しむことができます。

また、OLEDは、色再現性に優れているという特徴もあります。有機ELは、材料の組成を変えることで、多様な色を表現することが可能であり、広色域表示を実現しています。

OLEDは、これらの特徴を生かして、スマートフォンやテレビ、ウェアラブルデバイスなど、さまざまな製品に採用されています。近年では、大型化や高精細化が進み、高画質なディスプレイとして注目を集めています。

OLEDの発光原理と構造

OLEDの発光原理と構造に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

OLEDの発光メカニズム
OLEDの基本的な構造
OLEDの材料と種類

OLEDの発光メカニズム

OLEDの発光メカニズムは、電界発光と呼ばれる現象を利用しています。有機EL材料に電圧を印加すると、電子と正孔が注入され、発光層で再結合することで光を放出します。

この発光現象は、電子と正孔が有機EL材料の最高占有分子軌道(HOMO)と最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー差に相当する光を放出することで起こります。印加電圧を調整することで、発光色を制御することも可能です。

OLEDの発光メカニズムは、自発光型であるため、バックライトが不要であり、高いコントラスト比と広い視野角を実現できるという利点があります。また、応答速度が速いため、動画表示にも適しています。

OLEDの基本的な構造

OLEDの基本的な構造は、有機EL材料を電極で挟み込んだサンドイッチ構造をしています。具体的には、陽極(ITO)、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順に積層された構造になっています。

各層には、それぞれ異なる役割があります。正孔注入層と電子注入層は、電極から有機EL材料への電荷の注入を助ける役割を担っています。正孔輸送層と電子輸送層は、注入された電荷を発光層へと輸送する役割を果たしています。

発光層は、正孔と電子が再結合して光を放出する層であり、OLEDの発光色を決定する重要な役割を担っています。発光層の材料を変えることで、さまざまな色の発光を得ることができます。

OLEDの材料と種類

OLEDに使用される有機EL材料は、低分子材料と高分子材料の2種類に大別されます。低分子材料は、真空蒸着法により成膜されるのに対し、高分子材料は、インクジェット印刷などの塗布法により成膜されます。

低分子材料は、高い発光効率と色純度が特徴であり、ディスプレイ用途に広く用いられています。一方、高分子材料は、大面積化や量産性に優れているため、照明用途での利用が進んでいます。

また、OLEDには、透明OLEDやフレキシブルOLEDなど、さまざまな種類があります。透明OLEDは、透明電極を用いることで、ディスプレイ自体を透明化したものであり、AR/VR用途などへの応用が期待されています。フレキシブルOLEDは、プラスチック基板を用いることで、曲面ディスプレイや折りたたみ可能なディスプレイを実現しています。

OLEDの利点と課題

OLEDの利点と課題に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

OLEDの利点と応用分野
OLEDの課題と改善の取り組み
OLEDの将来性と展望

OLEDの利点と応用分野

OLEDは、自発光型であるため、高いコントラスト比と広い視野角、深い黒色表現が可能であり、高画質なディスプレイとして注目されています。また、薄型化や軽量化、省電力化が可能であるため、モバイル機器への搭載に適しています。

OLEDは、その特性を生かして、スマートフォンやタブレット、ウェアラブルデバイスなど、さまざまな分野で活用されています。近年では、大型テレビへの採用も進み、高級テレビ市場を中心に普及が拡大しています。また、照明用途でも、面発光や柔軟性を生かしたOLED照明の開発が進められています。

今後は、車載ディスプレイや医療用ディスプレイ、AR/VRデバイスなど、新たな分野でのOLEDの活用が期待されています。特に、透明OLEDやフレキシブルOLEDは、新たなユーザー体験を提供する技術として注目を集めています。

OLEDの課題と改善の取り組み

OLEDには、いくつかの課題も存在します。一つは、製造コストの高さです。有機EL材料の蒸着プロセスは、高度な製造技術を必要とするため、製造コストが高くなる傾向にあります。

もう一つの課題は、有機EL材料の劣化です。有機EL材料は、長期間の使用で劣化し、輝度の低下や色の変化が生じる可能性があります。特に、青色発光材料の寿命が短いことが知られています。

これらの課題に対し、材料開発や製造プロセスの改善など、さまざまな取り組みが行われています。例えば、インクジェット印刷技術を用いた高分子OLEDの開発や、タンデム構造を用いた長寿命化技術などが研究されています。また、酸化物TFTを用いた駆動回路の開発により、大型化や高精細化が進められています。

OLEDの将来性と展望

OLEDは、高画質や薄型軽量、柔軟性など、さまざまな利点を持つディスプレイ技術として注目されています。今後、材料開発や製造技術の進歩により、さらなる性能向上と低コスト化が期待されています。

また、透明OLEDやフレキシブルOLEDの実用化が進むことで、ディスプレイの新たな可能性が拓かれると予測されています。例えば、曲面ディスプレイや折りたたみ可能なディスプレイ、ウェアラブルデバイスなど、これまでにない形状や使い方が可能になると考えられます。

さらに、OLEDは照明分野でも大きな可能性を持っています。OLED照明は、面発光や柔軟性を生かして、新たな空間演出や省エネルギー化に貢献することが期待されています。今後、OLEDは、ディスプレイ分野だけでなく、さまざまな分野で活用が広がっていくものと予測されています。

OLEDの市場動向と主要メーカー

OLEDの市場動向と主要メーカーに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

OLEDディスプレイ市場の現状と予測
OLED照明市場の動向と可能性
OLEDの主要メーカーと戦略

OLEDディスプレイ市場の現状と予測

OLEDディスプレイ市場は、スマートフォンやテレビ、ウェアラブルデバイスなどを中心に、着実に成長を続けています。2020年の世界のOLEDディスプレイ市場規模は、約300億ドルに達したと推定されています。

今後も、高解像度化や大型化、フレキシブル化の進展により、OLEDディスプレイの需要は拡大し続けると予測されています。特に、スマートフォンや車載ディスプレイ、AR/VRデバイスなどでの採用が拡大すると見込まれています。市場調査会社の予測では、2025年までに、OLEDディスプレイ市場は500億ドル以上に成長すると見込まれています。

ただし、液晶ディスプレイとの競合や、製造コストの高さなどの課題もあり、価格競争力の向上が求められています。各メーカーは、製造プロセスの効率化や歩留まりの改善などに取り組むことで、コスト削減を進めています。

OLED照明市場の動向と可能性

OLED照明は、面発光や柔軟性、色調整が可能なことから、新たな照明デザインや空間演出を可能にする技術として注目されています。現在、OLED照明市場はまだ黎明期にありますが、徐々に実用化が進んでいます。

OLED照明の主な用途は、高級住宅や商業施設、自動車などでの装飾照明や間接照明です。また、美術館や博物館などでの展示照明としても活用され始めています。OLED照明は、薄型で熱が少ないため、デリケートな展示物の照明に適しているとされています。

今後、製造コストの低減や性能の向上が進むことで、OLED照明市場は拡大していくと予測されています。市場調査会社の予測では、2025年までに、OLED照明市場は10億ドル以上に成長すると見込まれています。ただし、価格競争力や信頼性の向上が課題であり、材料開発や製造技術の進歩が求められています。

OLEDの主要メーカーと戦略

OLEDの主要メーカーとしては、Samsung Display、LG Display、BOE、Visionoxなどが挙げられます。これらのメーカーは、スマートフォンやテレビ、ウェアラブルデバイス向けのOLEDディスプレイを量産しています。

各社は、高解像度化や大型化、フレキシブル化などの技術開発を進めることで、差別化を図っています。例えば、Samsung Displayは、QD-OLEDと呼ばれる新技術の開発を進めており、高輝度と広色域を実現することを目指しています。LG Displayは、透明OLEDやロールアブルOLEDなどの開発に注力しています。

また、中国メーカーの台頭も著しく、BOEやVisionoxなどが、積極的な設備投資を行うことで、シェア拡大を図っています。今後は、日本や韓国、中国メーカーの競争が激化すると予想され、技術開発や価格競争力の向上が鍵を握ると考えられます。各社は、用途に応じた製品展開や、材料・装置メーカーとの連携強化などを進めることで、競争力の強化を図っています。