有機ELディスプレーの輝き

有機ELディスプレーの輝き

仕組み

自ら光を出す有機化合物で映像を映し出すのが有機発光表示装置です。液晶表示装置のように、背後から光を当てる必要がありません。そのため、液晶表示装置に比べて電力消費を抑え、薄く軽く作ることができます。また、背後から光を当てないため、黒色がより深く表現でき、高コントラストで鮮やかな映像を実現できます。

この有機化合物は、電気を加えると、中の電子がエネルギーの高い状態になります。この状態は不安定なため、電子はすぐに元のエネルギーの低い状態に戻ります。この時、エネルギーの差が光として放出されます。これが、有機発光表示装置の基本的な仕組みです。光を出す色の種類は、有機化合物の種類によって決まります。様々な色の光を出す有機化合物を組み合わせることで、あらゆる色を表現し、フルカラー表示を可能にしています。

例えば、赤色を出す有機化合物、緑色を出す有機化合物、青色を出す有機化合物をそれぞれ配置することで、これらの光を混ぜ合わせて様々な色を作り出します。色の明るさは、加える電気の強さで調整します。電気の量を増やすと、電子が励起状態になる回数が増え、放出される光の量も増えるため、より明るい色になります。逆に、電気の量を減らすと、放出される光の量も減り、暗い色になります。このようにして、電気の量を細かく調整することで、滑らかな色の変化を表現し、高画質の映像を実現しています。近年では、様々な種類の有機化合物が開発されており、より鮮やかな色を表現できる有機発光表示装置が登場しています。また、折り曲げられるものや、透明なものなど、様々な特徴を持つ有機発光表示装置も開発されており、今後の更なる発展が期待されています。

特徴

自ら光る有機発光ダイオードを使った画面は、液晶画面とは違うところが多くあります。まず、反応の速さが大きな違いです。液晶画面は、液晶という小さな粒の向きを変えることで、光を調節して映し出します。粒の向きを変えるのにはどうしても時間がかかり、画面の切り替えに遅れが出ていました。これが残像の原因です。一方、有機発光ダイオードを使った画面は、電気を流すとそれぞれの粒が自ら光ります。そのため、電気のオンオフで直接画面を切り替えることができ、反応速度が非常に速いのです。スポーツ中継や動きが激しい映画などでも、残像がなく滑らかな映像を見ることができます。画面の見えやすさも特徴です。液晶画面は見る角度によって色や明るさが変わることがありました。斜めから見ると色が薄くなったり、暗くなったりする現象が見られることがあります。しかし、有機発光ダイオードを使った画面は斜めから見ても、正面から見たときと同じように、色や明るさが変わらずに見えます。そのため、複数人で画面を見るときなど、どの位置から見ても美しい映像を楽しむことができます。さらに、柔らかい素材で作ることができるため、曲げられる画面を作ることもできます。折り畳み式の携帯電話や、巻き取れるテレビなど、今までにない形の家電製品が作れると期待されています。このように、速い反応速度、広い視野角、曲げられる柔軟さなど、多くの優れた特徴を持つ有機発光ダイオードは、様々な分野で活躍が期待される、まさに次世代の画面と言えるでしょう。

種類

画面に映像を映し出すための発光装置である有機発光ダイオードには、いくつかの種類があります。大きく分けると、色の三原色である赤、緑、青の光を出す有機発光ダイオードを組み合わせたものと、白い光を出す有機発光ダイオードに色のフィルターを組み合わせたものの二種類があります。

色の三原色である赤、緑、青それぞれの色を出す有機発光ダイオードを画面上に並べて配置し、それらを組み合わせて様々な色を表現するのが、三原色方式の有機発光ダイオードです。この方式は、色の再現度が高く、鮮やかで自然な色彩の映像を表示できるという利点があります。そのため、色の正確さが求められる映像制作などの専門的な分野で多く使われています。しかし、製造工程が複雑なため、白い光を出す有機発光ダイオードに色のフィルターを組み合わせたものに比べて、どうしても製造費用が高くなってしまうという課題もあります。

一方、白い光を出す有機発光ダイオードに色のフィルターを組み合わせたものは、三原色方式のものと比べて製造工程が簡素化されているため、製造費用を抑えることが可能です。このため、テレビや携帯電話など、広く一般的に普及している多くの機器で使われています。ただし、色のフィルターを通すことで光の明るさが低下するため、三原色方式のものと比べると、映像の鮮やかさはやや劣ります。また、フィルターを通す都合上、色の再現度も三原色方式のものに比べると劣ってしまいます。

近年では、量子ドットという極微細な粒子を用いた、量子ドット有機発光ダイオードと呼ばれる新しい技術も登場しています。量子ドットは、粒子の大きさによって発光する色が変化するという性質を持ち、これを利用することで、従来の有機発光ダイオードよりもさらに広い範囲の色を表現し、より明るく鮮明な映像を表示することが可能になります。この技術は、次世代の画面表示技術として期待されており、今後の発展が注目されています。

課題

有機発光ダイオード画面は、美しい色彩や薄い形状といった優れた特徴を持ちますが、いくつかの問題点も抱えています。これらの問題点を解消しない限り、より広く普及することは難しいでしょう。

まず、画面の寿命が課題です。有機発光ダイオード画面は、長時間使用すると画面を構成する有機化合物が劣化し、明るさが低下したり、残像（画面に焼き付いたような跡が残る現象）が発生したりすることがあります。特に青色の発光材料は劣化しやすいため、寿命が短く、改善が急務です。画面の明るさを維持するために、より耐久性の高い材料の開発や、劣化しにくい駆動方法の研究が進められています。

次に、製造費用が高いことも課題です。現在の液晶画面と比べると、有機発光ダイオード画面の製造費用は高く、普及の妨げとなっています。これは、製造工程が複雑で、不良品が発生する割合（歩留まり）が低いためです。大量生産が難しく、費用が高くなる一因となっています。製造工程の簡略化や、歩留まりを向上させる技術の開発が求められています。

さらに、画面の大型化も課題の一つです。大型の有機発光ダイオード画面を製造するには、高度な技術と設備が必要となります。製造が難しく、費用も高額になるため、大型テレビなどへの普及が遅れています。大型化に対応できる製造技術の開発が期待されます。

これらの寿命、費用、大型化といった課題を克服することで、有機発光ダイオード画面は、テレビや携帯端末だけでなく、様々な用途に利用され、私たちの生活をより豊かにしてくれると期待されます。

将来

薄い、軽い、曲げられるといった特徴を持つ有機発光ダイオードは、様々な機器に搭載される表示装置として、今後ますます活躍が期待されています。現在主流となっている機器は、携帯電話やテレビですが、それ以外にも応用範囲は広がっています。

自動車に搭載される表示装置としても、有機発光ダイオードは注目を集めています。速度計や燃料計といった従来の表示装置だけでなく、カーナビゲーションシステムやエンターテインメントシステムなど、様々な用途での活用が考えられています。自動車の内装デザインの自由度を高める上でも、重要な役割を果たすと期待されます。

腕時計や眼鏡などの体に装着する機器にも、有機発光ダイオードは搭載され始めています。小型で軽量であるため、装着時の負担が少なく、健康管理や情報表示など、様々な機能を実現できます。今後、体に装着する機器はますます普及していくと予想され、有機発光ダイオードの需要も高まっていくでしょう。

さらに、未来の表示装置として、新しいタイプの有機発光ダイオードの開発も進んでいます。例えば、背景が透けて見える表示装置や、伸縮自在な表示装置などです。これらの技術が実用化されれば、表示装置の可能性はさらに広がります。壁や窓に情報を表示したり、衣服に組み込んでファッションの一部として活用したりといった、今までにない使い方ができるようになるでしょう。

表示装置の性能向上も続いています。技術の進歩により、よりきめ細やかで、より長持ちする有機発光ダイオードが実現しつつあります。色の再現性も高まり、より鮮やかで、より自然な表現が可能になっています。これらの進化は、私たちの生活をより豊かで便利なものにしてくれるでしょう。