1.OLEDの定義
OLED（有機発光ダイオード）、有機エレクトロレーザーディスプレイ、有機発光半導体（有機エレクトロルミネセンスディスプレイ、OLED）とも呼ばれます。
OLEDは電流型有機発光デバイスの一種で、キャリアの注入と再結合による発光現象であり、発光強度は注入電流に比例します。電界の作用により、陽極で発生した正孔と陰極で発生した電子がOLED内を移動し、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層に注入され、発光層に移動します。この2つが発光層で出会うと、エネルギー励起子が生成され、発光分子を励起して最終的に可視光を生成します。
2.OLEDの分類
OLEDは、比較的特殊な有機材料で構成された有機電界発光デバイスです。その構造によって、単層デバイス、二層デバイス、三層デバイス、多層デバイスの4種類に分けられます。
（１）デバイス構造からの分類
- a. 単層デバイス
単層デバイスは、デバイスの正極と負極の間に発光できる有機層の層を挿入するもので、その構造は基板/ITO/発光層/陰極です。この構造では、電子と正孔の注入と輸送の不均衡により、デバイスの効率と輝度が低く、デバイスの安定性が悪くなります。
- b. 二層デバイス
二層デバイスは、単層デバイスに基づいています。発光層の両側に正孔輸送層 (HTL) または電子輸送層 (ETL) が追加され、単層デバイスにおけるキャリア注入の不均衡の問題が克服され、デバイスの電圧電流特性が改善され、デバイスの発光効率が向上します。
- c. 3層デバイス
3層デバイス構造は最も広く使用されている構造であり、その構造は基板/ITO/HTL/発光層/ETL/カソードです。この構造の利点は、励起子が発光層に閉じ込められるため、デバイスの効率が向上することです。
- d. 多層構造
多層構造の性能は比較的良好な構造であり、あらゆるレベルで良好な役割を果たすことができます。発光層も多層構造で構成することができ、各生成層は互いに独立しているため、個別に最適化することができます。したがって、この構造は各有機層の役割を十分に発揮することができ、デバイス設計の柔軟性が大幅に向上します。
（２）駆動モードによる分類
OLEDは駆動方式によって分けられ、一般的にはアクティブ型とパッシブ型の2種類に分けられます。アクティブ型は一般的に能動駆動、パッシブ型は受動駆動です。実際の応用プロセスでは、アクティブ駆動は主に高解像度の製品に使用され、パッシブ駆動は主に表示サイズが比較的小さいディスプレイに使用されます。
（３）材質による分類
OLEDを構成する材料は主に有機物です。 OLED材料 有機物の種類によって分類できます。1つは小分子で、もう1つは高分子です。2つのデバイスの主な違いは製造プロセスです。
小分子デバイスでは主に真空熱蒸着プロセスが使用され、ポリマーデバイスではスピンコーティングまたはスプレー印刷プロセスが使用されます。
3. OLEDの構造
OLED デバイスは、基板、カソード、アノード、正孔注入層 (HIL)、電子注入層 (EIL)、正孔輸送層 (HTL)、電子輸送層 (ETL)、電子ブロッキング層 (EBL)、正孔ブロッキング層 (HBL)、発光層 (EML) などの部品で構成されています。
その中で、基板はデバイス全体の基礎であり、すべての機能層をデバイスの基板上に蒸着する必要があります。デバイスの基板としては通常ガラスが使用されますが、曲げられるフレキシブル OLED デバイスを作成する必要がある場合は、プラスチックなどの他の材料を使用する必要があります。
4. OLED照明の原理
OLED デバイスの発光プロセスは、電子と正孔の注入、電子と正孔の輸送、電子と正孔の再結合、および励起子の脱励起による OLED ディスプレイの発光に分けられます。具体的には、
（１）電子と正孔の注入
陰極の電子と陽極の正孔は、印加された駆動電圧の駆動下でデバイスの発光層に移動します。デバイスの発光層に移動する過程で、デバイスに電子注入層と正孔注入層が含まれている場合、電子と正孔は最初に陰極と電子注入層の間、および陽極と正孔注入層の間のエネルギー障壁を乗り越え、次に電子注入層と正孔注入層を通ってデバイスの電子輸送層と正孔輸送層に移動する必要があります。電子注入層と正孔注入層は、デバイスの効率と寿命を向上させることができます。OLEDデバイスにおける電子注入のメカニズムはまだ絶え間なく研究されており、最も一般的に使用されているメカニズムはトンネル効果と界面双極子メカニズムです。
（２）電子と正孔の輸送
外部駆動電圧によって駆動され、陰極からの電子と陽極からの正孔はそれぞれデバイスの電子輸送層と正孔輸送層に移動し、電子輸送層と正孔輸送層はそれぞれ電子と正孔をデバイスの発光層の界面に移動します。同時に、電子輸送層と正孔輸送層は、デバイスの発光層の界面で陽極からの正孔と陰極からの電子をブロックするため、デバイスの発光層の界面の電子と空隙がブロックされ、正孔が蓄積されます。
（３）電子と正孔の再結合
デバイスの発光層の界面にある電子と正孔の数が一定数に達すると、電子と正孔が再結合し、発光層に励起子が生成されます。
（４）励起子の脱励起光
発光層で発生した励起子は、デバイスの発光層内の有機分子を活性化し、その結果、有機分子の最外層の電子が基底状態から励起状態へと遷移します。励起状態の電子は極めて不安定であるため、基底状態へと移動します。遷移中にエネルギーが光の形で放出され、デバイスが光を発します。
5. OLEDの特徴
OLED 技術が広く採用されている理由は、他の技術に比べて次のような利点があるためです。
（１）低消費電力
LCDと比較すると、OLEDはLCDの比較的エネルギーを消費する部分であるバックライトを必要としないため、OLEDはよりエネルギー効率に優れています。
たとえば、24 インチ AMOLED モジュールの消費電力はわずか 440mW ですが、24 インチ ポリシリコン LCD モジュールでは 605mW に達します。
（２）応答速度が速い
他の技術と比較して、OLED 技術は応答速度が速く、応答時間はマイクロ秒レベルに達します。応答速度が速いほど、動画の品質が向上します。
関連データ分析によると、その応答速度は液晶ディスプレイの約1000倍に達したという。
（３）広い視野角
他のディスプレイと比較して、OLED は能動的に光を発するため、広い視野角範囲で画像が歪むことはありません。垂直および水平の視野角は 170 度を超えます。
（４）高解像度表示が可能
高解像度の OLED ディスプレイのほとんどはアクティブ マトリックス、つまり AMOLED を採用しており、その発光層は高解像度で 260,000 の真の色を吸収することができ、科学技術の発展に伴い、将来的に解像度が向上することが期待されています。
（５）広い温度特性
LCDと比較して、OLEDは広い温度範囲で動作できます。関連する技術分析によると、温度は-40℃から80℃で正常に動作できます。これにより、地理的制限が軽減され、極寒の地域でも正常に使用できます。
（６）OLEDはソフトスクリーンを実現できる
OLEDは、プラスチックや樹脂などのさまざまなフレキシブル基板材料上に製造できます。有機層をプラスチック基板上に蒸着またはコーティングすることで、柔らかい画面を実現します。
（７）完成したOLEDの品質は比較的軽い
他の製品と比較すると、OLED は品質が比較的優れており、LCD と比較して厚さが比較的薄く、地震係数が高く、より大きな加速度や振動などの過酷な環境にも適応できます。
6. OLEDの寿命に影響を与える要因
OLED デバイスの寿命に影響を与える要因は多数あります。
OLED デバイスに影響を与える要因に応じて、影響要因は内部要因と外部要因に分けられます。
このうち、内因とは、機器自体の材質や構造など、外因以外の要因によって機器の寿命低下が引き起こされる場合をいい、外因とは、機器が置かれている環境などの外因によって機器の寿命低下が引き起こされる場合をいいます。
7. OLEDの応用分野と将来
OLEDの多くの利点により、OLED技術はLCD技術よりも応用範囲が広く、電子製品、商業分野、輸送、工業制御、医療分野にまで拡張できます。また、近年、主要な国際企業がOLED技術の研究を継続的に強化しており、OLED技術はさらに向上します。
（１）商業分野
小型 OLED スクリーンは、POS 機、コピー機、ATM 機に取り付けることができます。OLED スクリーンは、曲げやすさ、軽量薄型、強力な耐老化性などの特性があるため、美しく実用的です。大型スクリーンは、ビジネス プロモーション スクリーンとしてだけでなく、駅や空港の広告スクリーンとしても使用できます。これは、OLED スクリーンが視野角が広く、輝度が高く、色が鮮やかで、視覚効果が LCD スクリーンよりもはるかに優れているためです。
（２）電子製品分野
OLEDはスマートフォンで最も広く使用され、続いてノートパソコン、ディスプレイ画面、テレビ、フラットパネル、デジタルカメラなどの分野で使用されています。OLEDディスプレイは色がより鮮やかで、色（さまざまな表示モード）を調整できるため、実用アプリケーションで非常に広く使用されており、特に今日の曲面テレビは大衆から広く賞賛されています。
（３）VR技術分野
LCD 画面では VR デバイスを視聴する際に汚れがひどくなりますが、OLED 画面では汚れが大幅に軽減されます。これは、OLED 画面が光分子を発光させ、液晶が光の中を流れるためです。そのため、2016 年に OLED 画面は正式に LCD 画面を上回り、携帯電話業界の新たな寵児となりました。
（４）運輸分野
OLEDは主に船舶、航空機計器、GPS、ビデオ電話、車載ディスプレイなどに使用され、サイズが小さいのが主流です。これらの分野では主にOLEDの広視野角性能に重点が置かれており、直接見なくても画面の内容がはっきりと見えますが、LCDは機能しません。
（５）産業分野
我が国の産業は自動化とインテリジェント化の方向に発展しており、ますます多くのインテリジェントなオペレーティングシステムが導入され、スクリーンの需要が高まっています。タッチスクリーンディスプレイでも表示ディスプレイでも、OLEDの応用範囲はLCDよりも広くなっています。
（６）医療分野
医療診断や手術画面のモニタリングへの影響は、画面と切り離せません。医療用ディスプレイの広視野角の要件を満たすには、OLED 画面が「唯一の選択肢」です。
OLEDディスプレイの開発余地は非常に大きく、市場の潜在力も大きいことがわかります。しかし、LCDスクリーンと比較すると、OLED製造技術はまだ十分に成熟していません。量産率が低く、コストが高いため、市場でトップクラスのOLEDスクリーンを採用しているのは一部のハイエンドデバイスだけです。
しかし、2017年上半期のデータから判断すると、各メーカーがOLED技術研究への投資を増やしており、わが国の多くの中級電子製品にOLEDディスプレイが採用されています。携帯電話業界の観点から見ると、2015年以降、OLEDスクリーンの採用割合は年々増加しています。
LCD製品はまだそれほど多くはありませんが、ハイエンドのスマートフォンには最先端のOLEDスクリーンが採用されており、スマートフォンなどの電子製品の発展はOLEDの発展をさらに促進するはずです。
やっと
前述したように、OLED はフレキシブルで透明なディスプレイの作成に使用できます。消費者にとって、これは可能性の世界を広げるので非常にエキサイティングです。
● 非平面上に置かれた湾曲したOLEDディスプレイ
● ウェアラブルOLED
● 折りたたみ式 OLED とスクロール可能な OLED を使用して、新しいモバイル デバイスを作成できます。
● 窓や車のフロントガラスに埋め込まれた透明OLED
想像できないものもまだまだあります…
一緒にOLED技術を取り入れましょう ！