有機ELディスプレイ(OLED)の概要

※2001年7月現在の情報を基に作られたものです。
※本資料は個人の学習用として制作されたものであって、内容の信憑性については保証しません。


有機EL発光のしくみと材料
有機EL(organic electroluminescent)
蛍光性化合物は電場を加えることにより励起して発光するが、このうち有機化合物(分子中に炭素を含む化合物)を用いたものを有機ELと呼ぶ。無機化合物を用いた無機ELに比べて高速応答性、高輝度、高効率、直流電圧駆動、多色化などの面で優れているが、耐久性の改善などで実用化はこれからの段階である。

<構造>
1.ガラス基板の上に陽極(2.ITO電極―透明)、3.ホール輸送層、4.発光層、5.陰極が積層されている。
ITO電極からホール輸送層に向けてホール(正孔)が注入され、一方陰極から発光層に向けて電子が注入される。
発光層で電子とホールが結合して、光が放射される。

<材料>
1.ガラス基板 ガラス(プラスチックも使用される)
2.ITO電極(陽極)インジウム+スズの酸化物
3.ホール輸送層 有機化合物
4.発光層 有機化合物
5.陰極 マグネシウム、アルミニウムなど
A.キャリア注入層 (陽極と陰極のそれぞれ内側にある) 材料:有機化合物
B.配線材料 現状では詳細はわからないが、有機ELDは電流駆動のため、電圧駆動のLCDと違うの基準で材料が選ばれていることは明らか。信号線など直接EL素子に電流を通すところは、低抵抗であることが重要(Al系、Cr系材料が使用されていることが多いようだ)。


[有機ELに使用される有機化合物の例]


LCD(液晶)、OLED(有機EL)、CRT(ブラウン管)発光の違い
LCD (Liquid Crystal Display)
バックライトが発光体で、液晶層を挟むITOの電位差によって、液晶分子の並びにねじれを作り、RGB光量を調節する。


有機ELD (Organic Electroluminescent Display)
ITO−陰極間で直接電流が流れ、間にある各RGBの発光素子(有機EL)で励起が起こり自己発光する。


CRT (Cathode Ray Tube)
カソードから放出された電子ビームが各RGBの蛍光塗料に当たり、励起が起こって自己発光する。


LCD(液晶)、OLED(有機EL)、CRT(ブラウン管)発光の違い

パッシブマトリクスディスプレイ
長所:低コストで安価 短所:色むらが生じやすい

アクティブマトリクスディスプレイ
長所:高輝度、低電力駆動、色むらが発生しづらい 短所:パッシブより高コスト
※有機ELDのアクティブマトリクスは電流駆動のため、PC用LCDで一般的なa‐Si‐TFTは用いられず、大きな電流を流すことができる低温p‐Si-TFTが用いられる。


有機EL製造工程一例
ITO付きガラス
→配線材成膜、エッチング(100〜150℃)
→ITOパターニング(100〜150℃)
→絶縁膜の形成(200〜250℃)
→陰極隔壁の形成(パッシブ方式のも)
→有機膜、陰極成膜(インクジェット方式による)
→封止、分断
→パネル完成


有機ELDの特徴
薄型化、軽量化に最適
自発光ディスプレーのため、LCDのようにバックライトが必要ではなく、さらなる薄型化、軽量化が期待できる。

低電力化
カラーフィルタや液晶層での光量の損失がないため、今後発光効率を上げていくことで、LCD以上の低電力化が期待できる。

応答速度が速い
自己発光タイプのため応答速度が非常に早く、動画に適している。

視野角が広く、高輝度、高コントラスト
液晶層やカラーフィルタを介さないため、視野角が広く取れて高量の損失が小さく、LCD以上の高輝度、高コントラストが得られる。 (ブラウン管に近い見え方をする)

広い使用温度範囲
有機膜(固相)による発光のため、LCD(液晶=液相)に比べ使用温度に幅がある。

低コスト化
積層数が少なく、大量生産の設備さえ整えれば、LCDよりも製造コストを低く抑えられると期待されている。


有機EL開発上の課題点
課題 主な改善点
有機EL材料の特性向上 高温での耐久性向上、赤色材料の高効率化、青色材料の長寿命化、色度の改善
ディスプレイとしての信頼性確保 封止技術の確立、駆動条件の最適化
量産用有機EL製造装置の開発 大型基板への対応など
TFT特性の改善 有機EL用電流駆動型トランジスタの特性均一化
低消費電力化 材料の高効率化

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