OLED（有機EL）

鏡とホタルの違いを考えてみよう。鏡は光が当たったときだけ何かを映し出す——自分で光ることはできないよね。でもホタルは、体の中から自分で光を出せる！

昔のテレビ画面は鏡みたいなもの——後ろに大きなライト（バックライトと呼ぶ）がないと映像を映せなかった。でもOLED画面は何百万もの小さなホタルみたいで、一つ一つが自分で光れるんだ！

だからOLED画面が黒いものを表示するとき、本当に真っ黒になる——その小さな「ホタル」たちが完全に消えるから。古いテレビだと、黒い部分も実はバックライトが隠れようとしているだけで、グレーっぽく見えちゃう。

OLED画面はすごく薄いから曲げることもできる——分厚いガラスのサンドイッチじゃなくて、紙みたいに薄いんだ。だから半分に折りたためるスマホがあるんだよ！

歴史的背景：有機物に電気を流すと発光することは、1950年代にフランスのナンシー大学で初めて発見された。しかし実用化には数十年かかった。

ブレークスルーは1987年、コダックのチン・ワン・タンとスティーブン・ヴァン・スライクが2層構造を使った初の高効率OLEDデバイスを作成したときに起きた。その後1990年にケンブリッジの研究者がポリマー（長鎖分子）でも動作することを示し、製造が容易になった。

ソニーは2007年に初のOLEDテレビを発売——11インチで25万円だった。現在、OLEDはプレミアムスマートフォンを支配し、テレビ市場も急速に席巻している。

動作原理：

• 有機層：電極に挟まれた特殊な炭素系化合物
• 電界発光：電圧をかけると、電子と「正孔」が有機層で出会い、光としてエネルギーを放出
• 色：異なる有機化合物が異なる色（赤、緑、青）を発光

AMOLED vs PMOLED：

• PMOLED（パッシブマトリクス）：行と列を順次制御。シンプルで安価だが、小型ディスプレイ（～3インチ）に限定。フィットネスバンド、カーディスプレイに使用。
• AMOLED（アクティブマトリクス）：各画素に専用の薄膜トランジスタ（TFT）。大型・高解像度ディスプレイを実現。スマホやテレビに使われているもの。

液晶に対する優位性：

• 無限のコントラスト比：真の黒（画素オフ＝光なし）
• 高速応答時間：約0.1ms vs 液晶の約5ms（モーションブラーなし）
• 広視野角：バックライト漏れなし、角度でも色が一定
• 薄型軽量：バックライトアセンブリ不要
• フレキシブル化可能：折りたたみ/巻取りディスプレイを実現
• 画素単位の調光：HDRコンテンツが劇的に美しく

欠点：

• 焼き付き：静止画像が永続的な残像を引き起こす可能性
• 寿命：青色OLEDは赤/緑より早く劣化
• コスト：液晶より製造コストが高い
• 輝度：ピーク輝度は歴史的にハイエンド液晶より低い（差は縮小中）

デバイス物理：

OLEDは電荷注入と再結合によって動作する。陽極（通常ITO——酸化インジウムスズ）が正孔を注入し、陰極（低仕事関数金属）が電子を注入する。これらのキャリアは輸送層を通り、発光層で再結合する。

HOMO/LUMOエネルギー準位：

有機半導体は離散的な分子軌道を持つ。HOMO（最高被占分子軌道）は価電子帯のように、LUMO（最低空分子軌道）は伝導帯のように機能する。エネルギーギャップが発光波長を決定する。

蛍光 vs りん光：

• 蛍光：一重項励起子のみが発光（最大内部量子効率25%）
• りん光：重金属原子（Ir、Pt）が三重項の回収を可能に（理論的IQE 100%）
• TADF：熱活性化遅延蛍光——重金属なしで三重項を回収する純有機材料

製造方法：

• 真空蒸着：従来の方法。精密だが無駄が多い（約70%の材料ロス）。サムスンが使用。
• インクジェット印刷：溶液プロセス。廃棄物が少なく、潜在的に安価。JOLEDが2017年に商業化。

青色発光材料の課題：

効率的で安定した青色りん光発光材料は依然として実現困難。必要な高い三重項エネルギー（約2.8 eV）が発光材料とホスト材料の両方の急速な劣化を引き起こす。現在の解決策：

• 蛍光青：安定だが効率が低い（EQE約7%）
• りん光青：効率的だが短寿命（T50 < 10,000時間）
• TADF青：有望だが色純度とロールオフの問題が残る
• ハイパー蛍光：TADF増感剤＋蛍光発光体——両者の利点を組み合わせ

QD-OLED（サムスンディスプレイ）：

青色OLEDで量子ドットカラーコンバーターを励起するハイブリッドアーキテクチャ。いずれの技術単独よりも広い色域（BT.2020の約90%）を達成。2022年にプレミアムモニターとテレビで初めて商業化。

タンデムアーキテクチャ：

複数の発光ユニットを電荷発生層（CGL）で積層。駆動電圧の上昇と引き換えに効率/寿命を2倍または3倍に。高輝度アプリケーションに不可欠。

AR/VR向けマイクロOLED：

シリコンバックプレーン上に直接製造されるOLED（OLEDoS）。ニアアイディスプレイに必要な超高画素密度（3000 PPI以上）を実現。ソニーがApple Vision Pro向けチップでリード。主な課題：熱管理とシースルーARに十分な輝度の達成。

新興研究方向：

• ペロブスカイトLED：低コスト・高効率発光体の可能性
• 伸縮可能OLED：折りたたみを超えて——真に弾性のあるディスプレイ
• 材料探索への機械学習：新しい発光材料候補の特定を加速