有機ELの原理と応用例

ELとは、Electro Luminescenceの略で、電圧を加えると発光する現象をいう。発光材料の違いから、無機ELと有機ELがあるが、ここでは近年注目されている有機ELについて、その発光原理と特長を紹介する。また、応用例として有機ELディスプレイや有機ELランプなどを紹介する。

1. 発光の仕組み

有機ELは、発光ダイオード(LED)と同様の構成を取り、その発光層に有機化合物を添加している。電子輸送層、発光層、正孔輸送層の3層から構成されるヘテロ構造を取る（図1）。電子輸送層に陰極、正孔輸送層に陽極を接続し、電圧を印加することで、電子と正孔を注入する。これらのキャリアは発光層で再結合し、エネルギーを放出する。放出されたエネルギーを得て、発光層の発光材料が励起され、励起状態が緩和する際に放出される蛍光や燐光を発光源として用いる。陰極には光を反射するための金属薄膜が蒸着されており、陽極は光を取り出すための透明金属薄膜(ITO)が蒸着されている。
発光材料には、ポリマー状の分子を用いた高分子材料と、それ以外の分子を用いた低分子材料が用いられる。低分子系の有機ELでは、ガラスやプラスチック基板の上に真空蒸着させる。この方法では大型化が難しく、現在の有機EL製品が小型なのはこのためである。高分子系の有機ELでは、それをインクとした印刷やスピンコートなどの製造技術が開発されており、大型化、低コスト化が期待されている。
電極間の各層の厚みは~数百 nm程度であり、全体でも1 μmと非常に薄い。基板にプラスチックなどのフレキシブルな素材を用いれば、フレキシブルな光源が実現できると期待される。

図1　有機EL発光の仕組み

2. 応用例

ELディスプレイ：携帯電話や小型ゲーム機などの小型機器には有機ELをディスプレイに用いたものが採用されている。液晶ディスプレイに比べて、以下の特徴がある。