ほぼ100%の変換効率へ、省エネかつ長寿命なディスプレイ、ケンブリッジ大学が発見

2017年04月19日

一般社団法人エネルギー情報センター

新電力ネット運営事務局

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3月30日、ケンブリッジ大学はイースト・アングリア大学、東フィンランド大学とのチームにおいて、変換効率がほぼ100%のディスプレイを開発したと発表しました。分子を回転させるこの新技術により、これまでより明るく・省エネでかつ長寿命なポテンシャルを実現します。(一般社団法人エネルギー情報センター 新電力ネット運営事務局)

これまでのOELD、25%のみが明るい状態に変換

世界の電力の5分の1は光を発生させるために使用されており、ディスプレイや照明の省エネは大きな研究テーマの一つです。そうした中、ケンブリッジ大学、イースト・アングリア大学、東フィンランド大学のチームは、数十年にわたりディスプレイの性能向上を阻害してきた悩みを解決する材料を発見しました。

研究チームが開発した技術は、分子を利用することで光を生み出すOLED(有機EL)に関するものです。このOLEDは1980年代に発明され、現在ではテレビやPCなどのディスプレイに広く使われていますが、現状では光への変換効率が十分ではないという問題を抱えています。

OLEDの分子に電流を通すと、それらは活動状態になりますが、その内の25%だけが光を急速に発する「明るい」状態となります。残りの75%は暗い状態のままであり、電力が明かりではなく熱に変換されるので、エネルギーの無駄につながります。この暗い状態の分子が生み出す熱量は、旧式のフィラメントを使う白熱電球より大きくなります。

銅と金を使うことで、分子を回転

OELDにおいて明かりを生み出すうえで、暗い状態の部分は望ましい状態ではありません。この問題を解決する手法の一つとして、レアメタルであるイリジウムルを用いて分子の回転を変え、光の放出を促すようなアプローチも取られました。しかし、この方法では分子の回転に時間がかかるため、OLEDに損害を与えるので、結果として不安定になります。

一方でイースト・アングリア大学の研究者らは、2つの異なる有機分子を、銅や金の原子で接合するという新しい技術を開発しました。接合された2つの分子はプロペラのような形状となっており、このプロペラを回転することで、暗い状態の分子がねじれ、光を生み出すことが可能となります(図1)。

OLEDの様子

図1 OLEDの様子 出典:ケンブリッジ大学

イリジウムを利用していた時は、暗い状態を明るく変換することが可能でしたが、OLEDへダメージが残るという問題がありました。しかし、今回の新しい技術ではOLEDにダメージを与えることなく、ほぼ100%の変換効率を達成することができます。

今後の展望として、東フィンランド大学のMikko Linnolahti教授は「次のステップは、このメカニズムを最大限に活用する新しい分子を設計することであり、レアメタルの必要性を完全に排除するといった目標があります。これは、効率と安定性を両立したOLEDをいかにして作るかといったものであり、この分野における長年の問題を解決することに繋がる。」とコメントしています。

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