有機エレクトロルミネッセンス
有機ELディスプレイは、各画素ごとに発光素子が構成されている。その発光素子は金属等の陰電極 / 電子注入層 / 電子輸送層 / 発光層 / 正孔輸送層 / 正孔注入層 / ITO等の陽電極そしてガラス板や透明のプラスチック板などの基板よりなる。
こうしたサンドイッチ状の構造はヘテロ構造と呼ばれ、電子と正孔をそれぞれ別の層に閉じ込めることによって効率的な反応を起こすことができる。各層の材料にはジアミン、アントラセン、金属錯体などの有機物が使用されている。
電極間の各層の厚さは数nmから数百nmであり、全体で1μm以下程度の厚さしかない。また基板もフレキシブルなプラスチック等を利用することにより、フレキシブル(曲げられる)ディスプレイや照明の製造も可能である。
有機ELによる照明機器への応用可能性は2008年6月にUniversal Dispay Corp.(UDC社)が発表した102lm/Wという高発光効率以降、大きな進展を見せている。従来、発光効率の高い材料は構造が不安定で寿命が短く特に青色の発光では良い物がなかったが発光効率と寿命の点では大きな課題はなくなり2009年の内には最初の製品が登場する。2012年には東急電鉄自由が丘駅の照明の一部に有機EL照明が導入されている(日本国内の鉄道駅としては初の実用設置)。また、白色有機ELを開発するなど有機ELの研究で有名な山形大学を有する山形県では、県内の様々な施設において有機EL照明を積極的に導入している。
有機EL照明はすでに製品化が始まっているLED照明の後を追うように開発競争と実用化への目処が進んでおり、特にLED照明では不可能な「面発光」や「形状に制約がない」「透明である」点ではLED照明がほとんど点発光であるために小型化には向いても発熱という制約や光の拡散に工夫が求められる点と対照を成しており、今後住み分けが進むかさらにLEDを超えて普及する可能性があると考えられている。
現在有機ELの主流であるガラス基板に代わりプラスチックフィルムなどの基板を使うことにより、フレキシブルに曲げることも可能である。将来、柔軟な素材に印刷することも検討されている。
2008年時点では1,000cd/mの輝度が当面の製品化目標として設定されており、これはテレビ画面の2倍程度であるため単独での照明機器としては不十分である。しかし面発光・透明であり1mm以下と元々薄いため、透明な大きな板を壁面に立てかけるだけの形状や必要なら何枚でも重ねることで面積当りの輝度は高められるので問題とはならないとする意見もある。
日本のルミオテック社では今後、板を積層することで蛍光灯と同水準の5,000cd/mの輝度を持つ製品を生み出す計画である。コストも2008年時点での白色LED照明と同じ4円/lm前後での目処はついており、2015年には1円/lmにできるという予測もある。
現在抱える技術的な問題は光の取り出し効率が25%程度と低い点と発光板の位置によって温度ムラや電流ムラがあり、これによって輝度ムラが生じてしまう点、そしてディスプレイ分野で他に代替材がない希少資源のインジウム(透明導電膜のITOとして使用される)を大量に消費するためインジウムの枯渇原因として危惧される事である。発光効率の問題に絡み蛍光材料ではなくリン光材料を使うことも模索されている。
すでに将来の窓ガラスへの応用を考慮して、裏面(室外)に光が漏れないような1方向に光を透過させる技術の開発も行なわれている。
有機EL開発を進めている会社には判っているだけで米GE社、パナソニック電工、コニカミノルタ、カネカ、独OSRAM社、独Novaled AG社、ルミオテック社があり調査会社の富士経済は2011年の日本国内での有機EL照明の市場規模は100億円を超え世界市場では2015年に5,000億円以上、2020年には1.4兆円になると予測している。
自由が丘駅の定期券売り場に設置された有機EL照明(パナソニック社)(2013年12月)
同駅の正面口改札窓口に設置された有機EL照明(パナソニック社)(2013年12月)
山形市・霞城セントラル1Fのやまがた観光情報センター内に設置された有機EL展示販売窓口「Organic LED YAMAGATA(有機ELプラザ)」(2017年8月)
有機エレクトロルミネッセンス(ゆうきエレクトロルミネッセンス、英語: organic electro-luminescence: OEL)、有機EL()とは発光を伴う物理現象であり、その現象を利用した有機発光ダイオード(ゆうきはっこうダイオード、英: organic light-emitting diode: OLED)や発光ポリマー(はっこうポリマー、英: light-emitting polymer: LEP)とも呼ばれる製品一般も指す。
これらの発光素子は発光層が有機化合物から成る発光ダイオード (LED) を構成しており、有機化合物中に注入された電子と正孔の再結合によって生じた励起子(エキシトン)によって発光する。日本では慣習的に「有機EL」と呼ばれることが多い。次世代ディスプレイのほか、LED照明と同様に次世代照明技術としても期待されている。
有機ELの基本特許は、有機ELを発明した米イーストマン・コダック社と、有機ELの燐光材料を開発した米ユニバーサル・ディスプレイ・コーポレーション(UDC)社が握っており、有機ELディスプレイに関しても例外ではない。しかし有機ELの発明から20年を経て、初期の特許が満了したコダックは有機ELディスプレイの開発から撤退し、有機EL照明の開発にシフトしたため、利用権譲渡が行われていった。
「ダウケミカルの有機材料や、3MとNECのレーザー転写にかかわる、それぞれの技術および知的財産権の一部」はサムスングループへ、「コダックの技術および知的財産の利用権」は2010年にLGグループへ利用権が譲渡された。
2009年6月には、LGはUDCと共同開発を行う出光興産との戦略的提携で、出光から高性能有機EL材料の提供とデバイス構成の提案を受け入れられるようになった。
2011年7月には、東京工業大学と科学技術振興機構が保持するIGZO薄膜半導体(酸化物半導体)の特許について、サムスンがライセンス取得している。
2013年4月には、サムスンがアメリカに設立した子会社「IKT」が、セイコーエプソンが保有する有機EL特許の一部を買収した。