2026年1月15日／出典：SemiDisplayView

繰り返し変形でも性能を維持する有機EL技術の進展

2026年1月15日、韓国・ソウル大学と米国ドレクセル大学（Drexel University）の共同研究チームは、柔軟性と弾性を同時に備えた新型有機ELパネルの開発に成功したと発表した。この研究成果は前日に学術誌『Nature』に掲載され、可伸縮性能と輝度維持の両立という点で大きな技術的ブレークスルーとして注目を集めている。

従来のフレキシブルディスプレイ向け有機ELは、曲げ可能なプラスチック基板上に構成され、湾曲、巻き取り、折り畳みといった形状変化に対応してきた。この技術は1990年代に基礎研究が始まり、2010年代にサムスン電子などが曲面・フレキシブルスマートフォンを市場投入したことで広く知られるようになった。しかし、長期間にわたる繰り返しの曲げ動作により、電極や有機層が損傷し、輝度や柔軟性が徐々に低下するという課題があった。

今回開発された新型有機ELパネルでは、柔軟性を有する燐光ポリマー発光層と、MXeneナノ材料で構成された透明電極を組み合わせることで、元の長さの1.6倍まで引き伸ばした状態でも大部分の輝度を維持できることが確認された。

MXene電極による電荷注入効率の向上

研究チームによると、従来は伸縮性を高めるために絶縁性の高いポリマーを導入する手法が一般的であったが、これは電荷輸送を阻害し、発光効率の低下を招いていた。また、一般的な電極材料は繰り返しの伸長によって脆化し、最終的には断線する問題も抱えていた。

これに対し、今回の研究ではMXeneを基盤とした可伸縮コンタクト電極を採用した。この電極は高い機械的強度を持つだけでなく、仕事関数を調整できる特性を有しており、正孔や電子の注入効率を高めることができる。その結果、デバイス全体の性能を根本的に改善することに成功した。

ExciPh発光層がもたらす高効率発光

発光材料の面では、研究チームはコアとなる発光層を再設計し、「ExciPh（励起子複合体補助燐光層）」と呼ばれる新しい有機材料を採用した。この材料は高い伸縮性を備えると同時に、化学設計によって電荷エネルギー準位構造が最適化されており、より多くの電荷が効率的に結合して励起子を形成できる。

実験結果によれば、ExciPh発光層では57％以上の励起子が可視光に変換されるのに対し、一般的な有機ELポリマー発光層ではその変換率は12～22％程度にとどまっている。さらに、研究チームはExciPh層を熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの中に埋め込み、電極構造を最適化することで、デバイス内部における電荷分布効率と全体の柔軟性を向上させた。

実証実験と今後の応用展開

電極設計においては、ドレクセル大学が2011年に開発した二次元ナノ材料MXeneと銀ナノワイヤを組み合わせ、透明かつ可伸縮な導電ネットワークを構築した。この構造は高い導電性を維持しながら、繰り返しの伸縮や曲げに対しても安定した電荷注入能力を発揮し、変形状態でも高輝度を保つことを可能にしている。

実証段階では、ハート形や数字形状の緑色フレキシブル有機ELディスプレイ試作サンプルが製作され、伸長条件下での発光効率と耐久性が体系的に評価された。その結果、最大ひずみの60％まで引き伸ばした場合でも性能低下は約10.6％にとどまり、2％のひずみ条件で100回の繰り返し伸長を行った後も、初期輝度の約83％を維持した。これは従来技術を大きく上回る性能である。

研究チームは、この超弾性有機ELパネルが次世代のウェアラブルディスプレイや変形可能ディスプレイの基盤技術になると見ており、リアルタイム健康モニタリングやウェアラブル通信分野での活用が期待されるとしている。今後は、さらなるフレキシブルディスプレイ用基板材料の探索や、有機EL発光層の精密制御による多色・高輝度化、製造プロセスの簡素化を進め、可伸縮有機EL技術の量産化と実用展開を目指す方針だ。