
韓国・ハンバット大学のJae-Hyun Lee教授らの研究チームは、有機ELの内部にたまる余分な電荷を抑え、発光の効率と寿命を改善する素子の設計手法を示した。チームは発光層の手前に挟む薄い層の電気的な性質を調整し、試作した素子で明るさが5%落ちるまでの時間を約20%延ばした。研究にはSamsung Advanced Institute of Technology(SAIT)のJong Soo Kim氏らも参加した。
有機ELは数種類の有機材料の薄い膜を重ねて作る。チームによると、材料を蒸着して膜を作る際に分子の向きがそろい、膜の中に「巨大表面電位(GSP)」と呼ぶ電位が生じる。GSPが正の電荷(正孔)を発光層の近くに余分に引き寄せると、光を生む励起子が正孔とぶつかって光らずに消えてしまう。こうした損失は励起子-ポーラロン消光と呼ばれ、効率や寿命を下げる原因になる。
チームは正孔を運ぶ層と発光層の間に、電子の流れをせき止める薄い層(電子阻止層)を入れた。電子阻止層には、発光層とは逆向きの負のGSPを持つ材料を使い、発光層付近の電位を打ち消すように調整した。GSPがマイナス1、マイナス40、マイナス87mV/nmの3種類の材料を比べ、電気的な測定、インピーダンス分光、過渡エレクトロルミネッセンスなどで電荷の動きと光の損失を調べた。
負のGSPが強いほど、発光層との境目に正孔がとどまり、発光層の中の余分な電荷が抑えられた。ただし、最も強いマイナス87mV/nmの材料では、正孔をとどめる力が強すぎて電荷の注入まで妨げ、電流が減って効率と寿命がかえって下がった。試した中で最も釣り合いがよかったのは、マイナス40mV/nmの材料「o-CBP」を使った素子だった。明るさが初期の95%に落ちるまでの時間(LT95)は35時間で、比較用の素子の約29時間を約20%上回った。
Lee教授は「重要なのは、最も強いGSPの材料を使うことではなく、層と層の間の電位を制御することだ」と述べた。チームは層の間の電気的な環境を材料の結果として受け入れるのではなく、調整できる設計の要素として扱えると説明する。
一方で大学側は、実験は研究室の条件で試作した素子を対象にしたもので、市販の製品で電池の持ちが延びる、焼き付きが減る、画質が上がるといった効果を示したものではないとしている。手法がどこまで実際のディスプレイの性能を高めるかは、さまざまな素子の構造や動作条件での検証が必要だという。論文は2026年7月7日にオンラインで公開され、学術誌「Chemical Engineering Journal」の545巻(2026年10月1日付)に掲載された。研究はSAITと韓国研究財団(NRF)の支援を受けた。

