OLEDとは？仕組みや種類、メリット・デメリットを解説

2024.03.04

OLEDとは、有機ELを利用した発光ダイオードのことです。OLEDの仕組みや種類のほか、OLEDを導入するメリット・デメリットについて解説します。

OLEDとは？仕組みや種類、メリット・デメリットを解説

近年、テレビやデジタルサイネージなどのディスプレイの種類として、OLEDや有機ELという名称が使われることが増えました。しかし、そもそもOLEDとは何か、通常のLCD（液晶ディスプレイ）とどう違うのかわからないという方も少なくないのではないでしょうか。

この記事では、OLEDの仕組みや主な種類のほか、OLEDを導入するメリット・デメリットなどについて解説します。

OLEDとは、有機ELを利用した発光ダイオードのこと

OLED（Organic light emitting diode）は、有機EL（Electro Luminescence）を利用した発光ダイオードで、近年、さまざまなディスプレイ製品に採用されています。有機ELとは、有機化合物を用いて発光させる原理・現象のことを指しますが、現在では有機化合物の発光の仕組みを使用したディスプレイとして、有機ELデバイスの意味合いで用いられることが一般的です。

OLEDは、自己発光タイプの仕組みを持つディスプレイであるため、LCDのようなバックライトが不要であることが特徴のひとつです。そのため、LCDと比較して薄型で軽量な上、高コントラスト、省電力といった点もOLEDディスプレイの特徴として挙げられます。

また、OLEDは環境にも優しい技術です。有機材料を使用することでリサイクルが容易となり、資源の節約にも貢献しています。また、発光効率の高さから、エネルギー消費量を抑えることができるため、環境負荷の低減につながっているのです。

OLEDディスプレイの用途

OLEDディスプレイの具体的な用途としては、テレビやスマートフォンのほか、スマートウォッチなどに代表されるウェアラブルデバイスなどが挙げられます。

テレビやスマートフォンでは美しい高画質が楽しめることから、近年ではOLEDディスプレイが人気です。また、ウェアラブルデバイスでは、柔軟性や軽さ・薄さ、省電力などが重要な要素となるため、OLEDディスプレイが数多く採用されています。

OLEDの構造

OLEDの構造は、「基板」「陽極（アノード）」「有機材料層」「陰極（カソード）」から成り立っています。基板には主に、ガラスやプラスチックが用いられ、その上に電極や輸送層、発光層などが積み重なった構造をしているのが特徴です。

電極で挟んだ発光層に電圧をかけることで有機ELが発光する構造により、OLEDは高い発光効率を持ち、さまざまなデバイスで役立つディスプレイ技術となっています。

OLEDの発光の仕組み

OLEDの発光の仕組みは、電流を流すことで有機材料が励起し、発光する現象を利用しています。励起とは原子や分子が外からエネルギーを与えられ、元のエネルギーの低い安定した基底と呼ばれる状態から、エネルギーの高い状態に移ることです。発光層に電気が流れると、陰極と陽極からプラスとマイナスの電荷を持つ正孔と電子が注入され、それらが有機物でできた発光層で結合する際に、エネルギーが高い励起状態へと変化します。

この励起状態から元の安定状態である基底状態に戻る際、過剰なエネルギーが光として放出されます。この光の放出がOLEDの発光の仕組みです。

LCDとの違い

OLEDとLCDの大きな違いは、発光の仕組みです。LCDは液晶を用いて光を透過させることで画像を表示します。その光のためにLCDにはバックライトが必要になりますが、OLEDは自己発光するためバックライトが不要です。

バックライトがないことにより、OLEDは薄くて軽量で、消費電力が少なくて済むというメリットがあります。また、自ら発光する現象を利用して画面の明るさを調整し、完全な黒色を再現できることから、コントラストの高い映像を映し出すことが可能です。

一方、LCDはバックライトの光と液晶分子の配光により画面の明るさを調整する仕組みのため、完全な黒色を表現することはできません。ただ、その分、OLEDよりも明るめの映像を映し出すことに長けています。

なお、LCDはバックライトの消費電力が大きいため、省エネルギー性には劣りますが、生産コストや設備投資がOLEDよりも低いという違いがあります。

▼LCDについては、下記の記事をご覧ください。

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OLEDの種類

OLEDには、「ドットマトリクス方式」と「セグメント方式」の2つの駆動方式があります。ここでは、それぞれの駆動方式について解説します。

ドットマトリクス方式

ドットマトリクス方式のOLEDは、小さな四角形の画素（ピクセル）が格子状に並べられた構造をしています。画素を個別に制御できるため、画像や動画などの複雑な表示が可能です。

ドットマトリクス方式には、「PMOLED方式」と「AMOLED方式」の2種類があります。それぞれの方式について、以下でご紹介します。

・PMOLED方式

PMOLED（Passive Matrix OLED）は、垂直方向のアノードと水平方向のカソードの交点にある画素（ピクセル）を発光させる方式です。この方式では、ディスプレイの行列ごとに信号が送られ、その交点に電流が流れることで発光します。

PMOLEDの特徴は、構造がシンプルで生産コストが低いこと。そのため、小型ディスプレイや低解像度のグラフィックディスプレイに用いられることが一般的です。ただし、行数が増えると駆動電圧が高くなり、ディスプレイの寿命が短くなります。

また、PMOLEDは、AMOLEDと比べて表示品質や応答速度が劣るという点が欠点です。しかし、AMOLED方式に比べて設備投資が少なく済むため、コストパフォーマンスの面では優れています。

・AMOLED方式

AMOLED（Active Matrix OLED）方式は、近年、スマートフォンやテレビに広く採用されているディスプレイ技術です。この方式のディスプレイは、薄型・軽量化が進んでおり、鮮やかな色彩表現や高いコントラストが特徴です。AMOLED方式では、各画素にスイッチング機能が組み込まれているため、鮮明な画質を表現ことができます。

また、AMOLEDは従来のLCDに比べて消費電力が少なく、バッテリーの駆動時間が長いため、モバイル機器に最適であるとされています。

ただし、AMOLEDディスプレイは、青色の色素が劣化しやすいため、LCDに比べて寿命が短いという点が欠点です。それでも、技術の進歩によりディスプレイの寿命は向上しつつあります。

セグメント方式

セグメント方式のOLEDは、画面に表示される画素が絵やアイコンのように、あらかじめ決められた形（セグメント）で構成されています。そのほかにも、数字や特定の記号を表示するのに適しているため、シンプルな情報表示が求められるデジタル時計や電卓、家電製品のディスプレイ部分などに使用されるのが一般的です。

セグメント方式は、表示するセグメント一つひとつに電極がついているスタティック駆動方式で、画素のオンオフを制御しています。常に一定の電流が流れ、そのデューティ比（一定周期内である現象が継続される期間の割合）も短くなることがないため、ドットマトリクス方式より輝度を高くすることが可能です。そのため、絵やアイコンなど複数のパターンを明るくきれいに表示する場合に適しています。

また、セグメント方式のOLEDは限られた表示要素しか持たないため、製造コストが低く、消費電力も抑えることができます。

OLEDディスプレイのメリット

OLEDディスプレイのメリットは、ほかのディスプレイ技術と比較して高いコントラストや視野角の広さ、応答速度の速さなどが挙げられます。ここでは、OLEDディスプレイのメリットについて詳しく見ていきましょう。

コントラストが高い

OLEDディスプレイのコントラストが高い理由は、各画素が独立して発光するためです。黒を表現する際には、画素自体の光が消えるため、真っ黒な表現が可能になります。これにより、バックライトの光を遮光して黒を表現するLCDと比較して、暗いシーンでもコントラストの高いくっきりとした映像が楽しめます。

視野角が広い

視野角が広いのも、OLEDディスプレイの大きなメリットです。LCDでは、画面の角度によっては色やコントラストが変わってしまうことがありますが、OLEDディスプレイにはそのような心配がありません。どの角度から見ても、色やコントラストが一定に保たれるため、斜めから見る場合も、複数人で映像を楽しむ場合にも最適なディスプレイです。

応答速度が速い

OLEDディスプレイは、各画素が瞬時に発光・消灯するため、応答速度が非常に速いのがメリットです。そのため、映像の動きが速いゲームやスポーツ観戦などでも、残像やぶれが起こりにくく、快適に視聴を楽しめます。

薄型・軽量

OLEDディスプレイは発光層が薄く、バックライトが不要であることから、薄型・軽量化が実現できます。これにより、デザイン性が高く、インテリアとしても美しく映えるディスプレイを作ることが可能です。また、薄くて軽いディスプレイのため、設置場所も選びません。

OLEDディスプレイのデメリット

一見するとメリットが多そうなOLEDディスプレイですが、もちろんデメリットも存在します。ここでは、OLEDディスプレイが持つデメリットについて解説します。

輝度が暗い

鮮やかな色彩表現や高いコントラストが魅力のOLEDディスプレイですが、輝度が暗いというのがデメリットです。LCDに比べても最大輝度が低く、明るい環境での視認性が悪いと感じる場合があります。そのため、使う場所やシーンによっては注意が必要です。

価格が高い

OLEDディスプレイは、価格が高いこともデメリットです。LCDに比べて製造コストが高いため、製品価格も高くなる傾向があります。ただし、その高い価格に見合った性能を持ち、高品質な画像が得られるため、予算や設置場所、用途などに応じて選ぶといいでしょう。

焼き付きが起こりやすい

OLEDディスプレイは、焼き付きが起こりやすいというデメリットも存在します。長時間同じ画像を表示すると、画素の劣化により残像が残ることがあります。長時間使用しない場合はスリープモードにしたり、電源を切ったりすることなどで、焼き付きを防ぐことが可能です。

ディスプレイの寿命が短い

OLEDディスプレイは、一般的にディスプレイの寿命が短いとされている点もデメリットです。一部の色素がほかの色素よりも早く劣化するため発光効率が下がり、画面全体の寿命が縮まることがあります。そのため、焼き付きの防止方法と同様に、こまめにスリープモードや電源オフにするほか、画面の輝度を下げるなど適切に使用することで、寿命を延ばすことが可能です。