ディスプレー素材は強く光れば長持ちせず、長持ちさせれば性能が落ちるというジレンマが付きまとう。ところが韓国の研究陣がこれを解決するための方法を見つけた。
イ・テウソウル大学材料工学部教授の研究陣はKAIST、英国ケンブリッジ大学などとともに、次世代ディスプレー用発光体である「ペロブスカイトナノ結晶」の寿命を画期的に引き上げた新技術を開発したと16日明らかにした。研究成果は同日、国際学術誌サイエンスに掲載され、表紙論文に選定された。
ペロブスカイトナノ結晶は非常に鮮明に光を放つ素材で、色純度（色がどれだけ清浄か）や色再現範囲、価格、光吸収能力、消費電力などで既存の量子ドット発光体より有利だと評価される。量子ドットは髪の毛の太さよりはるかに小さい半導体粒子である。しかしペロブスカイトは結晶格子が比較的柔らかいイオン構造で成り、熱・湿気などに弱く、長期間の使用が難しいという致命的な短所があった。
イ・テウ教授はChosunBizとの通話で「ペロブスカイトは太陽電池に多く使われる材料として知られているが、結晶構造が塩のようにイオン結合ベースでシリコンに比べて弱い」とし、「熱や光に曝されると結晶格子が揺らぎ、その過程で欠陥が生じたり性能が落ちたりする」と説明した。
研究陣はこのような弱点を解決するため、ペロブスカイトナノ結晶を複数層の保護膜で包む方式を考案した。イ教授は「サイコロ形のペロブスカイト結晶の外側にシリカ、高分子などの保護膜を連続して被せた」と説明した。
その結果、保護膜がペロブスカイト結晶格子と噛み合うように密着し、結晶の動きを抑えて寿命が延びた。同時にナノ結晶表面の隙間を埋め、光漏れや素材の早期劣化につながる経路を遮断した。
今回開発したペロブスカイトナノ結晶の外部量子収率（EQY）は91.4%を示した。外部量子収率は投入した電気に対する外部に出た光の比率で、発光性能の指標の一つとして用いられる。また高温多湿の環境でも3000時間以上に耐えた。
イ教授は「量子ドットを含む既存の蛍光体をほぼ50年近く研究してきたが、外部量子収率を65%以上に高めることはできなかった」とし、「今回の研究で理論的限界値まで引き上げた」と付け加えた。
今回の素材のもう一つの強みは、超高解像度パターニングが可能だという点である。3500 PPI（pixels per inch）以上の超高解像度パターニングが可能で、画素密度が特に重要な拡張現実（AR）・仮想現実（VR）ディスプレーに適している。超高画質テレビはもちろん、体に貼り付けるヘルスケアディスプレーのようなウェアラブル分野への拡張も期待できる。
イ教授は「タブレットディスプレーやモニター、75インチテレビに適用して商用化できる技術であることを確認した」と述べた。ただし「今回は高い解像度まで実装できることを示した段階だ」とし、「素材と工程を磨いて寿命と光変換効率をさらに高めた後、AR、VRに適用することが目標だ」と語った。
研究陣は15日、ネイチャーにもディスプレー関連の成果を発表した。該当論文で研究陣は引っ張っても性能が維持されるフレキシブル（flexible）OLEDを実装した。研究陣は電荷が光に効率的に変わるよう新たな発光層を設計し、熱可塑性ポリウレタンで伸縮性を高め、透明でありながらよく伸びる電極を作った。その結果、素子は元の長さの1.6倍まで伸ばしても光を大部分維持した。
イ・テウ教授は「ペロブスカイトの効率と安定性を同時に確保したサイエンス論文、伸ばしても高効率を維持するOLEDを実装したネイチャー論文はそれぞれ独立的に意味が大きい」とし、「一つの研究室で世界的難題を同時に解決した今回の成果が韓国のディスプレー技術の競争力を固める契機となることを望む」と明らかにした。
参考資料
Science(2026), DOI: https://doi.org/10.1126/science.ady1370
Nature(2026), DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09904-0