ディスプレー素材は強く発光すれば寿命が短く、長寿命にすれば性能が落ちるというジレンマがつきまとう。ところが韓国の研究陣がこれを解決する方法を見いだした。
イ・テウソウル大学材料工学部教授の研究陣は、エスエンディスプレー、KAIST、英国ケンブリッジ大学などと共同で、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」の寿命を飛躍的に延ばした新技術を開発したと16日に明らかにした。研究結果は同日、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発光の鮮明度が高い素材で、色純度（色の清浄度）、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構成され、熱や湿気に弱く、長期使用が難しいという致命的な短所があった。
イ教授はChosunBizとの通話で「ペロブスカイトは太陽電池に多用さ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に基づいているためシリコンに比べて脆い」とし、「熱や光にさら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低下する」と説明した。
研究陣はこうした弱点を克服するため、ペロブスカイトナノ結晶を多層の保護膜で包み込む方式を考案した。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や高分子などの保護膜を連続的に被せた」と説明した。
その結果、保護膜がペロブスカイトの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。外部量子収率は入射した励起光（光子）のうち実際に吸収された光子を基準に外部へ放出された光子の比率を反映する指標で、発光性能を評価する主要な尺度である。さらに高温多湿の環境でも3000時間以上耐えた。
イ教授は「量子ドットを含む既存の蛍光体をほぼ50年にわたり研究してきたが、外部量子収率を65%超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にまで引き上げた」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に対応し、画素密度が特に重要な拡張現実（AR）・仮想現実（VR）ディスプレーに適する。超高画質テレビはもちろん、肌に貼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展開も期待できる。
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現できることを示した段階だ」とし、「素材と工程を磨き込み、寿命と光変換効率をさらに高めたうえでAR、VRに適用することが目標だ」とした。
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。当該論文で研究陣は、引っ張っても性能が維持されるストレッチャブル（stretchable）OLEDを実現した。研究陣は電荷が光へ効率的に変換され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、透明でよく伸びる電極を作製した。その結果、素子は元の長さの1.6倍まで伸ばしても発光の大半を維持した。
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を実現したネイチャー論文は、それぞれ独立に意義が大きい」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強固にする契機になることを望む」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