マイクロリソグラフィーでパターン化されたホール輸送層が超高解像度・クロストークフリーのOLEDディスプレイを実現


2025年2月12日 Display Daily

 

ディスプレイのピクセル密度がますます高まる中、隣接するピクセル間で発生する不要な電気的相互作用、いわゆるクロストークが問題となっています。この問題は、主に電気ホールを輸送する役割を持つホール輸送層(HTL)がピクセル間で共有されるために発生し、電荷の不均衡が生じることで画質が劣化することに起因します。従来、この問題に対処する方法としては、この層を厚くすることが一般的でしたが、これにより駆動電圧が上昇し、エネルギー効率が低下するという課題がありました。

 

これに対し、韓国の研究者チームは、シリコンを統合した小分子ホール輸送層(silicone-integrated small-molecule hole transport layer)を開発し、これをマイクロリソグラフィーでパターン化する技術を実現しました。このプロセスでは、材料を顕微鏡レベルの精密な構造に加工できるため、6インチウェハー上で1インチあたり1万ピクセルを超える解像度を達成できるマイクロパターン配列を作成できます。

 

この精密にパターン化された層をOLEDに統合することで、発光層内の電荷バランスを改善するとともに、ピクセル間の電気的クロストークを大幅に低減します。この革新的な技術により、エネルギー効率を維持したまま高精細なディスプレイを実現する道が開かれ、スマートグラスやスマートフォンなど、さまざまな最新電子機器に適したソリューションとなります。

 

 

単にホール輸送層(HTL)を厚くするだけでは、駆動電圧の上昇やエネルギー効率の低下を招くことを認識した研究者たちは、新たな材料の開発に着手しました。それが、シリコンを統合した小分子ホール輸送層(silicone-integrated small-molecule hole transport layer)です。彼らはこのハイブリッド材料を合成し、次にマイクロリソグラフィーを適用しました。このプロセスにより、6インチウェハー上で極めて高解像度のマイクロパターン配列を作成することが可能になりました。

 

その後、パターン化された層をOLEDデバイスに統合し、マイクロパターン化OLED配列を製造しました。これらのデバイスは、輝度や隣接ピクセル間の電気的クロストークの度合いなど、さまざまな性能パラメーターを評価するために厳密にテストされました。

 

その結果、パターン化されたシリコン統合型ホール輸送層は、発光層内の電荷バランスを優れた形で維持するだけでなく、隣接ピクセル間の不要な電気的相互作用を大幅に低減し、OLEDディスプレイの全体的な効率と画質を向上させることが確認されました。

 

参考文献

Kweon, H., Kim, S., Ha, B. et al. Microlithography of hole transport layers for high-resolution organic light-emitting diodes with reduced electrical crosstalk. Nat Electron 8, 66–74 (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01327-5