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ナノ画素vsvs有機発光…サムスンとLG、高画質テレビで対決

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まるで紅海のように世界のテレビメーカーが2つの陣営に大きく分かれた。液晶パネル(LCD)以後どんなディスプレーが次世代テレビを主導するのかをめぐってだ。核心技術の名前は一瞬で理解するのが容易でない「量子ドット」と「有機EL」。この対決がわれわれにさらに意味があるのは韓国を代表する2つの家電メーカーのサムスン電子とLGエレクトロニクスが両陣営のトップとして開発を主導しているからだ。量子ドットと有機ELはそれぞれどのような長所を持っているだろうか。彼らが聞かせてくれる自己紹介を仮定してみた。

中世に教会の窓を飾った「ステンドグラス」をご存知ですか。玄妙な色があせないだけでなく、光の量により吹き出す色が異なり「神秘のガラス」として知られています。このガラスが発する色の秘密を1980年代にロシアの化学者が明らかにしました。「大きさによって異なる色を発する極めて小さな微粒子が入っている」ということでした。まさに私、「量子ドット」の存在が世の中に知らされる瞬間でした。

量子ドットはカドミウムやインジウムのような半導体性質を持つ無機物を非常に細かくして得られるといいます。髪1本を10万本に分ければ目に見えないほど小さくなるでしょう。これだけ小さい微粒子が1ナノメートル量子ドットです。最近問題になっている微小粒子状物質(2.5マイクロメートル)の1000分の1の大きさです。私を2ナノメートル、4ナノメートル、6ナノメートルの微粒子で作り出すと不思議なことが起こります。光を流すと2ナノメートル量子ドットは青い色(B)、4ナノメートル量子ドットは緑色(G)、6ナノメートル量子ドットは赤い色(R)を出すそうです。

現代科学は精密分解技術を通じて量子ドットを作って使うに至りました。私がテレビの素材として本格研究された時期は2000年に入ってからです。光の3原色R・G・Bを作り出せばその組み合わせによりテレビ画面に現れるあらゆる色を表現できるので使ってみようと挑戦することになりました。サムスン総合技術院は10年間の研究の末に2000年代後半にカドミウムを原料として量子ドット物質を作り出しました。カドミウムは材料も確保しやすく、光を出す上でさまざまな長所はあるものの、人体に有害な成分という短所がありました。サムスン総合技術院は他の原料を探し始め、カドミウムフリーの量子ドットを作り出しました。世界でサムスン電子だけが持っている技術でしょう。

テレビに適用する原理は難しくありません。光を出すバックライト(LED発光板)に量子ドット粒子をコーティングしたフィルムをかぶせる形です。光がこのフィルムを通過しそれぞれ異なるナノ粒子の大きさを通過して総天然色を出すのです。こうして出た光はその前についているR・G・Bカラーフィルターを通過し画面にさらに鮮明な色で表現されます。

量子ドットはディスプレーとして長所が多いです。まず炭素がない無機物のため耐久性に優れます。色再現率が高く自然色に近い色を出します。発光効率に優れエネルギー消費が少なく寿命が長くて有機物を原料に使うより価格競争力も優れます。ただとても小さな物

質を扱うため現在のフィルム蒸着方式ではなく量子ドット素材自体を組み合わせてディスプレーとして作るまでは今後もしばらくかかるというのが問題です。

それでも量子ドットを扱う技術が重要なのは、テレビだけでなく他の産業でも先導技術を発揮できるからです。

例えばがん細胞にくっつく蛋白質を作った後に量子ドットを入れてレーザーを当てるとどうなるでしょうか。光が出てがん細胞の位置と大きさを簡単に示せるでしょう。光を吸収する量子ドットの性質を活用すれば太陽電池の効率もさらに高められるそうです。量子ドット、驚きませんか?

動植物のような生命体から得られる物質を「有機物」といいます。さらに簡単には「炭素が含まれた物質」と定義したりもします。1950年代に科学者がとてもおもしろい現象を発見しました。電気を流すと光を出す性質を持つ、私のような「発光有機物質」が存在するという事実を知ることになったのです。87年にコダックの技術陣が合成有機物に正極と負極の電流を流して光を出す構造を開発し、これは現在の有機EL技術の根幹になりました。その後90年代から産業界では発光する有機物をディスプレーに使おうとする試みが起きました。そうするうちに2012年にLGエレクトロニクスが世界で初めて有機物を利用した55インチの有機ELテレビを作り出しました。薄膜トランジスター(TFT)に有機物で作ったR・G・B素子を付けて光を出し、この光がカラーフィルターを通過して補正される方式を開発するのに成功したのです。

ディスプレー素材として有機ELは長所が多いです。何より「深いブラック」を再現できます。有機物に光を流さなければ最初から色を発しないので完璧な黒い色が表現されます。無限大の明暗比が可能なのです。それだけ色感が豊富になり自然色に近い光を作り出すことができます。有機ELは液晶パネルより応答速度が1000倍速いという長所もあります。いまは大きく改善されましたが初期の液晶テレビはサッカーの試合を見ると飛んで行くサッカーボールの軌跡が画面にぼやけるように残像として残りました。画面の応答速度が遅れるからです。有機ELではこうした問題がありません。視野角も非常に広いです。液晶パネルは左右の側面から見ると画面がぼやけるように見える現象がありますが有機ELは左右から視聴しても正面と同じ色を鑑賞できます。

しかし何といっても最大の長所は透明だったり、曲げたりたたんだりできるディスプレーを実現できるという点です。現在LGエレクトロニクスが出している有機ELテレビの厚さはコイン2枚分ほどで非常に薄いです。技術が進化すれば理論的には紙のように薄いディスプレーも可能です。ガラスのように後側が透けて見える透明ディスプレーも可能です。それだけでなくワイシャツに鉛筆を差すように丸めたディスプレーを差して持ち歩き、取り出して広げてウェブサーフィンをすることも有機ELを通じて現実にできます。専門家らが「有機ELがディスプレーの応用領域を無限大に拡張するだろう」と期待するのもこのためでしょう。

有機ELにもいくつかの技術的難題はあります。まずディスプレーの寿命です。有機物からR・G・B色を発現する構造を作ると青色(B)素子の寿命が他の色に比べやや短いという問題が生じるそうです。こうなると全体の色の組み合わせがゆがむ問題が起きかねません。しかし技術的難題とは研究開発の前に克服されるものです。ただ時間がかかるだけです。夢のディスプレー有機ELが作る未来、期待してください。
COPYRIGHTⓒ 中央日報日本語版  2016年09月28日 11:27
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