エレクトロニクス
PVDF技術を使用したスピーカー機能を備えた曲げ可能OLEDディスプレイ
テクノロジーの世界では、フレキシブルエレクトロニクスが画期的なイノベーションになると期待されています。 これは、現在高コストと耐久性の課題に直面している折りたたみスマートフォンだけでなく、ロール可能ディスプレイやウェアラブルデバイス、スマートテキスタイル、診断ツール、薬物送達システム、健康モニタリングへの応用にも当てはまります。
そのため、フレキシブルエレクトロニクスは軽量で可塑性があることから、変革的な可能性を示し、新たな機能を追加し、産業横断的に製品の能力を変えることができます。
これらのフレキシブルエレクトロニクスは、複雑な形状に適応できず、主に平面上の用途に使用される従来の硬質エレクトロニクスの可能性を超えています。
従来のエレクトロニクスは柔軟性がなく、設計の自由度が低いです。これにより、複雑で非従来型のデバイスは実現できず、硬質な性質が損傷の問題も引き起こします。
もちろん、フレキシブルエレクトロニクスは、ランダムな形状の曲面や変形した表面など、柔軟な環境に高度に適応できることで、これらの問題に対する解決策を提供します。
さらに、人とエレクトロニクスのインタラクションにおいて有機ユーザーインターフェース（OUI）の需要が高まっています。フレキシブルディスプレイは、ユーザーとデバイス間で情報を伝達する重要な役割を果たします。
その結果、形状変化ディスプレイが次世代のディスプレイ技術として台頭しています。
折りたたみ可能OLEDディスプレイの進展
それでは、曲げ可能なOLEDディスプレイ分野の主要な開発をいくつか見てみましょう。 フレキシブルOLEDは柔軟な基板を使用します。しかし、第一世代のフレキシブルOLEDは実際には柔軟ではありませんでした。メーカーはディスプレイを曲げましたが、エンドユーザーは実際に曲げることができませんでした。
次世代のフレキシブルディスプレイは折りたたむことができ、企業はコスト効果の高いスクロール可能OLEDの導入を検討しています。
商業化は進行が遅いものの、研究者は大きな進展を遂げています。 数年前に遡ると、2022年にミネソタ大学の研究者が フレキシブルOLEDディスプレイを3Dプリントし、低コストのOLEDディスプレイを実現することを目指しました。
シニア研究者で機械工学部の教授であるマイケル・マカルパインは次のように述べています:
「OLEDディスプレイは通常、大規模で高価な超クリーンな製造施設で生産されます。我々はそれらを基本的に圧縮し、カスタム構築されたテーブルトップ3DプリンターでOLEDディスプレイを印刷できるかどうかを確認したいと考えました。このプリンターはテスラModel Sと同程度のコストです。」
これは最初の試みではありませんでした。チームは以前に同様の試みを行いましたが、層の一貫性に問題がありました。今回は、2つの異なる印刷モードを組み合わせて6層のデバイスを印刷しました。3Dプリンターを使用し、アクティブ層はスプレー印刷、電極、絶縁層、エンカプセル化層、相互接続は押出し印刷で行いました。
その結果、2,000回の曲げサイクルにわたり安定した発光を示すフレキシブルOLEDディスプレイが得られました。
KAIST電気工学部の研究チームにより、非常に安定した、透明で耐水性のある フレキシブルOLEDも開発されました。このために、光学透過率と電気伝導性の高い2次元材料であるMXeneナノテクノロジーが使用されました。
MXeneベースのRGB OLEDは1,000 cd/m2以上の輝度を放出し、日光下でも肉眼で確認可能です。一方、赤色MXeneベースのOLEDは柔軟で、低曲率下で1,000サイクルに耐え、待機保存寿命が2,000時間、待機動作寿命が1,500時間です。
「マトリックス型MXene OLEDを製造し、シンプルな文字や形状を表示することで、透明ディスプレイ分野におけるMXeneの応用基盤を築きました。」
– 博士課程学生 ソ・ヨン・ジョン。
MXeneを電気デバイスに適用するための指針を提供するだけでなく、研究者は自動車や機能性衣料など、柔軟で透明なディスプレイが必要な他の分野にも応用されることを期待しています。
昨夏、電気工学チームは 曲げた際の解像度低下の課題を克服しました1。
この問題は、デバイスが曲げられるとピクセル間の隙間が広がり、暗いギャップが露出して解像度が低下することから生じます。この問題を解決するために、研究者はデバイスが曲げられたときにのみ見える超薄型OLEDを追加しました。これにより、通常の伸張時に幾何学的充填率が97％に向上しました。
このために、チームは四軸伸張（材料が同時に4方向に伸びること）を通じて構造に取り付けられた極めて薄いOLEDを作成し、正確で変形のない整列を実現しました。その一部は「折りたたむ」ことで隠され、伸張時に徐々に表面に現れます。
数か月前、ミシガン大学の研究者は カットルフィッシュに触発された柔軟ディスプレイを開発し、隠された画像を保存・表示できるようにしました。この画面は、電子書籍リーダー、バーコード、ステッカー、衣料品など、光と電力が限られた環境での利用が考えられます。
一方、今年初めの研究では、フレキシブルOLED用の新しいリフトオフプロセス2が実証されました。この新手法はグラフェンに基づき、GLLO（Graphene Laser Lift Off）と呼ばれます。
ここでのブレークスルーは、GLLOを用いて2.9μm厚の超薄型PI基板を機械的損傷や炭素残留物を残さずに成功裏に分離したことです。さらに、GLLOで処理されたOLEDは電気的・機械的性能を保持し、機能劣化なしに極端な変形に耐えました。
商業的に実用可能な折りたたみディスプレイへの推進
この分野の研究は継続中ですが、折りたたみ、ロール、曲げ、伸縮可能なディスプレイのいくつかは商業的成功を収め始めています。
今年の初め、サムスンは CES 2025で新しいフレキシブルOLEDディスプレイソリューションを発表しました。これには「世界初の18.1インチ折りたたみ」モニターが含まれ、同社は今年から量産を開始します。また、サムスンはイベントでデバイスメーカー向けに3つのロールまたはスライドディスプレイを展示しました。
一方、サムスンGalaxy Z Fold 6、Google Pixel 9 Pro Fold、Motorola Razr Plus、OnePlus Open、Oppo Find N5などの折りたたみスマートフォンは、現在市場で最も人気のある電話機の一つです。
したがって、柔軟性を活かすことで、変形可能なディスプレイはユーザーの利便性を最大化し、薄型・軽量・コンパクトなデザインを強調します。
スピーカー、センサー、アクチュエータなどの要素もこれらのディスプレイに統合され、ユーザーインタラクション体験をさらに向上させ、効果的な情報提供を実現しています。
しかし、音声機能を組み込むには追加のコンポーネントが必要で、設計が複雑になります。そのため、変形可能ディスプレイは依然として機械的実装（配線やヒンジ）といった課題に直面しています。
例えば、既存の技術はディスプレイパネルに直接力を加えて曲げさせ、視野を広げ、歪みを減少させ、曲面スクリーンのオンデマンド変化によりユーザー没入感を高めます。 平面スクリーンを曲げ可能ディスプレイに変えるために配線を取り付けたり物理的に折りたたむ以外にも、配線を巻き取ったりパネルを押し出すための追加の機械的実装がしばしば必要です。
しかし、これらのデバイスは硬くかさばります。その結果、厚さが増し、柔軟性が低下し、さまざまな形状への変形が制限されます。したがって、柔軟性、携帯性、コンパクト設計を備えた多様な形状を取れる将来のディスプレイを実現するには、重要な技術的制限を克服する必要があります。
これは、ディスプレイパネルの柔軟性を向上させ、全体の柔軟性を損なうことなく形状をねじる研究が必要であることを示しています。
新しい研究は、単一の統合信号で動的形状に曲げられ、音を発する多機能フレキシブルOLEDディスプレイを実現しました。これは、PVDF（ポリフッ化ビニリデン）とひずみエンジニアリングを利用した新規アクチュエータ構造により、かさばるヒンジや外部スピーカーを不要にしたことが可能にしました。
先進的ナノフォトニクスがどのようにしてより優れたスマートフォンの構築を可能にするかをご覧ください。
超薄型・形状変形OLEDパネル（内蔵スピーカー付き）
浦項工科大学（POSTECH）の研究者は、形状を自由に変形できる世界初の有機発光ダイオード（OLED）パネルを開発しました。
形状変化はスピーカー機能と共に実現されており、スマートフォン型OLEDパネルの超薄型・柔軟性を犠牲にせずに達成されています。
この成果により、研究者は形状適応性と音声機能を1つのデバイスに統合する課題を克服しました。
本研究は、産業通商資源省、LGディスプレイ-POSTECHインキュベーション協力プロジェクト、韓国国立研究財団の支援を受け、 Natureに掲載されました。3 それは、動作と音声出力のための外部コンポーネントの必要性を排除する新しいソリューションを詳細に述べています。
新しいソリューションは、特殊な超薄型圧電ポリマーアクチュエータに基づいています。これらのデバイスは、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などの材料を利用して柔軟性を確保し、圧電効果により電気エネルギーを機械的動作に、またその逆に変換します。
ディスプレイパネルに組み込むと、40μm厚のPVDFフィルムで作られたアクチュエータは、迅速な駆動と振動により音の放出と複雑な形状変換を可能にします。チームはPVDFに非対称ひずみエンジニアリングを施し、電気信号で変形を実現しました。
電気駆動の形状変換は、凹形、凸形、S字形、逆S字形、波状形など、さまざまな複雑な形態に対応でき、動くディスプレイのように反応します。
ここでの重要点は、変形が完全に電気信号だけで実現されることです。そのため、外部のモーター、ギア、ヒンジは不要です。
機械部品を必要としないことで、OLEDディスプレイはその特有の柔らかさ、薄さ、軽量設計を維持します。
興味深いことに、このアクチュエータは高周波電気信号にさらされると振動も生成でき、ディスプレイがスピーカーとして機能します。研究を主導した電気工学部の崔秀錫教授によれば:
「これは、外部コンポーネントなしで、単一の超薄型OLEDパネルに自由形状変形と内蔵音声出力を組み合わせた初の技術です。OLEDが持つ薄さ、柔軟性、軽量さをすべて保持し、さらに音声出力を加えた複雑で動的な形状変形という全く新しい方向へ機能性を拡張しました。」
この技術は、スマートフォンサイズの実際のOLEDパネルでも成功裏にテストされました。 チームが技術を実装した際、実用的な6インチOLEDディスプレイパネルは、さまざまな形状間で信頼性のある可逆的な形状変換とクリアな音声生成を示し、薄く柔軟でコンパクトなままでした。
この新しいディスプレイは、市場で初の同種製品です。現在の商用ディスプレイ、例えばLGの5K 2K曲げ可能モニターは依然としてモーター駆動の構造サポートに依存しています。また、サムスンのAI強化OLEDはディスプレイ表面に音声を統合していません。
したがって、POSTECH研究者のアプローチは、機械的適応性と音響出力を独自に統合し、OLED構造自体に完全に埋め込まれた状態で、スマートフォンと同等のコンパクトサイズで実現された超薄型柔軟性を維持しています。
このブレークスルーは、次世代の折りたたみスマートフォンや形状変化ウェアラブルへの道を切り開く可能性があり、さらに複数の産業でインテリジェントかつ没入型の音動画デバイスの創出につながります。
この技術の柔軟エレクトロニクスにおける初期のニッチな応用は3〜5年以内に現れ、続いてより広範な消費者採用が期待されます。
革新的企業
LG Display Co., Ltd. (LPL )
フレキシブルおよびOLEDディスプレイ技術の世界的リーダーであるLGディスプレイは、次世代の形態や多機能ディスプレイの探索に積極的です。
昨年後半、韓国拠点の同社は業界最高の、元のサイズの50%まで拡張可能なストレッチディスプレイを発表しました。興味深いのは、画面がひねられ、折りたたまれ、引っ張られても割れたり破損したりしないことです。
このブレークスルーは、韓国のストレッチディスプレイに関する国家プロジェクトの一環として、LGサイエンスパークで発表されました。
このプロトタイプは12インチの画面が18インチまで伸び、高解像度（100ピクセル/インチ）とRGBカラーを維持しました。この伸縮性は、マイクロLED光源と特殊なシリコンベース基板（コンタクトレンズに使用されるものと同じ）によって実現されました。一方、耐久性は衝撃や極端な温度下でも10,000回以上の伸縮に耐えることが確認されました。
デザイン面では、ディスプレイは薄く軽量で、曲面に容易に適合します。これにより、ウェアラブル、保護具、自動車用途での価値が高まります。
(LPL )
現在の会社財務情報として、LGの株式は時価総額30億ドルで、現在1株あたり3.02ドル（年初来1.47%下落）で取引されています。EPS（TTM）は-1.89、P/E（TTM）比率は-1.59です。
2024年12月31日で終了した3か月間の売上高は7,833億ウォン（54.5億ドル）で、前四半期比15％、2023年第4四半期比6％増加しました。一方、営業利益は831億ウォン（5,800万ドル）で、前四半期の損失806億ウォンと比較されます。
この期間の純損失は8,390億ウォン（5億8,000万ドル）で、2024年第3四半期の純損失3,380億ウォン、2023年第4四半期の純利益505億ウォンと比較されます。
2024年通年の売上高は26.6兆ウォン（190億ドル）で、営業損失は560.6億ウォン（3億9,000万ドル）でした。
売上高の前年比25％増は、OLED中心の事業構造の強化によるものです。収益性の面では、コスト削減と業務効率化に注力することで営業損失を削減できました。
「市場の変動性がかつてないほど高まっているにもかかわらず、我々はOLED中心の事業構造の進化と集中的なコストイノベーション活動による収益性強化を通じて、事業パフォーマンスの継続的な向上に注力しています。事業競争力をさらに高めることで、年間収益を回復させます。」
– CFO キム・ソンヒョン
昨年後半、同社はOLED製造プロセスデータをリアルタイムで収集・分析する新しいAIシステムの開発と導入を発表しました。システムはプロセスで異常を検知すると、リアルタイムで変更を加え、解決策を見つけます。
同社のOLEDパネルは140以上のサブプロセスを含むため、このシステムは生産速度と精度を大幅に向上させると期待されています。LGディスプレイの見積もりによれば、新しいAIシステムは年間約2,000億ウォン（1億4,000万ドル）を節約できる見込みです。
一方、昨夏、同社のOLEDモニターとテレビはUL Solutions Eyesafe認証を取得し、ディスプレイが体内の概日リズムに影響を与えるブルーライトの放出を実際に低減しているというLGディスプレイの主張を検証しました。CTO ユン・スヨンによれば:
「この客観的かつ信頼できる機関による認証は、顧客が人に優しいディスプレイを選択する新たな基準を設定したことを意味します。LGディスプレイは、絶え間ない努力とイノベーションを通じて差別化された顧客価値を提供し続けます。」
LGディスプレイ株式会社の最新情報
結論
ディスプレイ産業は急速に進化しており、フレキシブル技術が次のフロンティアとなっています。ディスプレイを折りたたみ、曲げ、伸縮、ロール可能にするために、現在の多くの実装は形状調整を可能にする機械構造に依存していますが、デザインの犠牲を伴います。
厚さと重量の増加といった欠点は、特にスマートフォンやウェアラブルエレクトロニクスにとって制約が大きいです。没入型ユーザー体験への要求は、デバイスにさらなる複雑さと容積を加えます。
このような背景の中で、研究者は軽量で多機能なディスプレイを開発しました。多形状曲げ可能設計と統合音声機能を備えており、物理的負担なしに新たな機械的自由度を実現することで、既存の曲げ可能ディスプレイに伴う技術的課題に対処しています。
総じて、統合音声機能と独自のアプローチを備えた曲げ可能ディスプレイの創出は、ディスプレイの柔軟性を維持しながらヒューマンマシンインタラクションを改善し、最終的にユーザー体験を向上させる可能性があります。
PHOLED技術がディスプレイの寿命と性能を向上させる方法をご覧ください。
参照研究:
1. Lee, D., Kim, S.-B., Kim, T., Choi, D., Sim, J. H., Lee, W., Cho, H., Yang, J.-H., Kim, J., Hahn, S., Moon, H., & Yoo, S. (2024). 高い充填率と解像度補償のための隠れたアクティブ領域に基づくストレッチ可能OLED. Nature Communications, 15, 4349. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48396-w
2. Kang, S., Chang, J., Lim, J., Lee, J., Kim, J., Park, J., Cho, E., Choi, M., Kim, S., & Lee, H. (2024). 超薄ディスプレイ向けグラフェン活用レーザーリフトオフ. Nature Communications, 15, 8288. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52661-3
3. Park, J. Y., Shin, J. H., Hong, I. P., Kim, S., Lee, H., Choi, Y., Kang, D., & Yoo, S. (2025). 非対称ひずみ制御アクチュエータとフレキシブルOLEDを用いた音声統合動的曲げディスプレイ. npj Flexible Electronics, 9, 24. https://doi.org/10.1038/s41528-025-00396-6
