OLED瞄準照明領域“主角”:發光效率迅速追趕白色
有機EL將成為有機電子領域的支柱產業
之所以有很多其他行業的企業涉足,理由不僅僅在于潛在市場規模大。基于有機材料的有機電子技術有望應用于照明領域,也是一個很重要的理由。
有機EL照明與有機EL顯示器在技術上有許多共通點。與有機晶體管及有機薄膜太陽能電池等也存在著互為表里的關系。只要某一領域取得進展,就有望給其他用途帶來促進效應。所以從其他用途進行轉換也比較容易。德國歐司朗光電半導體(OSRAM Opto Semiconductors GmbH)已決定,于2007年7月將此前的單純矩陣型有機EL面板開發部門整體轉型為照明業務。德國Novaled AG等廠商所采用的業務模式則是,將所開發的材料及元件結構提供給生產不同用途產品的公司 注3)。“以前是以顯示器業務為主,而近年來,照明及太陽能電池業務的發展前景越來越光明。特別是照明業務,如今已經變得與顯示器同等重要了”(Novaled首席執行官Gildas Sorin)。
注3) Novaled在采用有機TFT的顯示器業務方面向Plastic Logic、在太陽能電池業務方面向Heliatek提供元件技術。這兩家企業的出資公司也是相同的。
著眼于有機材料的應用,不惜賭上公司命運的柯尼卡美能達已率先開始投放廣告。該公司2007年3月與GE在有機EL照明業務上展開合作,“除銷售渠道以外,我們在照片相關業務中積累的有機材料技術及光學系統技術都大有用武之地”(柯尼卡美能達董事長兼尖端材料技術研究所所長駒村大和良)。具體用途為:照片感光材料方面的經驗可用于發光材料等的開發中;鏡頭等光學系統技術可用于光輸出用途;能夠制造出多達15層的多層負片技術可用于卷對卷(Roll-to-roll)制造技術。
對柯尼卡美能達而言,“能夠匯集該公司已經撤出的照片業務的人才及經驗的就是有機EL照明業務”(該公司董事兼LA業務推進室長得丸祥)。
基礎開發日本領先
柯尼卡美能達的雄心壯志還表現在專利申請數量上。在有關有機EL照明的專利中,日本的申請數占了全球的近2/3,大大領先于美國等其他國家。其原因之一,就是因為柯尼卡美能達的申請數量很多。尤其是藍光磷光*材料相關專利,柯尼卡美能達的申請數量占到了整體的近3/4 注4)。

圖 日本廠商在開發方面領先圖為Cintelliq公司就以實現有機EL照明為目的的專利申請數所做調查的結果。按申請地劃分,日本為56%,大大超出排在第2位的美國,遙遙領先(a)。在本圖中,1994~2006年的專利申請數通過2003年以后的文獻調查得到。按不同組織劃分,柯尼卡美能達集團為176件,排在第1位(b)。大約3/4的專利與藍色磷光材料有關。(b)為2003~2007年有機EL照明(包括背照燈)專利按組織劃分的申請數(前10家公司)及主要領域。由于按組織劃分的日本專利申請數數據中不包含2007年第2季度以后的數據,因此,實際上日本企業的申請數有可能更多。 本文引用地址:http://www.104case.com/article/200718.htm
注4) 在柯尼卡與美能達合并之前的1999年,柯尼卡內部就已經開始對有機EL照明的研發。當時,雖然有機EL元件材料的主流是穩定性較高的熒光材料,但該公司斷定,想要用于照明用途的話,熒光材料的效率過低,因此開始著手磷光材料、特別是將開發未能取得進展的藍色磷光材料作為重點。
*磷光=從經驗上說,是指在受到紫外線等光線照射后自發光的材料中發光時間較長的光。時間較短的稱為熒光。近年來的定義則將其定義為,電子對能夠從“三重項”狀態向更低能級躍遷的材料所發出的光。如果向材料施加紫外線及電流等能量,則電子對會向較高的能級移動,但其狀態可分為:自旋必定趨于相互抵銷的“單重項”狀態,以及趨勢不確定的三重項狀態。這兩種狀態的存在幾率為1比3,由于熒光材料只能在單重項狀態發光,因而量子效率最大也只有25%。
松下電工很早也就開始開發有機EL照明,2001年通過與山形大學的聯合研究,實現了在當時來說最高的、15lm/W的發光效率。
可以說,有機EL照明技術是日本企業率先啟動的。但是,這并不能保證日本在今后依然能夠處于領先地位。原因在于,歐美各廠商已開始與政府攜手推進有機EL照明的開發,并且不斷取得成果 注5)。廠商間及地區間的技術競爭不斷加劇,這也加快了有機EL照明的發展。
注5) 開發項目方面,歐洲有7個、美國有10個以上的項目正在推進之中。政府機構的資助額大多為3年內數億~30億日元的規模,德國“OPAL(Organic Phosphorescent lights for Applications in the Lighting market)”項目為5年內1億歐元(約合140億日元),遠遠多于其他項目。
在發光效率方面迅速追趕白色LED
有機EL照明雖然具有一些獨特的特點,但考慮到實際影后,還是避免不了在發光效率、使用壽命、成本等基本性能上與白色LED及現有照明技術一決高低。近來有機EL照明的性能得到了大幅提高。
首先是發光效率。目前,有機EL照明在研發水平上比白色LED約落后約2年。2008年6月美國Universal Display(UDC)發布的“102lm/W”的發光效率,與2006年3月日本日亞化學工業發布的白色LED的發光效率不相上下。山形大學的城戶表示,“已經看到了實現200lm/W的曙光” 注6)。
圖 效率方面與白色LED僅有“約2年的差距” 圖為有機EL照明發光效率的變化走勢與白色LED研發品的對比。2000年前后,實際上白色LED與有機EL照明的發光效率幾乎沒有差距。其后的4~5年,在有機EL照明開發沒有大的進展的情況下,被白色LED遠遠落在后面。目前,有機EL照明的研發如火如荼,2008年6月實現了高達102lm/W的發光效率。其與白色LED的差距,在發光效率方面縮小到了大約2年。
注6) 受有機EL照明發光效率迅猛增勢的影響,最近,美國能源部將此前“到2025年力爭實現150lm/W的發光效率”的開發目標,大幅提前到了“2012年實現”。
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