2012年12月06日09:20 來源：人民網(wǎng)-財經(jīng)頻道
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【有機(jī)EL照明市場】（二）發(fā)光效率將達(dá)各種技術(shù)中最高
對元件的背面電極也大膽加以改造
另一方面，金澤工業(yè)大學(xué)教授三上指出，要想進(jìn)一步提高光提取效率，光憑元件表面設(shè)置的光提取層是不夠的（圖7）。因為根據(jù)三上的模擬實驗，元件內(nèi)部產(chǎn)生的光子中，有約50％因表面等離子體共振而喪失。這種現(xiàn)象是在元件發(fā)光面的反面電極（陰極）表面發(fā)生的。
圖7：通過控制表面等離子體將發(fā)光效率提高到2倍以上
據(jù)金澤工業(yè)大學(xué)教授三上介紹，沒有對光提取做改進(jìn)的有機(jī)EL元件內(nèi)部產(chǎn)生的光有約50％以表面等離子體損失消失。三上等人發(fā)現(xiàn)了對金屬電極采用薄電極和反射層等多級構(gòu)造，可大幅降低表面等離子體損失，從而提高發(fā)光效率的方法。（圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)三上的資料制作）
三上認(rèn)為，積極設(shè)法抑制這種（表面等離子體）損失，有助于進(jìn)一步提高光提取效率，因此大膽改變了陰極的構(gòu)造。這就是“多陰極構(gòu)造”。試制的既具備這種構(gòu)造又具備元件表面光提取層的綠色發(fā)光有機(jī)EL元件，其表面等離子體損失由約50％大幅降至約10％，發(fā)光效率由85lm/W提高到了2倍以上的185lm/W。光提取效率約為47％，作為薄型元件是很高的值。
各廠商也開始針對元件陰極采取措施。例如，東芝公司在SID 2012上發(fā)布的發(fā)光效率為91lm/W的元件，沒有在元件正面一側(cè)設(shè)置特別的光提取層。而是將陰極材料由原來的鋁換成了其他高反射率材料。東芝稱“并不能說明效率的提高全靠反射率，表面等離子體損失的降低等或許也發(fā)揮了作用”。
藍(lán)色材料的效率提高前景也光明
提高有機(jī)EL照明發(fā)光效率的第三個重點是藍(lán)色發(fā)光材料的大幅改善。此前，藍(lán)色發(fā)光材料與紅色和綠色發(fā)光材料相比，在發(fā)光效率和發(fā)光壽命上的開發(fā)很遲緩。比如，尚沒有具備足夠“深度”和發(fā)光壽命的磷光發(fā)光藍(lán)色材料。
光是深藍(lán)色的話可以利用螢光材料，但螢光材料原理上的內(nèi)部量子效率還不到25％。而磷光材料最大高達(dá)100％。藍(lán)色發(fā)光只能使用螢光材料是進(jìn)一步提高有機(jī)EL照明發(fā)光效率的巨大障礙。
最近，能打破這種界限的研究開發(fā)取得了進(jìn)展。雖然尚未發(fā)現(xiàn)深藍(lán)色磷光發(fā)光材料。但“推進(jìn)了第3代發(fā)光材料的開發(fā)”（九州大學(xué)最尖端有機(jī)光電子研究中心教授安達(dá)千波矢的研發(fā)小組）（圖8）。第1代為螢光材料，第2代為磷光材料，而新材料為第3代。
圖8：超過藍(lán)色螢光材料的“極限”
圖中所示為超越此前激子利用效率為25％的螢光材料極限的兩種技術(shù)。TTA/TTF通過使3重態(tài)狀態(tài)（T1）的2個激子碰撞交換能量，變成1重態(tài)狀態(tài)（S1）激子有可能發(fā)光（a）。而TADF以熱使T1的激子移向S1有可能發(fā)光。（圖（a）由《日經(jīng)電子》根據(jù)出光興產(chǎn)的資料制作，（b）由《日經(jīng)電子》根據(jù)安達(dá)研究室的資料制作。（b）攝影：安達(dá)研究室）
不過，新材料實際上是螢光發(fā)光材料。與以往的不同在于，具備將此前以熱等形式散失的能量用于螢光發(fā)光的機(jī)制。該機(jī)制主要有兩種。
一種是九州大學(xué)安達(dá)的研發(fā)小組發(fā)現(xiàn)的“熱活性型延遲螢光（TADF）”（圖8）。從原理上來說，材料的內(nèi)部發(fā)光效率可實現(xiàn)100％。截至目前已經(jīng)確認(rèn)實現(xiàn)了62％。最近還開發(fā)出了名為“pure blue”（安達(dá)研究室）的深藍(lán)色TADF材料。
另一種是出光興產(chǎn)公司和住友化學(xué)公司等正在開發(fā)的在螢光材料中發(fā)生稱為“3重態(tài)-3重態(tài)消滅”（TTA）或“3重態(tài)-3重態(tài)融合”（TTF）現(xiàn)象的機(jī)制（圖8））。出光興產(chǎn)稱為TTF，住友化學(xué)稱為TTA。同一種現(xiàn)象有兩種名稱是因為，以前在磷光發(fā)光材料中增加電流密度時，TTA是導(dǎo)致發(fā)光效率降低的因素。而在螢光材料中則是提高發(fā)光效率的因素，因此出光興產(chǎn)認(rèn)為“融合（fusion）比消滅（annihilation）更恰當(dāng)”，所以命名為TTF。不過，理論上材料的內(nèi)部發(fā)光效率最大只有40％，與內(nèi)部發(fā)光效率為100％的TADF有很大差距。出光興產(chǎn)已經(jīng)開發(fā)出效率接近理論極限的TTF材料，但該公司電子材料部電子材料開發(fā)中心主任研究員熊均表示：“不會被理論束縛，還在為進(jìn)一步提高效率而繼續(xù)開發(fā)�！�
元件構(gòu)造自主性的競爭
在有機(jī)EL照明技術(shù)上，除了改善光提取效率和發(fā)光材料外，也有一連串旨在提高發(fā)光效率和顯色指數(shù)等的技術(shù)開發(fā)。比如，在元件構(gòu)造和制造方法等的技術(shù)革新方面，各廠商的創(chuàng)意就是一個奪人眼球的領(lǐng)域。
圖9：各公司在元件構(gòu)造和制造工藝上也發(fā)揮自主性
ASON TECHNOLOGY、KONICA MINOLTA ADVANCED LAYERS、住友化學(xué)、三菱化學(xué)和先鋒、昭和電工各自的元件構(gòu)造和特點。（（e）：昭和電工）
說能將“發(fā)光單元做成10層”的，是風(fēng)險企業(yè)ASON TECHNOLOGY代表董事社長中川幸和（圖1（f）和圖9（a））。該公司專務(wù)董事松本敏男因與山形大學(xué)教授城戶淳二因開發(fā)了有機(jī)EL發(fā)光單元重疊起來的元件構(gòu)造“MPE（multiple photon emission）”而聞名）。將發(fā)光單元做成多層的好處是，容易實現(xiàn)高亮度和長壽命以及可大幅改善發(fā)光的均勻性。層數(shù)增加后，各層的厚度不均在元件整體可以抵消，從而可提高發(fā)光的均勻性。在其他公司開始在量產(chǎn)面板中采用MPE技術(shù)的情況下，ASON TECHNOLOGY則計劃以令MPE有進(jìn)一步發(fā)展的自主技術(shù)為武器，2013年開始量產(chǎn)大型有機(jī)EL照明面板。（日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）
