不使用稀有金屬

新型有機(jī)EL材料與現(xiàn)有材料有哪些區(qū)別？

現(xiàn)有的有機(jī)EL材料包括兩類，加載電壓后發(fā)光時間短的“螢光材料”，以及發(fā)光時間長的“磷光材料”。而OPERA開發(fā)的發(fā)光材料，稱得上是繼二者之后的“第3類發(fā)光材料”（OPERA中心主任安達(dá)千波矢教授）。

三類材料發(fā)光的基本原理相同。都是在正極與負(fù)極之間設(shè)置厚度約為100納米（納為10億分之1）的發(fā)光層，向發(fā)光層加載電壓。這樣一來，正極將發(fā)生帶正電荷的“空穴”，負(fù)極將發(fā)生帶負(fù)電荷的“電子”。

在二者相互吸引，相互結(jié)合之后，發(fā)光材料將進(jìn)入具有高能量的“激發(fā)態(tài)”。隨著時間的推移，受到激發(fā)的發(fā)光材料會逐漸釋放能量，恢復(fù)到原來的狀態(tài)。其間，發(fā)光材料將釋放出光和熱。其中的光以圖像等形態(tài)進(jìn)入我們的眼睛。

螢光材料與磷光材料相比，熒光材料成本更低，但發(fā)光效率差。加載電壓產(chǎn)生的電能中，只有25％能夠用于發(fā)光。剩余的75％則轉(zhuǎn)化成熱能釋放，因此，電池很快就會耗盡。

磷光材料能夠把電能100％用于發(fā)光，能夠把螢光材料轉(zhuǎn)化成熱能舍棄的75％的能量全部轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)揮轉(zhuǎn)化功能的，是作為添加材料使用的“鉑、銥等稀有金屬”（ OPERA中心主任安達(dá)千波矢教授）。

但這些稀有金屬價格貴，而且分布不均，采購也不穩(wěn)定。大量使用難免會增加成本和穩(wěn)定生產(chǎn)方面的風(fēng)險�，F(xiàn)在，磷光材料的成本還極其高昂，是螢光材料的10倍以上。

螢光材料與磷光材料各有所長，都缺乏決定性的“撒手锏”。這樣下去，有機(jī)EL的競爭力很難超過液晶。

OPERA開發(fā)的是無需使用高成本的稀有金屬，即可實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率的材料。通過改進(jìn)分子構(gòu)造，即便不使用稀有金屬，該材料也可以把以熒光材料以熱能形式釋放的75％的電能轉(zhuǎn)化成光能。

開發(fā)過程歷盡艱辛。OPERA中心主任安達(dá)千波矢教授說，第3類材料的原理“早已有之，而且寫進(jìn)了教科書。算不上新鮮玩意兒”。然而，實(shí)現(xiàn)不使用稀有金屬，仍可實(shí)現(xiàn)高效發(fā)光的分子構(gòu)造卻并非易事。為此，“（研究人員）從零開始重新審視了作為發(fā)光材料的有機(jī)物的構(gòu)造”。

由碳、氧、氫等元素構(gòu)成的有機(jī)物的分子構(gòu)造種類近乎無限。OPERA在開發(fā)過程中，試制了大量分子構(gòu)造各不相同的材料。經(jīng)過不懈地研究，終于發(fā)現(xiàn)了不使用稀有金屬，而且發(fā)光效率高的構(gòu)造。

通過反復(fù)對構(gòu)造進(jìn)行微調(diào)，使用綠色發(fā)光材料的有機(jī)EL屏試制品的發(fā)光效率創(chuàng)下94％的紀(jì)錄，逼近了100％。

現(xiàn)在，以有機(jī)EL新材料的實(shí)用和量產(chǎn)化為目標(biāo)，OPERA又展開了新的行動。

為實(shí)現(xiàn)新材料的實(shí)用化而設(shè)立的有機(jī)光電子實(shí)用化開發(fā)中心。

2013年3月，OPERA創(chuàng)辦了“有機(jī)光電子實(shí)用化開發(fā)中心”（i3-OPERA）。i3-OPERA中心副主任八尋正幸表示，該中心“新團(tuán)結(jié)了（原成員以外的）7家材料企業(yè)進(jìn)行著開發(fā)”。

在2013年，OPERA還計(jì)劃創(chuàng)辦以提升新材料性能為志向的開發(fā)型風(fēng)險企業(yè)。

開發(fā)低成本、高發(fā)光效率有機(jī)EL材料并不只是OPERA�，F(xiàn)有有機(jī)EL材料的最大生產(chǎn)商——出光興產(chǎn)同樣不遺余力。

與OPERA一樣，出光興產(chǎn)的目標(biāo)也是在不使用稀有金屬的前提下，使容易轉(zhuǎn)化成熱能釋放的75％的能量轉(zhuǎn)化成光能。該公司技術(shù)的特點(diǎn)是在提高發(fā)光效率的同時，基本可以沿用現(xiàn)有螢光材料的原子構(gòu)造。出光興產(chǎn)電子材料部主任研究員熊均解釋說：“實(shí)現(xiàn)的方式是在螢光材料與負(fù)極之間增加特殊的有機(jī)物層�！�

因?yàn)槭褂玫氖乾F(xiàn)有材料，這種材料具有實(shí)用化簡單的優(yōu)點(diǎn)，但課題也不少。最明顯的便是能源損耗大。理論發(fā)光效率雖然比現(xiàn)有螢光材料高出25％，但也僅為40％，與OPERA實(shí)現(xiàn)的94％相比，還不到后者的一半。