【有機(jī)EL】發(fā)光效率實(shí)現(xiàn)高水平，可彎曲面板實(shí)用化也即

有機(jī)EL照明中已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)光效率和發(fā)光壽命與LED照明器具不相上下的面板。目前，研究開發(fā)正朝著進(jìn)一步提高發(fā)光效率，以及發(fā)揮柔性化和透明化等有機(jī)EL獨(dú)特的特點(diǎn)這兩個(gè)方向推進(jìn)。

松下環(huán)境方案公司核心技術(shù)開發(fā)中心技術(shù)總監(jiān)菰田卓哉在SID 2013的演講中宣告：“有機(jī)EL照明進(jìn)入了新時(shí)代”。之所以這樣說，是因?yàn)樵摴鹃_發(fā)的白色有機(jī)EL照明面板在亮度為1000cd/m2時(shí)實(shí)現(xiàn)了最大高達(dá)114lm/W的發(fā)光效率，8cm見方的較大面板在亮度為3000cd/m2時(shí)的發(fā)光效率最大高達(dá)88lm/W，超過了普通LED照明器具的80lm/W（圖1）注1）。


圖1：發(fā)光效率與LED照明器具不相上下
具備高發(fā)光效率的有機(jī)EL照明面板示例。松下和LG化學(xué)的面板演色指數(shù)（CRI）高達(dá)80左右。而SEL和夏普的面板只有40。

注1）很多白色LED產(chǎn)品的發(fā)光效率都高達(dá)140～170lm/W，美國(guó)科銳公司更是實(shí)現(xiàn)了非常高的數(shù)值，實(shí)際產(chǎn)品為208lm/W，在實(shí)驗(yàn)室水平為276lm/W。但LED照明器具因控制電路的耗電量和燈罩等擴(kuò)散板會(huì)造成損失，因此發(fā)光效率的值較低。不過，部分LED照明器具也有發(fā)光效率超過120lm/W的產(chǎn)品。有機(jī)EL照明因?yàn)槊姘灞旧砭褪钦彰髌骶撸云骶咴斐傻墓鈸p失較小。

而3年前的2010年前后，尺寸為數(shù)cm見方的面板能實(shí)現(xiàn)比白熾燈泡稍高的30lm/W就非常不易了。如此低的發(fā)光效率，無論有機(jī)EL多么有特色，用途都非常有限。只有在確保了作為照明的基本性能之后，才能發(fā)揮其本來的特點(diǎn)。

日本家電廠商紛紛涉足
最近一年左右，發(fā)光效率迅速提高，最近除松下外，其他廠商也接連發(fā)布了具備高發(fā)光效率的有機(jī)EL照明面板和柔性基板。例如，NEC照明和山形大學(xué)2013年3月宣布，2mm見方的白色有機(jī)EL元件在亮度為1000cd/m2時(shí)實(shí)現(xiàn)了156lm/W的高發(fā)光效率。發(fā)光部尺寸為88mm見方的面板，雖然發(fā)光效率只有75lm/W，但技術(shù)潛力高。

除此之外，東芝2012年開發(fā)出了發(fā)光效率為91lm/W的面板。日立制作所開發(fā)出了利用自主涂布工藝，通過一次涂布和干燥層積紅色（R）、綠色（B）、藍(lán)色（B）三種顏色的技術(shù)。利用該技術(shù)制作的有機(jī)EL照明面板的發(fā)光效率為70lm/W。

日本半導(dǎo)體能源研究所（SEL）和夏普等也發(fā)布了高發(fā)光效率的有機(jī)EL照明面板和柔性基板，日本的大型家電廠商基本都涉足了該領(lǐng)域。另外，韓國(guó)LG化學(xué)和南京第壹有機(jī)光電（First O-Lite）也開發(fā)了高水平的有機(jī)EL照明面板，可見國(guó)內(nèi)外的技術(shù)水平都得到了顯著提高。

發(fā)光壽命也與LED照明器具不相上下

得到提高的不僅僅是發(fā)光效率。發(fā)光壽命也大幅延長(zhǎng)（表1）。松下和LG化學(xué)開發(fā)的產(chǎn)品，表示亮度降至初期70％的指標(biāo)——“LT70”長(zhǎng)達(dá)4萬～5萬小時(shí)（約5年左右）。



這一發(fā)光壽命與LED照明器具不相上下。2012年，相同面板的LT70只有1萬小時(shí)左右，而用1年的時(shí)間就延長(zhǎng)了約4倍。可以說有機(jī)EL照明在發(fā)光效率和發(fā)光壽命兩方面都接近了LED照明器具。用玻璃封裝的面板基本解決了有機(jī)EL照明長(zhǎng)期以來發(fā)光壽命短的課題。

據(jù)美國(guó)IHS公司（原Displaybank）調(diào)查，預(yù)計(jì)全球有機(jī)EL照明市場(chǎng)2014年將達(dá)到10億美元的規(guī)模。之后仍會(huì)順利擴(kuò)大，2020年預(yù)計(jì)將突破50億美元的大關(guān)。到2020年，有機(jī)EL照明的主要用途為醫(yī)院占3成以上，其次是店鋪的設(shè)計(jì)照明，然后是住宅等。

可彎曲有機(jī)EL照明即將上市
隨著發(fā)光性能的提高，與有機(jī)EL顯示器一樣，有機(jī)EL照明面板也實(shí)現(xiàn)了彎曲（圖2）。LG化學(xué)最早將于2013年7月上市采用玻璃基板但可彎曲的有機(jī)EL照明面板。尺寸為200mm×50mm等，發(fā)光效率最大為45lm/W。


圖2：柔性有機(jī)EL照明也即將實(shí)用化
柔性有機(jī)EL照明面板示例。LG化學(xué)宣布2013年7月上市（a）面板。（c）面板的尺寸較大，為360mm×300mm。（（a）由LG化學(xué)拍攝）

柯尼卡美能達(dá)與設(shè)計(jì)公司Takram也于2013年3月開發(fā)出了在樹脂基板上制作的、“像紙一樣輕柔”（柯尼卡美能達(dá)）的有機(jī)EL照明面板。雙方未公布發(fā)光性能和實(shí)用化時(shí)間等。該面板的特點(diǎn)是，由于非常輕，因此能像鳥兒的翅膀一樣扇動(dòng)?！斑@僅僅是開始。今后會(huì)不斷進(jìn)化”（KONICA MINOLTA ADVANCED LAYERS OLED事業(yè)推進(jìn)中心中心長(zhǎng)辻村隆?。?

SID 2013上令技術(shù)人員震驚的是，SEL的子公司Advanced Film Device Inc（AFD Inc.）與SEL發(fā)布的360mm×300mm（發(fā)光部為298mm×227mm）柔性有機(jī)EL照明面板。該產(chǎn)品首先在玻璃基板上制作有機(jī)EL照明面板，然后，從照明面板上剝離玻璃基板即可實(shí)現(xiàn)彎曲。

2015年實(shí)現(xiàn)135lm/W的發(fā)光效率
在SID 2013上，很多廠商發(fā)布了研發(fā)結(jié)果和試制品，而LG化學(xué)發(fā)布了即將上市的有機(jī)EL照明面板的詳情，該面板在亮度為3000cd/m2時(shí)的發(fā)光效率為80lm/W（圖3）。


圖3：高亮度時(shí)也能實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率
LG化學(xué)在“SID 2013”上發(fā)布的80lm/W面板的特點(diǎn)。通過在ITO上制作金屬總線布線，即使面板尺寸擴(kuò)大至100mm見方，驅(qū)動(dòng)電壓也與小尺寸單元基本一致（a）。亮度提高到1萬cd/m2以上時(shí)，發(fā)光效率也高達(dá)約70lm/W（b），光譜基本沒有變化（c）

LG化學(xué)2012年全球率先量產(chǎn)供貨了發(fā)光效率為60lm/W的有機(jī)EL照明面板。發(fā)光效率為80lm/W的面板計(jì)劃2013年下半年供貨。另外，該公司還宣布，2014年將開發(fā)發(fā)光效率為100lm/W的面板，2015年開發(fā)135lm/W的面板。如果這些產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)，那么目前LG化學(xué)的產(chǎn)品將成為有機(jī)EL照明的標(biāo)準(zhǔn)和性能基準(zhǔn)，跟不上步伐的廠商也可能在早期就被淘汰。

LG化學(xué)的有機(jī)EL照明面板的特點(diǎn)是，即使加載大電流以高亮度發(fā)光，發(fā)光性能也很穩(wěn)定。

比如，電流密度為5mA/cm2，以1萬cd/m2以上的高亮度發(fā)光時(shí)，發(fā)光效率也高達(dá)70lm/W。亮度均勻性在電流密度為5mA/cm2以下時(shí)仍為97％。而且，即使亮度大幅改變，光譜形狀也基本不會(huì)變化。這意味著色彩不會(huì)變化。 [!--empirenews.page--]

作為實(shí)現(xiàn)以上特點(diǎn)的理由之一，LG化學(xué)提到了采用3層發(fā)光單元的元件構(gòu)造。單元層數(shù)越多，越有望實(shí)現(xiàn)低電流值、低耗電量和長(zhǎng)壽命化。但發(fā)光單元多層化之后，發(fā)光色容易出現(xiàn)角度依賴性。不過，LG化學(xué)稱此次的開發(fā)品基本不存在這種角度依賴性。

另外，LG化學(xué)還提到了在透明電極ITO上形成的金屬總線布線。通過設(shè)置總線布線，“即使發(fā)光元件的尺寸從2mm見方擴(kuò)大至87mm見方，驅(qū)動(dòng)電壓也只是從5.90V增加到6.05V”（LG化學(xué)）。（未完待續(xù)，記者：野澤哲生，《日經(jīng)電子》）