- 昭和電工借助新結(jié)構(gòu)磷光OLED器件的發(fā)光效率提升了一個檔次
- 在發(fā)光技術(shù)持續(xù)改善的趨勢下，OLED可望在2011年進入商品化量產(chǎn)階段
- 最近業(yè)界也陸續(xù)披露了OLED效能與亮度不斷獲得突破性進展
- OLED市場產(chǎn)值將從2007年度的5億美元與2008年度的6億美元，成長至2009年度的11億美元
- OLED市值將在2011年度達到20億美元，2012年度達到30億美元，與2015年度達到55億美元
日本昭和電工最近對外發(fā)布新聞稿宣布，該公司通過采用新的結(jié)構(gòu)(新技術(shù))已將OLED（有機EL）器件的光提取效率提升至約40%，達全球最高水平。新聞稿指出，借助新技術(shù)，該公司目前研發(fā)中的磷光OLED器件的發(fā)光效率已提升至30lm/W，預(yù)計后續(xù)該器件將可廣泛應(yīng)用于OLED照明等用途。新聞稿也指出，該公司也將和美國非營利研究機構(gòu)SRI International及Itochu Plastics Inc展開進一步合作，攜手改良上述器件的結(jié)構(gòu)，并預(yù)計于2010年針對照明市場進行樣品銷售。另外，昭和電工也計劃于2015年前將該器件發(fā)光效率提升至150lm/W、白色亮度減半壽命5萬小時的水平。
據(jù)日經(jīng)BP社報道，松下電工試制出了部分有機半導(dǎo)體采用印刷方法制作的有機EL照明面板。發(fā)光效率和色彩表現(xiàn)性均獲得了較高的數(shù)值。這是在2009年2月18~20日舉行的“可印刷電子技術(shù)2009（Printable Electronics 2009）”研討會上該公司的演講中獲悉的。有機EL照明面板的發(fā)光效率為40lm/W，表示色彩表現(xiàn)性的指標--CRI（Color Rendering Index）的數(shù)值為95，外部量子效率為36.1%，初期亮度為1000cd/m2時的亮度減半期在2萬小時以上。在制造工序中，稱為空穴注入層的半導(dǎo)體采用一種名為“狹縫涂布（SlitCoating）方式”的印刷方法制成。“正好該層的材料在具有出色的性能的同時還適于進行涂布”（松下電工）。狹縫涂布方式是制造液晶面板的彩色濾光片時采用的技術(shù)。松下電工將與其合作開發(fā)有機EL照明技術(shù)的TAZMO公司所提供的裝置加以改造，使之適于有機EL用途。“采用狹縫涂布方式時，膜厚為40~50nm.膜厚均一性為±5%，涂布速度達到100mm/s”（松下電工）。此次實現(xiàn)的40lm/W這一發(fā)光效率”與熒光燈的實際發(fā)光效率相當“（松下電工）。這是因為，雖然熒光燈發(fā)光部的發(fā)光效率達到80~100lm/W，但使用用于擴散光的燈罩以及低反射率的反射板會使實際的效率降至1/2以下。僅從發(fā)光效率來看，目前已有幾家廠商實現(xiàn)了更高數(shù)值。比如，美國環(huán)宇顯示技術(shù)（UDC）達到了102lm/W.不過，該公司面板的CRI值只有70.而松下電工不同，作為將有機EL用于照明時的條件，該公司一直很重視色彩表現(xiàn)性的出色程度。“色彩表現(xiàn)性低的話，草莓看上去就會象爛了一樣”。
近日，日本金澤工業(yè)大學(xué)光電磁場應(yīng)用研究所三上明義教授的研究小組試制出，采用綠色發(fā)光磷光材料的OLED元件，發(fā)光效率達210lm/W。這是通過使光提取效率（光提取效率是假設(shè)磷光材料的內(nèi)部量子效率為100％計算出來的。與外部量子效率的數(shù)值相同。）超過原來的兩倍、提高至56.9％而實現(xiàn)的。三上明義研究小組通過詳細計算OLED元件中的光運動情況，找到實現(xiàn)高光提取效率的方法。針對OLED元件的厚數(shù)百nm以下的超薄半導(dǎo)體層以及密封層等膜厚數(shù)百μm～1mm的“厚膜層”中的光的運動情況，按照波長及偏振光進行了分析。分析發(fā)現(xiàn)，原來的OLED元件有50%-70%的光能量未從半導(dǎo)體層輸出，而是以熱量的形式被浪費掉。在此基礎(chǔ)上，三上明義研究小組將厚膜層的折射率提高至2之后，再次對光運動進行計算，證實有2/3的光能量轉(zhuǎn)移到了厚膜層。不過，這只是直接改變了光聚集的層，并無助于實現(xiàn)高光提取效率，向元件外部輸出的光線比例仍比較低。三上明義研究小組在厚膜層的厚0.7mm、折射率為2.03的玻璃表面上形成了0.3mm間距的透鏡陣列結(jié)構(gòu)，由此將厚膜層中聚集的光高效提取到元件外部。在實際試制的OLED元件，并對其進行的檢測表明，獲得了56.9％的高光提取效率。三上明義表示，該元件理論上的光提取效率為75～80％。透鏡陣列的改進余地也還很大。研究小組的目標是“實現(xiàn)無損失的光源”，除此次的厚膜層和透鏡陣列之外，如果結(jié)合索尼開發(fā)的“微腔構(gòu)造”等技術(shù)，便有望大幅接近這一目標。
據(jù)市場研究公司DisplaySearch預(yù)測，OLED市場產(chǎn)值將從2007年度的5億美元與2008年度的6億美元，成長至2009年度的11億美元，2011年度的20億美元，2012年度的30億美元，與2015年度的55億美元。
在發(fā)光技術(shù)持續(xù)改善的趨勢下，產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)認為，OLED可望在2011年進入商品化量產(chǎn)階段。2011年OLED照明市場規(guī)模將快速增長至17.1億美元，2020年有望上升至140億美元。由于OLED照明普及關(guān)鍵在于低成本的制造技術(shù)，對于定位在中游面板模組制造的臺灣OLED業(yè)者而言，具備大量生產(chǎn)能量，并且掌握生產(chǎn)良率技術(shù)，可算是已有入場門票。雖然臺灣在相關(guān)領(lǐng)域缺乏照明品牌、自主材料、技術(shù)與專利等加持，但臺灣OLED廠仍可在產(chǎn)業(yè)鏈中扮演代工Turn-key角色，藉由爭取國際大廠代工OLED照明產(chǎn)品機會，提升本土技術(shù)與市場競爭力，臺灣OLED廠若能與歐美OLED照明廠商策略聯(lián)盟，取得專利授權(quán)、技術(shù)移轉(zhuǎn)，并以具市場競爭力的價格為其代工生產(chǎn)出貨，未來將可擴大全球OLED照明市場。從各廠商所規(guī)劃的OLED照明發(fā)展藍圖來看，OLED照明市場可望在2011年出現(xiàn)突破性進展，包括Philips、GE、Konica Minolta、Lumiotec與OSRAM等將陸續(xù)量產(chǎn)。而國際大廠對OLED和LED等新光源應(yīng)用的積極布局，更可在其專利交叉授權(quán)中預(yù)見端倪，預(yù)料將有助于OLED和LED照明的市場應(yīng)用推展。
據(jù)市場調(diào)研公司DisplaySearch，2011年OLED照明市場將會騰飛，2013/2014年OLED照明營業(yè)收入將超過無源矩陣OLED顯示器，在2018年以前達到60億美元。數(shù)以億計的美元已被投入到OLED照明領(lǐng)域，尤其是在歐洲、美國和日本。雖然OLED顯示器投入量產(chǎn)已經(jīng)10年左右了，但OLED照明只是剛剛開始試產(chǎn)和小批量生產(chǎn)。DisplaySearch的顯示技術(shù)總監(jiān)Jennifer Colegrove表示：“這是因為OLED顯示器與OLED照明面臨不同的挑戰(zhàn)。”Colegrove還指出，OLED照明的創(chuàng)新性特點在激發(fā)設(shè)計人員的想像力。DisplaySearch認為，OLED照明產(chǎn)業(yè)中的早期和主要廠商將是飛利浦、通用電氣(GE)、Konica Minolta、Lumiotec和Osram，這些廠商都將在2012年以前開始量產(chǎn)。預(yù)計最先開始批量銷售相關(guān)產(chǎn)品的將是飛利浦，然后是通用電氣和Konica Minolta。
盡管有機發(fā)光二極管(OLED)的材料發(fā)展進度看來相當良好，最近業(yè)界也陸續(xù)披露了有關(guān)效能與亮度不斷獲得突破性進展的新聞，然而，在柔性照明與顯示設(shè)備領(lǐng)域中，仍有一個主要問題懸而未決：這類裝置的壽命都太短了。市場分析公司IDTechEx總監(jiān)SusannReuter指出，無論這些照明顯示設(shè)備多么令人印象深刻，或是看起來有多優(yōu)雅，消費者都不會愿意購買產(chǎn)品壽命過短的產(chǎn)品。導(dǎo)致產(chǎn)品壽命問題的主要在于發(fā)光材料本身，即其對水份和氧氣的固有敏感性。Reuter表示，對有機太陽能光伏(organic photovoltaics，OPV)材料而言也是如此──盡管與結(jié)晶硅相比，這種新興材料擁有潛在的低成本加工法等優(yōu)勢，但即使對一些不大要求長壽命的應(yīng)用來說，它的壽命仍然不夠長。而薄膜無機PV材料，如基于非晶硅、銅銦錠硒(CIGS)或碲化鎘(CdTe)的材料則較不敏感，但同樣的，當涉及柔性或可彎曲的產(chǎn)品設(shè)計時，若問及20年的產(chǎn)品保修，制造商通常無法響應(yīng)。在OLED與OPV這兩種應(yīng)用情況中，玻璃可呈現(xiàn)出更好的性能，因為玻璃可提供良好的阻隔性能。但在柔性、或是基于聚合物的基板等應(yīng)用中，情況則截然不同。在這類應(yīng)用中，需要特殊的涂層和層壓技術(shù)來保護敏感的有機材料。業(yè)界一直針對這個領(lǐng)域進行研發(fā)，如位于美國加州的Vitex Systems公司，Reuter指出，這家公司開發(fā)出帶有結(jié)合了聚合物與薄氧化鋁的特殊堆棧層的柔性基板。對OLED與OPV來說，來自業(yè)界不斷進化的基礎(chǔ)研究，正不斷推動著這些新興應(yīng)用領(lǐng)域的進展。
