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OLED照明有望2~3年后加速普及

发布时间:2018-08-12 15:43热度()我要投稿
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导读:图1:松下电工在“LightingFair2009上展出了高演色OLED元件6月27日消息,据日本媒体报道,今年的照明技术及照明器具展

松下电工在“Lighting Fair 2009上展出了高演色OLED元件


图1:松下电工在“Lighting Fair 2009上展出了高演色OLED元件



  6月27日消息,据日本媒体报道,今年的照明技术及照明器具展会“Lighting Fair 2009”(2009年3月3~6日,东京有明国际会展中心)上,到处都是LED及OLED等新一代照明的展示(图1)。

  30年来一直在照明领域从事研发的松下电工先进技术开发研究所总工程师菰田卓哉参观了本届展会之后说道:“今年的‘Lighting Fair’象征着照明迎来了变革期。因为过去照明的代表——白炽灯及荧光灯展示基本上看不到了。大部分照明厂商自不用说,过去与照明没有多大关系的企业也相继涉足LED照明业务。OLED方面,本公司的山形有机电子研究所、Lumiotec、荷兰皇家飞利浦电子、NEC Lighting、罗姆等公司都进行了参考展示。恐怕2011年前后OLED照明器具就会面市”。

环保和性能的提高推动发展
 

图2:OLED照明的发光效率(a)、亮度半衰期(b)、成本推移(摘自大久保聪、野泽哲生,“创造新概念电子元件的可印刷电子”,《有机电子2010-2015》,p.71)

图2:OLED照明的发光效率(a)、亮度半衰期(b)、成本推移(摘自大久保聪、野泽哲生,“创造新概念电子元件的可印刷电子”,《有机电子2010-2015》,p.71)



  过去一提到OLED,就会想到用于平板电视的面板。最近,各公司纷纷转向照明领域,其原因在于伴随着环保意识的提高,市场需要节能照明设备,另外亮度及寿命等特性逐渐接近先行的白色LED,已经达到能够作为照明使用的水平。

  首先,从发光效率来看,OLED照明在研发水准与白色LED相比大约有2年的差距(图2(a))。2008年6月,美国Universal Display Corp.(UDC)公布了102lm/W的发光效率,达到了与2006年3月日亚化学工业公布的白色LED发光效率基本相同的水平。OLED研究的先驱者山形大学研究生院理工学研究科教授城户淳二表示“已经看到了实现200lm/W的可能性”。

  使用寿命(初期亮度1000cd/m2的亮度半衰期)方面,2006年寿命为1万小时左右,通过调整材料及元件结构,到2007年3月达到了10万小时,2008年5月已经达到20万小时(图2(b)。

  除特性提高以外,成本方面也接近实用化水平。照明设备厂商计划将成本降至与目前白色LED成本相当的水平,到预计正式开始量产的2012年,单位亮度的成本约4日元/lm左右(图2(c))。要想作为照明设备广泛普及,成本需要降至1日元/lm,这一点争取到2015年实现。

  OLED将占到照明市场的1~2成?

  随着特性的提高及成本的降低,OLED照明有望获得较大的市场规模。本来,照明业务的全球市场规模为6万亿~12万亿日元,仅日本就达到约8500 亿~1万亿日元以上,如果将这一部分换成OLED照明,影响将很大。比如,调查公司富士经济预计OLED照明的日本国内市场规模到2011年将超过100 亿日元,超过白炽灯的市场规模。据估算,世界市场规模到2015年将达到5000亿日元以上,2020年将达到1.4万亿日元(图3)。这意味着未来10 多年内,OLED照明将占到整个照明市场的1~2成。

图3:OLED照明的市场预测

图3:OLED照明的市场预测


  在市场规模方面颇受期待的OLED照明,为什么会看中其照明功能呢?让我们从材料构造的角度来看一下。

  OLED元件的一般构造是透明玻璃底板上层叠由透明电极构成的阳极、空穴传输层、发光层,电子传输层、阴极,然后用密封材料密封。通过在电极间加载电压,空穴由阴极注入空穴传输层,电子由阴极注入电子传输层,空穴和电子在发光层内重新结合而发光。

  OLED中,发光层是有机材料,各功能层也由非晶膜构成,因此能够在大范围内形成均匀的膜,能够制造大面积元件。因此,能够使整个面发光。而同为新一代光源的LED是层叠有多个带隙不同的无机材料结晶的结构,因此容易产生缺陷,难以大面积发光。所以只能作为点光源使用。

  发光层有机半导体是构成OLED元件的核心材料。该有机半导体层的形成方法大致分为蒸镀法和印刷法,现在的主流是蒸镀法。

  关于印刷法的探讨越来越活跃

  虽然蒸镀法也在不断改进,但近年来印刷法备受关注。因为印刷法有望进一步增大OLED的尺寸,降低成本。一般是在发光层使用高分子类材料来实现印刷法制作的。过去多使用旋涂法,最近开始讨论狭缝涂布法、喷雾法、喷墨法、凹印法、转录法等能够高效印刷的方法。其中,技术进步较大的是狭缝涂布法,目前已经开发出了能以100mm/s的涂布速度,实现了膜厚50nm±5%精度的装置。

  松下电工的菰田表示,今后照明的发展方向是使用OLED及LED等新一代光源元件改革周围的照明器具,实现综合节能。松下电工目前正在开发使用红外线热释电传感器检测到人后,开启照明,根据周围亮度控制到最佳光量的系统。

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