- 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(gè)檔次
- 在發(fā)光技術(shù)持續(xù)改善的趨勢(shì)下,OLED可望在2011年進(jìn)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(jìn)展
- OLED市場(chǎng)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(dá)到20億美元,2012年度達(dá)到30億美元,與2015年度達(dá)到55億美元
日本昭和電工最近對(duì)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(jī)EL)器件的光提取效率提升至約40%,達(dá)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(jì)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(jī)構(gòu)SRI International及Itochu Plastics Inc展開進(jìn)一步合作,攜手改良上述器件的結(jié)構(gòu),并預(yù)計(jì)于2010年針對(duì)照明市場(chǎng)進(jìn)行樣品銷售。另外,昭和電工也計(jì)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(shí)的水平。
據(jù)日經(jīng)BP社報(bào)道,松下電工試制出了部分有機(jī)半導(dǎo)體采用印刷方法制作的有機(jī)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(huì)上該公司的演講中獲悉的。有機(jī)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(biāo)--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(shí)的亮度減半期在2萬小時(shí)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(shí)還適于進(jìn)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(shí)采用的技術(shù)。松下電工將與其合作開發(fā)有機(jī)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(jī)EL用途。“采用狹縫涂布方式時(shí),膜厚為40~50nm.膜厚均一性為±5%,涂布速度達(dá)到100mm/s”(松下電工)。此次實(shí)現(xiàn)的40lm/W這一發(fā)光效率”與熒光燈的實(shí)際發(fā)光效率相當(dāng)“(松下電工)。這是因?yàn)?,雖然熒光燈發(fā)光部的發(fā)光效率達(dá)到80~100lm/W,但使用用于擴(kuò)散光的燈罩以及低反射率的反射板會(huì)使實(shí)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(shí)現(xiàn)了更高數(shù)值。比如,美國環(huán)宇顯示技術(shù)(UDC)達(dá)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(jī)EL用于照明時(shí)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(huì)象爛了一樣”。
近日,日本金澤工業(yè)大學(xué)光電磁場(chǎng)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(dá)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(jì)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(shí)現(xiàn)的。三上明義研究小組通過詳細(xì)計(jì)算OLED元件中的光運(yùn)動(dòng)情況,找到實(shí)現(xiàn)高光提取效率的方法。針對(duì)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(yùn)動(dòng)情況,按照波長及偏振光進(jìn)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(fèi)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(duì)光運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算,證實(shí)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(shí)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(shí)際試制的OLED元件,并對(duì)其進(jìn)行的檢測(cè)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(jìn)余地也還很大。研究小組的目標(biāo)是“實(shí)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(biāo)。
據(jù)市場(chǎng)研究公司DisplaySearch預(yù)測(cè),OLED市場(chǎng)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(shì)下,產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為,OLED可望在2011年進(jìn)入商品化量產(chǎn)階段。2011年OLED照明市場(chǎng)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(duì)于定位在中游面板模組制造的臺(tái)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(chǎng)門票。雖然臺(tái)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(tái)灣OLED廠仍可在產(chǎn)業(yè)鏈中扮演代工Turn-key角色,藉由爭(zhēng)取國際大廠代工OLED照明產(chǎn)品機(jī)會(huì),提升本土技術(shù)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,臺(tái)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格為其代工生產(chǎn)出貨,未來將可擴(kuò)大全球OLED照明市場(chǎng)。從各廠商所規(guī)劃的OLED照明發(fā)展藍(lán)圖來看,OLED照明市場(chǎng)可望在2011年出現(xiàn)突破性進(jìn)展,包括Philips、GE、Konica Minolta、Lumiotec與OSRAM等將陸續(xù)量產(chǎn)。而國際大廠對(duì)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(chǎng)應(yīng)用推展。
據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司DisplaySearch,2011年OLED照明市場(chǎng)將會(huì)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(dá)到60億美元。數(shù)以億計(jì)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?yàn)镺LED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(diǎn)在激發(fā)設(shè)計(jì)人員的想像力。DisplaySearch認(rèn)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(jì)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(jī)發(fā)光二極管(OLED)的材料發(fā)展進(jìn)度看來相當(dāng)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(jìn)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(gè)主要問題懸而未決:這類裝置的壽命都太短了。市場(chǎng)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(fèi)者都不會(huì)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(duì)水份和氧氣的固有敏感性。Reuter表示,對(duì)有機(jī)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(shì),但即使對(duì)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(jī)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(dāng)涉及柔性或可彎曲的產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),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?yàn)椴AЭ商峁┝己玫淖韪粜阅堋5谌嵝?、或是基于聚合物的基板等?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(hù)敏感的有機(jī)材料。業(yè)界一直針對(duì)這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)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(duì)OLED與OPV來說,來自業(yè)界不斷進(jìn)化的基礎(chǔ)研究,正不斷推動(dòng)著這些新興應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)展。