OLED將成為有機電子領域的支柱產(chǎn)業(yè) 
    之所以有很多其他行業(yè)的企業(yè)涉足，理由不僅僅在于潛在市場規(guī)模大。基于有機材料的有機電子技術(shù)有望應用于照明領域，也是一個很重要的理由。
    Oled照明與OLED顯示器在技術(shù)上有許多共通點。與有機晶體管及有機薄膜太陽能電池等也存在著互為表里的關系。只要某一領域取得進展，就有望給其他用途帶來促進效應。所以從其他用途進行轉(zhuǎn)換也比較容易。德國歐司朗光電半導體（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）已決定，于2007年7月將此前的單純矩陣型OLED面板開發(fā)部門整體轉(zhuǎn)型為照明業(yè)務。德國Novaled AG等廠商所采用的業(yè)務模式則是，將所開發(fā)的材料及元件結(jié)構(gòu)提供給生產(chǎn)不同用途產(chǎn)品的公司 注3）�！耙郧笆且燥@示器業(yè)務為主，而近年來，照明及太陽能電池業(yè)務的發(fā)展前景越來越光明。特別是照明業(yè)務，如今已經(jīng)變得與顯示器同等重要了”（Novaled首席執(zhí)行官Gildas Sorin）。  
    注3） Novaled在采用有機TFT的顯示器業(yè)務方面向Plastic Logic、在太陽能電池業(yè)務方面向HELiatek提供元件技術(shù)。這兩家企業(yè)的出資公司也是相同的。 
    著眼于有機材料的應用，不惜賭上公司命運的柯尼卡美能達已率先開始投放廣告。該公司2007年3月與GE在Oled照明業(yè)務上展開合作，“除銷售渠道以外，我們在照片相關業(yè)務中積累的有機材料技術(shù)及光學系統(tǒng)技術(shù)都大有用武之地”（柯尼卡美能達董事長兼尖端材料技術(shù)研究所所長駒村大和良）。具體用途為：照片感光材料方面的經(jīng)驗可用于發(fā)光材料等的開發(fā)中；鏡頭等光學系統(tǒng)技術(shù)可用于光輸出用途；能夠制造出多達15層的多層負片技術(shù)可用于卷對卷（Roll-to-roll）制造技術(shù)。 
    對柯尼卡美能達而言，“能夠匯集該公司已經(jīng)撤出的照片業(yè)務的人才及經(jīng)驗的就是Oled照明業(yè)務”（該公司董事兼LA業(yè)務推進室長得丸祥）。 
    基礎開發(fā)日本領先 
    柯尼卡美能達的雄心壯志還表現(xiàn)在專利申請數(shù)量上。在有關Oled照明的專利中，日本的申請數(shù)占了全球的近2/3，大大領先于美國等其他國家（圖5）。其原因之一，就是因為柯尼卡美能達的申請數(shù)量很多。尤其是藍光磷光*材料相關專利，柯尼卡美能達的申請數(shù)量占到了整體的近3/4 注4） 
                   

    圖5　日本廠商在開發(fā)方面領先圖為Cintelliq公司就以實現(xiàn)Oled照明為目的的專利申請數(shù)所做調(diào)查的結(jié)果。按申請地劃分，日本為56%，大大超出排在第2位的美國，遙遙領先（a）。在本圖中，1994～2006年的專利申請數(shù)通過2003年以后的文獻調(diào)查得到。按不同組織劃分，柯尼卡美能達集團為176件，排在第1位（b）。大約3/4的專利與藍色磷光材料有關。（b）為2003～2007年Oled照明（包括背照燈）專利按組織劃分的申請數(shù)(前10家公司）及主要領域。由于按組織劃分的日本專利申請數(shù)數(shù)據(jù)中不包含2007年第2季度以后的數(shù)據(jù)，因此，實際上日本企業(yè)的申請數(shù)有可能更多。 
    注4） 在柯尼卡與美能達合并之前的1999年，柯尼卡內(nèi)部就已經(jīng)開始對Oled照明的研發(fā)。當時，雖然OLED元件材料的主流是穩(wěn)定性較高的熒光材料，但該公司斷定，想要用于照明用途的話，熒光材料的效率過低，因此開始著手磷光材料、特別是將開發(fā)未能取得進展的藍色磷光材料作為重點。 
    *磷光＝從經(jīng)驗上說，是指在受到紫外線等光線照射后自發(fā)光的材料中發(fā)光時間較長的光。時間較短的稱為熒光。近年來的定義則將其定義為，電子對能夠從“三重項”狀態(tài)向更低能級躍遷的材料所發(fā)出的光。如果向材料施加紫外線及電流等能量，則電子對會向較高的能級移動，但其狀態(tài)可分為：自旋必定趨于相互抵銷的“單重項”狀態(tài)，以及趨勢不確定的三重項狀態(tài)。這兩種狀態(tài)的存在幾率為1比3，由于熒光材料只能在單重項狀態(tài)發(fā)光，因而量子效率最大也只有25%。
    松下電工很早也就開始開發(fā)Oled照明，2001年通過與山形大學的聯(lián)合研究，實現(xiàn)了在當時來說最高的、15lm/W的發(fā)光效率。 
    可以說，Oled照明技術(shù)是日本企業(yè)率先啟動的。但是，這并不能保證日本在今后依然能夠處于領先地位。原因在于，歐美各廠商已開始與政府攜手推進Oled照明的開發(fā)，并且不斷取得成果 注5）。廠商間及地區(qū)間的技術(shù)競爭不斷加劇，這也加快了Oled照明的發(fā)展。 
    注5） 開發(fā)項目方面，歐洲有7個、美國有10個以上的項目正在推進之中。政府機構(gòu)的資助額大多為3年內(nèi)數(shù)億～30億日元的規(guī)模，德國“OPAL（Organic Phosphorescent lights for Applications in the Lighting market）”項目為5年內(nèi)1億歐元（約合140億日元），遠遠多于其他項目。 
    在發(fā)光效率方面迅速追趕白色led 
    Oled照明雖然具有一些獨特的特點，但考慮到實際影后，還是避免不了在發(fā)光效率、使用壽命、成本等基本性能上與白色led及現(xiàn)有照明技術(shù)一決高低。近來Oled照明的性能得到了大幅提高。 
    首先是發(fā)光效率。目前，Oled照明在研發(fā)水平上比白色led約落后約2年（圖6）。2008年6月美國Universal Display（UDC）發(fā)布的“102lm/W”的發(fā)光效率，與2006年3月日本日亞化學工業(yè)發(fā)布的白色led的發(fā)光效率不相上下。山形大學的城戶表示，“已經(jīng)看到了實現(xiàn)200lm/W的曙光” 注6）。 
                      

    圖6　效率方面與白色led僅有“約2年的差距” 圖為Oled照明發(fā)光效率的變化走勢與白色led研發(fā)品的對比。2000年前后，實際上白色led與Oled照明的發(fā)光效率幾乎沒有差距。其后的4～5年，在Oled照明開發(fā)沒有大的進展的情況下，被白色led遠遠落在后面。目前，Oled照明的研發(fā)如火如荼，2008年6月實現(xiàn)了高達102lm/W的發(fā)光效率。其與白色led的差距，在發(fā)光效率方面縮小到了大約2年。
    注6） 受Oled照明發(fā)光效率迅猛增勢的影響，最近，美國能源部將此前“到2025年力爭實現(xiàn)150lm/W的發(fā)光效率”的開發(fā)目標，大幅提前到了“2012年實現(xiàn)”。 
    此前Oled照明的進展比白色led落后了約5年的時間。在Oled照明的研發(fā)過程中，發(fā)光效率幾乎未能提高的時期持續(xù)了大約5年。其深層原因是，發(fā)光層采用了理論上內(nèi)部量子效率只有不到25％的熒光材料，而且，熒光材料已經(jīng)接近開發(fā)的極限。而內(nèi)部量子效率高達100％的磷光材料，由于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且使用壽命較短，再加上藍色發(fā)光材料中沒有特性較好的材料，因而很難用于白色照明用途 注7）。 
    注7） 白色光通常可由紅色、綠色或黃色、藍色這3色光混合產(chǎn)生。當缺少某一種顏色時，往往會產(chǎn)生其他的顏色。 
    這種停滯狀況之所以發(fā)生了改變，是因為發(fā)現(xiàn)了特性較好的磷光材料。特別是柯尼卡美能達于2006年6月宣布，在紅（R）、綠（G）藍（B）色發(fā)光層上全部采用磷光材料，并實現(xiàn)了64lm/W的發(fā)光效率和1萬小時的亮度半衰期，這一消息震驚了業(yè)內(nèi)人士 注8）、2）。 
    注8） 藍色磷光材料是柯尼卡美能達自主開發(fā)出來的�！笆峭ㄟ^對多達5000種化合物的特性進行理論計算，確定了開發(fā)方向后制造出來的”（該公司）。而紅色及綠色的磷材料則采用了UDC開發(fā)的產(chǎn)品。在第二年2007年5月的SID 2007研討會上，柯尼卡美能達發(fā)布了此項開發(fā)成果。在此之前，不相信這一結(jié)果的研究人員相當多。 
    即便在目前，在藍色發(fā)光層上采用磷光材料的廠商也不多，只有柯尼卡美能達及UDC。不過，在紅色及綠色磷光材料方面，各廠商正不斷開發(fā)出特性較好的材料，“如果在其中加入藍色，那么發(fā)光效率將與白色led不相上下”（松下電工的菰田）。 
    使用壽命的問題基本解決
    以往的Oled照明，使用壽命短是比發(fā)光效率更嚴重的問題。目前，使用壽命已大幅延長，“如果亮度保持在1000cd/m2就行的話，Oled照明的使用壽命已不是大問題”（松下電工的菰田）。 
                                           

    圖7　著眼于“100年的使用壽命” 圖為Oled照明自初始亮度1000cd/m2開始的使用壽命（亮度半衰期）變化走勢。2006年中期超過1萬小時、2008年超過10萬小時的開發(fā)品報告相繼發(fā)布。如果僅限于特定顏色的話，相當于連續(xù)使用100年的、具有超過100萬小時使用壽命的元件已成為現(xiàn)實。圖表中熒光燈及白熾燈的使用壽命，不是通常的“亮度降至初始的70％的時間”，而是指亮度半衰期。
    使用壽命之所以能夠延長，是因為材料以及不易老化的元件結(jié)構(gòu)的開發(fā)在近2年取得了迅猛的進步（圖7）。 
    2007年3月發(fā)布的大日本印刷與日本有機電子研究所的聯(lián)合研究成果，將2006年1萬小時左右的使用壽命（初始亮度1000cd/m2下的亮度半衰期）增加到了10萬小時（同上），一下子提高了10倍 注9）。另外，2008年5月，UDC在SID研討會上發(fā)布了20萬小時（同上）的實驗結(jié)果 3）。有的報告甚至表示，如果僅限于紅色熒光材料的話，已實現(xiàn)了相當于連續(xù)使用100年的“100萬小時以上”的使用壽命（Novaled，初始亮度為1000cd/m2下的亮度半衰期） 注10）。 
    注9） 由于“在元件中的空穴輸送層及電子輸送層上采用了相同的材料”（日本有機電子研究所所長、山形大學的城戶），使得材料老化很難發(fā)生。 
    注10） 上述使用壽命定義為亮度半衰期，與此不同，普通照明器具的使用壽命定義為“亮度降低到初始亮度的70%時”。對此，歐洲大型照明廠商認為“應盡快使Oled照明與其他照明方式統(tǒng)一標準”。 
    不過，Oled照明的光源使用壽命與其亮度大體成反比例。當需要比1000cd/m2高得多的亮度時，則必需采取其他對策。