OLED照明追求更高發光效率 2019年將達200lm/W？

繼100lm/W的發光效率之后，實現約130lm/W成了各廠商的下一個目標。日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)指出，這是因為如此將實現“普通熒光燈約2倍的發光效率”，同時其燈具效率與LED照明相當。然而，130lm/W也不是終點。

有機EL照明的發光效率還會進一步提高，以燈具效率來比較，預計在所有照明技術中有機EL照明將會是發光效率最高的技術。原美國伊士曼柯達公司的技術人員、現為南京第壹有機光電公司(First O-Lite)創始人兼首席技術官的田元生指出：“白色有機EL發光效率的理論極限為248lm/W，與白色LED光源的260lm/W相近。”就是說，在燈具效率上，有機EL照明可能是最高的。實際發光效率也有望接近200lm/W。

IHS Electronics&Media公司預測，2019年200lm/W的有機EL照明面板將面世。美國能源部(DOE)也把190lm/W定為有機EL照明技術開發的最終目標。有機EL材料廠商美國環宇顯示技術(UDC)雖然沒有提及具體的實現時間，但表示“作為有機EL照明的發光效率，180lm/W是比較現實的目標”。效率提高接連取得突破目標定得很高，但目前供貨的有機EL照明面板的發光效率尚未達到。即便從全球來看，最高值也只是LG化學公司的60lm/W。日本國內產品中，柯尼卡美能達控股公司的面板“Symfos”的45lm/W為最高值，其他產品大多只有30lm/W左右。產品之所以與今后的目標值有巨大差距，是因為最近取得了突破，能使發光效率飛躍性提高。尤其是以下3點取得了巨大進展：(1)提高從光提取層的光提取效率;(2)通過抑制表面等離子體共振*而提高光提取效率;(3)提高藍色發光材料的效率。

*表面等離子體共振(SPR)=光與金屬表面的電子結合，在類似于聲波的縱波模式下共振的現象。(1)和(2)的光提取效率，是指有機EL元件內部產生的光子中，可以提取到元件外部的光子比例。沒有在這一點上下功夫的元件，所發的光中只有約20%可提取到外部。剩余約80%以熱等形式散失。因此，光提取效率的提高是提高有機EL照明發光效率上的重要課題。

在光提取效率的提高上，日本金澤工業大學教授三上明義2009年發布了重要技術。主要內容是，如果在元件表面設置由折射率高達2左右的玻璃層和微透鏡陣列組成的光提取層，就可以取得很好的效果。但高折射率玻璃存在價格高的大課題。2012年，松下公司著眼于價格遠遠低于高折射率玻璃的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂折射率高達1.7～1.8的特點。并且還在SID 2012上發布，在PEN薄膜表面設置的微透鏡陣列與玻璃基板之間加入空氣可大幅提高光提取效率。

利用該技術，光提取效率提高到了原來約2倍的42%。發光面積25cm2的有機EL照明面板的發光效率達到87lm/W，1cm2的有機EL元件達到101lm/W，作為發白色光而且薄型的元件，全球首次超過了100lm/W(圖1(b))注3 )。松下核心技術開發中心技術總監、大阪大學特聘教授菰田卓哉指出：“重點在于高折射率PEN與折射率為1的空氣之間的巨大折射率差。”注3) 松下在本屆SID 2012上還宣布，通過設置與LED相同的半球狀光提取層，發光面積為4mm2的有機EL元件的光提取效率達到了62%以上，實現了高達142lm/W的發光效率。旭硝子公司(AGC)也曾在SID 2009和SID 2012上宣布，以自主方法開發出了價格相對較低但具備高折射率和光散射功能的玻璃，提高了光提取效率。2009年發布的是在玻璃中加入氣泡使光散射的技術。而2012年發布的技術，是用直徑約2μm的陶瓷粒子取代難以控制直徑的氣泡添加到玻璃中，從而大幅降低了散射效果對波長的依賴注4 )。注4) 旭硝子表示，在光散射用粒子的粒徑小至數百nm時，可充分散射藍色光的“瑞利散射”占主導，而在粒徑為2μm左右時，對波長依賴性較小的“米氏散射”就會增強。關于玻璃價格，旭硝子稱“尚處于研究開發階段，不便公開”，但可能會以一個戰略性的價格設定開展業務。歐洲某玻璃廠商認為，“歐洲有幾家有機EL元件廠商已經有意采用估計是旭硝子生產的、具有光散射效果的玻璃”。

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