日企Konica量產OLED照明面板 月產100萬片
摘要: 柯尼卡美能達(Konica Minolta)開發(fā)的OLED照明具有革新性特點。那就是比包括LED照明在內的其他照明器具都要薄很多:OLED照明面板(白色)僅厚0.35mm,跟紙一樣薄。由非常薄的有機物層疊而成,各層的厚度僅數(shù)百nm,不到頭發(fā)絲的千分之一。
柯尼卡美能達(Konica Minolta)開發(fā)的OLED照明具有革新性特點。那就是比包括LED照明在內的其他照明器具都要薄很多:OLED照明面板(白色)僅厚0.35mm,跟紙一樣薄。由非常薄的有機物層疊而成,各層的厚度僅數(shù)百nm,不到頭發(fā)絲的千分之一。
柯尼卡美能達的OLED照明面板采用樹脂基板,因此厚度僅有原來采用玻璃基板制品的約五分之一。重量也非常輕,一片150mm×60mm的面板僅重約5g。由于使用柔軟的樹脂基板,還可以彎曲。
利用這種特點,可以開拓傳統(tǒng)照明難以實現(xiàn)的新用途,諸如車用品可貼在汽車車頂部分等。
但柯尼卡美能達采用樹脂基板的OLED照明的量產之路并非坦途。
柯尼卡美能達的OLED開發(fā)始于1990年代中期。最初瞄準的是顯示器和照明兩種用途。但在顯示器用途上,除日本企業(yè)外,三星電子等韓國企業(yè)也在加快開發(fā)。因此,柯尼卡美能達的研究所2000年代初制定了專注于開發(fā)OLED照明的方針。
運用了膠片的技術經(jīng)驗
因為OLED照明利用輕、薄,加上與LED不同的整面發(fā)光的特點,有望實現(xiàn)高增長。并且,還可以充分利用柯尼卡美能達在膠片生產上積累的技術經(jīng)驗。
那就是“卷對卷”技術:在像食品保鮮膜那樣卷成卷狀的薄樹脂基板上,薄薄地涂上材料等,形成發(fā)光的有機層、保護膜及電路等。由于可簡化制造工藝,因此可以低成本制造OLED照明面板。
因此,柯尼卡美能達運用在膠片上積累的感光材料等技術,加快開發(fā)藍色磷光材料。2006年,實現(xiàn)了當時全球最高的發(fā)光效率——64lm/W。這引起了跨國照明廠商美國通用電氣的關注。2007年,兩公司決定合作,共同開發(fā)OLED照明面板。
然而,各種難題不斷涌現(xiàn),生產工藝的成品率無法提高。并且,提高發(fā)光效率及延長面板壽命的技術開發(fā)也需要時間。在這種情況下,柯尼卡美能達于2010年決定取消與GE的合作。
采用樹脂基板的OLED照明面板量產技術有3大障礙。
首先是提高發(fā)光效率。OLED的發(fā)光原理很簡單。就是向有機物加載電壓,從兩個電極注入帶正電荷的“空穴”和帶負電荷的“電子”。兩者在發(fā)光層合體時,發(fā)光層的有機物會達到高能量狀態(tài)(激發(fā)狀態(tài))。當從這種狀態(tài)恢復到原來的低能量狀態(tài)(基態(tài))時,有機層(發(fā)光層)就將能量作為光釋放出來。
OLED照明的發(fā)光原理
要提高發(fā)光效率,需要將該有機層發(fā)的光導出時的效率提高,而2010年時只能導出約20%的光。針對該問題,柯尼卡美能達開發(fā)出了可使光發(fā)生散射從而容易導出的“內部光導出層”。增加導光層后,可以導出40%的光。從而實現(xiàn)了139lm/W的全球最高效率的OLED照明。據(jù)稱,此為高于普通LED照明器具發(fā)光效率的水平。
另一個是延長壽命。要使OLED照明發(fā)光,除發(fā)光材料(客體材料)外,還需要將電子和空穴輸送到發(fā)光材料上的主體材料。主體材料含有微量的發(fā)光材料,與客體材料互相影響。
柯尼卡美能達通過不斷模擬改進主體材料的設計,將藍色發(fā)光材料的壽命延長到了原來的5倍。OLED照明面板的壽命從2010年的2萬小時延長到了2012年的10萬小時。
月產100萬片
最后的難關是阻隔膜開發(fā)。OLED的發(fā)光層不耐水和氧氣,因此需要高性能阻隔膜。而且,為使光透過,還要求透明,技術開發(fā)難度高,性能要達到食品包裝用阻隔膜的10萬倍。
柯尼卡美能達的開發(fā)團隊給出的解答是,不用單層無機膜而用無機層與聚合物層疊的阻隔膜。如果只是加厚單層無機層,則在出現(xiàn)缺陷時,會有開孔容易透過水蒸氣。而將無機層和有機層像三明治那樣重疊多層,即使某個部分出現(xiàn)缺陷,其它層仍可阻隔。
柯尼卡美能達的府川表示“通過采用層疊結構,阻隔膜的性能有飛躍性提高”。
跨越了三道障礙后,量產化道路終于開拓了出來。位于日本山梨縣的柯尼卡美能達工廠已從2014年秋季開始面向客戶企業(yè)量產采用樹脂基板的OLED照明面板。
該工廠投資100億日元,月產能為100萬片。雖然今后能否開拓出新市場雖仍是未知數(shù),但該公司準備向辦公室、汽車及飛機的照明器具用途銷售面板。
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