超薄可弯曲有机EL照明，柯尼卡美能达凭信念实现量产

“幸亏当时没有放弃坚持了开发”。2014年9月底，柯尼卡美能达在日本山梨县中央市建设的有机EL（电致发光）照明面板（图1）量产工厂〔图2（a）〕举行了竣工仪式。约100名相关人员聚集一堂，在祝辞中，柯尼卡美能达OLED业务部技术开发部长府川淳一情不自禁地地道出了心中的感慨。

柯尼卡美能达开发的有机EL照明具有革新性特点。那就是比包括LED（发光二极管）照明在内的其他照明器具都要薄很多＊：有机EL照明面板（白色）仅厚0.35mm，跟纸一样薄。由非常薄的有机物层叠而成，各层的厚度仅数百nm，不到头发丝的千分之一。

图1：柯尼卡美能达采用树脂基板的柔性有机EL照明面板(白色）
因不是玻璃，而是采用树脂基板，具有轻、薄、可弯曲等特点。柯尼卡美能达还实现了比普通LED(发光二极管)照明还要高的发光效率。

＊ 现在正以取代传统荧光灯的方式急速普及的LED(发光二极管) 照明，具有功耗低、寿命长的特点，但也存在课题。那就是作为发光源的LED呈粒状，为点状发光。有人指出粒状强光会使长期使用的人感觉刺眼，甚至有办公室特意在LED照明上罩一张白纸，以使光变得柔和。而有机EL照明是整个面均匀发光。因此，“灯光不晃眼，不伤眼睛”，柯尼卡美能达的府川介绍道。该公司将利用这些特点，实现与LED照明的差异化。

柯尼卡美能达的有机EL照明面板采用树脂基板，因此厚度仅有原来采用玻璃基板制品的约五分之一。重量也非常轻，一片150mm×60mm的面板仅重约5g。由于使用柔软的树脂基板，还可以弯曲。

利用这种特点，可以开拓传统照明难以实现的新用途，诸如车用品可贴在汽车车顶部分等。

但柯尼卡美能达采用树脂基板的有机EL照明的量产之路并非坦途。

柯尼卡美能达的有机EL开发始于1990年代中期。最初瞄准的是显示器和照明两种用途。但在显示器用途上，除日本企业外，三星电子等韩国企业也在加快开发。因此，柯尼卡美能达的研究所2000年代初制定了专注于开发有机EL照明的方针。

运用了胶片的技术经验

因为有机EL照明利用轻、薄，加上与LED不同的整面发光的特点，有望实现高增长。并且，还可以充分利用柯尼卡美能达在胶片生产上积累的技术经验。

那就是“卷对卷”技术：在像食品保鲜膜那样卷成卷状的薄树脂基板上，薄薄地涂上材料等，形成发光的有机层、保护膜及电路等〔图2（b）〕。由于可简化制造工艺，因此可以低成本制造有机EL照明面板。

图2：已开始量产的山梨县工厂
2014年9月底竣工的柯尼卡美能达工厂已开始量产柔性有机EL照明面板（a）。采用了借鉴胶片制造技术的“卷对卷”生产方式（b）。

因此，柯尼卡美能达运用在胶片上积累的感光材料等技术，加快开发蓝色磷光材料。2006年，实现了当时全球最高的发光效率——64lm/W。这引起了跨国照明厂商美国通用电气的关注。2007年，两公司决定合作，共同开发有机EL照明面板。

柯尼卡美能达和GE公司的开发人员奔走于日美之间。还利用电视会议等多次讨论，并建设了试验工厂，为量产做准备。

然而，这时还是有各种课题不断涌现，生产工艺的成品率无法提高。并且，提高发光效率及延长面板寿命的技术开发也需要时间。

在这种情况下，柯尼卡美能达于2010年决定取消与GE的合作。府川回忆道：公司还会不会继续开发有机EL照明？当时，“为此而坐立不安的开发成员确实有很多。但‘只要扎实努力，就能开创出道路’这句话深深激励了众人的斗志”。

给军心动揺的开发团队吃了定心丸的是当时担任柯尼卡美能达社长的松崎正年（现任董事会议长）。

高层宣布“决不放弃”

“公司绝对不会放弃有机EL照明。我们是期待它成为柯尼卡美能达未来的支柱业务的，因此希望大家今后继续努力”。据称松崎的这番话给了开发团队奋战的勇气。

我们必须要时常准备好下一个业务支柱——2010年，当时的柯尼卡美能达的管理层有着非常强烈的危机感。2005年，受相机数字化潮流冲击，柯尼卡美能达曾作出了退出核心业务——相机业务和胶片业务的苦涩决定。

今天的业务不知道未来能否继续。唯其如此，管理层决定对发展前景的有机EL照明业务，即使身处逆境也要支持。开发团队是在这种形势下奋起的。

采用树脂基板的有机EL照明面板量产技术有3大障碍

首先是提高发光效率。有机EL的发光原理很简单（图3）。就是向有机物加载电压，从两个电极注入带正电荷的“空穴”和带负电荷的“电子”。两者在发光层合体时，发光层的有机物会达到高能量状态（激发状态）。当从这种状态恢复到原来的低能量状态（基态）时，有机层（发光层）就将能量作为光释放出来。

图3：有机EL照明的发光原理
向有机物（发光层）加载电压，从两个电极注入空穴和电子时，两者在发光层合体，将能量作为光释放出来。

要提高发光效率，需要将该有机层发的光导出时的效率提高，而2010年时只能导出约20％的光。

针对该问题，柯尼卡美能达开发出了可使光发生散射从而容易导出的“内部光导出层”。增加导光层后，可以导出40％的光。从而实现了139lm/W的全球最高效率的有机EL照明。据称，此为高于普通LED照明器具发光效率的水平。

另一个是延长寿命。要使有机EL照明发光，除发光材料（客体材料）外，还需要将电子和空穴输送到发光材料上的主体材料。主体材料含有微量的发光材料，与客体材料互相影响。

柯尼卡美能达通过不断模拟改进主体材料的设计，将蓝色发光材料的寿命延长到了原来的5倍（图4）。有机EL照明面板的寿命从2010年的2万小时延长到了2012年的10万小时。

图4：利用蓝色磷光材料提高寿命
通过改进“发光材料（客体材料）”和向发光材料运输空穴和电子的“主体材料”的相互作用，延长了寿命。

月产100万片

最后的难关是阻隔膜开发。有机EL的发光层不耐水和氧气，因此需要高性能阻隔膜。而且，为使光透过，还要求透明，技术开发难度高，性能要达到食品包装用阻隔膜的10万倍。

柯尼卡美能达的开发团队给出的解答是，不用单层无机膜而用无机层与聚合物层叠的阻隔膜。如果只是加厚单层无机层，则在出现缺陷时，会有开孔容易透过水蒸气。而将无机层和有机层像三明治那样重叠多层，即使某个部分出现缺陷，其它层仍可阻隔。

柯尼卡美能达的府川表示“通过采用层叠结构，阻隔膜的性能有飞跃性提高”。

跨越了三道障碍后，量产化道路终于开拓了出来。位于日本山梨县的柯尼卡美能达工厂已从2014年秋季开始面向客户企业量产采用树脂基板的有机EL照明面板。

该工厂投资100亿日元，月产能为100万片。虽然今后能否开拓出新市场虽仍是未知数，但该公司准备向办公室、汽车及飞机的照明器具用途销售面板（图5）。

图5：有机EL照明的目标应用领域
目标是应用于汽车车顶部分、飞机驾乘空间的照明、建筑物的墙壁和天花板、电气产品的显示屏以及灯饰等。

来源：日经技术在线

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