日本東北大學(xué)研究生院環(huán)境科學(xué)研究科與同和控股，共同開(kāi)發(fā)冷陰極場(chǎng)致電子發(fā)射型(FE)發(fā)光器件“FPL：flat panel lighting”。開(kāi)發(fā)中將此前主要面向顯示器用途開(kāi)發(fā)的FED(field emission display)技術(shù)應(yīng)用到了照明領(lǐng)域。

　　FED技術(shù)在真空中從陰極發(fā)射電子到熒光材料上使之發(fā)光，這一點(diǎn)沿襲了顯像管技術(shù)的原理(圖1)。2000年代初，利用FED技術(shù)開(kāi)發(fā)薄型顯示器的研究十分活躍。

　　新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)等還推進(jìn)了將CNT用作陰極的FED開(kāi)發(fā)。但由于CNT陰極的壽命較短，成本高，未能實(shí)用化。

　　圖1：將涂布的CNT用于陰極

　　此次，東北大學(xué)與同和控股利用將SWCNT分散到溶劑中，然后涂布到電極上的方法制作了陰極，大幅提高了CNT陰極的壽命。“連續(xù)通電500小時(shí)也能確保初期性能的90%以上”(東北大學(xué))。以前用于FED的CNT陰極大多都是只通電幾十個(gè)小時(shí)性能就劣化到50%以下。與原技術(shù)的最大不同是，“此次開(kāi)發(fā)出了高品質(zhì)的SWCNT精煉技術(shù)”(東北大學(xué))。

　　據(jù)東北大學(xué)介紹，F(xiàn)PL照明技術(shù)的特點(diǎn)是，有望以低耗電量實(shí)現(xiàn)高亮度。例如，制作的綠色發(fā)光元件的初期性能在0.1W的輸入功率下為4000cd/m2，發(fā)光效率為40lm/W。該發(fā)光效率可以與現(xiàn)在市售的有機(jī)EL照明產(chǎn)品相匹敵(圖2)。“幾年后應(yīng)該會(huì)與LED相當(dāng)”(東北大學(xué))。

　　不過(guò)，實(shí)用化還存在幾個(gè)課題。首先，發(fā)光的均勻性迅速下降問(wèn)題(圖3)。這是“因?yàn)镾WCNT的端部分布不均、熒光材料壽命非常短所致”(東北大學(xué))。“SWCNT的分布不均利用半導(dǎo)體技術(shù)成膜的話應(yīng)該能解決，但熒光材料的壽命仍是今后需要解決的課題”(同和控股)。

　　圖2：發(fā)光效率與有機(jī)EL相當(dāng)，2020年有望與LED照明相匹敵

　　圖3：存在發(fā)光均勻性和壽命短的課題

　　FPL的發(fā)光效率提高預(yù)測(cè)值與有機(jī)EL和白色LED的比較，東北大學(xué)與同和控股的數(shù)據(jù)。在2013年1月16～18日的展會(huì)“LIGHTING JAPAN 2013”上展出的發(fā)光元件在1月18日的樣子。發(fā)光面積均為約1cm見(jiàn)方。在展會(huì)第三天的亮度不均非常嚴(yán)重。

　　另一個(gè)課題是必須將發(fā)光元件封裝于約0.1Pa的中度真空中(圖4)。雖然可以采用玻璃制成薄型面板，但制成輕量柔性的薄膜狀需要較長(zhǎng)時(shí)間。

　　圖4：能否制造薄型真空容器

　　在LIGHTING JAPAN 2013上放置發(fā)光元件的真空裝置(a)和FPL的封裝試制品(b)。

　　有機(jī)EL照明的另一項(xiàng)對(duì)抗技術(shù)是TAZMO采用無(wú)機(jī)EL技術(shù)開(kāi)發(fā)的照明器具。TAZMO已經(jīng)利用PET基板開(kāi)發(fā)出了A4尺寸和A2尺寸的輕量可彎曲無(wú)機(jī)EL照明器件(圖5)。

　　圖5：大面積的柔性無(wú)機(jī)EL照明也亮相

　　TAZMO在LIGHTING JAPAN 2013上展出的無(wú)機(jī)EL照明薄膜。展出了A4尺寸(a)、A2尺寸(b)，以及直接以圓筒形發(fā)光(c)的產(chǎn)品等多款開(kāi)發(fā)品。