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FED或在照明領域復活,CNT陰極的壽命大幅提高

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發表於 2013-2-23 21:52:45 |只看該作者 |倒序瀏覽
【日經BP社報導】針對有機EL的專利——「自然面發光光源」出現了多項對抗技術。其中之一就是採用單層碳奈米管(SWCNT)的冷陰極場致電子發射型(FE)發光器件「FPL:flat panel lighting」。該器件由日本東北大學研究所環境科學研究科與同和控股共同開發。開發中將此前主要面向顯示器用途開發的FED(field emission display)技術應用到了照明領域。

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東北大學與同和控股的FPL(攝影:同和控股)


FED技術在真空中從陰極發射電子到螢光材料上使之發光,這一點沿襲了映像管技術的原理(圖1)。2000年代初,利用FED技術開發薄型顯示器的研究十分活躍。新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)等還推進了將CNT用作陰極的FED開發。但由於CNT陰極的壽命較短,成本高,未能實用化。

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圖1:將塗佈的CNT用於陰極
開發的FPL的構造(a)和放射電子的陰極採用的CNT(b)。電極間載入數kV的電壓


此次,東北大學與同和控股利用將SWCNT分散到溶劑中,然後塗佈到電極上的方法製作了陰極,大幅提高了CNT陰極的壽命。

「連續通電500小時也能確保初期性能的90%以上」(東北大學)。以前用於FED的CNT陰極大多都是只通電幾十個小時性能就劣化到50%以下。與原技術的最大不同是,「此次開發出了高品質的SWCNT精煉技術」(東北大學)。


發光效率與有機EL相當

據東北大學介紹,FPL照明技術的特點是,有望以低耗電量實現高亮度。例如,製作的綠色發光元件的初期性能在0.1W的輸入功率下為4000cd/m2,發光效率為40lm/W。該發光效率可以與現在市售的有機EL照明產品相匹敵(圖2)。「幾年後應該會與LED相當」(東北大學)。

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圖2:發光效率與有機EL相當,2020年有望與LED照明相匹敵
FPL的發光效率提高預測值與有機EL和白色LED的比較,東北大學與同和控股的數據


不過,實用化還存在幾個課題。首先,發光的均勻性迅速下降問題(圖3)。這是「因為SWCNT的端部分佈不均、螢光材料壽命非常短所致」(東北大學)。「SWCNT的分佈不均利用半導體技術成膜的話應該能解決,但螢光材料的壽命仍是今後需要解決的課題」(同和控股)。

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圖3:存在發光均勻性和壽命短的課題

在2013年1月16~18日的展會「LIGHTING JAPAN 2013」上展出的發光元件在1月18日的樣子。發光面積均為約1cm見方。
在展會第三天的亮度不均非常嚴重。




另一個課題是必須將發光元件封裝于約0.1Pa的中度真空中(圖4)。雖然可以採用玻璃製成薄型面板,但製成輕量柔性的薄膜狀需要較長時間。

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圖4:能否製造薄型真空容器
在LIGHTING JAPAN 2013上放置發光元件的真空裝置(a)和FPL的封裝試製品(b)


大面積、可彎曲的照明產品亮相

有機EL照明的另一項對抗技術是TAZMO採用無機EL技術開發的照明器具。TAZMO已經利用PET基板開發出了A4尺寸和A2尺寸的輕量可彎曲無機EL照明器件(圖5)。

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圖5:大面積的柔性無機EL照明也亮相
TAZMO在LIGHTING JAPAN 2013上展出的無機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光(c)的產品等多款開發品


無機EL的特點是,「容易實現大面積化,均勻性高」(TAZMO)。不過,亮度和壽命方面存在的課題是,「在5W的輸入功率下亮度為300cd/m2,壽命減半的時間為3000小時」(該公司)。(記者:野澤 哲生,《日經電子》)

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/elec/64612-20130207.html?ref=ML&limitstart=0

如果只是燈用,產量要求不多
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FED技術
家與國的夢不結束,偏偏一顆心抗拒屈服!
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