日本开发出有机EL新材料，比液晶更节能更便宜【2】

不使用稀有金属

新型有机EL材料与现有材料有哪些区别？

现有的有机EL材料包括两类，加载电压后发光时间短的“萤光材料”，以及发光时间长的“磷光材料”。而OPERA开发的发光材料，称得上是继二者之后的“第3类发光材料”（OPERA中心主任安达千波矢教授）。

三类材料发光的基本原理相同。都是在正极与负极之间设置厚度约为100纳米（纳为10亿分之1）的发光层，向发光层加载电压。这样一来，正极将发生带正电荷的“空穴”，负极将发生带负电荷的“电子”。

在二者相互吸引，相互结合之后，发光材料将进入具有高能量的“激发态”。随着时间的推移，受到激发的发光材料会逐渐释放能量，恢复到原来的状态。其间，发光材料将释放出光和热。其中的光以图像等形态进入我们的眼睛。

萤光材料与磷光材料相比，荧光材料成本更低，但发光效率差。加载电压产生的电能中，只有25％能够用于发光。剩余的75％则转化成热能释放，因此，电池很快就会耗尽。

磷光材料能够把电能100％用于发光，能够把萤光材料转化成热能舍弃的75％的能量全部转化成光能。发挥转化功能的，是作为添加材料使用的“铂、铱等稀有金属”（ OPERA中心主任安达千波矢教授）。

但这些稀有金属价格贵，而且分布不均，采购也不稳定。大量使用难免会增加成本和稳定生产方面的风险。现在，磷光材料的成本还极其高昂，是萤光材料的10倍以上。

萤光材料与磷光材料各有所长，都缺乏决定性的“撒手锏”。这样下去，有机EL的竞争力很难超过液晶。

OPERA开发的是无需使用高成本的稀有金属，即可实现高发光效率的材料。通过改进分子构造，即便不使用稀有金属，该材料也可以把以荧光材料以热能形式释放的75％的电能转化成光能。

开发过程历尽艰辛。OPERA中心主任安达千波矢教授说，第3类材料的原理“早已有之，而且写进了教科书。算不上新鲜玩意儿”。然而，实现不使用稀有金属，仍可实现高效发光的分子构造却并非易事。为此，“（研究人员）从零开始重新审视了作为发光材料的有机物的构造”。

由碳、氧、氢等元素构成的有机物的分子构造种类近乎无限。OPERA在开发过程中，试制了大量分子构造各不相同的材料。经过不懈地研究，终于发现了不使用稀有金属，而且发光效率高的构造。

通过反复对构造进行微调，使用绿色发光材料的有机EL屏试制品的发光效率创下94％的纪录，逼近了100％。

现在，以有机EL新材料的实用和量产化为目标，OPERA又展开了新的行动。

为实现新材料的实用化而设立的有机光电子实用化开发中心。

2013年3月，OPERA创办了“有机光电子实用化开发中心”（i3-OPERA）。i3-OPERA中心副主任八寻正幸表示，该中心“新团结了（原成员以外的）7家材料企业进行着开发”。

在2013年，OPERA还计划创办以提升新材料性能为志向的开发型风险企业。

开发低成本、高发光效率有机EL材料并不只是OPERA。现有有机EL材料的最大生产商——出光兴产同样不遗余力。

与OPERA一样，出光兴产的目标也是在不使用稀有金属的前提下，使容易转化成热能释放的75％的能量转化成光能。该公司技术的特点是在提高发光效率的同时，基本可以沿用现有萤光材料的原子构造。出光兴产电子材料部主任研究员熊均解释说：“实现的方式是在萤光材料与负极之间增加特殊的有机物层。”

因为使用的是现有材料，这种材料具有实用化简单的优点，但课题也不少。最明显的便是能源损耗大。理论发光效率虽然比现有萤光材料高出25％，但也仅为40％，与OPERA实现的94％相比，还不到后者的一半。