日本對抗三星的祕密武器

液晶的接班人—OLED螢幕的新發光材料已經登場。這種材料解決了OLED耗電量大、成本高的課題，有望吹響OLED全面普及的號角。對於甘拜南韓企業後塵的日本企業而言，這將成為反擊的強力武器。

OLED公認是智慧手機等產品使用的新一代螢幕的主流技術。具有載入電壓後有機材料本身發光的特點。

與必須使用背照燈才能顯示的液晶螢幕相比，OLED不僅圖像清晰，而且更容易實現薄型化。未來，可彎折的產品也有望投入實用，可應用於智慧手機、電視、照明等諸多用途。

現在，OLED已經得到了智慧手機等部分小型產品的採用。例如，南韓三星電子將為NTT DoCoMo面向夏季商戰推出的新款智慧手機「GALAXY S4」配備支援高畫質影像顯示的5吋OLED。

然而，與市場熱切的期望相悖，現如今，真正採用OLED的手機，還僅限於大力宣傳高畫質的部分高端機型。在大螢幕市場上，OLED還沒有表現出取代液晶的普及勢頭。其原因在於成本高和耗電量大。

九州大學最尖端有機光電子研究中心（OPERA）取得了一個突破。該中心是九大率京都大學、奈良先端科學技術大學院大學、松下、日本顯示器、三菱麗陽等27家大學、研究機構和企業共同設立的產官學合作團隊。

加盟該中心的大學和企業發揮各自在材料、器件、商品化技術經驗等領域的強項，在開放的平台上，實施著從基礎到應用的一系列研究。與「日本國家隊項目」有著異曲同工之妙。2012年12月，OPERA宣佈了開發出了劃時代新材料的消息。

新材料的特點是發光效率高，把OLED材料載入電壓時產生的電能轉化成光能的效率接近100％，成本則不到原來的10分之1。

如果投入實用，製造出的螢幕除了顯示性能好、薄、柔軟之外，還能減少耗電量和成本，正可謂終極螢幕。使用這樣的螢幕，可以生產出價格便宜、畫質好，而且待機時間長的智慧手機。

不使用稀有金屬

新型OLED材料與現有材料有哪些區別？

現有的OLED材料包括兩類，載入電壓後發光時間短的「螢光材料」，以及發光時間長的「磷光材料」。OPERA中心主任安達千波矢教授表示，OPERA開發的發光材料，稱得上是繼二者之後的「第3類發光材料」。

三類材料發光的基本原理相同。都是在正極與負極之間設置厚度約為100奈米（納為10億分之1）的發光層，向發光層載入電壓。這樣一來，正極將發生帶正電荷的「空穴」，負極將發生帶負電荷的「電子」。

在二者相互吸引，相互結合之後，發光材料將進入具有高能量的「激發態」。隨著時間的推移，受到激發的發光材料會逐漸釋放能量，恢復到原來的狀態。其間，發光材料將釋放出光和熱。其中的光以圖像等形態進入我們的眼睛。

螢光材料與磷光材料相比，螢光材料成本更低，但發光效率差。載入電壓產生的電能中，只有25％能夠用於發光。剩餘的75％則轉化成熱能釋放，因此，電池很快就會耗盡。

磷光材料能夠把電能100％用於發光，能夠把螢光材料轉化成熱能捨棄的75％的能量全部轉化成光能。OPERA的安達教授發揮轉化功能的，是作為添加材料使用的「鉑、銥等稀有金屬」。

但這些稀有金屬價格貴，而且分佈不均，採購也不穩定。大量使用難免會增加成本和穩定生產方面的風險。現在，磷光材料的成本還極其高昂，是螢光材料的10倍以上。

螢光材料與磷光材料各有所長，都缺乏決定性的撒手鐗。這樣下去，的競爭力很難超過液晶。

OPERA開發的是無需使用高成本的稀有金屬，即可實現高發光效率的材料。通過改進分子構造，即便不使用稀有金屬，該材料也可以把以螢光材料以熱能形式釋放的75％的電能轉化成光能。

開發過程曆盡艱辛。OPERA的安達教授說，第3類材料的原理「早已有之，而且寫進了教科書。算不上新鮮玩意兒」。然而，實現不使用稀有金屬，仍可實現高效發光的分子構造卻並非易事。為此，「（研究人員）從零開始重新審視了作為發光材料的有機物的構造」。

由碳、氧、氫等元素構成的有機物的分子構造種類近乎無限。OPERA在開發過程中，試製了大量分子構造各不相同的材料。經過不懈地研究，終於發現了不使用稀有金屬，而且發光效率高的構造。

通過反覆對構造進行微調，使用綠色發光材料的OLED試製品的發光效率創下94％的紀錄，逼近了100％。

現在，以OLED新材料的實用和量產化為目標，OPERA又展開了新的行動。

為實現新材料的實用化而設立的有機光電子實用化開發中心

2013年3月，OPERA創辦了「有機光電子實用化開發中心（i3-OPERA）」。i3-OPERA中心副主任八尋正幸表示，「新團結了（原成員以外的）7家材料企業進行著開發」。

在2013年，OPERA還計劃創辦以提升新材料性能為志向的開發型風險企業。

開發低成本、高發光效率OLED材料並不只是OPERA。現有OLED材料的最大生產商——出光興產同樣不遺餘力。

與OPERA一樣，出光興產的目標也是在不使用稀有金屬的前提下，使容易轉化成熱能釋放的75％的能量轉化成光能。該公司技術的特點是在提高發光效率的同時，基本可以沿用現有螢光材料的原子構造。出光興產電子材料部主任研究員熊均表示，「實現的方式是在螢光材料與負極之間增加特殊的有機物層」。

因為使用的是現有材料，這種材料具有實用化簡單的優點，但課題也不少。最明顯的便是能源損耗大。理論發光效率雖然比現有螢光材料高出25％，但也僅為40％，與OPERA實現的94％相比，還不到後者的一半。

吹響反攻號角

日本企業原本走在OLED研發的前列。但現在卻甘拜南韓企業的下風。正如開篇介紹，除了三星為高端智慧手機採用之外，在大型電視領域，南韓LG電子也已經從1月開始少量生產55吋產品。

為了發起反擊，日本各大機電企業如今也在推進OLED的商品化。在1月於美國拉斯維加斯舉辦的家電展會「消費電子展」上，索尼和松下各自展出了解析度是高畫質4倍的56吋「4K」電視試製品。索尼、東芝、日立製作所的中小型螢幕業務合併公司——日本顯示器也在4月開發出了針對智慧手機、支援高畫質顯示的5吋試製品。

OLED的「第3類發光材料」是誕生於日本的世界領先技術。面向這種材料的全面普及，OPERA的安達教授表示，在今後，「OPERA希望與日本的機電企業合作，為實現實用化進行開發」。

面對在液晶等領域建立起壓倒性量產體制，強化了技術實力的南韓企業，日本的數位家電實際上已經一敗塗地。但是，如果日本企業能夠集合世界最高水準的材料技術，實現新型OLED材料的實用化和大量生產，這或許將會成為奪回數位家電霸權的原動力。（記者：佐伯 真也，《日經商務週刊》）