日本東北大學研究生院環境科學研究科與同和控股，共同開發冷陰極場致電子發射型(FE)發光器件“FPL：flat panel lighting”。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。

　　FED技術在真空中從陰極發射電子到熒光材料上使之發光，這一點沿襲了顯像管技術的原理(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。但由于CNT陰極的壽命較短，成本高，未能實用化。

　　圖1：將涂布的CNT用于陰極

　　此次，東北大學與同和控股利用將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。“連續通電500小時也能確保初期性能的90%以上”(東北大學)。以前用于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)。

　　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，制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)。“幾年后應該會與LED相當”(東北大學)。

　　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的端部分布不均、熒光材料壽命非常短所致”(東北大學)。“SWCNT的分布不均利用半導體技術成膜的話應該能解決，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：發光效率與有機EL相當，2020年有望與LED照明相匹敵

　　圖3：存在發光均勻性和壽命短的課題

　　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。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時間。

　　圖4：能否制造薄型真空容器

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

　　有機EL照明的另一項對抗技術是TAZMO采用無機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)。

　　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。