照明和液晶电视推动白光LED的主要部件向新材料过渡

照明和液晶电视推动白光LED的主要部件向新材料过渡
2010-8-12 10:19:34 技术在线行业分类:封装浏览

　　白光LED的荧光粉，主流是与蓝色LED芯片组合使用的黄色荧光粉。而现在，正逐渐向发出红色光和绿色光的荧光粉过渡。原因是，今后在液晶显示器及照明用途领域，采用红色和绿色荧光粉的白光LED的需求会迅速增加。

　　市场规模不断高度成长的白光LED，2018年有望超过9000亿日元。白光LED作为液晶显示器和节能照明器具的关键部件迎来了巨大的变化。这就是左右白光LED特性的荧光粉材料，正在快速向新材料过渡。

　　此前说起白光LED的荧光粉，主流是与蓝色LED芯片组合使用的黄色荧光粉。而现在，正逐渐向发出红色光和绿色光的荧光粉过渡。原因是，今后在液晶显示器及照明用途领域，采用红色和绿色荧光粉的白光LED的需求会迅速增加。围绕这种新一代关键部材的竞争越来越激烈，相关企业纷纷强化业务或者开始涉足该领域。

　　点燃荧光粉向新材料过渡的导火索的是液晶电视背光源。该用途尤其要求具有高色彩表现性。而能满足这一要求性能的是采用红色及绿色荧光粉的白光LED（表1，图1）。从2010年起，液晶电视中配备LED背光源的机型迅猛增加，预计用于该背光源的LED芯片也将以年均约120％的速度增长。正是这一迅速扩大的市场促进了主要荧光粉材料的更新换代。

图1：采用红色及绿色荧光粉实现高性能白光LED

将蓝色LED芯片和红色及绿色荧光粉相组合实现的白光LED，与将蓝色LED芯片和黄色荧光粉YAG相组合而实现的普通白光LED的发光光谱不同。如果是用于背光源，蓝色、绿色及红色各色的光谱相互分离，色彩表现性提高。而在照明用途，则需要形成波长为500nm左右至650nm以内，与太阳光接近的连续光谱。演色性比较高。（图由本刊根据三菱化学的资料制作而成）

　　而在照明用途中，要求推出采用红色及绿色荧光粉的白光LED的呼声不断高涨。理由是，与黄色荧光粉相比，红色及绿色荧光粉有望实现高演色性。白光LED照明市场到2012年将达到近5000亿日元的规模，这也将加速荧光粉材料的更迭。

　　三菱化学独占市场

　　随着荧光粉的改变，企业间的相互地位也在逐渐发生变化。用于白光LED的黄色荧光粉将由YAG类材料唱主角。在该领域中占据王座的是，在白光LED中全球市场份额超过30％的最大型企业日亚化学工业。

　　但如果变成红色及绿色荧光粉，情况就完全不一样了。目前，三菱化学在该领域占有绝对优势。该公司在用于白光LED的红色荧光粉市场方面目前“几乎占据100％”（该公司）的份额。在绿色荧光粉方面，截至2009年也占了近40％的份额。

　　三菱化学之所以拥有高份额，是因为该公司一直从事亮度高、而且即使温度上升亮度也很难降低的红色和绿色荧光粉业务的缘故。比如在红色荧光粉方面销售CASN（CaAlSiN3：Eu）和SCASN（（Sr，Ca）AlSiN3：Eu），在绿色荧光粉方面销售BSS和CSO等（表1，图2）。其中能够独占红色荧光粉市场的原因是，该公司与物质材料研究机构（NIMS）共同持有CASN及SCASN的相关基本专利，注1）。实际上，包括日亚化学工业在内的很多LED厂商均从三菱化学采购CASN和SCASN。

　　凭借这一势头，三菱化学计划扩大白光LED的荧光粉业务。目标是使该业务在2010年度实现55亿日元的销售额，2015年度达到2010年度近4倍的200亿日元。与此同时，计划在2015年度之前投资70亿日元，将产能提高至2010年度的6倍。

图2：即使在高温下，发光强度也不会降低

与蓝色LED芯片组合使用的绿色荧光粉CSO和红色荧光粉CASN的稳定性较高。例如，即使温度上升，与普通的黄色荧光粉YAG相比，发光强度也不容易降低。（图由本刊根据三菱化学的资料制作而成）

　　能否打破三菱化学独占市场的状况？

　　各厂商为了打破三菱化学独占市场的现状进行了不懈努力。在红色荧光粉领域，日亚化学工业于2010年6月召开了新闻发布会，目的是宣布自己也与DOWA电子共同持有多项CASN和SCASN相关专利，注2）。毫无疑问，今后，除了限制新兴厂商在未获得许可的情况下不得生产红色荧光粉之外，还会有很多动摇三菱化学稳固地位的举措出现。实际上，日亚化学工业打算以持有的专利为武器与三菱化学进行交涉，目的是让三菱化学在CASN和SCASN的制造及使用等方面做出有利的让步，注3）。例如，日亚化学工业也能自行制造CASN和SCASN，并用于白光LED中，等等。

　　在绿色荧光粉方面，很多企业相继新涉足了该领域。例如，电气化学工业从2009年开始制造并销售“β-SiAlON”。特点是即使在高温下亮度也不容易降低，据说已经被夏普的液晶电视采用。

　　白光LED市场有望出现爆发性增长。由此，围绕红色和绿色荧光粉的竞争今后将会更加激烈。

注1）在日本的专利号为3837588。

注2）日亚化学工业等持有的专利在日本的专利号为4414821、4415065、4422653、4511849、4511885等。在美国和欧洲等地也获批成为专利。

注3 ）不过，三菱化学强势地表示，“在红色荧光粉业务中没有侵害任何专利”。

（编辑：Led鱼）

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