日本东北大学研究生院环境科学研究科与同和控股，共同开发冷阴极场致电子发射型(FE)发光器件“FPL：flat panel lighting”。开发中将此前主要面向显示器用途开发的FED(field emission display)技术应用到了照明领域。

　　FED技术在真空中从阴极发射电子到荧光材料上使之发光，这一点沿袭了显像管技术的原理(图1)。2000年代初，利用FED技术开发薄型显示器的研究十分活跃。

　　新能源产业技术综合开发机构(NEDO)等还推进了将CNT用作阴极的FED开发。但由于CNT阴极的寿命较短，成本高，未能实用化。

　　图1：将涂布的CNT用于阴极

　　此次，东北大学与同和控股利用将SWCNT分散到溶剂中，然后涂布到电极上的方法制作了阴极，大幅提高了CNT阴极的寿命。“连续通电500小时也能确保初期性能的90%以上”(东北大学)。以前用于FED的CNT阴极大多都是只通电几十个小时性能就劣化到50%以下。与原技术的最大不同是，“此次开发出了高品质的SWCNT精炼技术”(东北大学)。

　　据东北大学介绍，FPL照明技术的特点是，有望以低耗电量实现高亮度。例如，制作的绿色发光元件的初期性能在0.1W的输入功率下为4000cd/m2，发光效率为40lm/W。该发光效率可以与现在市售的有机EL照明产品相匹敌(图2)。“几年后应该会与LED相当”(东北大学)。

　　不过，实用化还存在几个课题。首先，发光的均匀性迅速下降问题(图3)。这是“因为SWCNT的端部分布不均、荧光材料寿命非常短所致”(东北大学)。“SWCNT的分布不均利用半导体技术成膜的话应该能解决，但荧光材料的寿命仍是今后需要解决的课题”(同和控股)。

　　图2：发光效率与有机EL相当，2020年有望与LED照明相匹敌

　　图3：存在发光均匀性和寿命短的课题

　　FPL的发光效率提高预测值与有机EL和白色LED的比较，东北大学与同和控股的数据。在2013年1月16～18日的展会“LIGHTING JAPAN 2013”上展出的发光元件在1月18日的样子。发光面积均为约1cm见方。在展会第三天的亮度不均非常严重。

　　另一个课题是必须将发光元件封装于约0.1Pa的中度真空中(图4)。虽然可以采用玻璃制成薄型面板，但制成轻量柔性的薄膜状需要较长时间。

　　图4：能否制造薄型真空容器

　　在LIGHTING JAPAN 2013上放置发光元件的真空装置(a)和FPL的封装试制品(b)。

　　有机EL照明的另一项对抗技术是TAZMO采用无机EL技术开发的照明器具。TAZMO已经利用PET基板开发出了A4尺寸和A2尺寸的轻量可弯曲无机EL照明器件(图5)。

　　图5：大面积的柔性无机EL照明也亮相

　　TAZMO在LIGHTING JAPAN 2013上展出的无机EL照明薄膜。展出了A4尺寸(a)、A2尺寸(b)，以及直接以圆筒形发光(c)的产品等多款开发品。