白光LED關(guān)鍵材料—熒光材料的發(fā)展與專(zhuān)利之爭(zhēng)
[導(dǎo)讀]白光LED的熒光粉，主流是與藍(lán)色組合使用的黃色熒光粉。而現(xiàn)在，正逐漸向發(fā)出紅色光和綠色光的熒光粉過(guò)渡。原因是，今后在液晶顯示器及照明用途領(lǐng)域，采用紅色和綠色熒光粉的白光LED的需求會(huì)迅速增加。圍繞這種新一代
白光LED的熒光粉，主流是與藍(lán)色組合使用的黃色熒光粉。而現(xiàn)在，正逐漸向發(fā)出紅色光和綠色光的熒光粉過(guò)渡。原因是，今后在液晶顯示器及照明用途領(lǐng)域，采用紅色和綠色熒光粉的白光LED的需求會(huì)迅速增加。圍繞這種新一代關(guān)鍵部材的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，相關(guān)企業(yè)紛紛強(qiáng)化業(yè)務(wù)或者開(kāi)始涉足該領(lǐng)域。點(diǎn)燃熒光粉向新材料過(guò)渡的導(dǎo)火索的是液晶電視。該用途尤其要求具有高色彩表現(xiàn)性。而能滿(mǎn)足這一要求性能的是采用紅色及綠色熒光粉的白光LED.
從2010年起，液晶電視中配備LED背光源的機(jī)型迅猛增加，預(yù)計(jì)用于該背光源的LED芯片也將以年均約120%的速度增長(zhǎng)。正是這一迅速擴(kuò)大的市場(chǎng)促進(jìn)了主要熒光粉材料的更新?lián)Q代。
采用紅色及綠色熒光粉實(shí)現(xiàn)高性能白光LED
將藍(lán)色LED芯片和紅色及綠色熒光粉相組合實(shí)現(xiàn)的白光LED,與將藍(lán)色LED芯片和黃色熒光粉YAG相組合而實(shí)現(xiàn)的普通白光LED的發(fā)光光譜不同。如果是用于背光源，藍(lán)色、綠色及紅色各色的光譜相互分離，色彩表現(xiàn)性提高。而在照明用途，則需要形成波長(zhǎng)為500nm左右至650nm以?xún)?nèi)，與太陽(yáng)光接近的連續(xù)光譜。演色性比較高。
三菱化學(xué)獨(dú)占市場(chǎng)
隨著熒光粉的改變，企業(yè)間的相互地位也在逐漸發(fā)生變化。用于白光LED的黃色熒光粉將由YAG類(lèi)材料唱主角。在該領(lǐng)域中占據(jù)王座的是，在白光LED中全球市場(chǎng)份額超過(guò)30%的最大型企業(yè)日亞化學(xué)工業(yè)。
但如果變成紅色及綠色熒光粉，情況就完全不一樣了。目前，三菱化學(xué)在該領(lǐng)域占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。該公司在用于白光LED的紅色熒光粉市場(chǎng)方面目前幾乎占據(jù)100%;三菱化學(xué)的份額。在綠色熒光粉方面，截至2009年也占了近40%的份額。
三菱化學(xué)之所以擁有高份額，是因?yàn)樵摴疽恢睆氖铝炼雀摺⒍壹词箿囟壬仙炼纫埠茈y降低的紅色和綠色熒光粉業(yè)務(wù)的緣故。比如在紅色熒光粉方面銷(xiāo)售CASN（CaAlSiN3:Eu）和SCASN（（Sr,Ca）AlSiN3:Eu），在綠色熒光粉方面銷(xiāo)售BSS和CSO等。其中能夠獨(dú)占紅色熒光粉市場(chǎng)的原因是，該公司與物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）共同持有CASN及SCASN的相關(guān)基本專(zhuān)利，（在日本的專(zhuān)利號(hào)為3837588）。實(shí)際上，包括日亞化學(xué)工業(yè)在內(nèi)的很多LED廠商均從三菱化學(xué)采購(gòu)CASN和SCASN.與藍(lán)色LED芯片組合使用的綠色熒光粉CSO和紅色熒光粉CASN的穩(wěn)定性較高。例如，即使溫度上升，與普通的黃色熒光粉YAG相比，發(fā)光強(qiáng)度也不容易降低。
憑借這一勢(shì)頭，三菱化學(xué)計(jì)劃擴(kuò)大白光LED的熒光粉業(yè)務(wù)。目標(biāo)是使該業(yè)務(wù)在2010年度實(shí)現(xiàn)55億日元的銷(xiāo)售額，2015年度達(dá)到2010年度近4倍的200億日元。與此同時(shí)，計(jì)劃在2015年度之前投資70億日元，將產(chǎn)能提高至2010年度的6倍。
能否打破三菱化學(xué)獨(dú)占市場(chǎng)的狀況
各廠商為了打破三菱化學(xué)獨(dú)占市場(chǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了不懈努力。在紅色熒光粉領(lǐng)域，日亞化學(xué)工業(yè)于2010年6月召開(kāi)了新聞發(fā)布會(huì)，目的是宣布自己也與DOWA電子共同持有多項(xiàng)CASN和SCASN相關(guān)專(zhuān)利，日亞化學(xué)工業(yè)等持有的專(zhuān)利（在日本的專(zhuān)利號(hào)為4414821、4415065、4422653、4511849、4511885等。在美國(guó)和歐洲等地也獲批成為專(zhuān)利）。毫無(wú)疑問(wèn)，今后，除了限制新興廠商在未獲得許可的情況下不得生產(chǎn)紅色熒光粉之外，還會(huì)有很多動(dòng)搖三菱化學(xué)穩(wěn)固地位的舉措出現(xiàn)。實(shí)際上，日亞化學(xué)工業(yè)打算以持有的專(zhuān)利為武器與三菱化學(xué)進(jìn)行交涉，目的是讓三菱化學(xué)在CASN和SCASN的制造及使用等方面做出有利的讓步，不過(guò)，三菱化學(xué)強(qiáng)勢(shì)地表示，在紅色熒光粉業(yè)務(wù)中沒(méi)有侵害任何專(zhuān)利。例如，日亞化學(xué)工業(yè)也能自行制造CASN和SCASN,并用于白光LED中。
白光LED市場(chǎng)有望出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。由此，圍繞紅色和綠色熒光粉的競(jìng)爭(zhēng)今后將會(huì)更加激烈。
SEMI編者注：熒光材料在熒光節(jié)能燈照明、LCD背光以及實(shí)現(xiàn)白光LED領(lǐng)域是最基本也是關(guān)鍵的材料。稀土作為熒光材料的原料，中國(guó)擁有世界最多的儲(chǔ)量，同時(shí)中國(guó)也是熒光材料生產(chǎn)第一大國(guó)。而在某些關(guān)鍵領(lǐng)域，如白光LED用熒光材料方面中國(guó)一直處于弱勢(shì)地位，核心專(zhuān)利一直為日本和歐美把持。
熒光材料對(duì)提高白光LED發(fā)光效率、實(shí)現(xiàn)高顯色性以及多種色溫上扮演關(guān)鍵角色，如何走出仿制跟風(fēng)，熒光材料的從業(yè)者應(yīng)能想的更長(zhǎng)遠(yuǎn)，把握LED芯片以及白光LED技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，開(kāi)發(fā)新型適用于藍(lán)光芯片以及紫外芯片的熒光材料，以獲得主動(dòng)權(quán)。因?yàn)闊晒獠牧系陌l(fā)展不僅關(guān)系著行業(yè)本身的發(fā)展，并且也關(guān)系著中國(guó)LED封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如何能夠贏得白光LED的專(zhuān)利之爭(zhēng)，熒光材料本身就是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
從2010年起，液晶電視中配備LED背光源的機(jī)型迅猛增加，預(yù)計(jì)用于該背光源的LED芯片也將以年均約120%的速度增長(zhǎng)。正是這一迅速擴(kuò)大的市場(chǎng)促進(jìn)了主要熒光粉材料的更新?lián)Q代。
采用紅色及綠色熒光粉實(shí)現(xiàn)高性能白光LED
將藍(lán)色LED芯片和紅色及綠色熒光粉相組合實(shí)現(xiàn)的白光LED,與將藍(lán)色LED芯片和黃色熒光粉YAG相組合而實(shí)現(xiàn)的普通白光LED的發(fā)光光譜不同。如果是用于背光源，藍(lán)色、綠色及紅色各色的光譜相互分離，色彩表現(xiàn)性提高。而在照明用途，則需要形成波長(zhǎng)為500nm左右至650nm以?xún)?nèi)，與太陽(yáng)光接近的連續(xù)光譜。演色性比較高。
三菱化學(xué)獨(dú)占市場(chǎng)
隨著熒光粉的改變，企業(yè)間的相互地位也在逐漸發(fā)生變化。用于白光LED的黃色熒光粉將由YAG類(lèi)材料唱主角。在該領(lǐng)域中占據(jù)王座的是，在白光LED中全球市場(chǎng)份額超過(guò)30%的最大型企業(yè)日亞化學(xué)工業(yè)。
但如果變成紅色及綠色熒光粉，情況就完全不一樣了。目前，三菱化學(xué)在該領(lǐng)域占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。該公司在用于白光LED的紅色熒光粉市場(chǎng)方面目前幾乎占據(jù)100%;三菱化學(xué)的份額。在綠色熒光粉方面，截至2009年也占了近40%的份額。
三菱化學(xué)之所以擁有高份額，是因?yàn)樵摴疽恢睆氖铝炼雀摺⒍壹词箿囟壬仙炼纫埠茈y降低的紅色和綠色熒光粉業(yè)務(wù)的緣故。比如在紅色熒光粉方面銷(xiāo)售CASN（CaAlSiN3:Eu）和SCASN（（Sr,Ca）AlSiN3:Eu），在綠色熒光粉方面銷(xiāo)售BSS和CSO等。其中能夠獨(dú)占紅色熒光粉市場(chǎng)的原因是，該公司與物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）共同持有CASN及SCASN的相關(guān)基本專(zhuān)利，（在日本的專(zhuān)利號(hào)為3837588）。實(shí)際上，包括日亞化學(xué)工業(yè)在內(nèi)的很多LED廠商均從三菱化學(xué)采購(gòu)CASN和SCASN.與藍(lán)色LED芯片組合使用的綠色熒光粉CSO和紅色熒光粉CASN的穩(wěn)定性較高。例如，即使溫度上升，與普通的黃色熒光粉YAG相比，發(fā)光強(qiáng)度也不容易降低。
憑借這一勢(shì)頭，三菱化學(xué)計(jì)劃擴(kuò)大白光LED的熒光粉業(yè)務(wù)。目標(biāo)是使該業(yè)務(wù)在2010年度實(shí)現(xiàn)55億日元的銷(xiāo)售額，2015年度達(dá)到2010年度近4倍的200億日元。與此同時(shí)，計(jì)劃在2015年度之前投資70億日元，將產(chǎn)能提高至2010年度的6倍。
能否打破三菱化學(xué)獨(dú)占市場(chǎng)的狀況
各廠商為了打破三菱化學(xué)獨(dú)占市場(chǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了不懈努力。在紅色熒光粉領(lǐng)域，日亞化學(xué)工業(yè)于2010年6月召開(kāi)了新聞發(fā)布會(huì)，目的是宣布自己也與DOWA電子共同持有多項(xiàng)CASN和SCASN相關(guān)專(zhuān)利，日亞化學(xué)工業(yè)等持有的專(zhuān)利（在日本的專(zhuān)利號(hào)為4414821、4415065、4422653、4511849、4511885等。在美國(guó)和歐洲等地也獲批成為專(zhuān)利）。毫無(wú)疑問(wèn)，今后，除了限制新興廠商在未獲得許可的情況下不得生產(chǎn)紅色熒光粉之外，還會(huì)有很多動(dòng)搖三菱化學(xué)穩(wěn)固地位的舉措出現(xiàn)。實(shí)際上，日亞化學(xué)工業(yè)打算以持有的專(zhuān)利為武器與三菱化學(xué)進(jìn)行交涉，目的是讓三菱化學(xué)在CASN和SCASN的制造及使用等方面做出有利的讓步，不過(guò)，三菱化學(xué)強(qiáng)勢(shì)地表示，在紅色熒光粉業(yè)務(wù)中沒(méi)有侵害任何專(zhuān)利。例如，日亞化學(xué)工業(yè)也能自行制造CASN和SCASN,并用于白光LED中。
白光LED市場(chǎng)有望出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。由此，圍繞紅色和綠色熒光粉的競(jìng)爭(zhēng)今后將會(huì)更加激烈。
SEMI編者注：熒光材料在熒光節(jié)能燈照明、LCD背光以及實(shí)現(xiàn)白光LED領(lǐng)域是最基本也是關(guān)鍵的材料。稀土作為熒光材料的原料，中國(guó)擁有世界最多的儲(chǔ)量，同時(shí)中國(guó)也是熒光材料生產(chǎn)第一大國(guó)。而在某些關(guān)鍵領(lǐng)域，如白光LED用熒光材料方面中國(guó)一直處于弱勢(shì)地位，核心專(zhuān)利一直為日本和歐美把持。
熒光材料對(duì)提高白光LED發(fā)光效率、實(shí)現(xiàn)高顯色性以及多種色溫上扮演關(guān)鍵角色，如何走出仿制跟風(fēng)，熒光材料的從業(yè)者應(yīng)能想的更長(zhǎng)遠(yuǎn)，把握LED芯片以及白光LED技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，開(kāi)發(fā)新型適用于藍(lán)光芯片以及紫外芯片的熒光材料，以獲得主動(dòng)權(quán)。因?yàn)闊晒獠牧系陌l(fā)展不僅關(guān)系著行業(yè)本身的發(fā)展，并且也關(guān)系著中國(guó)LED封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如何能夠贏得白光LED的專(zhuān)利之爭(zhēng)，熒光材料本身就是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
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