OLED在照明領域的應用

一、OLED的定義

雖然LED已成為照明業(yè)者主要發(fā)展的技術，但是另一個照明新技術OLED漸露頭角。OLED原先在顯示器領域，無論在小尺寸可攜式產(chǎn)品應用，或大尺寸TV顯示器，已對于目前主流LCD顯示器形成不小威脅。如今照明廠商進一步發(fā)揮OLED透明、輕薄、可撓等特性，開發(fā)出多樣化OLED新興照明應用，OLED在照明領域的應用將徹底顛覆照明在建筑傳統(tǒng)意義上的概念，出現(xiàn)真正意義上的BIL（Building-Integrated-Lighting），十分類似太陽能中BIPV的概念。LED和OLED發(fā)光原理很接近，都是利用電子空穴在發(fā)光區(qū)再結合時，使得電子釋出能量，此能量會以光子的形式被釋出，也就會產(chǎn)生光。但是，兩者結構卻相差很多，LED的結構大家很熟悉，就不說了。OLED由電子傳輸層〈Electron Transport Layer, ETL〉、空穴傳輸層〈Hole Transport Layer, HTL〉和發(fā)光材料層〈Emitting Material Layer, EML〉構成，OLED 雖然跟 LED 只差一個英文字，但是它的結構比較像 LCD ，兩側(cè)有玻璃基板，中間有發(fā)光材料，而且發(fā)光材料是有機材質(zhì)而非半導體，而OLED的電極至少有一邊必須是可以透光。OLED的技術依其所使用的有機薄膜材料的不同，可分為小分子OLED被稱為 SMOLED、高分子LED則被稱為 Polymer OLED。

二、OLED在照明應用中的特點

OLED照明產(chǎn)品優(yōu)勢不勝枚舉，不但具備可彎曲、柔軟等特性，在薄如糖果紙的OLED照明上任意打洞，也無損其維持正常發(fā)亮，甚至可以任意裁切。OLED應用在照明上具有輕、薄、光源分布均勻、可撓、多彩等優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)照明及LED照明體積大、僵硬、厚重(當LED加上散熱模塊時)等印象，也因OLED具上述獨有的特性，故能開拓其它照明技術尚未能進入的應用。LED對于普通用戶來說，制造成本相當高，相應地LED燈具也相當昂貴。OLED照明設備解決了 LED 燈具成本的主要問題。同時，德國Frauhofe的科學家已經(jīng)研究出了發(fā)光效率達到100lm/瓦的OLED，而產(chǎn)業(yè)化的OLED也達到了50-60lm/瓦，效能低的問題有了進一步改善。同樣是固態(tài)照明的LED，在面光源的照明應用上，現(xiàn)階段制作方式仍須使用擴散板或?qū)Ч獍澹@會使其高發(fā)光效率降低。反觀OLED不須使用擴散版或?qū)Ч獍?，也可達到高發(fā)光效率。另一方面，就技術層面而言，LED發(fā)熱量大，需要散熱機構，但OLED照明卻不需要。OLED燈在透明度及散熱效果、薄型化具有較高產(chǎn)品優(yōu)勢，適用于大面積面光源，開關速度快，而針對燈源所呈現(xiàn)的區(qū)域性現(xiàn)象，如歐盟地區(qū)偏好暖色系光源，亞洲地區(qū)，如日本、大陸等地則喜歡較為明亮的白色光源，OLED燈也能調(diào)整顏色符合各種顏色需求。再者，材質(zhì)柔軟、易于裁切、造型輕薄，及低驅(qū)動電壓等特性，相當符合環(huán)保問題。然而，具備多種優(yōu)勢特性的OLED燈為何仍未量產(chǎn)，主因在于亮度、使用壽命與發(fā)光效率三大問題。再者，制作量產(chǎn)時仍須注意整面亮度均勻度及演色性(CRI)，演色性越高，視覺所看到的色彩才越真實，因此，CRI必須做到八十以上。雖OLED仍有許多改善空間，但預估2010~2011年將小量進入商品化市場，初期若善用OLED照明在市場特殊應用開拓其它照明技術尚未能進入的領域－如狹小空間的汽車及飛機照明、與玻璃帷幕結合的透明照明、甚至可攜式小型照明等，亦能發(fā)揮OLED于照明領域特有的優(yōu)勢?，F(xiàn)在有一門新學科叫OLED光學，用以解決OLED中的光學問題，其于照明領域發(fā)展將不容小覷，OLED將提供與以往截然不同的照明新應用及新設計，與其它照明技術呈現(xiàn)顯著區(qū)別。

三、OLED在照明中的應用

OLED應用在照明用途，有許多特性與OLED朝「未來顯示器」發(fā)展方向有許多共通處，其中包括透明、輕薄、可撓等。在OLED朝透明化發(fā)展方面，三星電子(Samsung Electronics)已開發(fā)穿透率達30% OLED顯示器，倘若該特性延伸至照明領域，亦有異曲同工之處，只是發(fā)光方式從顯示彩色畫面，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)出白色光而已。飛利浦領先業(yè)界開發(fā)透明型照明用OLED面板，而日本有機Electronics研究所亦制作出透明度達70~75%的窗型OLED照明，上述兩款OLED照明產(chǎn)品透光度，已與一般玻璃幾乎無異，透明的窗型OLED照明產(chǎn)品在白天不需點燈時，與一般玻璃窗無異，并可讓太陽光從外面穿透進來，至夜晚時才需點燈，此設計兼具建物玻璃帷幕與照明雙重功能。當然，OLED另一個眾所皆知的特性為輕薄。即便OLED面板采玻璃封裝方式，整體厚度僅約1.5mm，此輕薄優(yōu)勢應用在顯示器上，如Sony已上市的11吋OLED TV，整機最薄部亦僅3mm而已；相對的，若進入照明產(chǎn)品應用，則OLED照明可服貼于天花板、墻壁上，甚至于可采隱藏式設計，例如設置于抽屜內(nèi)部，當開打抽屜時，里頭的OLED照明即會自動發(fā)光。目前普遍使用的熒光燈管因為屬于線性光源，無法提供大面積且均勻的照明光源。具備輕、薄、軟、透明等特性的OLED照明適合大面積照明、擁有均勻亮度的照明新寵。有別于LED及熒光燈，OLED可以調(diào)整亮度與顏色，相當適于情境照明。在應用情境方面，OLED燈可以用于抽屜中，打開抽屜便會亮起，以便于尋找東西；或者也能運用于鏡子上，將OLED燈裝置于鏡子外側(cè)，用于補光以利補妝。也可以用在窗戶上，白天為透明的窗戶，夜晚點亮后則變?yōu)檎婀庠础４送?，展品照明也是OLED照明的應用市場，展覽品最怕受到紅外線、紫外線及熱的影響，可利用OLED燈的低熱特性，免除展品受到紅外線、紫外線與溫度的困擾，即使初期OLED 照明產(chǎn)品價格偏高，但相較于價值更高的展覽藝術品，使用OLED燈仍是展品照明的良好選擇。OLED燈也可以運用在醫(yī)療環(huán)境中，像是嬰兒的黃疸治療，以往黃疸治療采用以藍色的熒光燈照射的方式，為了保護眼睛受傷會將其遮蔽，但OLED燈由于具備可調(diào)旋光性質(zhì)，可保護接受治療的嬰兒眼睛；甚至也因柔軟特點，可做成如棉被一樣的黃疸治療工具。再者，也能用于手術燈，此面光源照明不會有陰影及照明死角，且散熱低，利于手術房的醫(yī)療環(huán)境。OLED朝超輕薄化設計仍持續(xù)進行中，封裝技術采薄膜封裝方式，使得OLED面板厚度可進一步降至0.5mm以下。薄膜封裝與玻璃封裝不同處在于，可減少上方玻璃使用，只使用1片下方玻璃基板而已，再者，若將下方玻璃基板改成塑料或薄膜金屬基板，則OLED照明厚度不僅更薄，且可作到撓曲的程度。

四、OLED在行動

OLED于顯示器的應用亮眼，其照明創(chuàng)新應用也不遑多讓，OLED照明由于輕薄柔軟、易攜帶、環(huán)保、透明特性，適于大面積、情境照明，而從西門子、Frauhofer、IPMS、飛利浦、Osram、GE等國際大廠相繼投入該領域研發(fā)，掀起一波OLED照明的創(chuàng)新應用風潮、可看出OLED照明背后所蘊藏的龐大商機。由于OLED燈可望成為未來照明的新主流，不少廠商也積極投入研發(fā)，歐洲、德國、美國、日本、韓國等地都采用項目方式進行研究。項目研究主要以高效率與高壽命為研發(fā)主軸，如歐洲OLED 100.eu項目，更值得注意的是，為求OLED照明早日商品化，歐洲OLED 100.eu項目甚至將價格也列入研發(fā)考慮中，促使OLED照明具備市場競爭價格。參與此項目的廠商包含西門子、Frauhofer、IPMS、飛利浦、Osram等，其中不乏國際照明大廠，而這些廠商甚至還包含上游材料商與設備商，足以見得OLED照明成長力道。全球投入OLED研究的廠商，根據(jù)統(tǒng)計約五十六家；其中二十七家廠商投身材料的提升，占整體投資廠商48%，如此高比例數(shù)據(jù)也突顯材料提升的困難性，而Osram、飛利浦和GE等國際照明大廠則投入專利布局。2007年1月飛利浦、Osram兩家公司將OLED與LED專利交互授權，宣告一起開拓固態(tài)照明市場。在2004年，飛利浦就已放棄了OLED顯示器的研發(fā)，改投入OLED照明研究，同時，飛利浦開始向照明設計師與藝術家說明OLED照明產(chǎn)品，使他們掌握OLED照明設計，以促使下游廠商采購OLED照明相關商品；而Osram則于2007年1月，結束OLED顯示器工廠，專注于OLED照明的研發(fā)， Osram 把OLED燈應用在玻璃基板上，可將整片OLED燈組合為一個臺燈，或組成面光源的照明；GE則專注于軟性的OLED燈，于2007年12月發(fā)表軟性OLED照明相關產(chǎn)品，甚至于圣誕節(jié)時，將其產(chǎn)品纏繞成圣誕樹形狀，顯示不須利用LED或燈泡當作圣誕樹的燈源，可以輕薄、柔軟的OLED燈代替。利用印刷技術把OLED應用在大面積、軟性的物品表面，不算什么新鮮事，不過在由芬蘭VTT Technical Research Center所主導的ROLLED計劃中，研究人員開發(fā)出一種軟性OLED物質(zhì)，能利用滾動條式(roll-to-roll)印刷技術大量生產(chǎn)，大大降低制造成本，加快生產(chǎn)速度，使得OLED的成本低到能夠應用在日常生活中的每一樣物品上，從產(chǎn)品包裝到名片，都不成問題。這種OLED物質(zhì)壓縮在阻濕性薄膜中，厚度只有三到四張白紙厚，像是用來測量產(chǎn)品包裝內(nèi)食物新鮮度的感應器，甚至是防止產(chǎn)品拷