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用品質(zhì)共建宏遠(yuǎn),用節(jié)能造福未來,用燈光點(diǎn)亮世界!
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OLED照明或?qū)⑴cLED照明“爭(zhēng)寵”

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  OLED照明的發(fā)展正日益茁壯。由于OLED照明具有平坦式發(fā)光,且不傷眼的優(yōu)勢(shì),因而吸引面板、材料和設(shè)備業(yè)者相繼投入發(fā)展,并積極研發(fā)新材料、設(shè)備與制程方案,期克服材料劣化與大尺寸發(fā)展挑戰(zhàn),進(jìn)而瓜分照明市場(chǎng)龐大商機(jī)。
  有機(jī)發(fā)光二極體(OLED)在2009年僅有5億美元市場(chǎng)規(guī)模,但后續(xù)幾年卻不斷吸引業(yè)者投入資金發(fā)展,著實(shí)耐人尋味。事實(shí)上,OLED之所以掀起開發(fā)熱潮,部分原因是可用在手機(jī)螢?zāi)簧?,如三?Samsung)Galaxy系列產(chǎn)品;手機(jī)螢?zāi)坏膶?dǎo)入助長(zhǎng)OLED營(yíng)收于2011年攀升至30億美元,并于2012年達(dá)到60億美元。
  除手機(jī)螢?zāi)煌猓彰饕嗍荗LED另一個(gè)極有潛力的應(yīng)用,雖目前OLED照明只占整體產(chǎn)值的一小部分,但龐大的潛在照明市場(chǎng)將有望為OLED業(yè)者帶來新的營(yíng)收契機(jī)?
  LED效能/成本占盡優(yōu)勢(shì)OLED照明還須時(shí)間發(fā)展
  現(xiàn)階段,LED照明發(fā)光效率為110每瓦流明(lm/W),而商用OLED產(chǎn)品最多達(dá)到60lm/W;至于成本方面,LED技術(shù)成本差不多是5美元/千流明(klm),OLED則約350美元/klm,足見兩種技術(shù)在照明應(yīng)用的發(fā)展上仍有一段明顯差距。如此一來,OLED技術(shù)勢(shì)必要利用其光線不刺眼、燈具尺寸可做大且平坦化的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),才能順利搶占照明市場(chǎng)一席之地。
  相較于標(biāo)準(zhǔn)LED和其他燈源均需要遮光物覆蓋強(qiáng)光,可能造成視力減退的問題,OLED發(fā)光源不須遮蔽即可提供照明,是還在發(fā)展中的另一個(gè)照明未來;此外,OLED可使用許多不同樣式的材料組合及結(jié)構(gòu),在發(fā)光效能上有機(jī)會(huì)大幅躍升。
  目前OLED制造商已透過提高驅(qū)動(dòng)電流的方式增加功效,但代價(jià)是元件壽命將變短;同時(shí),藉由串聯(lián)堆疊OLED結(jié)構(gòu)亦能提升發(fā)光效率,如將兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)在沈積過程中堆疊在一起,以同樣電流驅(qū)動(dòng)將產(chǎn)生幾乎強(qiáng)兩倍的光。如此一來,相關(guān)業(yè)者亦可選用較低電流驅(qū)動(dòng)堆疊型OLED面板,可產(chǎn)生同樣的光度并增加可靠度,克服因調(diào)高電流而影響OLED壽命的問題。
  OLED照明雖有發(fā)展?jié)摿?,但若被視為L(zhǎng)ED在照明市場(chǎng)的直接對(duì)手,效能和成本差異可能讓OLED在可預(yù)見的未來出局。然而,在OLED照明技術(shù)和燈具設(shè)計(jì)迭有進(jìn)展的情況下,兩種固態(tài)照明技術(shù)還是有必要同時(shí)存在,這跟OLED是否要和LED競(jìng)爭(zhēng),或是不是更好的技術(shù)沒有關(guān)系,因?yàn)閮烧哝i定的應(yīng)用并不完全相同。
  考量成本及發(fā)光效率以外的技術(shù)差異,如果OLED完全達(dá)到與LED相同的水準(zhǔn),將會(huì)是很大的成就。一般來說,商用LED產(chǎn)品有20~25年保證壽命,OLED則僅有5~10年,主因系OLED中某些材料銷蝕的速度比其他材料快,顏色也會(huì)改變,這在一些工業(yè)或汽車應(yīng)用上令人無法接受。
  材料成本/阻隔層設(shè)計(jì)成OLED突破重點(diǎn)
  OLED材料的銷蝕是因?yàn)橛袡C(jī)材料層對(duì)氧氣及濕氣很敏感,須采用滲入阻隔層(PermeationBarrier)小心包覆及保護(hù),這對(duì)OLED面板的彈性設(shè)計(jì)將形成嚴(yán)重挑戰(zhàn),目前制造商很難做出具成本效益,并兼顧透明、可彎曲,且在制造過程中可耐高溫的滲入阻隔層。
  現(xiàn)階段,100%的商用照明OLED使用玻璃做為薄膜層的基板,并放上一片玻璃板,當(dāng)做物理保護(hù)層及水分/氧氣阻隔層(圖1),然而,即便采用這些元件,OLED有機(jī)材料還是會(huì)在高溫環(huán)境中銷蝕,此一情形在車規(guī)溫度85°C以上的加速壓力測(cè)試將造成問題。
  另一方面,對(duì)具傳統(tǒng)照明背景的制造商來說,難以用OLED專業(yè)技術(shù)做照明設(shè)備,因此OLED業(yè)者也須提出對(duì)策,克服用在照明的商業(yè)及技術(shù)挑戰(zhàn)。尤其現(xiàn)在OLED面板和傳統(tǒng)照明設(shè)備制造商各自為政,短時(shí)間內(nèi)OLED將很難滲透照明市場(chǎng),未來可能的解決之道是由OLED面板制造商生產(chǎn)自己的照明設(shè)備,由技術(shù)推動(dòng)商用化,而非采取傳統(tǒng)的行銷策略。
  但另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何減少OLED制造支出,從商用OLED面板成本細(xì)項(xiàng)中可發(fā)現(xiàn)三個(gè)主要問題。第一,OLED制造良率很低,制造商在高良率制程上沒有足夠控制能力、技術(shù)或經(jīng)驗(yàn);第二,建構(gòu)OLED生產(chǎn)線的成本很大,例如歐司朗(OSRAM)已投資2,000萬英鎊在德國(guó)雷根斯堡(Regensburg)的OLED試產(chǎn)線。第三則是材料和設(shè)備成本高昂,OLED產(chǎn)線成本居高不下主因?yàn)檫@是新興技術(shù),因此沒有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
  由于每一條OLED試產(chǎn)線須時(shí)好幾個(gè)月建置,因此設(shè)備制造商也要分擔(dān)費(fèi)用。雖然OLED制造商聲稱改用超薄層,可抵銷復(fù)雜分子材料的高成本,但多數(shù)分析師皆認(rèn)為只說對(duì)了一半,因材料成本和制造及發(fā)光面板內(nèi)的材料有關(guān),大部分生產(chǎn)用的材料是沈積于反應(yīng)器壁上或根本就沒沈積,造成材料浪費(fèi)。
  無論如何,OLED照明具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),且制造技術(shù)未來還有很多改善的機(jī)會(huì),因此,YoleDeveloppement預(yù)測(cè)未來2年OLED成本可望降到目前的三分之一水準(zhǔn),主要是業(yè)者導(dǎo)入更新世代的生產(chǎn)設(shè)備,將更大的母玻璃基板用于沈積反應(yīng)器中,提升量產(chǎn)效益。目前制造商最常用47公分×37公分的第二代母玻璃板,可產(chǎn)出幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)10公分×10公分的OLED發(fā)光面板。
  供應(yīng)鏈全力扶植大尺寸OLED商用可期
  未來母玻璃和OLED面板成品將持續(xù)朝大尺寸方向演進(jìn),主要考量10公分×10公分OLED面板不足以照亮一個(gè)房間,可能要十片或更多片,將導(dǎo)致每片面板將產(chǎn)生額外成本,如裁切及所需的連接組件,如果只是一片較大面板,那些制造成本自然會(huì)減少。
  不過,對(duì)大尺寸OLED面板而言,如何在整個(gè)面板表面取得相同發(fā)光度將是一大挑戰(zhàn),不少企業(yè)已著手解決這個(gè)問題,例如歐司朗在電極導(dǎo)入金屬網(wǎng),以改善發(fā)光均衡性。據(jù)YoleDeveloppement最新研究報(bào)告指出,在大尺寸OLED面板的發(fā)展出現(xiàn)重大突破前,OLED照明只能取得一小塊市場(chǎng),聚焦于一般照明及汽車應(yīng)用。
  初期整合OLED技術(shù)的將是特殊照明,再來是高階辦公室及商業(yè)用途;中期來說,高階住宅照明設(shè)備也會(huì)逐漸使用OLED,整體市場(chǎng)滲透率到2020年將有接近1.5%的水準(zhǔn),產(chǎn)值為17億美元(圖2),其中80%為一般照明應(yīng)用。
  對(duì)OLED來說,開發(fā)新材料是首要重點(diǎn),因此化學(xué)很強(qiáng)的國(guó)家或區(qū)域可能是較強(qiáng)勁企業(yè)誕生地的第一個(gè)觀察點(diǎn)。第二,帶動(dòng)有機(jī)OLED市場(chǎng)的實(shí)際上是螢?zāi)唬鴣喼迖?guó)家在這方面的投資動(dòng)作很大,特別是韓國(guó),目前SamsungSDI和樂金顯示(LGD)是OLED螢?zāi)坏膬纱笊a(chǎn)商,而韓國(guó)的化學(xué)實(shí)力也很強(qiáng)。值得注意的是,德國(guó)亦具備非常堅(jiān)強(qiáng)的化學(xué)研究背景,且已有OLED新興業(yè)者,未來發(fā)展可期。
  由于OLED未來展望是這樣的狀況,包括設(shè)備制造商、螢光及磷光發(fā)光材料供應(yīng)商、聚合物材料開發(fā)商,以及軟性基板的玻璃、塑膠或金屬箔片制造商均已大舉投入發(fā)展,甚至有幾家企業(yè)正積極開發(fā)新的OLED結(jié)構(gòu)、封裝、滲入阻隔及新款電極的塑膠或特殊技術(shù)方案。有如此眾多的企業(yè)涉及OLED照明領(lǐng)域可能頗令人意外,但這與有多少業(yè)者涉入整個(gè)價(jià)值鏈有關(guān),而不只是有多少廠商在制造OLED面板。

  也因此,當(dāng)科技?xì)v史學(xué)家回顧及評(píng)估OLED照明的貢獻(xiàn)時(shí),可能發(fā)現(xiàn)其影響所及超越市占率的表現(xiàn),目前許多推動(dòng)此技術(shù)的業(yè)者即強(qiáng)調(diào),正在發(fā)展中的OLED照明新材料將使世界更美好。不過,并非全數(shù)廠商都絕對(duì)相信OLED照明市場(chǎng)規(guī)模會(huì)很大,他們采取分散風(fēng)險(xiǎn)的策略,運(yùn)用投資資金開發(fā)不同的應(yīng)用,將研究結(jié)果同步用于開發(fā)有機(jī)電子或有機(jī)太陽能電池,此外,良好的OLED水分滲入阻隔層或軟性超薄玻璃亦可開創(chuàng)許多新的應(yīng)用。

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