日韩欧美大厂竞逐OLED武汉LED照明与显示屏 2015年起飞

    继发光二极体(LED)武汉LED照明与显示屏后，具备节能减碳优势的有机发光二极体(OLED)武汉LED照明与显示屏，也成为欧美及日系武汉LED照明与显示屏大厂及LED业者积极投入研究发展的次世代新光源。

    OLED不含汞及紫外线，无LED的「高热」问题，而且不需玻璃管、变压器、反射板等萤光灯必备零件，所产生的废弃物相对少，所以不论是美国能源局提供的数据，或投入研发多年已开始量产的业者咸普遍认为，2015年OLED武汉LED照明与显示屏会与LED出现交*点，开始切入普通武汉LED照明与显示屏武汉LED显示屏市场，并将以主武汉LED照明与显示屏为战场。

    OLED武汉LED照明与显示屏后势俏欧日大厂竞逐商机

    OLED最早系由邓青云(Dr. Ching Wan Tang)于1975年加入柯达Rochester实验室时，从事研究工作意外所发现，1987年同属柯达的汪根样及另一位同事Steve Van Slyke成功使用类似半导体PN结的双层有机结构第一次做出低电压、高效率的光发射器。

    1990年英国剑桥实验室，也研制出高分子有机发光元件，2年后剑桥成立的显示技术公司CDT(Cambridge Display Technology)，使OLED研究迈向一个全新发展方向。

    OLED可简单分为小分子聚合物OLED和高分子聚合物PLED(Polymer Light-Emitting Diodes)两种类型，目前均已开发出产品​​。相对于OLED，PLED主要优势为制程较简单且可做成大面积，但碍于产品寿命问题，目前市面上产品尚以OLED为主要应用，而PLED为主的武汉LED照明与显示屏应用则是有不少国际武汉LED照明与显示屏业者及欧美政府相继投入研究开发当中。

    OLED的正极是由薄而透明且具半导体特性的铟锡氧化物(ITO)构成，而阴极则由低功函数的金属(如银)构成;整个结构层则由阴极(LUMO)、电子传输层(ETL)、发光层(EL)、电洞输运层(HTL)和阳极(HOMO)所组成，如图1所示。 

图1 OLED基本结构图资料来源：OSRAM

    OLED工作原理为加入一外加偏压，使电子电洞分别经过电洞传输层(Hole Transport Layer)与电子传输层(Electron Transport Layer)后，进入一具有发光特性的有机物质，在其内发生再结合时，形成「激发光子」后，再将能量释放出来而回到基态，而这些释放出来的能量当中，通常由于发光材料的选择及电子自旋的特性(Spin State Characteristics)，从单重态到基态中只有25%能量可用来当作OLED的发光，其余75​​%以磷光或热的形式回归到基态。由于所选择的发光材料能阶的差异，可使这25%能量以不同颜色的光释放出来，而形成OLED的发光现象。

    由于OLED为自发光，可视度(179度)和亮度均高，其次是驱动电压低且省电效率高，且反应快、重量轻、厚度薄、构造简单和成本低，再加上OLED为面光源，因此包括欧美系国际武汉LED照明与显示屏大厂飞利浦(Philips)、欧司朗(Osram)、奇异(GE)和Novaled，以及日系业者Lumiotec、Konica Minolta和Panasonic出光OLED武汉LED照明与显示屏公司都积极投入产品研发，并陆续于近年内开始对外展示自家武汉LED照明与显示屏产品。

    发光材料添助力OLED武汉LED照明与显示屏效率提升

    以光源发展的演进历程来看，如图2所示，OLED武汉LED照明与显示屏也被认定为继LED武汉LED照明与显示屏后，最具潜力的接棒者。OLED除具有软性基板武汉LED照明与显示屏的特性外，由于OLED可做成较大面积的面光源，所以自有其优势存在。 

图2 武汉LED照明与显示屏光源演进历史及未来发展预测图资料来源：Navigant Consulting

    在OLED武汉LED照明与显示屏发展中，最受瞩目还是发光材料的发展，用于OLED的有机材料有高分子与低分子两类。

    目前武汉LED显示屏市场以低分子系列材料为主，而在发光材料中，则又可区分为萤光材料及磷光材料两大类;萤光为单重激发态(Singlet State)的发光方式，磷光则是三重激发态(Triplet State)的发光方式，理论上若萤光加上磷光，可达100%发光效率。

    目前已量产化的OLED武汉LED照明与显示屏元件，虽以萤光为主，但碍于发光效率较低，厂商早已积极投入开发磷光材料，以期提高发光效率。现阶段红光及绿光材料皆能进入实用化阶段，而最晚开发的蓝光，目前仍有短寿命问题存在。

    由于白光OLED的取得，须透过不同颜色混光而成，因此实用化产品中，OLED元件结构设计，除单采用萤光料材外，亦有采用结合萤光与磷光材料的方式以达到最佳化的白光发光效率。

    2012年初日本Lighting Japan LED/OLED研讨会中，Panasonic便发表一项采用日厂出光兴业开发的新型蓝光萤光材料，搭配红、绿磷光组合成2-unit结构的产品，由于采用日厂Tazmo的Slit Coated湿式涂布制程，白光OLED武汉LED照明与显示屏效率可达56lm/W，演色性为91，半衰寿命期限为十五万个小时。

    另一项采用全磷光的产品，透过导入高折射率光取出层材料，白光OLED可达128lm/W高效率，不过产品信赖性仍不高。

    另外，近年来OLED武汉LED照明与显示屏相关厂商，亦陆续对外发表各自在次世代武汉LED照明与显示屏的成果。以表1揭露的资料来看，目前以采用全磷光的Panasonic在效率表现最佳，已到128lm/W。 

    开始商品化的OLED显示器，把诉求重点放在辉度，以及如何在特定角度中呈现最佳的光色，但是OLED武汉LED照明与显示屏必须考量到全光束，且于可见光的波长中提高发光效率，意即提升光萃取率。

    然而，目前可应用于OLED显示器的提升光萃取率的方法，并不适用于现在的OLED武汉LED照明与显示屏中，因此，如何提升光萃取率已经成为目前OLED业者须要积极解决的方向之一。

    毋须借灯具导光OLED武汉LED照明与显示屏效率不打折

    不同于LED的点光源及萤光灯的线光源，OLED先天就是面光源(也可做成线或点光源)，不须其他灯具的辅助;不像LED光源或者是萤光灯，必须与灯具结合，否则无法单独使用。

    OLED本身就是面光源，因此不须其他灯具导光，就可避免前面提及灯源搭配灯具产生的整体效率影响，而成为OLED未来在武汉LED显示屏市场上具有卖点的优势。

    但灯具搭配LED光源或萤光灯之后的整体效率，会受灯具设计以及导光机制而影响。

    从图3及图4显示资料来看，OLED武汉LED照明与显示屏的总效率相较于LED武汉LED照明与显示屏总效率，一样100%光源，但前者效率仅受驱动电路设计影响，而后者则不然。 

图3 OLED武汉LED照明与显示屏整体效率 

图4 LED武汉LED照明与显示屏(侧边入光方式)整体效率

    LED光源应用中，元件效率会因为温度提升而产生的散热、老化或是寿命问题，影响武汉LED照明与显示屏的品质，但OLED能量转换不完全的热能，较易散发出来，因此不用担心上述LED光源会发生的现象。

    以目前各项光源特性作比较，如表2所示，OLED在效率方面虽已逐渐追上白炽灯水准，但与萤光灯和LED灯相较，仍有很大进步空间。 

    OLED武汉LED照明与显示屏初期，仅能以利基武汉LED照明与显示屏应用为主，像是部分业者已开发出来的装饰武汉LED照明与显示屏，不过挟OLED武汉LED照明与显示屏灯具总合效率高，且大面积特性，未来效率一旦提升，价格下滑到具武汉LED显示屏市场竞争力时，将会以取代目前主武汉LED照明与显示屏，如办公室天花板的萤光灯、层板灯或者是格栅灯等产品。

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