OLED照明市场未来发展趋势预测

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OLED照明的发展正日益茁壮。由于OLED照明具有平坦式发光，且不伤眼的优势，因而吸引面板、材料和设备业者相继投入发展，并积极研发新材料、设备与制程方案，期克服材料劣化与大尺寸发展挑战，进而瓜分照明市场庞大商机。
有机发光二极体(OLED)在2009年仅有5亿美元市场规模，但后续几年却不断吸引业者投入资金发展，着实耐人寻味。事实上，OLED之所以掀起开发热潮，部分原因是可用在手机萤幕上，如三星(Samsung)Galaxy系列产品;手机萤幕的导入助长OLED营收于2011年攀升至30亿美元，并于2012年达到60亿美元。
除手机萤幕外，照明亦是OLED另一个极有潜力的应用，虽目前OLED照明只占整体产值的一小部分，但庞大的潜在照明市场将有望为OLED业者带来新的营收契机?
LED效能/成本占尽优势OLED照明还须时间发展
以LED固态照明改善传统照明的方式已得到业界诸多关注，因而也引发OLED未来如何切入照明市场的质疑，大多数人认为OLED会直接和LED技术竞争，意味着OLED须克服目前与LED相比极大的效能及成本差距。
现阶段，LED照明发光效率为110每瓦流明(lm/W)，而商用OLED产品最多达到60lm/W;至于成本方面，LED技术成本差不多是5美元/千流明(klm)，OLED则约350美元/klm，足见两种技术在照明应用的发展上仍有一段明显差距。如此一来，OLED技术势必要利用其光线不刺眼、灯具尺寸可做大且平坦化的独特优势，才能顺利抢占照明市场一席之地。
相较于标准LED和其他灯源均需要遮光物覆盖强光，可能造成视力减退的问题，OLED发光源不须遮蔽即可提供照明，是还在发展中的另一个照明未来;此外，OLED可使用许多不同样式的材料组合及结构，在发光效能上有机会大幅跃升。
目前OLED制造商已透过提高驱动电流的方式增加功效，但代价是元件寿命将变短;同时，藉由串联堆叠OLED结构亦能提升发光效率，如将两个不同结构在沈积过程中堆叠在一起，以同样电流驱动将产生几乎强两倍的光。如此一来，相关业者亦可选用较低电流驱动堆叠型OLED面板，可产生同样的光度并增加可靠度，克服因调高电流而影响OLED寿命的问题。
OLED照明虽有发展潜力，但若被视为LED在照明市场的直接对手，效能和成本差异可能让OLED在可预见的未来出局。然而，在OLED照明技术和灯具设计迭有进展的情况下，两种固态照明技术还是有必要同时存在，这跟OLED是否要和LED竞争，或是不是更好的技术没有关系，因为两者锁定的应用并不完全相同。
考量成本及发光效率以外的技术差异，如果OLED完全达到与LED相同的水准，将会是很大的成就。一般来说，商用LED产品有20～25年保证寿命，OLED则仅有5～10年，主因系OLED中某些材料销蚀的速度比其他材料快，颜色也会改变，这在一些工业或汽车应用上令人无法接受。
材料成本/阻隔层设计成OLED突破重点
OLED材料的销蚀是因为有机材料层对氧气及湿气很敏感，须采用渗入阻隔层(PermeationBarrier)小心包覆及保护，这对OLED面板的弹性设计将形成严重挑战，目前制造商很难做出具成本效益，并兼顾透明、可弯曲，且在制造过程中可耐高温的渗入阻隔层。
现阶段，100%的商用照明OLED使用玻璃做为薄膜层的基板，并放上一片玻璃板，当做物理保护层及水分/氧气阻隔层(图1)，然而，即便采用这些元件，OLED有机材料还是会在高温环境中销蚀，此一情形在车规温度85°C以上的加速压力测试将造成问题。
另一方面，对具传统照明背景的制造商来说，难以用OLED专业技术做照明设备，因此OLED业者也须提出对策，克服用在照明的商业及技术挑战。尤其现在OLED面板和传统照明设备制造商各自为政，短时间内OLED将很难渗透照明市场，未来可能的解决之道是由OLED面板制造商生产自己的照明设备，由技术推动商用化，而非采取传统的行销策略。
但另一个挑战是如何减少OLED制造支出，从商用OLED面板成本细项中可发现三个主要问题。第一，OLED制造良率很低，制造商在高良率制程上没有足够控制能力、技术或经验;第二，建构OLED生产线的成本很大，例如欧司朗(OSRAM)已投资2，000万英镑在德国雷根斯堡(Regensburg)的OLED试产线。第三则是材料和设备成本高昂，OLED产线成本居高不下主因为这是新兴技术，因此没有标准设备。
由于每一条OLED试产线须时好几个月建置，因此设备制造商也要分担费用。虽然OLED制造商声称改用超薄层，可抵销复杂分子材料的高成本，但多数分析师皆认为只说对了一半，因材料成本和制造及发光面板内的材料有关，大部分生产用的材料是沈积于反应器壁上或根本就没沈积，造成材料浪费。
无论如何，OLED照明具有一定的应用优势，且制造技术未来还有很多改善的机会，因此，预测未来2年OLED成本可望降到目前的三分之一水准，主要是业者导入更新世代的生产设备，将更大的母玻璃基板用于沈积反应器中，提升量产效益。目前制造商最常用47公分×37公分的第二代母玻璃板，可产出几个标准10公分×10公分的OLED发光面板。
供应链全力扶植大尺寸OLED商用可期
未来母玻璃和OLED面板成品将持续朝大尺寸方向演进，主要考量10公分×10公分OLED面板不足以照亮一个房间，可能要十片或更多片，将导致每片面板将产生额外成本，如裁切及所需的连接组件，如果只是一片较大面板，那些制造成本自然会减少。
我国OLED照明与国际水平同步 或取代灯
在上地科技园区十街的环洋大厦，悄然进行的一场照明革命距离产业化只有最后一步。大厦一层四百平方米的维信诺实验室内，洁净程度甚至超过了医院的手术室。这里已经建立一条有机发光材料（OLED）照明的中试生产线，这也是市科委的一项重大科研项目。实验室里一片片薄薄的“玻璃”，开始代替白炽灯泡、荧光节能灯，发出柔和、明亮的白光。科研人员预测，纳米技术加工的有机发光材料，以更节能、更环保等优势，即将终结“节能灯时代”，“灯泡”一词将可能成为历史，被“灯片”代替。
OLED照明发光原理是有机材料（碳氢有机物，成分上和沼气没有区别）在电场作用下发光，有机发光层每层厚度都只有薄薄的几十纳米。“这是真正接近太阳光的白光，而且还没有太阳光中的紫外光、红外光。”研究人员说。据悉，白炽灯泡会产生红外线，节能荧光灯会产生紫外线，而OLED光源则完全没有。此外，OLED照明为连续光谱，可以使用直流电。这样的自然光，其光线也更柔和，几乎不会伤害人的视力。
OLED照明既不需要将灯丝加热到上千摄氏度发光，也不需要用汞蒸气产生紫外线激发荧光粉发光。因为没有电能量的多次转换过程，OLED照明要比现在的节能灯还要节约大约60%至70%的电能。 不仅如此，OLED照明还可以按照客户的要求，把“灯泡”制造成任何几何图案，甚至可以直接做成墙壁的一部分，彻底改变目前照明光源的形状。 更重要的是，OLED照明在生产、使用过程中都不会产生污染。这化解了目前节能灯使用汞对环境的破坏风险。据了解，1只普通节能灯的含汞量约5毫克，一旦渗入地下后即可造成上百吨水受污染。汞在常温下即可蒸发，废弃的节能灯管破碎后，瞬时可使周围空气中的汞浓度超标上百倍。一旦进入人体的汞超标，就会破坏人的中枢神经系统，甚至致人死亡。我国每年报废的含汞照明灯数以亿计，由于处置不当而释放到大气、水环境中的汞量，高达数十吨。
北京市科委有关负责人介绍，下一代照明采用高端自动化精密设备进行生产，是节能、节水、低碳环保的绿色清洁生产项目，这样的高端制造业，符合‘美丽中国’生态文明环境建设要求，有望成为区域经济转型升级的助推器。
据了解，OLED照明也正是目前世界领域的一项前沿技术，飞利浦、欧司朗等跨国企业都在开展OLED照明技术的研究并致力于产业化。未来，这一技术有望形成另一个千亿产值的巨大产业。国内的OLED照明市场，预计到2020年将达到几百亿元的规模。
在科技部和北京市政府的支持下，这一重大科研项目让北京在下一代照明技术领域取得了国内领先地位，与国际水平基本同步。“我们从2009年推出OLED照明灯具，已完成了工艺技术集成，现在已经推出了多款OLED照明灯具。”维信诺照明项目负责人说，“我们估计在2014年到2015年会建立数亿元的OLED照明大规模生产线。”