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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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有機發光二極體OLED製程設備發展現況

陳建志

有機電致發光(organic electroluminescence)之相關研究起始於1950年代早期,但其元件壽命與量子效率(quantum efficiency)仍偏低。直到1987年的鄧青雲與Van Slyke利用真空熱蒸鍍非晶型(amorphous)有機薄膜技術,製備出第一個含異質接面(heterojunction)之高亮度小分子型多層有機薄膜元件,並以摻雜(doping)客體發光分子的方式之電子,達成全彩化且提升外部量子效率至2.5%之目標。

自1990起OLED之元件及製程技術開始蓬勃發展,如高分子型有機電致發光二極體(Polymer Light-emitting Diode, PLED)或以提升元件發光效率、增加元件壽命與全彩化之目的改善壽命、效率及發光特性之技術等。

1995年Kido等人開發之白光OLED元件,使的OLED Lighting之應用,使照明技術進入了新的里程碑,工研院IEK預測2020年,OLED Lighting市場值將可達到140億美元之規模。因此,歐美日等國及國際照明大廠紛紛全力發展OLED照明技術,規劃目標為在2010- 2013年間開發出OLED量產元件技術,以達到OLED照明運用之需求。

目前高效率、長壽命OLED皆須摻雜其他光色染料,且對摻雜均勻度有嚴格之要求,蒸鍍製程在OLED製造上常被視為重要關鍵技術,因此鍍膜品質(含膜均勻性、摻雜物控制)首要關鍵問題,而目前使用點蒸發源共蒸鍍技術,大部分材料都浪費在蒸鍍腔壁上,真正使用在基板上OLED材料小於5%,造成有機材料佔元件成本約70%,因此量產設備之開發亦需在兼顧鍍膜品質及材料利用率下,克服蒸鍍材質因長期處於高溫而劣化問題,國際大廠無不努力研發可取代傳統點蒸鍍技術之量產蒸鍍技術(線/面型蒸鍍技術)。

OLED最新產業動態

全球最大電子展CES 2012在薄型電視的發展主要分為四大方向,分別是大尺寸OLED TV開始販售、電視邊框薄化與底座U化、smart TV互動功能再進化以及Google 系統逐漸導入電視產品,其中以OLED TV與smart TV最受矚目,Samsung Electronics與LG Electronics在CES 2012中展示了55吋OLED電視。飛利浦近日公佈了2012年平板電視新品計劃,預計在2012年9月展出的最新款OLED電視。此為飛利浦準備面向家用級市場推出的一款OLED電視,將最先在IFA2012柏林消費電子展上展出。

Sony、Samsung、LG等廠商在CES 2012展上,展示升級與再進化的smart TV,預估Smart TV 2012年於整體平面電視的滲透率將大幅提升至20%以上,其內容與服務的差異化,提供可以整合服務的電視成為焦點,預估2015年滲透率將超越50%。南韓液晶面板大廠LG Display最近加快了OLED事業的發展腳步,不但重整組織,還投資了3.5代可撓式OLED生產線。LGD將在2012年上半年確定對8代OLED生產線的投資規模與方式,並透過這項計畫大量生產55吋OLED電視面板,藉以取得大尺寸OLED市場的領先地位。

Lighting Japan 2012 第四屆次世代照明LED/OLED技術展中,OLED照明成為展場中吸引人的焦點之一,在展場中,比較引人注意的OLED照明技術,包括: TAKAHATA電子公司在小尺寸的OLED照明面板,可以和太陽能產品搭配,也可以和傳統和紙做整合的OLED產品;DN Lighting公司多樣化的顏色,並與設計師配合,營造出美麗的OLED照明空間;日本電氣硝子,以符合OLED照明特性的超薄玻璃,搭配日本Panasonic出光OLED照明公司的光源,呈現相當好的照明效果;王子製紙公司提供較一般OLED光源更高的出光效率OLED照明產品;Konica Minolta公司則展出全球首款全磷光材料的OLED照明面板。LEDinside認為現階段的OLED照明儘管還是有不少產品仍是概念型態,但已經有具備競爭力的實際成品產出,在設計需求較高的領域,OLED照明被接受度已經提高,未來這種新光源的後市很值得期待 。

NEC Lighting推出家用OLED照明產品,產品預定於2012年度(2012/4~2013/3)結束前量產,產品為長、寬各為50公分的OLED吸頂燈,厚度僅及3.4公分,共採用25片10平方公分的OLED面板,單位Watt的亮度達到60流明,與其他廠商開發中的產品相較,新產品的耗電量低4成以上,與日光燈相當。

在OLED照明領域,各大廠無不積極展開合作,加速事業化。Panasonic與出光興業之OLED面板於2011年9月開始出貨。三菱化學與Pioneer亦以2013年量產可與日光燈比擬之次世代面板為目標,展開合作。根據日本富士經濟之調查,2012年開始正式出貨的OLED照明面板之全球市場規模,在2020年可擴大至3450億日圓。

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