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光電/顯示技術  

研發能量持續挹注 OLED應用前途可期

上網時間: 2007年07月16日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:OLED  有機發光二極體  OLLA 

隨著首款採用有機發光二極體(OLED)的電視將在今年推出,OLED應用於行動設備和電視顯示器的可能性也越來越大。然而,OLED的殺手級應用更應該是像日常照明所用的高效率白光光源。歐洲的一項研究計劃近日推出了一款原型,可使此照明應用更加接近現實;而其它類似的計劃也在各地持續進行中。

歐洲高亮度OLED聯合研究計劃(OLLA)已進行三年了,目的為開發出可用於資通訊技術(ICT)和下一代照明的高亮度OLED。OLLA表示,該計劃已經開發出一種白光OLED光源原型,發光效率為25流明/瓦,壽命超過5,000個小時,每平方公尺的初始亮度可達1,000燭光。

相較於傳統的鎢絲燈泡,“OLED的效率增加了一倍,壽命也延長了五倍”,OLLA專案經理Peter Visser指出,“若干年後,我們希望OLED光源能效可與小型螢光燈媲美。”

目前已進行到一半的OLLA計劃,是希望達到OLED照明每瓦50流明的最終發光效率目標,以及10,000小時的壽命,而初始亮度則為每平方公尺1,000燭光。

白光OLED光源片是由飛利浦研究實驗室(Philips Research Labs)所設計的,在該計劃合作夥伴Novaled公司專有的PIN(p摻雜-原生-n摻雜)結構中,混合了螢光和磷光OLED材料而形成。“該光源片包含了OLLA計劃合作夥伴所提供的多層特殊設計材料,以及整個團隊兩年來努力的結晶。”Visser透露。

“5,000小時的壽命加上高效率,這是我們在照明應用中導入OLED技術時非常重要的一步。”該計劃合作夥伴Osram Opto Semiconductors公司資深研究員Karsten Kiekmann指出。

去年,飛利浦和Novaled公司合作開發了可實現顯色指數值(CRI)為88的原型元件,其效率達32流明/瓦,總亮度為1,000燭光/平方公尺。Novaled表示,此原型的壽命超過了20,000小時。業界分析師指出,量產的產品至少需要10,000小時的壽命。

Osram是全球最大的照明製造商之一,目前正專注於開發照明應用的小分子技術。該公司的OLED單元已經達到18流明/瓦的發光效率,而傳統燈泡只有12流明/瓦。

由於缺少現成的OLED測試基準,測量結果就不容易進行評估。“比較全球不同研究組織的結果所遇到的問題之一,就是目前還沒有OLED測量方面的標準。”飛利浦照明公司OLED開發經理、OLLA計劃技術管理人員Dietrich Bertram表示,“在整合領域中或使用堆疊層的方式所進行的測量,其結果有很大的區別。因此,OLLA計劃決定開發有關OLED照明測量的白皮書,以便能支援性能與測量準則的標準化。”

另外,台灣清華大學的研究人員也正與美國西雅圖的Advanced Electroluminescent Sciences公司(AES)展開合作。AES是一家從事早期研發工作的公司,其任務是在白光OLED的基礎上開發固態照明系統。美國普林斯頓大學的研究人員們也發表了他們在白光OLED方面的進展。

普林斯頓大學的研究成果得到了美國能源部和Universal Display公司的贊助,並且與南加州大學建立了合作關係。研究人員透過修改OLED的結構來延長藍光光學元件的壽命,因為該元件的快速燒毀(burnout)一直是個問題。

研究人員首先製作了一個標準的OLED,將四層超薄的有機層放在玻璃或透明塑膠上,並使其中三層作為通道供電荷到達中心的‘發光’層。當帶負電荷的分子在發光層相遇時,電子就會從負電分子躍向正電分子,並釋放至其初始能量。由此發射出的光源經過調整後,便可以涵蓋廣泛的波長範圍。

研究人員表示,以前採用藍色、綠色和紅色磷光染料發光的OLED效率比全螢光元件更高。研究人員還發現,他們可以在不犧牲OLED屬性的情況下取代螢光染料。

螢光燈泡和螢光燈管對白熾燈泡形成雙面夾擊之勢。
螢光燈泡和螢光燈管對白熾燈泡形成雙面夾擊之勢。先進OLED產品將進一步發展成為長壽命和高效的白色或彩色光源。

螢幕更輕薄

與此同時,許多公司正開始提供OLED電視和主動式矩陣OLED(AM OLED)。由於OLED不需要背光,因而所消耗的功率比非有機LED更低,而且可以製造出比LCD和電漿等其他平面顯示技術更薄的螢幕。OLED還能印刷在可撓性材料上形成捲動式顯示器。

DisplaySearch公司表示,雖然OLED顯示器產品的營收在2006年下降了3%,但其出貨量成長29%,達到7,210萬台。

在最近由《EE Times》所做的調查報告中,可以看出人們對於OLED新興技術的興趣。在OLED、RFID和感測器等三大類型產品中,有39%的受訪者認為OLED將在今後數年佔據主導地位。選擇RFID的比例佔37%,感測器則佔其餘的24%。

Sony公司表示將在今年稍晚開始製造和銷售11吋的OLED電視機。最初的產量約為每月1,000台,這些產品將由Sony和Toyota Industries所合資的公司製造。

東芝(Toshiba)和松下(Matsushita)也成立了自己的合資公司。Toshiba Matsushita Display Technology公司將製造平面電視用的OLED面板,並從2009年開始生產20.8英吋的螢幕。

松下公司透露,該公司計劃今年出貨OLED面板,並將在需求旺盛時開始量產。Konica Minolta公司也透露將與奇異(GE)公司在未來三年內利用OLED技術共同開發照明產品。

而三星SDI、LG電子和奇美(CMEL)等公司也將在2007年開始全面生產AM OLED面板。

Universal Display公司指出,AM OLED的功耗比被動式矩陣OLED(PM OLED)小,非常適合於顯示螢幕大於2或3英吋的可攜式電子設備使用。

磷光OLED

Universal Display公司最近與奇美公司(CMEL)簽署了一份協定。Universal公司將向CMEL提供由PPG Industries製造的磷光OLED材料,用於生產CMEL的商用AM OLED顯示器。Universal聲稱其專有磷光技術可將能效提高到傳統OLED技術的四倍。目前,還有其他公司正評估磷光OLED材料,這種材料已被許多電子製造商用於商用化生產,Universal公司總裁兼營運長Steven Abramson表示。

隨著大眾對於節約能源的意識覺醒,研究人員們正設法結合OLED與太陽能電池。台灣大學的科學家將太陽能電池放在OLED後面,便可以獲得比使用偏光器更高的對比度,而且還能回收使用其他方法只會造成浪費的能量。

OLED中使用的反射式背電極會使元件連續反射光線,即使在OLED關閉的情況下也是如此。因此,當顯示器開啟時,會降低其對比度。科學家的報告指出,在OLED後面放置太陽能電池可以吸收入射光和內部OLED散射,然後再將其光能轉換成電能,以達到能源再利用的目標。科學家們表示,目前在實驗室中取得的0.26%能量回收效率,可以透過更高效的OLED和太陽能電池得到進一步提升。

科學家們認為採用這種新方法,可使其最終的反射係數可以從傳統OLED的70%減少到大約1.4%,而且不會降低設備的電致發光效率。

莫浩夫




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