■資料來源:BASF
前言
這扇3 公尺高的老舊大門，厚重而暗沉，完全不透光。但在這扇門後，照明領域的未來卻一片光明。這裡正是Karl Leo 教授在德國德勒斯登工業大學的辦公室所在。他與他的研究團隊正一起著手研製一塊非常特別的照明板。這位53 歲的教授現任職於工業大學的應用光學物理研究所。同時，他也為德勒斯登有機材料和電子器件中心管理弗勞恩霍夫研究所，被國際公認為OLED 領域的先鋒人物。他與他的團隊著眼於實現OLED 的潛力，以盡可能準確地模仿自然光源的效果。 Leo 激動地說：「OLED 在技術上引起的轟動使我們對人造光源進行了徹底的重新思考。」
效能競賽
OLED 被賦予很高的期望。它們將會比所有現有光源更加有效，有朝一日，能夠將近乎所有能源轉化為光源。這些遠大目標同樣也對材料開發者和照明製造商提出了要求。就電燈泡、鹵素燈以及節能燈而言，其很大比例的能源被轉化成為了熱能而非光源，例如，一顆100 瓦的電燈泡點亮時，其燈泡表面溫度可升到200 攝氏度（392 華氏度）以上。相比之下，德國德勒斯登實驗室正在研製的 OLED，其表面溫度則始終保持在30 攝氏度（86 華氏度）左右，比體溫略低，因而相當安全。商用OLED 的發光效率目前為45 – 60 流明/ 每瓦。
實驗室中，發光效率值已達到超過90 流明/ 每瓦。作為比較：標準日光燈可達到45 – 75 流明/ 每瓦。OLED 在使用壽命方面也是極有前景的，即使在現階段就已達到1 萬小時。 Leo 與他的團隊目前正致力於提高這一數值。在主要照明製造商將 OLED 納入大規模生產前，OLED 的使用壽命必須達到數万小時以上，並且其發光效率也應約為現有日光燈的兩倍。
20日益增加的效率
發光效率顯示了每瓦電能的光輸出量。該效率以流明/ 每瓦（lm/W）進行計量。
健康之光
OLED 堪稱未來光源絕不僅是因為它的發光效率。飛利浦照明設計總監Rogier van der Heide 說：「OLED發出的光線更加柔和、不刺眼，比其它任何光源的寬容度都更高，這也是為什麼我稱它為『健康之光』。」這種光源讓人「倍感舒適」的秘密在於其光線發散的方式。相比所有其它過去和現有的人造光源，OLED不是從某點放出光線，它其實是一個扁平的光源。Leo 解釋：「有了OLED，人們將有可能控制色溫，進而調節一天中所需的光線。」這意味著人們可以在早上和晚上享受暖白光源，而在日間使用冷白光源。Leo 說：「這在以前使用的光源中是看不到的。」為照明設計師帶來靈感則是 OLED 的另一個特性。
OLED 是由極薄的有機材料製成，可以預見，在不久的將來，OLED 可能會像第二層皮膚一樣貼於牆紙、天花板或者窗戶之上。這樣的應用可以令天花板呈現出夢幻般的夏夜星空，亦或是令屋牆變成以假亂真的春日草坪。 OLED 在關閉時是白色、反光或透明的，因此它也可以用於輔助建造窗玻璃，這樣的窗玻璃在白天時可讓陽光透入屋內，而在晚上又變成了平面燈。未來的房間也許完全不需要使用現在我們所用的這些燈具。
圖１：有機發光二極體（OLED）創造了一個全新的世界，使發光壁紙和窗戶玻璃可能成為一種夜間光源。專家們相信，在未來的幾年中，這種前景無限的節能光源將為照明領域帶來一場革命。
碳分子創造光明
OLED 的工作原理與LED 相同，都使用半導體產生光源。半導體是一種在一定條件下才能導電的固態材料。當電流通過時，半導體開始發光。 LED 與OLED的區別就在於這個「O」，代表「有機」。 LED 使用的是極微小的以氮化鎵為基礎的無機晶體，而OLED則是以類似顏料的有機化合物製成的，它們通過氣相沉積技術被塗抹到基材上。
OLED 的結構有點類似三明治，其有機層介於兩個扁平電極之間，厚度僅約為髮絲的百分之一，肉眼無法捕捉。當電流通過時，有機層中的分子就會發出光亮。紅、綠、藍三基色物質結合在一起後會產生白光。Leo 表示：「到目前為止，我們只使用過玻璃作為基材，但中期內有望嘗試其它不同材料。」有機半導體必須有效地隔絕蒸汽和空氣，並進行正確的密封。這一點在柔性基材上仍很難達到。
螢火蟲，自然界的OLED
OLED 的起源可追溯到1979 年，當時，美籍華裔化學教授鄧青雲博士在美國柯達研究部做太陽能電池的實驗時，在有機物質中發現了藍色發光現象。八年後，他和他的同事Steven Van Slyke 製成了首個OLED。在動物王國中，這一原理由來已久：螢火蟲就是一種自然界的 OLED。螢火蟲的身體中含有一種叫蟲螢光素的自然物質，這種物質在酶作用下可與氧氣產生化學反應。其化學反應產生的能量幾乎全部轉化為光亮發出。但當螢火蟲中的發光分子分時，它們就會恢復常態。
像巴斯夫這樣的公司正致力於使這些分子產生的光亮更持久、更有效。巴斯夫在藍色發光物質的研發上處於領先，而這正是這些有機材料所存在的最大挑戰。正如Karl Hahn 博士所解釋：「藍光的能量比綠光和紅光更大。這意味著分子可能分裂，進而失效。」Hahn 現在巴斯夫負責有機電子領域的研究。巴斯夫的研究人員們已在幾年前取得了在高效分子上的首個突破。現在，他們正致力於延長這些分子的使用壽命，並研製出被我們稱為「二極體」的健全發光系統。
圖２：法國BLACKBODY 公司製造的OLED 既時尚又節能（照片：枝形吊燈 “I.RAIN”） ; 圖３：這種以OLED 製作的顯示器以其平板型的設計和清晰的圖像顯示給人留下了極為深刻的印象
實際應用
知名的照明製造商已經開始採用這種新技術。歐司朗和飛利浦就是其中的兩家領先企業。差不多在五年前，西門子子公司歐司朗面向市場推出了名為「EarlyFuture」的首個OLED 桌燈。自那時起，歐司朗不斷開拓此項業務，並專為客戶建造了一個佈滿OLED 和LED 照明設備的會議室。 2011 年，歐司朗在雷根斯堡開設了首個OLED 試點生產線，以期在不久的將來能夠更廣泛地應用OLED 技術。歐司朗目前正在該生產線上研究如何實現此種敏感發光板的的工業化生產。
來自荷蘭的飛利浦公司在 2010 年推出了其首個也是世界最大的 OLED 照明裝備，並將其命名為「Lumiblade」。這面發光牆由 1000 餘塊小發光板組成。一部攝影機記錄下在牆壁前發生的每個活動，並將其轉化成為點亮各個發光板的電脈衝。這種“讓人感到舒服”的自然光源還可以在未來應用到醫院和手術中。博物館也對這種不含UV 射線且高散熱量的柔和光源很感興趣。日本在這個領域已領先一步，首度在展覽牆上配備了OLED 光源。
5-10：OLED 使用壽命相當於電燈泡的5-10 倍。
40,000：LED 使用壽命為4 萬小時。
10,000：OLED 目前的使用壽命為1 萬小時。
量產的開始
這種新技術尤其給亞洲製造商帶來了鼓舞。繼福島核洩漏和臨時關閉大多數核電站後，幾乎每個日本人都在盡可能地節約用電。照明用電佔日本總用電量的16%。松下負責有機發光業務的研究總監菰田卓哉表示：「為了減少照明用電量，我們急需引進新一代的照明設備。OLED 因其高度節能性和卓越的照明環境，將在未來成為一種極為重要的光源。」雖然目前節能燈效率更高，但這種格局終將改變。 「我們計畫到2018 年將OLED 的功率提高到100 流明/ 瓦。」
2011 年，專營OLED 的日本 Lumiotech 公司分別以410 美元（315 歐元）和650 美元（500 歐元）的售價推出了吊燈和OLED 檯燈，這兩個售價合理的產品為市場注入新的活力。此外，柯尼卡美能達也攜其生產的Symfos 照明面板加入到這場未來的照明革新中。該公司為OLED 設計的列印頭在業內引發了巨大的轟動。該設備不使用油墨，而是率先運用電子功能性材料「列印」有機電燈。
政府向OLED 敞開懷抱
決策者們也意識到這種高能效神奇光源的巨大潛力，並在幾年來為這種光源的發展提供助力。在美國，能源部自 2003 年起就對LED 和OLED 這樣的高效光源的研發與製造提供支援，並製定了相關的「固態照明計畫」。政府的目的在於減少照明的耗電量。在歐盟，政府則希望在2020 年達到溫室氣體減排20% 的目標。為了這一目標，歐盟正推動能源領域的研究，其中就包括OLED 這種節能環保的未來照明技術。歐洲已投入數百萬歐元用於這些研究項目，參與項目的科學團體和行業共同致力於開發OLED 的更高能效。在德國，聯邦政府通過其「OLED2015 計畫」對OLED 的研發提供支援。自2006 年起，政府與其商業夥伴共投入了超過10 億美元（8 億歐元）。其中包括2012 年春季啟動的Kobalt Project 等項目，飛利浦和巴斯夫等企業也參與其中。這些項目主要致力於為照明應用開發高成本效益的OLED 部件。
顯示器中的 OLED
OLED 已廣泛應用於顯示器行業中。例如，韓國的三星公司已在其最新的手機和平板產品中用了量產的平板照明面板。對於OLED 來說，這是一個真正展示其能力的機會。它們具備自發光性，因而不需要任何背光，可以節約設備的用電量；清晰的高對比圖像亦可快速載入；在設計方面的表現也同樣出色，由三星和韓國電子集團LG推出的首款55英寸OLED 電視機，其厚度僅有幾毫米。在網上流覽一下OLED 的相關資訊，其未來前景可見一斑——搜索出的圖片上往往顯示著使用了柔性的顯示器的樣機模型，例如可像手帕那種折疊的電子書，以及可捲起的手機等不勝枚舉。
良好的商業前景
來自德國德勒斯登的Leo 博士表示：「小型 OLED 顯示器的年銷售額已達約40 億美元。」在未來幾年裡，這個數字將超過百億。如果能夠降低成本、提高能效，專家們相信，OLED 帶來的照明革新將銳不可擋。巴斯夫新業務部門的Felix Christian Görth 博士表示：「LED 的研究已進行了40 多年，繼續開發的潛力有限。但如果OLED 達到與LED 相同的能效，因為它們的互補性，這兩種照明解決方案都將在照明市場上佔據一席之地。」因此，有機發光面板，即使在未來，也無法壟斷整個照明市場。市場對於如汽車前燈等一些點光源的應用仍有需求。因此，LED 可能成為未來的點光源，而 OLED 則是未來的平板光源。 Görth 毫不懷疑OLED 技術是否能夠取得商業成功：「畢竟，從2011 年起，OLED 就已在手機顯示器應用上佔有極
其重要的地位。」這位來自巴斯夫的專家指出：「唯一有待討論的是， OLED 的市場到底會有多大。」
從Leo 教授在德勒斯登的研究室就可以看到，OLED必將在未來取得重大突破。雖然他的辦公桌上擺著的仍是傳統的檯燈，房間的天花板上用的也是傳統的日光燈，但他仍然確信：「OLED 不久就將普遍應用於許多辦公室。」■
