OLED 在照明領域應用特點及固定方案

馬永強

（固安翌光科技有限公司，河北 廊坊 065500）

1 照明光源的發展簡介

1879 年12 月31 日，愛迪生第一次展示了白熾燈，標志著人類從此不再需要晚上點亮蠟燭來實現照明。隨著科技的發展，更多的照明光源產品被設計、制造出來，使人類世界更加明亮多彩。

在這一百多年的照明技術發展過程中，照明光源主要經歷了白熾燈（Incandescent）、節能熒光燈（Fluorecsent）、LED（Light-Emitting Diode）燈、OLED（Organic Light-Emitting Diode） 燈等技術的發展。OLED 作為新興的技術越來越被人們重視與接收。

2 各照明光源的工作原理及技術特點

白熾燈發光原理為熱輻射，即燈絲在通過電流后，加熱發光，其優點是顯色指數高，但缺點更加明顯，如光效低、壽命短、能耗低，絕大部分能量轉化為熱量輻射出去了，造成了巨大能源來那浪費。

熒光燈工作原理為電子打擊水銀蒸汽，產生紫外線，紫外線再照射燈管內壁上的熒光粉，激發它從而產生可見光，其優點為比白熾燈更節能，但存在汞危害、紫外線危害等，嚴重影響了環境安全與使用安全。

LED 的發光原理為無機半導體材料在電場的驅動下，電子與空穴復合，得到的能量以光子的形式釋放，導致發光，其具有光效高、壽命長等優點，但其炫光強，長時間在LED 照明燈下工作，容易使人產生疲勞感。

OLED 的發光原理為有機半導體發光材料在電場驅動下，通過載流子注入、傳輸、電子和空穴結合形成激子，進而輻射復合導致發光的現象。作為新興光源，其具有顯色指數高、超博化、可透明、可柔性、冷光源、無紫外、無紅外、無眩光等優點，但壽命與成本是制約其發展的因素，而世界上各相關研究組也在研發更高效率、壽命更長的OLED 照明產品，希望進一步降低成本，實現其商業化，同時，隨著全球對綠色能源與環境保護的重視，OLED 所獨有的光源特性，能有效地減少能源損失，這種既環保又高效的光源一定會得到很好的應用，并能對推動綠色能源與環境保護的進展起到積極的意義具體見表1。

表1 OLED、LED 和節能熒光燈性能比較

OLED 作為自發光的固態照明的面光源，可實現大面積照明，其白光OLED 光譜是目前最接近早上八點鐘的陽光光譜，且不含紫外、紅外輻射，也無藍光危害。點亮時光源表面溫度與人體體溫接近，皮膚可以安全觸摸，色溫可調節、無眩光、節能，是迄今為止在人眼可見光范圍內最接近自然光的友好光源。

3 OLED 照明的結構特點

OLED 在結構上呈現為三明治結構，即分為封裝層、OLED 器件層、基板層三層結構，其中OLED 器件層被包覆在封裝層與基板層之間，且OLED 器件層的厚度約為頭發絲的1/50，所以封裝層與基板層的厚度決定了整個OLED 光源的厚度，見下頁圖1。

目前封裝層一般有硬質封裝（玻璃材質封裝）與柔性封裝（薄膜封裝，薄膜可以為鋁膜、PET 等材質）兩種，而基板層一般也是分為硬質基板（ITO 玻璃基板）與柔性基板（PI 柔性襯底）兩種。這樣可以產生以下三種基本組合：硬質基板加硬質封裝，整體為硬質光源；硬質基板加柔性封裝，整體為硬質光源；柔性基板加柔性封裝，整體為柔性光源。

圖1 OLED 結構示意圖

OLED 器件層，一般為采用真空蒸鍍法沉積成膜工藝，其具體操作是在真空中加熱蒸發容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面汽化逸出，形成蒸氣流，入射到固體襯底或基板的表面，凝結形成固態薄膜。這樣再被封裝層覆蓋，從而形成面光源，這樣OLED 器件層的面積有多大，發光面積就能有多大，他不再使點光源或使線光源受空間限制。如果OLED 器件層的電極層、有機材料層都選用具有透光性的材質，那么配合透明的封裝層OLED 就能成為透明光源。綜合OLED 光源的結構形式可以分為以下四種組合形式：硬質光源單側發光，即非透明光源；硬質光源雙側發光，即透明光源；柔性光源單側發光，即非透明光源；柔性光源雙側發光，即透明光源。

上述的這些OLED 光源特點，再配合OLED 為溫暖柔和的面光源，并且易于制成柔性可彎曲、透明性光源，經過世界各國優秀研究人員的共同努力，現在OLED 照明缺點逐步得到改善；而且結合其自身的結構特點，同時再加上其外形可以根據空間、場景、設計構思進行任意設計、切割、生產，也能夠為照明設計師提供更多的設計靈感與無限想象，各種造型如圖2。OLED 光源散熱好，不需要額外增加散熱元件增高燈具成本。因此，也為OLED 在照明行業的應用提供了綜合成本優勢。

圖2 多種造型設計圖

4 OLED 光源在照明應用中的固定方案

OLED 光源的固定方案取決于其固有結構特點，如其為面光源、就有柔韌性、可彎折、可透明等形態特點，賦予了其不同于以往如LED 點光源、節能熒光燈線光源的固定方式，使其更具有獨特性。下面將圍繞硬質不透明光源、硬質透明光源、柔性不透明光源及柔性透明光源四種OLED 光源分類進行闡述。

4.1 硬質不透明OLED 光源

硬質不透明OLED 光源是市場上最為成熟的OLED 光源，其光源本身的可靠性及制程工藝都已經達到量產水平，隨著市場的不斷發展，其自身的使用成本會進一步大幅度降低，這樣能夠進一步提高OLED 光源應用的普及。

作為較為成熟的光源，市場上已經有了較多的產品應用，其固定方式多為膠粘，一般為雙面膠直接貼合在光源背面，然后再將整體固定在結構件上，這樣操作簡單，便于生產。但是對一些對可靠性要求較高的地方，其還會采用結構件卡接配合灌封膠滴膠固定，這里一定要注意結構件卡接與OLED 硬質光源的間隙，避免將光源壓碎。

4.2 硬質透明OLED 光源

硬質透明OLED 照明屏的固定形式一直影響著產品造型設計與產品本身的美學效果，現有技術一般是通過透明膠體將透明OLED 照明屏體固定在透明的背架上，從而起到固定透明OLED 照明屏體的作用，但目前透明背架、透明膠體與OLED 屏體件總會出現粘貼面不能百分百接觸，不接觸地方容易產生氣泡，而且光線通過膠體、背架也會造成光損，造成光效降低，這樣在此提出一種固定方式來改善上述問題。

本方式分為透明硬質OLED 照明屏體與背架兩部分，其中OLED 是帶有FPC 的模組。背架作為一個結構，其與OLED 固定的部分做成內凹槽型，其結構與OLED 的邦定區配合，為了固定牢固，可在內凹槽型內注入灌封膠水，然后將OLED 屏體插入槽中。背架可以是單獨一個配一個OLED，也可以一個背架配多個OLED，背架也可以通過螺釘、熱鉚等其他方式固定在另一個整體支架上，滿足造型需求。結構見圖3。

上述結構提供了一種硬質透明OLED 照明屏體的固定方案，實現了硬質透明OLED 照明屏體在產品上造型靈活多樣性的固定需求。

4.3 柔性不透明OLED 光源

柔性OLED 技術的發展，為OLED 照明應用提供了更加廣闊的空間，它將OLED 的平面應用延伸到曲面空間應用，甚至為三維空間應用創造了可能。柔性OLED 照明技術作為較為前沿技術，距量產還有一段路要走，但要根據其產品結構特點進行固定方案的設計。其主要方案將會沿用硬質OLED 光源的成熟固定方案-膠粘方式，這里也將多采用雙面膠固定。

圖3 透明硬質OLED 固定結構示意圖

4.4 柔性透明OLED 光源

目前柔性透明OLED 光源應用案例較少，但這不影響其發展的方向，因為此技術將進一步拓展OLED 光源的應用領域。在這里可以對可能出現的固定方案做如下闡述，首先是膠粘的應用，這需要克服貼合性的問題，使雙面膠能與OLED 光源完全貼合，避免貼合氣泡影響整體外觀及使用效果。這里建議采用將OLED 成品置于結構件注塑模具內，使其與結構件一體成型，但這需要后期的工藝驗證。

5 結語

OLED 作為新一代的照明光源，具有平面發光性好、柔韌可彎曲性強、透明性好、外形可任意裁切等特點，使其在照明光源中占有獨特的位置，這些特點也注定了OLED 光源需要有自己獨有的固定方案，有些已經比較成熟，如雙面膠固定，但有些工藝還需驗證，如將柔性光源放到結構注塑模具內一體成型工藝。同時，OLED 具有無紫外、無紅外、無眩光、高顯指等優點，屬于綠色有機健康光源。OLED必將成為照明產業界的研究熱點，并最終走進人們的日常生活。