工業材料雜誌四月號推出「OLED照明材料與應用」與「車載構裝材料」技術專題

 

刊登日期:2017/4/12
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優質健康新光源—OLED照明蓄勢發展
新款iPhone使用AMOLED面板引爆話題!OLED技術在顯示與照明應用有許多共通點,AMOLED手機顯示面板帶動相關產業蓬勃發展,對OLED照明發展是一大利多。OLED照明因有輕、薄、面發光、無眩光及軟性、透明等獨特性,是一種優質健康的新光源。未來隨著材料效能、生產設備與製程技術提升,生產成本可望逐漸降低;加上汽車應用、特殊照明及軟性OLED照明等產品推出,市場將蓄勢成長,預估2020年可達20億美元。本期工業材料雜誌「OLED照明材料與應用」技術專題規劃四篇專文,完整帶領讀者掃描OLED照明材料與應用最新的技術與市場動態。

OLED照明發展現況」一文整理分析,在全球節能減碳趨勢下,高效率固態照明(LED/OLED)將主導今後照明市場。目前OLED照明規格亮度>20 klm/m2、效率>60 lm/W、LT70壽命>5萬小時、光演色性(CRI) Ra >90及R9 >50,已符合大部分照明應用之規格需求。OLED因具高效率、中亮度(光柔和)、長壽命、面光源、軟性等特性,是最適合和人體近距離接觸的照明光源。未來照明發展趨勢將是LED與OLED混搭,加上物聯網連結雲端數位化控制的智慧照明時代。OLED照明生產成本也將持續降低,除在一般照明的市場滲透率將提高外,在汽車、航空器、醫療場所、裝飾等照明亦有其獨特應用市場,也會持續高度成長。

OLED藍光材料的壽命僅是綠光或紅光材料的1/20,發光效率也不足,造成OLED照明的產業化瓶頸。「不需要藍光材料的白光OLED照明技術」詳述工研院為了解決此技術問題,利用具有兩層金屬的MDM(Metal/Dielectric/Metal)結構,產生表面電漿耦合效應,並與OLED元件相整合,讓長壽命、高效率的綠光材料進行藍位移並發出藍光,有效取代藍光材料。這樣的概念已獲得2015年R&D100百大科技研發獎的肯定。目前實驗已證明MDM結構可利用綠光材料產生藍位移,並在整合黃光材料後產生白光OLED元件。此技術除了可解決藍光磷光材料的壽命問題,也可避開傳統白光架構的專利箝制,相信將有助於國內OLED產業的發展。

OLED因具更高的亮度以及發光效率,除作為新一代的顯示器與照明元件,未來也能夠推至近紅外光的應用範圍。「近紅外光材料的基本性質與發光元件應用」分別簡介幾項近紅外光的發光分子,例如:花青染料、BODIPY、卟啉以及過渡金屬錯合物,並針對其中最具潛力的鉑金屬錯合物作深入淺出探討。過去常用有機小分子化合物經共軛延伸修飾以及增加分子結構剛性,使放射波長至紅外光區,然而放光效率通常差強人意,近年OLED的崛起,也搶攻近紅外光這塊人們尚未熟知的領域,透過第二、三列過渡金屬引發的重原子效應,可大幅提升放光效率,未來在國防軍事、醫療、農業、生物技術等領域近紅外光的應用發展將不可或缺。

而不論在顯示或是照明上,低成本、大面積始終都是個誘人的想法,OLED溶液製程是一個邁向低製造成本、高材料使用率及大面積製造的契機。「溶液製程OLED技術進展」一文指出,以節能觀點來看,比起白光,RGB光色各別塗布是比較好的方法。溶液製程則可以在RGB圖案化上解決大面積時微細金屬遮罩帶來的問題;在不需金屬遮罩的膜層,目前廠商仍舊採用蒸鍍製程。近年來溶液製程元件性能表現突飛猛進,相信要不了多久,溶液製程與蒸鍍製程混用(Hybrid)的照明與顯示產品將出現在你我的眼前。

效能、智慧及安全車載模組持續進化
Google、Apple及Facebook投入無人車與車聯網研發,智慧車輛是無可逆抵的發展趨勢。汽車電子化程度越來越高,且由過去強調舒適與娛樂,跨入效能、智慧、安全等模組系統進化。汽車電子占整車成本比率由2000年的22%,上升至2010年的35%,預計2020年可望達到50%,產值達3,000億美元,年複合成長率超過7.5%。

先進駕駛輔助系統是車輛智慧化的重要關鍵,帶動先進車用電子構裝、感測元件、封裝材料技術同步起飛。另外,車載用功率模組為了兼顧薄型、高密度、高功率需求,晶片與元件的設計須具備多功能、高傳輸速度以及高效率等特性;封裝技術亦須不斷精進;隨體積縮小及密度提升所產生的熱管理與可靠度也亟須解決。目前全球材料業界已積極與車載系統廠異業結合投入未來智慧車開發。車載模組構裝材料技術將朝高導熱、高耐溫、高絕緣、高透明、靈敏、輕量、智慧及安全等功能強化,以符合未來車載電子產品規格。讓我們隨著本期工業材料雜誌規劃的「車載構裝材料」技術專題四篇專文,一窺技術趨勢與市場布局。

無人車的出現帶動車用影像感測器的市場,然而對於車用鏡頭處於高溫環境的使用條件,目前傳統3C用的塑膠鏡頭無法滿足此項需求;隨著製造技術及材料的提升,熱固成形的光學透鏡為可能的解決方向之一。「晶圓級耐高溫車用光學透鏡製造技術」主要描述目前車用光學透鏡之現況,並以晶圓級光學製程為出發點,發展對應的耐高溫光學透鏡技術,並應用在車用陣列相機及夜間紅外雷射照明系統中。

智慧車輛是未來車輛產業重要的發展趨勢,先進駕駛輔助系統(ADAS)則是使車輛朝向智慧化的關鍵,在此系統內包含許多先進電子構裝及感測元件,因此帶動了半導體及感測器市場的成長,應用於車用電子與感測元件的封裝材料技術也扮演著相當重要的角色。「車用電子構裝及感測元件封裝材料」分別介紹駕駛輔助系統及車用感測元件、車用電子元件信賴性測試標準和車用電子構裝元件及感測器封裝材料,讓讀者了解目前國際材料大廠在車用電子構裝及感測元件的技術發展及材料特性需求。

近10年來,軟性電路板的市場成長率為53.7%,遠大於硬質電路板,甚至高於半導體產業,最大原因在於這段期間智慧型手機的誕生與蓬勃發展。手機應用占整個軟性電路板市場高達60%,但隨著整體需求市場的飽和,智慧型手機的年成長率迄今已低到個位數百分比。其他行動電子裝置產品,如筆電、平板與PC等市場也停滯或是負成長;雖然穿戴式裝置及物聯網的應用機會蓄勢待發,但終究在短期內無法完全補上現有市場的缺口。加上市場競爭及過度擴產,造成價格及獲利持續崩跌,產業的不確定性提高。近來汽車電子化程度越來越高,車載電子給電路板產業帶來曙光,成為電路板產業成長的方向之一。「車載軟性電路板材料與技術」一文以軟板為主題,敘述其應用於車載時必要的材料特性與需求,可以提供想進入車載電路板的業者,作為技術及產品開發的參考。

隨著電動車、太陽能以及綠能產業的持續發展,功率模組開發已往更高功率、高速化以及高密度化進行。導熱封裝材料用於車載功率模組中,除了追求高導熱係數之外,提高於嚴苛環境下的可靠度,包含耐熱性以及耐腐蝕性,將會是未來車載應用的重要議題。「功率模組用導熱封裝材料應用與發展」介紹功率模組種類,並針對功率模組用的封裝手法以及封裝材料種類進行回顧,最後則是提出封裝材料應用於高功率模組所面臨的散熱議題以及解決方案。

特別報導與主題專欄
本期特別報導規劃「超高功率照明」主題,三篇專文介紹超高功率LED球場燈具的現況與市場、運動場照明設計、照明閃爍的分析及對策。

大型運動場、球場照明為配合不同運動賽事的需求,其相對應的照明產品呈現多樣化,並以不同出光角度的燈具,來配合所需要的光環境需求。「超高功率球場燈具現況與市場分析」指出,使用傳統HID燈具的球場其光源的維護不易,加上近年來對於高攝影品質的需求,將帶給LED新式光源發展的契機。超高功率戶外LED燈具的應用,目前仍有許多發展限制。然而,LED燈具高效率及長壽命之特性,可大幅節省成本與降低耗能,若能利用新型的LED燈具設計與研究技術,取代現有市售HID燈具,將可加速國內LED照明產業進入另一階段。

隨著LED照明技術的演進,LED室內照明的市場逐漸由替換式的球泡燈朝向專業、高附加價值的燈具發展;對於戶外照明的領域,也逐漸由道路照明朝向運動場照明等高功率、低眩光、大範圍高均勻度之應用情境發展。針對不同運動場地的照明需求,例如:田徑場照明、場館照明、競技場照明,需要搭配不同的運動項目、比賽類型與場地等級進行適當的調控,才能得到最佳的照明配置。隨著未來智慧運動場館與綠色場館的發展,智慧與節能的照明將會是其中非常重要的一環。「光譜與光形調控應用於運動場照明設計」一文完整介紹戶外球場的照明設計規範、國際相關照明應用與國內的研究發展。

人工照明引起的週期性閃爍,可能會導致使用者不舒適及引發工安狀況,甚或影響人們身、心理及精神狀態。「照明之閃爍現象與對策」針對數種目前常用的照明電光源,透過實際量測與計算,分別分析其閃爍情況及對應的指標值,以探討閃爍發生的原因。最後從電控技術的角度,提出改善閃爍現象的具體可行方法,作為開發人員進行產品設計及消費者進行產品選購參考。

能源/儲能主題專欄本期兩篇專文分別為:「LED路燈之電池儲能技術」探討用於LED路燈的鋰電池儲能技術,包含數種正/負極電池材料特性,以及搭配不同正極的長壽命新型鋰鈦氧鋰電池開發現況,並比較採用各種電池(鋰電池、鎳氫電池、鉛酸)的儲能成本。另外,以雙電池或多電池供電的方式成為提升電動車輛性能的必要方向,然而源自於個別電池之間的特性差異,使得並接電池間的負載平衡變得困難,特別是共通電池概念下開放規格的交換系統電池差異更為複雜,為了以電池模組並接的方式提升車輛動力性能並擴充續航力,「抽取式鋰電池組並接技術與電動機車性能提升應用」一文探討電池交換的情境下,共通電池並接時面臨的能量管理問題,並提出電能控制的技術解決方案,期使高性能的電動車輛可以藉由電池模組的並接擴充輕易達到電氣規格的需求目標。

而永遠幫讀者第一手掌握最新展會動態的工業材料雜誌,這期分享的是全球最具規模的能源綜合展—Smart Energy Week,這項盛會於2017年3月在東京國際展覽館舉行,集創能、省能、蓄能技術於一堂,有全球31個國家1,570家廠商參展。「從Smart Energy Week 2017看二次電池、太陽電池、燃料電池最新發展」一文為本刊團隊親赴現場直擊之報導,讓讀者近身感受全球重要能源公司及研發單位最新技術重點的分享與趨勢分析,相當具有可讀性。

當追求創新成為世界潮流,看清企業的內涵與市場的挑戰,才有機會定義出需求與痛點,達成真正的創新。「脫掉反創新的魔戒」剖析企業創新所需要的元素,也分享計畫實際案例,讓讀者能夠充分感受創新的本質與價值。

另外自本期起新推出「工研院材化所最新獲證專利快訊」,熱騰騰與讀者分享專利技轉商機。「木材黏著劑」使用生質材料,在解決甲醛釋放與環境污染問題的同時,仍具有良好黏著力與耐水性;「無溶劑型黏合劑組合物」兼具塗佈流動性佳、初期接著強度高兩項特性,很適合用在弧度造型的運動鞋貼合;「電池安全閥致動結構」對大家聞之色變的電池爆炸提供安全解決方案。不僅止於這三項最新獲證專利,工研院材化所技術豐富多元,歡迎業界挖寶與材化所智權加值推廣室聯繫洽談。

凡對以上內容有興趣的讀者,請參閱2017年4月號『工業材料雜誌』或參見材料世界網,並歡迎長期訂閱加入材料世界網會員,以獲得最快、最即時的資訊!


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