OLED 在照明领域应用特点及固定方案

马永强

（固安翌光科技有限公司，河北 廊坊 065500）

1 照明光源的发展简介

1879 年12 月31 日，爱迪生第一次展示了白炽灯，标志着人类从此不再需要晚上点亮蜡烛来实现照明。随着科技的发展，更多的照明光源产品被设计、制造出来，使人类世界更加明亮多彩。

在这一百多年的照明技术发展过程中，照明光源主要经历了白炽灯（Incandescent）、节能荧光灯（Fluorecsent）、LED（Light-Emitting Diode）灯、OLED（Organic Light-Emitting Diode） 灯等技术的发展。OLED 作为新兴的技术越来越被人们重视与接收。

2 各照明光源的工作原理及技术特点

白炽灯发光原理为热辐射，即灯丝在通过电流后，加热发光，其优点是显色指数高，但缺点更加明显，如光效低、寿命短、能耗低，绝大部分能量转化为热量辐射出去了，造成了巨大能源来那浪费。

荧光灯工作原理为电子打击水银蒸汽，产生紫外线，紫外线再照射灯管内壁上的荧光粉，激发它从而产生可见光，其优点为比白炽灯更节能，但存在汞危害、紫外线危害等，严重影响了环境安全与使用安全。

LED 的发光原理为无机半导体材料在电场的驱动下，电子与空穴复合，得到的能量以光子的形式释放，导致发光，其具有光效高、寿命长等优点，但其炫光强，长时间在LED 照明灯下工作，容易使人产生疲劳感。

OLED 的发光原理为有机半导体发光材料在电场驱动下，通过载流子注入、传输、电子和空穴结合形成激子，进而辐射复合导致发光的现象。作为新兴光源，其具有显色指数高、超博化、可透明、可柔性、冷光源、无紫外、无红外、无眩光等优点，但寿命与成本是制约其发展的因素，而世界上各相关研究组也在研发更高效率、寿命更长的OLED 照明产品，希望进一步降低成本，实现其商业化，同时，随着全球对绿色能源与环境保护的重视，OLED 所独有的光源特性，能有效地减少能源损失，这种既环保又高效的光源一定会得到很好的应用，并能对推动绿色能源与环境保护的进展起到积极的意义具体见表1。

表1 OLED、LED 和节能荧光灯性能比较

OLED 作为自发光的固态照明的面光源，可实现大面积照明，其白光OLED 光谱是目前最接近早上八点钟的阳光光谱，且不含紫外、红外辐射，也无蓝光危害。点亮时光源表面温度与人体体温接近，皮肤可以安全触摸，色温可调节、无眩光、节能，是迄今为止在人眼可见光范围内最接近自然光的友好光源。

3 OLED 照明的结构特点

OLED 在结构上呈现为三明治结构，即分为封装层、OLED 器件层、基板层三层结构，其中OLED 器件层被包覆在封装层与基板层之间，且OLED 器件层的厚度约为头发丝的1/50，所以封装层与基板层的厚度决定了整个OLED 光源的厚度，见下页图1。

目前封装层一般有硬质封装（玻璃材质封装）与柔性封装（薄膜封装，薄膜可以为铝膜、PET 等材质）两种，而基板层一般也是分为硬质基板（ITO 玻璃基板）与柔性基板（PI 柔性衬底）两种。这样可以产生以下三种基本组合：硬质基板加硬质封装，整体为硬质光源；硬质基板加柔性封装，整体为硬质光源；柔性基板加柔性封装，整体为柔性光源。

图1 OLED 结构示意图

OLED 器件层，一般为采用真空蒸镀法沉积成膜工艺，其具体操作是在真空中加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体衬底或基板的表面，凝结形成固态薄膜。这样再被封装层覆盖，从而形成面光源，这样OLED 器件层的面积有多大，发光面积就能有多大，他不再使点光源或使线光源受空间限制。如果OLED 器件层的电极层、有机材料层都选用具有透光性的材质，那么配合透明的封装层OLED 就能成为透明光源。综合OLED 光源的结构形式可以分为以下四种组合形式：硬质光源单侧发光，即非透明光源；硬质光源双侧发光，即透明光源；柔性光源单侧发光，即非透明光源；柔性光源双侧发光，即透明光源。

上述的这些OLED 光源特点，再配合OLED 为温暖柔和的面光源，并且易于制成柔性可弯曲、透明性光源，经过世界各国优秀研究人员的共同努力，现在OLED 照明缺点逐步得到改善；而且结合其自身的结构特点，同时再加上其外形可以根据空间、场景、设计构思进行任意设计、切割、生产，也能够为照明设计师提供更多的设计灵感与无限想象，各种造型如图2。OLED 光源散热好，不需要额外增加散热元件增高灯具成本。因此，也为OLED 在照明行业的应用提供了综合成本优势。

图2 多种造型设计图

4 OLED 光源在照明应用中的固定方案

OLED 光源的固定方案取决于其固有结构特点，如其为面光源、就有柔韧性、可弯折、可透明等形态特点，赋予了其不同于以往如LED 点光源、节能荧光灯线光源的固定方式，使其更具有独特性。下面将围绕硬质不透明光源、硬质透明光源、柔性不透明光源及柔性透明光源四种OLED 光源分类进行阐述。

4.1 硬质不透明OLED 光源

硬质不透明OLED 光源是市场上最为成熟的OLED 光源，其光源本身的可靠性及制程工艺都已经达到量产水平，随着市场的不断发展，其自身的使用成本会进一步大幅度降低，这样能够进一步提高OLED 光源应用的普及。

作为较为成熟的光源，市场上已经有了较多的产品应用，其固定方式多为胶粘，一般为双面胶直接贴合在光源背面，然后再将整体固定在结构件上，这样操作简单，便于生产。但是对一些对可靠性要求较高的地方，其还会采用结构件卡接配合灌封胶滴胶固定，这里一定要注意结构件卡接与OLED 硬质光源的间隙，避免将光源压碎。

4.2 硬质透明OLED 光源

硬质透明OLED 照明屏的固定形式一直影响着产品造型设计与产品本身的美学效果，现有技术一般是通过透明胶体将透明OLED 照明屏体固定在透明的背架上，从而起到固定透明OLED 照明屏体的作用，但目前透明背架、透明胶体与OLED 屏体件总会出现粘贴面不能百分百接触，不接触地方容易产生气泡，而且光线通过胶体、背架也会造成光损，造成光效降低，这样在此提出一种固定方式来改善上述问题。

本方式分为透明硬质OLED 照明屏体与背架两部分，其中OLED 是带有FPC 的模组。背架作为一个结构，其与OLED 固定的部分做成内凹槽型，其结构与OLED 的邦定区配合，为了固定牢固，可在内凹槽型内注入灌封胶水，然后将OLED 屏体插入槽中。背架可以是单独一个配一个OLED，也可以一个背架配多个OLED，背架也可以通过螺钉、热铆等其他方式固定在另一个整体支架上，满足造型需求。结构见图3。

上述结构提供了一种硬质透明OLED 照明屏体的固定方案，实现了硬质透明OLED 照明屏体在产品上造型灵活多样性的固定需求。

4.3 柔性不透明OLED 光源

柔性OLED 技术的发展，为OLED 照明应用提供了更加广阔的空间，它将OLED 的平面应用延伸到曲面空间应用，甚至为三维空间应用创造了可能。柔性OLED 照明技术作为较为前沿技术，距量产还有一段路要走，但要根据其产品结构特点进行固定方案的设计。其主要方案将会沿用硬质OLED 光源的成熟固定方案-胶粘方式，这里也将多采用双面胶固定。

图3 透明硬质OLED 固定结构示意图

4.4 柔性透明OLED 光源

目前柔性透明OLED 光源应用案例较少，但这不影响其发展的方向，因为此技术将进一步拓展OLED 光源的应用领域。在这里可以对可能出现的固定方案做如下阐述，首先是胶粘的应用，这需要克服贴合性的问题，使双面胶能与OLED 光源完全贴合，避免贴合气泡影响整体外观及使用效果。这里建议采用将OLED 成品置于结构件注塑模具内，使其与结构件一体成型，但这需要后期的工艺验证。

5 结语

OLED 作为新一代的照明光源，具有平面发光性好、柔韧可弯曲性强、透明性好、外形可任意裁切等特点，使其在照明光源中占有独特的位置，这些特点也注定了OLED 光源需要有自己独有的固定方案，有些已经比较成熟，如双面胶固定，但有些工艺还需验证，如将柔性光源放到结构注塑模具内一体成型工艺。同时，OLED 具有无紫外、无红外、无眩光、高显指等优点，属于绿色有机健康光源。OLED必将成为照明产业界的研究热点，并最终走进人们的日常生活。