能源知識庫

重點摘述

PMOLED與OLED照明之間的量產差異

1.有機材料成本：

如圖1所示，由於PMOLED屬於1 Unit結構，而OLED照明為多單元堆疊結構，所以在蒸鍍有機薄膜的程序上，OLED照明所需的製程成本較PMOLED高，也因此在材料的使用量上OLED照明也較PMOLED高。假設PMOLED各功能層材料總成本為1單位，若以2 Unit堆疊結構的OLED照明來估算，單純比較其材料用量，OLED照明各功能層材料用量約為PMOLED的2倍。OLED照明為了達到高效率大多需使用磷光材料搭配，而製作磷光材料由於必須使用貴重金屬作為原料，故其成本也較螢光材料高，所以比較發光層材料成本時，OLED照明會比PMOLED高3~7.5倍。

圖1. OLED單層結構與堆疊結構

2.製程良率：

面板的良率與尺寸大小呈負相關，無論是PMOLED或OLED照明在製作的過程中都容易受到來自環境中異物的影響。面板尺寸越大，受異物造成面板短路的機率就越高。一般PMOLED尺寸2吋的面板良率約有95%，然而由於OLED照明的面板尺寸(大於5.5吋)勢必比PMOLED大，所以其良率更容易受異物影響而下降。

3.單片基板產值：

若以目前較普及的Gen 2量產線來生產PMOLED或OLED照明，由於Gen 2是以370 × 470 mm的基板進行產品製作與裁切，所以在面對不同尺寸大小的產品製作時，基板使用率會有很大的差異。生產尺寸小於2吋的PMOLED面板，其基板使用率可大於85%，且每塊基板大約可生產100~900個模組。反之，若以Philips的6.7吋(120  × 120 mm)OLED照明面板來比較，其基板使用率僅有約50%，且每塊基板只能生產出6個模組。搭配各別的製程良率來計算其基板產值，PMOLED每塊基板可創造出500~1,000美元的基板產值，而6.7吋的OLED照明面板則約為460~820美元。雖然乍看之下PMOLED與OLED照明產品的基板產值差異並不大，但先前曾提過OLED照明的材料成本高，且由於堆疊結構的製程較複雜。若要以Gen 2生產線進行量產OLED照明產品，其產能可能僅有PMOLED的三分之一甚至更低。

克服OLED照明面板量產的策略

1.提升材料使用率：

PMOLED製造廠的OLED蒸鍍設備目前大多採用點蒸鍍為主，而點蒸鍍源的最大缺點就是其材料使用率低(約4%)，而先前已提到OLED照明使用的有機材料成本高，若再使用低材料使用率的設備，將造成材料的浪費且也會使成本提高。因此，若要減少成本勢必要提升材料使用率，所以就必須考量使用材料利用率較高的線蒸鍍或面蒸鍍。

2.增加生產量：

OLED照明面板的生產量取決於其產線的生產速度，生產時間(tact time)包括鍍膜時間與非鍍膜時間。所謂的非鍍膜時間係指基板於腔體間傳送、基板對位、封裝等所需耗掉的時間。例如以傳統的cluster鍍膜方式，其腔體間基板傳送所要耗費的時間較長，若改採用In-line或Roll-to-roll的方式，就可大幅縮短基板傳送所耗的時間，而只要非鍍膜的時間縮短，就可提升產線的生產量。

3.加大基板尺寸：

Gen 2量產線使用的基板尺寸為370 × 470 mm，若將原本的Gen 2提升至Gen 5，由於其基板尺寸增大至1,100 × 1,300 mm，所以若要製作100 × 100 mm的照明面板，基板使用率將可從69%提升至84%。此外，由於面板的產出量也增加，所以可降低設備攤提的費用。

4.簡化基板製程：

OLED照明製程中所使用的基板為ITO基板，其濕式蝕刻製程的步驟較為繁瑣。未來若能簡化基板製程，例如以雷射等乾式製程的方法取代，藉此將可降低製作費用與設備成本。另外，也可發展free ITO等透明導電層，以降低基板本身的製作成本。

    OLED照明尚無法全面市場化的問題在於其產量少，生產成本高。因此如何提升產量並降低生產成本是相當關鍵的問題所在。隨著OLED照明相關技術的持續發展，美國DOE也預估OLED照明的生產成本，在2020年時可由現階段的1,850美元/m²降至200美元/m²，且發光效率也將達130 lm/W。根據其分析之數值可發現，要降低生產成本仍是必須提升蒸鍍機台的材料使用率、增加產量、加大基板尺寸或簡化製程等。唯有提升效率與降低成本才能大幅提升OLED照明面板的市場競爭力，早日實現OLED全面普及化的願景。