自1985年OLED被發明後,至今已將近30年了,一開始發明人及研究人員對於它可否成為量產商品並不抱持太大期望。
約莫13年前,台灣曾有企業挹注了大筆資金投入OLED開發,可惜技術的突破曠日廢時,一直到了2006年,投資者對OLED灰心了,決定不再繼續,許多鑽研OLED的單位就此吹熄燈號,有太多台灣培育的OLED高手在一夕間失業,只能往國外發展。
「這是很可惜的!」清華大學材料系周卓煇教授說,當時台灣的金主們放棄這項投資,但其它國家沒有放棄,很快地Sony就推出了OLED電視機;三星將OLED技術放進手機螢幕的核心技術。
看到其他國家超越我們,熟悉OLED的產學界意識到:這原本是我們先投入研發的,怎麼是他國的企業先開花結果!但要再急起直追,時間空間的一來一回間,台灣已落後了其他國家好幾年。
「人照太陽光」重拾台灣OLED翻身契機
就在2009年,周卓煇教授帶領學生發表了「人照太陽光」開發成果,讓大家看到了OLED放在照明應用上的彈性,因而引起國際上的關注。
人照太陽光的主要光源是OLED,它的機制透過程式編寫來控制色溫與光色的變化,產生的發光效果如同軌跡上運行的太陽,一天下來有明暗差異,由晨間溫暖的微光,到中午時分的高亮度,黃昏時又轉弱為昏黃紅潤的夕陽光。
作為照明,OLED屬於超低色溫、超高演色性的一種光源。儘管大家瞭解它的優點,但是要應用在商業市場中,得有強大的利基點來撐腰。
周卓煇分析指出,OLED成為主流照明商品前所遭遇的困難有二。首先是產品壽命,最初的OLED可能使用一次、一個瞬間即燒毀,幸好仰賴多年來許多優秀研發人員的投入,技術上的瓶頸一再突破,使OLED的使用時間慢慢拉長,從幾分鐘到一小時、再到一百小時、一千個小時,好消息是,截至2012年底為止,OLED發光設備的使用時數已可達到五萬個小時。
第二是成本。OLED產製的照明產品,在材料與製作上的成本遠比其他種類的照明設備高得多,在各類主流照明商品發展成熟、大量生產、價格低廉的競爭下,OLED照明實在沒有出頭的機會。
為此,周卓煇花了兩三年的時間,一直想為OLED找出「殺手級應用」,來彌補它成本偏高的弱勢。究竟何種應用才能證明它的價值,讓企業能夠量產、讓消費者有意願購買?
找了很久,答案原來是「健康」。
實驗證明,類燭光對人體最友善
講到防癌,應該大家都很有興趣。
癌症的發生原因百百種,而其中一個重要原因,就是人們在入夜後仍長時間使用不當的照明,干擾了褪黑激素的分泌,使得褪黑激素分泌量降低至原有的20%或以下!少了褪黑激素的幫忙,人體就無法有效率地修復細胞、強化免疫力,長期下來就讓癌細胞有機可乘。
不當的照明光源中影響最大的就是日光燈與高色溫的LED燈,經實驗顯示,入夜後只要經高色溫LED燈照射達13分鐘,人體內的褪黑激素分泌立刻減少50%,照射日光燈達15分鐘亦有同樣效果。
傳統電燈泡是相對溫和的光源,實驗顯示,電燈泡的光照射人體累計39分鐘時,體內的褪黑激素才會減半。而身為羅曼蒂克代言人的蠟燭,則較上述光源都更加安全,使用需達66分鐘,人體的褪黑激素分泌才會減半。
圖1: 2008年日本<神經科學快訊>發表的實驗報告:測量不同色溫光線在照射人體1.5小時後褪黑激素減低的百分比,以冷白螢光的降低80%影響最大(圖片來源:T. Kozaki at al, Neuroscience Letters, 439:256-9, 2008)
重點來了,褪黑激素的測量結果正說明了,夜晚應避免使用高色溫、尤其是藍光比例較高的光源如日光燈、LED燈,如果能採用與蠟燭光類似的低色溫產品,就能確保褪黑激素保有80%以上的分泌量。
高色溫的燈並非不好,只是這兩者僅適合白天使用,例如辦公室或是公共場所等,入夜後,尤其是晚上九點過後,就應該避免再使用這類照明,讓體內的褪黑激素保持正常分泌,降低罹病的風險。
大力主張夜間照明重要性
2012年底,周卓煇投稿美國《Advanced Functional Materials》期刊,以一篇名為Candle Light-Style Organic Light-Emitting Diodes的文章在耶誕夜前夕刊登出來,他提出的「類燭光」概念得到該編輯團隊的高度關注,並以最快速度將這篇文章發表出來。
「你想想,歐美國家的人民在自己家裡,照明有使用日光燈嗎?」周教授問道。
周教授說,他知道台灣的民眾習慣使用日光燈,因為又便宜又亮,絕大多數的家庭都以日光燈為主。所以有好幾年,只要有機會他就分享、作介紹,有研討會就去參加、有媒體訪問更是多多益善。國內已有幾家新聞台、報紙都介紹過這個觀念,但是這還不夠,還是有太多消費者不知道夜間照明對身體健康的重大影響力。
「就像兩百年前的英國,那時沒有人喜歡吃雜糧麵包,因為口感不好,階級高的人們都喜愛吃白麵包,認為雜糧麵包是下等人在吃的。可是經過了一百年,人們用這麼長的時間才證實,原來,雜糧麵包、黑麥麵包才是對人體健康有益的。」
照明也是啊,日光燈的普及也不過是這幾十年之間的事,更早以前大家都還用著電火球(電燈泡)呢,而現在罹癌率這麼高,就像是重演當年為了口感只吃白麵包犧牲健康的故事,這一回不知道又要花費幾十年的時間,人們才能明白照明之於健康之間的關係,選擇真正對人體友善的光源。
周卓煇大力主張,夜間照明應該採用低色溫光源,比如以OLED原理產製的類燭光照明設備,透過選擇染色料,避免採用對人體影響最大的藍光,也減少紅光的比例,讓燈具更加節能。
圖一 : sorce: T.Kozaki at al, Neuroscience Letters) |
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結論
只要是以發光為原理的商品,都有機會將OLED結合進來。常見的比較與探討重點包括:解析度、眼睛觀賞的舒適度、成本與售價,還有因應趨勢愈發熱門的可撓式商品等等。
若回歸到光源的討論,OLED的低色溫與超高演色性會是夜間照明的好選擇!
要亮,OLED可做到蠟燭亮度的300 - 600倍,效果如同日光燈;要柔和,它是「面」光源,光線柔和勻稱;要避免光源對褪黑激素的干擾,它也能藉由選擇染色料將藍光濾除;要節能,它能省略紅光,因為紅光既耗電、肉眼也看不見。
家裡的電腦螢幕也應該選用OLED的,因為晚上在家使用電腦的機會較多。智慧型手機的使用頻率高、夜晚時段滑手機、上社群更需要OLED加持,若手機大廠把OLED轉化成貼心的特色,為使用者的健康把關,相信會是一大賣點。
而居家照明設備更是如此,家中裝置OLED燈具,讓全家人夜裡開燈也不擔心因為不當光源照射而使褪黑激素驟降,越夜越精彩的生活型態更多一層保障。