｜可撓式OLED水溶液製程及轉貼技術

摘要：溶液式有機小分子白色發光層是利用小分子主發光體CBP摻雜磷光客發光體，藍光為FIrpic、綠光為Ir（ppy3）、紅光為Ir（piq2）並溶解於甲苯有機溶劑中，製作一系列具單一發光層三波段之白光有機電致發光元件。

轉貼技術先將PEDOT:PSS作為電洞注入層，發光層則使用具有雙極性特性及能量轉移效率較高的主體材料26DCzPPY，並摻雜藍色和紅色磷光材料FIrpic、Hex-Ir（phq）3，以溶液製程方式進行旋塗成膜。接著準備另一轉貼基板PDMS，使溶解後之TPBi溶液旋塗於PDMS轉貼基板上，再以加壓加熱轉貼方式將TPBi有機薄膜轉印於發光層上方，而轉印製程之溫度控制，是一重要關鍵。

可撓式OLED之封裝乃利用原子層沉積ALD膜於PET基板及一般商用PET塑膠無ALD膜（polyethylene terephthalate）相互比較，先將兩種塑膠蓋板以MOCON量測其水氣摻透率，PET/ALD水氣摻透率為0.25 g/m2/day，而一般商用PET膜約為3.6 g/m2/day，實驗發現以PET/ALD膜對可撓式OLED進行封裝，比一般商用塑膠膜封裝，可撓式OLED之壽命可以提升6倍。

Abstract: The solution-type small molecule white organic light-emitting (OLED) was fabricated with host emitting layer of CBP and phosphorescent emitting dopants, such as blue FIrpic, green Ir(ppy₃), red Ir(piq₂). All of the emitting materials were first dissolved in toluene solvent to produce organic solutions which were employed to fabricate single emitting layer OLED with three-band (RGB) white color.

The stamping technique initially uses PEDOT:PSS as a hole injection layer. The host emitting layer, 26DCzPPY, has bipolar characteristics and high energy transfer efficiency. In addition, blue and red phosphorescent dopant, FIrpic, Hex-Ir(phq)₃ ,were doped in the host emitting layer. The spin-coating process was employed to deposit the emitting layer. Then another temporary transfer substrate, PDMS, was prepared. TPBi pre-dissolved in solvent was spin-coated onto the PDMS, and then pressurized and heated to stamp the TPBi thin film on top of the emitting layer. The heating temperature in the imprinting process plays an important role.

In the flexible OLED package, commercial polyethylene terephthalate (PET) bare plastic films and atomic layer deposition (ALD) coated PET films (PET/ALD) were used for comparison. Firstly, the water vapor permeability rates (WVPR) of two kinds of encapsulations were measured with a MOCON equipment. The WVPR of PET/ITO is 0.25 g/m²/day, and the commercial bare PET film is about 3.6 g/m²/day. Finally, the lifetime of the stable high brightness OLED packaged with PET/ALD encapsulation increases six-fold than that with bare commercial PET film.

關鍵詞：轉貼技術、溶液製程、可撓式有機發光二極體

Keywords：Stamping technique, Solution process, Flexible OLED

前言
至今OLED多使用以真空為主軸的小分子材料，已達到實用化階段的顯示器面板，也多以真空蒸鍍的方式進行製造。一般小分子OLED的製造方法是利用單一蒸鍍源的真空蒸鍍有機材料及陰極，但大面積（≥ 1 m ×1 m）蒸鍍時，速率、均勻性及材料使用率均會是問題，設備廠商提出改善的方法有線蒸鍍源、面蒸鍍源及熱牆蒸鍍源等[1]，另外在於顯示器用途的真空製程，必須利用RGB Mask來產生微細Patterning，該法有其使用上的極限，儘管SMOLED具有高效率、材料合成容易、純化容易等優點，但材料使用率低且需要昂貴的蒸鍍設備，因此在低成本、大面積化的應用上，無法採液態製程的缺點成為SMOLED的致命傷[2]。近年來，許多研究嘗試將原有蒸鍍材料進行改質，便於以液態製程製作元件，作為次世代技術，有廠商著手進行塗佈、印刷製程的製造評估。蒸鍍製程基本上為乾式製程（dry process），多使用分子量1,000以下的低分子，不過若使用濕式製程（wet process），所使用為可溶化材料，材料型態就可從低分子廣泛擴及至高分子，因此，開發可溶解型小分子，使其可以液態製程（如旋轉塗佈（spin-coating）、狹縫塗佈（slot-coating）、噴霧塗佈（spray-coating）、刮刀塗佈（blade-coating）、噴墨印刷（ink-jet printing）、凹版印刷（gravure printing）等）製作元件，成為近年來重要的研究課題。小分子溶液製程方式目前結構的發展，大致上都是以單層結構為主，主要的原因還是在於材料多半是溶解性極高的，所以在製作多層式元件的製程上有嚴重互溶的問題，以致造成元件製作上的困難與不穩定因素。但在小分子多層結構元件上已證實多層結構可大幅提昇元件效益，故關於多層小分子發光元件的發展已是勢在必行的。此研究將利用轉印方式製作有機發光二極體，將可避免有機層與有機層之間造成的互溶情形，而轉印製程上溫度控制，則是一大重要關鍵，須考慮到有機薄膜的玻璃轉移溫度（glass transition temperature, Tg），避免有機薄膜由非晶性薄膜再結晶形成結晶性薄膜，而結晶可被視為一種雜質，將會導致激子淬熄（excitons quench），另一方面須考慮到薄膜與薄膜之間接觸（contact）特性，溫度太低則造成接觸特性差，溫度太高則會造成薄膜結晶化，因此必須調整一最佳化參數，達成轉印技術於元件之上。