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多模式薄膜沉積製程設備模組技術於OLED照明之應用

刊登日期：2019/06/01

摘要：可撓性OLED元件最關鍵的製程技術在於具低水氣穿透率(WVTR)之封裝薄膜，工研院機械所已獲得「多模式薄膜沉積設備以及薄膜沉積方法」之專利，在單一腔體內以原子層沉積技術與電漿輔助化學沉積技術製作高阻水氣薄膜，其薄膜特性達到OLED封裝高阻水氣之嚴苛要求( WVTR 小於 5 x 10-6 g/m2 /day)，此專利技術可應用在現今先進之OLED顯示與照明產業的薄膜封裝，大幅降低封裝成本與提高元件壽命及品質。
Abstract：The key process technology of flexible OLED device production is the layer encapsulation with low water vapor transmission rate (WVTR). The patent entitled “multi-mode thin film deposition apparatus and method of depositing a thin film” was proposed by MMSL / ITRI. The barrier films with high water vapor resistance were fabricated by atomic layer deposition and plasma-assisted chemical deposition processes in the same chamber. The WVTR value of the barrier films is less than 5 x 10-6 g/m2 /day which meets the requirement of OLED encapsulation. This patented technology can be applied to thin film encapsulation for OLED display and lighting industry.

關鍵詞：有機發光二極體、薄膜封裝、原子層沉積
Keywords：Organic light-emitting diode (OLED), Thin film encapsulation, Atomic layer deposition (ALD)

前言
全球智慧型手機領導廠商Apple在2017年將OLED面板導入智慧型手機的應用，使得OLED材料、製程及設備等相關產業加速發展，同時也加速了OLED照明的發展。以目前應用於實際量產OLED商品的封裝製程而言，仍是以玻璃或金屬封蓋貼附強力吸水劑後，透過低透濕性UV樹脂再和OLED元件基板做緊密的貼合，以達到減緩水氣侵入的效果，不過其封裝的效果仍然有限。因為當吸濕劑達到飽和時，OLED元件的封裝膠材就會開始穿透遭受水氣與氧氣之傷害，造成暗點(Dark Spots)的發生，進而造成光強度的衰減，最後整個OLED元件的損壞。未來行動顯示裝置將會越來越多元化，可攜式電子產品的普及與物聯網趨勢，使薄型與撓性的電子元件需求日益增大，撓性情境顯示與照明需求的提升，對廠商如何量產新型OLED撓性面板與確保產品壽命及品質是封裝技術之一大挑戰。
本文將針對國際OLED照明的市場現況、封裝設備發展等做一簡單的說明，另外介紹近年來工研院機械所成功開發創新多模式薄膜沉積製程的設備技術，此技術解決高緻密原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)鍍膜封裝產速慢與電漿輔助化學氣相沉積(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)電漿轟擊及薄膜緻密度低的問題；在同一腔體內以高緻密ALD鍍膜，達具高阻水、阻氧及防止電漿轟擊等功能，再以PECVD高鍍率鍍膜，達具高封裝產速及元件抗刮保護層的鍍膜。
OLED及封裝市場概況
由顯示市場情報分析機構DSSC發表的OLED銷售和生產報告，OLED的全球銷售金額在2017年可達到243億美金，這大幅之增長主要歸功於包括iPhone在內的可撓式OLED面板訂單，從2016年到2022年每年預計將以32%的年增長率成長，到2022年銷售額將達到795億美金之譜如圖1所示，這其中仍將以智慧型手機為主要產品，但OLED電視會是另一項快速成長的市場[1]。

圖1 顯示市場情報分析機構DSSC針對OLED銷售成長預測[1]

根據UBI Research預測OLED照明產值在2020年將超過16億美金[2]，而 OLED車用面板部分，考慮成本以及行銷特色將從旗艦車款開始採用，如在儀表板及中控台顯示器等部份，OLED車用面板市占率預估將由2019年的1%大幅提升至2022年之20% ，如圖2(a)所示 [3]。圖2(b)為BMW在限量車款M4 GTS上搭載OLED車尾的照明燈 [4]，其OLED燈片製造商就是照明大廠OSRAM，每片OLED燈片因應設計的需求，分割成兩塊獨立的發光區，每具車燈會包含15片OLED紅色的燈片，亮度為1200 cd/m2 [5,6]。