撓性OLED製作技術

摘要：耗電性、可撓性，且可隨設計需求而調整的演色性與色溫等特性，預估2020年可達30億美元之產值。目前在撓性OLED元件製程上，最關鍵之製程技術在於具低水氣穿透率（WVTR）之封裝奈米薄膜製程上，工研院機械所提出創新概念之原子層沉積技術可應用於高阻水氣之奈米級封裝薄膜，其水氣穿透率為1.37×10^-6 g/ m²day。可撓性OLED照明元件之功率效率達32 lm/W，基板撓曲曲率半徑可達2 cm，撓曲次數可達1000次以上。

Abstract: OLED lighting device is a plane-type light source. Its characteristics include low power consumption, flexible and can be adjusted depending on design requirements such as color rendering index and color temperature. The global market size for OLED lighting in 2020 is estimated to be about 3 billion us dollars. Nowadays, the key process technology of flexible OLED device production is encapsulation layer deposition with low water vapor transmission rate (WVTR). The innovative concept of equipment using atomic layer deposition system for applications in the field of nano-thin-film encapsulation deposition has been proposed by MSL/ITRI. The achieved WVTR value of nano-thin-film encapsulation deposited by atomic layer deposition (ALD) system is 1.37×10^-6 g/m²day。The flexible OLED lighting device has shown the best power efficiency of 32 lm/W and flexible endurance of 1000 times bending tests 2-cm curvature radius.

關鍵詞：有機發光二極體、撓性元件、原子層沉積系統

Keywords：OLED, Flexible Device, ALD System

前言
由於OLED具有低成本、結構簡單、無視角限制及低耗電量等優點，因而近年來被廣泛的研究，更被譽為下一世代的照明與顯示器主流，其中OLED照明全球市場規模於2020年預計將成長至30億美元，而軟性OLED照明預計將於2015年開始有銷售逐年增加，估計2020年佔整體OLED照明規模的30%左右[1]。然而，OLED元件中的有機材料、金屬電極等對於水氧極其敏感，元件之生命期過短是目前最主要需要突破的問題之ㄧ。為了能有效遏止有機電致發光元件衰退，已經有多項研究積極進行，其中的一項就是於元件整體上沉積一層具高抗水、氧氣滲透的薄膜以阻隔其對元件的損害。

本文將針對國際上軟性OLED照明的進展作一簡單說明，另外文中以撓性OLED元件為載具，將工研院機械所近年來研究發展撓性光電元件薄膜封裝技術與製程作一成果呈現：撓性OLED薄膜封裝需同時具備撓曲特性與良好阻水阻氣能力，其薄膜封裝阻水率WVTR在撓曲半徑小於10 cm及1000次的撓曲次數測試條件下，仍可達 5×10-6 g/m2day以下。工研院機械所開發的薄膜封裝製程創新點在於阻障膜厚度只需100 nm以下即可具有光電元件所需之高阻絕水氣特性，突破業界目前使用的厚度遠大於100 nm （約數μm至數十μm）之複合有機無機多層結構（organic/ inorganic hybrid），使用單層/多層氧化物兩種阻障膜結構，可提升其可靠度、耐久度並可大幅降低製程成本。

國際上軟性OLED照明的進展
撓性OLED的研究已超過20多年，但早期因OLED元件特性不佳（如亮度太暗）的情況下，所以以應用於撓性顯示器方面為主，直到2008年美國GE公司團隊發表令人印象深刻的撓性OLED聖誕樹（如圖1所示） [2]，才使得撓性OLED照明再度受到各國研究機構與公司重視而努力研究發展。