高光萃取OLED基板技術與製程技術

摘要：OLED照明相對於LED 照明來說，其更柔和，演色性高，色溫可調與面型光源，而且具備可撓化和透明化，因此OLED照明將以其特有的特性，逐漸取代部分的LED照明市場。但是目前OLED的出光效率太低，大約僅有20 %左右，其它的光皆因為包括基板模態（substrate mode）、波導模態（waveguide mode）和表面電漿模態（surface plasmon mode）的損失而被侷限在元件當中。在本文中將介紹數個改善出光效率的方法和技術發展趨勢，並建議可運用的設備技術。

Abstract: OLED lighting, compared with the LED lighting, is more comfortable, with high color rendering index, adjustable color temperature and a panel light source. It can be flexible and transparent, which are the unique characteristics of OLED lighting, Therefore, it gradually replace part of the LED lighting market segments. However, the OLED light extraction efficiency is currently too low. It is due to the various loss modes, including substrate, waveguide and surface plasmon, which trap the light within the device. In this article, some improvement methods, technology trend and available manufacture equipments will be introduced.

關鍵詞：有機發光二極體、微奈米圖案化、內部取光層、狹縫塗佈

Keywords：OLED, Micro/Nano Patterning, Internal Extraction Layer, Slot Die Coating

前言
OLED照明相對於LED照明來說，其更柔和，演色性高，色溫可調與面光源且具備可撓化和透明化，因此OLED照明將以其特有的特性，逐漸取代部分的LED照明市場。依據市調機構IDTechDx [1]在2013年的報告中指出OLED將會從2015之15 million產值開始進入出發期，隨著市場的需求擴大預估在2023年將達到1300 million美元市場規模，且將佔全部照明市場的28 %，在2030年將與LED照明同等值或超越。OLED照明初期將以較高階的應用如購物中心、藝術中心和醫院等等，作為初期的成長驅動力，中期則拓展至一般的室內照明，最後則到逐步擴展至辦公室、工業應用和室外照明。

雖然OLED的市場成長可期且人們對於此光源的仍有期待，但是OLED的主要缺點仍就是成本太高，根據拓墣產研的報告[2]指出，以OLED來說，每一塊台幣只能買到0.036流明（lm）的OLED照明，但是相同的價格卻可以買到2.1流明（lm）的LED照明，兩者相距甚大。此外目前OLED的出光效率太低，也是其中一個主要的原因之一。OLED目前的出光效率大約僅有20%左右，其它的光皆因為包括基板模態（substrate mode）、波導模態（waveguide mode）和表面電漿模態（surface plasmon mode）的損失而被侷限在元件當中。一般傳統OLED結構中常見的光耦合損耗現象如圖2所示，有下列幾種情況︰

1. Surface plasmon polaritons （SPPs）︰陰極金屬與有機層中具有約36%的光耦合損耗，而這些損耗包含散射及非輻射放射。
2. Waveguide mode︰因陽極銦錫氧化物（ITO, n=1.8~2.0）與有機層（n=1.6~1.8）之間受到布拉格散射的影響，具有約20%的光耦合損耗。
3. Substrate mode︰玻璃基板與出光面空氣的全反射耦合損耗，其光耦合損耗約22%。
4. Electrode absorption︰鋁陰極自身的光吸收損耗約4%。