背景

隨著科技的進步，人們對於接收外界資訊的顯示面板也越來越依賴，

而對於顯示面板的要求也越來越高。除了要便於攜帶外，還要顧及美觀好 看，而且最重要的是要好用又便宜。所以未來顯示面板將會朝向輕薄、便 宜、小巧、彩色、省電、美觀、多元化的趨勢發展。而以有機電激發光原 理所製作出來的顯示器(OLED)相較於發展已經一段時間的薄膜電晶體液 晶顯示器(TFT-LCD)，具有成本低、較輕薄、廣視角、製程較為簡單等長 處，所以有成為這一世紀主流顯示器的潛力。

但是最初的有機電激發光元件如同薄膜電晶體液晶顯示器，是以玻璃 當做基板，會有易於破碎、重量重及價格不易降低等問題，而且最重要的 是沒有辦法彎曲或撓曲，降低了顯示面板的方便及多樣性，所以必須改用 其他比較具有撓曲性的基板來製作有機電激發光元件。在西元1992 年時，

G. Gustafsson等人首次發表利用poly(ethylene terephthalate)(簡稱PET)當做 可撓曲式的基板，再搭配可導電高分子，製作出第一個以高分子為主體的 可撓曲式有機電激發光元件¹，此元件的量子效率約 1%。之後在西元 1997 年時，G. Gu 等人則將小分子材料應用在元件中，取代原本高分子所扮演 的角色，成功地製作出可撓曲式的小分子有機電激發光元件²。自此以後，

製造出一個可以撓曲的顯示器不再是一個遙遠的夢想。

2001 年 4 月大日本印刷株式会社發表 FOLED 的製程，是利用墨水印 刷技術將高分子發光材料塗佈於可撓曲式基板上，與真空蒸鍍技術的不同 處是它不必在真空的環境下製作，如此可以降低成本，並且可以應用於大 尺寸面版的製作。

圖 1為其紅、綠、藍元件樣品（厚度：0.25 mm；基板大小：150 mm × 150 mm；顯示面積：110 mm × 90 mm）。

資料來源: 大日本株式會社

圖 1 大日本印刷株式會社的可撓曲式紅、綠、藍元件樣品

SID 2002 會議中，DuPont Display 展示了塑膠基板的被動式 OLED 元 件。在 SID2003，UDC 展示了單色可播放動畫的面板，Pioneer 則展示 3 吋全彩可撓曲式面板。

Pioneer 3” Full-Color FOLED UDC flexible OLED

資料來源: UDC、Pioneer

圖 2 可撓曲式有機電激發光顯示器的原型展示

UDC及Vitex及PARC在 2004 年西雅圖所舉行的SID會議中，展示了以 金屬基板加薄膜封裝的可撓曲式面板，如圖 3所示。在IDW 2004，NHK 發表了以PES為基板的 3.6 吋全彩可撓曲式顯示器(如下圖 4)，利用白光加 濾光片的方式逹到全彩的目的。韓國工研院的C. S. Hwang等人發表了在以 Al/Cr為陽極的上發光可撓曲式元件。日本工藝大學的T. Uchida等人以IZO 當做透明電極，製作透明可撓曲式元件(如下圖 5)。不過並沒有關於這些 元件操作壽命的數據。

圖 3 UDC, Vitex System 及 PARC 在 2004 SID 會議所展示的可撓曲式面板

HK 資料來源: IDW 2004 N

圖 4 NHK 的 3.6 吋全彩可撓曲式顯示器

資料來源: 日本東京工藝

圖 5 東京工藝大學的透明可撓曲式元件(a)元件未通電，(b)及(c)元件通電

B

通

其他如I M所鼔吹的未來「可穿式電腦」( wearable computer )，Olympus 鼓吹的「可穿式電視」( wearable TV monitor )－”Eye-Trek”及日本Sharp公 司開發中的” TV Wallpaper”－可以將臥房的天花板變成一個大的電視螢 幕，營造不同的情境，也可以將每天的新聞透過網路連線的方式，傳送到 螢幕上，或是播放梵谷的畫。Pioneer展示的可穿式FOLED 顯示器(如下圖 6)，可以讓人將顯示面板”穿”著走，隨時隨地可以接受新的資訊，或是當 做手機使用。

資料來源: 日本 Pioneer

圖 6 日本 Pioneer 的可穿式可撓曲式有機電激發光顯示器

從2003 年開始，越來越多的研究人員投入可撓曲式有機電激發光顯示 技術的研究，也開始有一些可撓曲式顯示面板的原型被製作出來。UDC 在 2004 年與 L-3 通訊顯示系統合作，替美國國防部發展尖端全彩主動式可撓 曲式顯示面板，研發可提供高資訊量的顯示面板。未來打算運用此技術到 車輛外表，駕駛可以輕易地改變車子的顏色，逹到軍事上的迷彩掩護效果。

由此可知可撓曲式顯示技術的重要性。除了可以創造更舒適的生活環境，

對於國防也有一定的助益。

在SID 2005，南韓的J. H. Cheon等人在不鏽鋼基板上製作 4.1 英吋上發 光AMOLED顯示器³。金屬板上p- 道TFTs的場效移動率 75.1 cm²/Vs，臨 界電壓是-3.9V，次臨界擺幅是 0.9V/dec。此可撓曲AMOLED解析度為 65

ppi，亮度 100 cd/m²。英國杜邦帝人薄膜公司的W. A. MacDonald等人在SID 2005 發表可撓曲電子用聚酯薄膜Teonex ®Q65 (polyethylene naphthalate (PEN))的最新發展⁴。下圖 7是此薄膜與PET的物理特性比較。W. A.

MacDonald 在Teonex ®Q65 上製作多層結構，分析機械行為及環境條件對 其影響。而這些研究可以幫助了解何種基板可運用在可撓曲電子上，之後 在SID 2008 又有進一步的相關研究⁵。其他類似的文獻，由K. Hashimoto等 人發表在IMID 05’會議中⁶。

0 資料來源: W. A. MacDonald, et. al., SID’05, 514 (2 05)

圖 7 Teonex® Q65與熱穩定的PET基板特性比較圖

大日本印刷的H. Nakajima等人成功使用凹版印刷的方式來製作可撓 曲OLED⁷。在元件的發光層中使用凹版印刷法，藉由極佳化發光材料墨水 的參數，可以得到80 nm厚的發光層，發光性質也很均勻。跟使用旋轉塗 佈的元件比較，發光特性接近。然則在實際的使用上，H. Nakajima等人並 不能保證發光區堿厚度的一致性。下

圖 8是凹版印刷概念圖。製作成如下圖 9的元件，其元件壽命在 100 cd/m² 發光亮度下，大於1000 個小時。

圖 8 凹版印刷概念圖

資料來源: H. Nakajima, et. al., SID’05, 1196 (2005)

資料來源: H. Nakajima, et. al., SID’05, 1196 (2005)

圖 9 可撓曲 OLED 面板

凹版印刷方式製作的面板可以量產，雖然壽命及效率不如電視及電腦 監視器，但可應用在POPs或海報上。如圖 10，將會是印刷材料的選項之 一。

(b)

(a)

圖 10 可撓曲 OLED 的應用 (a)電子 POP (b)車廂廣告

2005年IDMC會議，台灣成功大學的C. Y. Cheng等人使用壓印平版印刷 方式(imprint lithography)圖型化塑膠基板⁸。詳細過程如下圖，在ITO/PET基 板上先塗佈PMMA，再用Si模型做出浮雕，接著依序使用O2電漿、草酸溶 液、O2電漿蝕刻。蝕刻後的ITO/PET基板製作可撓曲OLED元件，其驅動電 壓為4.8V、最大發光效率為4.7 cd/A、最大功率2.8 lm/W、最大亮度30,000 cd/m²。

資料來源: C. Y. Cheng, et. al., IDMC’05, 778 (2005) 資料來源: H. Nakajima, et. al., SID’05, 1196 (2005)

在IDMC 2005，台灣虎尾科技大學的M. Y. Lin等人，在藍光主發光體 ADS082 中摻雜紅色DCJT得到發白光的可撓曲OLED元件⁹。藉著調整摻雜 位置，在距離NPB/ADS082 介面 15 nm的區域中，可以得到光子的有效擴 散區。進一步加入綠光C6 材料到藍光發光層中可得到白光CIE (0.34, 0.34)。在 50 mA下，最大亮度 2000 cd/m²，發光效率＞6 cd/A。

在IMID 2005，美國柯達及普林斯頓大學的Y. Hong等人使用不鏽鋼金屬 基板製作堅固、低成本、可撓曲主動式OLED¹⁰。文獻中探討了非電子級金 屬基板的幾項主要的問題，並且專注在表面平整度及電容。作者提出表面 平整度至少要從 peak-to-peak < 0.2 μm開始，加上單一的鍍膜過程，是比較 好的選擇。根據分析，要適合32” OLED HD TV的運用，保護/平滑層的電 容至少要小於 2 nF/cm²。

在IMID 2005，韓國工研院的S. M. Chung等人在PES基板上製作上發光 OLED元件，以Al及Cr多層當做陽極¹¹。在上發光OLED中，要獲得高效率 的元件，陽極的選擇是非常的重要，必須有良好的反射率及低的洞子注入 能障。文獻中的上發光元件結構如下: Cr(20 nm)/Al(100 nm)/Cr(20

nm)/NPB(60 nm)/Alq3(60 nm)/LiF(1 nm)/Al(2nm)/Ag(20 nm)/NPB(200 nm)，

其中NPB當做保護層。此可撓曲上發光元件跟製作在Si基板的元件比較，外 部量子效率較差，作者宣稱不會相差太多。韓國的C. J. Lee等人，在紙基板 上製作上發光元件¹²，作者在紙基板上先塗佈5μm厚的parylene用來抵擋水 及當做表面平滑層，接著用Ni當做陽極，依序蒸鍍15 nm的 2TNATA (4,4‘,4“-tris[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-triphenylamine)，50 nm的α-NPD (4,4’[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)，35 nm的Alq₃摻雜1% C6 (3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)-2H-1-benzopyran-2-one)及10 nm BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphynyl-1,10-phenanthroline)，LiF/Al當做陰極。元件電性 在10 V下，亮度109 cd/m²，效率2.3 cd/A。元件效率並不是很好，但是紙元 件或許可以成為下一代的顯示器。

在IDW 2005，日本的K. Yase等人將OLED製作在直徑50~300 μm的玻璃 纖維上¹³，此大小與平板顯示器的像素尺寸相符。實驗結果雖然不好，蒸鍍 在玻璃纖維上的有機物質，圴勻性不佳，但是所使用的基板是一種新的想 法，纖維的圓形剖面作用如同透鏡，可以加強原本平的基板所發的光到兩

倍。在SID 2006，K. Yase等人也有發表後續的相關研究¹⁴。日本NHK的M.

Suzuki.等人使用噴墨列印的方式製作可撓曲OLED顯示器¹⁵，噴墨溶液使用 高效率的磷光材料，ITO陽極及polyimide溝槽用轉移的方法製作，PEDT/PSS 當做發光層。在極佳化溶劑、主體高分子的分子量、OLED材料在溶劑中的 濃度後，可以製作出噴墨列印用的RGB磷光墨水。作者使用轉移的方式，

可以在塑膠基板上製作出精確的ITO線及polyimide溝槽結構，最終做出的可 撓曲顯示器可以顯示影像，但是發光層的表面不夠平整，必須改善以使每 個像素可以獲得較大的發光區域。

韓國D. U. Jin等人在 2006 年發表世界上第一個在不鏽鋼基板上的可撓 曲全彩5.6 吋主動式上發光OLED，使用低溫多晶矽TFT驅動OLED，並且 使用低價位的平滑層技術取代昂貴的化學機械平滑方法¹⁶。UDC、Vitex Systems與L3 Communications等公司合作在可撓曲不鏽鋼基板上開發出世 界上最高解析度的全彩上發光主動式OLED¹⁷，使用多層薄膜封裝元件，解 析度為100 dpi 。QVGA畫質。

台大吳忠幟等人在 2007 年提出結合OLED與太陽能電池的高對比顯示 元件(如圖 12)，元件周圍光反射比低到只有 1.4%，比使用偏光板的結果更 好，且不會影響電致發光效率。光子入射能或OLED無法放光的部份能量 可被回收轉換成電力，此項技術可以運用在需要高對比及高電力使用效能 的可攜式電子設備上¹⁸。

資料來源: SID’07 Digest

圖 12 高對比 OLED 結合太陽能電池元件

國S. Y. Le等人在 2008 年發表了一款可以聽的顯示器²²。使用 達到最大生產量的機會。瑞士T. A. Beierlein等人在 2008 年發表調整OLED 溶液製程相關研究，不過他們是運用旋轉塗佈方式製作，並沒有真正運用

國S. Y. Le等人在 2008 年發表了一款可以聽的顯示器²²。使用 達到最大生產量的機會。瑞士T. A. Beierlein等人在 2008 年發表調整OLED 溶液製程相關研究，不過他們是運用旋轉塗佈方式製作，並沒有真正運用