OLED光源在顯示器產業的研發經驗和製造設備帶動下，發展快速。據報導，目前汽車照明是OLED光源最具前途和最成熟的應用市場。此外，OLED技術還必須結合多個利基市場，包括醫療和嵌入式裝置，以實現經濟規模和降低成本。
本文將從以下大綱，介紹OLED光源應用於生醫元件、感測器之研究進展。
‧前言
‧OLED光源於生醫器材之應用
‧OLED光源於感測器之應用
1. 柔性OLED血氧偵測
2. 其他感測器
(1) 壓力感測器
(2) 振動感測器
‧未來展望
【內文精選】
前言
OLED已廣泛用於顯示器產品，並積極進軍其他市場。在照明應用上，包括Philips/OLEDWorks、OSRAM、LG、Konica Minolta等幾家公司已經提供OLED照明面板。據英國Intertek驗證機構研究指出，OLED照明相較於LED，更符合現代人對於保護眼睛健康之安全、舒適這兩項指標，光照清柔、不眩光、沒有光污染、無藍光及UV輻射等危害，也取得藍光危害風險等級RG0（無危害）的安全認證（圖一），被認為是更優質的光源。
OLED光源具有與LED區隔並提供新價值的潛力。近年來，也結合一些不同領域的應用，本文將針對其中的「生醫器材(Biomedical Equipments)」與「感測器(Sensors)」兩個領域進行探討。
OLED光源於生醫器材之應用
早在2000年，美國國家航空暨太空總署(NASA)便發現，用LED光源對太空人的肌肉與骨骼進行適度照射能加快傷口癒合。經更深入的研究發現，不同波長的光可不同程度地啟發細胞活性、加快新陳代謝。特定波長的紅光能量可轉化為細胞能，與人體組織腺體吸收譜產生共振，加快酶促反應(Enzymatic Reaction)（由一類被稱為酶的特殊蛋白質所催化的化學反應），促進細胞新陳代謝、啟動皮膚活性（皮內除皺潤膚）、加快血液循環，又可提高機體免疫力。
光生物調節技術(Photobiomodulation; PBM)是一種光療法，用來改善組織修復、減少疼痛和炎症。一直以來，PBM光療法都被認為是一種安全、無創傷的組織再生方法。但是，傳統的PBM光療設備使用的是比較尖銳的光源，比如IPL、雷射器這些光源，因靈活性差、重量大、光照不均勻等，會影響PBM光療效果（表二）。
表二、OLED光源和雷射、強脈衝光用於光療之比較
為克服傳統PBM光療設備缺點，韓國研究小組使用最新的OLED技術來滿足需求。2017年韓國科學技術院(KIST)宣布設立以OLED光治療為主題的研發中心，初期先以皮膚傷口治療及睡眠品質改善為課題，之後再推廣至各種以穿戴式為基礎的OLED光療(OLED Phototherapy)應用。同年於學術期刊《先進材料技術》上發表一篇學術研究，由韓國科學技術院和首爾國立大學Bundang醫院研究團隊，開發出一種可依附於皮膚上的OLED貼片，幫助受損皮膚區域進行傷口癒合，如圖四(a)所示。該貼片只有手掌大小，重量僅0.82 g，厚676 μm，運行壽命超過300小時，彎曲可達20 mm半徑，使用中的溫度始終保持在攝氏40度以下，避免燒傷的風險。輕薄可撓的OLED面型光源，能很好地解決重量、靈活性方面的問題。
OLED光源於感測器之應用
在微型的一次性培養容器和生物反應器中監測和評估細胞培養物，是該技術的一個有趣應用例。一次性生物反應器通常僅提供非常小的安裝空間和可連接測量系統的有限端點；將來，感測器會在多參數測量上進一步發展。在製藥領域泡罩包裝的填充過程，監測液體以及用於氧敏感藥物的質量控制也是可預期的應用。此研究成果於德國紐倫堡嵌入式電子與工業電腦應用展(Embedded World 2019)展出第一個原型產品。
1. 柔性OLED血氧偵測
現有的指尖型血氧計用紅光和近紅外光LED照射穿透皮膚，然後檢測另一側出光。鮮紅富含氧氣的血液會吸收較多的紅外線，缺氧的血液則因吸收更多紅光而較暗。藉由觀察透射光的比率，感測器可以確定血液中的氧氣量。這些血氧計僅適用於部分身體部位，如指尖或耳垂，並且只能測量身體某一點的血氧水平。2014年，加州柏克萊大學電氣工程和計算機科學研究團隊，發表由全有機材料製作光電感測器應用於血氧偵測（圖十）。
圖十、全有機光電感測器脈衝血氧儀
為解決既有的血氧計缺點，加州大學柏克萊分校的研究人員Ana Claudia Arias與劍橋顯示技術公司合作，決定採用反射光而非透射光的方式測定血氧。其2018年最新成果發表於《美國國家科學院院刊》，提出一種新型可穿戴感測器，由印刷在柔性材料上面交替排列的紅光和近紅外光OLED及有機光電探測器構成（圖十一）。它可檢測網格中九個點的血氧水平，能放置在人體不同部位工作，如額頭、前臂、腹部和腿部。可用於繪出皮膚移植物的氧合作用，或從皮膚觀察移植器官的氧含量。有糖尿病、呼吸系統疾病的患者，佩戴此感測器可即時監測血氧水平。還可與肌電圖和心電圖電極耦合...…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：劉曜彰／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」389期，更多資料請見下方附檔。