清大研發OLED新技術! 「便宜有效率」打破世界紀錄
▲清大化學系、材料系研究團隊開發出新一代OLED技術。左起爲清大黃佩芸同學、周子喻同學、材料系林皓武教授、科技部自然司長吳俊傑、清大化學系鄭建鴻國家講座教授、陳信文副校長、化學系劉瑞雄教授、黃敏傑博士、吳典霖博士。(圖/翻攝科技部官網)
臺灣有機發光二極體(OLED)技術嚴重落後日、韓,大陸甚至擴建OLED面板產線,國外大廠更在近十年內已取得大量相關專利技術,清大化學系教授鄭建鴻與劉瑞雄、材料系教授林皓武在壓力之下,共同研發「新型雙硼發光材料元件」,效能打破目前世界紀錄,給臺灣的面板界帶來新一波高峰。
OLED技術的商業應用廣泛,包括行動裝置熒幕、高畫質顯示器、各種照明燈飾,輕薄、自發光、平面光源、色彩豔麗的優勢,加上顯示器的可彎曲性、透明度的「特異功能」,還有接軌VR(虛擬實境)與AR(擴增實境)的能力,卷軸般的顯示器與車窗上的智慧熒幕,不再是遙不可及的夢想。
目前臺灣LCD面板產業面臨產業轉型與技術升級的轉捩點,鄭建鴻、劉瑞雄、林皓武組成的團隊,成功地在「新型雙硼發光材料元件」研究上有重大突破,成果登上國際光電領域排名第一的《自然光電(Nature Photonics)》期刊,在臺灣獲得專利、並已申請美、日、陸專利。
▲OLED可以運用在許多面板上面。(圖/取自LG)
市售OLED發光層由第一代螢光材料或第二代磷光材料所組成,其中螢光元件的發光效率約爲5%,而磷光元件爲20%,但必須使用昂貴的稀有金屬──銥、鉑,也讓OLED面板的價格昂貴;雙硼材料以熱活化延遲螢光(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)爲主流,由常見的低成本、有機材料碳氫硼氮元素所組成,合成的步驟精簡容易,甚至更大量的製備皆可在實驗室完成,節省許多成本。
雖然效率與高效率磷光元件表現相同,但卻在高亮度下卻遭遇了很嚴重效率衰退問題,此新型雙硼材料由吳典霖博士進行合成與設計,棒狀的分子形狀讓材料在熱蒸鍍下傾向水平排列,同時增進元件出光的效率,再經由林致均博士設計的元件結構、配合團隊純熟元件製程與變角度光譜量測技術,製作出超高效能的綠光OLED元件,具有高達38%的外部量子效率,在亮度1000 cd/m2下僅有0.3%的效率衰減,打破目前世界紀錄。
劉瑞雄主持的「前瞻物質基礎與應用科學中心」計劃,會延續開發這項突破性的發現,朝材料衍生化與OLED壽命測試之實用性發展,材料商業化的時程將可推進至2年內完成。未來將推廣研究成果深化至產業鏈結,引領開創臺灣OLED產業的新方向。