清大研发OLED新技术! 「便宜有效率」打破世界纪录
▲清大化学系、材料系研究团队开发出新一代OLED技术。左起为清大黄佩芸同学、周子喻同学、材料系林皓武教授、科技部自然司长吴俊杰、清大化学系郑建鸿国家讲座教授、陈信文副校长、化学系刘瑞雄教授、黄敏杰博士、吴典霖博士。(图/翻摄科技部官网)
台湾有机发光二极体(OLED)技术严重落后日、韩,大陆甚至扩建OLED面板产线,国外大厂更在近十年内已取得大量相关专利技术,清大化学系教授郑建鸿与刘瑞雄、材料系教授林皓武在压力之下,共同研发「新型双硼发光材料元件」,效能打破目前世界纪录,给台湾的面板界带来新一波高峰。
OLED技术的商业应用广泛,包括行动装置荧幕、高画质显示器、各种照明灯饰,轻薄、自发光、平面光源、色彩艳丽的优势,加上显示器的可弯曲性、透明度的「特异功能」,还有接轨VR(虚拟实境)与AR(扩增实境)的能力,卷轴般的显示器与车窗上的智慧荧幕,不再是遥不可及的梦想。
目前台湾LCD面板产业面临产业转型与技术升级的转捩点,郑建鸿、刘瑞雄、林皓武组成的团队,成功地在「新型双硼发光材料元件」研究上有重大突破,成果登上国际光电领域排名第一的《自然光电(Nature Photonics)》期刊,在台湾获得专利、并已申请美、日、陆专利。
▲OLED可以运用在许多面板上面。(图/取自LG)
市售OLED发光层由第一代萤光材料或第二代磷光材料所组成,其中萤光元件的发光效率约为5%,而磷光元件为20%,但必须使用昂贵的稀有金属──铱、铂,也让OLED面板的价格昂贵;双硼材料以热活化延迟萤光(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)为主流,由常见的低成本、有机材料碳氢硼氮元素所组成,合成的步骤精简容易,甚至更大量的制备皆可在实验室完成,节省许多成本。
虽然效率与高效率磷光元件表现相同,但却在高亮度下却遭遇了很严重效率衰退问题,此新型双硼材料由吴典霖博士进行合成与设计,棒状的分子形状让材料在热蒸镀下倾向水平排列,同时增进元件出光的效率,再经由林致均博士设计的元件结构、配合团队纯熟元件制程与变角度光谱量测技术,制作出超高效能的绿光OLED元件,具有高达38%的外部量子效率,在亮度1000 cd/m2下仅有0.3%的效率衰减,打破目前世界纪录。
刘瑞雄主持的「前瞻物质基础与应用科学中心」计划,会延续开发这项突破性的发现,朝材料衍生化与OLED寿命测试之实用性发展,材料商业化的时程将可推进至2年内完成。未来将推广研究成果深化至产业链结,引领开创台湾OLED产业的新方向。