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恭賀 鄭建鴻教授、劉瑞雄教授等研究團隊研究成果發表於國際光電領域排名第一之自然光電(Nature Photonics)期刊

     有機發光二極體(OLED)技術的商業應用日趨成熟廣泛,包括行動裝置螢幕、高畫質顯示器、各種照明燈飾。OLED具備輕薄、自發光、平面光源、色彩豔麗的優勢,尤其顯示器的可彎曲性與透明度的特異功能,將實現科幻電影中卷軸般的顯示器與車窗上的智慧螢幕;OLED更可接軌VR(虛擬實境)與AR(擴增實境)的技術需求。打造未來顯示器不再是遙不可及的夢想。

 

      清華大學化學系教授鄭建鴻與劉瑞雄及材料系教授林皓武組成的團隊,成功地在「新型雙硼發光材料元件」研究上有重大突破,以其作為新一代綠光OLED元件之效能為目前世界紀錄;成果登上國際光電領域排名第一之自然光電(Nature Photonics)期刊,並在台灣獲證專利且已申請美日陸專利。

 

      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為5%,而磷光元件為20%。受限於目前市售發光材料成本考量,OLED面板的價格通常較昂貴,尤其磷光材料必須使用昂貴且稀有金屬,銥或鉑。因此眾多實驗室積極開發第三代的發光材料。此新一代材料以熱活化延遲螢光(英文為thermally activated delayed fluorescence,簡稱TADF)為主流,以低成本純有機材料組成,元件效率可突破傳統螢光低效率限制、匹敵高效率磷光元件表現,但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,具有第三代熱活化延遲螢光特性,而棒狀之分子形狀使材料於熱蒸鍍下傾向水平排列同時增進元件出光的效率,經由林致均博士設計的元件結構突破了傳統螢光及磷光OLED之外部量子效率限制;配合團隊純熟元件製程與變角度光譜量測技術,製作出超高效能之綠光OLED元件具有高達38%的外部量子效率,而元件操作在亮度1000 cd/m2下僅有0.3%的效率衰減,此元件的效能表現為目前世界紀錄,將可使新世代「純有機」發光材料之實用性向前邁進一大步。

 

      目前台灣LCD面板產業發展的外在競爭加劇,面臨產業轉型與技術升級的轉捩點。而國外大廠在近十年內已取得大量OLED相關專利技術。因此,本國產業界在OLED面板的發展上已經嚴重落後日本與韓國,甚至中國大陸在近年擴建OLED面板產線。此雙硼材料由常見的碳氫硼氮元素所組成不需使用貴重金屬原料,且合成的步驟精簡且容易,克級產出甚至更大量的製備皆可在實驗室完成,大幅度降低關鍵發光材料的成本。材料專利的世界佈局已積極進行,可望保有高效能材料技術的國產化,推進台灣面板與照明產業升級。

 

      團隊成果將由劉瑞雄教授主持之「前瞻物質基礎與應用科學中心」計畫延續開發,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,引領開創台灣OLED產業的新方向。

 

上述研究係由科技部自由型卓越學研計畫及學術攻頂計畫支持完成,其全文已於2018年3月6日線上發表至《自然光電》(Nature Photonics 2018, DOI: 10.1038/s41566-018-0112-9)。

 

科技部新聞連結:https://www.most.gov.tw/folksonomy/detail?subSite=main&article_uid=151372f6-34ca-4b95-b258-2bbe5e7a6a90&menu_id=9aa56881-8df0-4eb6-a5a7-32a2f72826ff&l=CH

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