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別出「新材」 閃亮登場

97/04/09 瀏覽次數 2511

如何用最少的能量產生最大的效益,在講求「綠色材料」的現代,是科學家的研究重點。若能用更少的能量,讓室內照明設備更亮、更持久,除了節省能源之外,也會創造可觀的商機。

 

研究發光材料,最重要的就是提升「發光效率」與增加「使用壽命」。清華大學化學系季昀教授、臺灣大學化學系周必泰教授和中央研究院化學所陳錦地博士,利用新型「主體材料」,搭配銥錯合物的「客體材料」,進一步提升了藍色磷光有機發光二極體(blue phosphorescent organic light-emitting diodes, blue phosphorescent OLED)元件的發光效率。

 

周必泰教授指出,傳統家用燈泡從電能轉到光能的效率只有 7%,有 93% 都以熱能的形式喪失,非常沒有效率,造成能源的高度浪費。季昀教授認為,傳統燈泡的發光效率低,日光燈又會產生汞污染,都不算良好的照明設備。

 

曾造訪臺灣的 1998 年諾貝爾化學獎得主孔恩(Walter Kohn)指出,傳統燈泡耗電,發光效能只有省電燈泡的四分之一。但也有飯店業者說,省電燈泡無法調明暗度,在需要調整燈光的宴會廳、營造氣氛的客房床頭櫃等部分,使用傳統燈泡的效果確實比較好。

 

有機發光二極體(OLED)是一種使用有機化學材料的自發光型元件,相較於傳統的白熾電燈泡及日光燈管照明設備,OLED 可以用來製造更輕、薄、短、小的顯示器或照明設備,缺點是它的發光物質功效不佳、壽命不長,尤其是波長短、能量高的藍色磷光客體材料,更是難尋。若要以 OLED 取代傳統照明設備,需要大量的「主體材料」和少量的「客體材料」互相搭配,而主體材料的能階能量若沒有大於客體材料的能量,客體材料的發光便會受到限制,造成亮度降低,效率也差,無法滿足顯示器或照明的要求。

 

陳錦地博士舉例,馬路上的紅綠燈號誌已普遍用發光二極體(LED)製造,而 OLED 也陸續用在汽車音響操作面板、手機、PDA、MP3 等小尺寸顯示器上,但在製造大型平面顯示器(如電視)與照明器具上,仍有許多問題亟待克服。對於後者,未來希望能尋找效率更高的發光材料,把「點光源」拓展到「平面光源」,才能大幅改良照明設備的應用。

 

這項新材料的開發不僅成功地整合各研究者的強項,也是近年來團隊合作的好例子。他們的研究成果在學術期刊《有機金屬化學》與《前瞻材料》刊登之後,獲得廣大迴響。相關的各項成果,也正在申請多項專利。周必泰教授預測,OLED 的白光研究,在 2009 年就可以有產品上市,和日光燈管「打對台」。

 

深度閱讀

  • P.T. Chou and Y. Chi (2006) Osmium-and ruthenium-based phosphorescent materials: design, hotophysics, and utilization in OLED fabrication. European Journal of Inorganic Chemistry, 2006(17), 3319-3332.
  • P.T. Chou and Y. Chi (2007) Phosphorescent dyes for organic light-emitting diodes. Chemistry- A European Journal, 13(2), 380-395.
  • M.F. Wu, S.J. Yeh, C.T. Chen, H. Murayama, T. Tsuboi, W.S. Li, I. Chao, S.W. Liu, and J.K. Wang (2007) The quest of high-performance host materials for electrophosphorescent blue dopants. Advanced Functional Materials, 17(12), 1887-1895.
  • 陳金鑫、黃孝文(民 94)OLED:有機電激發光材料與元件,五南圖書公司出版,台北。
  • 陳宏揚、陳錦地(2005)藍色磷光有機發光二極體材料:讓有機發光二極體白光照明蓄勢待發的關鍵,化合物半導體與顯示技術,4月,38-42。亞格數位股份有限公司,台北。
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