研究發現新分子 經濟實惠OLED顯示器有譜

哈佛大學研究人員已設計超過1,000種藍光分子,用於OLED時能夠大幅提升OLED電視、智慧手機以及平板的顯示功效。

哈佛大學等研究人員利用機器習得方式篩選可能可以使用的藍光OLED分子,未來可望實現低成本OLED。(圖片來源:哈佛大學)

OLED螢幕使用發光有機分子,電流通過時會發光。與常見的液晶不同,OLED螢幕不需要背光裝置,也就是說OLED顯示器具薄型且彈性的特色,就像一片塑膠片一樣簡單。OLED顯示上的每一個像素都能夠獨立開、關,大幅增進螢幕顏色對比和能耗效率。在高階消費產品中,OLED正逐漸取代LCDs,但是OLED的低穩定性和藍光材料不足的問題也造成OLED在大尺寸顯示如電視等領域競爭力降低。

哈佛研究人員的跨專業團隊,與麻省理工以及三星合作發展大尺寸、用電腦控制的篩選過程,他們稱此為「分子穿梭機(Molecular Space Shuttle)」,加入研發階段的化學製程、機器習得和化學資訊(cheminformatics)以快速找出符合或者優於業界標準的新OLED分子。

化學生物學系教授Alán Aspuru-Guzik表示:「一般相信OLED的原子僅限於一個很校區域的分子空間,但是藉由繁複的分子製造器(Molecular Builder),輔以最先進的機器習得並加上研究人員的專長我們發現很大一部分高效率藍光OLED原料。」

最大的挑戰在於生產符合成本的藍光OLED。

和液晶技術一樣,OLED利用綠、紅和藍色子像素製造所有螢幕上肉眼所見的顏色。但是一直以來,要生產能夠發出藍光的OLED都相當困難。為了提升效率,OLED的製造商製造出有機金屬錯合物分子,利用銥等轉換用的貴金屬通過磷光加強分子。

這個製成造價不菲且仍然未能達成穩定的OLED藍光效果。

Aspuru-Guzik和其團隊正在尋求這些有機金屬錯和物系統的替方案,希望能夠達到完全只使用有機分子。

研究團隊從打造超過16億前在分子的資料庫著手,並逐漸縮小範圍。由資訊工程學系助理教授Ryan Adams所帶領的哈佛哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院研究團隊發展出新的機器習得演算法,能夠預測哪些分子可能產生出可用效果,並且優先選擇對這些分子進行測試。這項創舉大幅減少研究的運算費用。

這種篩選原子的方法不只能夠運用在OLED上。

Aspuru-Guzil教授表示:「這項研究只是一個中繼點,以期激發更多高階有機原子能夠應用於液流電池、太陽能電池、有機雷射以及更多其他領域中。加速分子動力學的設計的未來發展令人感到興奮。」

這項研究由三星先進技術研究院贊助完成。

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