新型 OLED 技術提升顯示設備的能效與亮度

Chiral 半導體運用自然界的幾個技巧

最近,劍橋大學和埃因霍溫科技大學的研究人員在 OLED 技術上取得了突破,可能會帶來更長電池壽命的智能手錶、更節能的電視,以及更亮的顯示屏。這項研究顯示,所謂的 chiral 半導體能提供「創紀錄」的亮度和效率,對於從最小的智能手錶到最大的 OLED 電視的任何顯示設備來說,這都是一個重要的進展。

科學原理

在顯示屏中,最大的能量消耗之一來自於偏振層,這在 OLED 電視中通常用於減少環境光泄漏,確保技術所知的精確對比度。然而,這一過濾過程吸收了大量光線。美國偏振器公司(American Polarizers Inc)表示,任何偏振器都會吸收超過 50% 的通過光線,這意味著有很多能量被浪費。

這項新技術的不同之處在於它能自行進行偏振。根據埃因霍溫科技大學的說法,研究人員開發的半導體能發出圓偏振光,這種光「攜帶有關電子的‘左手或右手性’的信息」。與常規的矽半導體對稱不同,chiral 分子是左手或右手的,並且彼此鏡像。這在 DNA 中是最著名的例子,形成我們熟知的雙螺旋結構。

製造挑戰與靈感

製造 chiral 半導體一直非常困難,但研究人員找到了一種方法。他們從自然界中獲得靈感,創造出由堆疊的半導體分子組成的左旋和右旋螺旋柱。這些柱子可以改變現有的 OLED 電視、智能手錶及其他設備。

劍橋大學的理查德·弗蘭德教授(Professor Sir Richard Friend)是這項研究的共同領導者之一,他表示:「與剛性無機半導體不同,分子材料提供了驚人的靈活性,讓我們能設計全新的結構,如 chiral LED。這就像用一套想像中所有形狀的樂高,而不僅僅是矩形磚。」

新材料的應用

該團隊創造的半導體基於一種名為三氮唑三苯(triazatruxene,簡稱 TAT)的材料。它能自組裝成螺旋結構,電子可以沿著這一結構螺旋運行;大學形容這就像螺絲的頭部。這些結構可以納入 OLED 面板中,劍橋大學卡文迪什實驗室的共同第一作者 Rituparno Chowdhury 解釋道:「我們基本上重新設計了製作 OLED 的標準配方,讓我們能在穩定的非結晶基質中捕捉到 chiral 結構。」

埃因霍溫科技大學表示,這些圓形偏振 LED 展示了「創紀錄的效率、亮度和偏振,使它們成為同類產品中最好的。」

未來的潛力

儘管距離在最佳電視中看到這項技術還有幾年時間,但這一重大突破不僅與電視和其他電子產品相關,還對量子計算和所謂的「自旋電子學」有重要影響。自旋電子學是一個利用電子自旋來儲存和處理信息的研究領域,未來可能導致更快、更安全的計算機出現。

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Henderson
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