突破性研究：光與物質的混合態將徹底改變顯示技術

科學家們最近開發出一種預測模型，利用極化子（polaritons）——光與物質的混合態，來大幅提升OLED的亮度。透過精確調控參與的分子數量，他們實現了驚人的效率提升，達到原本的1000萬倍。這項發現可能徹底改變OLED技術，使顯示器變得更亮且更節能。

OLED技術目前廣泛應用於高階顯示裝置，如智慧型手機、筆記型電腦、電視和智慧手錶。由於其靈活性、輕薄設計和能源效率，OLED正在改變照明和顯示應用的未來。然而，OLED仍有一個主要限制：將電能轉換為光的效率相對較低。目前，只有約25%的能量能快速轉化為光子，這是實現更亮顯示器的關鍵要求。這種低效率也是OLED亮度通常不如其他照明技術的原因之一。

為瞭解決這一挑戰，來自芬蘭圖爾庫大學和美國康乃爾大學的研究人員開發了一種預測模型，有望大幅提升OLED亮度。OLED的工作原理是使用有機碳基材料，當電流透過時會發光。與LCD不同，OLED的畫素會自行發光，從而實現更深的對比度和更薄的顯示器。

當發光的有機材料被放置在兩個半透明鏡子之間時，它們可以與受限的光相互作用，形成光與物質的混合態，即極化子。研究人員認為，透過精確調控這些極化子狀態，可以將剩餘75%的非發光暗態轉化為發光態，從而大幅提升效率。

雖然將極化子應用於OLED技術的想法並非全新，但過去缺乏一種理論來探討效能提升的極限。在這項研究中，我們仔細分析了極化子在不同情境下的最佳表現點。我們發現，極化子效應對OLED效能的影響取決於耦合分子的數量，數量越少效果越好，圖爾庫大學的副教授Konstantinos Daskalakis解釋道。

「在我們研究的分子中，當只有一個耦合分子時，效率顯著提升。暗態到亮態的轉換率最高可提升1000萬倍，」博士後研究員Olli Siltanen表示。然而，當分子數量過多時，極化子效應幾乎可以忽略不計。因此，現有的OLED無法僅透過加裝鏡子來提升暗態到亮態的轉換率。

下一個挑戰是開發可行的架構，以實現單分子強耦合，或是發明專門用於極化子OLED的新分子。這兩種方法都充滿挑戰，但若能成功，OLED顯示器的效率和亮度將得到顯著提升，Daskalakis補充道。

OLED的普及一直受到效率和亮度限制的阻礙，尤其是在與傳統無機LED相比時。這項研究的結果為未來指明瞭方向，為OLED奠定了基礎，使其不僅更高效，還能達到以往被認為不可能的效能水準。

這項研究成果已發表在《Advanced Optical Materials》期刊上。參考文獻：Olli Siltanen, Kimmo Luoma, Andrew J. Musser and Konstantinos S. Daskalakis, Enhancing the Efficiency of Polariton OLEDs in and Beyond the Single-Excitation Subspace, Advanced Optical Materials, 25 January 2025. DOI: 10.1002/adom.202403046。