02 新的光源之類太陽光色溫可調變有機發光二極體

單位：清華大學-材料所

隊長：曾國晏

隊員：黃珮瑜、林純仁、陳思豪、王璽清

團隊介紹

本團隊由周卓煇教授帶領，周教授的專長為有機發光元件之製作及奈米薄膜等；在周教授積極鼓勵學生創新思考下，本團隊大膽設計實驗與驗證結果，成功研發出「類太陽光色溫可調變OLED」。本團隊以節能減碳為目標，並期望為人類帶來最極致的照明品質，設計出兼具環保與美感的照明設備。

與老師合照

隊員大合照

創作動機

目前的光源還無法發出近似且涵蓋日光在一天當中各時段所發出的光色，亦即日出、正午至黃昏的太陽光。就各常見照明光源，如白熾燈泡、日光燈及白光LED的光譜圖來看，如圖一所示，其光譜圖皆與日光光譜圖(圖一(a))相去甚遠，唯有OLED能呈現出較寬廣的波段範圍，如圖二所示；因此，若能利用此一先天優勢，並藉由發光材料的選擇，以及OLED元件結構的設計，製作一固態平面光源，除具有類似日光的光譜外，更能夠模擬日光在一天當中的光色變化，以滿足人類對太陽光的照明需求。

各光源與日光之光譜比較

白光OLED光譜圖

色彩色差儀

色彩色差儀

試片量測

創作過程

當今常見的照明光源包括白熾燈泡、日光燈管、LED等，在接近太陽光的光譜曲線及演色性方面，都比不上OLED。太陽光的光色能隨著時間不同，而產生不同色溫的變化；相較於此，多數人造照明只能發出單一光色，略顯不足；若我們所製作的OLED能和太陽一樣，隨著時間流逝而改變光色，便能把戶外多變的自然光帶進夜晚和室內，大幅提升人類的照明品質。

因此，我們使用簡單的OLED元件結構，加上可組成日光光色的紅、綠、藍發光層，同時發光混合成所需要的色光，但光色變化的範圍仍不夠廣泛。為使光色可藉由變動電壓的方式輕易改變，我們引入了載子調制層的觀念，載子調制層可以阻擋部分電洞，使元件的再結合區域可隨電壓改變有明顯變化；再搭配適當的發光層排列順序，隨著電壓提升，元件的色溫可從2,300 K變化到8,000 K，足以模仿太陽從日出到正午，以至於日落時的光色變化。

實驗用試片

試片前處理

手套箱